青海旱作全膜双垄沟播甜高粱和 复种产量及土壤养分含量

李春喜，冯海生，郭万春，裴剑民，武玫玲

（1．中国科学院西北高原生物研究所 中国科学院高原生物适应与进化重点实验室，青海 西宁810001；2．青海省家畜改良中心，青海 西宁810016；3．青海民和海顺牧业科技有限公司，青海 民和810800；4．青海艺桓农牧合作社，青海 西宁810006）

全膜双垄沟播栽培技术是旱作农业的一项突破性创新技术，该项技术集覆盖抑蒸、膜面集雨、垄沟种植技术为一体，最大限度地保蓄自然降水，使地面蒸发降到最低，特别能使春季10 mm 以下的降水集中入渗于作物根部，被作物有效利用，实现了集雨、保墒、增产，使地膜的抑制蒸发、雨水集成、贫水富集等作用得到综合发挥，显著提高了作物产量，降水保蓄率和水分利用效率［1］。已在玉米（Zea mays）种植上广泛应用［2－4］。甜高粱（Sor ghu m bicolor）为一种能源作物、饲料作物和糖料作物，茎秆本身含糖量达18%，牛羊喜食，在当前生产中使用的青贮玉米、大麦（Hor deum vul gare）、苜蓿（Medicago satiua）、燕麦（Auena satiua）中，甜高粱占有一定比例，种植甜高粱已成为世界众多国家推进本国种植业发展的一条重要途径［5－7］。近年来在美国甜高粱常常被作为青贮玉米的替代品进行研究［8］；在河北省遵化市用甜高粱组合饲料饲喂奶牛比玉米组合每头多产奶2．49～2．64 kg·d－1［9］；在青海省湟中县用青贮甜高粱组合饲料饲喂奶牛比青贮玉米组合每头多产奶2．19 kg·d－1，在民和县饲喂2～3龄羊每只多增重29．27 g·d－1［10］；用青贮甜高粱饲喂青年奶水牛比饲喂青贮玉米和新鲜象草（Pennisetum pur pureu m）分别增重29．5%和9．5%［11］；甜高粱青贮发酵和饲用品质上，干物质产量、粗蛋白质和可消化干物质产量比玉米优势明显，用作青贮作物栽培有较大的利用潜力［12］。甜高粱在西北干旱地区种植具有较大发展空间［13］。以往的研究多在雨量充沛地区和有灌溉条件的水浇地上，在降水量较少、且没有灌溉条件的西部干旱地区对甜高粱旱作研究报道较少。青海省是我国五大牧区之一，重要的畜牧业生产基地，但地处高寒环境，每年枯草期长达5 个多月，天然草地资源匮乏，冬春季牲畜需大量饲草料补充。近年来青海东部农区牛羊养殖企业发展很快，目前均以玉米青贮料为主［10］。在青海干旱地区全膜双垄沟播玉米技术已广泛推广，但对甜高粱的旱作研究尚较少。为此，在水浇地种植甜高粱研究［14－16］的基础上，2013年在青海省民和县核桃庄乡大庄村和西宁市城东区韵家口镇泮子山村山旱地（青海艺桓农牧合作社）分别开展了秋季和春季全膜双垄沟播甜高粱的试验研究；另2012年在青海省民和县马场垣乡团结村进行了冬小麦（Triticum aestivu m）收获后复种甜高粱试验及品质测验，对民和县（1 850 m）、平安县（2 100 m）和西宁市（2 250 m）3个不同海拔高度种植甜高粱后土壤养分含量变化进行了测定研究，以期为推广应用提供科学依据。

1 材料与方法

1．1 试验地概况

1．1．1 全膜双垄沟播甜高粱试验地 民和县核桃庄乡大庄村海拔2 000 m，年均气温5．8 ℃，年均降水量410．0 mm，纯山旱地，无灌溉，前茬玉米。西宁市城东区韵家口镇泮子山村海拔2 750 m，年均气温1．0 ℃，年均降水量510．0 mm，前茬燕麦。

1．1．2 复种甜高粱试验地 民和县马场垣乡团结村海拔1 870 m，年均气温7．9 ℃，年均降水量360．7 mm，无霜期195 d，≥0 ℃积温3 432 ℃·d，≥10℃积温2 752 ℃·d，前茬冬小麦。

1．1．3 土壤养分含量测验地 3个土壤养分测验地概况分别为：民和县马场垣乡马聚垣村海拔1 850 m，年均气温7．9 ℃，年均降水量360．7 mm，无霜期195 d，≥0 ℃积温3 432 ℃·d，≥10 ℃积温2 752℃·d，前茬玉米。平安生态农业试验站海拔2 100 m，年均气温6．2 ℃，年均降水量354．1 mm，年均蒸发量1 800 mm，≥0 ℃积温2 900 ℃·d，≥5 ℃积温2 500 ℃·d，前茬小麦。西宁市城北区廿里铺镇孙家寨村（青海省家畜改良中心）海拔2 250 m，年平均气温4．9 ℃，年均降水量371．7 mm。无霜期165 d，≥0 ℃的积温为2 617 ℃·d，≥10 ℃的积温为2 249 ℃·d，土壤砂壤土，前茬玉米。

