馬仁詩(shī)，蔣叢澤，高瑋，李中利，沈禹穎，楊憲龍*

（1. 蘭州大學(xué)草地農(nóng)業(yè)科技學(xué)院，蘭州大學(xué)草種創(chuàng)新與草地農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅 蘭州 730020；2. 甘肅慶陽(yáng)草地農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)國(guó)家野外科學(xué)觀測(cè)研究站，甘肅 慶陽(yáng) 745004）

水和肥是影響作物生長(zhǎng)和產(chǎn)量形成的重要因素，充足的水肥供應(yīng)是保障農(nóng)業(yè)高效生產(chǎn)的前提［1-2］。嚴(yán)重的土壤水分脅迫抑制作物的生長(zhǎng)發(fā)育，降低光合性能，造成作物減產(chǎn)［3］。適度減少水分供應(yīng)對(duì)作物光合速率的影響較小，卻可以顯著降低作物蒸騰耗水，從而提高作物水分利用效率［4］。解婷婷等［5］在甘肅河西走廊綠洲區(qū)的研究表明，適度土壤水分虧缺有利于甜高粱（Sorghum bicolor）生產(chǎn)及土壤水資源高效利用，在整個(gè)生育期內(nèi)保持土壤含水量在田間持水量的50%時(shí)，甜高粱產(chǎn)量和水分利用效率最高。同時(shí)，充足的水分供應(yīng)可以增強(qiáng)作物對(duì)氮素的吸收［6］，提高氮肥有效性及氮素利用效率。

氮素是植物體內(nèi)蛋白質(zhì)、葉綠素等的重要組成部分。適量施氮顯著增加作物葉綠素含量，提高光合速率，促進(jìn)植株的生長(zhǎng)和光合產(chǎn)物的形成［7-8］。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中過(guò)量的氮肥施入導(dǎo)致氮肥利用率降低，氮素通過(guò)硝化及反硝化作用和氨揮發(fā)等形式進(jìn)入大氣，通過(guò)淋洗等途徑進(jìn)入水環(huán)境，造成潛在的生態(tài)環(huán)境污染［9］。因此，確定合理的施氮量及施氮模式是提高作物產(chǎn)量、減少氮素?fù)p失及環(huán)境污染的有效途徑［10-11］。尿素因其含氮量高、使用方便，對(duì)土壤破壞作用?。?2］，目前是我國(guó)使用最為普遍的氮肥種類之一。然而，常規(guī)尿素具有易吸濕結(jié)塊、易水解、養(yǎng)分釋放快等缺點(diǎn)，且施用后養(yǎng)分釋放與作物吸收匹配性差，田間損失大［12］。包膜尿素是在常規(guī)肥料顆粒表面包裹有機(jī)高分子材料，其膜層具有的空隙結(jié)構(gòu)可以控制養(yǎng)分按一定的速率釋放［13］。這類緩釋氮肥的施用能在不同程度上降低氨揮發(fā)量和氮素淋溶量，減少氮素流失對(duì)環(huán)境的污染［13-14］。同時(shí)，與常規(guī)肥料相比，緩釋肥可以長(zhǎng)效穩(wěn)定釋放養(yǎng)分，實(shí)現(xiàn)養(yǎng)分供應(yīng)與作物養(yǎng)分需求基本同步，從而達(dá)到節(jié)本高效、生態(tài)協(xié)同等目標(biāo)［15］。

