不同灌水量对高粱籽粒产量及品质的影响

史丽娟，曹昌林，董良利，宋旭东，白文斌

（山西省农业科学院高粱研究所，山西晋中030600）

高粱是我国重要的谷物类作物之一，具有抗逆、耐瘠的特点，在现代农业生产中占有特殊的位置。高粱籽粒不仅可供食用，而且可饲用或酿造用，茎秆又可作工业原料。这种粒秆两用作物在可持续农业发展中占有举足轻重的地位[1-3]。由于高粱籽粒中蛋白质、淀粉、脂肪、单宁等主要品质性状的优劣直接影响着高粱的用途[4-5]，而淀粉、蛋白质、脂肪及单宁等品质性状不完全属于质量性状，是受遗传基因和栽培环境多因素控制的，所以，深入研究环境因素对高粱主要性状的影响及其变化规律很有必要。对淀粉、蛋白质、脂肪等性状受遗传基因控制的研究前人已进行了不少的工作[6-7]。有关环境因素对高粱籽粒淀粉的影响也有过报道[8-10]，但研究侧重点各有不同。

本试验研究了不同灌水量对高粱籽粒产量及其品质的影响，旨在为高粱生产实践中合理运用水分提高产量及改良品质提供技术指导。

1 材料和方法

1.1 试验地概况

试验于2011 年在山西省农业科学院高粱研究所修文基地的防雨棚内水泥池中进行。供试土壤为石灰性褐土，质地中壤，肥力中等，有机质含量1.5%，全氮0.109 7%，有效磷17.8 mg/kg，速效钾16.9 mg/kg。

1.2 试验设计

供试品种为晋杂18 号。试验设6 个处理，即小区灌水量分别为60，90，120，150，180，210 mm（用水表计量灌水量），分2 次进行（拔节期和开花灌浆期），2 次灌水量相同。拔节期灌水时间为7 月8 日，开花灌浆期灌水时间为8 月2 日。各处理均一次性施含氮、磷、钾各15%的三元复合肥1 000 kg/hm2，浇底墒水45 mm。采用单因素随机区组设计，3 次重复，小区面积1 m2。以灌水量60 mm 的处理为对照（CK）。每小区种植2 行，每行7 株。5 月2 日播种，10 月1 日收获，全生育期为152 d。

1.3 测定方法

土壤含水量的测定：于播种后第2 天、收获后当天取0～100 cm 土壤的土样，每20 cm 为一层，取样后立即装入铝盒，110 ℃烘干至恒质量，计算土壤含水量。

品质分析：采用福斯华北京科贸有限公司生产的型号为InfratecTM-1241 的Grain-Analyzer仪，测定不同处理下籽粒的粗淀粉、蛋白质、脂肪和单宁含量。

成熟后调查株高、穗长，全区收获称穗质量，随机取3 穗代表性穗子，带回室内，风干后进行考种。

2 结果与分析

2.1 不同灌水量对土壤水分含量的影响

不同灌水量对土壤水分含量的影响如表1所示。

表1 不同灌水量对土壤水分含量的影响

从表1 可以看出，随着灌水量增加，耗水量也逐渐增加，灌水量与耗水量呈极显著正相关（r＝0.999 6）。因灌水量是可控因素，故在灌水量对高粱籽粒产量的影响中仍以灌水量作为处理因素替代耗水量进行分析。

2.2 不同灌水量对高粱籽粒产量的影响

2.2.1 对株高的影响 从表2 可以看出，随着灌水量的增加，株高呈现逐渐增高的趋势，以灌水210 mm 处理株高最高，达182.3 cm；CK 株高最低，为145.6 cm。同CK 相比，灌水90，120 mm 处理差异达5%显著水平，其他处理差异均达1%显著水平。其中，灌水90 mm 处理株高比CK 增长12.5 cm，增长了8.6%；灌水120 mm 处理株高比CK 增长24.8 cm，增长了17%；灌水150 mm 处理株高比CK 增长29.7 cm，增长了20.4%；灌水180 mm 处理株高比CK 增长32.9 cm，增长了22.6%；灌水210 mm 处理株高比CK 增长36.7 cm，增长了25.2%。各处理之间均有不同程度差异。

