N素水平對13-5171-7青稞生長及氮肥利用率的影響

韋澤秀，卓 瑪

(省部共建青稞與牦牛種質(zhì)資源與遺傳改良國家重點實驗室/西藏自治區(qū)農(nóng)牧科學(xué)院 農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所，西藏 拉薩 850032)

N 素是陸地生態(tài)系統(tǒng)第一性生產(chǎn)力的重要限制因子，被稱為生命要素[1]，也是限制植物生長、調(diào)節(jié)生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能、限制群落初級和次級生產(chǎn)量的關(guān)鍵性元素[2]。為提高糧食產(chǎn)量，長期的不合理施肥使西藏土壤有機(jī)質(zhì)含量和土壤全氮量較20世紀(jì)60 年代普遍下降，有76%的耕地出現(xiàn)嚴(yán)重缺肥且肥力因素極不協(xié)調(diào)現(xiàn)象[3-5]，大量學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)氮素是西藏土壤養(yǎng)分主要限制因素，增施氮肥對作物產(chǎn)量提高和品質(zhì)提升有顯著效果[6-7]。

13-5171-7 是西藏農(nóng)牧科學(xué)院農(nóng)業(yè)研究所近年來選育的高產(chǎn)春青稞新品系，目的是為了提高肥料利用率，發(fā)掘青稞新品種的生產(chǎn)潛力，避免過量施肥對資源的浪費和環(huán)境的影響。開展13-5171-7 青稞新品種高產(chǎn)栽培配套措施，了解氮素水平對13-5171-7 生長及氮素利用效率的影響，設(shè)計不同氮素水平試驗，對13-5171-7 分蘗能力、成穗率、株高、生物量積累、氮肥偏生產(chǎn)力和氮肥農(nóng)學(xué)效率進(jìn)行分析，以評估氮肥對13-5171-7 生長的影響，為13-5171-7高產(chǎn)栽培提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2020 年4 月—2020 年8 月在西藏農(nóng)牧科學(xué)院4 號試驗地進(jìn)行(29°38′34″N，91°2′31″E，海拔3 662 m)。該地區(qū)年平均溫度為7.4 ℃，年日照時數(shù)3 000 h，年降水量為200^510 mm，集中在6—9月份，無霜期100^120 d，屬高原溫帶半干旱季風(fēng)氣候。試驗地0^20 cm土層土壤質(zhì)地為砂壤土，有機(jī)質(zhì)含量為26.07 g/kg，全氮2.35 g/kg，堿解氮158.07 mg/kg，全磷1.352 g/kg，有效磷173.06 mg/kg，全鉀5.577 g/kg，速 效 鉀57.12 mg/kg，pH 值 為7.42，電 導(dǎo) 率 為168.2 us/cm。

1.2 試驗設(shè)計

以13-5171-7 青稞新品系為供試春青稞品系，青稞播量為15 kg/666.7 m2，設(shè)計0 kg/666.7 m2N，3 kg/666.7 m2N，5 kg/666.7 m2N，7 kg/666.7 m2N，9 kg/666.7 m2N，11 kg/666.7 m2N 共6 個處理，氮素基施50%，拔節(jié)期追施50%，小區(qū)面積4 m×5 m，3次重復(fù)，隨機(jī)排列，2020年4月17日播種，2020年8月21日收獲，其他田間管理一致(表1)。

表1 試驗設(shè)計

1.3 測定項目和方法

(1)不同氮素水平對13-5171-7 分蘗及成穗的影響

在青稞苗期每小區(qū)隨機(jī)選取2 個1 m2樣方并標(biāo)記，測定田間基本苗，在分蘗完成后(拔節(jié)期)按喬玉強(qiáng)等[8]方法測定最大莖蘗數(shù)，在臘熟期測定其成穗數(shù)。

分蘗率=最大莖蘗數(shù)/基本苗

成穗率=成穗數(shù)/基本苗

(2)不同氮素水平對13-5171-7 株高和生物積累的影響

5 月19 日(分蘗期)、6 月8 日(拔節(jié)期)、6 月28日(孕穗期)、7 月18 日(灌漿期)、8 月7 日(乳熟期)每個小區(qū)取0.25 m2青稞樣品，隨機(jī)選取10 株完整青稞植株測定株高、鮮質(zhì)量、干質(zhì)量，分析不同N 素水平對13-5171-7生物積累的影響。

