河西沙漠治理区甜高粱种植研究回顾与展望

蒋瑞文，王殿亭

（1．甘肃省武威市凉州区金羊镇人民政府农业技术推广站，甘肃武威 733000；2．武威市凉州区古城镇人民政府农业技术 推广站，甘肃武威733000）

甜高粱属C4作物，是粒用高粱的变种之一，是一种极具开发潜力的生物质能源植物，不仅是生产生物质能源乙醇的原料，还可作为饲料作物和糖料作物等使用，开发利用功能较多[1]。是我国“十二五”能源科技发展中明确的优先发展作物。甜高粱在生长种植中有较多优势特点，具有极强的抗逆性、适应性，在土壤基质较差的环境条件下也可种植。在沙漠治理区种植可起到防风、固沙、防沙，改良土壤基质性状的作用，促进沙漠区生态恢复[2]。河西地区农业种植结构单一，为加快农业结构调整，河西地区的张掖市最早于2009年引进甜高粱品种在临泽县林场沙荒地上示范种植40hm2。2012年，武威市为发展循环经济、生态经济、节水农业和能源工业，开发利用沙漠治理区荒地，与兰州中科院近代物理研究所合作，在武威市草畜产业和白酒产业发展优势产业基础上，引进饲用型BJ0603和醇用型BJ0602甜高粱新品种进行推广种植，并获得了成功。截至2016年，全市甜高粱种植面积达65000hm2。沙漠治理区甜高粱种植在国内尚处于空白，河西地区在近几年的推广种植中，技术人员对沙漠治理区甜高粱的种植生长等技术进行了试验研究，总结提出了沙漠治理区甜高粱高效种植的栽培技术、改良模式等适宜技术。本文重点回顾了河西沙漠治理区甜高粱种植研究情况。

1 沙漠治理区甜高粱种植栽培技术研究

沙漠治理区甜高粱种植栽培受土质、水肥、温度等多种环境因素影响，在品种选择、整改地、覆膜、种植时间、施肥、田间管理、根茬处理等方面略有区别。在种植栽培研究中，杨兴虎[3]、陈秀君等[4]，提出并制定了河西走廊沙漠开发区饲用甜高粱高效栽培技术、沿山沿沙区边际性土壤甜高粱栽培技术，包括播前准备、播种、田间管理、收获等步骤和施肥、放苗、除草等栽培技术。沙漠治理区地块在播种前要通过增施有机肥、掺粘土、留高茬、秸秆还田、全膜覆盖等措施，提高土壤肥力和固定表土，提高有机质含量，改善土壤通透性，增强保水保肥能力[5]。新开垦种植的地块为防止盐碱聚集，土壤返碱烧苗，要将地块整理成300～700m2落差在5cm以下的小畦田。播前结合整地，要施用发酵腐熟30d的牛粪和猪、鸡粪等改良盐碱土壤，667m2施农家肥4．2t。沙漠治理区当年种植地块杂草含量较多，在覆膜前667m2用50%仲丁灵悬乳剂280g，兑水80kg，或用50%异丙草·莠200～250mL，兑水30～45kg，混合均匀后将药液喷洒土壤表层，随即覆盖地膜，在不影响甜高粱发芽生长的同时除草效果还非常好[6]。

沙漠治理区土壤属沙性，不易保墒，最适合于采用宽140cm、厚度0．01mm的黑色地膜宽膜平作栽培。在4月中下旬，地表10cm下土壤温度恒定在10～15℃，覆膜保墒膜下土壤湿度达到16%～20%时，采用手推式精量播种机，667m2播种量 1．0～1．5kg，每穴播种 1～2 粒，穴距 18cm，平行行距 30cm，穴播深度控制在 3～5cm 进行穴播点种，出苗较整齐。对土壤墒情不好，含水量达不到最适宜土壤含水量时，要采用“干播湿出法”播种，播种完后要进行覆土镇压，提高种子与土壤的紧密度，保墒提墒，促进种子生根发芽[6]。出苗后要加强田间管理，及时将压在地膜下的苗用小木棍放出，放苗时放苗口不易撕得过大，苗能出来即可，防止过大使土壤失墒。对于长出的杂草，从播种孔长出的，要及早拔除；对膜下杂草已顶起地膜的，在地膜上覆土2～4cm进行压膜闷杀除草。甜高粱全生育期150d左右，沙漠治理区地块土质pH值高，偏强碱性，水肥管理大不相同，要按“少量多次”，并结合降水量、苗情长势等进行灌水施肥。一个生长周期共需灌水6次，每次灌水约70m3，结合灌水适时进行追肥[3-4]。

