谷子光合特性及產(chǎn)量最優(yōu)的氮磷肥水平與細胞分裂素6-BA組合研究

馮志威， 楊艷君， 郭平毅， 原向陽， 寧 娜

(1山西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院， 山西太谷 030801； 2山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所， 山西太原 030031；3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)

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谷子光合特性及產(chǎn)量最優(yōu)的氮磷肥水平與細胞分裂素6-BA組合研究

馮志威1, 2， 楊艷君1, 3， 郭平毅1*， 原向陽1， 寧 娜1

(1山西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院， 山西太谷 030801； 2山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所， 山西太原 030031；3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】谷子的干物質(zhì)90%來源于光合作用，提高谷子群體光能利用，維護中上部葉片較大的光合速率及持續(xù)時間對于產(chǎn)量形成十分重要。研究合理施肥對谷子光合特性的影響將為谷子生產(chǎn)提供合理施肥依據(jù)。【方法】以張雜谷5號為試材，采用三因素二次通用旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計進行田間試驗。設(shè)5個氮水平為22、 69、 138、 207、 254 kg/hm2； 5個磷(P2O5)水平為11、 36、 72、 108、 133 kg/hm2；細胞分裂素6-BA [0.5%(v/v)]于開花期開始，每天16:00左右葉面噴施，連噴4 d。灌漿期調(diào)查旗葉葉綠素含量、凈光合速率、葉面積系數(shù)和產(chǎn)量?！窘Y(jié)果】隨著施磷量的增加，葉片凈光合速率、葉面積系數(shù)先迅速上升后緩慢下降；隨著噴施6-BA濃度的增加，葉片凈光合速率、葉面積系數(shù)先迅速上升后下降明顯。葉綠素含量受氮、磷、6-BA影響顯著，三個因素變化趨勢比較一致，隨著施氮、磷的用量和噴施6-BA的濃度升高，葉綠素含量均呈先增后降的趨勢，產(chǎn)量也隨氮、磷、6-BA的水平變化顯著。根據(jù)一次項對產(chǎn)量的作用方程來看，增產(chǎn)作用磷>6-BA>氮。在供試施用水平內(nèi)，氮、磷、6-BA對產(chǎn)量的影響均呈拋物線狀，隨著施磷的增加，產(chǎn)量先迅速增加后緩慢下降，隨著施氮量、6-BA用量的增加，產(chǎn)量先迅速增加后下降明顯。氮肥和細胞分裂素6-BA之間交互作用對葉綠素含量、凈光合速率、葉面積系數(shù)和產(chǎn)量均有顯著影響?！窘Y(jié)論】在供試條件下，適宜氮磷施用水平配合噴施6-BA可顯著增加谷子的葉面積系數(shù)、葉綠素含量和凈光合速率，超過適宜用量后，降低作用也很明顯。氮、磷、6-BA與產(chǎn)量間回歸關(guān)系極顯著，擬合程度較高，可用于實際產(chǎn)量預(yù)測。對于張雜谷5號，最高產(chǎn)量為N175.0 kg/hm2，P2O594.3 kg/hm2，噴施6-BA 11.8 mg/L，預(yù)期產(chǎn)量為6629 kg/hm2。

