水氮耦合對(duì)谷子拔節(jié)后生長(zhǎng)、產(chǎn)量和水氮利用效率的影響

常聞謙，劉 鵬，趙世偉

(1.西北農(nóng)林科技大學(xué) 資源環(huán)境學(xué)院，陜西楊凌 712100；2.中國(guó)科學(xué)院 水利部水土保持研究所，陜西楊凌 712100； 3.西北農(nóng)林科技大學(xué) 水土保持研究所，陜西楊凌 712100)

谷子(Setariaitalica)，古稱粟，是起源于中國(guó)的傳統(tǒng)種植作物，具有抗旱耐瘠、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高的特點(diǎn)，在中國(guó)北方旱區(qū)農(nóng)業(yè)中占據(jù)著重要的地位；經(jīng)過近幾十年的技術(shù)攻關(guān)，谷子單產(chǎn)和水肥利用效率有了極大地提高，但仍與國(guó)外存在著較大的差距[1-2]。寧南黃土丘陵區(qū)極端干旱天氣頻發(fā)[3]，給本地區(qū)的雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)帶來了極大的不確定性。干旱脅迫會(huì)導(dǎo)致谷子嚴(yán)重減產(chǎn)，拔節(jié)期干旱脅迫嚴(yán)重影響谷子營(yíng)養(yǎng)器官的干物質(zhì)積累；谷子灌漿期對(duì)水分脅迫最為敏感，減產(chǎn)最嚴(yán)重[4-6]。合理地施用氮肥會(huì)協(xié)調(diào)植株水氮代謝，促進(jìn)光合作用，延緩葉片衰老，有利于籽粒部位營(yíng)養(yǎng)成分和光合產(chǎn)物的積累，從而提高谷子產(chǎn)量和品質(zhì)[7-8]；低氮脅迫則會(huì)顯著降低谷子葉面積指數(shù)和葉綠素含量，不利于谷子光合產(chǎn)物的形成、轉(zhuǎn)運(yùn)和積累[9]。關(guān)于水氮耦合對(duì)谷子產(chǎn)量的影響，前人的研究多集中于單一生育期的水氮脅迫對(duì)谷子生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量的影響，而關(guān)于谷子拔節(jié)后(生殖生長(zhǎng)和產(chǎn)量形成的)整個(gè)過程中對(duì)水氮耦合的響應(yīng)的關(guān)注則較少，并且寧南山區(qū)全年降雨主要分布在7、8、9月，與谷子拔節(jié)后的生育時(shí)期相吻合。因此，本試驗(yàn)通過不同土壤含水量模擬不同降雨年限，利用盆栽試驗(yàn)研究拔節(jié)后不同水氮環(huán)境條件下谷子生長(zhǎng)、產(chǎn)量和水氮利用效率的變化，以期為谷子的高產(chǎn)和水氮高效利用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況和供試材料

試驗(yàn)地點(diǎn)為中國(guó)科學(xué)院固原生態(tài)試驗(yàn)站，位于黃土高原中部偏西、寧夏回族自治區(qū)南部的固原市原州區(qū)(E106°15′～E106°30′ N35°59′～N36°03′)，海拔1 534～1 824 m，無霜期152 d，年平均氣溫7.0 ℃，年均降雨量472 mm，且主要集中在7、8、9月。以‘隴谷11’為供試材料，盆栽試驗(yàn)用土采自固原市原州區(qū)河川鄉(xiāng)上黃村農(nóng)田0～20 cm耕層土壤，土壤類型為黃綿土，前茬玉米，土壤有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為11.65 g·kg-1，全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.15 g·kg-1，速效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)為13.52 g·kg-1，速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)為142.11 g·kg-1。尿素、重過磷酸鈣和硫酸鉀為試驗(yàn)氮、磷、鉀的來源。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用水氮2因素3水平完全隨機(jī)組合盆栽試驗(yàn)，共設(shè)9個(gè)處理。水分處理設(shè)置為在谷子拔節(jié)期之后將土壤含水量保持土壤田間持水量的50%(W1，水分脅迫處理，模擬欠水年)、70%(W2，正常水分處理，模擬平水年)、90%(W3，充足水分處理，模擬豐水年)。所有處理的基礎(chǔ)施肥一致，為每千克風(fēng)干土施純氮0.15 g、P2O50.175 g、K2O 0.075 g(折合純氮90 kg·hm-2，P2O5105 kg·hm-2，K2O 45 kg·hm-2)；谷子拔節(jié)期時(shí)開始進(jìn)行施氮處理，每千克風(fēng)干土溶施純氮0 g(N1，低氮處理，折合0 kg·hm-2)、0.1 g(N2，中氮處理，折合60 kg·hm-2)、0.2 g(N3，高氮處理，折合120 kg·hm-2)，中氮處理和高氮處理的氮肥在拔節(jié)期和抽穗期各50%分別施入。

