水肥耦合對(duì)雜交谷子生長(zhǎng)與水肥利用效率的影響

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1、萬(wàn)方數(shù)據(jù)水肥耦合對(duì)雜交谷子生長(zhǎng)特性及水肥利用特征的影響1．1研究背景1引言水和土是生物(特別是人類)賴以生存和發(fā)展的基礎(chǔ)性資源。我國(guó)是資源約束型國(guó)家，當(dāng)前水資源短缺情況日益嚴(yán)重，尤其是在北方，降水量年際變化大，季節(jié)分布不勻，耕地土壤也由于受到鹽漬化、酸化及污染的影響，給農(nóng)業(yè)發(fā)展帶來(lái)“瓶頸”。為保障我國(guó)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，既要力保全國(guó)耕地資源動(dòng)態(tài)平衡，又要提高農(nóng)業(yè)水資源利用效率，而耕地資源較水資源更為可控。但我國(guó)后備耕地資源有限，單純依靠擴(kuò)大耕地面積來(lái)增加糧食產(chǎn)量的潛力較小，利用作物雜種優(yōu)勢(shì)可在有限的耕種面積上提高糧食產(chǎn)量。袁隆平【·】認(rèn)為以矮稈良種為

2、親本的雜交水稻，由于具有雜種優(yōu)勢(shì)，不僅生物學(xué)產(chǎn)量增長(zhǎng)，而且收獲指數(shù)高。李鳳海【2】研究表明，雜種優(yōu)勢(shì)的利用是玉米育種上提高產(chǎn)量的主要手段之一。由趙治海團(tuán)隊(duì)研發(fā)培育的“張雜谷”系列雜交谷子，具有節(jié)水抗旱、適應(yīng)性廣、優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，產(chǎn)量平均保持在6000kg／Ima2左右，最高可達(dá)12150kg／hm2，較常規(guī)谷子品種增產(chǎn)30％以上【3’4】。相關(guān)資料顯示【5】，2010年我國(guó)雜交谷子種植面積達(dá)200多萬(wàn)畝，平均增產(chǎn)量達(dá)到30％50％，其中“張雜谷”系列雜交谷子累計(jì)為我國(guó)增產(chǎn)糧食8億kg，在很大程度上推動(dòng)了我國(guó)小雜糧產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，確保了全國(guó)糧食生產(chǎn)平衡。

3、雜交谷子在華北、東北和西北等干旱半干旱地區(qū)都有種植，然而這些地區(qū)休閑農(nóng)田的土壤蒸發(fā)量占到同期降雨量的70％以上【6J，同時(shí)存在施肥盲目、過(guò)量及配施結(jié)構(gòu)不合理的現(xiàn)象，引起土壤養(yǎng)分失調(diào)、環(huán)境污染及資源浪費(fèi)問(wèn)題，降低了糧食產(chǎn)量【7】。因此單純依靠種質(zhì)資源的改進(jìn)并不足以全面而徹底地提高雜交谷子的產(chǎn)量和品質(zhì)，當(dāng)前農(nóng)作區(qū)水分缺乏和土壤肥力結(jié)構(gòu)失衡對(duì)提高糧食生產(chǎn)力的限制情況并沒(méi)有得到根本的改善，必須通過(guò)對(duì)水肥因子的合理調(diào)控，才能獲得較高的糧食產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。如何在有限的耕種面積上利用有限的水資源，實(shí)現(xiàn)肥料的高效利用，進(jìn)一步提高糧食產(chǎn)量仍是

4、當(dāng)前及今后的研究熱點(diǎn)之一。王渭玲等【8】研究表明，水肥耦合對(duì)谷子的籽粒產(chǎn)量、生物產(chǎn)量及根系長(zhǎng)勢(shì)的影響不同，但作用效應(yīng)均以肥料>水分，其中以肥料對(duì)其生物產(chǎn)量影響最大。張鳳翔等【9】研究認(rèn)為，水氮之間的耦合效應(yīng)顯著，必須在水分和養(yǎng)分都適宜的條件下才能提高小麥產(chǎn)量。孟兆江等【lo】認(rèn)為，水、氮、磷耦合作用存在一定的閾值，在保證足量水分供應(yīng)的前提下，增加氮、磷施用量能提高玉米的水肥利用效率。周明耀等【·l】研究發(fā)現(xiàn)，水和肥均對(duì)水稻生物量的積累轉(zhuǎn)化起關(guān)鍵作用，灌水量減少時(shí)，過(guò)量施氮會(huì)影響植株對(duì)水分和養(yǎng)分的吸收、利用及分配。謝志良等【12】研究發(fā)現(xiàn)，提高棉花對(duì)

