中国农业科学 ›› 2024, Vol. 57 ›› Issue (5): 885-899.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2024.05.005
周浩露1(), 申朝阳1, 罗新宇1, 黄英惠1, 王可心1, 王云浩2, 高小丽1()
收稿日期:
2023-09-07
接受日期:
2023-11-24
出版日期:
2024-03-06
发布日期:
2024-03-06
通信作者:
联系方式:
周浩露,E-mail:zhlydsa2021@163.com。
基金资助:
ZHOU HaoLu1(), SHEN ZhaoYang1, LUO XinYu1, HUANG YingHui1, WANG KeXin1, WANG YunHao2, GAO XiaoLi1()
Received:
2023-09-07
Accepted:
2023-11-24
Published:
2024-03-06
Online:
2024-03-06
摘要:
【目的】探究垄沟集雨种植模式下谷子的生长、产量对氮肥的响应,以期为黄土高原半干旱区谷子高产高效生产提供理论依据。【方法】于2022—2023年选用陕豫谷3号谷子品种进行大田试验,采用裂区设计,主因素为种植模式(垄沟集雨种植模式,R;传统平作种植模式,T),副因素为施氮量(0 kg·hm-2,N0;60 kg·hm-2,N1;135 kg·hm-2,N2;210 kg·hm-2,N3),在不同种植模式下测定谷子旗叶净光合速率、叶绿素相对含量、各生育时期地上部群体干物质积累量、氮素积累量,以及成熟期农艺性状和产量,并计算氮素利用率。【结果】同一施氮量下,与传统平作种植模式相比,垄沟集雨种植模式下谷子旗叶的净光合速率、叶绿素相对含量在降雨较多的2022年仅灌浆期有所提高,在降雨较少的2023年抽穗期、开花期、灌浆期则均有提高,两年间垄沟集雨种植模式均增强了谷子生育中后期的光合能力,延缓叶片衰老;谷子地上部群体干物质积累量、氮素积累量在2022年的拔节期、灌浆期、成熟期有所提高,在2023年各生育时期均有增加,且N1、N2、N3间均无显著性差异,地上部干物质积累量、氮素积累量分别提高了0.6%—39.5%、0.9%—51.1%;籽粒氮素积累量、花后氮素积累量、花后氮素对籽粒贡献率在两年间均有显著增加,满足了谷子全生育期的养分需求,改善了传统平作种植模式下谷子生育后期氮肥供应不足问题;氮肥偏生产力在两年间均有增加,分别提高了3.7%—14.3%、2.8%—27.6%,氮肥农学利用效率在2022年于210 kg·hm-2施氮量下略有降低,氮肥农学利用效率、氮肥利用效率在2023年施氮量超过135 kg·hm-2时均有所降低,三者均随施氮量的增加而降低;谷子穗粗、单穗重在两年间均有提高,穗长则有所下降;产量在两年间均有显著性提高,分别增加了3.7%—14.3%、2.8%—27.6%,在降雨较少的2023年增产效果更为显著,且当施氮量超过60 kg·hm-2时,产量无显著性增加。【结论】在黄土高原半干旱区,垄沟集雨种植模式配施60—135 kg·hm-2氮肥更有利于谷子氮素利用和产量形成。
周浩露, 申朝阳, 罗新宇, 黄英惠, 王可心, 王云浩, 高小丽. 氮肥对垄沟集雨种植谷子氮素利用效率及产量的影响[J]. 中国农业科学, 2024, 57(5): 885-899.
