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不同肥料對谷子農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量的影響

2020-02-22 10:26張曉磊趙治海
耕作與栽培 2020年6期
關(guān)鍵詞:腐殖酸拔節(jié)期粒重

趙 芳,魏 瑋,張曉磊,趙治海

(張家口市農(nóng)業(yè)科學(xué)院/國家谷子改良中心張家口雜交谷子分中心/河北省雜交谷子工程技術(shù)研究中心,河北 張家口 075000)

谷子(Setarialitalica(L.)Beauv.),又稱粟,屬禾本科狗尾草屬,因其基因組小(500 Mb)、2倍體(2 n=2 x=18)、自花授粉和生長周期短等特點使其成為C4光合作用研究的模式植物[1,2]。谷子原產(chǎn)于我國,是我國古老的栽培作物之一,具有耐旱、耐貧瘠、籽粒營養(yǎng)豐富,谷草品質(zhì)優(yōu)良的特點,在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有糧、飼兼用等多用途,在可持續(xù)農(nóng)業(yè)發(fā)展中具有不可替代的作用。中國谷子種植面積常年維持在200萬hm2左右,約占全球的80%,并隨著農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)的調(diào)整其種植面積在逐年擴大,年總產(chǎn)量在350萬t左右[3]。由張家口市農(nóng)業(yè)科學(xué)院谷子所研發(fā)的張雜谷系列品種是由谷子雄性不育兩系法研制而成,在河北省張家口地區(qū)表現(xiàn)出顯著的增產(chǎn)增收優(yōu)勢[4-8]。施肥是促進谷子生長發(fā)育、提高產(chǎn)量及改善其品質(zhì)的重要調(diào)控措施。通過合理施肥能有效改善谷子植株養(yǎng)分吸收, 顯著增強谷子光合作用、干物質(zhì)積累和產(chǎn)量形成能力[9-10]。前人對谷子生育特性和產(chǎn)量形成能力的調(diào)控效應(yīng)中施肥種類、數(shù)量、時期的研究已有較多報道[11-14],對指導(dǎo)谷子生產(chǎn)實踐發(fā)揮了重要的促進作用。

植物營養(yǎng)著重考察養(yǎng)分和水分的協(xié)調(diào)供應(yīng),合理施用肥料可提高水分利用率[15,16]。谷子是我國傳統(tǒng)的優(yōu)勢雜糧作物,在植物多樣性、穩(wěn)定糧食生產(chǎn)以及膳食結(jié)構(gòu)多樣性等方面有不可或缺的作用[17,18]。谷子的根系比較發(fā)達,保水能力強[19]。在現(xiàn)有栽培水平條件下,如何進一步提高谷子產(chǎn)量、增加經(jīng)濟效益是目前面臨的又一新課題。但現(xiàn)在農(nóng)民偏施氮磷肥,少施有機肥,不施或者少施鉀肥,造成土壤中氮磷含量不均、鉀素大量消耗。作物品質(zhì)下降、產(chǎn)量降低的主要原因就是土壤中氮、磷、鉀含量的失衡[20-22]。施肥技術(shù)直接影響谷子干物質(zhì)的積累和分配,進而影響產(chǎn)量[23-25]。

本試驗以張雜谷5號為材料,在大田條件下,分析了普通化肥、腐殖酸和微生物菌肥對谷子產(chǎn)量形成及養(yǎng)分積累動態(tài)的影響,以期探明新型肥料的增產(chǎn)增效機理、提高谷子產(chǎn)量。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與栽培管理概況

以張雜谷系列張雜谷5號為試驗材料,于2016年5月20播種,拔節(jié)期7月15日,抽穗期8月9號,成熟期10月1 日,全生育期134 d。

肥料種類為三元復(fù)合肥(磷酸二胺N含量12%,磷含量53%)、尿素(N含量46.3%)、腐殖酸分子式為C9H9NO6,分子量為227.17 kDa、微生物菌肥(底肥N含量20%,磷含量10%,鉀含量10%;追肥N含量25%,磷含量0%,鉀含量5%)。

