【教学课件】第十一章高粱栽培.ppt

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1、第十一章 高粱栽培,主讲教师：张凤路,第一节概述,一、高粱在国民经济中的意义 高粱又名蜀黍、芦粟、秫秫,是世界五大谷类作物之一,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。,高粱子粒淀粉含量为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.高粱的茎秆和叶片是良好的粗饲料,既可作干草

2、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。,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。高梁的茎秆表皮硬,机械性强,是农村传统的建筑材料和蔬菜架材。高粱茎秆的外皮可用于编织。花序可制扫帚、炊帚及工艺品等。,二、高梁的起源与分类,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。多数学者认为,高粱原产于非洲,经驯化后先传人印度,后传入我国及远东。在中国已有几千年的栽培历史。,高梁的分类,高粱Sorghum bicolor(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=2

3、0。,高粱按用途可分4类：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,分聚力强。茎内富含汁液,随着子粒成熟,含糖量一般可达8%19%。茎秆节间长,叶脉蜡质,子粒小,品质欠佳。茎秆可做甜秆吃、制糖或制酒精等。,3 帚用高粱 穗大而散,通常无穗轴或有极短的穗轴,侧枝发达而长,穗下垂。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。穗小,子粒有稃,品质差。茎内多汁,含糖较高。,三、世界和我国高粱生产概况 高粱在世界上分布很广,主要种植在亚洲、非洲和

4、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。2000年,中国高粱播种面积88.96万hm2，总产258.2万t。由于改进了栽培技术,并普遍推广了杂交种,单位面积产量逐渐上升,2001年为2903kg/hm2。,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粘、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、高梁的生育期与

5、生育时期 高粱栽培品种的生育期一般在100 150d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。,在高粱的整个生育期间,根据植株外部形态和内部器官发育的状况,可分为苗期、拔节期、挑旗期(孕穗期)、抽穗开花期、成熟期等几个主要生育时期。高粱的整个生长发育过程,根据其生育特点,也可划分为三个生长阶段:营养生长阶段、营养生长和生殖生长并进阶段、生殖生长阶段。,营养生长阶段：高梁自种子发芽,生根出叶到幼穗分化以前。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

6、造物质基础。营养生长与生殖生长并进阶段：从幼穗分化,到抽穗开花。它是决定每穗粒数的关键时期,并为争取粒重奠定基础。生殖生长阶段：抽穗开花到成熟。是决定粒重的关键时期。,二、高粱器官形态与建成,(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。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。,由于高粱根系发达,人土深广,

7、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63 450 cm之间。根据茎秆的高低可将栽培种分为目前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

8、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,地下尚有58个不伸长的节间。高粱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。一般茎秆粗壮,且基部和穗下节间较短,上下粗细均匀,是一个丰产长相,其抗倒伏能力较强,穗大而重。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、

9、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。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 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

10、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。,小穗通常成对着生于圆锥花序的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,位于无柄小穗一侧。在第三级枝梗的顶端,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。无柄小穗内有两朵小花,上方的为可育花,下方的为退化花。有柄小穗比较狭长,成熟时或宿存或脱落。有柄小穗亦含两朵小花,一朵完全退化,另一朵只有雄蕊正常发育,为单性雄花,

11、开花较与之相邻的无柄小穗小花晚24d。,2.幼穗分化 穗分化过程分为以下六个时期(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。这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,由下而上不断分化,为向顶式分化,这些突起便是将来穗轴上的一级枝梗。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码密的关键时期。,(3)小穗小花分化期。小穗小花分化

12、是由穗上部二、三级枝梗开始,逐渐向下推移。小穗先分化第一颖片原基,然后在其对侧又产生第二颖片原基,接着分化出小花的外稃和内稃,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。花原基顶端分化出三个小圆形突起,以后发育成雄蕊。不久,在三个雄恋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,花部各器官迅速扩大。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)

13、花粉粒充实完成期。四分体散开,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。开花受精后18d,子粒已基本形成,随着养分不断充实最后形成成熟的子粒。其成熟过程可分为乳熟期、蜡熟期和完熟期三个阶段。乳熟期植株制造的光合产物迅速向子粒运输,子粒内含物由白色稀乳状慢慢变为稠乳状。蜡熟期子粒含水量显著降低,干物质积累速度转慢,干重达到最大值,胚乳由软变硬,呈蜡质状。,三、干物质积累分配与产量形成(一)干物质积累与分配 高粱全株干物质积累呈S形曲线研究表明

14、,茎秆干重与子粒产量成显著正相关。受精后,子粒体积和鲜重增长较快,但干重增长缓慢。子粒干重在开花后1535d增长迅速,以后增长速度下降。器官的发育依叶、鞘、茎、粒的先后次序进行而又有不同程度的相互重叠,形成各时期的生长中心,干物质分配中心也随生长中心更替而不断转移。,(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%;抽穗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。但不同株高的高粱茎、叶、鞘干重在蜡熟期后又有不

15、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,角质率适中,不着壳。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