1．2 试验材料

供试材料甜高粱早熟品种九甜杂三，由吉林省吉林市农业科学院提供。

1．3 试验设计

1．3．1 全膜双垄沟播试验 在海拔2 000 m（民和）设秋季铺地膜，翌年4 月28 日播种，行距40 c m，株距40 c m，密度为6．25万株·h m－2；海拔2 750 m（西宁）设春季铺地膜，5月23日播种，行距40 c m，株距20 c m，密度为12．50万株·h m－2。铺地膜前整地，底肥施磷酸二胺（含P2O5＋N＝46%＋18%）225 kg·h m－2，尿素（含氮46%）225 kg·h m－2，拔节期尿素225 kg·h m－2，用追肥器在距根部10 c m 处集中追施。

1．3．2 复种甜高粱试验 冬小麦收获后于7月19日在麦茬地上直接用播种器播种，行距40 c m，株距20 c m，密度为12．50万株·h m－2，出苗后7 d追施尿素150 kg·hm－2，浇水，拔节期追（8月26日）施尿素150 kg·h m－2，浇两次水。对收获植株取样，置于65℃烘箱烘24 h送分析测试室进行养分分析。

1．3．3 土壤养分含量变化测验 整地前和收获后按5点取样法，取0～20 c m 土层混合样送至中国科学院兰州分院分析测试中心测定土壤养分含量。3个不同海拔区种植甜高粱时施肥量及田间管理相同。

1．4 测验项目

1．4．1 生育期 分播种、出苗、分蘖、拔节、抽穗、收获等发育阶段记载生育期。

1．4．2 出苗率、定株率 出苗15 d后（3～5叶）查看苗情，调查出苗率，对没有出苗的穴进行补种，拔节期在相同样段内统计定株率。

1．4．3 株高、单穴鲜重、单穴干重 收获时在小区两边第2行中间连续取10 株，株高采用钢卷尺测量，单穴鲜重采用现场称重法（DT－502电子天平），之后置于楼道以120 d自然晾干，在电子称上测定单穴干重计算出干鲜比。

1．4．4 茎秆糖锤度 测茎秆第6节，剥去皮后，用手钳挤出汁液2、3 滴，滴在测试仪器上测糖锤度。测试仪器为北京万成北培增精密仪器有限公司生产的WZ－103型糖度折射仪，精度0～32%［16］。

1．4．5 鲜草产量和干草产量 取小区中间10 m2内全部植株在电子称上称重，计算出鲜草产量，用干鲜比计算出干草产量。

1．4．6 甜高粱复种植株养分及土壤养分测定 测定植株水分、灰分、粗蛋白、粗脂肪、粗纤维、无氮浸出物、钙、磷、糖等指标。土壤养分分析项目为全氮、全磷、全钾、速效氮、速效磷、速效钾、有机质和p H 值等指标。由中国科学院兰州分院分析测试中心测定。

1．5 数据处理

试验数据采用Excel软件和农作物区域试验专用RCT99软件进行统计分析。

2 结果与分析

2．1 全膜双垄沟播甜高粱生育时期

海拔2 000 m 的民和大庄村点4月28日播种，5月7日出苗，6月25日拔节，8月14日抽穗，播种至出苗9 d，出苗至拔节43 d，拔节至抽穗69 d，9月底收获时为灌浆初期。海拔2 750 m 的西宁泮子山点5月23日播种，5月30日出苗，7月23日拔节，播种至出苗7 d，出苗至拔节共53 d，不能进入抽穗期，在8月底9月初霜冻来临前收获。

2．2 出苗率、定株率

民和点出苗率高达94．46%，没有补种，出苗率也为定株率；西宁点出苗率为80．36%，补种后，拔节期定株率达到91．53%。

2．3 单穴性状

海拔2 000 m 的民和点甜高粱生长正常，株高达314．8 c m，单穴鲜重达1 377．5 g，单穴干重达544．9 g，风干干鲜比达0．39，株高、单穴鲜重、干重和干鲜比极显著高于西宁（P＜0．01）；海拔2 750 m的西宁泮子山株高141．9 c m，单穴鲜重414．5 g，单穴干重92．6 g。风干干鲜比为0．17，单穴茎数显著高于民和点（P＜0．05）（表1）。

2．4 产量和茎秆糖锤度

海拔2 000 m 的民和点甜高粱收获时鲜草产量达100 845 kg·h m－2，干 草 产 量 达35 550 kg·h m－2，茎秆糖锤度达16．77%，极显著高于西宁点的（P＜0．01）；海拔2 750 m 西宁泮子山点鲜草产量56 040 kg·h m－2，干草产量9 525 kg·h m－2，茎秆糖锤度只有4．40%（表2）。

