摘要：为探究酒糟生物炭不同添加比例在酿酒高粱种植中的应用效果，本试验以常规有机肥为基质，设置0%（CK）、 5%（T 1）、10%（T 2）和 15%（T 3）四个酒糟生物炭添加比例处理，（T 1、T 2、T 3），研究其对酿酒高粱产量、生长发育及品质指标的影响。结果表明：酒糟生物炭添加有效提升了高粱产量，其中T 1 处理（5%生物炭）产量最高，达299.59 kg/ 亩，较CK 提升7.38%；T 3 处理秸秆单株鲜重最高，达0.26 kg/ 株，较 CK 增长 30.00%。酒糟生物炭添加对株高和茎粗均表现出明显促进作用，T 1 处理株高达 228.63 cm，T 2 和 T 3 处理茎粗达 1.54 cm，较 CK 提升13.69%。品质方面，酒糟生物炭添加提升了蛋白质含量（T 1 达9.54 g/100g），降低了脂肪含量，单宁含量始终处于1.47%–1.83%的酿酒适宜区间。综合产量、农艺性状与品质指标，推荐酒糟生物炭添加比例为5%。

关键词：酿酒高粱；酒糟生物炭；产量；籽粒品质

中国是世界上最大的白酒生产国和消费国，近年来白酒年产量约1300 万吨，其中浓香型白酒占比约 70%[1-2]。酿酒过程中产生的酒糟废弃物约为白酒产量的 2.5–3.0 倍，富含蛋白质和脂肪酸，易腐败变质产生恶臭，亟需无害化处理和资源化利用 [3]。生物炭（Biochar）是在完全或部分缺氧条件下，由生物质材料经热裂解炭化产生的一类高度芳香化、富含碳元素的固态物质 [4]。生物炭含碳量极高，施入土壤后可增加土壤有机质含量[5-6]；同时因其具有发达的孔隙结构和较高的阳离子交换量，可吸附和负载肥料养分，延缓肥料在土壤中的释放与淋失 [7-10]。生物炭还田可改善土壤理化性质、提升养分供给能力、优化微生物群落结构与土壤酶活性，对促进作物生长具有积极作用；作为高效土壤改良剂，生物炭在培肥地力、增产增效及应对气候变化等方面具备显著应用价值[11]

酒糟作为酿酒废弃物，其肥料化利用传统方式是堆积发酵后补充氮、磷、钾制成有机肥，但肥效一般 [12]。近年来，将酒糟热解制备生物炭用于土壤改良和高粱种植的研究日益受到关注。胡京钰等采用480℃低温热裂解制备的酒糟生物炭，表面孔隙结构优良，阳离子交换量达33.41 cmol/kg，pH 10.1，保蓄了较多的碳、氮、磷、钾，与化肥配施使高粱产量提高 9.5%[13]。Yang 等通过 3 年田间试验发现，酒糟生物炭（480℃镍基催化剂体系制备）较传统方法制备的生物炭具有更高的矿质养分含量（N、P、K、S）和更好的表面结构，配施后显著提高高粱养分吸收量、产量和肥料利用效率[3]。许华杰等在盆栽试验中发现，酒糟炭对红缨子高粱的生长具有一定的促进作用，配施含 30% 酒糟炭的炭基肥显著增加了植株株高和生物量 [12]。此外，酒糟生物炭的施用还可以提高黄壤氮素养分，改变土壤细菌群落结构多样性，抑制土壤氨氧化和硝化作用，有效阻控氮素淋溶风险[13]。

从酿酒生产角度看，高粱不但是产量型作物，也是品质型原料。籽粒中淀粉、支链淀粉含量影响糖化发酵效率，蛋白质、脂肪、单宁等成分会影响酒醅微生物代谢、香味物质生成以及酒体风格[14]。因此酒糟生物炭在高粱种植中不能只看增产效果，还要考察它对籽粒品质和田间生长稳定性的影响。尤其在白酒产业重视原料基地标准化、绿色化、循环化的时候，把酿酒副产物变成土壤改良材料，再回用于酿酒高粱生产，既可削减酒糟处理负担，又利于创建起“酿酒废弃物—有机肥料—原粮生产”这种循环利用途径 ¹¹⁵ ]。综合来看，虽然生物炭在农业领域的应用研究已较为丰富，但针对酒糟生物炭不同添加比例对酿酒高粱产量、生长及品质的系统研究仍有不足，特别是不同生物炭添加比例下高粱品质指标的响应规律尚不明确。酿酒高粱作为酿造白酒的核心原料，其淀粉、支链淀粉、蛋白质、脂肪、单宁等品质指标直接影响出酒效率和酒体风味。

鉴于此，本研究通过田间试验，设置不同酒糟生物炭添加比例处理，系统考察其对酿酒高粱产量、生长发育及品质指标的影响，以期为酒糟废弃物的高值化利用和酿酒高粱的科学施肥提供理论依据与实践指导。