飼用甜高粱生物產(chǎn)量大、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值豐富，是一種新型高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)飼料作物。同時(shí)飼用甜高粱具有耐鹽堿、抗旱、耐貧瘠等特性，在干旱、半干旱以及高鹽堿地區(qū)具有巨大的生產(chǎn)潛力［16］。近年來(lái)，學(xué)者們?cè)谑┯镁忈尫侍岣邆鹘y(tǒng)糧食作物氮素利用率及增產(chǎn)效應(yīng)等方面進(jìn)行了大量研究［17-18］。然而，針對(duì)緩釋肥在不同水分條件下對(duì)飼用甜高粱的研究較少，甜高粱單株耗水規(guī)律及水氮利用效率的報(bào)道相對(duì)匱乏。鑒于此，本研究通過(guò)自動(dòng)稱重式蒸滲儀控制試驗(yàn)，探究不同水分條件下施用緩釋氮肥對(duì)飼用甜高粱生長(zhǎng)、產(chǎn)量以及水氮利用的影響，以期為優(yōu)化飼用甜高粱水肥調(diào)控和高效栽培措施提供理論支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2022 年在甘肅慶陽(yáng)草地農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)國(guó)家野外科學(xué)觀測(cè)研究站（35°39′ N，107°51′ E）日光溫室中進(jìn)行。研究區(qū)屬于典型大陸性季風(fēng)氣候，多年（2002-2021 年）平均氣溫10.5 ℃，海拔1297 m。年平均降水量586.8 mm，年降水分配不均，主要集中在7-8 月，濕度60.8%。該地區(qū)土壤類型為黑壚土，0～20 cm 大田耕層土壤基本理化性狀如表1 所示。試驗(yàn)所用溫室長(zhǎng)7 m，寬5 m。溫室采用玻璃頂棚覆蓋，透光性好，頂部設(shè)有若干通風(fēng)口，可保證CO2充足供應(yīng)。溫室日常管理依據(jù)當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)進(jìn)行。

表1 試驗(yàn)土壤基本理化性質(zhì)Table 1 Physicochemical properties of the soil in the experiment

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.2.2 試驗(yàn)材料 在實(shí)驗(yàn)站內(nèi)選擇典型田塊采集耕層土壤，風(fēng)干后，過(guò)4 mm 篩。然后，將過(guò)篩的土壤填裝入蒸滲儀筒體內(nèi)，填裝土壤容重1.26 g·cm-3，填裝深度40 cm，填裝后在其表面均勻鋪撒約2 cm 厚蛭石，以減少土壤蒸發(fā)。供試甜高粱品種“大力士”（Hunnigreen）在我國(guó)大部分地區(qū)無(wú)法正常開花，無(wú)完整的生育時(shí)期［19］。供試肥料采用普通尿素（含N 46%）、聚氨酯包膜尿素（由安徽茂施農(nóng)業(yè)科技股份有限公司生產(chǎn)，含N 45%，初始釋放速率＜10%，控釋期60 d）、普通過(guò)磷酸鈣（含P2O516%）及硫酸鉀（含K2O 51%）。根據(jù)筒體內(nèi)土壤表面積計(jì)算施肥量。試驗(yàn)中，氮肥分兩次施入，40%在進(jìn)行試驗(yàn)處理時(shí)（6 月2 日）施入，60%在拔節(jié)期（6 月29 日）隨灌溉追施。各處理磷肥（P2O5150 kg·hm-2）和鉀肥（K2O 180 kg·hm-2）施用量一致，均作為基肥一次性施入。

1.2.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 采用雙因素隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)方案，試驗(yàn)設(shè)置3 個(gè)土壤含水量水平：灌溉維持土壤含水量位于田間持水量（field capacity，F(xiàn)C）的30%～50%（I1）、50%～70%（I2）、70%～90%（I3）；同時(shí)，設(shè)置3 種施氮模式：常規(guī)尿素施N 200 kg·hm-2（U200）、包膜尿素施N 160 kg·hm-2（CU160）、包膜尿素施N 120 kg·hm-2（CU120），交互組合。試驗(yàn)共9 個(gè)處理組合，每個(gè)處理組合重復(fù)4 次，采用36 個(gè)蒸滲儀設(shè)備（圖1）。2022 年5 月8 日，每個(gè)蒸滲儀內(nèi)播種3 粒甜高粱種子，5 月17 日基本出苗，6 月2 日（3～5 葉期）間苗后每個(gè)蒸滲儀內(nèi)保留一株壯苗，然后進(jìn)行試驗(yàn)處理。灌水時(shí)間統(tǒng)一為每天18：00-20：30，采用人工灑水壺澆灌，灌水量通過(guò)灌水時(shí)土壤體積含水量與目標(biāo)土壤含水量的差值及計(jì)劃濕潤(rùn)土層厚度（40 cm）進(jìn)行計(jì)算。8 月11 日，齊土壤表面刈割收獲，取樣測(cè)定相關(guān)指標(biāo)。其他除雜草和病蟲害防治等措施各處理均保持一致。

