水肥耦合对杂交谷子生长与水肥利用效率的影响

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1、万方数据水肥耦合对杂交谷子生长特性及水肥利用特征的影响1．1研究背景1引言水和土是生物(特别是人类)赖以生存和发展的基础性资源。我国是资源约束型国家，当前水资源短缺情况日益严重，尤其是在北方，降水量年际变化大，季节分布不匀，耕地土壤也由于受到盐渍化、酸化及污染的影响，给农业发展带来“瓶颈”。为保障我国农业的可持续发展，既要力保全国耕地资源动态平衡，又要提高农业水资源利用效率，而耕地资源较水资源更为可控。但我国后备耕地资源有限，单纯依靠扩大耕地面积来增加粮食产量的潜力较小，利用作物杂种优势可在有限的耕种面积上提高粮食产量。袁隆平【·】认为以矮秆良种为

2、亲本的杂交水稻，由于具有杂种优势，不仅生物学产量增长，而且收获指数高。李凤海【2】研究表明，杂种优势的利用是玉米育种上提高产量的主要手段之一。由赵治海团队研发培育的“张杂谷”系列杂交谷子，具有节水抗旱、适应性广、优质高产等优点，产量平均保持在6000kg／Ima2左右，最高可达12150kg／hm2，较常规谷子品种增产30％以上【3’4】。相关资料显示【5】，2010年我国杂交谷子种植面积达200多万亩，平均增产量达到30％50％，其中“张杂谷”系列杂交谷子累计为我国增产粮食8亿kg，在很大程度上推动了我国小杂粮产业的发展，确保了全国粮食生产平衡。

3、杂交谷子在华北、东北和西北等干旱半干旱地区都有种植，然而这些地区休闲农田的土壤蒸发量占到同期降雨量的70％以上【6J，同时存在施肥盲目、过量及配施结构不合理的现象，引起土壤养分失调、环境污染及资源浪费问题，降低了粮食产量【7】。因此单纯依靠种质资源的改进并不足以全面而彻底地提高杂交谷子的产量和品质，当前农作区水分缺乏和土壤肥力结构失衡对提高粮食生产力的限制情况并没有得到根本的改善，必须通过对水肥因子的合理调控，才能获得较高的粮食产量和经济效益，实现农业经济可持续发展。如何在有限的耕种面积上利用有限的水资源，实现肥料的高效利用，进一步提高粮食产量仍是

4、当前及今后的研究热点之一。王渭玲等【8】研究表明，水肥耦合对谷子的籽粒产量、生物产量及根系长势的影响不同，但作用效应均以肥料>水分，其中以肥料对其生物产量影响最大。张凤翔等【9】研究认为，水氮之间的耦合效应显著，必须在水分和养分都适宜的条件下才能提高小麦产量。孟兆江等【lo】认为，水、氮、磷耦合作用存在一定的阈值，在保证足量水分供应的前提下，增加氮、磷施用量能提高玉米的水肥利用效率。周明耀等【·l】研究发现，水和肥均对水稻生物量的积累转化起关键作用，灌水量减少时，过量施氮会影响植株对水分和养分的吸收、利用及分配。谢志良等【12】研究发现，提高棉花对

5、氮素的利用率可通过在一定范围内增加灌水量来实现，灌水量过高反而又导致其氮素利用率下降。目前有关水肥耦合效应的研究多集中于大豆【131、小麦19，．，1415]、玉米【lo，16】、水稻[L1】、棉花【12】等农作物，针对水肥耦合对杂交谷子植株生物学形态、生理指标和产量等的影响罕见报道。因此，本试验以“张杂谷5号”为研究对象，探讨不同梯度的水肥耦合措施对产量及其构成因素、植株生物学特性、茎杆抗倒伏能力、光合特性、植株及籽粒养分吸收和耕种地成熟期土壤剖面养分分布特征的影响，确定兼顾高产高效的水肥耦合措施，为区域杂交谷子种植提供最佳水肥耦合管理的理论依据

6、，同时也对减少资源浪费，改善农作区生态环境具有直接而现实的意义。万方数据河北农业大学硕士学位(毕业)论文1．2国内外研究进展1．2．1杂交谷子研究现状谷子(粟)，禾本科，狗尾草属，粮草兼用，具有抗旱耐瘠、适应性广等优点，其子实外壳坚硬，耐霉变且抗虫蛀，保存时期长。去壳后的谷子俗称小米，含有多种蛋白质、维生素和钙等营养物质，具有较高的保健及食疗作用[17,18】。谷子距今已有7500多年的栽培历史，是世界上最古老的作物之一，起源于我国的黄河流域，在今河北武安一带[41。现代农业中，谷子在中国、日本、南亚及中欧等一些国家仍是较为重要的粮食作物之一，在北

7、美、南美和北非等地区也作为饲料广有种植[19,20]。当前我国谷子种植面积约占世界谷子种植面积的80％，产量约占90％1211。因此，对于谷子的遗传进化、种质资源和栽培技术等相关研究工作就显得十分重要。美国、日本主要集中于研究谷子有益基因的发掘、种质资源利用及保存，其中日本在其籽粒蛋白功能方面研究成果领先[22，231。同时日本研究了施用肥力高、浓度低的液体猪粪对谷子干物质产量的影响，成功将其与化肥进行一体化控制并应用于谷子栽培技术中【24】。法国、加拿大主要进行了谷子抗除草剂的创新性种质研究工作【25-2，】。澳大利亚则因国情主要进行草用谷子的选

8、育口8l。印度、朝鲜等仍以谷子的高产育种工作为主四】。我国是世界上唯一对谷子起源进化、遗传育种、生理病理、生物栽培等各种技