施氮量对饲用高粱干物质积累、分配及水分利用效率的影响

doi:10.11686/cyxb2021374

草业学报 ›› 2022, Vol. 31 ›› Issue (9): 26-35.DOI: 10.11686/cyxb2021374

施氮量对饲用高粱干物质积累、分配及水分利用效率的影响

高玮(), 受娜, 蒋丛泽, 马仁诗, 沈禹颖, 杨宪龙()

兰州大学草地农业生态系统国家重点实验室，兰州大学农业农村部草牧业创新重点实验室，兰州大学草地农业教育部工程研究中心，兰州大学草地农业科技学院，甘肃兰州 730020

收稿日期:2021-10-18 修回日期:2022-01-17 出版日期:2022-09-20 发布日期:2022-08-12
通讯作者: 杨宪龙
作者简介:Corresponding author. E-mail： yangxianl@lzu.edu.cn
高玮（1997-），女，蒙古族，青海西宁人，在读硕士。E-mail： gaow20@lzu.edu.cn
基金资助:
国家重点研发计划课题(2021YFD1100501);甘肃省自然科学基金(21JR7RA488);国家牧草产业技术体系(CARS-34);兰州大学中央高校基本科研业务费专项资金(lzujbky-2021-14)

Effect of nitrogen application rate on dry matter accumulation， allocation and water use efficiency of forage sorghum

Wei GAO(), Na SHOU, Cong-ze JIANG, Ren-shi MA, Yu-ying SHEN, Xian-long YANG()

State Key Laboratory of Grassland Agro-ecosystems，Key Laboratory of Grassland Livestock Industry Innovation，Ministry of Agriculture and Rural Affairs，Engineering Research Center of Grassland Industry，Ministry of Education，College of Pastoral Agriculture Science and Technology，Lanzhou University，Lanzhou 730020，China

Received:2021-10-18 Revised:2022-01-17 Online:2022-09-20 Published:2022-08-12
Contact: Xian-long YANG

摘要/Abstract

摘要：

为探明陇东旱塬区饲用高粱的适宜氮肥用量，于2019-2020年研究了不同施氮水平（0、80、160、240、320 kg·hm^-2，分别用N₀、N₈₀、N₁₆₀、N₂₄₀、N₃₂₀表示）对饲用高粱‘F10’干物质积累、分配、耗水量及水分利用效率的影响。结果表明，随着施氮量的增加，饲用高粱拔节、抽穗、开花和灌浆期的干物质积累量均表现为增加趋势，至乳熟收获期，饲用高粱干物质积累量表现为先增后降的特点，其中N₁₆₀处理下干物质积累量最大，2019和2020年分别为22.3和18.0 t·hm^-2。随着生育时期的推进，饲用高粱叶片干物质分配比例逐渐降低，茎的干物质分配比例先增加后降低。乳熟收获期，茎的干物质分配比例最高，2019和2020年平均分配比例分别为70.8%和73.8%。2019年收获期，与N₀处理相比，施氮处理下穗的干物质分配比例显著增加，茎的干物质分配比例显著降低，但2020年整体差异不显著。2019年，不同施氮水平下饲用高粱耗水量和耗水强度均无显著差异。2020年，不同处理饲用高粱耗水量为483.4~505.8 mm，耗水强度为3.1~3.3 mm·d^-1，其中，N₈₀和N₃₂₀处理下饲用高粱耗水量较N₀处理分别显著增加4.6%和3.9%，耗水强度较N₀处理均显著增加6.5%。2019和2020年，N₁₆₀处理下饲用高粱水分利用效率均最高，分别为42.9和36.4 kg·hm^-2·mm^-1。回归分析显示，当施氮量为166.7 kg·hm^-2时（接近于160.0 kg·hm^-2），饲用高粱收获期可获得最大干物质积累量（19.2 t·hm^-2）；当施氮量为150.0 kg·hm^-2时，饲用高粱可达最大水分利用效率（37.8 kg·hm^-2·mm^-1）。因此，综合干物质积累与水分利用效率，初步推荐陇东旱塬区饲用高粱适宜施氮量为150~160 kg·hm^-2。

关键词: 饲用高粱, 施氮量, 干物质积累, 耗水量, 水分利用效率

Abstract:

To ascertain the appropriate N fertilizer rate for forage sorghum （Sorghum bicolor） production in dry regions of the Longdong Loess Plateau， a two-year field experiment was conducted at the Qingyang National Field Station of Grassland Agroecosystem during 2019 and 2020 to determine the effects of different N fertilizer application rates on dry matter accumulation， allocation， water consumption， and water use efficiency of forage sorghum cultivar ‘F10’. Five N application rates： 0， 80， 160， 240， and 320 kg·ha^-1 （denoted N₀， N₈₀， N₁₆₀， N₂₄₀， and N₃₂₀， respectively）， were used in this study， and each treatment was replicated three times using a randomized complete block design. In both seasons， dry matter accumulation （DMA） of forage sorghum at the jointing， heading， flowering， and filling stages showed an increasing trend with successive increments in N application rate. At the harvest stage in 2019 and 2020， the DMA of forage sorghum increased initially and then decreased with further increase in N application rate， and DMA peaked at N₁₆₀ with values of 22.3 t·ha^-1 in 2019 and 18.0 t·ha^-1 in 2020. As the growing season progressed， dry matter proportion （DMP） of leaves in forage sorghum gradually decreased， while DMP of stems initially increased and then decreased. At the harvest stages， the DMP of stems was the highest with average values of 70.8% in 2019 and 73.8% in 2020. In 2019， compared to N₀， the N fertilization treatments significantly increased DMP of ears and decreased DMP of stems， however， no significant difference was observed in 2020. In 2019， there were no significant differences in water consumption （WC） and water consumption rate （WCR） of forage sorghum among the different treatments. In 2020， the WC of forage sorghum in the treatments varied from 483.4 to 505.8 mm， and the WCR varied from 3.1 to 3.3 mm·d^-1. Compared to N₀， the WC in 2020 was significantly increased by 4.6% in N₈₀and by 3.9% in N₃₂₀， respectively， and the WCR in 2020 was significantly increased by 6.5% in both N₈₀and N₃₂₀. The water use efficiency （WUE） of forage sorghum at N₁₆₀was the highest with values of 42.9 kg·ha^-1·mm^-1 in 2019 and 36.4 kg·ha^-1·mm^-1 in 2020. A regression analysis indicated that the maximum DMA at the harvest stage （19.2 t·ha^-1） was obtained at the N application rate of 166.7 kg·ha^-1 （close to 160.0 kg·ha^-1）， and the maximum WUE （37.8 kg·ha^-1·mm^-1） was achieved at the N application rate of 150.0 kg·ha^-1. Based on combined consideration of DMA and WUE， 150-160 kg·ha^-1 can be recommended as a suitable N application range for forage sorghum production in dry regions of the Longdong Loess Plateau.

Key words: forage sorghum, nitrogen application rate, dry matter accumulation, water consumption, water use efficiency

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图/表 7

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年份 Year	处理 Treatments	拔节期Jointing stage		开花期Flowering stage		收获期Harvesting stage
年份 Year	处理 Treatments	叶Leaf	茎Stem	叶Leaf	茎Stem	叶Leaf	茎Stem	穗Ear
2019	N₀	61.0±1.65a	39.0±1.65a	19.6±0.73b	80.4±0.73a	14.6±0.12b	75.5±0.98a	9.9±0.90b
	N₈₀	62.4±1.49a	37.6±1.49a	19.2±0.53b	80.8±0.53a	14.6±0.38b	69.3±0.29b	16.1±0.66a
	N₁₆₀	62.6±0.79a	37.5±0.79a	18.6±1.05b	81.4±1.05a	15.1±0.04ab	70.0±0.82b	14.8±0.82a
	N₂₄₀	61.0±0.52a	39.4±0.52a	18.3±0.39b	81.7±0.39a	16.0±0.47a	70.1±2.14b	13.9±1.67a
	N₃₂₀	59.4±1.63a	41.0±1.63a	23.4±0.93a	76.6±0.93b	15.0±0.25ab	69.3±0.59b	15.7±0.84a
2020	N₀	68.4±1.85a	31.6±1.85a	14.0±0.73a	86.3±0.73a	20.0±0.32a	71.0±0.69a	9.1±1.01a
	N₈₀	68.7±3.19a	31.3±3.19a	16.4±2.78a	83.6±2.78a	16.6±1.38ab	72.6±3.25a	10.7±1.93a
	N₁₆₀	68.9±1.26a	31.1±1.26a	15.1±2.50a	84.9±2.50a	15.9±2.24ab	74.2±1.58a	9.9±0.90a
	N₂₄₀	71.8±3.42a	29.2±3.42a	15.4±1.41a	84.6±1.41a	15.9±0.56ab	74.6±0.93a	9.5±1.48a
	N₃₂₀	68.4±3.26a	31.6±3.26a	15.0±1.08a	85.0±1.08a	13.6±0.52b	76.5±0.73a	10.0±1.22a