張雜谷5號； 氮肥； 磷肥； 6-BA； 產(chǎn)量； 光合特性

谷子[Setariaitalica(L.) Beau]又稱粟，屬禾本科，狗尾草屬，是我國北方地區(qū)主要的糧食作物之一。張雜谷5號具有適應(yīng)性廣、抗旱性強以及產(chǎn)量明顯高于常規(guī)谷的特點[1-2]。谷子的干物質(zhì)90%來源于光合作用的產(chǎn)物，提高谷子群體光能利用，特別是維護中上部葉片較大的光合速率及持續(xù)時間對于產(chǎn)量形成十分重要[3]。功能葉片的葉綠素含量直接影響光合作用速率和光合產(chǎn)物形成[4-5]。氮素在谷子營養(yǎng)生長階段的物質(zhì)積累中是不可缺少的，氮素供應(yīng)充足, 光合作用的直接產(chǎn)物能夠比較快地轉(zhuǎn)化，合成蛋白質(zhì)、核酸、葉綠素和各種酶等重要物質(zhì)，輸送到生長部位，推動新的細胞、組織和器官的形成，從而提高光合作用的效率。磷素的作用也是十分重要的，增加施磷量, 提高根系對土壤養(yǎng)分的吸收能力，促進營養(yǎng)物質(zhì)在植株體內(nèi)的合成和運輸，加速營養(yǎng)生長和物質(zhì)積累，充分利用光熱資源，為谷子高產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。內(nèi)源激素是谷類作物籽粒灌漿期間光合同化物運轉(zhuǎn)和分配的基本調(diào)控，并因此參與調(diào)節(jié)了籽粒重和產(chǎn)量[6]。細胞分裂素一般認(rèn)為是促進型植物激素，對促進細胞分裂和延緩植株衰老起重要調(diào)控作用[7]，有研究表明細胞分裂素參與小麥籽粒發(fā)育的調(diào)節(jié)，是調(diào)節(jié)氮素運轉(zhuǎn)的主要因素之一[8]。此外, 細胞分裂素還有向其作用的部位調(diào)運營養(yǎng)的能力[9-10]。王志敏[11]用6-BA處理麥穗, 發(fā)現(xiàn)處理穗的還原糖含量和果聚糖含量高于對照穗，蔗糖轉(zhuǎn)化酶活性和酸性轉(zhuǎn)化酶活性也比對照有所增加。孫振元等[12]證實6-BA 處理葉或穗均影響營養(yǎng)器官及穗的氮素吸收、分配和再分配，但細胞分裂素在谷子栽培中的研究鮮見報道。

本試驗在田間條件下以氮肥、磷肥、細胞分裂素6-BA三因素為影響因子，張雜谷5號灌漿期旗葉葉綠素含量、凈光合速率、葉面積指數(shù)和產(chǎn)量為研究對象，采用3因素5水平二次通用旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計，旨在探索光合特性及產(chǎn)量對氮肥、磷肥和6-BA的響應(yīng)，以期為雜交谷如何提高葉片光合、增加光合產(chǎn)物積累以及大面積推廣雜交谷子提供理論依據(jù)。

1　材料與方法

1.1試驗地概況

試驗于20122013年谷子兩個生長季在山西省農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)作站進行，試驗地前茬為馬鈴薯。該地土壤肥力情況：pH值8.1、含有機質(zhì)18.2 g/kg、全氮0.92 g/kg、堿解氮75 mg/kg、全磷 0.68 g/kg，速效磷 46 mg/kg, 全鉀 25.5 g/kg，速效鉀 102 mg/kg。

1.2試驗設(shè)計

供試品種為近幾年在山西推廣面積最大的張雜谷5號(山西農(nóng)科院經(jīng)濟作物研究所供種)。試驗設(shè)氮(N)、磷(P2O5)、6-BA 3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20個試驗處理組合[13]，小區(qū)面積3×6=18 m2，重復(fù)3次，隨機安排小區(qū)，試驗區(qū)周圍設(shè)保護行。以尿素(含N 46%)、過磷酸鈣(含P2O516%)為肥源，6-BA由美國Sigma公司生產(chǎn)。磷肥為全部作為底肥；氮肥60%作為底肥，40%待幼苗長至六葉期時葉面噴施；于開花期開始，每天16:00左右葉面噴施6-BA，連噴4 d。為使激素能更好地附著于葉片，噴施前將激素與0.5%(v/v)吐溫-20(美國Sigma公司)混合配成相應(yīng)水平的濃度。播前灌水、旋耕。分別于2012年5月15日和2013年5月18日用2BX-3型小籽粒播種機(山西農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院研制)按行距40 cm播種。出苗后35葉期間苗，同時按株距要求定苗。期間統(tǒng)一田間管理，防倒伏、防鳥害。