1 材料与方法

1.1 试验材料

高粱：品种为国窖红一号，来源于泸州老窖高粱基地自留种。常规有机肥：由菌渣、烟末、腐植酸、酒糟、秸秆等腐熟制成，有机质≥30%，氮磷钾总养分≥ 4% ，酸碱度5.5-8.5，本公司生产产品。酒糟生物炭：酒糟高温热解制成，热解温度 500°C 。

1.2 试验地概况

试验于2025 年4 月至2025 年8 月在四川省泸州市江阳区通滩镇（北纬 28.95°，东经 105.45°）高粱种植基地进行。属亚热带季风气候，年均温 18℃，年降水量 1200mm ，土壤类型为紫色土，肥力中等，前茬作物为高粱。

1.3 试验设计

试验采用随机区组设计，设置 4 个处理，每个处理 3 次重复，小区面积 20m2。四个处理分别为，CK：常规有机肥（不添加生物炭）；T1：5% 酒糟生物炭 +95% 常规有机肥；T2： 10% 酒糟生物炭 +90% 常规有机肥；T3： 15% 酒糟生物炭 +85% 常规有机肥，每个处理有机肥施用总量均为7500 kg / 亩，均做基肥施用。

除有机肥外，其余栽培管理措施均同当地大田生产，且每个处理保持一致。

1.4 测定指标与方法

在高粱成熟期后，每个小区采 10 株有代表性的高粱，测籽粒产量和植株生物量、株高、茎粗、秸秆单株鲜重。并测定高粱籽粒的蛋白质、淀粉、支链淀粉、脂肪、单宁、脂肪酸值含量，测定方法分别为 GB

5009.5-2016（ 第 一 法）、GB 5009.9-2023（ 第 二 法）、DB32/T 2265-2012、GB 5009.6-2016（第一法）、GB/T 15686-2008、GB/T 5510-2024（自动电位滴定仪法）。本文所选择的指标涵盖了高粱生产性能和酿酒适合作用这两个方面。产量、株高、茎粗和秸秆鲜重主要反映酒糟生物炭对植株营养生长、抗倒伏潜力和生物量积累的影响，蛋白质、淀粉、支链淀粉、脂肪、单宁和脂肪酸值则用来评价籽粒作为酿酒原料的基本品质。将农艺性状和品质指标结合起来分析，可以避免只根据产量来判断施用效果，使推荐比例更加符合酿酒高粱的生产实际需要。

1.5 数据处理与分析

用 Microsoft Excel 2021 进行数据整理和图表制作。

2 结果与分析

2.1 酒糟生物炭添加比例对高粱产量的影响

由图 1 可知，酒糟生物炭的添加有效提升了高粱产量，各处理产量均高于对照。其中 T1 处理（ 5% 生物炭）的亩产达到 299.59 kg/ 亩，为所有处理中最高，较CK（279.00 kg/ 亩）提升约 7.38% ；T2 处理（ 10% 生物炭）产量为292.21 亩，T3处理（15%生物炭）产量为295.13 kg/亩，分别较 CK 提升约 4.74% 和 5.78% 。结果表明，酒糟生物炭添加对高粱产量具有稳定的增益效果，其中 5% 添加比例增产效果最为突出。

图1 酒糟生物炭添加比例对高粱产量的影响

2.2 酒糟生物炭添加比例对高粱株高与茎粗的影响

由图 2 可知，酒糟生物炭添加对高粱株高和茎粗均表现出明显的促进作用。株高方面，T1 处理（ 5% 生物炭）表现最优，达 228.63cm，较 CK（ 221.70cm ）提升 3.13% ；T2 处理（ 10% 生物炭）株高为223.70 cm，较 CK 提升 0.90% ；T3 处理（ 15% 生物炭）株高为 227.98cm，较 CK 提升 2.83% 。表明 5% 生物炭添加比例对株高伸长的促进作用最为明显，而进一步提高添加比例对株高的促进效应有所减弱。

图2 酒糟生物炭添加比例对高粱株高与茎粗的影响

茎粗方面，酒糟生物炭添加的促进效应更为突出。T2 和 T3 处理的茎粗均为 1.54 cm，较 CK（ 1.35cm ）提升 13.69% ；T1 处理茎粗为 1.43cm，较 CK 提升 5.87% 。由此可见，酒糟生物炭添加比例的增加进一步促进了高粱茎秆粗壮度，高添加比例（ 10%-15% ）处理的茎粗增幅明显高于低添加比例（ 5% ）。茎秆粗壮度的提升有助于增强高粱的抗倒伏能力，对提高酿酒高粱的田间生产稳定性具有重要意义。

