氮肥施用量對(duì)膜下滴灌谷子生長及產(chǎn)量的影響

張?jiān)剖妫踔螄稄┎习㈧o，馮國郡，胡相偉

(1.新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料與農(nóng)業(yè)節(jié)水研究所，烏魯木齊 830091；2.新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院糧食作物研究所，烏魯木齊 830091)

氮肥施用量對(duì)膜下滴灌谷子生長及產(chǎn)量的影響

張?jiān)剖?，王治國1，付彥博1，孟阿靜1，馮國郡2，胡相偉2

(1.新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料與農(nóng)業(yè)節(jié)水研究所，烏魯木齊 830091；2.新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院糧食作物研究所，烏魯木齊 830091)

【目的】以谷子品種豫谷18號(hào)為試驗(yàn)材料，研究膜下滴灌條件下氮肥不同施用量對(duì)谷子生長和產(chǎn)量的影響，為新疆膜下滴灌谷子氮肥合理施用提供科學(xué)依據(jù)。【方法】通過田間試驗(yàn)，對(duì)氮肥不同施用量條件下，谷子株高、穗長、單穗重、生物量、產(chǎn)量等進(jìn)行分析。【結(jié)果】膜下滴灌谷子的穗長、單穗重、生物量、產(chǎn)量等指標(biāo)均隨著氮肥施用量增加呈先上升后下降的變化趨勢(shì)。氮肥施用量對(duì)膜下滴灌谷子的各生育期株高影響不顯著。【結(jié)論】膜下滴灌谷子氮肥最佳施用量為180 kg/hm2。

谷子;膜下滴灌；氮肥;施用量；生長；產(chǎn)量

0 引 言

【研究意義】谷子起源于中國，種植面積約占世界谷子種植面積的80%[1]，其具有抗旱耐瘠、營養(yǎng)豐富、糧飼兼用等優(yōu)點(diǎn)，具有廣闊的發(fā)展前景[2]。2015年起，隨著新疆作物結(jié)構(gòu)調(diào)整，谷子從最初的零星種植，發(fā)展到2016年1.3×104hm2(20萬畝)左右，并且有逐年增長之勢(shì)。氮肥對(duì)糧食作物的貢獻(xiàn)率占50%左右[3]，而根際土壤的物理、化學(xué)和生物學(xué)性質(zhì)常常影響植物從土壤中吸收營養(yǎng)元素[4]，因此，施用氮肥保證根際土壤養(yǎng)分供應(yīng)是提高谷子產(chǎn)量的重要措施之一。【前人研究進(jìn)展】施肥能夠顯著提高作物產(chǎn)量，改善作物品質(zhì)。宋淑賢等[5]研究結(jié)果表明，施用氮肥能夠顯著改善谷子產(chǎn)量性狀，明顯提高籽粒產(chǎn)量。袁宏安等[6]研究結(jié)果表明,施肥條件下,參試谷子品種的穗長、穗粗、單穗重和穗粒重均增加，且與對(duì)照差異達(dá)顯著水平。韓芳[7]等研究結(jié)果表明,相同磷鉀水平下,施氮量與株高、穗粗、穗長、穗粒質(zhì)量、千粒質(zhì)量、產(chǎn)量等性狀均呈極顯著或顯著相關(guān)。【本研究切入點(diǎn)】目前針對(duì)谷子施肥已經(jīng)做了不少研究工作，而新疆由于氣候干旱，加之作物普遍采用覆膜滴灌栽培模式，大面積種植時(shí)間較短，有關(guān)谷子施肥方面的研究鮮見報(bào)道。研究膜下滴灌條件下氮肥不同施用量對(duì)谷子生長和產(chǎn)量的影響。【擬解決的關(guān)鍵問題】以谷子品種豫谷18號(hào)為試驗(yàn)材料，研究在膜下滴灌條件下氮肥不同施用量對(duì)谷子生長和產(chǎn)量的影響，為新疆膜下滴灌谷子氮肥合理施用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗(yàn)于2015年4～10月在新疆農(nóng)科院安寧渠綜合試驗(yàn)場(chǎng)內(nèi)進(jìn)行。試驗(yàn)區(qū)屬于干旱半干旱荒漠氣候，年均氣溫 5～7℃，年降水量180～250 mm，年蒸發(fā)量1 600～2 200 mm，年均日照時(shí)數(shù)2 594 h，無霜期156 d。供試土壤為灰漠土，耕層土壤基本理化性質(zhì)為：pH 8.28，總鹽3.3 g/kg，有機(jī)質(zhì)11.616 g/kg，堿解氮63.1 mg/kg，速效磷32.9 mg/kg，速效鉀170 mg/kg。谷子品種為豫谷18號(hào)。

