第十三章 高粱

.,第十三章高粱,.,1概述2高粱栽培的生物学基础3高粱的栽培技术,.,第一节概述,一、高粱的重要经济价值世界五大谷类（小麦、水稻、玉米、谷子、高粱）作物之一，也是中国最早栽培的禾谷类作物之一。高粱的生物学产量和经济产量均较高,具有较强的抗旱、耐涝、耐盐碱特性和适应性,在平原、山丘、涝洼、盐碱地均可种植,属于高产、稳产的作物。中国高粱生产以粒用高粱为主,兼有糖用、饲用和工艺高粱的栽培。,.,子粒：淀粉含量为75左右，蛋白质为9左右，粗脂肪为3左右。高粱子粒中含有少量的单宁，影响了品质；子粒中含有较多难消化的醇溶蛋白质，且赖氨酸的含量较低，使其食用和饲用价值低于玉米、小麦和水稻等。茎秆和叶片：是良好的粗饲料,既可作干草又可作青贮和青饲。特别是甜高粱作青贮喂养奶牛,可明显提高产奶量。茎秆还可用于编织。花序：可制扫帚、炊帚及工艺品等高梁不仅是粮饲兼用作物,还广泛用于淀粉、酿酒和酒精工业。,.,二、高粱的起源与分类,(一)高粱的起源高粱在世界的分布广泛,形态变异多。非洲、印度和中国都是高粱多态性丰富的地区。高粱原产于非洲,经驯化后先传入印度,后传入我国及远东。在中国已有几千年的栽培历史。,.,(二)栽培高粱的分类,高粱Sorghumbicolor(L.)Moench属于禾本科(Grammeae)、高粱族、高粱属植物。高粱属有许多一年生和多年生的种,染色体数2n=20。1粒用高粱以子粒为主。分蘖弱，穗密而短。茎髓含水较少。子粒：品质较佳,成熟时常因子粒外露,较易落粒。按子粒淀粉的性质不同,可分为粳型与糯型。,.,2糖用高粱茎高,分蘖力强。茎秆：节间长，富含汁液,随着子粒成熟,含糖量一般可达8%19%。可做甜秆吃、制糖或制酒精等。子粒：小,品质欠佳。,.,3帚用高粱茎皮：柔韧，编织用，穗：大而散,下垂。通常无穗轴或有极短的穗轴,侧枝发达而长，帚用。子粒：小并由护颖包被,不易脱落。,.,4.饲用高粱茎秆：细,分蘖力和再生力强,生长势旺盛。茎内多汁,含糖较高；穗：小；子粒：有稃,品质差。,.,三、高粱国内外生产概况,(一）世界生产概况高粱在世界上分布很广,主要种植在亚洲、非洲和美洲。栽培面积最大的国家是印度,其次是苏丹、尼日利亚和美国。近几十年全世界高粱播种面积稳中有降,下降最快的是亚洲。,.,（二）国内生产概况辽宁省是全国栽培高粱面积最大、总产量最高的省份。高粱种植面积较大的其他几个省区包括内蒙古、黑龙江、吉林、山西、河北,播种面积均超过7万hm2。在干旱、半干旱地区,瘠薄、涝洼、盐碱地区和饲料基地,发展高粱生产,既可利用其他作物适应不了的自然条件,又能收到投入少、收益高的效果。,.,第二节高粱栽培的生物学基础,一、高梁栽培品种的生育期与生育时期生育期：一般在100150d之间。极早熟品种：生育期100d;早熟品种：生育期在100115d;中熟品种：生育期在116130d;晚熟品种：生育期在131145d;极晚熟品种：生育期146d。,.,4个生育阶段根据植株外部形态和内部器官发育的状况,高粱可分为苗期、伸长拔节期、抽穗开花期、成熟期等几个主要生育时期。（一）苗期：从种子萌发至拔节之前为苗期（30d左右）。春播一般需7-10d出苗，夏播则只需2-3d，出苗后约14,开始出现第一个分蘖。属营养生长阶段。该阶段形成了高梁的基本群体,是决定每公顷穗数的时期,同时也为穗大粒多创造物质基础。,.,（二）伸长拔节期：从拔节至抽穗前，需要30-50d。此期叶片显著增大，植株迅速伸长，生长最旺盛时，平均每天长高达10.4cm,有的品种可达12cm.拔节期持续的时间与品种有很大的关系，早熟品种较短，晚熟品种较长。营养生长与生殖生长并进阶段，是决定每穗粒数的关键时期,并为争取粒重奠定基础。