施氮对杂交谷子产量与光合特性及水分利用效率的影响

施氮对杂交谷子产量与光合特性及水分利用效率的影响

张亚琦1， 李淑文1， 付 巍1， 文宏达1,2*

【摘 要】摘要：【目的】随着杂交谷子高产特性的凸显和栽培技术研究的不断深入，确立高产条件下的合理施肥方案具有重要现实意义。本文设定了不同氮素水平，研究施氮量对谷子生物量、产量、光合特性及水分利用效率(WUE)的影响，以确定杂交谷子高产的合理施氮方案。【方法】以“张杂5号”谷子为对象，采用田间小区试验，设施氮量0、 100、 200、 300(分3次施)、300(分2次施)、400 kg/hm2共6个氮素水平(N0N5处理)，通过测定杂交谷子籽粒产量、生物量、农田耗水量和光合特性，分析施氮与杂交谷子产量、光合特性及水分利用效率(WUE)之间的关系。【结果】谷子产量、光合特性及WUE与施氮水平密切相关。不同施氮处理谷子生物量比对照N0处理增加了26.33?.21%，处理间差异显著。谷子籽粒产量以N3(300 kg/hm2，分3次施)和N5(400 kg/hm2)处理较高，分别为8202 kg/hm2和8537 kg/hm2，两处理间差异不显著。各生育阶段谷子的耗水特征变化趋势不同。生育前期耗水变化不明显，拔节-抽穗期谷子农田耗水量以N0处理日均耗水量最大；在生育后期N0处理耗水量最小，N3耗水量最大。全生育期谷子总耗水量处理间差异较小，以N1(100 kg/hm2)处理总耗水量最大。杂交谷子叶片的净光合速率、蒸腾速率和气孔导度均以N0处理最小，N3处理为最大。籽粒水分利用效率、生物水分利用效率及单叶水分利用效率均以N3处理为最高。本试验条件下，施氮量为400 kg/hm2时，虽获得了最高产量，但与施用N 300 kg/hm2差异不显著，且水分利用效率较低，说明高量施氮的增产效果不明显。【结论】氮素的合理使用协调了水氮关系，提高了水分利用效率。同时，施氮还提高了杂

交谷子的净光合速率、蒸腾速率和气孔导度。施氮量相同，但施肥时期不同，产量和WUE也差异显著。谷子生育前期大量施肥降低了营养物质向籽粒的转移，产量较低。因此，推荐施氮300 kg/hm2(分3次施)作为本地区杂交谷子高产高效的合理施氮量。

【期刊名称】植物营养与肥料学报 【年(卷),期】2014(000)005 【总页数】8

【关键词】关键词:杂交谷子； 施氮量； 产量； 光合特性； 水分利用效率 植物营养着重考察水分和养分的协调供应，在水分受限制的条件下，合理施用肥料可提高水分利用效率[1-2]。谷子是一种抗旱、节水、耐瘠薄土壤的作物，其根系发达，保水能力强，在干旱贫瘠的土壤上种植，具有良好的稳产性[3]。同时，其籽粒小米富含多种氨基酸和维生素，营养价值高于小麦、玉米，市场价格逐年增加，效益显著[4-5]。用谷子光(温)敏不育两系法研制成功的张杂谷系列品种比常规谷子更具有高产、抗旱、耐贫瘠、节水高产的优良品质，在河北省张家口市坝下地区表现出了显著的增产优势和增收效果，适应了农民求高产和高收益的心理[6-8]。谷子是北方地区主要杂粮作物，因张杂系列高产杂交种的育成，种植区域和产量均有了较大发展和提高。谷子合理施肥及水分利用效率的研究在旱作区较多。于亚军等[9]研究表明，在丰水年型(高补灌)水分供应条件下，高肥水平(N 180 kg/hm2、 P2O5 162 kg/hm2)可使谷子产量达到最高，而中肥水平水分利用效率(WUE)却最高。施用化肥可提高作物产量及水分利用效率，在全生育期降水量354.7 mm条件下，施肥量为N 150 kg/hm2、P2O5 120 kg/hm2、K2O 90 kg/hm2时，谷子的WUE为最高，达到13.1

kg/(mm·hm2)和21.1 kg/(mm·hm2)(北坪)，分别比当地农民习惯提高71.5%和37.7%[10]。郝洪波[11]、古世禄[12]等人研究得到了提高谷子产量的合理氮磷钾配比以及提高谷子水分利用效率(WUE)的品种、播期等措施。刘猛等[13]研究表明，科研投入少、消费产品需求单一、比较效益较低、谷子本身的生理特性等因素是影响谷子种植区域变迁的因素。李向文[14]等在片麻岩山地土壤研究发现，当施氮量在120 kg/hm2300 kg/hm2范围时，谷子产量变化不大，土壤硝态氮含量有明显增加。国外谷子种植面积较小，有关谷子高产栽培的施肥研究较少。Soler等[15]运用CSM-CERES-Millet模型模拟确定了施氮条件下三种珍珠粟的最佳播期。谷子杂交种较常规谷子水分利用效率显著提高，表现出更好的节水增产效果。在不同水分梯度下，杂交谷子的水分利用效率平均值较常规种提高30.99A.00%，说明种植杂交谷子可在不同降雨年型大幅度提高水分利用效率，达到高效用水的目的[16]。

前人对谷子栽培技术、施肥效应等研究大多针对常规谷子品种，在集雨补灌、肥料配施、降水年型、施氮和收获时间、 分根交替灌溉等方面[17-21]研究了谷子的生长发育变化。但在杂交谷子的合理施肥及其对水分高效利用方面的系统研究较少，张杂谷系列虽获得了高产，但其高产栽培的合理施肥技术及其高效用水规律仍为系统研究。因此，本试验通过调查杂交谷子与常规谷子高产的施肥状况，设定了不同氮素供应水平，研究施氮对杂交谷子生物量、产量、水分利用效率及光合生理特性的影响，探索不同氮素水平下杂交谷子的水分利用特征，以找出高产高效的合理施氮方案，为杂交谷子水肥合理调控提供理论依据和技术支撑。

1 材料及方法