施肥對(duì)高粱生長(zhǎng)、干物質(zhì)積累與養(yǎng)分吸收分配的影響

董二偉，王勁松，韓鵬遠(yuǎn)，王立革，丁玉川，焦曉燕

（山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與資源研究所，山西太原030006）

高粱（Sorghum bicolor（L.）Moench）是具有食用、釀造、飼料、工業(yè)加工等多種用途的禾谷類作物[1]，其具有抗旱、耐澇、抗鹽堿、耐貧瘠、耐高溫等特點(diǎn)[2]。多年來(lái)，由于種植粗放、施肥不合理，高粱產(chǎn)量低而不穩(wěn)，難以滿足日益增長(zhǎng)的市場(chǎng)需求。合理施用N，P，K 肥是提高高粱產(chǎn)量和改善品質(zhì)的一項(xiàng)重要措施。高粱植株養(yǎng)分吸收利用和干物質(zhì)積累是高粱產(chǎn)量形成的基礎(chǔ)，是合理施肥的重要依據(jù)。有關(guān)高粱施肥研究國(guó)內(nèi)已有大量報(bào)道[3-5]，但對(duì)高粱養(yǎng)分的吸收及其分配規(guī)律的研究報(bào)道較少[6]?！?414”肥效試驗(yàn)為我國(guó)測(cè)土配方施肥項(xiàng)目重要的技術(shù)方法，其利用14 個(gè)處理能夠有效反映出試驗(yàn)土壤的最高產(chǎn)量施肥量、最佳經(jīng)濟(jì)施肥量及營(yíng)養(yǎng)元素間的交互作用等大量施肥信息[7]?！?414”試驗(yàn)設(shè)計(jì)具有回歸最優(yōu)設(shè)計(jì)、處理少和效率高的優(yōu)點(diǎn)[8-9]，近年來(lái)，有關(guān)“3414”肥效試驗(yàn)已有大量報(bào)道[10-13]。

本研究在大田試驗(yàn)條件下，采用“3414”試驗(yàn)設(shè)計(jì)，研究了施肥對(duì)雜交高粱生長(zhǎng)、干物質(zhì)積累與養(yǎng)分吸收分配的影響，以期為雜交高粱高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效施肥提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 供試材料

試驗(yàn)于2009 年5 月20 日至10 月16 日在山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院高粱研究所修文試驗(yàn)地進(jìn)行。供試土壤類型為石灰性褐土，耕層（0～20 cm）土壤有機(jī)質(zhì)含量8.73 g/kg，全N 含量0.71 g/kg，有效P 含量8.92 mg/kg，速效K 含量117.9 mg/kg。供試作物為高粱，品種為晉雜12 號(hào)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及樣品采集

試驗(yàn)采用“3414”設(shè)計(jì)方法，設(shè)N，P，K 共3 個(gè)因素、4 個(gè)水平，共14 個(gè)處理，分別為N0P0K0，N0P2K2，N1P2K2，N2P0K2，N2P1K2，N2P2K2，N2P3K2，N2P2K0，N2P2K1，N2P2K3，N3P2K2，N1P1K2，N1P2K1，N2P1K1，其中，N1，N2，N3的施肥水平分別為97.5，195.0，292.5 kg/hm2，P1，P2，P3的施肥水平分別為37.5，75.0，112.5 kg/hm2，K1，K2，K3的施肥水平分別為30.0，60.0，90.0 kg/hm2，N0，P0，K0分別表示不施N，P，K；P 和K 作為基肥播前一次性施入，N 肥分別在播前（1/4）、拔節(jié)期（1/2）和抽穗期（1/4）施入。小區(qū)面積35 m2，重復(fù)3 次。2009 年5 月20 日播種，5 月27 日出苗，6 月8 日進(jìn)行間苗，間苗后行距40 cm，株距20 cm，密度為115 500 株/hm2。為了明確高粱養(yǎng)分累積的影響，分別于播種后的20（6 月8 日），29（6 月17日），48（7 月10 日），65（7 月23 日），83（8 月10日），152 d（10 月18 日）對(duì)N0P0K0（對(duì)照）和N2P2K2（施肥）2 個(gè)處理的植株進(jìn)行采樣調(diào)查。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

所采植株分地上部、根系和穗部，清洗干凈后烘干以獲得高粱植株各部位干物質(zhì)生物量。植物樣品中N，P，K 測(cè)定均采用H2SO4-H2O 消化法，N 含量用蒸餾自動(dòng)分析儀測(cè)定，P 含量用鉬銻抗比色法，K 含量用火焰光度計(jì)法[14]。作物根系則將以高粱莖基部為中心周圍30 cm 根系帶土取出，沖洗干凈后將根系表面水分吸干凈，用排水法測(cè)定根系體積[15]。試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Mintable 15軟件進(jìn)行方差分析，采用Excel 作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥處理對(duì)高粱生長(zhǎng)和產(chǎn)量的影響