1.2 方 法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)5個(gè)處理，分別為施N 60、120、180、240、300 kg/hm2，三次重復(fù)，共15個(gè)小區(qū)，隨機(jī)區(qū)組排列，小區(qū)面積30.72 m2。各處理磷鉀肥施用量相同，磷肥為P2O590 kg/hm2，鉀肥為K2O 45 kg/hm2。谷子種植采用單膜覆蓋，膜寬80 cm，膜厚0.008 mm，一膜雙行。保苗量約4×104株/667 m2。谷子播種時(shí)間為5月2日，收獲時(shí)間為10月3日，全生育期灌水8次，追肥4次。所有處理灌水量相同，為200 m3/667 m2，灌溉方式為膜下有壓滴灌。

1.2.2 測(cè)定項(xiàng)目

谷子主要生育期(苗期、分蘗期、拔節(jié)期、抽穗期、成熟期)，每個(gè)小區(qū)選取15株植株樣用直接法測(cè)量株高。成熟收獲考種時(shí)，每個(gè)小區(qū)取15株植株樣，測(cè)定谷子穗長。每個(gè)小區(qū)取2 m2樣方測(cè)定谷子單穗重、產(chǎn)量及生物量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel2003和DPS軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 氮肥不同施用量對(duì)膜下滴灌谷子株高影響

研究表明，不同氮肥施用量對(duì)各生育期膜下滴灌谷子的株高影響不顯著。膜下滴灌谷子各處理均表現(xiàn)出分蘗期-拔節(jié)期、拔節(jié)期-抽穗期為營養(yǎng)生長到生殖生長快速生長時(shí)期，株高顯著增高，分別增高31.9～37.0、28.5～44.8 cm。圖1

圖1 膜下滴灌谷子不同處理各生育期株高變化
Fig.1 Plant height changes during the growth of foxtail millet with drip irrigation under mulch by different treatments

2.2 氮肥不同施用量對(duì)膜下滴灌谷子穗長的影響

對(duì)不同處理膜下滴灌谷子穗長數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析表明，穗長變化幅度23.90～26.30 cm，處理之間差異達(dá)到顯著水平，隨著氮肥施用量的增加，N3處理(180 kg/hm2)表現(xiàn)最優(yōu)，穗長達(dá)到了26.30 cm，之后隨著氮肥施用量增加而呈現(xiàn)逐漸減小的趨勢(shì)。圖2

注： 不同小寫字母為5%顯著水平

Note: Different small letters represented significant differences atP<0.05

圖2 不同處理膜下滴灌谷子穗長變化
Fig.2 Ear length changes of foxtail millet with drip irrigation under mulch by different treatments

2.3 氮肥不同施用量對(duì)膜下滴灌谷子單穗重的影響

對(duì)不同處理膜下滴灌谷子單穗重?cái)?shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析表明，單穗重變化幅度為12.5～19.3 g，處理之間差異達(dá)到顯著水平，隨著氮肥施用量的增加，N3處理(180 kg/hm2)表現(xiàn)最優(yōu)，單穗重達(dá)到了19.3 g，之后隨著氮肥施用量增加而呈現(xiàn)逐漸減小的趨勢(shì)，說明施用適量的氮肥會(huì)增加膜下滴灌谷子的單穗重，施過量的氮肥會(huì)降低膜下滴灌谷子的單穗重。表1

