密度和施氮量互作对黑龙江省半干旱区谷子产量的影响

2024-04-17董扬闫锋赵富阳侯晓敏李清泉李旭业

天津农林科技 2024年1期

董扬闫锋赵富阳侯晓敏李清泉李旭业

摘要：为明确密度和施氮量互作对黑龙江省半干旱区谷子产量的影响，文章以黑龙江省主栽的优质谷子品种嫩选18为试验材料，采用裂区设计，其中设密度为主处理：分别为40、50、60、70万株·hm-2；氮肥（纯氮）施用量为副处理：分别为0、80、120、160 kg·hm-2。结果表明，种植密度、氮肥施用量及种植密度×氮肥施用量3个因素对谷子产量的影响极显著（P＜0.01）。留苗密度为60万株·hm-2，同时氮肥施用量为120 kg·hm-2时，谷子产量最高，可达5 760.3 kg·hm-2，极显著高于其他密度与氮肥互作处理（P＜0.01）。

关键词：谷子；施氮量；密度；产量

谷子是我国重要的杂粮作物，具有营养丰

富、抗旱、耐贫瘠、生育期短等特点。在北方旱作区，谷子不仅是人们改善膳食的杂粮作物，也是一种品质优良的动物饲料来源。随着谷子需求量的逐渐增加，为获得高产，人们开始大量施用氮肥，虽然施用氮肥能够提高作物产量，但随着氮肥施用量的不断增加，氮肥的利用效率却越来越低[1]。目前，我国氮肥总产量和化肥施用量居世界第一，施氮量的超标不仅造成农产品品质下

降，也对农田环境产生不良影响[2]。

施用氮肥对农作物产量的提高起着至关重要的作用[3]，施用合理能调节谷子的农艺性状，从而提高谷子产量，但如果施用不合理则会降低谷子的品质和产量[4]。谷子的产量高低取决于谷子群体结构，而密度是谷子群体结构的基础。罗世武等[5-6]对谷子进行大田试验表明，低氮水平对不同品种谷子的产量性状有不利影响；陈素省等[7]

研究发现，种植密度结合品种特性以及栽培技术才能提高谷子产量；袁宏安等[8]研究发现，施氮量和留苗密度对谷子产量有显著影响。目前，针对谷子氮肥利用方面的研究多集中在谷子苗期耐低氮品种资源的筛选方面[9-10]，施氮量与密度共同作用对谷子影响的研究较少。本试验对黑龙江省西部半干旱区主栽谷子品种进行栽培试验，研究密度与施氮量互作效应对谷子产量的影响，确定谷子种植密度和施氮量的最佳组合。

1 材料和方法

1.1 试验材料及试验地概况

供试谷子品种：嫩选18为当地主栽谷子品种，生育期120 d左右，由黑龙江省农业科学院齐齐哈尔分院选育提供。

试验于2022年在黑龙江省农业科学院齐齐哈尔分院富拉尔基区科研试验基地进行，该试验地地理坐标47°15'N，123°40'E，海拔高度为150 m。

前茬作物为大豆，土壤为黑钙土，播前0～40 cm

的耕层土壤肥力见表1。

1.2 试验方法

试验采用裂区设计，设密度为主处理，4个密度处理分别为：P1，40万株·hm-2；P2，50万株·

hm-2；P3，60万株·hm-2；P4，70万株·hm-2。

设氮肥（纯氮）施用量为副处理，4个施氮处理

分别为：N0，0 kg·hm-2；N1，80 kg·hm-2；N2，

120 kg·hm-2；N3，160 kg·hm-2。试验共设16个处理，5次重复（2个小区用于取样，3个小区用于测产），每个小区种植6行，行长5 m。试验小区随机排列。磷肥与钾肥按照常规用量施入，小区田间管理同一般大田。

1.3 测定项目

收获时测定产量，对每个处理的3个测产小区进行全部收获，脱粒后测产。

1.4 数据的统计分析

采用Excel 2019软件进行数据处理和作图，采用SPSS 19.0软件进行方差分析和回归分析。

2 结果与分析

2.1 不同种植密度、施氮水平同谷子产量之间的关系

由表2可知，谷子获得最高产量的留苗密度为60万株·hm-2 ，氮肥施用量为120 kg·hm-2 ，

产量可达5 760.3 kg·hm-2，P3N2处理为谷子种植的最佳密度与氮肥处理。试验显示，产量达到5 100 kg·hm-2以上的处理有6个，排列顺序为：P3N2＞P4N2＞P4N1＞P3N1＞P2N3＞P3N3，其中P3N2处理的产量极显著高于其他密度氮肥处理，其他密度氮肥处理的产量之间差异均不显著。不施用氮肥及低密度低氮肥水平处理的产量排名均靠后，排序为：P4N0＞P1N2＞P3N0＞P1N1＞P2N0＞P1N0，其中P1N0处理的产量极显著低于其他密度氮肥处理的产量。这说明当谷子种植密度较低时，氮肥可以弥补密度的不足，密度和氮肥在一定范围内可以起到互补的作用。

