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        不同氮素水平對(duì)谷子農(nóng)藝性狀和氮素利用效率的影響

        2022-01-28 07:09:10柴曉嬌沈軼男白曉雷王顯瑞
        江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 2022年1期
        關(guān)鍵詞:產(chǎn)量質(zhì)量

        張 姼, 柴曉嬌, 沈軼男, 付 穎, 白曉雷, 王顯瑞

        (內(nèi)蒙古赤峰市農(nóng)牧科學(xué)研究所,內(nèi)蒙古赤峰 024031)

        谷子(Beauv.)屬禾本科,是北方地區(qū)重要的旱地糧食作物,具有用途廣泛、適應(yīng)性強(qiáng)、抗逆性強(qiáng)的特點(diǎn),也是內(nèi)蒙古自治區(qū)赤峰市第一大特色雜糧。隨著谷子生產(chǎn)地位的不斷提高,進(jìn)一步提高產(chǎn)量成為產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要因素之一。農(nóng)戶傳統(tǒng)生產(chǎn)中普遍依靠大量追肥求得高產(chǎn),但現(xiàn)實(shí)情況下常規(guī)追施尿素已經(jīng)無法進(jìn)一步提高谷子產(chǎn)量,且氮肥投入過多導(dǎo)致倒伏風(fēng)險(xiǎn)增加,過量施氮還會(huì)導(dǎo)致土壤酸化和有機(jī)氮的溶解,造成土壤板結(jié)和環(huán)境問題。因此,如何在改善濫用化肥、減輕環(huán)境污染的情況下,提高水肥利用效率同時(shí)提高作物產(chǎn)量,協(xié)調(diào)解決作物高產(chǎn)與環(huán)境保護(hù)的問題十分必要。生物菌劑是生產(chǎn)上已經(jīng)被認(rèn)可的新型肥料,研究結(jié)果表明,多種作物生產(chǎn)上施用微生物菌劑,不僅能夠提高產(chǎn)量、改善品質(zhì),同時(shí)還能改良土壤理化性狀、減少環(huán)境污染。相關(guān)研究表明,谷子施用微生物菌劑,能顯著提高產(chǎn)量,有效改善谷子農(nóng)藝性狀,增加葉面積,提高光合效率,有利于干物質(zhì)積累。水溶肥能夠?qū)崿F(xiàn)水肥一體化,應(yīng)用前景廣闊,但水溶肥在谷子的應(yīng)用鮮有報(bào)道。關(guān)于二者配施,前人的研究主要集中在對(duì)作物病害防控方面,對(duì)水溶肥配施微生物菌劑對(duì)谷子農(nóng)藝性狀及氮素利用方面的研究尚少,無相關(guān)理論為實(shí)際生產(chǎn)指導(dǎo)。本試驗(yàn)通過微生物菌劑肥配施水溶肥處理,研究不同處理對(duì)谷子主要農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量和氮素利用特性的影響,以期明確水溶肥與微生物菌劑的最佳配施方式,為大力發(fā)展谷子生產(chǎn)提供技術(shù)支撐。

        1 材料與方法

        1.1 試驗(yàn)材料

        本地區(qū)主推抗除草劑谷子品種赤優(yōu)金苗1號(hào)。肥料采用水溶肥[氮(N)≥15%,磷(PO)≥5%,鉀(KO)≥16%],微生物菌劑(有效活菌數(shù)≥2.0億/g)。

        1.2 試驗(yàn)地概況

        試驗(yàn)于2020年在內(nèi)蒙古赤峰市喀喇沁旗西橋鎮(zhèn)赤峰市農(nóng)牧科學(xué)研究所試驗(yàn)地進(jìn)行,該地海拔545 m,119°6′24″E,41°51′40″N,平均氣溫8 ℃,降水主要集中在6—8月,雨熱同季,年平均降水量 500 mm,屬于溫帶半干旱大陸性季風(fēng)氣候區(qū)。試驗(yàn)地前茬作物為玉米,全氮含量0.70 g/kg、速效氮含量52.5 mg/kg、速效磷含量17.5 mg/kg、速效鉀含量95.0 mg/kg、有機(jī)質(zhì)含量13.1 g/kg、pH值7.9。