表1 不同處理膜下滴灌谷子產(chǎn)量變化
Table 1 Yield changes of foxtail millet with dripirrigation under mulch by different treatments

處理Treatments單穗重Singleearweight(g)生物量Biologicalyield(kg/hm2)產(chǎn)量Yield(kg/hm2)6012.5bc26614.7b4318.7b12014.0bc27290.2b4422.9b18019.3a34092.7a6291.0a24015.5b28356.3b4294.2b30012.3c23074.6c4038.5b

注：注：同列小寫字母為5%顯著水平

Note: Different small letters in same column represented significant differences atP<0.05

2.4 氮肥不同施用量對(duì)膜下滴灌谷子生物量影響

對(duì)不同處理膜下滴灌谷子生物量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析表明，處理之間差異達(dá)到顯著水平，隨著氮肥施用量的增加，N3處理(180 kg/hm2)表現(xiàn)最優(yōu)，生物量達(dá)到了34 092.7 kg/hm2, 之后隨著氮肥施用量增加而呈現(xiàn)逐漸減小的趨勢(shì)。表1

2.5 氮肥不同施用量對(duì)膜下滴灌谷子產(chǎn)量影響

對(duì)不同處理膜下滴灌谷子產(chǎn)量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析表明，處理之間差異達(dá)到顯著水平，隨著氮肥施用量的增加，N3處理(180 kg/hm2)表現(xiàn)最優(yōu)，產(chǎn)量達(dá)到了6 291.0 kg/hm2，之后隨著氮肥施用量增加而呈現(xiàn)逐漸減小的趨勢(shì)，說明施用適量的氮肥會(huì)增加膜下滴灌谷子的產(chǎn)量，施過量的氮肥會(huì)減少膜下滴灌谷子的產(chǎn)量，施用180 kg/hm2氮肥最為經(jīng)濟(jì)。表1

3 討 論

大量研究證實(shí)，在植物的生長、生理及代謝過程中，氮素具有十分重要的作用[8-9]。氮素供應(yīng)水平直接影響植物的生長發(fā)育[10-11]。氮素是植物需求量最大的礦質(zhì)營養(yǎng)元素，對(duì)植物生命活動(dòng)以及作物產(chǎn)量和品質(zhì)有著極其重要的作用，合理施用氮肥是實(shí)現(xiàn)作物高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的重要保證[12]。在試驗(yàn)設(shè)定的施氮量條件下，隨著氮肥施用量的增加，膜下滴灌谷子的穗長、單穗重、生物量、產(chǎn)量等指標(biāo)均呈先上升后下降的趨勢(shì)，氮肥水平180 kg/hm2時(shí)，各指標(biāo)均達(dá)到最大值。說明在一定氮肥水平下，施氮能有效促進(jìn)膜下滴灌谷子生長，但施用量超過一定程度時(shí)，其對(duì)膜下滴灌谷子生長有所減弱。這與尹麗[13]、梁娟[14]等的研究結(jié)果一致。劉斌等[15]研究了不同施氮量對(duì)3個(gè)品種谷子產(chǎn)量的影響，發(fā)現(xiàn)隨著施氮量的增加，谷子產(chǎn)量呈先增加后降低的趨勢(shì)，與試驗(yàn)結(jié)果相一致。劉宏勝等[16]研究認(rèn)為,不同施肥水平下隨著肥料用量的增加,脲酶和過氧化氫酶活性呈現(xiàn)先增加后下降的趨勢(shì)。張學(xué)林等[17]研究也發(fā)現(xiàn)與N240相比N360處理的土壤pH、脲酶和土壤過氧化氫酶活性均降低。土壤脲酶和過氧化氫酶活性可能是谷子生長指標(biāo)隨著氮肥施用量增加呈現(xiàn)拋物線的變化趨勢(shì)的限制因子,試驗(yàn)結(jié)果還需要進(jìn)一步驗(yàn)證。