試驗(yàn)用盆為直徑28 cm，高27 cm圓柱狀塑料桶，按每盆20 kg稱取風(fēng)干土，與基礎(chǔ)施肥量混勻裝入桶內(nèi)，播前澆透水，并自然落干至含水量達(dá)70%，于5月20日播種，每盆播種10顆飽滿的‘隴谷11’種子，并于桶口覆上薄膜保墑保溫，5月25日出苗，在三葉期進(jìn)行間苗，每盆定植5株，并在土壤表面覆蓋厚約2 cm的石子，防止因澆水產(chǎn)生的土壤板結(jié)。土壤含水量采用稱重法進(jìn)行計(jì)算，每2 d稱量記錄并補(bǔ)充散失的水分。拔節(jié)期前，桶內(nèi)一直保持土壤田間持水量的70%。拔節(jié)期開始按試驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行水氮處理，直至谷子成熟收獲(9月30日)。試驗(yàn)在固原站干旱棚內(nèi)進(jìn)行，全生育期排除自然降雨因素，并記錄全生育期盆栽補(bǔ)水量。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

在抽穗期、灌漿前期、灌漿后期、成熟期，利用TPS-2光合儀測(cè)定谷子旗葉凈光合速率(Pn)，即于晴天9：00-11：30測(cè)定谷子旗葉的Pn，每個(gè)處理5個(gè)重復(fù)，每個(gè)生育期連測(cè)3 d，取平均值；長(zhǎng)寬系數(shù)法測(cè)定各時(shí)期總?cè)~面積：植株總?cè)~面積=∑長(zhǎng)×寬×0.75[10]。在谷子成熟期取樣，將采樣植株分為莖桿、上三葉、其他葉、穗莖、籽粒5部分，于105 ℃殺青30 min，75 ℃烘干至恒質(zhì)量，稱量法測(cè)定單株生物量、單株穗質(zhì)量和單株穗粒質(zhì)量，H2SO4-H2O2法測(cè)定各器官全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)，產(chǎn)量按單株穗粒質(zhì)量進(jìn)行計(jì)算，生物量按單株計(jì)算。

其余相關(guān)指標(biāo)計(jì)算方法如下：

收獲指數(shù)=籽粒干質(zhì)量/植株生物量干質(zhì)量；

籽粒系數(shù)=籽粒干質(zhì)量/(籽粒+穗莖)干質(zhì)量；

植株(籽粒)水分利用效率=植株生物量(籽粒)干質(zhì)量/生育期總耗水量；

氮肥農(nóng)學(xué)利用效率=(拔節(jié)后施氮下的籽粒干質(zhì)量-拔節(jié)后不施氮下的籽粒干質(zhì)量)/拔節(jié)后施氮量；

氮肥偏生產(chǎn)力=籽粒干質(zhì)量/施氮量；

氮肥生理利用率=(拔節(jié)后施氮的籽粒干質(zhì)量-拔節(jié)后不施氮的籽粒干質(zhì)量)/(拔節(jié)后施氮的植株吸氮量-拔節(jié)后不施氮的植株吸氮量)。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

采用Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)錄入與處理，SPSS 18.0進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，Duncan’s法顯著性檢驗(yàn)，Origin 8.5軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同水氮水平對(duì)谷子Pn的影響

由表1可知，不同處理谷子旗葉Pn隨著谷子抽穗后生育期的推進(jìn)呈現(xiàn)先增加后降低的變化趨勢(shì)(W1N1、W2N1除外)，并在灌漿前期達(dá)到最高。