        1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

        采用隨機(jī)區(qū)組排列設(shè)計(jì),共11個(gè)處理,3次重復(fù),小區(qū)面積30 m,種植密度為37.5萬株/hm,行距為0.5 m,周圍設(shè)置1 m保護(hù)行,采用淺埋滴灌大小壟種植模式,大壟寬60 cm,小壟寬40 cm,在小壟開溝,將滴灌帶埋入溝下2~4 cm土層,將滴灌帶與地上支管連接,前期不施肥,拔節(jié)期施肥,試驗(yàn)處理及肥料用量見表1。

        表1 試驗(yàn)處理編號(hào)和肥料用量

        1.4 調(diào)查項(xiàng)目及測(cè)定方法

        1.4.1 主要農(nóng)藝性狀調(diào)查 選取每小區(qū)長(zhǎng)勢(shì)基本一致的5株植株進(jìn)行標(biāo)記,在不同生長(zhǎng)發(fā)育階段觀察記載株高;記載出苗期、抽穗期、成熟期;成熟時(shí),室內(nèi)測(cè)定穗長(zhǎng)、穗粒質(zhì)量、千粒質(zhì)量等;小區(qū)實(shí)收測(cè)產(chǎn)。

        1.4.2 干物質(zhì)積累動(dòng)態(tài)變化的測(cè)定 拔節(jié)期、抽穗期、灌漿期、成熟期,每個(gè)小區(qū)隨機(jī)取代表性植株5株,取地上部分洗干凈,105 ℃下殺青30 min,然后在80 ℃下烘48 h至恒質(zhì)量稱質(zhì)量。

        1.5 數(shù)據(jù)處理及分析

        主要計(jì)算公式:

        氮素農(nóng)藝效率(kg/kg)=(施氮區(qū)處理干物質(zhì)積累量-施氮區(qū)對(duì)照干物質(zhì)積累量)/施氮量;

        氮肥農(nóng)學(xué)利用率(kg/kg)=(施氮區(qū)處理產(chǎn)量-不施氮區(qū)對(duì)照產(chǎn)量)/施氮量;

        氮肥偏生產(chǎn)力(kg/kg)=施氮區(qū)產(chǎn)量/施氮量。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 不同施肥處理對(duì)谷子生育期的影響

        T5處理谷子抽穗到成熟的天數(shù)最少,比CK1少3 d,比CK2少0.4 d,比其他處理少0.7~2.7 d。所有處理谷子的生育期在115.0~120.7 d之間,T8、T9、T1處理為120 d左右,與CK1差異不顯著,顯著大于CK2和其他處理。分析結(jié)果表明施氮量過低和過高均表現(xiàn)出抽穗至成熟天數(shù)增加,生育期偏長(zhǎng)(表2)。

        表2 不同處理生育期比較

        2.2 不同施肥處理對(duì)谷子株高的影響

        從圖1可以看出,不同處理在不同生長(zhǎng)時(shí)期的株高表現(xiàn)不同,施肥處理各時(shí)期均顯著高于CK1。其中,T5、T6處理與CK2差異顯著,T5、T6處理的株高拔節(jié)期增加1.1~1.2 cm,抽穗期增加2.4 cm,成熟期增加2.2~2.3 cm。

        2.3 不同施肥處理對(duì)谷子主要農(nóng)藝性狀的影響

        從圖2可以看出,所有處理穗長(zhǎng)均顯著高于CK1,T3與T6差異顯著,其余各處理間無顯著差異。從圖3可以看出,隨著水溶肥用量增加,穗粒質(zhì)量上升達(dá)峰值后不再增加,T5、T6處理顯著高于CK1和CK2,其中T5處理比CK1、CK2增加17.98%、6.06%,T1、T2、T3處理顯著低于CK2。