試驗采用單因素隨機區(qū)組設(shè)計,設(shè)置10個處理:

A:不施氮肥(對照);

B:播種前用腐殖酸(100 mg/L)浸泡種子處理;

C:播前以磷酸二銨(0.375 t/hm2)作為底肥,拔節(jié)期追施尿素(0.225 t/hm2);

D:播種前用腐殖酸(100 mg/L)浸泡種子,播前以磷酸二銨(0.375 t/hm2)作為底肥,拔節(jié)期追施尿素(0.225 t/hm2);

E:播前以磷酸二銨(0.75 t/hm2)作為底肥,以后不再施肥;

F:播種前用腐殖酸(100 mg/L)浸泡種子處理,播前以磷酸二銨(0.75 t/hm2)作為底肥,以后不再施肥;

G:播前以生物菌肥(0.75 t/hm2)作為底肥,以后不再施肥;

H:播前以生物菌肥(0.375 t/hm2)作為底肥,拔節(jié)期追施生物菌劑(0.225 t/hm2);

J:播前以生物菌肥(0.285 t/hm2)作為底肥,拔節(jié)期追施生物菌劑(0.165 t/hm2);

K:播前以生物菌肥(0.57 t/hm2)作為底肥,拔節(jié)期追施生物菌劑(0.33 t/hm2)。每個處理3次重復(fù),小區(qū)面積16 m2(4 m×4 m)。小區(qū)間作梗隔離,保證單獨排灌。株行距為20 cm×33 cm。其它按常規(guī)高產(chǎn)栽培要求防止病蟲害。

試驗于2016年在河北省張家口市宣化區(qū)沙嶺子試驗基地進行,基地屬中溫帶亞干旱氣候,年降水量300~400 mm,無霜期110~140 d,年均溫7.7 ℃。土壤類型為栗鈣土,pH=7.75、含有機質(zhì)11.053 g/kg、堿解氮77 mg/kg、有效磷12.13 mg/kg、速效鉀129 mg/kg。

1.2 測定項目

1.2.1莖蘗動態(tài)

每小區(qū)定3個觀察點,每點3株,拔節(jié)期前記錄莖蘗數(shù),拔節(jié)后每7天依次記錄莖蘗數(shù)。

1.2.2葉面積和干物重

于拔節(jié)期、抽穗期、灌漿期、成熟期,按每小區(qū)莖蘗數(shù)的平均值取5穴測定葉面積和干物重。按長寬系數(shù)法測定葉面積。將樣株按器官放在105 ℃殺青30 min,80 ℃烘干至恒重,測定干物重。

1.2.3產(chǎn) 量

成熟期調(diào)查每小區(qū)6穴,計算有效穗數(shù)、穗粒重、碼數(shù)、碼粒數(shù)和測定千粒重及理論產(chǎn)量;每小區(qū)按實際面積收割,晾曬后脫粒,并稱重。

1.3 數(shù)據(jù)處理

運用Microsoft Excel軟件處理數(shù)據(jù),用DPS軟件統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤養(yǎng)分含量

由表1可知,在張雜谷5號收獲后對小區(qū)土壤進行測定,與對照相比,土壤中速效鉀的含量隨施肥量增加呈現(xiàn)出下降的趨勢,其中以G處理和K處理下降最為明顯,分別比對照下降了29.21%和54.67%。堿解氮的含量隨施肥量的增加,C、D、E、J、H和G等6個處理呈出上升趨勢,其中以C、D和J等3個處理最好,分別比對照增加了76.41%、23.53%和33.56%。有效磷含量總體表現(xiàn)為上升趨勢,只有G處理下降,其中以E、F和K 3個處理最好,分別比對照提高了115.88%、132.04%和58.26%。有機質(zhì)含量隨施肥量的變化不明顯,只有K處理表現(xiàn)出下降趨勢,與對照相比下降了32.44%。試驗各處理中pH值沒有明顯變化。

表1 土壤養(yǎng)分含量

2.2 關(guān)鍵生育時期的莖孽動態(tài)

