氮肥对垄沟集雨种植谷子氮素利用效率及产量的影响

【目的】探究垄沟集雨种植模式下谷子的生长、产量对氮肥的响应,以期为黄土高原半干旱区谷子高产高效生产提供理论依据。【方法】于2022—2023年选用陕豫谷3号谷子品种进行大田试验,采用裂区设计,主因素为种植模式(垄沟集雨种植模式,R;传统平作种植模式,T),副因素为施氮量(0 kg·hm^(-2),N0;60 kg·hm^(-2),N1;135 kg·hm^(-2),N2;210 kg·hm^(-2),N3),在不同种植模式下测定谷子旗叶净光合速率、叶绿素相对含量、各生育时期地上部群体干物质积累量、氮素积累量,以及成熟期农艺性状和产量,并计算氮素利用率。【结果】同一施氮量下,与传统平作种植模式相比,垄沟集雨种植模式下谷子旗叶的净光合速率、叶绿素相对含量在降雨较多的2022年仅灌浆期有所提高,在降雨较少的2023年抽穗期、开花期、灌浆期则均有提高,两年间垄沟集雨种植模式均增强了谷子生育中后期的光合能力,延缓叶片衰老;谷子地上部群体干物质积累量、氮素积累量在2022年的拔节期、灌浆期、成熟期有所提高,在2023年各生育时期均有增加,且N1、N2、N3间均无显著性差异,地上部干物质积累量、氮素积累量分别提高了0.6%—39.5%、0.9%—51.1%;籽粒氮素积累量、花后氮素积累量、花后氮素对籽粒贡献率在两年间均有显著增加,满足了谷子全生育期的养分需求,改善了传统平作种植模式下谷子生育后期氮肥供应不足问题;氮肥偏生产力在两年间均有增加,分别提高了3.7%—14.3%、2.8%—27.6%,氮肥农学利用效率在2022年于210 kg·hm^(-2)施氮量下略有降低,氮肥农学利用效率、氮肥利用效率在2023年施氮量超过135 kg·hm^(-2)时均有所降低,三者均随施氮量的增加而降低;谷子穗粗、单穗重在两年间均有提高,穗长则有所下降;产量在两年间均有显著性提高,分别增加了3.7%—14.3%、2.8%—27.6%,在降雨较少的2023年增产效果更为显著,且当施氮量超过60 kg·hm^(-2)时,产量无显著性增加。【结论】在黄土高原半干旱区,垄沟集雨种植模式配施60—135 kg·hm^(-2)氮肥更有利于谷子氮素利用和产量形成。