圖1 自動(dòng)稱重式蒸滲儀Fig.1 Auto-weighed lysimeters

1.3 試驗(yàn)指標(biāo)和測(cè)定方法

1.3.1 農(nóng)藝性狀 株高：采用直尺（精度1 mm）測(cè)量植株基部至植株頂端的自然高度。莖粗：采用游標(biāo)卡尺（精度0.1 mm）測(cè)量主莖干基部第一節(jié)間最寬處直徑，然后在植株測(cè)量位旋轉(zhuǎn)90°測(cè)量2 次取平均值。單株總?cè)~面積：采用直尺（精度1 mm）測(cè)量飼用甜高粱植株所有完全展開葉長(zhǎng)和葉片最寬處長(zhǎng)度，公式為葉面積=葉長(zhǎng)×葉寬×0.75。株高、莖粗、單株總?cè)~面積均于6 月2 日開始測(cè)量，每次測(cè)量間隔7～10 d，收獲期數(shù)據(jù)于8 月11 日測(cè)定。

1.3.2 地上部鮮質(zhì)量與干質(zhì)量 齊土壤表面刈割后帶回實(shí)驗(yàn)室立即進(jìn)行莖、葉分離，并采用天平（精度0.01 g）稱量不同部位（莖、葉）鮮質(zhì)量。將樣品在105 ℃烘箱中殺青30 min，然后在75 ℃下烘干48 h 至恒重，稱量干質(zhì)量。

1.3.3 莖葉比 通過(guò)稱量的莖、葉干質(zhì)量計(jì)算，公式為：莖葉比=莖干質(zhì)量（g）/葉干質(zhì)量（g）。

1.3.4 日蒸騰速率和累積蒸騰耗水量 數(shù)據(jù)采集裝置可以自動(dòng)獲取整點(diǎn)蒸滲儀筒體總重量。因此，日蒸騰速率（g·d-1）=當(dāng)日零點(diǎn)蒸滲儀筒體總重量（g）+當(dāng)日灌溉量（g）-當(dāng)日24 點(diǎn)蒸滲儀筒體總重量（g）。累積蒸騰耗水量（kg）為飼用甜高粱試驗(yàn)期內(nèi)每日蒸騰量總和。

1.3.5 水氮利用效率 通過(guò)收獲期測(cè)定的飼用甜高粱地上部莖和葉干質(zhì)量之和與飼用甜高粱生育期累積蒸騰耗水量計(jì)算干物質(zhì)水分利用效率，公式為：干物質(zhì)水分利用效率（water use efficiency，WUE，g·kg-1）=整株干物質(zhì)量（g）/耗水量（kg）。

通過(guò)收獲期測(cè)定的飼用甜高粱地上部莖和葉干質(zhì)量之和與施氮量計(jì)算干物質(zhì)水分利用效率，公式為：氮肥偏生產(chǎn)力（nitrogen partial-factor productivity，NPFP，kg·kg-1）=施氮區(qū)作物產(chǎn)量（kg）/施氮量（kg）。

油田“代儲(chǔ)代銷”主要以易于集中，更新周期相對(duì)短、易損易耗配件為主，如泵配、鏈條、井控閘閥、油泵、氣控原件、鋼絲繩、水龍帶、井口井下工具及部分鉆（修）井配件、化工助劑等。由于代儲(chǔ)代銷涉及到商品買賣和倉(cāng)儲(chǔ)保管兩方面的法律關(guān)系，因此對(duì)代儲(chǔ)代銷協(xié)議內(nèi)容的約定，除了要遵循買賣合同的有關(guān)要求外，還需注意倉(cāng)儲(chǔ)保管方面的權(quán)利義務(wù)設(shè)定，避免以下情形的發(fā)生：可能存在質(zhì)量不合格的物資被我方代儲(chǔ)代銷，給我方造成損失；代儲(chǔ)物資在代儲(chǔ)期間發(fā)生質(zhì)量降低、毀損滅失等風(fēng)險(xiǎn)，供應(yīng)商向我方主張賠償責(zé)任；未能代銷出去或代儲(chǔ)代銷期間超過(guò)安全使用期的物資，供應(yīng)商處置不及時(shí)給油田造成人力、物力損失。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