在灌漿前期、灌漿后期和成熟期，同一水分條件下，拔節(jié)后施氮處理顯著增加了谷子旗葉Pn(灌漿后期水分脅迫條件除外)，這表明谷子生育后期的氮素缺乏，不利于谷子旗葉的光合作用。在灌漿前期和灌漿后期的正常水分條件下，不同施氮處理間谷子旗葉Pn的差異達(dá)到顯著水平(P<0.05)，且隨著拔節(jié)后施氮量的增加而增加；而灌漿后期和成熟期的充足水分條件下，不同施氮處理間的谷子旗葉Pn的差異達(dá)到顯著水平(P<0.05)，但在中氮處理下取得最高值。這表明，在不同降雨年限谷子旗葉Pn對(duì)施氮量的響應(yīng)不同，依據(jù)水分條件合理的氮肥投入有助于谷子生育后期維持較高的谷子旗葉Pn。在同一施氮量條件下，與水分脅迫處理相比，正常水分和充足水分處理顯著增加了谷子旗葉Pn(灌漿后期低氮條件除外)，并且隨著土壤水分條件的改善，Pn呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)。這表明良好的的水分條件有利于生育后期谷子旗葉保持較高的凈光合速率。方差分析表明，水分對(duì)各生育期Pn有極顯著影響；施氮對(duì)灌漿前期、灌漿后期和成熟期的Pn有極顯著的影響；水氮互作對(duì)抽穗期和灌漿后期有極顯著影響，對(duì)灌漿前期有顯著影響，對(duì)成熟期無顯著影響。

表1 不同生育時(shí)期不同處理下谷子旗葉的凈光合速率 Table 1 Net photosynthetic rate of millet flag leaf at different growth stage under different treatment μmol·m-2·s-1

注：HS.抽穗期；EFS.灌漿前期；LFS.灌漿后期；MS.成熟期。數(shù)值為“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”，同列不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)；**和*分別表示1%和5%水平上的差異性,ns表示無顯著差異性,下表同。

Note:HFS.Heading stage; EFS.Early filling stage; LFS.Late filling stage; MHS.Mature stage.Values were “means±standard errors”.Different lowercase letters in each column mean significant difference (P<0.05); ** and * indicate significant difference at 1% and 5% level respectively,ns indicates no significant difference.The same as following table.

2.2 不同水氮水平對(duì)谷子總?cè)~面積的的影響

所有處理下的谷子總?cè)~面積均在抽穗期最大，隨著谷子生育期的推進(jìn)，呈現(xiàn)逐漸降低的變化趨勢(shì)(表2)。在同一水分條件下，不同時(shí)期中氮處理的總?cè)~面積均顯著高于低氮處理，而高氮處理則表現(xiàn)不一，這表明拔節(jié)后的施氮量在一定范圍內(nèi)，才有利于谷子總?cè)~面積的增加，過量施氮的效果并不明顯。在同一施氮量條件下，隨著土壤水分條件的改善，谷子總?cè)~面積呈增加趨勢(shì)，不同時(shí)期充足水分處理的總?cè)~面積均顯著高于水分脅迫處理(灌漿后期高氮處理除外)，而正常水分處理則表現(xiàn)不一，這表明充足的水分有利于谷子維持更高的總?cè)~面積。在灌漿后期至成熟期這一階段，所有處理總?cè)~面積的降低幅度為17.21%～29.14%(P<0.05)，降幅最高的是水分脅迫和低氮處理，降幅達(dá)到29.14%，可能是因?yàn)楣茸由笃谒{迫條件下葉片快速衰老導(dǎo)致的。在相同水分條件下，中氮處理的總?cè)~面積在灌漿后期至成熟期這一階段的下降幅度均低于其他施氮處理，并且在成熟期高于其他施氮處理，這說明中氮處理能夠較好地延緩谷子植株葉片的衰老。不同水分水平、不同氮肥水平對(duì)谷子各時(shí)期總?cè)~面積影響極顯著，水氮交互作用對(duì)灌漿前期的谷子總?cè)~面積影響顯著，對(duì)灌漿后期的總?cè)~面積影響極顯著。

2.3 不同水氮水平對(duì)谷子籽粒產(chǎn)量的影響

由圖1可知，充足水分和中氮處理環(huán)境下的籽粒產(chǎn)量最高，為每株13.20 g，水分脅迫和低氮處理環(huán)境下的籽粒產(chǎn)量最低，為每株9.11 g。在同一水分條件下，籽粒產(chǎn)量均呈現(xiàn)中氮處理>高氮處理>低氮處理的趨勢(shì)，在水分脅迫條件下，不同施氮處理的籽粒產(chǎn)量差異不顯著；在正常水分條件下，中氮處理顯著加谷子籽粒產(chǎn)量，比低氮處理高出23.20%(P<0.05)，比高氮處理高出9.91%(P<0.05)，同時(shí)高氮處理比低氮處理增產(chǎn)12.09%(P<0.05)；在充足水分條件下，中氮處理的籽粒產(chǎn)量比低氮水平高出27.84%(P<0.05)，比高氮水平高出5.58%(P>0.05)。這表明氮肥肥效的發(fā)揮與水分條件密切相關(guān)，土壤含水量的降低抑制了拔節(jié)后施用氮肥的增產(chǎn)效應(yīng)。