4 結(jié) 論

膜下滴灌谷子的穗長、單穗重、生物量、產(chǎn)量等指標(biāo)均隨著氮肥施用量增加呈先上升后下降的變化趨勢(shì),即遵循“報(bào)酬遞減規(guī)律”，施氮量在一定范圍內(nèi)能夠顯著增加膜下滴灌谷子的穗長、單穗重、生物量、產(chǎn)量等指標(biāo)。但施氮量也不能太高，否則會(huì)導(dǎo)致施肥效益降低。氮肥施用量對(duì)膜下滴灌谷子的各生育期株高影響不顯著。各處理穗長、單穗重、生物量、產(chǎn)量等指標(biāo)，以N3處理表現(xiàn)最優(yōu)，穗長達(dá)到26.30 cm，單穗重達(dá)到19.3 g，產(chǎn)量達(dá)到6 291.0 kg/hm2，膜下滴灌谷子氮肥最佳施用量為180 kg/hm2。

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Effect of Nitrogen Application Amount on the Growth and Yield of Foxtail Millet by Drip Irrigation under Mulch

ZHANG Yun-shu1, WANG Zhi-guo1, FU Yan-bo1, MENG A-jing1,FENG Guo-jun2，HU Xiang-wei2

(1.ResearchInstituteofSoil,FertilizerandAgriculturalWaterConservation,XinjiangAcademyofAgriculturalSciences,Urumqi830091,China; 2.ResearchInstituteofGrainCrops,XinjiangAcademyofAgriculturalSciences,Urumqi830091,China)

【Objective】 Using foxtail millet varieties Yugu 18 as materials, this experiment aims to study the effect of nitrogen application amount on the growth and yield of foxtail millet in the hope of providing scientific basis for nitrogen reasonable application amount of foxtail millet by drip irrigation under the condition of drip irrigation of mulch in Xinjiang. 【Method】Through the field test, the plant height, ear length, single ear weight, biomass and yield etc. were analyzed under the condition of different nitrogen application amounts.【Result】Ear length, single ear weight, biomass and yield demonstrated a trend of increasing first and then decreasing. Nitrogen application amount had not significant effect on the plant height during the growth of foxtail millet by drip irrigation under mulch. 【Conclusion】The best nitrogen application amount of foxtail millet by drip irrigation under mulch was 180 kg/hm2under this experiment condition.

foxtail millet; drip irrigation under mulch film; nitrogen fertilizer; application amount; growth; yield

FENG Guo-jun(1970-),female, native place; Qitai, Xinjiang. Researcher, research field: Crop breeding and cultivation，(E-mail)13999408594@126.com

10.6048/j.issn.1001-4330.2017.06.012

2017-04-01

新疆維吾爾自治區(qū)區(qū)域協(xié)同創(chuàng)新專項(xiàng)(科技援疆計(jì)劃)“20萬畝高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)抗旱谷子品種中谷1號(hào)等全機(jī)械化配套技術(shù)示范及推廣”(2016E2008)

張?jiān)剖?1975-)，女，甘肅通渭人，副研究員，碩士，研究方向?yàn)檗r(nóng)業(yè)廢棄物利用，(E-mail)zhangxl1994@sina.com

馮國郡(1970-)，女，新疆奇臺(tái)人，研究員，博士，研究方向?yàn)樽魑镉N及栽培，(E-mail)13999408594@126.com

S515

A

1001-4330(2017)06-1061-05

Supported by: Innovation Program of Regional Cooperation of Xinjiang (Science and Technology Supporting Xinjiang Program) "Demonstration and Extension of Whole Mechanization Supplementary Technology of High Yield and Quality and Drought-enduring Foxtail millet 'Zhonggu No.1 etc for 200,000 mu"(2016E2008)