        從圖4可以看出,T5、T6處理千粒質(zhì)量顯著高于CK1,其他不同處理間差異不顯著。

        2.4 不同施肥處理對(duì)谷子產(chǎn)量的影響

        從圖5可以看出,所有施肥處理均顯著高于CK1,同時(shí)T5、T6、T8、T9處理顯著高于CK2,其他各處理產(chǎn)量均低于CK2。 其中,T5處理比CK1增加29.45%,比CK2增加10.11%,比其他各處理產(chǎn)量增加0.30%~18.24%。隨著水溶肥用量的增加,產(chǎn)量達(dá)到峰值后不再增加。

        2.5 不同施肥處理對(duì)谷子干物質(zhì)質(zhì)量的影響

        從表3可以看出,同一水溶肥處理,隨著微生物菌劑的增加,谷子各時(shí)期干物質(zhì)質(zhì)量顯著增加至極值后不再變化,拔節(jié)期至抽穗期、抽穗期至灌漿期、灌漿期至成熟期3個(gè)時(shí)期干物質(zhì)質(zhì)量的增加逐漸降低。其中,T5、T6、T8、T9處理顯著高于CK1,T6處理在拔節(jié)期到抽穗期增加最多,為19.96 g,比T5、T6、T9處理增加2.15%~15.78%;T8處理在抽穗期至灌漿期干物質(zhì)質(zhì)量增加最多,為16.93 g,比T5、T8、T9處理增加5.14%~29.71%;T5處理在灌漿期至成熟期干物質(zhì)質(zhì)量增加最多,為6.34 g,比T6、T8、T9處理增加38.49%~76.34%。

        表3 不同施肥處理下谷子不同生育時(shí)期干物質(zhì)質(zhì)量比較

        2.6 不同施肥處理的氮肥利用率分析

        從表4可以看出,隨著水溶肥的增加,氮素農(nóng)藝效率呈拋物線型,其中T5處理與CK2的差異達(dá)極顯著水平;表明過量的氮素會(huì)使干物質(zhì)質(zhì)量下降;同一水溶肥處理,氮肥農(nóng)學(xué)利用率隨著微生物菌劑的增加而提高,其中,T5、T6、T8處理與CK2的差異達(dá)到極顯著水平,說明微生物菌劑促進(jìn)了氮素的吸收;同一微生物菌劑處理,氮肥偏生產(chǎn)力隨著水溶肥的增加而降低,T1、T2、T4、T5、T7處理均顯著高于CK2,T8、T9處理顯著低于CK2。結(jié)合產(chǎn)量結(jié)果,T5處理的氮肥利用效率最高。

        表4 不同施肥處理下谷子氮肥利用率等相關(guān)指標(biāo)方差分析

        3 討論與結(jié)論

        3.1 不同施肥處理對(duì)谷子主要農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量的影響

        不同處理對(duì)谷子生育期的各階段均產(chǎn)生影響,本試驗(yàn)結(jié)果表明,施N量過大或過小均表現(xiàn)為生育期延長(zhǎng),氮素過多導(dǎo)致貪青晚熟,氮素過少導(dǎo)致養(yǎng)分匱乏,營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)的時(shí)間擠占了生殖生長(zhǎng)導(dǎo)致生長(zhǎng)期延長(zhǎng)、抽穗晚、結(jié)實(shí)率低。

        水溶肥≥75 kg/hm+微生物菌劑≥150 kg/hm時(shí),谷子從拔節(jié)期至成熟期株高高于對(duì)照,說明在這2個(gè)施肥限值以下株高無變化,超過限值株高增高,株高前值范圍內(nèi)株高越高,產(chǎn)量越高。株高可以代表一定程度上谷子營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)狀況的優(yōu)劣,通過合理施肥以及采取一定的栽培管理措施達(dá)到合適土壤營(yíng)養(yǎng)環(huán)境可以保證谷子在生殖生長(zhǎng)時(shí)提供足夠的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。株高維持在合理的范圍內(nèi),保證源、庫、流的協(xié)調(diào)。