表1　試驗因素水平與編碼表

1.3測定項目和方法

葉面積系數(shù)(LAI)：在灌漿期，隨機取長勢均勻的30個單莖，人工測量葉面積系數(shù)，每個處理測3次。

葉綠素含量：在灌漿期，選10片生長基本一致的旗葉，用SPAD-502型葉綠素儀測定旗葉中部SPAD值，每片葉片測定3次，取平均值。

凈光合速率：在灌漿期，用美國產(chǎn)LI-6400光合儀，自然光下測定旗葉Pn, 每重復(fù)選3片生長一致的旗葉，測定時間為晴天9:0011:00。

產(chǎn)量：2012年9月30日和2013年10月5日收獲，脫粒風(fēng)干后稱重、計產(chǎn)。

1.4數(shù)據(jù)處理

兩個試驗?zāi)甓鹊脑囼灲Y(jié)果基本一致，本研究主要以2013年的結(jié)果進行分析(表2)。用SAS9.0統(tǒng)計軟件，通過相關(guān)分析，計算產(chǎn)量與各指標(biāo)之間的相關(guān)系數(shù)。X1表示N，X2表示P2O5，X3表示細胞分裂素6-BA，通過回歸分析建立3因素與葉面積指數(shù)、葉綠素含量、旗葉凈光合速率和產(chǎn)量之間的三元二次回歸方程，因通用旋轉(zhuǎn)設(shè)計的常數(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[10]，為方便對模型進行分析討論，保留不顯著的各項。將3個因素中的2個固定在零水平，對數(shù)學(xué)模型進行降維分析，得到以其中一個因素為確定變量的偏回歸模型，并根據(jù)該模型做出單因素變化趨勢圖。在固定其他一因子為零水平時，求兩因子之間的交互作用，并作兩因子互作效應(yīng)的等值線圖。對所建模型，通過軟件Lingo采用迭代逐次逼近的方法求解得到極大值。

2　結(jié)果與分析

2.1谷子凈光合速率對氮肥、磷肥以及6-BA施用量的響應(yīng)

建立3個因素與張雜谷5號凈光合速率的回歸方程：

1.613X1X3+0.013X2X3

(1)

其中，決定系數(shù)為0.8255； 回歸方程(1)的F檢驗P值為0.0004(<0.01)，失擬項檢驗不顯著，說明模型的預(yù)測值與實際值吻合較好。由方程(1)得張雜谷5號凈光合速率最大的農(nóng)藝方案為X1=1.471，X2=0.452，X3=1.139； 即施氮肥239.5 kg/hm2，施磷肥88.3 kg/hm2，施6-BA 15.7 mg/L，此時凈光合速率為27.49 μmol/(m2·s)。

單因素施磷(P=0.0016)、6-BA(P=0.0041)對凈光合速率有顯著影響。由圖1a可知，在設(shè)計范圍內(nèi)，張雜谷5號的凈光合速率隨施氮的增加先緩慢上升后逐漸下降；隨著施磷量的增加，張雜谷5號的凈光合速率先迅速上升后緩慢下降；隨著噴施6-BA濃度的增加，張雜谷5號的凈光合速率先迅速上升后下降明顯。氮肥與6-BA (P=0.0013)之間在交互作用對張雜谷5號的凈光合速率有顯著的影響。圖2a可以看出，當(dāng)磷肥在零水平時，隨氮肥和6-BA水平的增加，凈光合速率呈先增后降的趨勢。在6-BA高水平下氮肥對凈光合速率的增加效應(yīng)更明顯，說明在6-BA高濃度時，增施氮肥能提高凈光合速率。但在低6-BA濃度下，隨著氮肥濃度的增加，凈光合速率呈先緩慢增加后明顯下降趨勢，說明在低6-BA條件下應(yīng)控制氮肥的過量噴用。氮肥與6-BA互作的等高線的脊線夾角為銳角，可判斷該相互作用為正交互作用。

2.2谷子葉面積系數(shù)對氮肥、磷肥以及6-BA施用量的響應(yīng)

建立3個因素與張雜谷5號葉面積系數(shù)的回歸方程：

表2　二次通用旋轉(zhuǎn)設(shè)計方案及試驗結(jié)果

圖1　單因素對谷子產(chǎn)量及光合指標(biāo)的影響 Fig.1　Effects of single factor on yield and photosynthetic indices of millet

0.258X1X3-0.065X2X3

(2)

