1、农林科技学院第六章第六章 谷子栽培谷子栽培农林科技学院第一节 概述 一、谷子生产在国民经济中的意义 谷子(Setaria italica(L.)Beaur V.)属禾本科,黍族,狗尾草属,古称粟,是我国主要栽培作物之一。谷子耐旱、耐癖薄,抗逆性强,适应性广,是很好的抗旱作物;子实外壳坚实,能防湿、防热、防虫、不易霉变,可长期保存。农林科技学院 谷子去壳后称小米,含蛋白质11.7%,脂肪4.5%,碳水化合物72.8%,还含有人体所必需的氨基酸和钙、磷、铁及维生素A、B1、胡萝卜素等,小米还可以酿酒、制糖。谷子是粮草兼用作物,粮、草比为1:13。据中国农业科学院畜牧研究所分析,谷草含粗蛋白质3.1
2、6%、粗脂肪1.35%、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。农林科技学院二、谷子生产概况与种植区划(一)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。谷子在世界上分布很广,主要产区是亚洲东南部,非洲中部和中亚等地,以印度、中国、尼日利亚、尼泊尔、俄罗斯、马里等国栽培较多。农林科技学院 据1996-2000年中国农业统计资料统计,全国谷子种植面积125万152万hm2,占全国粮食作物种植面积的1.2%1.4%;总产量213万357万t,占全国粮食总产量的0.5%0.7%;平均单产160423
3、59kg/hm2。谷子主要分布在北方各省,其中种植面积较大的有黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古、河北、山西、山东、河南、陕西、甘肃、宁夏等省(自治区)。农林科技学院(二)谷子种植区划 根据各地自然条件、耕作制度、种植方式,全国谷子产区划分为四个栽培区。.东北春谷区包括黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古东部。地处北纬40-48,海拔20-400m。无霜期120-170d,年平均气温1216,降雨量400700mm。华北平原夏谷区包括河南、河北、山东等省。地处北纬3339之间的平原地区,海拔高度在50m以下,无霜期150250d。年平均气温1216,年平均降雨量400900mm。农林科技学院 内蒙古高原春谷区包
4、括内蒙古、河北省的张家口地区、山西省的雁北地区。地处北纬40-48。海拔150m以上。无霜期125140。日照时数14h以上。年平均2.57,年降雨量250mm。黄河肿中、上游黄土高原春夏谷区包括山西、陕西、宁夏、甘肃等省(自治区)。地处北纬30-40，海拔6001000m,无霜期150200d,日附照时数14h左右,年平均气温715,年降雨量350600mm。农林科技学院三、谷子的起源与分类 谷子起源于我国。据对西安半坡遗址、磁山遗址、裴李岗遗址等出土的大量炭化谷子考证，谷子在我国有50008000年的栽培历史o 依据生育期划分,早熟类型(春谷少于110d,夏谷7080d)、中熟类型(春谷1
5、11125d,夏谷(8191d)，晚熟类型(春谷125d以上,夏谷99d以上)。农林科技学院第二节 谷子栽培的生物学基础 一、谷子的生育进程 谷子生育进程包括三个生长阶段,即营养生长阶段,营养生长与生殖生长并进阶段和生殖生长阶段。营养生长阶段指从种子萌发开始到拔节期为止,春谷为4555d,夏谷为2230d;营养生长与生殖生长并进阶段指从拔节到抽穗期为止,春谷为2528d,夏谷为1820d;生殖生长阶段指抽穗期到子粒成熟期,春谷为物60d,夏谷为4250d。农林科技学院二、谷子的生长发育(一)种子萌发与出苗 谷子发芽的适宜温度1525、最低温度6、最高温度30。谷子种子发芽需水较少,吸水约占种子
6、重量的25%。适宜的发芽含水量为30%35%,种子发芽最适宜的土壤田间持水量为50%左右。农林科技学院(二)根的生长 谷子为须根系，由出生根与次生根组成。种子萌发时，首先长出一条种子根（胚根）既初生根,初生根再生侧根。初生根入土较浅、一般为2030cm,深的可达40cm以上，向四周扩展，吸收水分和养分供给幼苗生长。幼苗4叶时,主茎地下67节处发生次生根,入土深度可达100cm以上,水平分布达4050cm,主要分布在30cm耕层内。农林科技学院(三)分蘖 幼苗45片叶时,地下24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。农林科技学院(四)叶的生长 谷子