與N0P0K0相比，N0P2K2，N2P0K2和N2P2K0處理在播種后29 d 顯著地促進(jìn)了高粱株高和根系生長(zhǎng)，N0P0K0處理高粱株高為8.64 cm，施肥處理株高則介于12.5～16.1 cm 之間；不施肥處理根系體積為12.3 cm3，施肥處理根系體積為17.2～25.7 cm3（圖1 和圖2），這表明在供給N，P，K 其中2 種養(yǎng)分情況下，另外1 種養(yǎng)分供給與否對(duì)高粱苗期生長(zhǎng)沒(méi)有顯著影響。

由表1 可知，N0P0K0處理產(chǎn)量最低，N2P1K1，N2P2K2處理產(chǎn)量較高，達(dá)到9 000 kg/hm2左右。通過(guò)對(duì)3 因素中任2 因素為設(shè)計(jì)最佳施用量時(shí)分析，一元二次模型的N，P，K 均有較好的擬合性（圖3）。在P2K2水平時(shí)，產(chǎn)量N2＞N1＞N3＞N0，產(chǎn)量對(duì)N 施用量擬合方程為：y＝-0.026 1x2＋8.566 2x＋8 352.7；在N2K2水平時(shí)，產(chǎn)量P2＞P3＞P1＞P0，產(chǎn)量對(duì)P 施用量擬合方程為：y＝－0.172 6x2＋27.753x＋7 742.3；在N2P2水平時(shí)，產(chǎn)量K2＞K0＞K1＞K3，產(chǎn)量對(duì)K 施用量的擬合方程為：y＝-0.319 4x2＋19.41x＋8 610.3。圖3 和擬合方程一次項(xiàng)的系數(shù)表明，從不施肥到低施肥量增產(chǎn)效果表現(xiàn)為P＞N＞K，表明在該區(qū)域施用P 肥具有較好的增產(chǎn)效果，而施K 肥沒(méi)有增產(chǎn)效果。

表1 不同施肥處理對(duì)高粱千粒質(zhì)量和產(chǎn)量的影響

2.2 施肥對(duì)高粱干物質(zhì)積累與分配的影響

以不施肥處理（N0P0K0）和N，P，K 中量施肥處理（N2P2K2）為例，系統(tǒng)地研究高粱干物質(zhì)積累、養(yǎng)分吸收及其分配規(guī)律。由表2 可知，苗期高粱干物質(zhì)積累較少，拔節(jié)期到抽穗期干物質(zhì)積累明顯加快，到成熟期干物質(zhì)積累達(dá)最高。與不施肥處理（N0P0K0）相比，施肥處理（N2P2K2）高粱干物質(zhì)積累從苗期到成熟期都高于不施肥處理。從干物質(zhì)分配比例情況看，干物質(zhì)主要分配到莖葉中，在拔節(jié)到抽穗期比例最大。施肥與不施肥的積累規(guī)律基本一致。表明施肥有利于高粱干物質(zhì)積累量的增加，而對(duì)干物質(zhì)分配比例沒(méi)有明顯的影響。

表2 施肥對(duì)不同生育期高粱干物質(zhì)積累與分配的影響

續(xù)表2

2.3 施肥對(duì)高粱N，P，K 養(yǎng)分吸收與分配的影響

2.3.1 施肥對(duì)不同生育期高粱N 吸收與分配的影響 試驗(yàn)結(jié)果（表3）表明，施肥高粱莖葉、根和穗部吸N 量在各生育時(shí)期均高于對(duì)照。莖葉在灌漿期N 吸收量達(dá)到最大值，施肥比對(duì)照提高40.0%。對(duì)照根系在灌漿期N 吸收量達(dá)到最大值，而施肥高粱根系N 吸收量最大值在成熟期，表明施肥能維持后期根系的吸收功能，促進(jìn)根系對(duì)N 的吸收。在成熟期，施肥高粱穗部N 吸收量比對(duì)照提高24.2%。N 在莖葉的分配除在抽穗期低于對(duì)照外，各生育時(shí)期都高于對(duì)照。根部N 在苗期和拔節(jié)期的分配低于對(duì)照，之后均高于對(duì)照。N 在穗部的分配略低于對(duì)照。

