施肥和密度對雜交谷可溶性糖、可溶性蛋白及硝酸還原酶的影響

孫常青， 楊艷君， 郭志利*， 屈 非

(1山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所，山西太原 030031；2山西省晉中學(xué)院生物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，山西晉中 030600)

施肥和密度對雜交谷可溶性糖、可溶性蛋白及硝酸還原酶的影響

孫常青1， 楊艷君2， 郭志利1*， 屈 非1

(1山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所，山西太原 030031；2山西省晉中學(xué)院生物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，山西晉中 030600)

【目的】研究不同施肥條件和密度對張雜谷5號可溶性糖、可溶性蛋白及硝酸還原酶的影響，以期為雜交谷高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)栽培提供理論依據(jù)?！痉椒ā坑?011年采用五因素二次通用旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計，研究氮、磷、鉀肥、行距和株距對張雜谷5號可溶性糖、可溶性蛋白及硝酸還原酶的影響，每個因素5個水平，共32個試驗處理組合。2012年選用2011年最優(yōu)組合及零水平組合進(jìn)行驗證試驗。采用SAS9.0軟件對各生理指標(biāo)間的相關(guān)性進(jìn)行分析，通過Lingo軟件采用迭代逐次逼近的方法研究因子間的交互作用并求極值?！窘Y(jié)果】施氮量、施磷量、行距對葉片可溶性蛋白含量和硝酸還原酶活性有顯著影響(P<0.05)，施氮量、施磷量、施鉀量、行距對葉片可溶性糖含量有顯著影響(P<0.05)。隨著施氮量和施磷量的增加以及行距的縮小，可溶性蛋白、可溶性糖和硝酸還原酶活性均呈先上升后下降的趨勢。5個因子中，施鉀量與株距的交互作用對葉片可溶性蛋白和硝酸還原酶活性有顯著影響?！窘Y(jié)論】綜合考察三個生理指標(biāo)，雜交谷可溶性蛋白、可溶性糖含量和硝酸還原酶活性均較高的施肥量和栽培方案為施氮N 187～198 kg/hm2，P2O590～97 kg/hm2，K2O 55～59 kg/hm2，行距23～24 cm，株距9～10 cm。在實際生產(chǎn)中，建議采用窄行中密度結(jié)合增施氮、磷肥的栽培方式，以提高谷子葉片可溶性蛋白含量、可溶性糖含量和硝酸還原酶活性，從而提高產(chǎn)量并改善品質(zhì)。

雜交谷； 二次通用旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計； 施肥； 密度

植物體內(nèi)碳、氮代謝是影響其生長發(fā)育、產(chǎn)量以及品質(zhì)最主要的兩大代謝過程[1]。可溶性糖是植物光合作用的直接產(chǎn)物，也是植物體內(nèi)多糖、蛋白質(zhì)、脂肪等大分子化合物的物質(zhì)基礎(chǔ)，在植物碳代謝中發(fā)揮著非常重要的作用。植物葉片中約有50%的可溶性蛋白是光合作用的關(guān)鍵酶RuBP羧化酶[2]，因此，可溶性蛋白被廣泛用作葉片衰亡[3-4]和光合能力高低的指標(biāo)[5-6]。硝酸還原酶是植物體內(nèi)硝態(tài)氮同化的調(diào)節(jié)酶和限速酶，不僅對外界氮肥反應(yīng)敏感，而且在植物對氮素的吸收利用中起關(guān)鍵作用[7-8]。植物體內(nèi)硝酸還原酶活性的高低直接影響土壤中無機(jī)氮的利用率，從而對作物的產(chǎn)量和品質(zhì)產(chǎn)生影響[9-10]。林振武等[11-12]和湯玉瑋等[13]的研究表明，水稻品種的耐肥性與硝酸還原酶活力呈負(fù)相關(guān)，即耐肥性強(qiáng)的品種硝酸還原酶活力比耐肥性弱的品種低。因此，研究作物葉片可溶性蛋白和可溶性糖含量及其硝酸還原酶活性的變化規(guī)律，有助于了解作物產(chǎn)量的形成過程，并對提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)有重要作用。施肥水平直接影響植物的氮素利用及干物質(zhì)積累，種植密度直接關(guān)系到群體光合效率的高低，進(jìn)而間接對可溶性蛋白和可溶性糖產(chǎn)生影響。目前關(guān)于可溶性蛋白、可溶性糖含量和硝酸還原酶活性與施肥量和種植密度之間關(guān)系的研究已有一些報道[14-20]，但大多只考慮單因素的影響，而忽略各因素間的交互作用。二次通用旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計可安排多因素多水平試驗并確保與試驗中心點距離相等的試驗點上的預(yù)測值方差相等，方便求出相應(yīng)于各因素水平的響應(yīng)值，從而找出預(yù)測的響應(yīng)最優(yōu)值以及相應(yīng)的試驗條件[21-23]。