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表1
谷子生育期间不同种植模式下土壤含水量"
年份 Year | 处理Treatment | 抽穗期Heading stage | 成熟期Maturity stage | |||
---|---|---|---|---|---|---|
种植模式 Planting models | 施氮量 Nitrogen rate | 0-10 cm | 10-20 cm | 0-10 cm | 10-20 cm | |
2022 | T | N0 | 8.66 | 7.30 | 6.17 | 8.46 |
N1 | 8.41 | 4.98 | 6.27 | 8.31 | ||
N2 | 9.54 | 7.84 | 5.60 | 7.65 | ||
N3 | 8.07 | 6.66 | 6.18 | 6.34 | ||
R | N0 | 6.31 | 10.89 | 5.93 | 6.26 | |
N1 | 4.59 | 10.87 | 6.91 | 9.26 | ||
N2 | 4.78 | 10.15 | 7.91 | 9.87 | ||
N3 | 4.83 | 10.06 | 5.49 | 7.26 | ||
2023 | T | N0 | 2.57 | 3.06 | 6.86 | 7.01 |
N1 | 3.06 | 3.12 | 6.74 | 7.79 | ||
N2 | 2.67 | 3.72 | 5.04 | 5.68 | ||
N3 | 3.71 | 4.15 | 7.03 | 7.98 | ||
R | N0 | 3.67 | 4.19 | 7.86 | 8.20 | |
N1 | 4.26 | 4.71 | 7.02 | 7.22 | ||
N2 | 3.70 | 3.97 | 6.37 | 6.69 | ||
N3 | 6.13 | 6.05 | 8.92 | 9.53 |
表2
施用氮肥对不同种植模式下谷子植株地上部氮素积累量的影响"
年份 Year | 处理Treatment | 生育时期Growing stage | |||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
种植模式 Planting models | 施氮量 Nitrogen rate | 拔节期 Jointing stage | 抽穗期 Heading stage | 开花期 Flowering stage | 灌浆期 Filling stage | 成熟期 <BOLD>M</BOLD>aturity stage | |
2022 | T | N0 | 15.38±1.78d | 39.37±5.78d | 52.18±4.91e | 57.02±2.64g | 71.65±2.85f |
N1 | 22.56±1.12c | 63.40±7.31c | 79.64±4.29d | 85.23±2.26e | 100.59±2.36d | ||
N2 | 28.95±2.30b | 76.08±8.46b | 111.61±5.68b | 116.27±3.43c | 133.49±7.20c | ||
N3 | 37.67±0.85a | 109.32±10.82a | 129.97±6.86a | 134.06±8.10b | 150.59±6.89b | ||
R | N0 | 23.45±2.11c | 32.67±3.14d | 55.87±4.53e | 72.59±1.81f | 89.73±4.25e | |
N1 | 35.17±2.50a | 57.38±2.08c | 88.53±7.92cd | 104.13±4.42d | 126.57±8.07c | ||
N2 | 37.40±3.30a | 56.92±4.91c | 97.88±1.75c | 139.38±6.03b | 152.95±7.05b | ||
N3 | 38.46±3.02a | 79.84±9.93b | 120.52±6.66ab | 151.24±7.37a | 171.04±6.93a | ||
2023 | T | N0 | 7.07±0.39d | 33.87±2.12c | 42.50±2.03f | 50.79±2.71e | 61.79±1.76e |
N1 | 12.51±0.70c | 49.04±3.56b | 65.85±1.09d | 80.12±2.14c | 90.95±2.37c | ||
N2 | 18.89±1.68ab | 59.75±2.93a | 77.07±3.66c | 90.83±5.12b | 106.33±3.19b | ||
N3 | 18.03±1.36b | 60.54±2.30a | 80.13±4.45bc | 88.31±3.09b | 107.14±5.62b | ||
R | N0 | 10.68±0.87c | 37.78±1.48c | 53.93±4.30e | 69.90±3.56d | 84.15±3.27d | |
N1 | 18.73±0.63ab | 62.22±5.37a | 85.43±4.03ab | 104.20±3.36a | 124.51±2.75a | ||
N2 | 20.69±1.35a | 65.16±2.84a | 87.00±3.69a | 109.69±8.14a | 124.76±1.65a | ||
N3 | 19.05±0.94ab | 61.09±6.86a | 83.09±2.60abc | 104.76±5.11a | 120.72±2.02a | ||
显著性Significance | |||||||
年份Year (Y) | ** | ** | ** | ** | ** | ||
种植模式Planting models (P) | ** | ** | ** | ** | ** | ||
施氮量Nitrogen rate (N) | ** | ** | ** | ** | ** | ||
Y×P | ** | ** | ** | ns | ns | ||
Y×N | ** | ** | ** | ** | ** | ||
P×N | ** | ** | ** | ns | * | ||
Y×P×N | ns | ns | ns | ns | ns |
表3
施用氮肥对不同种植模式下谷子氮素转运的影响"
年份 Year | 处理Treatment | 籽粒氮素积累量 Grain nitrogen accumulation (kg·hm-2) | 花后氮素积累量 Post-flowering nitrogen accumulation (kg·hm-2) | 花后氮素对籽粒贡献率 Post-flowering nitrogen contribution rate to grain (%) | |
---|---|---|---|---|---|
种植模式 Planting models | 施氮量 Nitrogen rate | ||||
2022 | T | N0 | 52.45±1.02e | 19.47±2.22c | 37.14±4.51b |
