密度和施氮量互作對黑龍江省半干旱區谷子產量的影響

董揚 閆鋒 趙富陽 侯曉敏 李清泉 李旭業

摘要：為明確密度和施氮量互作對黑龍江省半干旱區谷子產量的影響，文章以黑龍江省主栽的優質谷子品種嫩選18為試驗材料，采用裂區設計，其中設密度為主處理：分別為40、50、60、70萬株·hm-2；氮肥（純氮）施用量為副處理：分別為0、80、120、160 kg·hm-2。結果表明，種植密度、氮肥施用量及種植密度×氮肥施用量3個因素對谷子產量的影響極顯著（P＜0.01）。留苗密度為60萬株·hm-2，同時氮肥施用量為120 kg·hm-2時，谷子產量最高，可達5 760.3 kg·hm-2，極顯著高于其他密度與氮肥互作處理（P＜0.01）。

關鍵詞：谷子；施氮量；密度；產量

谷子是我國重要的雜糧作物，具有營養豐

富、抗旱、耐貧瘠、生育期短等特點。在北方旱作區，谷子不僅是人們改善膳食的雜糧作物，也是一種品質優良的動物飼料來源。隨著谷子需求量的逐漸增加，為獲得高產，人們開始大量施用氮肥，雖然施用氮肥能夠提高作物產量，但隨著氮肥施用量的不斷增加，氮肥的利用效率卻越來越低[1]。目前，我國氮肥總產量和化肥施用量居世界第一，施氮量的超標不僅造成農產品品質下

降，也對農田環境產生不良影響[2]。

施用氮肥對農作物產量的提高起著至關重要的作用[3]，施用合理能調節谷子的農藝性狀，從而提高谷子產量，但如果施用不合理則會降低谷子的品質和產量[4]。谷子的產量高低取決于谷子群體結構，而密度是谷子群體結構的基礎。羅世武等[5-6]對谷子進行大田試驗表明，低氮水平對不同品種谷子的產量性狀有不利影響；陳素省等[7]

研究發現，種植密度結合品種特性以及栽培技術才能提高谷子產量；袁宏安等[8]研究發現，施氮量和留苗密度對谷子產量有顯著影響。目前，針對谷子氮肥利用方面的研究多集中在谷子苗期耐低氮品種資源的篩選方面[9-10]，施氮量與密度共同作用對谷子影響的研究較少。本試驗對黑龍江省西部半干旱區主栽谷子品種進行栽培試驗，研究密度與施氮量互作效應對谷子產量的影響，確定谷子種植密度和施氮量的最佳組合。

1? 材料和方法

1.1? ?試驗材料及試驗地概況

供試谷子品種：嫩選18為當地主栽谷子品種，生育期120 d左右，由黑龍江省農業科學院齊齊哈爾分院選育提供。

試驗于2022年在黑龍江省農業科學院齊齊哈爾分院富拉爾基區科研試驗基地進行，該試驗地地理坐標47°15'N，123°40'E，海拔高度為150 m。

前茬作物為大豆，土壤為黑鈣土，播前0～40 cm

的耕層土壤肥力見表1。

1.2? ?試驗方法

試驗采用裂區設計，設密度為主處理，4個密度處理分別為：P1，40萬株·hm-2；P2，50萬株·

hm-2；P3，60萬株·hm-2；P4，70萬株·hm-2。

設氮肥（純氮）施用量為副處理，4個施氮處理

分別為：N0，0 kg·hm-2；N1，80 kg·hm-2；N2，

120 kg·hm-2；N3，160 kg·hm-2。試驗共設16個處理，5次重復（2個小區用于取樣，3個小區用于測產），每個小區種植6行，行長5 m。試驗小區隨機排列。磷肥與鉀肥按照常規用量施入，小區田間管理同一般大田。

