陳素省，趙國順，蔣遷，趙玉友，李磊，張鳳路*，安浩軍，吳瑞娟

（1.保定市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，河北保定071000；2.河北農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，河北省作物生長調(diào)控實(shí)驗(yàn)室，河北保定071001；3.安徽六國化工股份有限公司，安徽銅陵244000）

控失肥對谷子生理性狀及產(chǎn)量的影響

陳素省1，趙國順1，蔣遷2，趙玉友3，李磊2，張鳳路2*，安浩軍1，吳瑞娟2

（1.保定市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，河北保定071000；2.河北農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，河北省作物生長調(diào)控實(shí)驗(yàn)室，河北保定071001；3.安徽六國化工股份有限公司，安徽銅陵244000）

為了研究控失肥在谷子上的施用效果，2015年在保定市農(nóng)業(yè)科學(xué)院實(shí)驗(yàn)基地進(jìn)行了田間試驗(yàn)。以谷子品種保谷20為試驗(yàn)材料，在施用等量養(yǎng)分（N 144 kg/hm2，P2O572 kg/hm2，K2O 72 kg/hm2）條件下，分析了施用控失肥與施用普通化肥對谷子干物質(zhì)累積、氮磷鉀養(yǎng)分累積、養(yǎng)分吸收效率和產(chǎn)量等性狀的影響。結(jié)果表明：與普通化肥處理相比，控失肥處理的谷子千粒重、干物質(zhì)積累量和產(chǎn)量分別提高4.0%、8.0%和10.4%；各器官營養(yǎng)元素含量高；營養(yǎng)吸收效率和偏生產(chǎn)力分別提高63.4%和10.4%；谷子葉面積指數(shù)和SPAD值增大，葉片光合強(qiáng)度提高14.5%。與施入等量養(yǎng)分的普通化肥相比，施用控失肥后谷子的產(chǎn)量、干物質(zhì)積累和營養(yǎng)元素累積均發(fā)生了顯著變化，控失肥的效果明顯優(yōu)于普通化肥。

谷子；控失肥；養(yǎng)分累積；產(chǎn)量；養(yǎng)分吸收效率

谷子是我國傳統(tǒng)的優(yōu)勢雜糧作物，也是我國原產(chǎn)的糧飼兼用作物和營養(yǎng)保健作物，在作物多樣性、穩(wěn)定糧食生產(chǎn)、膳食結(jié)構(gòu)多樣性以及維持健康飲食等方面具有不可或缺的作用[1，2]。前人研究結(jié)果表明，谷子產(chǎn)量與干物質(zhì)積累量呈正相關(guān)關(guān)系[3～5]，因此，增強(qiáng)谷子生育期內(nèi)干物質(zhì)的積累能力是提高籽粒產(chǎn)量的有效途徑[6，7]。施肥技術(shù)直接影響著谷子植株干物質(zhì)的積累與分配，進(jìn)而影響產(chǎn)量[8～10]。中國是世界上最大的化肥生產(chǎn)國和消費(fèi)國，施用化肥可以使農(nóng)作物增產(chǎn)40%～60%[11]，但是，肥料利用率較低[12]，不僅直接造成經(jīng)濟(jì)損失，而且還會因施肥不當(dāng)引起了環(huán)境污染[13]。谷子對氮和鉀吸收較多，對磷吸收最少[14，15]，隨著谷子產(chǎn)量的提高，其對氮、磷、鉀肥料的吸收量也在增加[10]。以中國首個通過環(huán)保生態(tài)肥料認(rèn)證的“六國網(wǎng)”控失復(fù)合肥為試驗(yàn)材料，以等量養(yǎng)分的普通化肥處理為對照，在大田條件下，分析了控失肥對谷子產(chǎn)量形成及養(yǎng)分累積動態(tài)的影響，對探明該新型肥料的增產(chǎn)增效機(jī)理、提高谷子產(chǎn)量、保障糧食安全和減少面源污染具有重要意義。

1　材料與方法

1.1試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2015年在保定市農(nóng)業(yè)科學(xué)院科研基地進(jìn)行。土壤類型為壤土，0～20 cm耕層土壤基礎(chǔ)養(yǎng)分含量為有機(jī)質(zhì)14.79 g/kg、全氮1.07 g/kg、堿解氮82.7 mg/kg、速效磷50.7 mg/kg、速效鉀164.0 mg/kg。

