谷子(millet)

谷子栽培学河北农业大学农学院李瑞奇副教授Tele:0312—7528106E-mail：[e-mail]第一节概述一、谷子在国民经济中的地位★谷子属禾本科，狗尾草属，古称粟。起源于中国，是我国主要栽培作物之一。谷子营养丰富，适口性好，长期以来被视为滋补强身食物。是我国北方地区人们喜爱的食粮之一.粮食蛋氨酸色氨酸赖氨酸苏氨酸苯丙氨酸异亮氨酸亮氨酸缬氨酸小米301（1）184（1）182338（1）510（3）405（2）1205（2）499（3）大米147145286277394258512481玉米14978256257407308981428小麦140135280309514403768514高粱米253—2333376614631520567表1几种主要粮食8种必须氨基酸含量（mg/100g）比较★谷子去壳后为小米，含蛋白质11.42％，含粗脂肪4.28％，维生素A、B1分别为0.19mg/100g、0.63mg/100g，含有大量的人体必须的氨基酸和丰富的铁、锌、铜、镁、钙等矿物质★谷子是耐旱、耐瘠、高产作物。根系发达，能从土壤深层吸收水分；谷子叶面积小，叶脉密度大，保水能力强，蒸发量小，在干旱条件下具有高度的耐旱耐瘠性，在干旱瘠薄的土壤上种植，具有良好的高产稳产性★谷子是粮草兼用作物。粮、草比为1:1—3。谷草含粗蛋白质3.16%、粗脂肪1.35%、无氮浸出物44.3%、钙0.32%、磷0.14%，其饲料价值接近豆科牧草。谷糠是畜禽的精饲料★谷子外壳坚实，能防潮、防热，防虫，不易霉变，可长期保存谷子吸收本身重量26％的水分即可发芽，而同为禾本科作物高粱需要40％、玉米48％、小麦45％。谷子不仅抗旱，而且水利用效率高，每生产1克干物质，谷子需水257克，玉米需水369克、小麦510克，而水稻则更高。谷草新鲜茎叶和干草粗蛋白含量为16%～17%，我国内蒙古农科院作物所测定的抽穗期谷草品种的粗蛋白含量达15.78％，远高于其他禾本科牧草二、谷子生产概况谷子是我国古老的栽培作物之一。早在六七千年前新石器时期黄河流域一带就大量种植，殷商时期已是人们的主食.(距今7500年的河北武安磁山遗址的窖穴中还发现大量储藏的炭化粟)谷子在世界上分布很广，主要产区是东南亚、中亚，中洲等地，以印度、中国、尼日利亚、尼泊尔、俄罗斯、马里等国栽培较多全国谷子种植面积约140万hm2，占全国粮食作物种植面积的1.2%～1.4%；总产量约280万t，占全国粮食总产量的0.5%～0.7％；平均单产1604～2359kg/hm2。种植面积较大的省区依次是河北、山西、内蒙、陕西、辽宁、河南、山东、黑龙江、甘肃和吉林，上述10个省区谷子面积占全国谷子总面积的97％，其中60%分布在华北干旱最严重的河北、山西、内蒙三省区。我国谷子平均单产由建国初期的不足750公斤／公顷，提高到现在的2,500公斤／公顷左右，小面积单产突破9000公斤／公顷.2007年春谷杂交种“张杂谷8号”更创造了12900公斤／公顷(860公斤/亩)的新纪录.三、谷子种植区划♠东北春谷区包括黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古东部。一年一熟，常与大豆、高粱、玉米轮作。栽培品种多为单秆、大穗、繁茂型♠华北平原夏谷区包括河南、河北、山东等省。冬小麦收获后种谷子。本区丘陵山地有少量春谷栽培。栽培品种生育期短，株矮、穗大、粒大♠内蒙古高原春谷区包括内蒙、河北的张家口、山西的雁北。一年一熟，与玉米、高粱、马铃薯轮作。栽培品种生育期短，矮秆、大穗♠黄河中、上游黄土高原春夏谷区包括山西、陕西、宁夏、甘肃等。春播为主，在平川地区小麦收获后种植夏谷。一年一熟或两年三熟。中国谷子种植区划图四、谷子的起源与分类(一)起源中国有5000～8000年的栽培历史狗尾草是栽培谷子的近缘祖先谷莠子与谷子亲缘关系最近，是谷子与狗尾草的中间类型。（二）分类1.