采用Excel 2010 和SPSS 26 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析。采用隨機(jī)區(qū)組雙因素方差分析進(jìn)行處理間整體差異顯著性檢驗(yàn)，并采用Duncan 法進(jìn)行多重比較（α=0.05）。采用Origin 2021 軟件繪圖。圖表中數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對(duì)飼用甜高粱的株高、莖粗和單株總?cè)~面積的影響

不同處理下飼用甜高粱株高、莖粗、單株總?cè)~面積變化趨勢(shì)大致相同，前期生長(zhǎng)快速，后期生長(zhǎng)緩慢并趨于平緩。從出苗后第17 天到第71 天是株高增長(zhǎng)的快速階段，第71 天的株高占收獲時(shí)的82.7%～94.1%。I1灌溉量下，第71 天的莖粗占收獲時(shí)莖粗的97.5%～99.3%；I2、I3灌溉量下，第53 天的莖粗占收獲時(shí)莖粗的81.0%～96.3%，可見I1灌溉條件下莖粗生長(zhǎng)滯后。從出苗后30 d 到出苗后73 d 是單株總?cè)~面積增長(zhǎng)的快速階段，第73 天的單株總?cè)~面積占收獲時(shí)的80.7%～94.6%（圖2a，c，e）。

圖2 不同處理下飼用甜高粱株高（a）、莖粗（c）、單株總?cè)~面積（e）動(dòng)態(tài)及收獲期株高（b）、莖粗（d）、單株總?cè)~面積（f）Fig. 2 Dynamics in plant height（a），stem diameter （c），total leaf area per plant（e） and plant height（b），stem diameter（d），total leaf area per plant （f） at harvest of forage sweet sorghum under different treatments

方差分析結(jié)果表明，灌溉量對(duì)收獲期飼用甜高粱株高、莖粗、單株總?cè)~面積均具有顯著影響（P＜0.05），施氮模式對(duì)以上3 個(gè)指標(biāo)均無(wú)顯著影響（P＞0.05），而灌溉量及施氮模式的交互作用僅對(duì)單株總?cè)~面積具有顯著影響（P＜0.05）。在相同施氮模式下，隨著灌溉量的增加，株高、莖粗、單株總?cè)~面積均增大。I2、I3灌溉量下株高平均值分別提高了9.5%、15.4%，莖粗平均值較I1灌溉量分別提高了2.4%、27.6%，單株總?cè)~面積平均值分別提高了32.0%、76.0%。CU160、CU120施氮模式下株高、莖粗、單株總?cè)~面積平均值均高于U200（圖2b，d，f），說(shuō)明采用包膜尿素減施氮素的方式促進(jìn)甜高粱植株的生長(zhǎng)。

2.2 不同處理對(duì)甜高粱收獲期單株鮮質(zhì)量、干質(zhì)量及莖葉比的影響

方差分析結(jié)果表明（表2），灌溉量、施氮模式及兩者交互作用對(duì)收獲期飼用甜高粱莖、葉、地上部整株的鮮質(zhì)量及干質(zhì)量均具有顯著影響（P＜0.05）。在相同施氮模式下，隨著灌溉量的增加，甜高粱莖、葉、地上部整株的鮮質(zhì)量及干質(zhì)量均顯著增大。I2、I3灌溉量下整株鮮質(zhì)量平均值較I1灌溉量分別顯著提高了61.7%、187.4%，整株干質(zhì)量平均值分別顯著提高了55.7%、129.8%。平均值顯示，CU160、CU120施氮模式下莖、葉、地上部整株的鮮質(zhì)量及干質(zhì)量均高于U200。與U200相比，CU160施氮模式下整株鮮質(zhì)量平均值顯著提高了13.9%，整株干質(zhì)量平均值顯著提高了22.8%。說(shuō)明采用包膜尿素減施氮素的方式促進(jìn)了甜高粱植株的產(chǎn)量形成。

表2 不同處理下飼用甜高粱地上部鮮質(zhì)量、干質(zhì)量與莖葉比Table 2 Aboveground fresh weight，dry weight and stem-leaf ratio of forage sweet sorghum under different treatments

灌溉量及其與施氮模式的交互作用對(duì)收獲期飼用甜高粱莖葉比均具有顯著影響（P＜0.05），而施氮模式對(duì)甜高粱莖葉比無(wú)顯著影響（P＞0.05）。CU120、CU160施氮模式下，隨灌溉量的增加，莖葉比增大；U200施氮模式下莖葉比則在I2灌溉量下最大。I2、I3灌溉量下莖葉比平均值較I1灌溉量分別顯著提高了40.0%、60.0%（表2），由此表明增加灌溉量顯著促進(jìn)甜高粱莖稈干物質(zhì)量積累。