(3)氮肥利用效率分析

收獲時按照小區(qū)分別打場測定小區(qū)產(chǎn)量。

用氮肥偏生產(chǎn)力和氮肥農(nóng)學(xué)效率表征農(nóng)田氮肥的利用效率[9-11]。

氮肥偏生產(chǎn)力(Partial factor productivity from applied N，PFPN)，指單位投入的肥料氮所能生產(chǎn)的作物籽粒產(chǎn)量，即PFPN =Y/F，Y為施肥后所獲得的作物產(chǎn)量；F代表化肥的投入量。

氮肥農(nóng)學(xué)效率(Agronomic efficiency of applied N，AEN)，指單位施氮量所增加的作物籽粒產(chǎn)量，即AEN=(Y-Y0)/F，Y為施肥后所獲得的作物產(chǎn)量；Y0 為不施肥條件下作物的產(chǎn)量；F代表化肥的投入量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2010 和DPS9.05軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析，LSD法進(jìn)行顯著差異性檢驗。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同N 素水平處理對13-5171-7 分蘗及成穗的影響(表2)

不同N 素水平處理13-5171-7 兩葉一心期基本苗，平均值為267.33-295.50 株/m2，各處理間差異不具有統(tǒng)計學(xué)意義(p>0.05)；為了了解N 素水平對13-5171-7 分蘗的影響，在青稞分蘗完成后的拔節(jié)期測定最大莖蘗數(shù)，發(fā)現(xiàn)不同N 素水平13-5171-7 最大莖蘗數(shù)在460.83^562.17 株/m2之間，N肥使用后13-5171-7 分蘗普遍高于CK 處理，其中T1，T3，T5 處理最大莖蘗數(shù)較CK 差異具有統(tǒng)計學(xué)意義(p<0.05)，T2，T4 處理最大莖蘗數(shù)較T1，T3，T5差異不具有統(tǒng)計學(xué)意義(p>0.05)，較CK 處理差異也不具有統(tǒng)計學(xué)意義(p>0.05)，不同N 素水平對13-5171-7 最大莖蘗數(shù)的影響也呈波動變化。在13-5171-7 臘熟期測定成穗數(shù)發(fā)現(xiàn)，不同N 素水平13-5171-7成穗數(shù)為373.33^446.67株/m2，N肥使用后13-5171-7 成穗數(shù)普遍高于CK 處理，隨N 素水平增加，13-5171-7 成穗數(shù)先增加后降低，在T2 水平時成穗數(shù)達(dá)到最高，且與CK 處理差異具有統(tǒng)計學(xué)意義(p<0.05)。

通過分析N 素水平對13-5171-7 分蘗率和成穗率的影響可見，增施N 肥13-5171-7 的分蘗率和成穗數(shù)較CK 處理有不同程度增加，其中T2，T3 處理有效分蘗和成穗率較高，對13-5171-7 群體結(jié)構(gòu)形成和資源有效利用效果較好。

2.2 不同N素水平處理對13-5171-7株高的影響

不同N 素水平處理對13-5171-7 不同生育期株高的影響結(jié)果見圖1。13-5171-7 在孕穗前株高成直線增長趨勢，孕穗期后13-5171-7 株高除T0處理外，其他處理株高無顯著增加。不同N 素水平處理對13-5171-7 株高的影響，在13-5171-7 分蘗期平均株高為25.6^29.67 cm，施N處理平均株高普遍高于T0 處理，但僅T4 處理株高顯著高于T0 處理(p<0.05)；拔節(jié)期不同N 素水平對13-5171-7 株高差異不具有統(tǒng)計學(xué)意義(p>0.05)；在孕穗期施用N 素處理平均株高均顯著高于T0 處理，到乳熟期不同N 素處理株高差異不具有統(tǒng)計學(xué)意義?？傮w上，施N 處理株高高于T0 處理，尤其是拔節(jié)到孕穗期植株生長最快。株高增加最快時期，施用N 肥能補(bǔ)充和滿足青稞生長對營養(yǎng)的需求。