1.2試驗(yàn)材料

參試谷子品種為保谷20。6月14日采用人工撒播方式播種，行距40 cm，種植密度60萬株/hm2。9月30日收獲。

試驗(yàn)肥料有“六國網(wǎng)”控失復(fù)合肥（簡稱“控失肥”，N、P2O5、K2O含量分別為24%、12%和12%，安徽六國化工股份有限公司生產(chǎn)）、尿素（N含量46%，石家莊雙聯(lián)復(fù)合肥有限責(zé)任公司生產(chǎn)）、磷酸二銨（N含量15%、P2O5含量42%，安徽六國化工股份有限公司生產(chǎn)）和氯化鉀（K2O含量60%，天津長蘆海晶集團(tuán)有限公司生產(chǎn)）。

1.3試驗(yàn)方法

1.3.1試驗(yàn)設(shè)計試驗(yàn)設(shè)施用控失肥（FC）、施用普通化肥（FN）和不施肥（CK）3個處理，其中，F(xiàn)C處理施用控失肥，施肥量為600 kg/hm2，在播種時一次性底施；FN處理采用尿素、磷酸二銨和氯化鉀的混合肥，N、P2O5、K2O含量與FC處理均相同，其中，全部的磷鉀肥和40%的氮肥在播種時底施，剩余的60%氮肥在谷子孕穗期追施。隨機(jī)區(qū)組設(shè)計，小區(qū)面積5 m×20 m，3次重復(fù)。除施肥外，其他管理措施均一致。

1.3.2測定項(xiàng)目與方法

1.3.2.1谷子干物質(zhì)積累量。分別在苗期、拔節(jié)期、孕穗期、抽穗期、灌漿期和完熟期，每小區(qū)取有代表性的植株10株。將地上部分按照葉片、莖稈、葉鞘、穗分開，105℃殺青30 min，之后80℃烘至恒重，測定各器官的干物質(zhì)積累量。

取長40 cm（垂直于行向，以植株為中心）、寬20 cm（沿行向，以植株為中心）的樣方，樣方包括5株谷子。將樣區(qū)的地上部分剪下，采用田間挖掘法取深度100 cm的根系。將挖出的根系樣品裝入網(wǎng)袋，帶回實(shí)驗(yàn)室，在水池內(nèi)沖洗根系，剔除雜質(zhì)后置于80℃烘箱中烘干至恒重，測定根系干重。

1.3.2.2谷子養(yǎng)分含量。將稱重后的成熟期各器官粉碎，以H2SO4-H2O2消煮后用BRAN+LUEBBE 3型連續(xù)流動分析儀測定全氮、全磷含量，用FP6410型火焰光度計測定全鉀含量。

1.3.2.3養(yǎng)分吸收利用效率。根據(jù)公式，分別計算氮、磷、鉀養(yǎng)分吸收利用效率[14，15]：

氮素吸收效率（NUPE，kg/kg）=植株地上部氮素累積量/施氮量

氮素吸收指數(shù)（HI，%）=谷子籽粒吸氮量/谷子地上部植株總吸氮量×100

氮肥偏生產(chǎn)力（PFP，kg/kg）=籽粒產(chǎn)量（kg/hm2）/施氮量（kg/hm2）

磷、鉀的指標(biāo)計算公式，與氮的計算公式相同。

1.3.2.4葉面積。采用TDR冠層分析儀測定。

1.3.2.5葉片光合強(qiáng)度。采用CID-340光合測定系統(tǒng)進(jìn)行測定。

1.3.2.6產(chǎn)量和穗部性狀。將測產(chǎn)區(qū)（50 m2）的谷穗全部收獲、脫粒，曬干至籽粒含水量為14%時測定籽粒產(chǎn)量。并取5～10個谷穗進(jìn)行穗部性狀考察，調(diào)查出谷率、千粒重等指標(biāo)。

1.3.3數(shù)據(jù)處理采用Microsoft Excel（2003版）和SAS軟件（SAS Institute，2009）進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，利用鄧肯氏多重比較進(jìn)行差異顯著性比較。

2　結(jié)果與分析

2.1控失肥處理對谷子產(chǎn)量及其構(gòu)成因子的影響

施肥處理的谷子單位面積穗數(shù)、穗粒重、千粒重、出谷率和產(chǎn)量均顯著＞CK，其中，F(xiàn)C處理除單位面積穗數(shù)略＞FN處理但差異不顯著外，其他指標(biāo)均顯著＞FN處理（表1）。表明施肥可以顯著增加單位面積穗數(shù)，明顯提高穗粒重、千粒重和出谷率，大幅度提高產(chǎn)量，其中，控失肥的效果明顯優(yōu)于普通化肥。

表1　不同處理的谷子產(chǎn)量及其產(chǎn)量構(gòu)成因素Table1　Grain yield and its components of millet under different treatments

