低氮脅迫對不同谷子品種生長及產量的影響

羅世武 楊軍學 王勇

摘要：為研究不同品種谷子對氮肥的反應，試驗以隴谷6號、隴谷11號、晉谷33號、晉谷39號、晉谷40號、晉谷41號、赤11-3429和黃金苗8個谷子品種為材料，進行不施氮（低氮脅迫）和正常施氮處理，探究低氮脅迫對不同品種谷子的地上干物質、根體積、葉片葉綠素含量、氣孔導度、產量等性狀的影響。結果表明，低氮脅迫對不同品種谷子地上干物質、根體積、葉片葉綠素含量和產量等性狀有不利影響，不同品種間氮肥利用率不同。晉谷40號的耐低氮脅迫指數（NSI）較小，氮肥貢獻率較大，即對于低氮脅迫最為敏感，對氮素的依賴性較大;而黃金苗的NSI較大，氮肥貢獻率較小，即耐低氮性較強，對氮素的依賴較小，更為耐貧瘠。

關鍵詞：谷子;低氮脅迫;葉綠素;產量;生長發育

中圖分類號： Q945.78;S515.01 ?文獻標志碼： A ?文章編號：1002-1302（2019）13-0100-04

氮在植物營養代謝和產量形成中發揮重要作用。不合理的施肥不僅造成大量的浪費，而且導致環境污染、資源減少和生態條件的惡化[1-3]。提高氮素吸收效率不僅有利于增加產量和降低成本，而且可以減少因大量施肥而帶來的環境污染等負面的影響。谷子生物學產量在很大程度上反映了其經濟產量的潛力，而施肥又是調控生物學產量的重要手段，在同一氮肥水平條件下，生物產量是衡量不同品種或材料對氮素吸收效率的重要指標。我國幾乎所有的耕地都缺乏氮素，因此選育耐低氮品種更具有廣泛的應用前景[4]。把氮素的相對吸收量和相對利用率作為分類依據，分析谷子無氮脅迫與正常供氮條件下植株氮素吸收利用的特性差異，綜合評價不同谷子品種對氮素的吸收利用能力。

1 材料與方法

1.1 供試土壤

試驗于2015年在寧夏農林科學院固原分院頭營科研基地進行，土壤為湘黃土，試驗地土壤基礎養分見表1。

1.2 試驗材料

在施氮和不施氮2種條件下，對2014年谷子品種鑒定表現好的8個優良谷子品種進行田間農藝性狀和有關產量性狀調查分析。

1.3 試驗方法

試驗采用裂區設計，主區為施氮水平：不施氮（低氮脅迫，N-）和施純氮150 kg/hm2（60%基施，40%拔節期追施）（正常施氮N+），副區為8個不同基因型谷子品種。小區面積3 m×5 m，3次重復，隨機區組排列。4月28日播種，播前施底肥P2O5 90 kg/hm2，K2O 3 kg/hm2。

1.4 數據測定分析

用SPAD-502型便攜式葉綠素儀測定葉綠素含量。用LI-6400便攜式光合儀（美國LI-COR公司生產）測定葉片氣孔導度（Gs）。耐低氮脅迫指數（NSI）為某一性狀低氮脅迫條件下調查值與正常條件下該性狀調查值的比值;低氮區的生物產量或經濟產量與高氮區的比值稱為生物產量或經濟產量的耐低氮脅迫指數。肥料貢獻率是指施氮對谷子產量的貢獻率，肥料貢獻率的計算公式如下：肥料貢獻率=（施氮肥區產量-空白區產量）/施氮區產量×100%。

2 結果與分析

2.1 低氮脅迫對不同谷子品種生育期的影響

不同谷子品種低氮脅迫試驗（表3）表明，生育期最長為135 d，最短為120 d，在出苗期和拔節期各品種之間沒有差異，但是到抽穗期各品種之間有明顯差異，隴谷6號在7月14日抽穗、晉谷39號在7月16日抽穗，抽穗最遲的品種為晉谷40號，在8月2日。成熟期最早的谷子品種為隴谷6號、隴谷11號、晉谷33號、晉谷39號，生育期均為120 d，成熟最遲的品種為晉谷40號和晉谷41號，生育期均為135 d。生育期在各品種之間最早與最晚前后相差15 d。

