施氮對雜交谷子產(chǎn)量與光合特性及水分利用效率的影響

張亞琦， 李淑文， 付 巍， 文宏達,2*

(1 河北農(nóng)業(yè)大學資源與環(huán)境科學學院， 河北保定 071001； 2 河北省農(nóng)田生態(tài)環(huán)境重點實驗室， 河北保定 71001)

前人對谷子栽培技術(shù)、施肥效應等研究大多針對常規(guī)谷子品種，在集雨補灌、肥料配施、降水年型、施氮和收獲時間、 分根交替灌溉等方面[17-21]研究了谷子的生長發(fā)育變化。但在雜交谷子的合理施肥及其對水分高效利用方面的系統(tǒng)研究較少，張雜谷系列雖獲得了高產(chǎn)，但其高產(chǎn)栽培的合理施肥技術(shù)及其高效用水規(guī)律仍為系統(tǒng)研究。因此，本試驗通過調(diào)查雜交谷子與常規(guī)谷子高產(chǎn)的施肥狀況，設定了不同氮素供應水平，研究施氮對雜交谷子生物量、產(chǎn)量、水分利用效率及光合生理特性的影響，探索不同氮素水平下雜交谷子的水分利用特征，以找出高產(chǎn)高效的合理施氮方案，為雜交谷子水肥合理調(diào)控提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 材料及方法

1.1 試驗地概況

1.2 試驗設計與管理

表1 雜交谷子氮素用量試驗設計

1.3 項目測定

1.3.2 耗水量 測定0—150 cm土層的土壤容重，每20 cm為一層。根據(jù)土壤含水量計算出不同生育時期的土體貯水量，并記錄全生育期的降水量，分析不同施氮水下平雜交谷子不同生育階段的水分消耗與動態(tài)特征。

作物田間耗水量的確定[16, 17]。作物田間耗水量用水分平衡方程式計算：

ET=P+I+△W

式中，ET為階段耗水量； P為降水量。此試驗從播種到收獲，降雨量總值為208.8 mm。 I為灌溉水量，拔節(jié)期抽穗期各灌水60 mm；△W為計算時段內(nèi)土壤貯水量的變化。土壤貯水量：

W=0.1×r×v×h

式中，W為不同深度土壤貯水量(mm)；r為土壤相對含水量(%)；v為土層容重(g/cm3)；h為土層深度(cm)；0.1為換算系數(shù)。

1.3.3 水分利用效率 指單位面積消耗每毫米水生產(chǎn)的干物質(zhì)量或籽粒產(chǎn)量[18]。

WUE=Y/ETi[19-20]

式中：Y為籽粒產(chǎn)量或生物產(chǎn)量； ETi為谷子生育期間耗水量。

WUE=Pn/E

1.4 數(shù)據(jù)處理

以各個生育時期的土壤耗水量、谷子籽粒產(chǎn)量、生物產(chǎn)量、光合特性指標和各個水分利用效率數(shù)據(jù)為指標，采用Microsoft Excel 2003處理數(shù)據(jù)、繪制圖表，用SPSS 17.0數(shù)據(jù)分析軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析和差異顯著性檢驗。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施氮處理谷子田耗水量變化

圖1 不同處理各生育階段日均耗水量Fig.1 Daily water consumption of hybrid millet at the growing stages in different treatments

2.2 施氮對谷子籽粒產(chǎn)量及水分利用效率的影響

表2 不同處理籽粒產(chǎn)量及水分利用效率

2.3 施氮對谷子生物量及水分利用效率的影響

表3 不同生育時期地上部干物重及生物水分利用效率

2.4 不同施氮處理谷子的光合特性變化

蒸騰作用是植物吸收和運輸水分的動力之一。蒸騰強度越大，作物根部吸收的水分越多，養(yǎng)分通過質(zhì)流到達根系表面的數(shù)量就越多，就越有利于作物對水分和養(yǎng)分的吸收[22]。葉片氣孔導度表示氣孔張開的程度，影響光合作用、呼吸作用及蒸騰作用，與蒸騰作用成正比。施肥促進作物對水分的吸收、轉(zhuǎn)運和利用，光合速率的增加有利于光合產(chǎn)物的形成。

表4表明，施氮后葉片的光合速率、蒸騰速率和氣孔導度均比N0處理有所增加。各處理間葉片凈光合速率(Pn)差異性顯著，以N3處理Pn值最大，不施氮處理Pn值最小。

表4 不同處理光合特性及單葉片水分利用效率

3 討論與結(jié)論

作物的合理施肥，不僅能滿足作物對養(yǎng)分的需求提高產(chǎn)量，且在雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)條件下還可有效地提高水分利用效率[23]。水分和養(yǎng)分是影響谷子產(chǎn)量的重要環(huán)境因子。在水分供應充足的條件下，氮素用量及施肥時期對雜交谷子產(chǎn)量和水分利用效率影響巨大。本試驗條件下，谷子籽粒水分利用效率(WUE)、生物水分利用效率(WUEDM)及單葉水分利用效率(Single-leaf WUE)均以N3處理最高，施氮量進一步增大(N5)，谷子WUE有所較低，表明施氮有利于谷子水分利用效率的提高，起到了“以肥調(diào)水”的作用。過量施入氮肥會降低谷子水分利用效率，這與嚴昌榮[24]等的研究結(jié)果一致，但在施氮水平上有所差別。由此可說明，肥料的增產(chǎn)作用不僅在于其本身，更重要的是在于肥和水的協(xié)調(diào)互作。合理施用氮肥可增強雜交谷子對養(yǎng)分和水分的吸收，從而提高雜交谷子水分利用效率。有人研究認為，采用底肥和種肥一次開溝深施或蓋施較分次施肥增產(chǎn)效果明顯，采取“一炮轟”的施肥方法，不但可以使穗大株高，而且分蘗較多并且整體，成穗率提高，增加產(chǎn)量的效果好，同時這種方法方便省工，肥料的利用率高[10]。本試驗結(jié)果表明，雜交谷子分期施肥，增加穗后肥的增產(chǎn)效果較好，這與前人研究結(jié)果不一致。

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