與FN處理相比，F(xiàn)C處理的穗粒重、千粒重、出谷率分別提高了1.8%、4.0%和2.7%，最終產(chǎn)量增幅為10.4%。

2.2控失肥處理對谷子各器官干物質(zhì)積累的影響

不同處理谷子莖稈、葉片和葉鞘的干物質(zhì)積累量變化趨勢基本相同，均隨生育進(jìn)程呈先升高后降低趨勢，且均于出苗后79 d達(dá)到峰值；根系的干物質(zhì)積累量在出苗后52 d內(nèi)呈升高趨勢，但后期變化有所不同，其中，F(xiàn)N處理繼續(xù)升高，而FC處理和CK則下降；穗的干物質(zhì)積累量在其形成后一直呈逐漸升高趨勢（表2）。相同生育時期，施肥處理各器官的干物質(zhì)積累量普遍＞CK，其中，F(xiàn)C處理大部分取樣期的指標(biāo)值＞FN處理，至收獲期植株干物質(zhì)積累量明顯較高，分別較CK和FN處理高15.2%和8.0%。

2.3控失肥處理對谷子各器官養(yǎng)分積累的影響

不同處理，氮素在莖稈、葉片和葉鞘中的積累量變化趨勢均呈相似的單峰曲線，峰值出現(xiàn)在出苗后79 d左右，其中，施肥處理的多數(shù)觀測期指標(biāo)值顯著＞CK，在69 d左右FN處理的指標(biāo)值顯著＞FC處理；在籽粒中，氮素積累量呈相似的快速升高趨勢，其中FC處理積累最快、FN處理次之，至成熟期施肥處理的指標(biāo)值差異不顯著但均顯著＞CK（圖1）。

不同處理，磷素的積累量與氮素相比均相對較低，在莖稈、葉片和葉鞘中的變化趨勢均呈相似的單峰曲線，峰值出現(xiàn)在出苗后69 d左右，其中，施肥處理的峰值顯著＞CK；在籽粒中，磷素積累量呈相似的快速升高趨勢，但不同處理的差異均不顯著（圖2）。

鉀素在莖稈、葉片和葉鞘中的積累量變化趨勢均呈相似的單峰曲線，其中，在莖稈和葉片中積累較多且均于出苗后79 d左右達(dá)到峰值，而在葉鞘中出苗后69 d左右即可達(dá)到峰值；在籽粒中，施肥處理的鉀素積累量在出苗后79 d達(dá)到峰值后開始下降，而CK一直呈增加趨勢，其中，在達(dá)到峰值前FC與FN處理差異不顯著，但二者峰值均顯著＞CK，而在收獲期FC處理與CK的鉀素積累量無顯著差異但二者均顯著高于FN處理（圖3）。

表2　不同處理谷子各器官干物質(zhì)積累量的變化（g/株）Table2　Changes of dry matter accumulation of millet organs of different treatments

圖1　不同處理谷子各器官N積累量的變化Fig.1　Changes of accumulated amount of N of millet organs of different treatments

圖2　不同處理谷子各器官P積累量的變化Fig.2　Changes of accumulated amount of P of millet organs of different treatments

圖3　不同處理谷子各器官K積累量的變化Fig.3　Changes of accumulated amount of K of millet organs of different treatments

FC、FN和CK處理的植株氮素總積累量分別為0.69、0.64和0.53 g/株，磷素總積累量分別為0.28、0.24和0.19 g/株，鉀素總積累量分別為0.89、0.83和0.68 g/株，可以看出，谷子植株對鉀素吸收最多，氮素次之，對磷素吸收最少。

2.4控失肥處理對谷子養(yǎng)分利用效率的影響

不同處理的氮、磷素吸收效率均相對較低，鉀吸收效率相對較高，其中，F(xiàn)C處理的氮、磷和鉀養(yǎng)分利用效率均顯著＞FN處理（表3），平均提高63.4%。

不同處理的磷素吸收指數(shù)均較高，平均為82%；氮素次之，平均為68.7%；鉀素吸收指數(shù)較低，平均為39.5%。其中，F(xiàn)C處理的氮、磷素吸收指數(shù)＜FN處理，鉀素吸收指數(shù)＞FN處理，但差異均不顯著。

不同處理的氮肥偏生產(chǎn)力較低，平均為35.1kg/kg；磷、鉀肥偏生產(chǎn)力較高，平均值均為70.1 kg/kg。其中，F(xiàn)C處理的3種肥料偏生產(chǎn)力均顯著＞FN處理，平均高10.4%。