表2 不同灌水量对籽粒产量及其构成因素的影响

2.2.2 对穗长的影响 从表2 可以看出，随着灌水量的增加，穗长呈现逐渐增加的趋势，以灌水210 mm 处理穗长最长，达24.1 cm；CK 穗长最短，为21.4 cm。同CK 相比，灌水90，120 mm 处理差异不显著，灌水150，180，210 mm 处理差异达5%显著水平。其中，210 mm 处理穗长比CK增长2.7 cm，增加了12.6%；90 mm 处理穗长比CK 增长0.2 cm，增加了1.0%；120 mm 处理穗长比CK 增长1.2 cm，增加了5.6%；150 mm 处理穗长比CK 增长1.7 cm，增加了7.9%；180 mm 处理穗长比CK 增长1.9 cm，增加了8.9%。

2.2.3 对一级枝梗数的影响 由表2 可知，随着灌水量的增加，一级枝梗数呈现逐渐增加的趋势。灌水210 mm 处理的一级枝梗数最多，为77 个；CK 最少，为66.7 个。同CK 相比，灌水210 mm处理一级枝梗数增加10.3 个，增加了15.4%，差异达5%显著水平；灌水90 mm 处理一级枝梗数增加0.9 个，增加了1.3%，差异不显著；灌水120 mm处理一级枝梗数增加5.5 个，增加了8.2%，差异不显著；灌水150 mm 处理一级枝梗数增加9.2个，增加了13.8%，差异达5%显著水平；灌水180 mm处理一级枝梗数增加10.2 个，增加了15.3%，差异达5%显著水平。

2.2.4 对穗粒质量的影响 由表2 可知，随着灌水量的增加，穗粒质量呈现逐渐增高的趋势。灌水210 mm 处理穗粒质量最高，达65.56 g；CK 最低，为41.11 g。同CK 相比，灌水210 mm 处理穗粒质量增加24.45 g，增加了59.5%，差异达1%显著水平；灌水90 mm 处理穗粒质量增加6.67 g，增加了16.2%，差异不显著；灌水120 mm 处理穗粒质量增加7.78 g，增加了18.9%，差异不显著；灌水150 mm 处理穗粒质量增加15.56 g，增加了37.8%，差异达5%显著水平；灌水180 mm 处理穗粒质量增加14.45 g，增加了35.1%，差异达5%显著水平。

2.2.5 对千粒质量的影响 表2 显示，随着灌水量的增加，千粒质量呈现逐渐增高的趋势。灌水210 mm 处理千粒质量最高，达34.9 g；CK 最低，为23.5 g。同CK 相比，各处理均达1%显著水平。其中，灌水210 mm 处理千粒质量比CK 增加11.4 g，增加了48.5%；灌水90 mm 处理千粒质量比CK 增加5.3 g，增加了22.6%；灌水120 mm 处理千粒质量比CK 增加7.2 g，增加了30.6%；灌水150 mm 处理千粒质量比CK 增加8.8 g，增加了37.4%；灌水180 mm 处理千粒质量比CK 增加10.4 g，增加了44.3%。

2.2.6 对产量的影响 表2 显示，随着灌水量的增加，产量呈现逐渐增加的趋势。灌水210 mm处理产量最高，达8 498.8 kg/hm2；CK 产量最低，为4 857.2 kg/hm2。同CK 相比，灌水210 mm 处理产量增加3 641.6 kg/hm2，增加了75%，差异达5%显著水平；灌水90 mm 处理产量增加583 kg/hm2，增加了12%，差异不显著；灌水120 mm 处理增加1 486 kg/hm2，增加了30.6%，差异不显著；灌水150 mm 处理产量增加2 771.2 kg/hm2，增加了57.1%，差异达5%显著水平；灌水180 mm 处理产量增加3 587.5 kg/hm2，增加了73.9%，差异达5%显著水平。