由表2可知,在拔節(jié)期時隨著施肥量的變化莖蘗數(shù)總體呈上升趨勢。與對照相比,施肥處理谷子莖蘗數(shù)增長53.23%~210.17%。以C處理最高、F處理次之、J處理第三,三者差異不明顯。在抽穗期隨著施肥量的變化莖蘗數(shù)總體呈上升趨勢。與對照相比,施肥處理谷子莖蘗數(shù)增長79.32%~183.79%。以C處理最高、F處理次之、K處理第三。到成熟期隨著施肥量的變化莖蘗數(shù)總體變化不明顯。以C處理最高(4.97%),J處理次之(9.2%),D處理第三(1.9%)。

表2 關(guān)鍵生育時期的莖蘗數(shù)

總體看來,在拔節(jié)期、抽穗期和成熟期各處理的莖蘗數(shù)與對照相比均有增加,其中以C和J處理表現(xiàn)最好,施用腐殖酸的處理中變化較大,相較而言,F(xiàn)處理表現(xiàn)較好。

2.3 關(guān)鍵生育時期的葉面積指數(shù)和株高

由表3可知,在拔節(jié)期隨著施肥量的變化谷子葉面積指數(shù)和株高總體呈上升趨勢。與對照相比,施肥處理谷子葉面積指數(shù)增長15.63%~117.34%。以C處理最高,F(xiàn)處理次之,J處理第三,三者差異明顯。與對照相比,施肥處理谷子株高增長39.28%~2.98%。以C處理最高,F(xiàn)處理次之,J處理第三,三者差異明顯。在抽穗期隨著施肥量的變化葉面積指數(shù)總體呈上升趨勢。與對照A相比,施肥處理谷子葉面積指數(shù)增長178.76%~66.52%。以C處理最高,F(xiàn)處理次之,J處理第三。株高在常規(guī)施肥和腐殖酸施肥處理呈上升趨勢,施用微生物肥處理表現(xiàn)不明顯,以C處理最高(8.14%),F(xiàn)處理次之(6.38%),J處理第三(3.82%)。到成熟期隨著施肥量的變化葉面積指數(shù)和株高總體變化不明顯。與對照A 相比,在各個處理中葉面積指數(shù)最高的是C處理(62.85%),D處理次之(60.68%),J處理第三(35.74%)。與對照A的株高相比,以C處理最高(16.35%),J處理次之(4.41%),F(xiàn)處理第三(5.27%)。

表3 關(guān)鍵生育時期的葉面積指數(shù)和株高

總體看來,在拔節(jié)期、抽穗期和成熟期各處理的葉面積指數(shù)和株高與對照相比均有增加,其中以C處理表現(xiàn)最好。

2.4 關(guān)鍵生育時期的干物重及階段干物重積累量

在不同生育時期,谷子地上部分干物重(生物量)和干物質(zhì)積累量因施肥量的變化如表4所示。拔節(jié)期谷子總生物量較低,變化范圍在7.11~15.6 g之間,處理間差異不明顯(p>0.05)。抽穗期谷子生物量大幅增加,以C處理最高(102.16%),F(xiàn)處理次之(93.37%),J處理第三(61.75%)。成熟期谷子生物量進一步提高,與對照A相比,施肥處理生物量增長61.78%~12.9%,處理間差異顯著(p<0.05),以C處理的生物量最大,但G處理和K 處理出現(xiàn)負增長,可能是由于施肥量不合理出現(xiàn)負效應(yīng)。

表4 關(guān)鍵生育時期的干物重及階段干物重積累量 (單位:t/hm2)

在谷子不同生育期,按生物量計算的干物質(zhì)積累量差異不顯著(p>0.05)。與對照相比,在拔節(jié)至抽穗期以C、F和J三個處理最好,分別為85.78%、77.92%和89.78%。在抽穗至成熟期也以C、D兩個處理最好,分別為39.63%和30.66%。