2.3 酒糟生物炭添加比例对高粱植株秸秆鲜重的影响由图 3 可知，酒糟生物炭添加对高粱秸秆生物量具有显著的促进作用，且随添加比例提升呈逐步上升趋势。T3 处理（ 15% 生物炭）的秸秆单株鲜重最高，达0.26 kg/ 株，较CK（ 0.20kg/ 株）增长 30.00% ；T1 处理秸秆单株鲜重为 0.21 kg/ 株，较 CK 增加 5.00% ；T2 处理进一步增至 0.22 kg/ 株，较 CK 增加约 10.00% 。结果表明，酒糟生物炭添加比例越高，越有利于秸秆生物量的积累。秸秆生物量的增加有利于生物质还田与土壤有机质提升，对改善农田土壤质量和实现酿酒废弃物资源化循环利用具有重要意义。

图3 酒糟生物炭添加比例对高粱植株秸秆鲜重的影响

2.4 酒糟生物炭添加比例对高粱品质指标的影响

由表 1 可知，酒糟生物炭添加对高粱核心品质指标的影响呈现差异化特征，各指标随处理的变化趋势有所侧重。

表1 酒糟生物炭添加比例对高粱籽粒品质指标的影响

从蛋白质与脂肪指标看， T1-T3 处理的蛋白质含量较CK均有提升，其中T1 处理（ 5% 生物炭）蛋白质含量最高，达 9.54g/100g ，较 CK（8.99g/100g ）提高 6.12% ；T3 处理蛋白质含量为  ，T2 处理为 9.00g/100g。结果表明，适量酒糟生物炭添加促进了高粱籽粒蛋白质的积累。脂肪含量方面，CK 脂肪含量为 4.93g/100g ，T1–T3 处理脂肪含量均有所降低，其中 T2 处理降至  ，T3 处理为 4.38g/100g ，酒糟生物炭添加可适度降低高粱脂肪含量。

淀粉和支链淀粉是酿酒高粱的关键品质指标，直接影响出酒率。CK 的淀粉含量（66.40 g/l00g ），支链淀粉含量（64.67 g/100g），均为各处理最高；T1–T3 处理的这两项指标均低于 CK，其中 T1 处理的淀粉（64.46 g/100g）和支链淀粉含量（62.97 g/100g）最低，T3 处理（ 15% 生物炭）的淀粉（65.09 g/100g）和支链淀粉含量（64.27 g/100g ）则相对较高。结果表明，较低添加比例（ 5% ）的酒糟生物炭对淀粉类物质的合成有一定的抑制作用，而提高生物炭添加比例（ 15% ）更利于维持淀粉类物质的含量。

单宁含量是影响高粱酿酒品质的重要风味物质。各处理单宁含量均处于 1.47%–1.83% 的酿酒适宜区间内，说明酒糟生物炭添加对单宁指标的影响在可接受范围内。

脂肪酸值与籽粒储存稳定性相关，CK 脂肪酸值为 53.10mg/100g ，T1–T3 处理脂肪酸值有所升高，T3 处理达 65.40mg/100g ，提示高比例生物炭添加可能增加籽粒储存过程中的脂肪酸败风险，需予以关注。

总体而言，酒糟生物炭添加虽一定程度降低了淀粉类物质含量，但提升了蛋白质含量、优化了脂肪水平，核心风味指标（单宁）处于合理区间。从平衡产量与品质的角度看，T1 处理（ 5% 生物炭）在增产效果和蛋白质含量方面表现突出，而 T3 处理（ 15% 生物炭）在维持淀粉和支链淀粉含量方面更具优势。

3 讨论

3.1 酒糟生物炭对高粱产量的影响机制

本研究表明，酒糟生物炭添加对高粱产量具有稳定增益作用， 5% 添加比例增产效果最优（较 CK 提高 7.38% ）。这一结果与已有研究基本一致 [3，13]。生物炭增产的机制主要涉及：一方面，生物炭发达的孔隙结构和较大的比表面积能改善土壤物理性质，增加土壤持水能力和通气性；另一方面，生物炭较高的阳离子交换量（33.41 cmol/kg）有利于养分的吸附和缓释，减少养分淋失，提高肥料利用效率；此外，生物炭还能改善土壤微生物群落结构和酶活性，提高土壤养分生物有效性 [3，11-13]。从本试验结果可知，生物炭添加比例并不是越高越好地促进籽粒产量的形成。T2、T3 处理虽然茎粗、秸秆鲜重较好，但是产量均低于 T1处理，说明较高的比例酒糟生物炭更多地促进了营养器官的生长，而籽粒灌浆和产量转化的效果并没有得到同步的提高。其原因可能是生物炭改善了土壤结构和养分环境，植株前期生长优势明显，但是当添加比例继续增大时，土壤碳氮关系、养分释放节奏或者根际环境发生变化，使得进部一分步养扩分大 [更14，1多34-地135]被。用因来此生在长实茎际秆应和用叶中片，酒从糟而生影物响炭到的籽施粒用产量应优该势的根据产量、品质综合来定，不能只追求较高的添加量。