2.3 不同灌水量对高粱品质的影响

由表3 可知，不同灌水量对高粱籽粒总淀粉含量、蛋白质含量、单宁含量和脂肪含量均有不同程度的影响。

表3 不同灌水量对高粱籽粒品质的影响

随着灌水量的增加，高粱籽粒总淀粉含量显著增加，以灌水210 mm 处理总淀粉含量最高，达75.10%；CK 总淀粉含量最低，为73.23%。同CK相比，所有处理的差异均达1%显著水平。其中，灌水90 mm 处理总淀粉含量比CK 增加0.8 百分点；灌水120 mm 处理总淀粉含量比CK 增加1.24 百分点；灌水150 mm 处理总淀粉含量比CK 增加1.4 百分点；灌水180 mm 处理总淀粉含量比CK 增加1.74 百分点，灌水210 mm 处理总淀粉含量比CK 增加1.87 百分点。

随着灌水量的增加，高粱籽粒蛋白质含量除灌水210 mm 处理蛋白质含量有所回升外，其余处理蛋白质含量均显著下降。但灌水210 mm 处理同灌水180 mm 处理差异不显著，原因可能是由于系统误差所致。CK 籽粒蛋白质含量最高，为11.70%；灌水180 mm 处理籽粒蛋白质含量最低，为10.40%。同CK 相比，所有处理的差异均达1%显著水平。其中，灌水90 mm 处理蛋白质含量比CK 降低0.63 百分点；灌水120 mm 处理蛋白质含量比CK 降低0.73 百分点；灌水150 mm处理蛋白质含量比CK 降低0.93 百分点；灌水180 mm 处理蛋白质含量比CK 降低1.30 百分点；灌水210 mm 处理蛋白质含量比CK 降低1.17 百分点。

随着灌水量的增加，单宁含量呈现显著下降的趋势，以CK 单宁含量最高，达1.58%；灌水210 mm 处理单宁含量最低，为1.11%。同CK 相比，灌水90，120 mm 处理差异不显著；灌水150，180，210 mm 处理，差异达5%显著水平。其中，灌水90 mm 处理单宁含量比CK 降低0.03 百分点；灌水120 mm 处理单宁含量比CK 降低0.22百分点；灌水150 mm 处理单宁含量比CK 降低0.27 百分点；灌水180 mm 处理单宁含量比CK降低0.38 百分点；灌水210 mm 处理单宁含量比CK 降低0.47 百分点。

随着灌水量的增加，脂肪含量虽有下降趋势，但差异不显著，表明灌水量对籽粒脂肪含量影响较小。

3 结论与讨论

本研究结果表明，随着灌水量的增加，构成高粱产量的各因素均呈增加的趋势，从而带来了产量的增加；同时也使株高显著地增加，但株高的增加，加大了后期植株倒伏的危险性；而且继续增加灌水量尽管各因素仍有增加的趋势，但差异不显著，综合考虑，灌水量为150 mm 为最佳处理。

关于水分对高粱籽粒产量的影响研究较多，水分对高粱籽粒品质影响的研究较少，但在其他禾谷类作物如小麦、玉米等作物上的研究较多。马新明等[11]研究表明，适当水分胁迫可提高小麦籽粒蛋白质含量。邵国庆等[12]研究表明，同一氮水平下，灌水显著降低了玉米籽粒蛋白质含量。许振柱等[13]研究表明，土壤水分亏缺严重，会显著降低小麦籽粒中淀粉的积累，适宜的灌水处理会使总淀粉含量增加。姜东燕等[14]研究认为，随着水分胁迫程度的加剧，蛋白质含量呈现增加趋势，而淀粉含量的变化呈现相反的趋势。

本研究结果表明，水分对高粱籽粒总淀粉的形成有促进作用，对籽粒蛋白质、单宁的形成有抑制作用，对脂肪的形成影响很小。随着灌水量的增加，淀粉含量逐渐增加，蛋白质含量逐渐下降，这与姜东燕等[14]的研究结论一致。张桂香等[15]研究认为，单宁含量的变化以基因效应为主要影响因素。本试验只对环境因素进行了研究，对其基因型效应还有待进一步研究。

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