黄河三角洲甜高粱高产高效组合栽培措施研究

朱望帅，韩震，胡一涵，祝德玉，谢旗，陈化榜，宋显伟，赵茂林，王建林

（1.青岛农业大学农学院／山东省旱作农业技术重点实验室，山东 青岛 266109；2.中国科学院遗传与发育生物学研究所／中国科学院种子创新研究院，北京 100190）

黄河三角洲地区土壤盐渍化严重，受其影响，该地区种植传统作物面临土地生产力弱、产量和种植效益低等问题，严重制约着区域农业生产和经济发展［1］。因此，创新盐碱地利用模式、开发耐盐碱作物及研究相应配套栽培技术势在必行。甜高粱作为高光效C4作物，生长迅速、生物量大，是农业农村部“粮改饲”试点推荐种植作物［2］。甜高粱作为饲料、糖料、能源作物都极具开发价值［3］，尤其作为饲草原料具有转化率高、适口性好的优势［4］，并且具有耐盐碱、耐瘠薄、抗逆性强等诸多特性［5］，适宜在黄河三角洲盐碱地种植。在我国农业种植结构调整优化的推动下，依托黄河三角洲独特的土地资源优势，高效利用盐碱地种植饲用甜高粱，对提高地区农业产值和生态建设具有积极作用，可有效解决当前盐碱地资源环境的瓶颈制约。

地膜覆盖（以下简称“覆膜”）和施肥是提高作物生产力的重要栽培措施。根据土壤供肥能力、甜高粱生长特性以及当地生产水平建立一个相应的高产高效栽培措施，是甜高粱科学生产的必然趋势［6］。研究表明，覆膜和施肥单因素对作物产量分别提高17%和20%，覆膜处理显著提高表层土壤储水量、水分利用效率和无机氮浓度［7－10］；施肥处理的甜高粱籽粒产量和生物产量均比不施肥极显著增加［11］。金星娜等［12］研究了8个饲用甜高粱品种的生产性能及营养品质差异；闫慧颖等［13］已就种植密度和施肥水平对青海旱地覆膜种植甜高粱草产量及品质的影响进行研究；渠晖等［14］已就不同施氮水平对甜高粱农艺性状及其与干物质产量相关关系的影响进行研究。但前人对甜高粱栽培技术的研究主要集中在品种、密度及施肥量等方面，尚缺乏有关盐碱地上不同覆盖方式、不同施肥水平对甜高粱产量、品质及经济效益影响的研究，鉴于此，本试验在黄河三角洲盐碱地环境下对其进行研究，以期为盐碱地甜高粱的高产高效栽培提供理论依据和技术借鉴。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验在东营市中国科学院种子创新研究院（北纬37°71′，东经118°90′）进行。该地为暖温带半湿润地区，属大陆性季风气候，雨热同季。生育期内平均气温为24℃，累计降水量为869 mm（图1）。

图1 试验期间平均气温与降水量

试验地为滨海盐化潮土，耕层土质为黏土，为中度盐碱地，土壤原貌立地条件较好，土壤本底相对均衡。2021年5月中旬取0～40 cm耕层土样，测其土壤理化性质，结果见表1。

表1 试验地土壤理化性质

1.2 试验设计与田间管理

本试验以甜高粱品种中科甜438为材料，采用裂区试验设计，覆盖方式为主区，施肥水平为副区。主区设裸地和地膜覆盖2种覆盖方式；副区设不施肥、施无机肥（磷酸二铵，N－P2O5－K2O＝15－42－0）750 kg／hm2、施有机肥（牛粪）23 000 kg／hm2、无机肥与复合微生物菌剂（山东德州阳光生物科技有限公司，有效活菌数≥2.0亿／g）配施即磷酸二铵450 kg／hm2＋复合微生物菌剂300 kg／hm2共4种施肥水平。试验共有裸地不施肥对照（CK）、裸地施有机肥（NF1）、裸地无机肥与复合微生物菌剂配施（NF2）、裸地施无机肥（NF3）和覆膜不施肥（MF0）、覆膜施有机肥（MF1）、覆膜无机肥与复合微生物菌剂配施（MF2）、覆膜施无机肥（MF3）8个处理。随机区组排列，重复3次。小区面积20 m2。行距0.6 m，株距0.2 m。