表2 不同生育時(shí)期不同處理下谷子總?cè)~面積Table 2 Total leaf area at different growth stage under different treatment cm2

在同一施氮量條件下，籽粒產(chǎn)量呈現(xiàn)充足水分處理>正常水分處理>水分脅迫處理的趨勢(shì)。與水分脅迫處理相比，提高土壤含水量顯著增加谷子的籽粒產(chǎn)量，正常水分處理下的低氮、中氮、高氮處理均顯著增產(chǎn)12.62%、28.85%、22.86%，充足水分處理下的低氮、中氮、高氮處理均顯著增產(chǎn)15.92%、37.61%、36.22%；但是，只有在高氮處理?xiàng)l件下，充足水分處理才比正常水分處理顯著增產(chǎn)10.87%，而在中低氮處理?xiàng)l件下的增產(chǎn)效應(yīng)并不顯著。這說明水分充足是氮肥增產(chǎn)效應(yīng)的前提，合理地水氮條件才能顯著增加谷子籽粒產(chǎn)量。不同水分水平、氮肥水平對(duì)谷子籽粒產(chǎn)量影響極顯著，水氮交互作用對(duì)谷子籽粒產(chǎn)量影響顯著。

不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)。下同

Different lowercase letters mean significant difference(P<0.05). The same below

圖1成熟期不同處理下谷子的單株產(chǎn)量
Fig.1Yieldperplantofmilletatmaturestageunderdifferenttreatment

2.4 不同水氮水平對(duì)谷子單株生物量的影響

單株生物量可以反映谷子植株干物質(zhì)積累的情況，古世祿等[11]認(rèn)為，干物質(zhì)的積累是谷子高產(chǎn)高效和增產(chǎn)的基礎(chǔ)。由圖2可以看出，在水分脅迫條件下，中氮處理的谷子生物量顯著高于低氮處理和高氮處理，且高氮處理的增產(chǎn)效果不顯著，這表明在水分脅迫的條件下適量施氮可以增加谷子植株的干物質(zhì)積累；在正常水分和充足水分條件下，拔節(jié)后施氮顯著增加谷子的單株生物量，且高氮處理的單株生物量均低于中氮處理，這說明在無水分脅迫的條件下，高氮處理也對(duì)谷子植株的干物質(zhì)積累產(chǎn)生抑制。所以，在谷子拔節(jié)后，只有在合理的施用量范圍內(nèi)追施氮肥才能提高谷子的干物質(zhì)積累。在低氮條件下，與水分脅迫處理相比，正常水分和充足水分處理的單株生物量均顯著增加11.04%、18.36%，而正常水分和充足水分處理間的單株生物量并沒有顯著差異；在中氮條件下也呈現(xiàn)相同的規(guī)律。在高氮條件下，不同水分處理間的單株生物量的差異顯著，且隨著水分條件的改善而增加。這說明提高土壤水分條件有利于谷子的干物質(zhì)積累，而適宜的水分和合理的施氮量之間的協(xié)調(diào)，才能使谷子植株干物質(zhì)的積累的優(yōu)勢(shì)最大化。方差分析表明(表3和表4)，不同水分水平、不同氮肥水平和水氮交互作用均顯著影響谷子的單株生物量。

圖2 成熟期不同處理下谷子的單株生物量Fig.2 Biomass per plant of millet at mature stage under different treatment