甜高粱主要的病虫害为蚜虫、螟虫、红蜘蛛等，蚜虫防治用7．5%氯氟·吡虫啉30～40g/667m2或 50%抗蚜威10～15g/667m2，分别兑水400～650kg均匀配成溶液，用喷雾器进行叶面喷雾防治；螟虫防治用2．5%溴氰菊酯或20%杀灭菊酯20～30mL/667m2进行叶面喷雾防治；若螟虫严重已经进入甜高粱秆危害时，用3%呋喃丹颗粒剂 2．5～3kg/667m2撒施于甜高粱心叶处防治；螟虫在甜高粱抽穗后穗部发现时，667m2用7．5%氯氟·吡虫啉30～35g兑水450～675kg喷雾进行防治。甜高粱红蜘蛛主要在叶背面活动，发生后667m2用1．8%阿维菌素乳油15～30mL，兑水30～90 kg喷雾进行防治，药液在喷洒时要尽量喷洒到叶背面。8月下旬到9月上旬时在早霜来临前进行收割，用集收割、切碎和输送于一体的甜高粱收获机进行收割，收割后直接拉至养殖场进行青贮[3-4]。

2 沙漠治理区甜高粱农艺、生理等性状研究

调查甜高粱在沙漠治理区种植生长情况，观察物侯期，测定收获期株高、茎粗、叶片数、含糖量、鲜物质产量、土壤持水性等，对研究在沙漠治理区种植甜高粱，收集种植数据、开展技术研究，大面积推广种植具有非常重要的意义。孙丽娜等人[7]在沙漠治理区进行了饲用型甜高粱BJ0603和醇用型甜高粱BJ0602种植生长试验研究，结果表明，甜高粱在河西沙漠治理区新垦地，典型大陆性气候条件下，长势极好，BJ0603和BJ0602分别于播种后15d、14d出苗，分别于152d、159d收获时，含糖量各达 10．98%、18．65%，产量分别为3978．54kg/667m2、4425．60kg/667m2。 Godsey，C．B 等[8]在俄克拉荷马州南部平原干旱气候条件下进行了甜高粱最佳行间距和密度种植研究，结果表明，在平均高产潜力（＞60t/hm2）下，＜76 cm的行间距是有利的，而在极高产量潜力区域（＞100 t/hm2），行距为20cm会更适合。对于20～76cm的行距，由于甜高粱的分蘖能力，其种植适应密度范围广泛。Rao S S等[9]在半干旱热带环境中研究了甜高粱的最佳种植时间和产量，结果表明，根据秸秆产量、汁液糖品质、糖分与乙醇产量的关系，半干旱热带气候条件下甜高粱的最佳种植时间为6月上旬至7月上旬。在此期间种植甜高粱，可以收获更多的原料，从而使糖厂的运作周期延长约1个月，也就是从10月的第一个星期到最后一个星期。

解婷婷等于甜高粱拔节期测定了甜高粱气体交换参数，对比分析了最终的生物产量和品质。结果表明，壤土地、盐碱地和沙荒地3种不同土地类型，甜高粱净光合速率的日变化均呈“单峰型”，无“光午休”现象。盐碱地和沙荒地甜高粱叶片净光合速率和水分利用效率较壤土地均有所降低，净光合速率分别为30．75、25．31和 23．71μmolCO2/（m2·s），叶片水分利用效率分别为 5．42、4．34 和 3．08μmolCO2/mmolH2O。 沙荒地甜高粱的叶片蒸腾速率最高，生物产量在盐碱地和沙荒地有所降低，3种土地类型种植的甜高粱地上干重差异不显著，盐碱地和沙荒地甜高粱的品质比壤土地高。甜高粱生理生态适应性强，适合在干旱地区发展。适度的干旱胁迫能提高甜高粱产量和品质，田间土壤持水量达到50%以上，甜高粱生长发育较适宜。在含盐量小于1．78 g/kg的盐碱土壤上可以正常生长并获得高产。甜高粱在盐碱地和沙荒地种植含糖量要高于壤土地，通过改良土壤和改进栽培措施，可以接近壤土地的产量[10-11]。1穴3株的集群栽培方式下甜高粱的茎秆产量和乙醇产量比传统的 1 穴 1 株分别提高 16．99%～17．18%、22．29%，可以在干旱区边际性土地推广[12]。Patanè C 等[13]在实验室中进行了甜高粱种子发芽试验，评价了NaCl水平和PEG预渗透压降低对不同温度下种子萌发和幼胚早期生长的影响，结果表明，根系生长比萌发对盐胁迫更敏感。NaCl浓度的增加对所有温度下的根伸长都有不利的影响。付海美用能源作物甜高粱和柳枝稷进行田间试验，测定地上部生物量、含水量和养分（N、P和K）的积累量，及其在（甜高粱）播种／（柳枝稷）返青后40～160d的动态变化。结果表明：甜高粱在沙荒地上种植，在自然降雨的情况下，可获得较稳定的地上部生物量。甜高粱播后160d的地上部生物量、含水量和茎秆中养分浓度，与播后120d没有显著差异（p＞0．05），在播后120～160d之间就可收获，收获时间较长，种植两年后，沙荒地表层土壤（0～30 cm）有机碳（SOC）含量，与自然草地相比没有显著变化（p＞0．05）。 根据甜高粱地上部生物量、养分移除量，及对土壤质量的影响，甜高粱较适宜在沙荒地种植，而且有一定的可持续性。如若采用免耕、植被覆盖等保护性种植措施，对土地生产力和土壤质量的影响会明显减轻；在降水量少，不能满足甜高粱生长最佳需水量时，选用高效节水的滴灌等灌溉方式，将会提高水资源的利用率，减小甜高粱的耗水量；如将甜高粱叶还田，对改良土壤，增加甜高粱种植系统的可持续性有更好的作用[14]。