试验于2021年5月20日播种。所有肥料一次性作基肥施入。地膜选用宽90 cm、厚0.08 mm无色膜。整个生育期不浇水、不追肥，水分供应来源于降雨。

1.3 测定项目及方法

1.3.1 物候期观测及农艺性状测定 出苗10 d后统计出苗率并补种，拔节期统计定株率，乳熟末期收获。每小区随机选取长势相近植株3株齐地刈割，测其绝对株高，切段称鲜重。之后样品于105℃杀青1 h、75℃烘至恒重，称干重。

1.3.2 产量测定 每小区随机选取3个1 m样段刈割，测其地上生物量，并折算成每公顷青贮产量，再由单株干重折算成每公顷干草产量。

1.3.3 营养品质测定 将烘干样品用粉碎机粉碎并过0.5 mm筛，筛出粉末用于分析营养品质指标。其中，中性洗涤纤维（NDF）和酸性洗涤纤维（ADF）含量用范氏洗涤法测定，粗蛋白（CP）含量用凯氏定氮法测定。用WYT－5手持便携式糖量折光仪测定茎秆倒5节的糖锤度。

1.3.4 相对饲用价值分析 甜高粱的相对饲用价值（RFV）由以下公式计算得出［15，16］：

RFV＝DMI（%BW）×DDM（%DM）／1.29；

DMI（%BW）＝120／NDF（%DM）；

DDM（%DM）＝88.9－0.779ADF（%DM）。式中：DMI为干物质采食量，单位为占体重（BW）的百分比，即%BW；DDM为可消化干物质，单位为占干物质（DW）的百分比，即%DW。

1.3.5 经济效益测定 经济效益定义为产值与生产投入的差值。生产投入主要包括种子、化肥、地膜成本及耕种、收获时的投入，产值为青贮甜高粱产量收益。

1.4 数据处理与分析

采用Microsoft Excel和SPSSStatistics进行数据整理、作图和统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同处理甜高粱的物候期及农艺性状分析

由表2可见，各处理中，MF3甜高粱收获期最早，生长周期142 d，CK收获最晚，生长周期153 d，收获期差异跨度达11 d。裸地条件下，甜高粱出苗率为71.7%～77.3%，空穴补种后定株率为80.8%～88.1%；覆膜条件下，出苗率为81.6% ～85.2%，定株率为92.4%～96.3%。

表2 不同处理甜高粱的物候期及其农艺性状

各处理中，MF2甜高粱株高最大，为374.6 cm，CK最矮，为192.5 cm。各处理株高较CK增加42.2～182.1 cm，增幅为21.92%～94.60%，差异均达显著水平。不同处理对单株鲜重、干重的影响表现基本一致，即单株鲜重、干重均为MF2处理最高，分别为638.0、288.5 g／株，较CK增加116.5%和129.5%，均差异显著。

2.2 不同处理对甜高粱产量的影响

由图2看出，各处理甜高粱增产高低顺序为：MF2＞MF3＞MF1＞NF3＞NF2＞MF0＞NF1＞CK。MF2处理甜高粱增产效果最佳，青贮和干草产量分别为61.92、18.00 t／hm2，均高于其它处理，较CK增产37.84 t／hm2和10.74 t／hm2，增幅为157.14%和147.93%，除与MF3无显著差异外，均显著高于其它处理。

图2 不同处理甜高粱青贮和干草产量

2.3 不同处理对甜高粱营养品质的影响

由表3可见，粗蛋白（CP）含量以MF2处理最高，为8.15%，较CK提高23.67%，MF3处理略低，为8.05%，其它处理在6.59%～7.75%之间。各处理茎秆糖锤度为11.35%～13.01%，MF3处理最高，为13.01%，其次是MF2，CK最低，为11.35%，MF3、MF2较CK分别显著增加14.62%、11.89%。酸性洗涤纤维（ADF）含量在27.42% ～32.66%之间，其中MF2处理最低，为27.42%，NF1处理最高，为32.66%，MF2较NF1显著降低16.04%，较CK显著降低15.76%。中性洗涤纤维（NDF）含量变幅在47.14% ～53.32%之间，其中MF2处理最低，CK最高，MF2较CK显著降低11.59%。

表3 不同处理甜高粱的全株营养成分含量 （%）

2.4 不同处理对甜高粱相对饲用价值的影响

由表4看出，不同处理对增加甜高粱相对饲用价值的大小顺序为：MF2＞MF3＞MF1＞NF3＞MF0＞NF2＞NF1＞CK。甜高粱的干物质采食量（DMI）、可消化干物质（DDM）和相对饲用价值（RFV）均为MF2处理最高，分别为2.56%、67.54%和134.05，分别比CK提高13.78%、6.29%和20.94%，且均达显著水平。MF2处理干物质采食量还显著高于NF2处理，与其它处理无显著差异。MF2和MF3处理的可消化干物质、相对饲用价值无显著差异，但均显著高于其它处理。