1.3? ?測定項目

收獲時測定產量，對每個處理的3個測產小區進行全部收獲，脫粒后測產。

1.4? ?數據的統計分析

采用Excel 2019軟件進行數據處理和作圖，采用SPSS 19.0軟件進行方差分析和回歸分析。

2? 結果與分析

2.1? ?不同種植密度、施氮水平同谷子產量之間的關系

由表2可知，谷子獲得最高產量的留苗密度為60萬株·hm-2 ，氮肥施用量為120 kg·hm-2 ，

產量可達5 760.3 kg·hm-2，P3N2處理為谷子種植的最佳密度與氮肥處理。試驗顯示，產量達到5 100 kg·hm-2以上的處理有6個，排列順序為：P3N2＞P4N2＞P4N1＞P3N1＞P2N3＞P3N3，其中P3N2處理的產量極顯著高于其他密度氮肥處理，其他密度氮肥處理的產量之間差異均不顯著。不施用氮肥及低密度低氮肥水平處理的產量排名均靠后，排序為：P4N0＞P1N2＞P3N0＞P1N1＞P2N0＞P1N0，其中P1N0處理的產量極顯著低于其他密度氮肥處理的產量。這說明當谷子種植密度較低時，氮肥可以彌補密度的不足，密度和氮肥在一定范圍內可以起到互補的作用。

由圖1可見，當密度達到一定程度時，谷子產量隨著施氮水平的提高呈現先上升后下降的趨勢。當密度小于53萬株·hm-2時，谷子產量隨著施氮量的增加而增加；當密度過低或過高時，施用氮肥均不能獲得谷子較高產量，而選擇適宜密度配合適當施氮量可獲得谷子最高產量。試驗表明，為保證谷子高產，種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獲得谷子高產。

2.2? ?產量結果的方差分析

方差分析表明，種植密度、氮肥施用量以及種植密度×氮肥施用量的P＜0.01，說明密度與氮肥以及密度與氮肥互作對谷子的產量作用極顯著（表3）。

2.3? ?不同種植密度與施氮水平之間的多重比較

由表4發現，密度主處理之間，P1處理的平均產量與其他密度處理的產量差異極顯著

（P＜0.01），P2處理的平均產量與其他密度處理的產量差異極顯著（P＜0.01），P3和P4處理之間的產量差異不顯著。不同密度處理的產量排序為：P3＞P4＞P2＞P1，其中P3處理的平均產量最高，為5 035.4 kg·hm-2。

由表4發現，氮肥施用量副處理之間，N1處理的平均產量與其他氮肥處理的產量差異極顯著（P＜0.01），N2處理的平均產量與其他氮肥處理的產量差異極顯著（P＜0.01），N3和N4處理之間的產量差異達到顯著水平

（P＜0.05）。不同施氮水平下的產量排序為：N2＞N3＞N1＞N0，其中N2處理的平均產量最高，為5 046.3 kg·hm-2。

由圖2可以看出，主處理密度與谷子產量之間的關系呈單峰曲線圖，在設定的密度范圍內出現最大值，即隨著種植密度的增加，谷子產量呈現先上升后下降的變化趨勢。種植密度與谷子產量之間的數學回歸方程為：y=-0.062 1x2+17.619x+

3 683.2，相關系數R2=0.967 3。

由圖3可以看出，副處理施氮水平與谷子產量之間的關系呈單峰曲線，在設定的施氮水平范圍內出現最大值，即隨著施氮水平的增加，谷子產量呈先上升后下降的變化趨勢。施氮水平與谷子產量之間的數學回歸方程為：y=-2.242x2+

284.53x-4 028.4，相關系數R2=0.986 8。

3? 結論與討論

自20世紀70年代以來，我國氮肥施用量在農業生產上的應用快速增加，尤其在一些糧食高產地區更是如此[11]。近年來，一些學者發現增施氮肥所獲得的增產效應逐年降低，過量施用氮肥不僅造成氮肥利用效率降低，還導致土壤板結，地表水越來越富營養化等諸多環境問題[12]。黑龍江省是我國糧食主產區，黑龍江省西部也是我國重要的雜糧生產基地，通過對谷子種植密度和施氮量的合理搭配，可實現在谷子產量增加的同時，相對減少氮肥施用量。

本試驗表明，在低密度水平下，隨著密度的增加谷子產量會上升，且差異極顯著；當達到一定密度水平后，谷子產量隨著密度增加而下降，且差異顯著；這與秦嶺等[13]研究結論相反，但與王宇先等[14]研究結論一致。本試驗表明，在試驗設計范圍內，谷子產量隨著施氮量的增加而上升，但施氮量增加到一定程度后，谷子產量又隨施氮量的增加而下降，這與相關學者的研究結論一致[13-14]。

本試驗結果表明，當留苗種植密度為60萬株·hm-2，同時施氮量控制在120 kg·hm-2時，谷子產量最高，達到5 760.3 kg·hm-2。

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