第八章 高粱

第八章高粱第一节概述高粱Sorghum bicolor (L.)Moench属于禾本科(Grammeae)高粱族、高粱属植物，又名蜀黍、芦粟、秫秫等。

一、高粱在国民经济中的意义1.高粱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。

2.高粱是高产、稳产的作物。

他的生物学产量和经济产量均较高。

3.高粱适应性强。

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。

4.高粱子粒食用和饲用价值较低。

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。

5.高粱的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。

6.高粱是重要的工业原料。

广泛用于淀粉、酿酒和酒精工业。

7.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。

8.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1、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。

高粱属有许多一年生和多年生的种，染色体数2N=20。

2、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。

3、高粱按用途可分4类：3.1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。

3.2糖用高粱：茎高，分蘖力强。

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。

3.3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。

3.4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1、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。

2、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。

3、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、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、高梁的生育期与生育时期1.高粱的生育期：栽培种的生育期一般在100 ~ 150d之间。

极早熟品种：生育期≤100d早熟品种：生育期在100~115d中熟品种：生育期在116~130d晚熟品种：生育期在131~145d极晚熟品种：生育期≥146d2.高粱的生育时期：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。

3.高粱的生长阶段：3.1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造物质基础。

3.2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。

3.3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1.组成：须根系，由初生根、次生根和支持根所组成。

1.1初生根：种子发芽时，首先长出的一条根。

1.2次生根：幼苗长出3~4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6~8层，总根量达到50~80条。

抽穗时根系纵向伸长至1。

5~2m，横向扩展达0。

6~1。

2m。

1.3支持根（气生根）：抽穗前后至开花灌浆期，在靠近地面的地上1~3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。

2.根系特性2.1吸水吸肥力强：由于高粱根系发达，入土深广，其根细胞渗透压高(为1。

2~1。

5MPa)，吸水吸肥力强。

2.2抗旱能力强：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。

2.3耐涝能力强：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1.类型：高粱茎节间的多少和长短因品种和栽培条件而异。

株高变化范围63~450 cm之间。

类型节数类型株高类型株高早熟种10~15矮秆型1~1.5m粒用杂交种2m左右中熟种16~20中秆型1.5~2m饲用杂交种≥3m晚熟种≥20高秆型≥2m2.节间数目：茎的地上部有伸长节间10~18个，地下尚有5~8个不伸长的节间。

3.生长和长相：高粱茎秆生长最快的时期是挑旗至抽穗，每昼夜可生长6~15cm，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。

4.茎秆特性：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1.组成：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。

2.生长：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4~5。

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。

3.叶片特性：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.组成1.1花序：圆锥花序。

中间为穗轴，在穗轴上生4~10个节，每节轮生5~10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。

1.2穗形：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。

1.3穗型：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。

1.4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。

1.5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，开花较与之相邻的无柄小穗小花晚2~4d。

2.幼穗分化2.1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。

2.2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，10~12d。

枝梗分化期是决定枝梗数与穗大码密关键时期2.3小穗小花分化期：小穗小花分化是由穗上部二、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。

2.4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。

2.5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。

2.6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5.1高粱抽穗后，2~4d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。

5.1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，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15~35d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1、子粒产量来源：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。

2、高粱经济系数：一般为0.35~0.45。

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1、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。

2、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。