5、氮素的利用率可通過(guò)在一定范圍內(nèi)增加灌水量來(lái)實(shí)現(xiàn)，灌水量過(guò)高反而又導(dǎo)致其氮素利用率下降。目前有關(guān)水肥耦合效應(yīng)的研究多集中于大豆【131、小麥19，．，1415]、玉米【lo，16】、水稻[L1】、棉花【12】等農(nóng)作物，針對(duì)水肥耦合對(duì)雜交谷子植株生物學(xué)形態(tài)、生理指標(biāo)和產(chǎn)量等的影響罕見(jiàn)報(bào)道。因此，本試驗(yàn)以“張雜谷5號(hào)”為研究對(duì)象，探討不同梯度的水肥耦合措施對(duì)產(chǎn)量及其構(gòu)成因素、植株生物學(xué)特性、莖桿抗倒伏能力、光合特性、植株及籽粒養(yǎng)分吸收和耕種地成熟期土壤剖面養(yǎng)分分布特征的影響，確定兼顧高產(chǎn)高效的水肥耦合措施，為區(qū)域雜交谷子種植提供最佳水肥耦合管理的理論依據(jù)

6、，同時(shí)也對(duì)減少資源浪費(fèi)，改善農(nóng)作區(qū)生態(tài)環(huán)境具有直接而現(xiàn)實(shí)的意義。萬(wàn)方數(shù)據(jù)河北農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位(畢業(yè))論文1．2國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展1．2．1雜交谷子研究現(xiàn)狀谷子(粟)，禾本科，狗尾草屬，糧草兼用，具有抗旱耐瘠、適應(yīng)性廣等優(yōu)點(diǎn)，其子實(shí)外殼堅(jiān)硬，耐霉變且抗蟲(chóng)蛀，保存時(shí)期長(zhǎng)。去殼后的谷子俗稱小米，含有多種蛋白質(zhì)、維生素和鈣等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，具有較高的保健及食療作用[17,18】。谷子距今已有7500多年的栽培歷史，是世界上最古老的作物之一，起源于我國(guó)的黃河流域，在今河北武安一帶[41?，F(xiàn)代農(nóng)業(yè)中，谷子在中國(guó)、日本、南亞及中歐等一些國(guó)家仍是較為重要的糧食作物之一，在北

7、美、南美和北非等地區(qū)也作為飼料廣有種植[19,20]。當(dāng)前我國(guó)谷子種植面積約占世界谷子種植面積的80％，產(chǎn)量約占90％1211。因此，對(duì)于谷子的遺傳進(jìn)化、種質(zhì)資源和栽培技術(shù)等相關(guān)研究工作就顯得十分重要。美國(guó)、日本主要集中于研究谷子有益基因的發(fā)掘、種質(zhì)資源利用及保存，其中日本在其籽粒蛋白功能方面研究成果領(lǐng)先[22，231。同時(shí)日本研究了施用肥力高、濃度低的液體豬糞對(duì)谷子干物質(zhì)產(chǎn)量的影響，成功將其與化肥進(jìn)行一體化控制并應(yīng)用于谷子栽培技術(shù)中【24】。法國(guó)、加拿大主要進(jìn)行了谷子抗除草劑的創(chuàng)新性種質(zhì)研究工作【25-2，】。澳大利亞則因國(guó)情主要進(jìn)行草用谷子的選

8、育口8l。印度、朝鮮等仍以谷子的高產(chǎn)育種工作為主四】。我國(guó)是世界上唯一對(duì)谷子起源進(jìn)化、遺傳育種、生理病理、生物栽培等各種技