年份 Year	处理 Treatments	拔节期Jointing stage		开花期Flowering stage		收获期Harvesting stage
年份 Year	处理 Treatments	叶Leaf	茎Stem	叶Leaf	茎Stem	叶Leaf	茎Stem	穗Ear
2019	N₀	61.0±1.65a	39.0±1.65a	19.6±0.73b	80.4±0.73a	14.6±0.12b	75.5±0.98a	9.9±0.90b
	N₈₀	62.4±1.49a	37.6±1.49a	19.2±0.53b	80.8±0.53a	14.6±0.38b	69.3±0.29b	16.1±0.66a
	N₁₆₀	62.6±0.79a	37.5±0.79a	18.6±1.05b	81.4±1.05a	15.1±0.04ab	70.0±0.82b	14.8±0.82a
	N₂₄₀	61.0±0.52a	39.4±0.52a	18.3±0.39b	81.7±0.39a	16.0±0.47a	70.1±2.14b	13.9±1.67a
	N₃₂₀	59.4±1.63a	41.0±1.63a	23.4±0.93a	76.6±0.93b	15.0±0.25ab	69.3±0.59b	15.7±0.84a
2020	N₀	68.4±1.85a	31.6±1.85a	14.0±0.73a	86.3±0.73a	20.0±0.32a	71.0±0.69a	9.1±1.01a
	N₈₀	68.7±3.19a	31.3±3.19a	16.4±2.78a	83.6±2.78a	16.6±1.38ab	72.6±3.25a	10.7±1.93a
	N₁₆₀	68.9±1.26a	31.1±1.26a	15.1±2.50a	84.9±2.50a	15.9±2.24ab	74.2±1.58a	9.9±0.90a
	N₂₄₀	71.8±3.42a	29.2±3.42a	15.4±1.41a	84.6±1.41a	15.9±0.56ab	74.6±0.93a	9.5±1.48a
	N₃₂₀	68.4±3.26a	31.6±3.26a	15.0±1.08a	85.0±1.08a	13.6±0.52b	76.5±0.73a	10.0±1.22a

年份 Year	处理 Treatments	生育期内降水量 Precipitation in the growth period （mm）	0~200 cm土层土壤储水量 Soil water storage in the 0-200 cm soil layer （mm）			耗水量 Water consumption （mm）	耗水强度 Water consumption rate （mm·d^-1）
年份 Year	处理 Treatments	生育期内降水量 Precipitation in the growth period （mm）	播前Pre-sowing	收获Harvest	差值Difference	耗水量 Water consumption （mm）	耗水强度 Water consumption rate （mm·d^-1）
2019	N₀	590.1	434.6	520.4±10.9a	85.8	504.3±10.9a	3.0±0.06a
	N₈₀	590.1	434.6	513.3±15.8a	78.7	511.4±15.8a	3.0±0.09a
	N₁₆₀	590.1	434.6	500.0±24.3a	65.4	521.6±24.3a	3.1±0.14a
	N₂₄₀	590.1	434.6	494.0±24.8a	59.4	530.7±24.8a	3.1±0.15a
	N₃₂₀	590.1	434.6	507.0±15.4a	72.4	517.7±15.4a	3.1±0.09a
2020	N₀	472.1	517.9	506.6±7.4a	-11.3	483.4±7.4b	3.1±0.05b
	N₈₀	472.1	517.9	484.2±1.1b	-33.7	505.8±1.1a	3.3±0.01a
	N₁₆₀	472.1	517.9	495.7±3.4ab	-22.2	494.3±3.4ab	3.2±0.02ab
	N₂₄₀	472.1	517.9	494.8±5.7ab	-23.1	495.2±5.7ab	3.2±0.04ab
	N₃₂₀	472.1	517.9	487.9±4.2b	-30.0	502.1±4.2a	3.3±0.03a

年份 Year	处理 Treatments	生育期内降水量 Precipitation in the growth period （mm）	0~200 cm土层土壤储水量 Soil water storage in the 0-200 cm soil layer （mm）			耗水量 Water consumption （mm）	耗水强度 Water consumption rate （mm·d^-1）
年份 Year	处理 Treatments	生育期内降水量 Precipitation in the growth period （mm）	播前Pre-sowing	收获Harvest	差值Difference	耗水量 Water consumption （mm）	耗水强度 Water consumption rate （mm·d^-1）
2019	N₀	590.1	434.6	520.4±10.9a	85.8	504.3±10.9a	3.0±0.06a
	N₈₀	590.1	434.6	513.3±15.8a	78.7	511.4±15.8a	3.0±0.09a
	N₁₆₀	590.1	434.6	500.0±24.3a	65.4	521.6±24.3a	3.1±0.14a
	N₂₄₀	590.1	434.6	494.0±24.8a	59.4	530.7±24.8a	3.1±0.15a
	N₃₂₀	590.1	434.6	507.0±15.4a	72.4	517.7±15.4a	3.1±0.09a
2020	N₀	472.1	517.9	506.6±7.4a	-11.3	483.4±7.4b	3.1±0.05b
	N₈₀	472.1	517.9	484.2±1.1b	-33.7	505.8±1.1a	3.3±0.01a
	N₁₆₀	472.1	517.9	495.7±3.4ab	-22.2	494.3±3.4ab	3.2±0.02ab
	N₂₄₀	472.1	517.9	494.8±5.7ab	-23.1	495.2±5.7ab	3.2±0.04ab
	N₃₂₀	472.1	517.9	487.9±4.2b	-30.0	502.1±4.2a	3.3±0.03a

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施氮量对饲用高粱干物质积累、分配及水分利用效率的影响

Effect of nitrogen application rate on dry matter accumulation， allocation and water use efficiency of forage sorghum

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图/表 7

参考文献 33

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