        本試驗(yàn)中,施肥處理穗長(zhǎng)均大于不施肥處理,與常規(guī)處理差異不顯著,不施肥的土壤環(huán)境會(huì)明顯影響穗長(zhǎng)發(fā)育。同一微生物菌劑處理,隨著水溶肥的增加,穗粒質(zhì)量、產(chǎn)量上升達(dá)峰值后不再顯著增長(zhǎng),各處理千粒質(zhì)量和穗長(zhǎng)差異不顯著。這是因?yàn)樗肓Y|(zhì)量對(duì)土壤營(yíng)養(yǎng)環(huán)境的變化較為敏感,直接體現(xiàn)與產(chǎn)量的聯(lián)動(dòng);千粒質(zhì)量受品種特性影響較大,對(duì)環(huán)境變化不敏感,與相關(guān)的研究結(jié)果一致。

        植物對(duì)土壤營(yíng)養(yǎng)的吸收利用呈拋物線狀,隨著營(yíng)養(yǎng)成分的豐富,產(chǎn)量隨之上升至限值后不再增加,其中,施用75 kg/hm水溶肥和150 kg/hm微生物菌劑產(chǎn)量最高,為6 304.5 kg/hm,比不追肥增產(chǎn)29.45%,比常規(guī)追肥增產(chǎn)10.11%。在保證產(chǎn)量的前提下,合理適量施肥是避免過度施肥的最佳途徑,微生物菌劑中的有效活菌提高了土壤的生物活性以及根系的活力,二者配施,減少了水溶肥的用量,同時(shí)提高了谷子的產(chǎn)量。

        3.2 不同施肥處理對(duì)谷子干物質(zhì)質(zhì)量和氮素利用的影響

        氮肥是作物需求最多的營(yíng)養(yǎng)元素。研究表明,氮肥過量時(shí),葉綠素含量增加從而貪青晚熟,不利于產(chǎn)量增加。適量氮素對(duì)作物鮮干質(zhì)量以及產(chǎn)量和品質(zhì)都有顯著影響,相同肥力不同處理下,土壤供氮量、氮肥利用率以及小麥吸氮量隨施氮量的增加呈先增加后降低的趨勢(shì)。本試驗(yàn)結(jié)果表明,同一水溶肥處理,隨著微生物菌劑的增加,谷子各生育時(shí)期干物質(zhì)質(zhì)量顯著增加至極值后不再變化,過量氮素不再使干物質(zhì)增加;氮素農(nóng)藝效率呈拋物線形,氮肥農(nóng)學(xué)利用率隨著微生物菌劑的增加而增大,氮肥偏生產(chǎn)力隨著水溶肥的增加而降低。研究結(jié)果表明,施用75 kg/hm水溶肥配施微生物菌劑150 kg/hm時(shí),氮肥利用效率最高,且顯著高于常規(guī)施肥,均有利于提高谷子整個(gè)生長(zhǎng)期干物質(zhì)質(zhì)量;前期生長(zhǎng)旺盛、干物質(zhì)積累多,后期分配到籽粒的干物質(zhì)比例較高,與古世祿等的研究結(jié)果一致。

        內(nèi)蒙古東部≥10 ℃有效積溫2 600 ℃以上的干旱半干旱地區(qū)種植谷子,5月下旬采用淺埋滴灌大小壟方式,密度37.5萬株/hm,拔節(jié)后7~10 d配施75 kg/hm水溶肥和150 kg/hm微生物菌劑,生育期適中,株高合理,穗粒數(shù)增加明顯,氮素利用效率最高,谷子增產(chǎn)明顯,較常規(guī)施肥增產(chǎn)6.6%~10.11%,可減少氮肥使用量150 kg/hm。

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