本試驗在田間條件下以氮肥、磷肥、鉀肥、行距和株距五因素為試驗因子，采用五因素五水平二次通用旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計，對張雜谷5號抽穗期葉片可溶性蛋白、可溶性糖含量及硝酸還原酶活性進(jìn)行研究，以探明雜交谷在山西省晉中地區(qū)的栽培密度和肥料供應(yīng)的最佳組合以及其葉片可溶性蛋白含量、可溶性糖含量及其硝酸還原酶活性對氮肥、磷肥、鉀肥、行距和株距的響應(yīng)，以期為雜交谷高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)栽培和大面積推廣提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2011～2012年在山西省太谷縣東陽進(jìn)行，試驗地土壤有機(jī)質(zhì)18.2 g/kg、全氮0.92 g/kg、堿解氮75 mg/kg、全磷 0.68 g/kg、有效磷46 mg/kg、全鉀25.5 g/kg、速效鉀102 mg/kg，pH 8.1。供試品種為張家口市農(nóng)業(yè)科學(xué)院選育的張雜谷5號。前茬為馬鈴薯。

1.2 試驗設(shè)計

試驗包括氮肥、磷肥、鉀肥、行距和株距5個因素，每個因素5個水平(表1)，采用二次通用旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計，共32個試驗處理組合(五因素的1/2實施)[24-25]，小區(qū)面積18 m2(3 m×6 m)，重復(fù)3次，隨機(jī)排列，試驗區(qū)周圍設(shè)保護(hù)行。磷、鉀肥作為底肥，氮肥1/2作底肥、1/2作追肥在拔節(jié)孕穗期追入。氮肥為尿素，磷肥為普鈣，鉀肥為氯化鉀。播前統(tǒng)一灌水，統(tǒng)一旋耕，統(tǒng)一于2011年5月15日上午用2Bx-3型小籽粒播種機(jī)按試驗方案中的行距播種。出苗后3～5葉期間苗，同時按株距要求定苗。期間兩次人工中耕除草，統(tǒng)一田間管理，防倒伏、防鳥害。2012年選用2011年最優(yōu)組合及零水平組合進(jìn)行驗證試驗，5月18日播種，小區(qū)面積36 m2(6 m×6 m)，各6個小區(qū)。

1.3 測定項目與方法

在抽穗期、灌漿期和成熟期于每個小區(qū)隨機(jī)采集旗葉以下第二片葉，用液氮速凍后置于-80℃下保存。分別測定其可溶性蛋白、可溶性糖含量和硝酸還原酶活性。葉片可溶性蛋白采用考馬斯亮藍(lán)法[25]；可溶性糖采用蒽酮比色法[26]；硝酸還原酶(NR)活性采用磺胺比色法測定[27]，每個小區(qū)重復(fù)3次。因抽穗期處于營養(yǎng)生長與生殖生長交替的關(guān)鍵期，所以選抽穗期數(shù)據(jù)作為分析數(shù)據(jù)。