小寫字母不同表示p<0.05水平差異具有統(tǒng)計學(xué)意義圖1 不同N素水平對13-5171-7株高的影響

2.3 不同N 素水平處理對13-5171-7 生物積累的影響

對不同處理13-5171-7 在分蘗期、拔節(jié)期、孕穗期、灌漿期和乳熟期分別取樣測定了青稞生物量累積(植株干物質(zhì)質(zhì)量)，結(jié)果見圖2。13-5171-7不同生育期生物量積累能較好擬合二次多項式曲線。13-5171-7 隨生育期推進(jìn)，植株生物量累積速率隨N素水平增加先增加后降低，在不同N素水平間從大到小表現(xiàn)為T4，T3，T5，T2，T1，T0。結(jié)果表明，增施N肥13-5171-7生物量積累速率增加，隨生育期推進(jìn)生物量積累更快更多，當(dāng)N素為11 kg/666.7 m2水平時，由于N 素過量，13-5171-7 植株貪青會延長生育期使青稞生長速率下降。

圖2 不同N素水平對13-5171-7生物積累的影響

2.4 不同處理的氮肥利用效率(表3)

表3 不同處理13-5171-7氮肥利用率

不同N 素水平對13-5171-7 產(chǎn)量的影響結(jié)果見表3，13-5171-7產(chǎn)量隨N素水平增加先增加后降低，其中T3(N：7 kg/666.7 m2)和T2(N：5 kg/666.7 m2)處理13-5171-7 產(chǎn)量較CK 處理顯著提高；對氮肥的偏生產(chǎn)力進(jìn)行分析，不同N 素水平13-5171-7 的氮肥偏生產(chǎn)力為45.94^168.49 kg/kg，氮肥偏生產(chǎn)力隨N 素水平提高而降低；不同N 素水平13-5171-7的氮肥農(nóng)學(xué)效率為2.54^25.14 kg/kg，氮肥農(nóng)學(xué)效率隨N 素水平提高先增加后降低，符合養(yǎng)分報酬遞減率規(guī)律。在本試驗環(huán)境下，T3(N：7 kg/666.7 m2)處理13-5171-7產(chǎn)量和氮肥農(nóng)學(xué)效率最高。

3 討論與結(jié)論

分蘗是小麥等禾本科作物的重要農(nóng)藝性狀。國內(nèi)外學(xué)者對分蘗成穗特性做了大量研究[12-14]，越來越多的學(xué)者認(rèn)為，小麥產(chǎn)量進(jìn)一步增加主要依賴于控制無效分蘗的數(shù)量，增加分蘗的成穗率，使莖蘗成穗率和群體質(zhì)量提高[15-17]。建立合理的群落結(jié)構(gòu)，提高群落質(zhì)量是實現(xiàn)高產(chǎn)栽培的關(guān)鍵[18。在本研究中增施N 肥13-5171-7 的分蘗率和成穗數(shù)較CK 處理有不同程度增加，與張國良等[19]研究結(jié)論一致。在拔節(jié)期追施氮肥能夠增加成穗能力，使群體質(zhì)量朝著較好的趨勢發(fā)展，合理施用氮肥可以有效改善作物群體質(zhì)量，在5 kg/666.7 m2N 水平時13-5171-7 分蘗率較高，成穗率最高，對群體結(jié)構(gòu)形成和資源有效利用效果較好。

干物質(zhì)積累是作物產(chǎn)量形成的基礎(chǔ)[20]，增加小麥干物質(zhì)積累量是提高其產(chǎn)量的重要途徑[21]。對不同N水平處理13-5171-7生物積累進(jìn)程進(jìn)行分析，隨生育期推進(jìn)植株生物累積量增加，增施N肥13-5171-7生物量積累速率增加，當(dāng)N素為11 kg/666.7 m2水平時，由于N 素過量13-5171-7 植株會延長生育期使青稞貪青晚熟，與肖國濱等[22]研究結(jié)果一致。

對氮肥利用率和生產(chǎn)效率進(jìn)行分析，13-5171-7產(chǎn)量隨N素水平增加先增加后降低，氮肥偏生產(chǎn)力隨N 素水平提高而降低；氮肥農(nóng)學(xué)效率隨N素水平提高先增加后降低，T3(N：7 kg/666.7 m2)處理13-5171-7 產(chǎn)量和氮肥農(nóng)學(xué)效率最高，在生產(chǎn)中建議推廣。