3.2 酒糟生物炭对高粱生长指标的影响

本试验发现，酒糟生物炭添加对高粱株高和茎粗均具有促进作用，其中茎粗的提升尤为显著，T2 和 T3 处理茎粗较 CK 提升 13.69%。秸秆生物量随生物炭添加比例增加呈持续上升趋势，T3 处理较 CK 增长30.00%。许华杰等研究发现，配施含 30% 酒糟炭的炭基肥显著增加红缨子高粱株高和生物量，本研究结果与此基本一致 [12]。生物炭促进作物生长的主要机制包括：改善土壤结构，降低土壤容重，促进根系伸展；提供矿质养分（N、P、K、S），满足作物生长需求；增强土壤微生物活性，促进养分矿化释放[3，13]。高添加比例（ 15% ）处理秸秆生物量最大，说明酒糟生物炭对营养器官生长的促进效应具有剂量依赖性，这与其持续改善土壤环境的功能密切相关。

3.3 酒糟生物炭对高粱品质的影响

品质指标是评价酿酒高粱经济价值的重要依据。本研究发现，酒糟生物炭添加对蛋白质含量有显著促进作用，T1 处理蛋白质含量达9.54g/100g，较CK 提高6.12%。这可能与生物炭改善土壤氮素供应有关—生物炭能有效吸附NH₃/NH₄⁺，减少氮素挥发损失，提高氮肥利用效率，从而促进籽粒蛋白质的积累 [3]。与此同时，酒糟生物炭添加降低了脂肪含量，T2 处理较 CK 下降 14.20%。脂肪含量的适度降低对酿酒具有积极意义，过高的脂肪含量可能影响白酒的纯净度和风味稳定性。值得注意的是，低添加比例（ 5% ）处理淀粉和支链淀粉含量低于对照，而高添加比例（ 15% ）处理则维持了较高的淀粉含量，表明不同生物炭添加比例对淀粉合成代谢的影响可能存在阈值效应，具体机制有待进一步研究。此外，各处理单宁含量始终处于酿酒适宜区间（1.47%–1.83%），说明酒糟生物炭添加未对酿酒风味核心指标产生不利影响。脂肪酸值随生物炭添加比例增加而升高，T3 处理较 CK 升高 23.16% ，提示高比例生物炭施用可能增加籽粒储存过程中的脂肪酸败风险，在仓储管理中应加以重视。

3.4 酒糟生物炭适宜添加比例的综合评价与应用启示

根据本研究结果综合判断， 5% 酒糟生物炭添加比例更适合作为目前酿酒高粱生产推荐方案。T1 处理的产量最高，说明低比例添加生物炭可以改善土壤、促进养分利用，可以在不明显增加投入的情况下提高单位面积产出 [3，951-959]。其次 T1 处理蛋白质含量最高，脂肪含量比 CK低一些，单宁含量仍在适宜范围内，说明该处理可以提高产量又不造成核心品质指标失衡。再次，从成本和可推广性来说， 5% 添加比例的酒糟生物炭用量要求较低，更适合在生产基地进行规模化使用，可以减轻农户或者企业原料制备、运输、施用等环节的成本压力。

与之相反， 10% 、15% 处理促进茎粗、秸秆鲜重的效果比T1 显著，说明高比例酒糟生物炭能促进植株营养生长、生物量积累，但是产量优势籽不粒明储显藏，稳且定脂性肪上酸存值在随一着定添的加风比险 [例12，的199增-20大3]。而对增于大酿，酒说企明业高来添说加，比原例在粮品质的稳定同产量一样重要，如果高比例生物炭造成籽粒后期储藏管理的要求提高，那么就会带来生产链条上的隐性成本 [13，1664-1672]。 因此，酒糟生物炭的使用要按照生产目的来选择，如果以提高籽粒产量和保持酿酒品质为主，可以采用 5% 的添加比例；如果以秸秆资源化还田、提高地力或者改善土壤有机质为主，那么就可以进一步研究高添加比例在长期连作条件下应用的效果。由此可知，酒糟生物炭既是土壤改良剂又是连接白酒生产废弃物处理和高粱原料基地建设的循环农业技术。

从平衡产量、生长指标与品质特征的角度考虑， 5% 酒糟生物炭添加比例是酿酒高粱种植的推荐方案，该处理产量最高、蛋白质含量最丰富、株高表现最佳，兼顾了产量效益和酿酒品质需求，同时还降低了投入成本。本研究为酿酒高粱种植中酒糟生物炭的科学应用提供了理论依据，也为酿酒废弃物的高值化循环利用提供了技术参考。

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