7、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1525片,个别早熟品种只有10片。基部叶片较小,中部叶片较长,长2060cm,宽24cm,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。农林科技学院(五)茎的生长 谷子茎直立,圆柱形。茎高60150cm,茎节数1525节,少数早熟品种有10节。基部48节密集,组成分蘖节。地上617节节间较长。节间伸长顺序由下而上逐个进行。下部节间开始伸长称拔节。初期茎轩生长较慢,随着生育进程生长加快,孕穗期生长最快,1日可达57cm。农林科技学院(六)幼穗分化形成 l.穗的结构穗为顶生穗状圆锥花序,由穗轴、分枝、小穗、
8、小花和刚毛组成。主轴粗壮,主轴上着生13级分枝。小穗着生在第3级分枝上,小穗基部有刚毛35根。每个小穗内有2两个个颖片,内有两朵小花,上位花为完全花,下位花退化。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、鸭嘴形和龙瓜形等。农林科技学院2.幼穗分化过程(1)生长锥未伸长期。生长锥未伸长,仍保持营养生长时期的特点。基部是最初的叶原基,顶部为光滑元色的半球形突起,长宽比1:1。(2)生长锥伸长期。当谷苗长出1213个叶片时(春谷,中晚熟品种),茎顶端生长点开始伸长,长度大于原来半球形突起时的宽度。生长锥伸长时间约12d。农林科技学院
9、(3)枝梗分化期。植株长出1516片叶时,在伸长的生长锥上出现6排乳头状的突起,而后逐渐发育成为1级分枝。1级分枝原始体膨大呈三角形的扁平圆锥体,在扁平圆锥体上出现互生两行排列的2级分枝原始体突起。在2级分枝原始体上,以垂直方向分化出第3级分枝原始突起。枝梗分化约需13d,枝梗分化期是决定谷子穗码大小、小穗与小花多少的关键时期。农林科技学院 (4)小穗分化期。当植株长出1617片叶时,在3级分枝顶端长出乳头状的小穗原基。这些小穗原始体在分化中发生变化,一种是小穗原始体继续膨大,分化成为小穗;另一种是小穗原始体不再继续膨大,而是延长,发育成刚毛。此时期如遇干旱,小穗原始体的膨大就要受到影响。农林
10、科技学院(5)小花分化期。植株长出1718片叶时进入小花分化期。每个膨大的小穗原始体分化出两个小花原始体,最先分化的一朵小花(下位花),只形成外稃与内稃,为不完全花,只有靠上方的第二朵小花(上位花),继续分化。出现1个外稃、1个内稃、3个花药和羽毛状分枝柱头及子房,为完全花。小穗和小花分化大约需1Od。花药分化成花粉母细胞,经四分体发育成花粉粒。此期对外界条件反应敏感,干旱、低温都会引起雌雄态发育不完全,增加不孕花。农林科技学院(七)抽穗开花与子粒形成 谷子从抽穗开始到全穗抽出,需要38d。一般主穗开花期为15d左右,分蘖穗开花715d。开花第36d进入盛花期,适宜温度为1822,相对湿度为7
11、0%90%。每日开花为两个高峰,以68时和2122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70140min。农林科技学院 开花授粉后,子房开始膨大,胚乳和胚同时发育,进入子粒灌浆期。子粒灌浆分为三个时期;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;灌浆高峰期,开花后725d,干物质积累量占全穗总重量的65%70%。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%。农林科技学院三、谷子对环境条件的要求|谷子喜温,要求积温16003000。种子发芽最低温度68,2425时发芽最快。
12、从出苗至分蘖适宜的温度为20。拔节至抽穗是营养生长与生殖生长并进阶段，适宜温度为2225。从受精到子粒成熟,需要充足的阳光,适宜温度为2022,特别是在阳光充足,昼夜温差较大的气候条件下,有利于干物质积累。低于20或高于23,对灌浆不利,特别在阴天、低温和多雨的情况下,延迟成熟,秕谷增多。农林科技学院 1营养时期的生长点2生长点开始伸长形成穗节、茎、叶的原始体3.小穗原始体出现第一级分技原基4.第级分枝的排列形式5.第二级分枝完成,并在基部出现三级分枝.6第三级灿灿完成7第三级分枝顶端分化出的小穗原始体:小穗原始体刚毛(作物裁培学,北方本,1995)农林科技学院(二)水分 谷子比较耐旱。蒸腾系