,.,（三）抽穗开花期旗叶长出1个星期左右开始抽穗，一般中熟品种完成抽穗开花需10-15d.抽穗2-5d后即可开花。花通常自上而下、由外向内开。一朵花从开放至闭合，通常需要1h左右。属生殖生长阶段，是决定结实率的关键时期。,.,（四）灌浆成熟期,自开花后30d左右便能成熟，但品种之间的差异很大，成熟过程可分为乳熟期、蜡熟期和完熟期。决定粒重的关键时期。乳熟期：灌浆后，子粒中干物质的含量不断增加，千粒重迅速增长，子粒中的胚乳充满乳白色汁液，用指甲压破时即喷出白色乳浆。蜡熟期：子粒的含水量急剧下降，子粒由软变硬，用指甲压破已无浆液而呈蜡质状。完熟期：子粒变干、变硬，干物质积累达最大值，并呈现该品种的色泽和质地。,.,二、高梁器官形态与建成,(一)根为须根系。由初生根、次生根和支持根所组成。初生根：种子发芽时,首先长出的一条根。次生根：幼苗长出34片叶时,由地下茎节长出第一层次生根,以后由下而上陆续环生68层,总根量达到5080条。至抽穗时根系纵向伸长至1.52m,横向扩展达0.61.2m。支持根（气生根）：抽穗前后至开花灌浆期,在靠近地面的地上13个茎节上长出几层根。可吸收养分和水分,并有支持植株抗倒伏的作用。,.,从高梁根系结构特点解析其耐涝，抗旱.,由于高粱根系发达,入土深广,其根细胞渗透压高(为1.21.5MPa),吸水吸肥力强。高粱根的内皮层中有硅质沉淀物,使根非常坚韧,能承受土壤缺水收缩产生的压力。因此,高粱有较强的抗旱能力。在孕穗阶段,根皮层薄壁细胞破坏死亡,形成通气的空腔,与叶鞘中类似组织相连通,起到通气的作用,这是高粱耐涝的原因之一。,.,(二)茎,高粱茎节间的多少和长短因品种和栽培条件而异。类型节数早熟种1015中熟种1620晚熟种20,.,类型株高矮秆型11.5m中秆型1.52m高秆型2m中国高粱品种资源中,株高变化范围63450cm之间。我国栽培的粒用高粱杂交种：株高多为2m左右的中高秆类型；饲用甜高粱杂交种：多为3m以上的高秆类型。,.,茎的地上部：有伸长节间1018个；地下部：尚有58个不伸长的节间。茎秆生长最快的时期：是挑旗至抽穗,每昼夜可生长615cm,开花期茎秆达最大高度。丰产长相：一般茎秆粗壮,且基部和穗下节间较短,上下粗细均匀,其抗倒伏能力较强,穗大而重。,.,从高粱茎秆结构特点解析其抗旱、耐涝能力强,高粱生育的中、后期,在茎秆表面上形成白色蜡粉,能防止水分蒸腾,增强抗旱能力;在淹水时又能减轻水分渗入茎内,提高抗涝能力。另外,茎的表皮由排列整齐的厚壁细胞组成,其外部硅质化,致密、坚硬,不透水,也增强了茎秆的机械强度和抗旱、涝能力。,.,(三)叶,叶互生,由叶片、叶鞘和叶舌三部分组成。叶片一般呈披针形,中央有一较大的主脉,颜色有白、黄、暗绿三种。抽穗开花期是高粱叶面积最大的时期,高产高粱群体最大叶面积指数为45。形成高粱子粒产量的光合产物主要来源于植株上部的6个叶片。,.,从高粱叶片结构解析其抗旱、耐涝能力强,高粱叶片的上下表皮组织紧密,分布的气孔体积较小,能有效地减少水分的蒸腾;进入拔节期以后,叶面生有一层白色蜡粉,具有减少水分蒸腾的作用;叶上有多排运动细胞,在叶片失水较多时,使叶片向内卷曲以减少水分的进一步散失。这些是高粱抗旱的叶部原因。高粱叶鞘中的薄壁细胞,在孕穗前后破坏死亡,形成通气的空腔,与根系的空腔相连通,有利于气体交换,增强耐涝性。,.,(四)穗,1.穗的构造圆锥花序：中间为穗轴，在穗轴上生410个节,每节轮生510个分枝,称为第一级枝梗。第一级枝梗上长出第二、第三级枝梗。第一级枝梗长度及其在穗轴上着生的部位不同,形成了形状各异的穗形,如纺锤形、牛心形、筒形(棒形)、伞形、帚形等。根据各级枝梗的长短、软硬以及小穗着生疏密程度不同,还可将穗子划分为紧穗、中紧穗、中散穗和散穗四种穗型。