按穗型、稃色、刚毛色、粒色等划分：龙爪谷、毛粱谷、青谷子、红谷子等；2.按子粒粳糯性划分：硬谷、红酒谷等；3.按植株叶色、鞘色、分蘖多少划分：白秆谷、紫秆谷、青秆谷等；4.按生育期划分：早熟类型（春谷110d，夏谷70～80d）中熟类型（春谷111～125d，夏谷81～91d)晚熟类型（春谷125d，夏谷90d）。第二节谷子栽培的生物学基础一、谷子的生长发育（一）种子萌发与出苗温度：谷子发芽的适宜温度15～25℃最低温度6℃最高温度30℃。水分：谷子种子发芽需水较少，吸水约占种子重量的25％。田最大持水量为50％～60%左右。（二）根的生长谷子为须根系，由初生根与次生根组成。抽穗前在近地表的茎节上也可发生气生根。初生根入土较浅、一般为20～40cm。幼苗4叶时，主茎地下6～7节处发生次生根，入土深度达100cm以上，水平分布达40～50cm。（三）分蘖幼苗4～5片叶时，地下2～4个茎节上开始发生分蘖。分蘖多少与品种和栽培条件有关。分蘖性强的品种分蘖可达10个以上。（四）叶的生长谷子叶为长披针形。叶由叶片、叶舌、叶枕及叶鞘组成，无叶耳。一般主茎叶为15～25片，个别早熟品种只有10片。基部叶片较小，中部叶片较长，长20～60cm，宽2～4cm，上部叶片逐步变小。不同品种和不同栽培条件下，单叶数目及叶面积亦有变化。（五）茎的生长谷子茎直立，圆柱形。茎高60～150cm。茎节数15～25节，少数早熟品种有10节。基部4～8节密集，组成分蘖节。地上6～17节节间较长。（六）幼穗分化形成1、穗结构圆锥花序。由穗轴、分枝、小穗、小花和刚毛组成。主轴粗壮，主轴上着生1～3级分枝一个谷穗有60～150谷码。谷码多以螺旋形轮生在穗轴上，每一轮3～4个谷码。小穗着生在第3级分枝上，小穗基部有刚毛3～5根。每个小穗内有2个颖片，内有两朵小花，上位花为完全花，下位花退化。1枚雌蕊，3枚雄蕊，子房基部侧生2个浆片，开花时柱头和雄蕊伸出颖外，子房受精后结子1粒。每个谷穗有小穗3000～10000个。穗型由于穗轴一级分枝长短不同，以及穗轴顶端分叉的有无，构成了不同穗型。常见的穗型有：纺锤形、圆筒形、棍棒形、鞭形、鸭嘴形和龙爪形等。2、幼穗分化过程生长锥未伸长期。长宽比≤1.1。生长锥伸长期。始于12～13片叶，此期约12d枝梗分化期。始于15～16片叶，约需13d。决定谷子穗码大小、小穗与小花多少的关键时期小穗分化期。始于16～17片叶，此时期如遇干旱，小穗原始体的膨大就要受到影响小花分化期。始于17～18片叶，此期对外界条件反应敏感，干旱、低温都会引起雌雄蕊发育不完全，增加不孕花小穗和小花分化大约需10d（七）抽穗开花与子粒形成抽穗抽穗开始到全穗抽出，需3～8d。开花主穗开花期为15d左右，分蘖穗开花7～15d。开花第3～6d进入盛花期。每日开花为两个高峰，以6～8时和21～22时开花数量最多，中午和下午开花很少或根本不开花。每朵小花开放时间需70～140min。适宜温度为18～22℃，相对湿度为70％～90％。籽粒形成子粒灌浆分为三个时期：①缓慢增长期开花后的一周之内，灌浆速度缓慢，干物质积累量占全穗总重量的20％左右②灌浆高峰期开花后7～25d，干物质积累量占全穗总重量的65％～70％③灌浆速度下降期开花25d后，灌浆速度锐减，子粒进入脱水过程，干物质积累量仅占全穗总重量的10％～15％三、谷子对环境条件的要求（一）温度谷子喜温，要求积温1600～3000℃发芽最低温度6～8℃，24～25℃时发芽最快幼苗不耐低温，在1～2℃条件下易受冻害，甚至死亡.出苗至分孽适宜的温度为20℃拔节至抽穗阶段，适宜温度为22～25℃受精到子粒成熟，适宜温度为20～22℃，阳光充足，昼夜温差大，有利于干物质积累。低于20℃或高于23℃，对灌浆不利。（二）水分♠谷子比较耐旱。蒸腾系数为142～271，低于高粱（322）、玉米（368）和小麦(513)，水稻更高♠苗期耐旱性很强，需水量占全生育期1.5%左右♠拔节至抽穗需水量最多，占全生育期50%～70%，是获得穗大粒多的关键时期“卡脖旱”：拔节孕穗期水分亏缺，容易形成抽穗不畅或抽不出穗，或形成畸型穗的现象。