2.3 不同處理對(duì)耗水動(dòng)態(tài)及累積耗水量的影響

飼用甜高粱日蒸騰速率與溫室內(nèi)氣溫、20 cm 處土壤溫度均呈現(xiàn)較好的一致性（圖3）。監(jiān)測(cè)期內(nèi)不同處理下飼用甜高粱平均日蒸騰速率為998.6 g·d-1（103.0～3333.7 g·d-1），其中苗期（出苗后30 d 內(nèi)）和拔節(jié)期（出苗后30 d 至收獲期）飼用甜高粱平均日蒸騰速率分別為534.5 g·d-1（157.5～1020.0 g·d-1）和1119.0 g·d-1（103.0～3333.7 g·d-1），表明，甜高粱苗期平均日蒸騰速率明顯低于拔節(jié)期。這是由于甜高粱苗期植株相對(duì)矮小，且生長(zhǎng)緩慢，耗水量少。而甜高粱植株拔節(jié)后進(jìn)入快速生長(zhǎng)階段，特別是出苗60 d 以后，隨著氣溫的增加，飼用甜高粱植株蒸騰耗水量不斷增加。隨著灌溉量的增加，飼用甜高粱日蒸騰速率明顯增加。I1、I2、I3灌溉量下，飼用甜高粱日蒸騰速率的變幅分別為103.0～1661.5 g·d-1、166.3～2174.0 g·d-1、240.7～3333.7 g·d-1，平均值分別為643.0、1007.9、1345.0 g·d-1。U200、CU160、CU120施氮模式下，飼用甜高粱日蒸騰速率的變幅分別為146.0～3333.7 g·d-1、113.3～2861.0 g·d-1、103.0～3156.0 g·d-1，平均值分別為986.5、987.4、1022.0 g·d-1。

圖3 監(jiān)測(cè)期內(nèi)不同處理下飼用甜高粱單株日蒸騰速率Fig. 3 Daily transpiration rate of forage sweet sorghum on individual scale under different treatments during the monitoring period

方差分析結(jié)果表明，灌溉量對(duì)飼用甜高粱累積耗水量具有顯著影響（P＜0.05），而施氮模式及二者交互作用對(duì)累積耗水量均無(wú)顯著影響（P＞0.05）。在相同的施氮模式下，隨著灌溉量的增大，單株累積耗水量顯著增大。I2、I3灌溉量下累積耗水量平均值較I1灌溉量分別顯著提高了52.1%、108.4%（圖4）。

圖4 不同處理下飼用甜高粱累積耗水量Fig. 4 Cumulative water consumption rate of forage sweet sorghum under different treatments

2.4 不同處理對(duì)甜高粱干物質(zhì)水分利用效率的影響

方差分析結(jié)果表明，灌溉量、施氮模式與兩者的交互作用對(duì)飼用甜高粱干物質(zhì)水分利用效率均具有顯著影響（P＜0.05）。I3灌溉量下干物質(zhì)水分利用效率平均值較I1灌溉量提高了11.3%。CU160施氮模式下干物質(zhì)水分利用效率平均值較U200提高了22.4%。所有處理中，I3CU160下干物質(zhì)水分利用效率最高（4.0 g·kg-1），I3U200最?。?.6 g·kg-1，圖5）。

圖5 不同處理下飼用甜高粱干物質(zhì)水分利用效率Fig. 5 Dry matter water use efficiency of forage sweet sorghum under different treatments

2.5 不同處理對(duì)甜高粱氮肥偏生產(chǎn)力的影響

方差分析結(jié)果表明，灌溉量、施氮模式與兩者的交互作用對(duì)飼用甜高粱氮肥偏生產(chǎn)力具有顯著影響（P＜0.05）。在相同的施氮模式下，隨著灌水量的增加，甜高粱氮肥偏生產(chǎn)力顯著增大。I2、I3灌溉量下氮肥偏生產(chǎn)力平均值較I1灌溉量分別顯著提高了51.9%、128.3%。同一灌溉量下，CU120、CU160施氮模式下氮肥偏生產(chǎn)力均顯著大于U200。CU160、CU120施氮模式下氮肥偏生產(chǎn)力平均值較U200分別提高了53.5%、80.0%。所有處理中，I3CU160下氮肥偏生產(chǎn)力最高（69.1 kg·kg-1），I1U200最?。?7.8 kg·kg-1，圖6）。