,.,小穗通常成对在第二级或第三级枝梗上。成对小穗中,较大的是无柄小穗,较小的是有柄小穗。第三级枝梗的顶端一般并生三个小穗,中间小穗无柄,两侧有柄。,.,无柄小穗：外有二枚颖片,将发育成壳；内有两朵小花,上方的为完全花,可结实，下方的为退化花。有柄小穗：比较狭长,成熟时或宿存或脱落。亦含两朵小花,一朵完全退化,另一朵只有雄蕊正常发育,为单性雄花,不可结实，开花较与之相邻的无柄小穗小花晚24d。完全花：雄蕊3枚，雌蕊1枚，子房卵圆形，花柱顶端有2枚羽毛状柱头。,.,2.穗的分化,.,(1)生长锥伸长期。茎顶端生长锥膨大,变尖,由半圆球形变为圆锥体。此时植株茎基部第一伸长节间开始伸长,进入拔节期。(2)枝梗分化期。首先在生长锥基部产生突起,这些突起为一级枝梗，为向顶式分化；当顶端一级枝梗即将分化完毕时,基部一级枝梗两侧分化出二级枝梗，二级枝梗的分化也是向顶式进行。生长锥上部二级枝梗尚在分化时,中部二级枝梗开始分化三级枝梗,然后向上下两端推移。枝梗分化期,约经历4个出叶周期,1012d。枝梗分化期是决定枝梗数与穗大穗密的关键时期。,.,(3)小穗小花分化期。由穗上部二、三级枝梗开始,逐渐向下推移。小穗先分化两个颖片原基,内侧是小花原基。每个小穗内有两朵小花,其中先分化的第一朵小花体积很小,不久即退化消失;第二朵小花可发育结实。(4)雌雄蕊分化期。小花原基顶端分化出三个小圆形突起,以后发育成雄蕊。不久,在三个雄蕊中央隆起一个体积较大的雌蕊原基,以后发育成子房。,.,(5)减数分裂期。雄蕊增大呈四棱状,花粉囊内形成花粉母细胞,经减数分裂形成四分体,进一步发育形成花粉粒。同时,雌蕊体积增大,顶端形成二裂柱头。减数分裂期是决定结实率和每穗粒数的关键时期,此时正值高粱挑旗期。(6)花粉粒充实完成期。花粉粒内容物逐渐充实,颜色由绿变黄。花丝伸长,柱头上开始出现羽毛状突起。幼穗分化发育完成,植株抽穗开花。,.,(五)子粒形成与成熟,高粱抽穗后,24d开始开花。开花的顺序：由穗顶部开始向下进行,呈离顶式。子粒的形成：开花受精后30d,子粒已基本形成,其成熟过程可分为乳熟期、蜡熟期和完熟期三个阶段。,.,子粒的形态,子粒为颖果，其外包着两片坚硬而光滑的护颖，护颖厚而隆起，有的尖端有茸毛。子粒通常呈圆形、椭圆形、卵圆形、梨形等。颜色有多种，常见的有红、黄、黑、褐、白等五种颜色。颖果种皮含单宁帶涩味一般颜色较深的子粒含单宁较多。易于与蛋白质结合难消化。美欧各国多作饲料。,.,三、干物质积累分配与产量形成,(一)干物质积累与分配全株干物质积累呈S形曲线。叶片、叶鞘干重：拔节前缓慢增长，拔节后迅速增加，至抽穗期前后达到最大值，以后因养分向穗部输出，干重缓慢下降。茎秆干重:在拔节后迅速增长，抽穗前后增长最快。茎秆干重与子粒产量显著正相关。子粒体积和鲜重:受精后增长较快，但干重增长缓慢。子粒干重在开花后15-35d增长迅速，以后增长速度下降。,.,(二)产量形成,子粒产量来源于两个部分,一部分是开花后生产的光合产物,占80%;开花前营养器官贮积物质的转移,占20%。前期培育壮秆,贮积更多的干物质,后期加强田间管理,提高叶片光合能力,是实现高产的重要途径。高粱经济系数一般为0.350.45。高秆品种经济系数低,矮秆品种经济系数高。但高粱茎、叶、鞘干重在蜡熟期后又有不同程度的回升,尤以茎秆干重回升较多,限制了经济系数的提高。如果通过育种或栽培手段,使生育后期重新积累到茎、叶、鞘中的干物质转移到子粒中去,即可提高经济系数和子粒产量。,.,四、高梁的品质,食用高粱：要求子粒有较高的营养价值和良好的适口性。要求单宁含量在0.2%以下,出米率在80%以上,蛋白质含量在10%以上,赖氨酸含量占蛋白质的2.5%以上。酿造用高粱：要求子粒淀粉含量不低于70%,其中支链淀粉比例占90%以上,子粒红色。