1.4 統(tǒng)計分析

采用SAS9.0統(tǒng)計軟件，通過相關(guān)分析計算各產(chǎn)量指標(biāo)間的相關(guān)系數(shù)。x1表示N，x2表示P2O5，x3表示K2O，x4表示行距，x5表示株距，通過回歸分析建立五因素與產(chǎn)量以及產(chǎn)量構(gòu)成要素間的回歸方程，其中常數(shù)項系數(shù)與二次項系數(shù)、二次項系數(shù)之間都具有相關(guān)性，保留不顯著各項[28]。將5個因素中的4個固定在碼值零水平，對模型進(jìn)行降維分析，得到以其中一個因素為確定變量的偏回歸模型，根據(jù)該模型作單因素變化趨勢圖。對各回歸子模型求一階導(dǎo)數(shù)，分析各因素的邊際效應(yīng)。在固定其他三因子為碼值零水平時，求另兩因子間的交互作用，并作兩因子互作效應(yīng)的曲面圖和等值線圖。對所建模型，通過軟件Lingo采用迭代逐次逼近的方法求極大值。

2 結(jié)果與分析

2.1 施肥和密度對谷子葉片可溶性蛋白含量的影響

根據(jù)試驗測定數(shù)據(jù)(表2)建立5個因素與張雜谷5號葉片可溶性蛋白含量的回歸方程為:

y= 0.875+0.019x1+0.018x2-0.014x3-0.028x4-0.0155x5-0.026x12-0.021x22-0.024x32-0.029x42-0.020x52+0.007x1x2+0.016x1x3-0.009x1x4-0.016x1x5+0.0003x2x3+0.003x2x4-0.0009x2x5+0.0005x3x4+0.022x3x5+0.006x4x5，決定系數(shù)為0.6953。回歸方程F檢驗P值為0.0066(<0.01)，失擬項檢驗不顯著，模型預(yù)測值與實際值吻合較好。得張雜谷5號葉片可溶性蛋白含量最大的農(nóng)藝方案為x1=0.7163，x2=0.5074，x3=-0.5270，x4=-0.6600，x5=-1.0705。即施肥量為N 187 kg/hm2， P2O590 kg/hm2， K2O 55 kg/hm2，行距為 23 cm，株距為10 cm，此時葉片可溶性蛋白含量為0.9068 mg/g, FW。

結(jié)果表明，氮(N，P=0.0327)、磷(P2O5，P=0.0079)和行距(P=0.0001)對葉片可溶性蛋白含量有顯著影響。由圖1可看出，在設(shè)計范圍內(nèi)，固定其他4個因素在碼值零水平時，5個單因素對葉片可溶性蛋白含量的影響均呈拋物線狀。張雜谷5號葉片可溶性蛋白含量隨施氮水平的增加而迅速增長，當(dāng)施氮水平超過一定值后開始緩慢下降；隨著行距的縮小，葉片可溶性蛋白含量先迅速增加，而后緩慢下降，二者呈相反的不對稱拋物線變化。隨著施磷(P2O5)量的增加，葉片可溶性蛋白含量也呈先迅速上升后緩慢下降的趨勢；隨著鉀肥(K2O)用量的增加和株距的縮小，葉片可溶性蛋白含量均先略有增加，而后逐漸降低。鉀與株距之間存在顯著的交互作用(P=0.0395)。圖2表明，當(dāng) N、P2O5、行距固定在零水平時，少施鉀(K2O)或適量施鉀時，隨著株距的縮小，葉片可溶性蛋白含量開始增加較快，后緩慢下降，說明在一定肥力范圍內(nèi)，可通過調(diào)整種植密度來替代施肥量，以密補肥；但在高鉀水平下，葉片可溶性蛋白含量隨著株距的縮小先緩慢增多后迅速減少，說明高肥高密不利于提高可溶性蛋白含量。在窄株距條件下，隨著鉀施用量的增加葉片可溶性蛋白含量緩慢增加，但繼續(xù)增加鉀肥用量，葉片可溶性蛋白明顯下降，這提示在窄株距的條件下應(yīng)控制鉀肥的過多施用；寬株距的條件下，增施鉀肥可引起葉片可溶性蛋白大幅提升，且隨著施鉀量的繼續(xù)增加，葉片可溶性蛋白含量會下降，說明在寬株距時，增施鉀肥可顯著增加葉片可溶性蛋白含量。2.2 施肥和密度對谷子葉片可溶性糖含量的影響