2.5控失肥處理對谷子葉面積及光合性能的影響

2.5.1對葉面積指數(shù)的影響不同處理的谷子LAI變化趨勢基本相同，均隨生育進(jìn)程呈先升高后降低趨勢，在出苗后70 d左右達(dá)到峰值（圖4）。出苗后40 d左右，F(xiàn)C處理的指標(biāo)值與FN處理差異不顯著，但二者均顯著＞CK；之后直至成熟，F(xiàn)C處理的葉片LAI仍保持較高水平，與FN處理差異不顯著，但二者均顯著＞CK。全生育期，F(xiàn)C處理的葉片LAI平均較FN處理高9.6%?？梢钥闯觯厥Х侍幚淼墓茸尤~片具有較大的光合勢，為干物質(zhì)生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。

表3　不同肥料處理谷子氮、磷、鉀養(yǎng)分利用效率的變化Table3　Utilization efficiency of N，P，K under different fertilizer treatments

圖4　不同處理谷子葉面積指數(shù)的變化Fig.4　Changes of plant LAI of millet under different treatments

2.5.2對葉片葉綠素相對含量的影響不同處理的谷子葉綠素相對含量變化趨勢基本相同，且均于出苗后52 d達(dá)到峰值（圖5）。在測定期內(nèi)，葉片SPAD值順序?yàn)镕C處理＞FN處理＞CK，其中，出苗后52 d內(nèi)各處理差異均不顯著；之后，F(xiàn)C處理葉片SPAD降低緩慢，顯著＞CK和FN處理。全生育期，F(xiàn)C處理的葉片SPAD值平均較FN處理高17%。

圖5　不同處理谷子葉片葉綠素相對含量的變化Fig.5　Changes of leaf SPAD of millet leaf under different treatments

2.5.3對葉片光合強(qiáng)度的影響不同處理的谷子葉片Pn變化趨勢基本相同，均隨生育進(jìn)程呈逐漸降低趨勢（圖6）。在測定期內(nèi)，葉片Pn順序?yàn)镕C處理＞FN處理＞CK，其中，出苗后38 d時，施肥處理的Pn平均為37.1 μmol/（m2·s），與CK［32.5 μmol/（m2·s）］差異達(dá)顯著水平；52 d時各處理的Pn均顯著降低，平均為23.9 μmol/（m2·s），不同處理間差異均未達(dá)到顯著水平。在灌漿后期至成熟期，施肥處理與CK的差異逐漸加大，其中在出苗后79 d時，F(xiàn)C和FN處理的Pn分別較CK高34.5%和54.0%，F(xiàn)C較FN處理高14.5%，差異均達(dá)到顯著水平。可以看出，控失肥處理的谷子上部葉片具有較強(qiáng)的光合能力，為籽粒灌漿增重奠定了基礎(chǔ)。

圖6　不同處理谷子葉片光合強(qiáng)度的變化Fig.6　Changes of photosynthetic intensity of millet leaf under different treatments

3　結(jié)論與討論

早在20世紀(jì)60年代，美國、日本等發(fā)達(dá)國家已開始研制并推出控釋緩控釋肥料產(chǎn)品，大大提高了肥料利用率[12，16，17]?？厥Х适俏覈乱淮徔蒯尫实母?lián)Q代產(chǎn)品，是一種新的肥料品類。其針對化肥施用中養(yǎng)分遷移問題，原理為固定養(yǎng)分、控制流失，其中，控失劑是該肥料的關(guān)鍵因素。控失劑是通過對天然礦物材料用高能離子束進(jìn)行輻射改性，并與多種輔配材料精準(zhǔn)配制而成的高科技產(chǎn)品。其遇水后自組織成微納互穿網(wǎng)絡(luò)，“網(wǎng)捕”并固定住化肥養(yǎng)分，減少其在土壤中的滲漏、徑流和揮發(fā)，達(dá)到控制化肥養(yǎng)分損失的目的。本研究結(jié)果顯示，谷子采用600 kg/hm2控失肥一次基施，可較相同養(yǎng)分的常規(guī)化肥增產(chǎn)10.4%，具有廣泛的應(yīng)用價值。