圖6 不同處理下飼用甜高粱氮肥偏生產(chǎn)力Fig. 6 Partial-factor productivity of forage sweet sorghum under different treatments

3 討論

3.1 水氮條件對(duì)甜高粱生長(zhǎng)與產(chǎn)量的影響

適宜的水肥條件能夠增強(qiáng)作物對(duì)水分和養(yǎng)分的吸收能力［20］，從而促進(jìn)作物生長(zhǎng)，提高產(chǎn)量［21］。本試驗(yàn)中，飼用甜高粱的株高、莖粗、單株總?cè)~面積、單株鮮重及干重均隨灌溉量的增加而顯著增大。從莖粗的生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)來(lái)看，I1灌溉量下，出苗71 d 前是莖粗增長(zhǎng)的快速階段，I2、I3灌溉量下，出苗53 d 前是莖粗增長(zhǎng)的快速階段，表明灌溉量減少導(dǎo)致莖粗生長(zhǎng)滯后。相關(guān)研究表明，水分的有效性影響土壤的物理、化學(xué)過(guò)程和微生物、植物的生理過(guò)程［22］。養(yǎng)分在土壤中運(yùn)移的速度和距離與土壤含水量密切相關(guān)。當(dāng)土壤含水量處于田間持水量范圍內(nèi)時(shí)，肥料養(yǎng)分釋放增強(qiáng)［23］，溶解的養(yǎng)分?jǐn)?shù)量增多，離子擴(kuò)散和質(zhì)流增強(qiáng)。同時(shí)，適宜的水分供應(yīng)影響著作物根系的活力，促進(jìn)作物對(duì)養(yǎng)分的吸收與利用［22］。因此，灌溉不足導(dǎo)致土壤含水量降低，將嚴(yán)重影響作物生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程。此外，本試驗(yàn)I3灌溉量下，不同施氮模式間甜高粱單株鮮重差異顯著，而I1灌溉量下，不同施氮模式間單株鮮重差異不顯著。由此說(shuō)明在一定范圍內(nèi)氮肥的增產(chǎn)效應(yīng)隨土壤含水量的增加而提高。這是由于合理的水分管理可以提高養(yǎng)分有效性，增加土壤或肥料中養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化和利用效率［23-24］。

氮肥管理是調(diào)控作物生長(zhǎng)的關(guān)鍵之一，合理的施氮量及施氮模式是維持作物穩(wěn)產(chǎn)、增產(chǎn)的重要栽培措施。本試驗(yàn)中，不同灌溉量下，采用包膜尿素施N 160 kg·hm-2時(shí)，甜高粱的單株鮮重、干重均高于采用包膜尿素施N 120 kg·hm-2，表明增加施氮量能提高飼用甜高粱植株的產(chǎn)量。這與高瑋等［11］的試驗(yàn)結(jié)果一致。相關(guān)研究表明，施氮促進(jìn)作物根系發(fā)育，擴(kuò)大作物覓取水分和養(yǎng)分的土壤空間［25］。同時(shí)，本試驗(yàn)中，采用包膜尿素施N 160 kg·hm-2的單株鮮重、干重顯著高于常規(guī)尿素施N 200 kg·hm-2。這表明施用緩釋氮肥較施用常規(guī)尿素能夠顯著提高作物產(chǎn)量。這與郭金金等［26］的試驗(yàn)結(jié)果一致。由于常規(guī)尿素養(yǎng)分釋放期短，釋放速率快，導(dǎo)致作物生育前期氮素大量浪費(fèi)，而作物生育后期氮素供給缺乏，從而對(duì)產(chǎn)量造成不利影響［23］。而包膜緩釋尿素具有養(yǎng)分釋放周期長(zhǎng)、肥效持久等特點(diǎn)，可以保證作物生育后期土壤中依然有充足的養(yǎng)分供應(yīng)，使得氮肥的效應(yīng)延長(zhǎng)［18］。

