追施尿素对高粱干物质积累及产量的影响

徐庆全，崔凤娟

（通辽市农业科学研究院，内蒙古 通辽 028015）

高粱具有耐盐碱、耐干旱、耐瘠薄的特性，是旱作农田首选杂粮作物。氮素作为作物生长最基础的矿质养分之一，参与植物蛋白质及核酸的组成，影响植物生命活动和遗传变异[1-2]。氮素是叶绿素的成分物质，是植物进行光合作用合成有机物质的重要元素。同时，氮素还是植物体内酶、维生素、激素的组成成分，参与植株各种代谢活动[3-6]。缺氮导致作物生长缓慢植株矮小，甚至干枯死亡[7-9]。每生产100 kg 高粱籽粒需吸收氮素2.48 kg，适当追施尿素可保证高粱对氮素的需求，促进营养器官的建成，提高作物叶面积指数，从而提高高粱产量[10]。张晓敏等[11]研究不同追肥时期和追肥量对高粱产量的影响，指出以有机肥作底肥，拔节期和抽穗期追施尿素比例为3∶2时，高粱产量可达最大值。周开芳等[12]对酿造高粱的追肥量进行研究后认为，底施有机肥30 000 kg/hm2、拔节期和孕穗期分别追施尿素120 kg/hm2的高粱产量达最大值。白鸥等[13]研究认为，同等用量的氮磷钾复合肥，按照底肥+追肥的模式施入较一次性施入能大幅提高甜高粱叶面积指数、生物产量及含糖量。干物质积累量是群体数量和个体质量的综合反映，也是产量形成的基础，氮素对作物干物质积累影响最大[14-16]。追肥对高粱的影响研究多集中在农艺性状和产量上，有关追肥对高粱源库关系的影响鲜见报道。本研究选择高粱早熟品种和中晚熟品种为试验材料，研究追氮量对其干物质积累的影响，旨在为完善通辽地区高粱高产栽培技术提供依据。

1 材料和方法

1.1 试验地概况及试验材料

试验于2017—2018年在内蒙古通辽市科尔沁区钱家店镇通辽市农业科学研究院试验基地（43°43′N，122°37′E）进行。土壤0～20 cm 耕层有机质含量11.61 g/kg、碱解氮含量67.65 mg/kg、速效磷含量16.68 mg/kg、速效钾含量138.50 mg/kg，pH值8.62。高粱生长期内降水量332.8 mm、有效积温3 100℃、日照时数1 105.3 h。供试材料为高粱矮秆早熟杂交种通早2号和高秆中晚熟杂交种通杂139，均由通辽市农业科学研究院高粱研究所提供。

1.2 试验设计

不施种肥，只在拔节期追施尿素。追施尿素设3个梯度水平：0（N0）、112.5 kg/hm2（N1）、225.0 kg/hm2（N2）。每处理3次重复，小区面积15 m2，行长5 m，6 行区，四周设保护行。随机区组排列，共18个小区。通杂139种植密度为10.5万株/hm2，通早2号种植密度为16.5万株/hm2。

1.3 测定项目及方法

1.3.1 群体干物质积累的测定 在高粱生长的关键时期（开花期、灌浆期、成熟期）分别取样，然后按照植株的茎、叶、穗进行分类，通过烘箱杀青、烘干，测定植株各器官干重。

开花后源生产能力转化率/%=（籽粒产量/开花后植株干重）×100

1.3.2 产量的测定 在收获期测定籽粒产量。

1.4 数据统计与分析

采用Microsoft Excel 2007 和DPS 15.0数据处理系统对数据进行处理及统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同追肥量对高粱生育时期的影响

由表1可知，高粱均表现为施用尿素比不施用氮肥生育期延长，通早2号在N1时较N0 生育期延长2 d，在N2时较N0 生育期延长4 d，在N2时较N1时生育期延长2 d。通杂139 在N1时较N0 生育期延长2 d，在N2时较N0 生育期延长4 d，在N2时较N1时生育期延长2 d。

2.2 不同追肥量对高粱干物质积累量的影响

由图1可知，对于通早2号，追尿素量增加，干物质积累量增加。在N2时，茎、叶、穗干物质积累量均是最大，总干物质量分别为开花期13 162.67 kg/hm2，灌浆期18 496.89 kg/hm2，成熟期19 141.78 kg/hm2，在开花期、灌浆期、成熟期的干物质总量N2较N1分别提高15.06%、2.31%、10.68%，较N0分别提高26.33%、16.19%、18.22%。在开花期、灌浆期、成熟期追氮量为N1较不追施氮肥N0分别提高9.79%、13.56%、6.82%。

表1 不同追肥量下高粱生育时期比较

图1 不同追肥量对通早2号干物质积累量的影响

由图2可知，对于通杂139，追尿素量增加，干物质积累量下降。在N1时，茎、叶、穗干物质积累量均是最大，总干物质量分别为开花期14 703.33 kg/hm2，灌浆期22 468.89 kg/hm2，成熟期23 369.33 kg/hm2，在开花期、灌浆期、成熟期总干物质量N1较N2分别提高11.40%、8.96%、7.21%。N1较N0分别提高27.01%、17.48%、20.15%。在开花期、灌浆期、成熟期总干物质积累量N2较N0分别提高14.07%、7.82%、12.08%。