建立的5個因素與張雜谷5號葉片可溶性糖含量的回歸方程，決定系數(shù)為0.6359，F(xiàn)檢驗P值為0.0148(<0.05)。得張雜谷5號葉片可溶性糖含量最大的農(nóng)藝方案為x1=0.7110，x2=0.6882，x3=-0.4688，x4=-0.5566，x5=-1.1658。即施肥量為N 187 kg/hm2， P2O597 kg/hm2， K2O 57 kg/hm2，行距為 24 cm，株距為 9 cm，此時葉片可溶性糖含量為0.4065 mg/g, FW。

除株距外，其他4個因素對葉片可溶性糖含量均有顯著影響(P<0.05)。由圖1還可看出，氮、磷(N、P2O5)對葉片可溶性糖含量的影響相似，均隨著施用量的增加先迅速增加，當(dāng)施肥水平超過一定值后緩慢下降；而隨著施鉀(K2O)量的增加，其可溶性糖含量先緩慢上升后迅速下降，與N呈現(xiàn)相反的不對稱拋物線變化。這說明施氮、磷(N、P2O5)的效果對可溶性糖含量增加明顯，而施鉀(K2O)的效果卻不明顯，且過量施鉀會使可溶性糖含量急劇下降。隨著行距的縮小，葉片可溶性糖含量先迅速增加，而后逐漸下降。隨著株距縮小，葉片可溶性糖含量先略有增加，而后逐漸降低。

2.3 施肥和密度對谷子葉片硝酸還原酶活性的影響

硝酸還原酶是植物氮素同化的關(guān)鍵酶，也是一種誘導(dǎo)酶，與作物吸收和利用氮素有關(guān)。建立5個因素與張雜谷5號葉片硝酸還原酶活性的回歸方程，其決定系數(shù)為0.7648，F(xiàn)檢驗P值為0.0020(<0.01)。得張雜谷5號葉片硝酸還原酶活性最大的農(nóng)藝方案為x1=0.8749，x2=0.6201，x3=-0.4332，x4=-0.7261，x5=-1.1457。即施肥量為 N 198 kg/hm2， P2O594 kg/hm2， K2O 59 kg/hm2，行距為 23 cm，株距為 9 cm，此時葉片硝酸還原酶活性為0.6763 mg/(g·h),FW。

氮(N，P=0.0099)、磷(P2O5，P=0.0151)和行距(P=0.0011)對葉片硝酸還原酶活性有顯著影響。由圖1還可以看出，張雜谷5號葉片硝酸還原酶活性隨施氮(N)水平的增加而迅速增加，當(dāng)施氮水平超過一定值后開始逐漸下降；隨著行距的縮小，硝酸還原酶活性先迅速上升后緩慢下降，二者呈相反不對稱拋物線變化。隨著施磷(P2O5)量的增加，硝酸還原酶活性也是先迅速上升后緩慢下降；隨著鉀肥用量(K2O)的增加該酶活性先略有升高后逐漸降低，說明硝酸還原酶活性對鉀肥不敏感。