由图1可见，当密度达到一定程度时，谷子产量随着施氮水平的提高呈现先上升后下降的趋势。当密度小于53万株·hm-2时，谷子产量随着施氮量的增加而增加；当密度过低或过高时，施用氮肥均不能获得谷子较高产量，而选择适宜密度配合适當施氮量可获得谷子最高产量。试验表明，为保证谷子高产，种植密度越低施氮量需求越高，即高密度搭配中氮肥量、低密度搭配高氮肥量易获得谷子高产。

2.2 产量结果的方差分析

方差分析表明，种植密度、氮肥施用量以及种植密度×氮肥施用量的P＜0.01，说明密度与氮肥以及密度与氮肥互作对谷子的产量作用极显著（表3）。

2.3 不同种植密度与施氮水平之间的多重比较

由表4发现，密度主处理之间，P1处理的平均产量与其他密度处理的产量差异极显著

（P＜0.01），P2处理的平均产量与其他密度处理的产量差异极显著（P＜0.01），P3和P4处理之间的产量差异不显著。不同密度处理的产量排序为：P3＞P4＞P2＞P1，其中P3处理的平均产量最高，为5 035.4 kg·hm-2。

由表4发现，氮肥施用量副处理之间，N1处理的平均产量与其他氮肥处理的产量差异极显著（P＜0.01），N2处理的平均产量与其他氮肥处理的产量差异极显著（P＜0.01），N3和N4处理之间的产量差异达到显著水平

（P＜0.05）。不同施氮水平下的产量排序为：N2＞N3＞N1＞N0，其中N2处理的平均产量最高，为5 046.3 kg·hm-2。

由图2可以看出，主处理密度与谷子产量之间的关系呈单峰曲线图，在设定的密度范围内出现最大值，即随着种植密度的增加，谷子产量呈现先上升后下降的变化趋势。种植密度与谷子产量之间的数学回归方程为：y=-0.062 1x2+17.619x+

3 683.2，相关系数R2=0.967 3。

由图3可以看出，副处理施氮水平与谷子产量之间的关系呈单峰曲线，在设定的施氮水平范围内出现最大值，即随着施氮水平的增加，谷子产量呈先上升后下降的变化趋势。施氮水平与谷子产量之间的数学回归方程为：y=-2.242x2+

284.53x-4 028.4，相关系数R2=0.986 8。

3 结论与讨论

自20世纪70年代以来，我国氮肥施用量在农业生产上的应用快速增加，尤其在一些粮食高产地区更是如此[11]。近年来，一些学者发现增施氮肥所获得的增产效应逐年降低，过量施用氮肥不仅造成氮肥利用效率降低，还导致土壤板结，地表水越来越富营养化等诸多环境问题[12]。黑龙江省是我国粮食主产区，黑龙江省西部也是我国重要的杂粮生产基地，通过对谷子种植密度和施氮量的合理搭配，可实现在谷子产量增加的同时，相对减少氮肥施用量。

本试验表明，在低密度水平下，随着密度的增加谷子产量会上升，且差异极显著；当达到一定密度水平后，谷子产量随着密度增加而下降，且差异显著；这与秦岭等[13]研究结论相反，但与王宇先等[14]研究结论一致。本试验表明，在试验设计范围内，谷子产量随着施氮量的增加而上升，但施氮量增加到一定程度后，谷子产量又随施氮量的增加而下降，这与相关学者的研究结论一致[13-14]。

本试验结果表明，当留苗种植密度为60万株·hm-2，同时施氮量控制在120 kg·hm-2时，谷子产量最高，达到5 760.3 kg·hm-2。

参考文献

[1] 时丽冉，郝红波，李明哲．不同基因型谷子幼苗期对

低氮胁迫的响应[J]．作物雜志，2014（4）：75-79.

[2] 连盈，卢娟，胡成梅，等．低氮胁迫对谷子苗期性状

的影响和耐低氮品种的筛选[J]．中国生态农业学报

（中英文），2020，28（4）：523-534.

[3] 陈二影，杨延兵，秦岭，等．谷子苗期氮高效品种筛选及相

关特性分析[J]．中国农业科学，2016，49（17）：3289-3297.

[4] 张立媛，琦明玉，李志光，等．不同谷子品种氮素吸收与利

用差异的研究[J]．东北农业科学，2021，46（1）：13-16，124.

[5] 罗世武，杨军学，王勇，等．低氮胁迫对不同谷子品种生长