2．5 复种甜高粱试验

冬小麦7 月初收获，在麦茬地上7 月19 日播种，7月27日出苗，8月28 日拔节，10月初收获时为拔节中期。株高147．7 c m，单穴鲜重580．5 g，单穴干重83．3 g。鲜草产量60 360 kg，干草产量7 530 kg。烘干干草品质：水分4．99%，灰分7．41%，粗蛋白10．50%，粗脂肪0．88%，粗纤维29．56%，无氮浸出物46．66%，钙0．23%，磷0．18%，糖19．71%。

表1 不同海拔区全膜双垄沟播单穴性状Table 1 Characteristic of completely mulched alter nating narrow in different elevations

表2 不同海拔区全膜双垄沟播甜高粱产量和茎秆糖锤度Table 2 Yield and brix of sweet sorghum of completely mulched alter nating narrow in different elevations

2．6 土壤养分含量变化

种植甜高粱后土壤中全氮、全钾、速效氮、速效磷、速效钾、有机质含量比种植前均降低（表3）。全氮民和、平安和西宁3个点分别降低34．12%、5．71%和37．37%，民和和平安点降低显著（P＜0．05），西宁点极显著降低（P＜0．01）；全钾含量分别降低7．88%、9．64%和2．33%，民和和平安点显著降低，西宁点降低不显著（P＜0．05），；速效氮含量分别降低36．23%、6．61%和34．29%，均极显著降低；速效磷含量分别降低59．58%、4．51%和59．33%，均极显著降低；速效钾含量分别降低29．66%，19．67%和30．53%，均极显著降低；有机质含量分别降低29．66%、19．67%和61．89%，民和和西宁点降低极显著，平安点显著降低。

全磷和p H 在种植甜高粱后表现增加。全磷民和、平安和西宁3个点分别增加42．00%、21．58%和63．38%，均极显著增加；p H 分别增加3．17%、2．24%和0．03%，民和点显著增加，平安和西宁点增加不显著。

3 结论与讨论

青海省地形地貌表现出十分明显的垂直变化，自然条件和农业自然资源具有过渡性特点，形成多种类型的生态区域，因而不同海拔高度对甜高粱生长有极显著影响。海拔2 000 m 的民和点10月上旬霜冻来临前甜高粱生长进入灌浆期，而海拔2 750 m 的西宁市泮子山点8月底就有霜冻，甜高粱生长只能到拔节中期，株高只有140 c m，产量差异也就很大。这与水浇地种植甜高粱结果一致［15］。

青海省东部农业区没有灌溉条件的旱地面积约占总耕地面积的80%，其中年均温度5 ℃以上的旱地面积约占30%。这类土地适宜种植甜高粱，收获鲜草用于发展畜牧业。对民和县大庄村同类型秋季全膜双垄春季种植玉米乳熟期鲜草产量调查结果为67 500～75 000 kg·h m－2，而采用同样技术种植甜高粱鲜草产量比种植玉米增产34．45%以上；在海拔2 750 m 旱地采用春季全膜双垄技术种植甜高粱鲜草产量比种植传统燕麦鲜草产量（30 000～37 500 kg·h m－2）［17－18］增产49．44%以上。

表3 甜高粱种植后土壤养分含量变化Table 3 Changes of soil nutrient content of sweet sorghum planting

青海省东部农业区海拔2 000 m 以下可灌溉地区，种植冬小麦6月底7月初收获，尚有7～9月正值青海地区光、热、雨、气最好时期，通常地膜种植一茬大白菜（Br assica pekinensis）。如复种甜高粱可收获鲜草60 360 kg·h m－2，干草产量7 530 kg·h m－2，还省去了铺地膜、起垄、平地等工序，具有省时、省力、费用低等优点；干草养分含量丰富，品质优良。

甜高粱根系发达，吸收土壤养分能力强，因而获得的生物产量高，即使播种时施入所需肥料，收获后土壤中的全氮、全钾、速效氮、速效磷、速效钾和有机质含量也降低；在我国北方黄土性土壤中磷肥主要以无机态磷存在，施入磷肥后土壤中HPO42－和PO43－含量增加，不易被作物吸收，只有在一定条件下进行转化后才能逐步有效化，这是全磷含量增高的原因。

甜高粱作为饲料利用具有明显优势，既可做牧草放牧，又可刈割做青饲、青贮和干草，是优质饲料资源［5］。本研究结果表明了甜高粱作为饲草作物在青海干旱地区采用全膜双垄种植是完全可行的；水浇地冬小麦收获后复种甜高粱，也能获得较高的鲜草产量，可为农区畜牧业发展提供优质饲草料，应大力提倡、推广。还应注意与其他作物轮作倒茬，平衡土壤中养分含量。

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