第十三章 高粱

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1.2~1.5MPa),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。
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。
• (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。
第二节
高粱栽培的生物学基础
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一、高梁栽培品种的生育期与生育时期 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》146d。
• 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。
(四 )穗
• 1.穗的构造 • 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。 • 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。
• 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。
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。
• （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
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[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=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。
(五)子粒形成与成熟
• 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。 • 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。
二、高梁器官形态与建成
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(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。至抽穗时根系纵向伸长 至1.5~2m, 横向扩展达0.6~1.2m。 • 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。
• 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）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。
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,10~12d。枝梗分化期是决 定枝梗数与穗大穗密的关键时期。
(二 )茎
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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 10~15 中熟种 16~20 晚熟种 》20
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类型 株高 矮秆型 1~1.5m 中秆型 1.5~2m 高秆型 》2m 中国高粱品种资源中,株高变化范围63 ~ 450 cm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。
• （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。
• 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)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0.35~0.45。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。
• 茎的地上部：有伸长节间10~18个； • 地下部：尚有5~8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6~15cm, 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。
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从高粱茎秆结构特点解析其抗旱、耐涝能力强
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。
• (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。
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。
• 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。
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• 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2~4d。 • 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。