3 沙漠治理区甜高粱其它研究

沙漠治理区种植甜高粱是充分发挥甜高粱抗干旱、较强适应性、耐盐碱特性，控制和治理沙漠治理区土地进一步沙漠化，增加农民经济收入，发展绿洲灌溉农业的一项新措施。但因沙漠治理区生态环境平衡被破坏，土壤沙化、有机质含量降低、养分贫乏、保水保墒保肥性能较差，推广种植甜高粱模式、改良土壤方法方面与传统耕地种植技术相比存在较大差别。为解决这一难题，谯显明等在绿洲灌区沙漠改良区，按照传统与引进新技术相结合的方法，组装配套开展了以农艺改良+化学改良+排灌改良+甜高粱的种植模式。将甜高粱种植两年后的土壤容重、土壤有机质、土壤中水溶性盐、pH值等地力效益和社会效益的平均值运用SAS软件进行分析。结果表明，通过该模式两年的试验种植，种植地块地力质量比种植前大大改善，土壤容重较种植前的 1．1g/cm～1．4g/cm 平均降低 1%～3%，有机质含量较种植前 0．5～12．1g/kg 提升 5%～10%，土壤 pH 较种植前的 8．1～8．7 降低 0．3～0．5 个单位，至 7．7～8．2，土壤电导率较种植前的 1．1～2．6 mS/cm 降低5%～10%，全盐含量较种植前的0．5%～0．8%降低10%～16%。沙漠区甜高粱的抗倒伏主成分因子依次为茎部重、重心高度、根量、秸秆数、茎杆机械强度、茎粗、株高。倒伏系数与倒伏面积之间的相关关系达极显著水平，采用倒伏系数评价甜高粱倒伏抗性具有较强的可靠性，可以在今后的试验中推广应用[15-16]。

4 展望

中国荒漠化和沙漠化土地面积占国土面积的1/4以上和1/6以上，荒漠化土地和沙化土地面积约450万km2，是我国严重的生态环境问题[17]。土地是最宝贵的资源，是解决人口吃饭问题的关键。十九大报告中明确提出要建设美丽中国、深化生态文明建设，因此，加强荒漠化和沙漠化土地治理研究，谋划国土空间开发，科学布局生态空间和修复空间，对实现这一目标具有非常重要的意义。近几年，甜高粱在沙漠治理区种植虽然进行了一些研究，但研究量还很少，深度不够。探究甜高粱在沙漠区种植，将是一个改变中国乃至世界性土地沙漠化的课题。通过进一步研究甜高粱生长过程中种子萌发、需水量、抗倒伏性、生物产量、品质、土壤中有机质改变等问题，将实现甜高粱在荒漠化和沙漠化土地大面积种植，实现沙漠变绿洲的梦想。在未来的研究中重点要加强适宜沙漠治理区甜高粱品种的选育、抗胁迫效应的研究、探索甜高粱在沙漠区生长环境的适宜阈值、土壤改良原理、最佳模式和水分利用效率等研究。甜高粱作为21世纪最具潜力的新能源作物，在盐碱和沙荒地等边际土地种植前景广阔，具有极大的发展和挖掘空间，加强甜高粱种植生长研究，可以有效防沙固沙，改善治理沙漠土壤理化性状，发展新能源产业，促进沙漠区域生态环境良性循环，对未来甜高粱产业的发展具有非常重要的意义[18]。