2.2 低氮脅迫對不同谷子品種地上干物質的影響

生物量是作物干物質積累的結果，反映作物的生長發育潛勢，不同谷子品種的地上部生物量在一定程度上反映了該品種的生物學產量。由圖1可以看出，在低氮脅迫下，8個不同谷子品種地上部干物質在苗期耐氮脅迫指數以品種黃金苗最大，為1.3，隴谷11號次之，為1.2;在成熟期耐氮脅迫指數以晉谷33號最大，為1.8，其次是隴谷11號，為1.7。總體而言，在谷子生育期內，地上干物質積累量耐氮脅迫指數是隴谷6號和晉谷40號相對較低于其他品種，也就是說，在谷子低氮脅迫試驗中，隴谷6號和晉谷40號耐低氮能力較差，黃金苗和隴谷11號耐低氮能力較強。

2.3 低氮脅迫對不同谷子品種根體積的影響

由圖2可見，低氮脅迫下8個谷子品種的根體積從苗期到抽穗期差別不明顯，在抽穗期耐氮脅迫指數以品種黃金苗最大，為1.00，其次是晉谷33號，為0.75;在成熟期耐氮脅迫指數以黃金苗最大，為1.50，其次是晉谷33號，分別為 1.25。總體而言，在生育期，根體積耐氮脅迫指數是晉谷39號相對較低于其他品種，也就是說，在谷子低氮脅迫試驗中，晉谷39號耐低氮能力較差，黃金苗、晉谷33號耐低氮能力較強。

2.4 低氮脅迫對不同谷子品種5株葉干質量的影響

由圖3可以看出，低氮脅迫下8個谷子品種的5株葉干質量耐氮脅迫指數在苗期以品種晉谷40號最大，為1.44;其次是黃金苗和隴谷11號，分別為1.11和1.00;晉谷41號最低，為0.23。在拔節期，耐氮脅迫指數以品種隴谷6號最大，為0.92;晉谷40號最低，為0.45。在抽穗期，耐氮脅迫指數以品種黃金苗最大，為0.94;其次是隴谷11號，為0.85;隴谷6號最低，為0.41。在成熟期，耐氮脅迫指數赤11-3429最大，為1.07;其次是晉谷39號，為1.06;隴谷6號最低，為0.61。整體來看，各生育期谷子品種5株葉干質量耐氮脅迫指數表現不穩定，說明低氮脅迫對不同谷子品種5株葉干質量的生長影響相對較小。

2.5 低氮脅迫對不同谷子品種葉綠素含量的影響

氮素是葉綠素的組成成分，氮素的豐缺與葉片葉綠素含量有密切的關系。這可以從葉片面積和葉色來判斷氮素營養的供應狀況。在苗期，一般植物缺氮往往表現為生長緩慢，植株矮小，葉片薄而小，葉色缺綠發黃[5]。表4表明，隨著谷子生育期延長，在正常施氮條件下，黃金苗呈單峰下降趨勢，其余7個品種SPAD值從拔節期開始后均呈上升的趨勢;在低氮脅迫下也呈現同樣趨勢。低氮脅迫會明顯降低谷子葉綠素含量，在谷子拔節期，晉谷39號的NSI最大，為 0.98，晉谷33號和赤11-3429的NSI最小， 為0.82。綜上所述，低氮脅迫對晉谷33號和赤11-3429葉綠素含量影響較大，而對晉谷39號影響較小。除谷子品種黃金苗的葉綠素含量在抽穗期正常施氮條件下低于低氮脅迫下外，其余谷子品種在正常施氮條件下葉綠素含量均高于低氮脅迫下葉綠素含量。