13、数为142271,低于高粱(322)、玉米(368)和小麦(513)。苗期耐旱性很强,能忍受暂时的严重干旱,需水量仅占全生育期总需水量的1.5%左右。干旱有利于促进根系发育。拔节至抽穗是谷子需水量最多时期,占全生育期总需水量的50%70%,此时是获得穗大粒多的关键时期。农林科技学院 在幼穗分化初期遇到干旱即胎里旱,会影响3级枝梗和小穗小花分化,减少小穗小花数目;穗分化后期,花粉母细胞减数分裂的四分体时期遇到干旱,则会使花粉发育不良或抽不出穗,造成严重干码,产生大量空壳、批谷。从受精到子粒成熟阶段,需水量占全生育期总需水量的30%40%,是决定穗重和粒重的关键时期。此时如遇干旱则影响灌浆,批谷增
14、多,严重减产。农林科技学院三光照 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。谷子一般在出苗后57d进入光照阶段,在810h的短日照条件下,经过10d即可完成光照阶段。不同品种对日照反应不同，一般春播品种较夏播品种反应敏感，红绿苗品种较黄绿苗反应敏感。谷子的净光合强度较高。一般为2526mg/dm2h,二氧化碳补偿点和光呼吸比较低。农林科技学院(四)养分 据测定,每生产子粒100kg,一般需要从土壤中吸收氮素2.53.0kg、磷素1.21.4kg、钾素2.03.8kg,氮、磷、钾比例大致为1:0.5:0.8。不同生育阶段,对氮、磷、钾三要素的要求不同。出苗至拔节
15、需氮较少,占全生育期需氮量的4%6%;拔节至抽穗需氮最多,占全生育期需氮量的45%50%;子粒灌浆期需氮量减少,占全生育期需氮量的30%以上。农林科技学院（五）土壤 谷子对土壤要求不甚严格。黏土、砂土都可种植。但以士层深厚、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。农林科技学院第三节 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 谷子一生干物质积累可分为三个阶段:出苗至拔节为营养生长阶段,光合产物用于形成根、茎、叶和叶鞘。根的数量和重量增长很快
16、,茎和叶生长较慢。农林科技学院 拔节至抽穗为营养生长与生殖生长并进阶段,这个阶段为一生中生长最旺盛时期,由根系生长转移到地上部生长,同化产物的分配中心由根系转移到叶片、茎、鞠和穗,这一时期群体干物质积累量占全生育期总积累量的47.6%左右。开花至灌浆、成熟为生殖生长阶段,光合产物越来越多地输送到子粒中去。同时,营养器官贮存的部分有机物质也开始不断向子粒运转。农林科技学院（二)叶面积动态变化 从出苗到拔节为缓慢增长期,叶面积指数以0.51为宜。拔节到抽穗,叶面积发展迅速,至抽穗开花达到最大值,为直线增长期,以45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
17、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32为宜。农林科技学院二、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、食昧、硬度等。目前主要以直链淀粉含量、糊化温度和胶稠度作为谷子食味品质的定量测定指标。农林科技学院（二）营养品质与环境 1.蛋白质谷子蛋白质含量有随降水量增加而提高的趋势。在同样降水年份,旱地谷子比水地谷子的粗蛋白质含量要高。施用肥料的种类、用量不同,对谷子蛋白质含量影响也不同。据张珠玉试验,在单施氮肥时,0112.5kg/hm2用量 范 围,其
18、蛋 白 质 含 量 的 增 加 幅 度 最 大,112.5168.75kg/hm2时,蛋白质含量的增加趋势减弱,配合施磷与单施氮肥相比,对谷子蛋白质的增加影响不明显。谷子的产地、品种与生产年份不同,蛋白质含量有明显差异。农林科技学院 2.脂肪干旱有助于谷子脂肪的含量提高。据杨官厅研究,在干旱条件下比在水分充足的条件下脂肪含量提高9.6%,最高的达274%。谷子脂肪含量与温度呈负相关。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。农林科技学院 3.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