表4 不同处理甜高粱干物质采食量、可消化干物质和相对饲用价值

2.5 不同处理对甜高粱经济效益的影响

各处理对甜高粱经济效益的增收效果表现为MF2＞MF3＞MF1＞NF3＞MF0＞NF2＞NF1＞CK（表5）。对照（CK）甜高粱经济效益为4 607元／hm2，各处理较CK均能显著增益，其中MF2处理的经济效益最高，为12 709元／hm2，较CK增收8 102元／hm2，增幅达175.86%。MF0处理的产投比显著高于其它处理，达3.56，较最低的NF2提高45.90%；MF2处理产值最高，但生产投入较MF0处理高出2 700元／hm2，导致产投比下降。

表5 不同处理甜高粱的经济效益

3 讨论与结论

盐碱地制约甜高粱获得高产，覆膜和施肥处理是提高盐碱地生产力水平的重要农艺措施［17］。本研究中，覆膜和施肥处理均能缩短甜高粱生长周期，有效改善农艺性状，促进植株生长，提高产量，这与已报道研究结果［18］相似。本研究显示，甜高粱在同一施肥水平下，覆膜处理的出苗率、产量及其相关性状指标均显著高于裸地处理。其原因在于覆膜可有效改善土壤温度和湿度，保证出苗率，同时对肥料起到保水和缓释双重作用［19］。裸地条件下，单施无机肥（NF3）甜高粱增产效果要优于其它施肥处理，而在覆膜条件下，无机肥与复合微生物菌剂配施（MF2）的增产效果最佳，这表明裸地下单施无机肥对改善甜高粱生长性状更好，覆膜下无机肥与复合微生物菌剂配施对盐碱地甜高粱生长可发挥最大的促进作用。复合微生物菌剂中的菌群能促进盐碱土壤中的难溶性养分活化，覆膜可为菌群提供良好的生存繁殖环境，同时无机肥中氮磷钾可起到作物增产增效、提高微生物活性的双重作用，因此，在覆膜基础上无机肥与复合微生物菌剂配施可使土壤中的营养元素、促生物质等诱导作物的外在形态和生产性能向有利的方向发展［20－22］。

制作青贮时，植株营养物质含量的多少是决定甜高粱饲用价值的重要因素。粗蛋白含量和糖锤度是评价甜高粱饲用品质的重要指标［23］，酸性洗涤纤维和中性洗涤纤维含量的高低直接影响其消化率和采食量［24］。本研究结果显示，覆膜和施肥措施可有效提高甜高粱全株营养品质和饲用价值，与已报道的结果［25］较一致。其中覆膜和施肥的交互作用可以显著提高甜高粱粗蛋白含量和糖锤度，降低其酸性洗涤纤维和中性洗涤纤维含量，进而提高干物质采食量、可消化干物质率和饲用价值。与对照相比，MF2处理的粗蛋白含量与糖锤度显著提高，分别达23.67%和11.89%，酸性洗涤纤维与中性洗涤纤维含量分别降低15.76%和11.59%，相对饲用价值显著提高20.94%。可见，栽培措施的调控能很好地促进植株营养物质的积累，达到甜高粱在盐碱地种植中提质增效的目的。经济效益分析表明，其整体变化趋势与产量一致，其中MF2处理获得最高产值和经济效益，分别为18 809、12 709元／hm2，较对照增收8 102元／hm2，但因肥料和地膜等生产投入的增加，其产投比降低。综上所述，覆膜基础上无机肥＋复合微生物菌剂配施在盐碱地甜高粱种植上可行。

田间试验易受播种时期、气候条件等因素影响，不同地区甜高粱的增产效果存有差异［22］，因此，在实际生产中应视品种特性、生境等状况进行具体分析。本试验条件下，覆膜基础上无机肥＋复合微生物菌剂配施可实现盐碱地上甜高粱产量、品质及经济效益的协同提高，表明该组合栽培措施在黄河三角洲盐碱地甜高粱产业发展上具有较大应用潜力。后续研究工作将围绕黄河三角洲盐碱地区甜高粱增产增效的无机肥与复合微生物菌剂最佳配比等方面展开。