子粒饲用高粱：最主要的品质性状是蛋白质含量和氨基酸平衡,如饲喂猪、鸡等单胃畜禽,还要求子粒中单宁含量0.2%以下。,.,茎叶饲用高粱：要求绿色体产量高,茎秆含有一定的糖度,不含或微含氢氰酸。糖用高粱：要求茎秆含糖量高,易榨糖或发酵生产酒精。兼用高粱：要求子粒品质好,茎秆质地优良,适于做建筑材料、架材、造纸、制板等。,.,五、高粱对环境条件的要求,（一）温度高梁是喜温作物,在整个生育期间都要求较高的温度。一定的高温可以提早幼穗分化,低温则可延迟幼穗分化。这种特性,称为高粱的感温性。从播种至种子成熟需10的积温1500-2500。高粱在不同的生育时期内,对温度有不同的要求。种子萌发：种子发芽的最低温度为67,最适温度为2030,最高温度为4450。低温下播种,发芽缓慢,易受病菌侵染,造成粉种和霉烂,降低出苗率。高粱幼苗不耐低温和霜冻，10以下停止生长。,.,苗期：高粱出苗至拔节期的适宜温度为2025。伸长拔节期：高粱生育的旺盛时期,适宜温度为2530。温度过高会使植株发育加快,茎秆细弱,提早抽穗,穗小。抽穗开花：对温度要求比较严格,最适宜温度为2528,低温会使花期推迟,开花过程延长,影响授粉,如遇高温和伏旱,会使结实率降低。灌浆成熟：较大的温差有利于干物质的积累和子粒灌浆成熟。,.,(二)光照,喜光作物,在生长发育过程中,要求有充足的光照条件。光照不足会延迟生育,产量降低,特别是后期光照不足,直接影响子粒的干物质积累。属短日照作物,缩短光照时数可提早抽穗和成熟,延长光照则成熟延迟。南方品种引到北方种植,由于温度降低,光照时数延长,会导致高粱抽穗延迟,成熟期推后,甚至不能成熟;北方品种引到南方种植,会发生相反的变化。,.,(三)水分,高粱具有较强的抗旱能力,同时又具有耐涝性,其耐涝性在孕穗期以后尤为明显。在抽穗后如遇连续降雨,在短期内淹水不没顶,仍能获得一定的产量。苗期：约占全生育期总需水量的10%。拔节至孕穗期：占50%,这期间如水分不足,会影响植株生长和幼穗分化。孕穗至开花期：占15%,水分不足会造成“掐脖旱”,是高粱需水临界期。灌浆期：占20%。成熟期：占5%左右。全生育期降雨400500mm且分布均匀即可满足其生长需要。,.,(四)土壤,要使高粱生育良好,达到高产、稳产,必须为之创造土层深厚、土质肥沃、有机质丰富、结构良好的土壤条件。高粱对土壤的适应性和耐瘠性与其具有较庞大的根系和较强的吸收能力有关。具有一定的耐盐碱能力。对土壤pH适应范围为5.58.5,最适pH为6.28.0。高梁的抗盐碱能力低于糜子、向日葵和甜菜,但强于玉米、小麦、谷子和大豆等作物。,.,第三节高粱的栽培技术,一、轮作倒茬高粱忌重茬和迎茬。因为病虫害严重,特别是黑穗病发生较多。这些黑穗病病原孢子遗留在土壤中,容易侵染种子而使高粱发病。高粱炭疽病等叶部病害也易由残株病叶传染。另外,重茬还不利于合理利用土壤养分,使高粱茬养分不均衡。实行合理轮作可消除这些不利因素的影响。由于高梁的广泛适应性,其对前茬的要求不严格。良好前茬有大豆、棉花、玉米、小麦等。,.,二、播种保苗,(一)精细整地秋季耕翻,耕深2025cm,均匀一致,不漏耕、重耕。耕后要连续进行耙地、镇压整地作业。(二)种子准备包括选用良种和种子处理两项内容。良种应该是适应当地自然和生产条件的高产品种,并要求种子纯度高,子粒饱满,发芽率高。种子处理包括选种、晒种、浸种和药剂拌种等。,.,(三)适时播种,高粱的播种期主要受温度和水分影响。温度：高粱发芽的最低温度为67,一般以土壤5cm处地温稳定在1012以上时播种较适宜。土壤墒情：适宜高粱种子发芽的土壤含水量因土壤而不同。壤土为15%17%,粘土为19%20%。发芽要求的最低含水量,壤土为12%13%,粘土为14%15%,沙土为7%8%。