2.6 低氮脅迫對不同谷子品種氣孔導度的影響

氣孔是植物與外界環境進行物質交換的主要通道，氣孔導度涉及植物的光合作用和蒸騰作用2個方面，它是決定植物光合強度和蒸騰強度的重要因素[6-7]。由表5可以看出，低氮脅迫下8個谷子品種中除晉谷40號和晉谷41號外，其他谷子品種的氣孔導度從苗期→拔節期→抽穗期按照“低→高→低”的趨勢變化。在苗期，耐氮脅迫指數以谷子品種黃金苗最大，為1.03;其次是赤11-3429，為1.02;晉谷40號和晉谷41號最低，為0.93。在拔節期，耐氮脅迫指數以黃金苗最大，為0.98;其次為隴谷6號、晉谷33號、晉谷39號和晉谷40號，均為0.97;晉谷41號和赤11-3429最低，為0.90。在抽穗期，耐低氮脅迫指數以谷子品種黃金苗最大，為1.05;其次是晉谷39號和晉谷40號，均為0.97;晉谷41號耐低氮脅迫指數最低，為0.51。綜上所述，在谷子低氮脅迫試驗中，黃金苗在谷子各生育期耐低氮脅迫指數相對較大，該谷子品種耐低氮能力較強。晉谷41號耐低氮脅迫指數較低，該谷子品種耐低氮脅迫能力較差。

2.7 低氮脅迫對不同谷子品種產量性狀的影響

低氮脅迫下不同品種谷子產量性狀的變化如表6所示，低氮脅迫能明顯降低不同品種谷子產量，縮短穗長和穗莖長，降低主穗質量、主穗粒質量和千粒質量，對各性狀的影響程度因品種而異。各品種產量的NSI在0.67～0.87。黃金苗產量的NSI最大，為0.87;其次是晉谷39號，為0.81;晉谷40號最小，為0.67。隴谷11號株高NSI最高，為0.97，其次是晉谷40號、隴谷6號，為0.95;黃金苗最低，為0.85。隴谷11號、晉谷39號和晉谷41號的穗長NSI最高，均為0.97。晉谷33號的千粒質量NSI最高，為0.97，說明晉谷33號千粒質量受氮脅迫影響最小。

2.8 低氮脅迫對不同谷子品種氮肥貢獻率的影響

由于不同作物對肥料的反應不同，所以農業生產應在綜合考慮不同作物的需肥特性、施肥效應及經濟效益的基礎上對肥料資源進行合理配置[8]。本研究不同品種谷子氮肥貢獻率的差異如圖4所示，氮肥對不同品種谷子的貢獻率有差異，產量貢獻率在13.3%～33.3%，其中氮肥貢獻率最高的谷子品種是晉谷40號，為33.3%，最低的谷子品種是黃金苗，為13.3%。由此表明晉谷40號易受到氮肥影響，低氮脅迫下產量有較大的下降趨勢，與其他品種相比，低氮脅迫對黃金苗的影響較小，在缺氮條件下減產最少。

3 結論與討論

本試驗以不同谷子品種的地上干物質、根體積、葉綠素含量的SPAD值、產量等相關農藝性狀和氮肥貢獻率作為調查指標，衡量了低氮脅迫對不同谷子品種的影響。綜合分析表明，谷子品種黃金苗在低氮脅迫條件下，地上干物質、根體積、氣孔導度和葉片葉綠素含量的耐氮脅迫指數NSI較大，氮肥貢獻率最低，說明該品種耐低氮能力較強，低氮脅迫對其影響較小。在谷子低氮脅迫試驗中，晉谷40號、隴谷6號、晉谷39號和晉谷41號的地上干物質、根體積和葉片葉綠素含量的NSI較小，即受低氮脅迫的影響較大，不利于進行光合作用和光合產物的積累;不同谷子品種的產量及相關農藝性狀分析表明，晉谷40號的NSI較低，且氮肥貢獻率最高。在農業生產中根據不同品種耐氮脅迫能力的不同，可以指導不同品種谷子種植在不同肥力地塊，對合理施用氮肥、提高氮肥利用率有重要意義。

參考文獻：

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