16、的糖度,不含或微含氢氨酸。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。高粱在不同的生育时期内,对温度有不同的要求。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。高粱出苗至拔节期的适宜温度为2025。拔节至抽穗期为高粱生育的旺盛时期,适宜温度为25

17、 30。温度过高会使植株发育加快,茎秆细弱,提早抽穗,穗小码稀。开花至成熟期对温度要求比较严格,最适宜温度为26 30,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。灌浆阶段较大的温差有利于干物质的积累和子粒灌浆成熟。,(三)水分 高粱具有较强的抗旱能力,不仅能抗土壤干旱,也能耐大气干旱。同时高粱又具有耐涝性,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

18、期。灌浆期：占20%。成熟期：占5%左右。全生育期降雨400 500mm分布均匀即可满足其生长需要。,(二)光照 高粱是喜光作物,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。高粱属短日照作物,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。,(四)土壤与矿质营养 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

19、其具有较庞大的根系和较强的吸收能力有关。每生产100kg子粒,约需吸收N 2.6lkg,P2O5 1.36 kg,K2O 3.06kg。增施有机肥或无机肥料对促进植株生长发育和提高产量都有良好作用。高粱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,特别是几种黑穗病发生较多。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。高粱炭瘟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

20、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,生命力强,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。高粱发芽的最低温度为78,一般以土壤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

21、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4%15%,沙土为7%8%。根据温、湿条件确定高粱播种时期,群众的经验是低温多湿看温度,干旱无雨抢墒情。,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(一)品种和密度.一般株型紧

22、凑、叶较窄短、抗倒伏、中矮秆的早熟品种,比较适宜密植;而叶片宽、着生角度大、不抗倒、秆高晚熟的品种,应该稀植。常规品种为75000 90000株/hm2;高秆甜高粱、帚用高粱为6500075000株/hm2。,(二)土壤肥力与密度 在土壤肥沃,水肥充足,能够满足单位面积上较多植株生长发育需要的情况下,种植密度大些,有利于提高产量;而土壤瘠薄,施肥水平又低,种植密度应小些。按土壤肥力确定高粱种植密度的原则是,肥地宜密,薄地宜稀。然而由于高粱在高肥水条件下易于繁茂,密度也不宜太大。,(三)种植方式与密度 种植方式可以改变田间配置形式而改善光、温、气、水等生态条件,协调个体与群体生长。高梁的种植方式

23、主要有等距条播、大小垄、大垄双行、穴种及间种等。等距条播是最主要的种植方式,行距一般为5060cm。种植密度较小时,采用小行距种植,有利于植株对土壤养分、水分和光能的充分利用;种植密度较大时,应增大行距,以利于后期田间的通风透光;种植密度更大时,可实行大垄双行种植方式,这种方式密中有稀,稀中有密,植株封行晚,通风透光条件良好。,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

24、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%。但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 广辟肥源,增施基肥,培肥地力,是各地高产单位施肥的共同经验。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。基肥的施用量,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

25、出苗影响较小,以每公顷100150kg为宜。若以氮、磷复合肥做种肥施人,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。拔节初期或稍提前几天追肥,可满足枝梗与小穗小花分化对养分的需要,显著增加枝梗与小穗小花数,从而增加每穗粒数。拔节肥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,并能在一定程度上减少小穗小花退化。拔节肥促进叶面积增长最大的是当时可见叶以上的34个叶片,同时使茎基部的几个节间粗壮,增强植株抗倒能力。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

26、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,叶色黄绿,幼苗弱时,应早追多追;土壤肥沃,基肥量大,叶色深绿,个体生长健壮,应适当后延并酌情少施;砂土保肥力差,后期容易脱肥漏水,应适当晚施或分二次追施;气候干旱,土壤缺水,肥效不易发挥,应提早施;雨多地湿可适当推迟追施;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

27、、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 主要目的是促进根系发育,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。值得注意的是,高粱对许多除草剂表现敏感,应用时应注意选择,适量使用阿特拉津效果较好。,（二）中期管理 拔节至抽穗期田间管理主要作用是协调好营养生长与生殖生长的关系,在促进茎、叶生长的同时,充分保证穗分化的正常进行,为实现穗大、粒多打下基础。这一时期的田间管理包括追肥、灌水、中耕、除草、防治病虫害等。追肥是最主要的田间管理措施,在运用原则上,要掌握高肥地块需促控兼备,肥力差的地块应一促到底。,(三)后期管理.抽穗至成熟期以形成高粱子粒产量为生育的中心,田间管理的主要任务是保根养叶、防止早衰、促进早熟、增加粒重。田间管理主要包括合理灌溉、施攻粒肥、喷洒促熟植物激素或生长调节剂等。对高粱起促熟增产作用的植物激素主要有乙烯利、石油助长剂、三十烧醇等。,复习思考题1.试述发展高粱生产的经济意义。2.试述高粱器官的生长发育规律。3.分析高粱抗旱耐涝的形态和生理原因。4.简述高粱生长发育对环境条件的要求。5.简述高粱合理密植的增产原因及合理密植的原则。6.简述高粱的需肥规律及施肥技术。,