本研究采用的谷子品種保谷20是由保定市農(nóng)業(yè)科學(xué)院雜交選育而成的。該品種綜合性狀在華北夏谷區(qū)各省均表現(xiàn)較好，適應(yīng)性較強(qiáng)，穩(wěn)產(chǎn)性較好。從谷子對氮、磷、鉀元素的吸收量看，以氮和鉀較多、磷較低，這與前人的研究結(jié)果[14]基本一致。與常規(guī)化肥相比，控失肥的供肥能力持久且流失少，因此，表現(xiàn)出較好的增產(chǎn)效果。從本研究結(jié)果看，植株對氮、磷、鉀養(yǎng)分的吸收效率均是控失肥＞常規(guī)肥料。營養(yǎng)元素的收獲指數(shù)在不同肥料處理間差異未達(dá)到顯著水平，說明植株對礦質(zhì)營養(yǎng)向籽粒的分配有其固有的規(guī)律。鉀素在秸稈中所占比例較高，氮素次之，磷素相對較少?？厥Х实钠a(chǎn)力平均較常規(guī)化肥高10.4%，增產(chǎn)效果十分顯著。

葉片作為光合源，對干物質(zhì)累積起著至關(guān)重要的作用[18～20]。從本研究看，控失肥處理的谷子從吐絲期開始到完熟期一直保持了較高的光合勢，且顯著高于普通化肥處理，這與其充足而持久的營養(yǎng)供應(yīng)有關(guān)，延緩了葉片衰老進(jìn)程。控失肥處理在灌漿期至完熟階段上部葉片仍保持了較高的光合能力，為籽粒灌漿增重打下了基礎(chǔ)。因此，控失肥處理千粒重較高是其高產(chǎn)的主要原因。

由于本試驗(yàn)是在高產(chǎn)栽培條件下進(jìn)行的，土壤的基礎(chǔ)地力較高，因此，使得施肥效果受到了一定的影響。但是，對供肥形式不同的2種肥料而言，通過比較礦質(zhì)養(yǎng)分吸收、谷子干物質(zhì)生產(chǎn)與分配、葉片光合性能和根系與莖稈支持抗倒伏功能來研究網(wǎng)狀控失肥的增產(chǎn)作用和內(nèi)在機(jī)理是可行的。本研究結(jié)果對普及網(wǎng)狀控失肥應(yīng)用、提高作物產(chǎn)量和減少農(nóng)業(yè)污染具有重要意義。

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Effects of Loss Control and Conventional Fertilizer on Physiological Characteristics and Yield of Millet

CHEN Su-sheng1，ZHAO Guo-shun1，JIANG Qian2，ZHAO Yu-you3，LI Lei2，ZHANG Feng-lu2*，AN Haojun1，WU Rui-juan2
（1.Baoding Academy of Agricultural Sciences，Baoding 071000，China；2.College of Agronomy，Agricultural University of Hebei，Key Laboratory of Crop Growth Regulation of Hebei Province，Baoding 071001，China；3.Anhui Liuguo Chemical Industry Co.，Ltd.，Tongling 244000，China）

In order to study the effect of loss control fertilizer on millet，field experiment was conducted at the Experimental Station of Baoding Academy of Agricultural Sciences during 2014-2015.The effects of loss control and ordinary fertilizer on accumulation of dry matter，nitrogen，phosphorus and potassium accumulated amount，nutrient uptake efficiency and yield of millet were studied using millet hybrid Baogu 20 as material.The results showed that with the same nutrient amount（N 144kg/hm2，P2O572kg/hm2，K2O 72kg/hm2）of loss control and ordinary fertilizer applied，there were significant differences on millet yield，dry matter and nutrient accumulation，and the effect of loss control fertilizer treatment was significantly better than that of ordinary fertilizer.Compared with ordinary fertilizer，1 000 grain weight，dry matter accumulation and yield of millet of loss control fertilizer could be increased by 4.0%，8.0%and 10.4%，respectively.The content of nutrient elements in organs of loss control fertilizer treatment was higher than that of the ordinary fertilizer，and the nutrient uptake efficiency and partial productivity were increased by 63.4%and 10.4%of that of contrast fertilizer.Plant LAI and SPAD were also increased，and the leaf Pn was increased by 14.5%for loss control to ordinary fertilizer.As a new type of fer tilizer，loss control fertilizer will play an important role in improving the yield of maize，increasing the efficiency of fertilization and protecting the environment.

Millet；Loss control fertilizer；Nutrient accumulation；Yield；Nutrient uptake efficiency

S515

A

1008-1631（2016）05-0001-06

2016-03-15

安徽六國化工股份有限公司資助項(xiàng)目（2015）；國家谷子糜子產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系項(xiàng)目（CARS-07-12.5-B2）；河北省自然科學(xué)基金項(xiàng)目（C2013204002）

陳素?。?966-），女，河北衡水人，研究員，主要從事谷子育種研究。Tel：0312-5913568；E-mail：sushengchen @163.com。

張鳳路（1965-），男，河北臨城人，教授，博士，主要從事作物生理研究。Tel：0312-7528116；E-mail：nxyumi@hebau.edu.cn。