2.5 產(chǎn)量及其構(gòu)成因素

由表5可知,不同的肥料處理對雜交谷子后期收獲產(chǎn)量影響不同。在收獲期時隨著施用腐殖酸的變化谷子穗粒重、千粒重和籽粒產(chǎn)量呈先上升后下降趨勢,與對照A相比,施用腐殖酸后穗粒重沒有明顯效果,而且比對照偏低;在D處理中千粒重比對照A處理增加9%;與對照A相比,B處理和D處理的實際產(chǎn)量增加2%和8%。在收獲期隨著施用常規(guī)肥料量的變化谷子穗粒重、千粒重和籽粒產(chǎn)量呈下降趨勢,與對照A相比,施用常規(guī)肥料后C處理穗粒重增加3.48%,千粒重增加3.33%,產(chǎn)量增加10%。施用微生物肥后變化不規(guī)律,與對照A相比,J處理的穗粒重增加2.42%,K處理的千粒重增加2%,J處理產(chǎn)量增加3%??傮w看來,在成熟期各處理的穗粒重、千粒重和產(chǎn)量與對照相比均有增加,其中以C處理表現(xiàn)最好。

表5 產(chǎn)量及其構(gòu)成因素

3 討 論

通常認為谷子是一種省肥作物,將其種植在山地、丘陵、河灘地等土壤貧瘠的地方,造成谷子產(chǎn)量長期處于低水平狀態(tài),谷子也逐漸演變?yōu)橐环N“低產(chǎn)作物”,越來越不受到重視。近年來,隨著人們生活水平的提高,對健康的重視,雜糧尤其是小米又回到了餐桌,所以必須探索一條提高谷子產(chǎn)量、改善谷子品質(zhì)的途徑,以滿足對谷子產(chǎn)量和品質(zhì)的要求[26]。

本研究采用的谷子品種張雜谷5號是由河北省張家口市農(nóng)業(yè)科學(xué)院選育成功的谷子兩系雜交種。該品種表現(xiàn)適應(yīng)性強,抗旱、抗倒,高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn),米質(zhì)特優(yōu)適口性好。從谷子對氮、磷、鉀元素的吸收量看,以氮、鉀較多,磷較低,這與解文艷等[27]的研究結(jié)果基本一致。從本研究結(jié)果看,植物對氮、磷、鉀養(yǎng)分的吸收率微生物肥料>腐殖酸>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到顯著水平。張亞琦等研究發(fā)現(xiàn),施用氮素可以促進雜交谷子的生長發(fā)育[28]。本試驗中在河北張家口地區(qū)不同施肥處理的莖蘗數(shù)、葉面積指數(shù)、株高、穗粒重、千粒重和產(chǎn)量均高于不施肥處理,不同施肥處理對莖蘗數(shù)和千粒重的影響不同,部分性狀的差異達到了極顯著水平。C、D和J處理的籽粒產(chǎn)量最高,分別為12.06 t/hm2、11.82 t/hm2和11.16 t/hm2,但處理間差異不顯著。谷世祿等研究表明,谷子生育期間總干物質(zhì)積累存在緩慢、直線和復(fù)緩慢增長期三個階段[29]。馮夢喜等研究表明,谷子干物質(zhì)積累主要時期在生長中后期,抽穗至灌漿期干物質(zhì)積累量占整個生育時期地上部分干物質(zhì)積累量總量49.24%;灌漿至成熟期積累量占生育期積累總量33.74%[24];張玉娜等研究表明,谷子總干物重積累成先緩慢增長在直線增長后基于平穩(wěn)的“S”型變化趨勢[30]。本研究表明,谷子總干物質(zhì)積累量也呈現(xiàn)基于平穩(wěn)的“S”型變化趨勢,在抽穗期谷子生物量達到最高,以C、F和J 3個處理最好,分別比對照增加了85.78%、77.92%和89.78%。

由于本試驗是在特定條件下進行的,對施肥效果有一定的影響。但是,對3種肥料而言,通過對比土壤礦物質(zhì)含量、谷子農(nóng)藝性狀與干物質(zhì)積累量來研究肥料的增產(chǎn)作用和機理是可行的。因此本試驗條件下,推薦C處理(常規(guī)用量:底肥復(fù)合肥0.375 t/hm2,追肥尿素0.225 t/hm2)為兼顧產(chǎn)量和效益的施肥方案。

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