2.5 不同水氮水平對(duì)谷子籽粒系數(shù)和收獲指數(shù)的影響

籽粒系數(shù)是谷子籽粒產(chǎn)量與穗部干物質(zhì)質(zhì)量的比值，反映了籽粒在穗部的分配比例；收獲指數(shù)是谷子籽粒產(chǎn)量與單株生物量的比值，反映整株干物質(zhì)量向籽粒分配的比例。在同一水分水平下，拔節(jié)后增施氮肥只在充足水分條件下顯著增加谷子的籽粒系數(shù)和收獲指數(shù)；并且高氮處理均低于中氮處理，但未達(dá)到顯著水平。在中氮水平條件下，與水分脅迫處理相比，只有正常水分處理下的籽粒系數(shù)顯著高于水分脅迫處理，而收獲指數(shù)卻是只在充足水分處理下顯著增加，并且籽粒產(chǎn)量和生物量也在充足水分和中氮處理環(huán)境下取得最高值。這表明在適宜的水分和合理的施氮量條件下，谷子是通過增加整體的生物量和提高向籽粒的運(yùn)輸分配，來達(dá)到增加籽粒產(chǎn)量的目的。這與許為鋼等[12]關(guān)于關(guān)中小麥增產(chǎn)原因的研究結(jié)果相似。表4可知，不同水分水平、不同氮肥水平和水氮交互作用對(duì)谷子籽粒系數(shù)的影響均不顯著；不同水分水平對(duì)谷子的收獲指數(shù)影響顯著，不同氮肥水平和水氮交互作用則影響不顯著。

表3 成熟期不同處理下谷子的籽粒系數(shù)和收獲指數(shù)Table 3 The grain percentage and harvest index of millet at mature stage under different treatment

表4 不同水氮處理下谷子產(chǎn)量、單株生物量、出谷率和收獲指數(shù)的方差分析Table 4 Variance analysis on effect of different water and nitrogen levels on millet yield,biomass,grain percentage,harvest index

2.6 不同水氮水平對(duì)谷子水氮利用效率的影響

水分利用效率反映作物消耗水分與干物質(zhì)積累之間的關(guān)系。由表5看出，同一水分水平下，拔節(jié)后增施氮肥顯著提高植株的水分利用效率，且高氮處理始終低于中氮處理，并在水分脅迫和正常水分處理下表現(xiàn)出顯著差異；而對(duì)于籽粒水分利用效率，拔節(jié)后增施氮肥只在正常水分和充足水分處理下顯著增加，且中高氮處理間的差異并不明顯。在這說明在一定的范圍內(nèi)，拔節(jié)后增加施氮量可以提高谷子的水分利用效率，并且在水分脅迫的條件下，氮肥對(duì)植株水分利用效率的調(diào)控效果要優(yōu)于籽粒水分利用效率。方差分析表明，不同水分水平、不同氮肥水平和水氮交互作用均顯著影響谷子的籽粒水分利用效率。不同水分水平、不同氮肥水平顯著影響谷子植株水分利用效率，但水氮交互作用的影響并不顯著。

表5 不同水氮水平下谷子的水氮利用效率Table 5 Water and nitrogen use efficiency of millet under different water and nitrogen levels

氮肥利用率反映作物氮素吸收能力與不同施氮量處理之間的關(guān)系。氮肥農(nóng)學(xué)利用效率是作物增產(chǎn)量與增施氮肥的比值，用來表征氮肥的增產(chǎn)效應(yīng)；氮肥偏生產(chǎn)力是作物產(chǎn)量與施肥量的比值，可以用來評(píng)價(jià)氮肥的投資效益；氮肥生理利用率則反映植株吸收利用氮肥的能力。由表5可知，在同一水分條件下，中氮處理的氮肥農(nóng)學(xué)利用效率、氮肥偏生產(chǎn)力、氮肥生理利用率均顯著高于高氮處理，這說明過量的施用氮肥不利于谷子對(duì)氮素的吸收利用。在同一氮肥水平下，隨著谷子拔節(jié)后土壤水分條件的改善，氮肥農(nóng)學(xué)效率和氮肥偏生產(chǎn)力均顯著增加；但是氮肥生理利用率的變化趨勢(shì)卻不同，谷子氮肥生理利用率在中氮水平下隨著土壤含水量的升高呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，在高氮水平下則呈現(xiàn)增長(zhǎng)的趨勢(shì)。氮肥農(nóng)學(xué)利用效率、氮肥偏生產(chǎn)力、氮肥生理利用率均在水分脅迫和高氮處理環(huán)境下最低，為0.51、11.14和8.71 g·g-1；氮肥農(nóng)學(xué)利用效率、氮肥偏生產(chǎn)力在充足水分和中氮處理環(huán)境下最高，為12.25、22.50 g·g-1，而氮肥生理利用率在正常水分和中氮處理環(huán)境下最高，為51.41 g·g-1。這反映了籽粒和植株對(duì)氮肥的利用效果并不一致，提高土壤含水量可以顯著增加籽粒的氮肥利用率和氮肥投資效益，在合理氮肥和充足水分條件下有利于籽粒的氮肥利用的提高，但是植株吸收利用氮肥的能力卻不是土壤水分越高越好。