其中，決定系數(shù)為0.8755； 回歸方程(2)的F檢驗P值為0.0001(<0.01)，失擬項檢驗不顯著，說明模型的預(yù)測值與實際值吻合較好。由式(2)得張雜谷5號葉面積系數(shù)最大的農(nóng)藝方案為X1=0.5973，X2=0.5718，X3=0.4296； 即施氮肥179.2 kg/hm2，施磷肥92.6 kg/hm2，施6-BA 12.1 mg/L，此時葉面積系數(shù)為6.15。

單因素磷肥(P=0.0423)、6-BA(P=0.0105)對葉面積系數(shù)有顯著影響。由圖1b可知，在設(shè)計范圍內(nèi)，張雜谷5號的葉面積系數(shù)隨施氮肥的增加先緩慢上升后逐漸下降；隨著磷肥的增加，張雜谷5號的葉面積系數(shù)先迅速上升后緩慢下降；隨著噴施6-BA量的增加，張雜谷5號的葉面積系數(shù)先迅速上升后下降明顯。氮肥與磷肥之間(P=0.0365)、氮肥與6-BA(P=0.0018)之間存在顯著的交互作用。圖2b可以看出，當(dāng)噴施6-BA量在零水平時，隨氮和磷水平的增加，葉面積系數(shù)呈先增后降的趨勢。在低磷下，隨著施氮量的增加，葉面積系數(shù)先緩慢上升后下降迅速，說明在低磷條件下應(yīng)控制氮肥的濃度；在高磷條件下，隨著施氮量的增加，張雜谷5號葉面積系數(shù)先緩慢上升后逐漸下降。圖2c可以看出，當(dāng)施磷在零水平時，在低氮條件下，隨著6-BA量的增加，葉面積系數(shù)先緩慢上升后下降迅速，說明在低氮條件下應(yīng)控制6-BA的用量；在氮高水平條件下，隨著6-BA用量的增加，葉面積系數(shù)先迅速上升后緩慢下降，說明氮和6-BA配合施用有利于植株的生長，增大葉面積系數(shù)。

2.3谷子葉綠素含量對氮肥、磷肥以及6-BA施用量的響應(yīng)

建立3個因素與張雜谷5號葉綠素含量的回歸方程：

1.4X1X3+0.375X2X3

(3)

其中，決定系數(shù)為0.8539；回歸方程(3)的F檢驗P值為0.0002(<0.01)，失擬項檢驗不顯著, 說明模型的預(yù)測值與實際值吻合較好。由式(3)得張雜谷5號葉綠素含量最大的農(nóng)藝方案為X1=0.3452，X2=0.3470，X3=0.3689；即施氮肥161.8 kg/hm2，施磷肥84.5 kg/hm2，施6-BA 11.8 mg/L，此時葉綠素含量為39.73。

單因素氮(P=0.0348)、磷(P=0.007)、6-BA(P=0.0162)對葉綠素含量有顯著影響，由圖1c可以看出，在設(shè)計范圍內(nèi)，三單因素變化趨勢比較一致，隨著施氮、磷的用量和噴施6-BA的濃度升高，葉綠素含量均呈先增后降的趨勢。氮與6-BA(P=0.0136)之間的交互作用對張雜谷5號的凈光合速率有顯著的影響。圖2d可以看出，當(dāng)磷肥在零水平時，在低濃度6-BA下，隨著施氮量的增加，葉綠素含量先緩慢上升，后下降迅速，在高6-BA濃度下，隨著施氮肥的增加，葉綠素含量先迅速上升，后緩慢下降，說明高6-BA濃度需高氮配合。在氮肥高水平下，隨著6-BA濃度的增加，葉綠素含量先迅速上升后緩慢下降，在氮肥低濃水平下，隨著6-BA濃度的增加，葉綠素含量先緩慢上升后下降明顯。氮肥與6-BA互作的等高線的脊線夾角為銳角，可判斷該相互作用為正交互作用。

2.4谷子產(chǎn)量對氮肥、磷肥以及6-BA施用量的響應(yīng)

氮肥、磷肥以及6-BA施用量與張雜谷5號產(chǎn)量的回歸方程：

(4)