19、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。农林科技学院(三)小米的食味品质 1.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,据王润奇等人研究,大多数谷子品种直链淀粉含量在14%25%之间,我国公认的泌州黄、晋谷14等优质品种,直链淀粉含量在9.0%11.9%之间。直链淀粉含量分别与小米饭的柔软性、香味、色泽、光泽有关。农林科技学院 2糊化温度 糊化温度是小米淀粉粒在热水中膨胀而不可逆转时的温度,由此可以反映出胚乳和淀粉粒的硬度。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。谷子品种不同,糊化温度不同。小米
20、的糊化温度划分为低(63)三个等级。糊化温度与蒸煮米饭时间及用水量成正相关。农林科技学院 3 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。胶稠度反应了米胶冷却后的教稠程度,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67cm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。农林科技学院 4.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。收获期的早晚特别是提早收获子粒灌浆尚未结束小
21、米中蛋白质、脂肪与淀粉等物质尚未完全充实,减少了固形物质,而影响食味品质。除此之外,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。农林科技学院第四节 谷子的栽培技术 一、轮作 l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。农林科技学院二、土壤耕作 春谷多在旱地种植,前作收获后应灭茬,及时深耕接纳雨水,提高水分利用率。早春季节进行顶凌耙耱和镇压,防止土壤水分蒸发,是保苗和促进根系生长的重要措施。夏播谷子为了争取时间,应在前作物生育后期浇水蓄墒,有利于收获后及时整地和播种。
22、农林科技学院三、施肥 谷子多在旱地种植施用有机肥作基肥应在耕地时 一 次 性 施 人。一 般 施 有 机 肥150003000Okg/hm2,过磷酸钙600750kg/hm2。有灌溉条件的地区在施足基肥的基础上,拔节期结合灌水追施尿素300450kg/hm2,满足中、后期对养分的需要。农林科技学院四、播种(一)种子处理 1播种前用清水清洗种子,除去就谷和种子上的病菌抱子,或用35%瑞毒霉按种子重量的0.3%0.5%拌种,防治白发病,或用50%多菌灵按种子重量的0.5%拌种,防治黑穗病,或用种子重量的0.1%0.2%辛硫磷闷种34h,防治地下害虫。农林科技学院(二)播种期及播种方式 谷子栽培应注
23、意播种期的选择,适期播种,是谷子高产的重要条件之一。我国北方春谷多在4月下旬至5月上旬播种。播种方式多为条播行距253Ocm。播种量1522.5kg/hm2,播种深度45cm。播后及时镇压,如通雨应及时破除板结以利出苗。我国北方春播留苗22.5万45万株/hm2,夏播留苗60万75万株/hm2为宜。农林科技学院五、田间管理 谷子子粒小,一般播量大,出苗后幼苗密集。为了减少相互竞争,有利于幼苗生长,一般在35叶期间苗,67叶期定苗。定苗与中耕结合进行。拔节期结合中耕进行培土。拔节期如遇天旱,有灌溉条件的应及时灌水追肥。灌水以沟灌较好,避免大水漫灌造成倒伏。生育后期注意防涝、防倒伏。农林科技学院六、收获 收获过早,子粒尚未完全成熟,造成批粒或不饱满;收获过晚,如遇大风穗粒相互摩擦造成落粒,或遇阴雨天气容易引起穗粒发芽,影响子粒品质。因此,当粒色变为本品种固有色泽,子粒变硬,应及时收获。农林科技学院复习思考题 1.简述谷子生长发育对环境条件的要求。2.评价小米食味品质的主要指标有哪些?3.环境因素对谷子的营养品质有何影响?4.简述谷子栽培技术要点