N1 | 74.17±2.69d | 20.95±2.45c | 28.26±3.30c | ||
N2 | 98.44±3.38c | 21.88±1.61c | 22.21±0.91d | ||
N3 | 107.87±4.19b | 20.62±2.10c | 19.12±1.93d | ||
R | N0 | 68.10±3.19d | 33.85±3.51b | 49.71±4.68a | |
N1 | 95.66±5.69c | 38.05±0.90b | 39.86±2.46b | ||
N2 | 114.59±5.92b | 55.07±5.34a | 48.00±2.65a | ||
N3 | 126.01±5.31a | 50.53±3.88a | 40.15±3.71b | ||
2023 | T | N0 | 45.95±1.65e | 19.29±3.69d | 41.82±6.66ab |
N1 | 64.92±2.54d | 25.10±2.09cd | 38.62±1.84ab | ||
N2 | 78.34±4.24c | 29.26±6.46c | 37.21±6.71ab | ||
N3 | 79.38±4.10c | 27.01±3.78c | 33.98±3.72b | ||
R | N0 | 64.95±2.01d | 30.22±5.75bc | 46.51±8.74a | |
N1 | 92.10±2.71a | 39.08±1.30a | 42.48±2.66ab | ||
N2 | 92.22±2.72a | 37.76±5.34ab | 40.86±4.56ab | ||
N3 | 86.88±1.85a | 37.63±2.51ab | 43.31±2.69ab | ||
显著性Significance | |||||
年份Year (Y) | ** | ns | ** | ||
种植模式Planting models (P) | ** | ** | ** | ||
施氮量Nitrogen rate (N) | ** | ** | ** | ||
Y×P | ns | ** | ** | ||
Y×N | ** | ns | ns | ||
P×N | ** | * | ns | ||
Y×P×N | * | ** | ns |
表4
施用氮肥对不同种植模式下谷子农艺性状及产量的影响"
年份Year | 处理Treatment | 株高 Plant height (cm) | 茎粗 Stem diameter (mm) | 穗长 Ear length (cm) | 穗粗 Ear diameter (mm) | 单穗重 Single ear weight (g) | 产量 Yield (kg·hm-2) | |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
种植模式 Planting models | 施氮量 Nitrogen rate | |||||||
2022 | T | N0 | 114.3±1.7d | 8.4±0.4d | 17.0±1.1d | 18.8±0.5e | 14.38±1.15d | 3429.8±172.2f |
N1 | 137.3±3.4ab | 8.6±0.5d | 23.0±0.7bc | 22.3±2.1d | 19.55±2.06c | 4399.2±254.2d | ||
N2 | 135.2±4.9abc | 11.7±1.6ab | 25.3±2.4ab | 32.7±2.1bc | 25.51±0.93ab | 5500.5±195.8b | ||
N3 | 130.6±6.2bc | 11.9±0.9ab | 27.5±2.5a | 33.5±2.5bc | 26.06±0.25a | 5658.3±164.4ab | ||
R | N0 | 126.1±7.4c | 9.2±0.4cd | 15.8±0.8d | 19.8±0.4de | 18.12±0.92c | 3804.0±93.8e | |
N1 | 131.8±1.5bc | 10.4±0.7bc | 21.8±0.8c | 30.4±3.0c | 23.40±1.46b | 5026.9±192.7c | ||
N2 | 142.6±7.5a | 11.6±0.5ab | 24.8±1.2ab | 36.8±1.4a | 27.43±0.86a | 5958.8±263.7a | ||
N3 | 139.7±5.3ab | 12.0±0.9a | 23.4±1.2bc | 34.6±0.6ab | 26.63±1.33a | 5869.2±152.7a | ||
2023 | T | N0 | 99.4±3.4e | 8.6±0.8c | 20.6±1.3cd | 22.8±1.6c | 14.21±0.98c | 3179.3±90.6d |
N1 | 102.0±3.6de | 9.2±0.7c | 23.7±1.6ad | 27.0±1.4b | 18.90±1.61b | 4145.4±105.3b | ||
N2 | 106.8±2.0cd | 11.2±1.0a | 24.9±2.0a | 29.6±0.6ab | 23.13±1.32a | 5154.7±314.0a | ||
N3 | 116.3±2.0ab | 10.8±0.9ab | 25.3±0.6a | 30.3±1.3a | 22.47±1.17a | 5047.3±353.8a | ||
R | N0 | 105.2±5.0cde | 9.1±0.9c | 19.5±1.5d | 24.3±2.3c | 16.99±1.67b | 3588.1±194.2c | |
N1 | 109.7±4.0bc | 10.2±1.0abc | 21.7±1.5bcd | 31.0±0.5a | 23.99±1.41a | 5291.3±235.4a | ||
N2 | 108.3±3.1cd | 9.5±0.8bc | 22.8±1.7abc | 29.7±1.4ab | 24.82±0.81a | 5356.8±148.0a | ||
N3 | 120.7±6.1a | 9.9±0.7abc | 24.1±1.0ab | 31.3±2.1a | 23.17±0.91a | 5190.5±208.3a | ||
显著性 Significance | ||||||||
年份Year (Y) | ** | ** | ns | ns | ** | ** | ||
种植模式Planting models (P) | ** | ns | ** | ** | ** | ** | ||
施氮量Nitrogen rate( N) | ** | ** | ** | ** | ** | ** | ||
Y×P | ns | ns | ns | ns | ns | ns | ||
Y×N | ** | * | ** | ** | ** | ** | ||
P×N | ns | ** | ns | ** | ** | ** | ||
Y×P×N | * | ns | ns | ns | ns | ns |
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