其中，決定系數(shù)為0.8971；回歸方程(4)的F檢驗P值為0.0001(<0.01)，失擬項檢驗不顯著, 說明模型的預(yù)測值與實際值吻合較好。由式(4)得張雜谷5號每公頃產(chǎn)量最大的農(nóng)藝方案為X1=0.5354，X2=0.6186，X3=0.3653； 即施氮肥175.0 kg/hm2，施磷肥94.3 kg/hm2，施6-BA 11.8 mg/L，此時產(chǎn)量為6 629 kg/hm2。

單因素氮(P=0.023)、磷(P=0.0002)、6-BA(P=0.0206)對產(chǎn)量有顯著影響，從一次項對產(chǎn)量的作用來看，各單因素的作用大小為磷>6-BA >氮。由圖1d可以看出，在設(shè)計范圍內(nèi)，3個因素對產(chǎn)量的影響均呈拋物線狀。隨著施磷的增加，產(chǎn)量先迅速增加后緩慢下降，隨著施氮量、6-BA用量的增加，產(chǎn)量先迅速增加后下降明顯。氮與磷之間(P=0.0328)、氮與6-BA(P=0.0032)之間的交互作用對產(chǎn)量有顯著的影響。圖2e可以看出，當(dāng)噴施6-BA量在零水平時，隨氮和磷水平的增加，產(chǎn)量呈先增后降的趨勢。在低磷下，隨著施氮量的增加，產(chǎn)量先緩慢上升后下降迅速，說明在低磷下應(yīng)控制氮的用量；在氮高水平下，隨著施磷的增加，產(chǎn)量先迅速增加后緩慢下降。圖2f 可以看出，當(dāng)磷在零水平時，在低氮水平下，隨著6-BA濃度的增加，產(chǎn)量先緩慢上升后下降迅速，說明在低氮條件下應(yīng)控制6-BA的濃度；在氮高水平條件下，隨著6-BA濃度的增加，產(chǎn)量先迅速上升后緩慢下降，說明氮和6-BA二者合理的配合施用有利于提高作物的產(chǎn)量。

圖2　因素交互作用對谷子產(chǎn)量及光合指標(biāo)的影響Fig. 2　Effects of mutual interaction on yield and photosynthetic indices of millet

注(Note)：X1—N， X2—P， X3—6-BA. 圖a為N和6-BA對凈光合速率的影響Fig.a is N×6-BA on net photosynthetic rate; 圖b為N與P對葉面積指數(shù)Fig.b is N×P on leaf area index; 圖c為N與6-BA對葉面積指數(shù)Fig.c is N×6-BA on leaf area index; 圖d為N與6-BA對葉綠素含量 Fig.d is N×6-BA on chlorophyll content; 圖e為N與P對產(chǎn)量Fig.e is N×P on yield; 圖f為N與6-BA對產(chǎn)量Fig.f is N×6-BA on yield.]

3　討論

谷子產(chǎn)量的高低，決定于凈光合速率、接受光的葉面積和光合作用的有效時間三因素的乘積，改進栽培措施是以達到該乘積最大值為目的。前人關(guān)于光合指標(biāo)與產(chǎn)量的相關(guān)研究較多，劉祚昌等對小麥的研究指出，葉片光合速率對產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響因生育時期而不同[14]；本試驗對張雜谷5號光合指標(biāo)與產(chǎn)量的相關(guān)性研究結(jié)果表明，產(chǎn)量與葉面積系數(shù)、 葉綠素含量和凈光合速率之間均呈極顯著正相關(guān)。但是光合指標(biāo)與產(chǎn)量之間相關(guān)關(guān)系是復(fù)雜的，前者僅受瞬時的內(nèi)外界環(huán)境因子制約，而后者不僅受生育后期綠色面積、光合與呼吸變化的影響，同時還與開花前干物質(zhì)積累及輸出有關(guān)，因此每個特定時期光合指標(biāo)絕對值的高低并不能反映光合與產(chǎn)量間的真實關(guān)聯(lián)性[15]。