♠从受精到子粒成熟阶段，需水量占30％～40%，是决定穗重和粒重的关键时期，如遇干旱则影响灌浆，秕谷增多，严重减产。（三）光照谷子为短日照作物。日照缩短促进发育，提早抽穗；日照延长延缓发育，抽穗期推迟谷子是C4作物，净光合强度较高，一般为25～26mg/dm2h，超过小麦，二氧化碳补偿点和光呼吸都比较低。（四）养分每生产子粒100kg，一般需要从土壤中吸收氮素2.5～3.0kg、磷素1.2～1.4kg、钾素2.0～3.8kg，氮、磷、钾比例大致为1.0--0.5--0.8。☺氮素需氮量较大，充足的氮肥有利于谷子生长发育☺磷素在生育周期内极为活跃，枝梗分化与小穗分化期是需磷的高峰期，主要分配在幼穗。此后，抽穗、开花、乳熟期，磷素在植株各器官呈均匀状态分布☺钾素幼苗期吸收较少，拔节到抽穗前是吸钾高峰期。（五）土壤谷子对土壤要求不甚严格。但以土层深厚、结构良好、有机质含量较丰富的砂质壤土或黏质壤土最为适宜。谷子喜干燥、怕涝。尤其在生育后期，土壤水分过多，容易发生烂根，造成早枯死熟，应及时排水。谷子适宜在微酸和中性土壤上生长。第三节谷子的产量形成与品质一、谷子的产量形成（一）干物质积累与分配（二）叶面积动态变化出苗到拔节，叶面积指数以0.5～1为宜拔节到抽穗，叶面积发展迅速，至抽穗开花达到最大值，以4～5为宜抽穗到乳熟期，叶面积指数达到最大值后为稳定期，能保持在30d以上不下降或变动很小，稳定期长，有利于提高结实率从蜡熟至完熟期，叶面积指数逐渐下降为衰亡期，保持在3～2为宜二、谷子的品质（一）谷子的品质谷子的品质包括营养品质和食味品质。营养品质：主要包括蛋白质、脂肪、淀粉、维生素和矿物质等食味品质：主要指色泽、气味、食味、硬度等。（二）营养品质及其与环境的关系★蛋白质谷子蛋白质含量有随降水量增加而提高的趋势。施用肥料的种类、用量不同，对谷子蛋白质含量影响也不同。谷子的产地、品种与生产年份不同，蛋白质含量有明显差异★脂肪干旱有助于谷子脂肪的含量提高。随着积温的增加，脂肪含量呈下降趋势。脂肪含量还随纬度、海拔增加而呈增加趋势，随施肥量增加而呈下降趋势★淀粉谷子无论是单施氮肥，还是氮、磷配合，均随施肥量的增加而总淀粉含量减少。而直链淀粉含量则随施肥量增加呈增长趋势，支链淀粉含量则随施肥量增加呈下降趋势。淀粉谷子淀粉由直链淀粉与支链淀粉组成，两种淀粉的比例关系决定着小米饭的适口性，直链淀粉含量在14%～25%之间，直链淀粉含量在9.0%一11.9%之间。直链淀粉含量与小米饭的柔软性、香味、色泽、光泽有关。糊化温度糊化温度越低，小米越容易煮烂，且食味较好。反之糊化温度高，小米越不易煮烂，且食味较差。糊化温度划分为低（＜60℃）、中（60～63℃）和高（63℃）三个等级。糊化温度与蒸煮米饭时间及用水量成正相关。（三）小米的食味品质胶稠度胶稠度是指小米蒸煮一定时间后，米汤中胶质的流动长度，与小米饭的柔软性有关。胶稠度与适口性之间呈正相关。胶稠度在6～7cm之间的品种，其米饭黏性适中，冷却后仍柔软，有光滑感，食味品质好；胶稠度在6cm以下的品种，其米饭干燥，冷后发硬，适口性差。胶稠度与糊化温度之间呈中度负相关。糊化温度高的品种其米胶质流动长度较短其他因素谷子品种是影响小米食味质的主要因素。品种不同，小米的直链淀粉含量、糊化温度、胶稠度不同。收获期、肥料、土壤类型及光、温、水等气候因子的变化也会影响食味品质。第四节谷子的栽培技术一、轮作谷子不宜连作。轮作倒茬有利于充分利用土壤中的营养元素，减轻病虫和杂草的为害。谷子对前作无严格要求，但以豆类作物最佳，马铃薯、甘薯、麦类、玉米亦是较好的前作。二、土壤耕作春谷的“三墒整地”：在秋耕壮垡的基础上，早春耙耱保墒、浅耕踏墒、镇压提墒，即“三墒整地”。可以有效地利用水分，确保全苗、壮苗。耙耱（耢）保墒：早春干旱多风，土壤水分散失快，通过多次耙耱，可以破除