,.,（四）提高播种质量,播种质量要求：播量适宜,下种均匀,播行齐直,播深合适。其中播种深浅影响最明显。播种太深,根茎伸长消耗种子中大量营养,幼苗细弱,生长迟缓。播种过浅,容易使种子落干,出苗不齐不全。播种深度：一般以35m为宜。播后土壤喧松,易透风跑墒,应适时进行镇压保墒,压碎土块,减少大孔隙,增加毛管孔隙,使种子与土壤密接,促进毛管水上升至播种层,供种子吸收发芽。,.,三、合理密植,品种：一般株型紧凑、叶较窄短、中矮秆的早熟品种,比较适宜密植;而叶片宽、着生角度大、秆高晚熟的品种,应该稀植。土壤肥力：在土壤肥沃,水肥充足,种植密度小些;而土壤瘠薄,施肥水平又低,种植密度应大些。常规品种为7500090000株/hm2;高秆甜高粱、帚用高粱为6500075000株/hm2。等距条播是最主要的种植方式,行距一般为5060cm。,.,四、合理施肥,（一）高梁的需肥规律每生产100kg子粒需要氮(3.251.37)kg、磷(1.68士0.48)kg、钾(4.541.14)kg。三者的比例为1:0.52:1.37.苗期：由于生长缓慢,植株小,需要的养分也少,氮12.4%、磷6.5%、钾7.5%。拔节至抽穗开花：氮占62.5%、磷52.9%、钾65.4%。该阶段是需肥的关键时期。开花至成熟:氮25.1%、磷40.6%、钾27.1%。这一阶段的营养供应状况直接影响子粒灌浆,养分充足,可增强灌浆速度,使子粒饱满,粒重增加。,.,(二)施肥技术,1.基肥基肥施用量应根据品种、土壤类型来确定。喜肥、生育期长的品种,施肥量应较耐瘠、生育期短的品种多。在肥力低、砂性强的土壤上,应多施有机肥作基肥,一般每公顷3060t有机肥。肥力低的缺磷土壤上,应配合施入过磷酸钙300500kg.,.,2.种肥在常用的氮素化肥中,以硫酸铵做种肥较安全,对种子发芽出苗影响较小,以每公顷100150kg为宜。若以氮、磷复合肥做种肥施入,既方便效果又好。最常用的复合肥为磷酸二铵,每公顷用量150kg左右。,.,3.追肥高粱追肥主要有拔节肥和挑旗肥。拔节肥：拔节初期或稍提前几天追肥,可促进枝梗与小穗小花分化，减少小穗小花退化。还能增进茎、叶分生组织细胞分裂,使茎秆增粗，中、上部叶片增大。挑旗肥：因在减数分裂前施用,有减少小穗小花退化,增加结实粒数与粒重的作用,并能延长叶片寿命,增强光合能力,防止植株早衰。,.,一般只进行一次追肥,根据高粱生长发育规律,以拔节期追肥效果更好。对生育期长的品种,或后期易脱肥的地块,可分两次追肥。两次追肥应掌握“前重后轻”的原则。追肥时期与数量还应看天、看地、看苗而定。基肥少,种肥不足,叶色黄,幼苗弱时,应早追多追;土壤肥沃,基肥量大,个体生长健壮,叶色深绿,应适当后延并酌情少施;砂土保肥力差,后期容易脱肥,应适当晚施或分二次追施;雨前施或施后灌水,肥水相融,能显著提高肥料利用率。高粱追肥量为每公顷300450kg尿素。,.,五、田间管理,高梁的田间管理主要包括间苗、中耕、除草、追肥、灌溉、防病、治虫,以及防御旱、涝、低温、霜冻等自然灾害,以保证高粱的正常生长发育。不同生育阶段有不同的管理内容。.,.,(一)苗期管理主要目的：促进根系发育,适当控制地上部的生长,达到苗全、苗齐、苗壮,为后期的生长发育奠定基础。主要内容：包括破除土表板结、查田补苗、间苗与定苗、中耕除草或化学除草、除去分蘖等。,.,1.补苗移栽发现缺苗应及时补苗，为了幼苗生长近于一致，最好预先浸种催芽。宜于阴天或傍晚进行，栽后浇定根水。2.间苗与除蘖幼苗有2-3片叶即可进行间苗，4-6片叶时即可按计划定苗。甜高粱一般具有分蘖的习性。苗期分蘖过多，消耗大量的养分，影响主茎的生长速度，故应除去多余的分蘖。,.,在生产上，作为糖料作物