鉀(K2O)與株距間存在顯著的交互作用(P=0.0226)。圖3表明，當(dāng)N、P2O5、行距固定在碼值零水平時，在窄株距條件下，隨著施鉀量的增加硝酸還原酶活性緩慢增加，但繼續(xù)增加施鉀量，酶活性有明顯下降趨勢，提示在低密度的條件下應(yīng)控制鉀肥的過多施用；寬株距條件下，增加鉀肥用量開始可引起硝酸還原酶活性大幅提高，但繼續(xù)增加施鉀量，其活性會逐漸下降，說明在寬株距時，增施鉀肥可明顯提高硝酸還原酶活性。在低鉀水平下，隨著株距的縮小，酶活性開始增加較快，后緩慢下降，說明在一定肥力范圍內(nèi)，可通過提高種植密度來替代施肥以提高硝酸還原酶活性，以密補肥，這有利于提高品質(zhì)；但在高鉀水平下，硝酸還原酶活性隨著株距的縮小先緩慢增加后迅速下降，說明高肥高密不利于提高硝酸還原酶活性。

2.4 張雜谷5號栽培條件的驗證

為了進(jìn)一步驗證栽培條件，將2011年篩選的3個最佳水平組合，取其平均值，在施氮(N) 191 kg/hm2、 施磷(P2O5)94 kg/hm2、 施鉀(K2O) 57 kg/hm2、 行距為 23 cm、 株距為 9 cm的條件下，2012年5月選用面積為36 m2的6個小區(qū)進(jìn)行種植。將測得的3個生理指標(biāo)取其平均值，分別為可溶性糖含量0.404 mg/g, FW，可溶性蛋白含量0.897 mg/g, FW，硝酸還原酶活性0.661 mg/(g·h),FW。而在同樣條件下編碼零水平時，可溶性糖為0.389 mg/g, FW，可溶性蛋白為0.854 mg/g, FW，硝酸還原酶活性為0.621 mg/(g·h), FW，最佳水平組合比零水平組合的可溶性糖、 可溶性蛋白含量和硝酸還原酶活性分別提高了3.9%、 5.1%和6.4%，進(jìn)一步驗證了該模型的實用性。

3 討論

可溶性蛋白含量是植物體總代謝的一個重要指標(biāo)，對谷子生長發(fā)育和產(chǎn)量形成具有決定意義。從本研究可知，氮和磷對葉片可溶性蛋白含量有顯著影響，適當(dāng)增施氮肥和磷肥有利于谷子葉片可溶性蛋白含量的提高。楊晴等[19]表明，氮肥和氮磷配合施用能提高小麥葉片的可溶性蛋白含量，間接提高光合關(guān)鍵酶活性。種植密度通過影響植株營養(yǎng)狀況、光分布特征，進(jìn)而影響其不同部位葉片的光合速率和群體光合碳同化能力。從本研究可知，行距對谷子葉片可溶性蛋白含量有顯著影響，且隨著株距的縮小，可溶性蛋白含量先略有增加，后逐漸降低?？赏茰y開始隨著行距的縮小，PSII天線色素吸收的光能以熱形式耗散掉的部分很少，而用于光合電子傳遞的比較多，適當(dāng)?shù)母偁幱欣谔岣呖扇苄缘鞍缀亢凸夂闲?，但是隨著株距繼續(xù)縮小，群體內(nèi)光強(qiáng)度減弱，光合效率下降，單株干物質(zhì)積累量減少，可溶性蛋白含量降低。鉀與株距之間的互作對葉片可溶性蛋白含量影響顯著，在一定肥力范圍內(nèi)，可以通過調(diào)整種植密度來替代施肥量，通過以密補肥的方式來提高可溶性蛋白含量，低密度下增施鉀肥有利于提高葉片可溶性蛋白含量；高肥高密配合可導(dǎo)致可溶性蛋白含量迅速下降。中密度下適當(dāng)增施鉀可獲得高的可溶性蛋白含量，光合能力提高，物質(zhì)代謝和能量代謝加快，從而提高雜交谷的產(chǎn)量。

