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。