3 討 論

寧南山區(qū)土壤貧瘠，水資源匱乏，土壤養(yǎng)分和水分是制約本地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要環(huán)境因素。因此，提高水肥利用效率是獲得作物高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的主要途徑之一。土壤養(yǎng)分的有效性和被作物利用的程度，取決于土壤含水量的高低[13]；合理的施肥有利于作物對(duì)土壤水分的利用[14-15]，梁銀麗等[16]指出，在黃土區(qū)坡耕地等貧瘠土壤上，增加施肥可以促進(jìn)谷子對(duì)土壤深層水分的利用，提高水分利用效率。前人關(guān)于水氮耦合對(duì)小麥的生長(zhǎng)、產(chǎn)量和水氮利用效率的影響的研究，均發(fā)現(xiàn)土壤氮素和土壤水分密切相關(guān)，是相互影響和制約的，協(xié)調(diào)的水氮關(guān)系是獲得作物高產(chǎn)和提高水氮利用效率的前提[17-19]。因此，協(xié)調(diào)的水肥關(guān)系是作物生長(zhǎng)、高產(chǎn)和水肥利用效率提高的保證[20-21]。本研究結(jié)果表明，水氮耦合對(duì)谷子籽粒產(chǎn)量和水氮利用效率的影響明顯不同。在同一施氮量條件下，隨著土壤含水量的增加，谷子籽粒產(chǎn)量、氮肥農(nóng)學(xué)效率、氮肥偏生產(chǎn)力和氮肥生理利用率均顯著增加；在同一水分條件下，隨著拔節(jié)后施氮量的增加，谷子籽粒產(chǎn)量和水氮利用效率均在中氮處理?xiàng)l件下最高。這反映了水氮效應(yīng)之間的交互作用，氮肥肥效的發(fā)揮依賴于水分條件，根據(jù)實(shí)際的降水條件，在合理的用量范圍內(nèi)施用氮肥才會(huì)有利于谷子拔節(jié)后的生長(zhǎng)和增產(chǎn)。

干物質(zhì)的積累是谷子高產(chǎn)高效和增產(chǎn)的基礎(chǔ)[11]，在生產(chǎn)實(shí)踐中，我們的調(diào)控手段都是為了提高谷子的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量，即提高光合同化物向谷子籽粒的分配運(yùn)輸和積累。本試驗(yàn)研究結(jié)果顯示，在同一水分條件下，中氮處理顯著增加谷子的凈光合速率、總?cè)~面積和單株生物量，且高氮處理的單株生物量均低于中氮處理，這表明合理的氮肥投入有助于谷子生育后期維持較高的谷子凈光合速率、延緩谷子植株葉片的衰老，提高單株生物量的積累。在同一施氮量條件下，谷子單株生物量隨著土壤含水量的升高而增加。單株生物量和收獲指數(shù)均在充足水分和中氮處理環(huán)境下最高，這表明在適宜的水分和合理的施氮量條件下，谷子是通過增加整體生物量和提高向籽粒的運(yùn)輸分配，來達(dá)到增加籽粒產(chǎn)量。這與許為鋼[12]等關(guān)于關(guān)中小麥?zhǔn)峭ㄟ^生物量和收獲指數(shù)的提高而增產(chǎn)的研究結(jié)果相似。

綜上所述，適宜的水分條件和合理的施用氮肥是谷子高產(chǎn)的保證，過量的施用氮肥不利于谷子產(chǎn)量、生物量和水氮利用效率的提高，水氮調(diào)控主要是通過增加整體生物量和提高向籽粒的運(yùn)輸分配，來達(dá)到增加籽粒產(chǎn)量的目的。所以，根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際的降雨條件，充分利用土壤水分情況并合理施用氮肥，保證植株生長(zhǎng)所需的最適條件，是實(shí)現(xiàn)谷子增產(chǎn)的主要途徑。由于本試驗(yàn)是盆栽試驗(yàn)，還需進(jìn)行大田試驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證。