植物體內(nèi)可溶性糖含量的變化是碳水化合物體內(nèi)代謝的重要標(biāo)志，它既能反映碳水化合物的合成情況，也可說明碳水化合物在植物體內(nèi)的運輸狀況，同時碳水化合物的含量變化也反映環(huán)境對植物生長發(fā)育造成的影響[29]。本研究中氮、磷、鉀和行距均對可溶性糖含量有顯著影響。充足的肥料會促進(jìn)光合作用，進(jìn)而增加光合產(chǎn)物，使干物質(zhì)積累增多，可溶性糖含量也隨之升高。這與張瑞朋等[30]在大豆上的研究結(jié)果一致。葉片可溶性糖含量隨行距的縮小先迅速增加，而后逐漸下降。與張晉等[31]認(rèn)為的窄行中密度小麥葉片可溶性糖含量最高的結(jié)論相一致;與陳傳永等[32]對玉米各器官可溶性糖變化規(guī)律的研究結(jié)果有差異，陳傳永等指出隨著密度的增加，玉米各器官可溶性糖含量呈遞減趨勢。吳奇峰等[33]也認(rèn)為低密度有利于大豆整個生育期葉片可溶性糖含量的提高。當(dāng)可溶性糖含量提高時，細(xì)胞質(zhì)濃度提高，質(zhì)膜透性降低，膜完整性提高，保證細(xì)胞正常生理活動與功能的進(jìn)行，為細(xì)胞抵御不良外界環(huán)境提供了良好的生理基礎(chǔ)，谷子的抗逆能力就會增強(qiáng)。因此，可溶性糖含量的提高對提高谷子抗旱、抗病、抗倒伏能力有重要作用。

本研究結(jié)果表明，氮、磷水平和行距都對硝酸還原酶活性有影響，其中行距對硝酸還原酶活性的調(diào)節(jié)作用最大，這與葉全寶對水稻的研究結(jié)果不一致，葉全寶等[18]認(rèn)為施氮水平對水稻葉片硝酸還原酶活性的影響比栽插密度的影響大。肖凱等[34]研究表明，小麥葉片的硝酸還原酶活性隨施氮水平的增加而提高。隨著行距的縮小，硝酸還原酶活性先迅速增加而后緩慢下降。這表明當(dāng)密度較小時植株相互影響較小，當(dāng)密度增加時植株之間產(chǎn)生互相影響，他們對水分、養(yǎng)分，特別是光照展開競爭，促進(jìn)植株對硝態(tài)氮的吸收，當(dāng)密度繼續(xù)增加時，由于群體生長量增大，競爭激烈導(dǎo)致可供單株吸收的硝態(tài)氮量減少，因而葉片的硝酸還原酶活性下降。鉀(K2O)與株距之間的交互作用對硝酸還原酶活性有顯著影響，在窄株距的條件下，隨著施鉀量繼續(xù)增加到一定程度，硝酸還原酶活性明顯下降，這提示在窄株距條件下應(yīng)控制鉀肥的過量施用；寬株距的條件下，增加鉀肥用量開始時會引起硝酸還原酶活性大幅提高，說明在寬株距時，適當(dāng)增施鉀肥可明顯提高谷子葉片的硝酸還原酶活性。在低鉀水平下，可以通過提高種植密度代替施肥來提高硝酸還原酶活性，以密補肥，但在高鉀水平下，隨著株距的縮小葉片硝酸還原酶活性先緩慢增加后迅速下降，說明高肥高密配合不利于谷子葉片硝酸還原酶活性的提高。