图2 不同追肥量对通杂139 干物质积累量的影响

2.3 不同追肥量对高粱各器官干物质占比的影响

由图3可知，通早2号干物质占比由叶片部位向穗部转移，成熟期N2处理穗部占比达到最大为56.96%，比N1、N0分别提高3.86%、5.81%，N1 比N0提高2.56%。

图3 不同追肥量对通早2号成熟期各器官干物质占比的影响

由图4可知，通杂139 成熟期N1处理穗部干物质占比达到最大，为55.61%，比N2、N0分别提高2.64%、7.64%，N2 比N0提高4.87%。

图4 不同追肥量对通杂139 成熟期各器官干物质占比的影响

2.4 不同追肥量对高粱源库关系的影响

2.4.1 不同追肥量对通早2号源库关系的影响 作物开花期至成熟期，叶片合成的有机物质逐渐向籽粒转移，籽粒干物质积累量逐渐增加。由表2可知，开花后植株干重随施氮量的增加而增加，N2较N1、N0分别提高2.11%、3.60%，N1较N0提高1.45%。随施氮量的增加通早2号产量增加，N2处理产量最高为5 101.48 kg/hm2，较N1、N0分别提高4.44%、12.37%，N1 比N0提高7.59%。随施尿素量的增加通早2号开花后源生产能力转化率增加，N2处理开花后源生产能力转化率为85.32%，较N1、N0分别提高2.28%、8.47%，N1 比N0提高6.05%。

表2 不同追肥量对通早2号源库关系的影响

2.4.2 不同追肥量对通杂139 源库关系的影响 由表3可知，开花后植株干重随施尿素量的增加而增加，N1较N2、N0分别提高0.77%、9.99%。N2较N0提高9.15%。随施尿素量的增加通杂139产量先上升后下降，开花后源生产能力转化率亦呈现先增后降的趋势。N1产量最高为7 788.21 kg/hm2，较N2、N0分别提高4.61%、16.35%，N2 比N0提高11.21%。N1 开花后源生产能力转化率为89.87%，较N2、N0分别提高3.81%、5.78%，N2 比N0提高1.89%。

表3 不同追肥量对通杂139 源库关系的影响

3 结论与讨论

氮素是作物合成光合产物的必需元素，直接决定作物产量的高低[17]。合理追肥并配合适宜密度及水肥管理，才能有效提高作物氮素转化率[18]。施用氮肥主要是通过延长作物灌浆期，使库容得到最大限度的利用而增加产量[19-20]。本试验结果表明，拔节期追施尿素量为225.0 kg/hm2时，通早2号和通杂139均表现为生育期较不追施氮肥延长4 d，较追施尿素量为112.5 kg/hm2时生育期延长2 d。这说明追施氮肥对增加叶面积、延长叶片持绿时间有促进作用。对于通早2号，随追氮量增加，干物质积累量增加，追尿素量为225.0 kg/hm2时，成熟期总干物质积累量为19 141.78 kg/hm2。对于通杂139，随追氮量增加，干物质积累量呈先增加后降低的趋势，追尿素量为112.5 kg/hm2时，成熟期总干物质积累量为23 369.33 kg/hm2。这可能是由于品种间存在的差异性，通早2号是早熟矮秆品种，叶片略窄，叶倾角小，更适合密植。通杂139是粒用高产中晚熟杂交种，品种性质优良，叶片浓绿，茎秆粗壮，叶倾角偏大，叶片呈半披垂状态，由于这样的植株特性，当氮肥施用过量时，导致作物叶片疯长，株间郁闭，光能利用率下降，同时，农作物需要更多的光合产物用于呼吸消耗，导致干物质积累不足，造成减产。源库关系是影响作物产量的主要因素，增源扩库是提高产量的重要途径[5，18]。追尿素量为225.0 kg/hm2时，通早2号穗部占比达到最大，至成熟期占比为56.96%。通杂139 在112.5 kg/hm2时穗部干物质占比达到最大，至成熟期占比为55.61%。随施氮量的增加，通早2号产量增加，追尿素量为225.0 kg/hm2时，处理产量最高为5 101.48 kg/hm2，开花后源生产能力转化率亦增加，转化率为85.32%。随施尿素量的增加通杂139产量先上升后下降，开花后源生产能力转化率亦呈现先增后降的趋势。追施尿素量为112.5 kg/hm2时产量最高为7 788.21 kg/hm2，源生产能力转化率亦是最高为89.87%。说明氮肥施用过多，作物贪青晚熟、植株细软，减弱作物的生产能力，从而造成减产。本试验结果表明，通早2号追尿素量为225.0 kg/hm2时，通杂139 追尿素量为112.5 kg/hm2时，可有效促进光合产物从源到库的高效转移，开花后源生产能力转化率达最大值，从而达到高产目的。