表3 施肥對(duì)不同生育期高粱N 吸收與分配的影響

2.3.2 施肥對(duì)不同生育期高粱P 吸收與分配的影響 從表4 可以看出，各生育時(shí)期施肥高粱莖葉、根、穗部的吸P 量均高于對(duì)照。在灌漿期，高粱莖葉和根部P 的吸收均達(dá)到最大值，施肥比對(duì)照分別提高38.3%和71.4%。穗部的P 吸收量在成熟期達(dá)到最大，施肥比對(duì)照提高32.9%。在苗期和拔節(jié)期，施肥高粱莖葉P 分配比例高于對(duì)照，而根系相反，施肥根系P 的分配比例低于對(duì)照，這表明施肥提高了P 從根系向地上部的轉(zhuǎn)運(yùn)率。抽穗后由于P 向穗部轉(zhuǎn)移，所以，在莖葉和根部P 的比例明顯下降，特別是對(duì)照P 的比例下降更加明顯。到成熟期，穗部P 的比例達(dá)到70%以上，表明P 積累主要集中在穗部，施肥對(duì)P 的分配比例沒(méi)有明顯影響。

表4 施肥對(duì)不同生育期高粱P 吸收與分配的影響

2.3.3 施肥對(duì)不同生育期高粱K 的吸收與分配的影響 由表5 可知，施肥對(duì)高粱K 的吸收有一定程度的影響，施肥高粱莖葉、根和穗部的K吸收量在生育期內(nèi)均高于對(duì)照，但是差異不明顯，說(shuō)明土壤中原有的有效性K 含量比較高，或者高粱品種本身對(duì)低K 的吸收能力較強(qiáng)。高粱對(duì)K 吸收的最大值在成熟期，表明在高粱生長(zhǎng)后期仍需要一定量的K 素供應(yīng)。從K 的分配比例來(lái)看，施肥作用不明顯。K 的積累主要集中在高粱莖葉中，穗部中K 的比例也不高。

表5 施肥對(duì)不同生育期高粱K 的吸收與分配的影響

2.3.4 施肥對(duì)不同生育期高粱養(yǎng)分吸收量與吸收比例的影響 高粱在苗期對(duì)N，P，K 的吸收相對(duì)較少，進(jìn)入拔節(jié)期后，其速度明顯加快，到抽穗期吸收速率達(dá)到最大，從抽穗到成熟期，雖養(yǎng)分吸收仍在增加，但吸收速率明顯下降。施肥高粱在不同生育期對(duì)N，P，K 的吸收量均高于對(duì)照。從養(yǎng)分吸收量看，高粱養(yǎng)分吸收量最大的是K，其次是N，最低的是P。從養(yǎng)分吸收比例看，高粱不同生育期對(duì)N，P，K 養(yǎng)分的吸收比例除在苗期N＞K＞P外，其他生育時(shí)期均為K＞N＞P。從生育進(jìn)程看，P，K 的吸收比例呈現(xiàn)增加趨勢(shì)。施肥高粱在不同生育期對(duì)N，P，K 吸收比例與對(duì)照相似（表6）。

表6 施肥對(duì)不同生育期高粱養(yǎng)分吸收量與吸收比例的影響

3 結(jié)論

（1）本試驗(yàn)條件下，不施用N，P，K 時(shí)，高粱根系和地上部生長(zhǎng)及產(chǎn)量均較低，施用任意2 種養(yǎng)分均會(huì)明顯促進(jìn)高粱生長(zhǎng)；施用P 肥具有較好的增產(chǎn)效果，施K 沒(méi)有增產(chǎn)效果。（2）高粱干物質(zhì)積累主要集中在拔節(jié)到抽穗期，成熟期干物質(zhì)積累量達(dá)到最大。施肥高粱在不同生育時(shí)期干物質(zhì)積累均高于對(duì)照。高粱干物質(zhì)主要分配到莖葉部分，生育后期由于穗部干物質(zhì)的積累，莖葉分配比例略有下降。與對(duì)照相比，施肥對(duì)高粱干物質(zhì)分配比例沒(méi)有明顯的影響。（3）N，P 養(yǎng)分吸收高峰在抽穗至灌漿期，而K 的吸收高峰一直延續(xù)到成熟期。施肥高粱莖葉、根和穗部的N，P，K養(yǎng)分吸收量在各生育時(shí)期均高于對(duì)照。N，P，K 養(yǎng)分主要分配在莖葉上，穗部中養(yǎng)分分配比例大小依次為P＞N＞K。（4）高粱N，P，K 養(yǎng)分吸收量和分配比例最大的是K，其次是N，最低的是P。不同生育期高粱N，P，K 養(yǎng)分吸收量和分配比例表現(xiàn)不同，P 和K 的吸收比例隨生育進(jìn)程呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)，成熟期高粱吸收N，P2O5，K2O 的比例為1∶0.32∶2.22。施肥高粱在不同生育期對(duì)N，P2O5，K2O 吸收比例與對(duì)照相似。

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