4 結(jié)論

氮、磷水平和種植行距均對張雜谷5號葉片可溶性蛋白、可溶性糖含量和硝酸還原酶活性有顯著影響，并隨著施氮量、施磷量的增加和行距的縮小，這三個指標(biāo)都呈現(xiàn)出先增后減的趨勢。說明這三個指標(biāo)之間的變化是相輔相成的。當(dāng)葉片可溶性蛋白含量提高時，可間接增強(qiáng)光合關(guān)鍵酶的活性，光合能力增強(qiáng)，光合作用的直接產(chǎn)物多，干物質(zhì)積累多，則可溶性糖含量就高?？扇苄缘鞍缀吭礁?，植株對無機(jī)肥料的反應(yīng)就越敏感，氮素利用率也隨之提高，硝酸還原酶活性也高。施鉀水平和株距的交互作用對可溶性蛋白含量和硝酸還原酶活性均有顯著影響，在低鉀水平下，可以通過提高種植密度來替代施肥以提高可溶性蛋白含量和硝酸還原酶活性，高肥高密度組合不利于提高谷子葉片的可溶性蛋白含量和硝酸還原酶活性。在生產(chǎn)上可以在窄行中密度的基礎(chǔ)上，通過增施氮、磷肥和選擇合適的施肥時期來達(dá)到提高葉片可溶性蛋白、可溶性糖含量和硝酸還原酶活性的目的，從而提高谷子的產(chǎn)量并改善其品質(zhì)。

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Effects of fertilization and density on soluble sugar and protein and nitrate reductase of hybrid foxtail millet

SUN Chang-qing1, YANG Yan-jun2, GUO Zhi-li1*, QU Fei1

(1InstituteofCropSciences,ShanxiAcademyofAgriculturalSciences,Taiyuan030031,China; 2CollegeofBioengineering,JinzhongUniversity,Jinzhong,Shanxi030600,China)

【Objectives】 This paper investigated the effects of fertilization and density on nitrate reductase, and soluble protein, soluble sugar of Zhangzagu 5 to provide a theoretical basis for the high-yield and high-quality cultivation of foxtail millet.【Methods】 An experiment based on the quadratic general rotary unitized design was carried out to study effects of nitrogen, phosphate and potassium, plant spacing and row spacing on nitrate reductase, and soluble protein and sugar of foxtail millet. The experiment was done in 2011 and 2012. The quadratic general rotary unitized design included 5 factors, 5 levels of each factor, a total of 32 experimental treatment combinations in 2011. In 2012 the verification test was performed of optimal combination and zero level combination selected in 2011. SAS9.0 was used to analysis the correlation between various physiological indices. Interactions between factors and extreme values were studied through an iterative successive approximation method by Lingo software.【Results】 The results show that the levels of nitrogen and phosphate and row spacing have significant effects on soluble protein, soluble sugar and activity of nitrate reductase, and the level of potassium has also significant effect on soluble sugar. Soluble protein and sugar and activity of nitrate reductase have a similar trend from rising to declining with nitrogen and phosphate increasing and row spacing narrowing. The interaction between the potassium level and plant spacing has significant effect on soluble protein and activity of nitrate reductase of leaves. The interaction effects of the 5 factors on soluble sugar are not obvious.【Conclusions】 Comprehensive survey of three physiological indicators, the fertilization and cultivation pattern improve the levels of nitrate reductase, and soluble protein, soluble sugar, 187-198 kg/hm2for nitrogen level, 90-97 kg/hm2for P2O5, 55-59 kg/hm2for K2O, 23-24 cm for row spacing, 9-10 cm for plant spacing. In order to enhance millet soluble protein content, soluble sugar content and nitrate reductase activity, the cultivation style of narrow row spacing and middle density combination and increase of nitrogen and phosphate fertilization should be adopted in the actual production. So the production and quality are increased.

hybrid foxtail millet; quadratic general rotary unitized design; fertilizer; density

2014-04-28 接受日期: 2014-07-25 網(wǎng)絡(luò)出版日期: 2015-05-13

國家科技支撐計劃(2014BAD07B01)；山西省攻關(guān)項目(20140311006-3)；山西省攻關(guān)項目(20140311006-1)資助。

孫常青(1977—)，男，山西省繁峙縣人，碩士，副研究員，主要從事作物栽培與生理研究。E-mail: schqty@126.com *通信作者E-mail: gzl001@163.com

S515.062

A

1008-505X(2015)05-1169-09