有關(guān)氮、磷施肥水平對作物產(chǎn)量影響的相關(guān)研究很多，但由于受土壤肥力、氣候差異等因素影響，結(jié)果不盡相同。大多數(shù)結(jié)果表明，氮為作物所需肥料三要素之首，而磷元素則是在作物滿足氮的基礎(chǔ)上追求進一步高產(chǎn)的必需[16-22]。本研究表明，氮、磷對張雜谷5號產(chǎn)量均有顯著影響，影響順序均以磷為首，氮次之。這與楊珍平等[23]在對常規(guī)谷子的研究中認(rèn)為磷元素對谷子產(chǎn)量貢獻大于氮素和鉀素一致。凈光合速率、葉綠素含量、葉面積系數(shù)和產(chǎn)量隨著施肥水平的增加均呈現(xiàn)先增長后下降的趨勢。所以，施肥水平一定要與所追求的產(chǎn)量水平相協(xié)調(diào)[24]。氮、磷對凈光合速率、葉綠素含量、葉面積指數(shù)和產(chǎn)量有顯著影響，其原因可能是施氮提高了葉綠素含量，可能有助于光能捕獲，但也有研究認(rèn)為，光合特性的提高主要來自葉面積的增加，而提高單葉光合速率的貢獻甚微，這些差異可能與品種間的葉面積系數(shù)、葉片厚度、葉綠體和葉綠素含量等施肥和其他生態(tài)因素不同有關(guān)。本試驗地土壤速效磷為46 mg/kg，極為豐富，這可能與多年施磷肥有關(guān)，也和我國大部分地區(qū)土壤施磷肥致使土壤有效磷積累上升是一致的。然而在土壤磷豐富的情況下，施磷肥對產(chǎn)量呈現(xiàn)出顯著影響，并隨著磷肥的增加，產(chǎn)量先增加后減少。這可能有兩個原因，一是磷對谷子的生長發(fā)育與產(chǎn)量形成有著非常重要的作用，二是施肥沒有充分利用土壤有效磷。所以盲目追求產(chǎn)量而過量施用化肥，則不僅造成肥料資源的大量浪費，影響谷子品質(zhì)，還引起養(yǎng)分在土壤中的積累，對土壤、水體和大氣等生態(tài)環(huán)境構(gòu)成潛在威脅。利用土壤有效磷、改善施磷肥技術(shù)，改善整個平衡施肥技術(shù)，是提高作物產(chǎn)量、提升土壤質(zhì)量和保護環(huán)境的重要管理措施。

本研究表明，細胞分裂素6-BA對張雜谷5號的葉綠素含量、凈光合速率、葉面積系數(shù)和產(chǎn)量都有顯著的影響，并且隨著噴施6-BA濃度的增加，這三個指標(biāo)都是呈先增后減的趨勢。細胞分裂素可以增加谷子葉面積，從而增強其光合作用；還可使葉片中葉綠素上升，這從一定程度上延緩了葉片的衰老，延長了花粒期光合作用時間，有利于籽粒胚乳干物質(zhì)的形成，使玉米籽粒更加飽滿，減少頂端癟粒的數(shù)目，因此，單穗籽粒數(shù)增多，千粒重增加，從而使產(chǎn)量上升。細胞分裂素的功能與其在維持植物葉綠體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定和促進葉綠素合成中的作用有關(guān)。江力等[25]指出這可能與細胞分裂素物質(zhì)可促進植物葉片中的葉綠素前體δ-氨基乙酰丙酸的合成，降低葉綠素酶mRNA 的含量和葉綠素酶的合成有關(guān)。張海娜等[26]報道6-BA改善了葉片生長中后期活性氧產(chǎn)生和清除之間的平衡能力，可能是改善葉片光合的重要內(nèi)在原因。

植物營養(yǎng)狀態(tài)和內(nèi)源激素水平都可能影響作物的光合特征和產(chǎn)量，但關(guān)于二者的相互關(guān)系研究較少。劉楊等[27]指出內(nèi)源細胞分裂素含量的提高無法維持分蘗芽的后期生長， 而是需要與碳氮代謝相互作用來促進分蘗的發(fā)生。本研究表明，氮肥與6-BA的相互作用對谷子葉綠素含量、凈光合速率、葉面積系數(shù)和產(chǎn)量都有顯著影響，并且該相互作用為正。在施氮量少的條件下，隨著6-BA濃度的增加，這四個指標(biāo)都是先緩慢增加，后迅速下降，說明在低氮條件下，應(yīng)控制6-BA的過量施用。在高氮條件下，隨著6-BA濃度的增加，四個指標(biāo)先迅速增加后緩慢下降，這說明在在氮素供應(yīng)充足的條件下，6-BA具有進一步加強葉片對氮素積累和利用的效果，從而提升PSII反應(yīng)中心電子供/受體側(cè)的性能，提高光合作用強度，延長其高值持續(xù)期。這與陳曉璐等[28]認(rèn)為在適量施用氮肥的條件下結(jié)合噴施6-BA可以改善玉米葉片光合性能一致。關(guān)于氮肥與6-BA的相互作用在谷子上還未見報道。