3.2 水氮條件對(duì)甜高粱耗水與水氮利用效率的影響

蒸騰作用是引起水分和可溶性養(yǎng)分向根部遷移和吸收的動(dòng)力之一［21］。當(dāng)蒸騰作用增強(qiáng)時(shí)，作物根部吸收的水分增加，同時(shí)更多的養(yǎng)分通過(guò)質(zhì)流到達(dá)根系表面，因此作物對(duì)水分和養(yǎng)分的吸收增強(qiáng)［24］。本試驗(yàn)中，隨著灌溉量的增加，飼用甜高粱累積耗水量顯著增大。這是由于灌溉促進(jìn)作物葉面積增加，提高光合作用和蒸騰作用，造成耗水增多［25］。本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，不同處理下飼用甜高粱單株日蒸騰速率曲線波動(dòng)與溫度的變化趨勢(shì)相似，這是因?yàn)闇囟鹊纳邥?huì)導(dǎo)致葉內(nèi)蒸氣壓的增加，從而促進(jìn)蒸騰作用［27］。本試驗(yàn)中，隨著灌水量的增加，甜高粱干物質(zhì)水分利用效率及氮肥偏生產(chǎn)力均增大。研究表明，灌溉具有顯著的調(diào)肥作用，充足的水分供應(yīng)可以促進(jìn)作物的氮吸收［6］，提高氮肥有效性及水氮利用效率［28］。

本試驗(yàn)中，CU160施氮模式下的甜高粱干物質(zhì)水分利用效率顯著高于CU120施氮模式。這是因?yàn)椋珻U160施氮模式下，施氮量的增加顯著提高了甜高粱整株干重，然而作物耗水量卻沒(méi)有明顯增加（合理施肥增加土壤持水能力所致［29］），因此干物質(zhì)水分利用效率大幅提高。此外，合理施氮一方面促進(jìn)作物根部的生長(zhǎng)，從而提高作物對(duì)土壤水分吸收和運(yùn)輸?shù)哪芰?；另一方面，合理施氮提高了植株?duì)土壤水分的利用能力，使水分蒸發(fā)損失的機(jī)會(huì)減少［30］。本試驗(yàn)中，CU160施氮模式的氮肥偏生產(chǎn)力顯著低于CU120施氮模式，表明適當(dāng)減少施氮量能夠提高氮肥利用效率，這與張美微等［31］的研究結(jié)果一致。此外，本研究發(fā)現(xiàn)，CU160施氮模式下干物質(zhì)水分利用效率及氮肥偏生產(chǎn)力均顯著大于U200，表明采用緩釋肥減少施氮量可以提高水氮利用效率。相關(guān)研究表明，常規(guī)尿素施入土壤后很快釋放出大量氮素，并以較快的速度形成很高的氨分壓，導(dǎo)致初期以大量氨揮發(fā)的形式損失。而緩釋包膜尿素的包膜材料具有一定疏水性，可有效減緩膜內(nèi)氮素溶出，大大增加了氮素的釋放期，顯著降低了氨揮發(fā)及其他途徑（硝態(tài)氮淋洗、硝化-反硝化氣態(tài)損失等）的損失量，從而提高氮素利用效率［23］。由于緩釋肥能持續(xù)穩(wěn)定地釋放養(yǎng)分，保證飼用甜高粱生長(zhǎng)后期充足的養(yǎng)分供應(yīng)，從而促進(jìn)作物后期的干物質(zhì)合成，提高水分利用效率［32］。

4 結(jié)論

增加灌溉量有利于飼用甜高粱株高、莖粗的生長(zhǎng)以及單株總?cè)~面積的增加，提高了干物質(zhì)產(chǎn)量，促進(jìn)了干物質(zhì)量向莖稈的分配，同時(shí)提高了單株耗水量和水氮利用效率。施用緩釋氮肥較普通尿素能顯著提高飼用甜高粱干物質(zhì)產(chǎn)量及水氮利用效率。灌溉維持土壤水分位于田間持水量的50%～70%，并采用包膜尿素施氮（純N）160 kg·hm-2（較常規(guī)用量減少20%），是促進(jìn)飼用甜高粱生長(zhǎng)、干物質(zhì)積累和水氮利用效率提升的適宜栽培模式。