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Optimum combining rate of N and P fertilizer with 6-BA for highest photosynthetic efficiency and yield in foxtail millet

FENG Zhi-wei1, 2, YANG Yan-jun1, 3, GUO Ping-yi1*, YUAN Xiang-yang1, NING Na1

(1CollegeofAgronomy,ShanxiAgriculturalUniversity,Taigu,Shanxi030801,China;2VegetableResearchInstitute，ShanxiAcademyofAgriculturalSciences,Taiyuan030031,China；3CollegeofBioengineering,JinzhongUniversity,Jinzhong,Shanxi030600,China)

【Objectives】 Ninety percent of dry matter in millet is from photosynthesis. So it is important to maintain high and durable photosynthetic efficiency of the upper blades for the formation of high yield. The study of the appropriate application rate of N, P and plant growth stimulator for the highest photosynthetic efficiency in foxtail millet will provide a basis for rational fertilization in millet production. 【Methods】 Millet cultivar Zhangzagu 5 was used as test materials in a field experiment, two general rotating combination design was used for the experiment with 3 replications. Five N levels of 22, 69, 138, 207, 254 kg/hm2, and five P2O5levels of 11, 36, 72, 108, 133 kg/hm2were basal applied, and cytokinin 6-BA [0.5% (v/v)] was foliar sprayed since the start of flowering period and the spray was conducted at 16:00pm in intervals of 4 days. The chlorophyll content, net photosynthetic rate, leaf area index of the flag leaves and the yield were measrued. 【Results】The single level of phosphate and cytokin 6-BA all have significant effects on leaf area index, net photosynthetic rate, chlorophyll contents, and yield of millet, and the four indices have a trend from rising to declining with phosphate and cytokin 6-BA all increasing. The nitrogen level has great effect on net photosynthetic rate, leaf area index and yield, and the three indices are increased at first and then decreased with the increase of nitrogen level. The levels of nitrogen, phosphate and cytokin 6-BA all showed significant effects on yield, and the yield was mainly affected by phosphate level, and less affected by nitrogen and cytokin 6-BA.The interactions between nitrogen and cytokin 6-BA level show significant effects on leaf area index, net photosynthetic rate, chlorophyll contents, and yield of millet. This combination of nitrogen and cytokin 6-BA could improve photosynthesis and yield, and exhibit great potentials for practical application. 【Conclusions】The appropriate nitrogen and phosphate levels combined with foliar spray of 6-BA show significant increase effect on leaf area index, photosynthetic efficiency and yield of millet, over the levels will lead to significant decrease effect. The regression relationship between the levels of nitrogen, phosphate, and cytokin 6-BA and the yield of Zhangzagu 5 can be used for production forecasts. The recommended level for Zhangzagu 5 is N 175 kg/hm2, P2O594.3 kg/hm2, cytokin 6-BA 11.8 mg/L under the experimental conditions with the expected yield of 6629 kg/hm2.

Zhangzagu 5; nitrogen; phosphate; cytokin 6-BA; yield; photosynthetic characteristic

2014-11-18接受日期: 2015-06-16

山西省農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)項目(201150-1/2)； 山西省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)體系(谷子)項目； 山西省科技攻關(guān)項目(20140311006-3)資助； 山西省高?？萍奸_發(fā)項目(2014149)資助。

馮志威(1981—)， 男，山西省大同市人，碩士，助理研究員，主要從事瓜類育種、谷子栽培、集約化育苗。

E-mail: pyguo@sxau.edu.cn

S515； S482.8

A

1008-505X(2016)03-0634-09