【摘 要】
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谷子具有耐贫瘠、抗逆性强、适应性广等特点,是我国北方地区重要的粮草兼用型作物。在农业实际生产过程中,不合理的施肥比例和施肥方法不仅造成了肥料利用率的下降,还造成了环境污染的日益加重,严重影响到谷子的品质与产量。肥料作为粮食增产的决定因素在我国农业生产过程中发挥了重要的作用。但近年来,我国化肥用量持续高速增长,粮食产量却始终增长迟缓,特别是随着国家对“减药减肥”的倡导,提高作物肥料利用率,减少投入,
【基金项目】
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山西省重点研发计划项目（201803D221008-4）； 晋中市重点研发计划项目（Y192011）； 山西省留学归国人员择优资助项目（2019KY045）； 国家自然科学基金-青年基金项目（31901598）；
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谷子具有耐贫瘠、抗逆性强、适应性广等特点,是我国北方地区重要的粮草兼用型作物。在农业实际生产过程中,不合理的施肥比例和施肥方法不仅造成了肥料利用率的下降,还造成了环境污染的日益加重,严重影响到谷子的品质与产量。肥料作为粮食增产的决定因素在我国农业生产过程中发挥了重要的作用。但近年来,我国化肥用量持续高速增长,粮食产量却始终增长迟缓,特别是随着国家对“减药减肥”的倡导,提高作物肥料利用率,减少投入,提高产出,变得尤为重要。磷是植物生长发育所必需的大量元素,我国有2/3的土壤缺磷,而磷矿资源是一种不可再生资源。因此,筛选耐低磷作物,提高作物磷利用率已成为当前农业科研中研究的一个热点。本研究以来源不同、遗传变异广泛的150份谷子核心种质资源作为研究材料,采用室内盆栽与大田试验分析相结合的方法,对不同种质资源的耐低磷特性进行鉴定。通过单因素、双因素、多因素试验来探讨谷子磷素利用的特征,进而为谷子的品种推广和优质高产提供理论依据。主要研究结果如下:（1）通过室内盆栽的方式,进行苗期谷子种质资源耐低磷特性的筛选和极端材料鉴定。采用主成分分析和隶属函数分析法将150份谷子种质资源进行综合评价,依据综合评价指标D值大小将材料聚类并划分为5个等级,其中I级为磷耐受型品种,有36份,V级为磷敏感型品种,有20份。（2）通过对磷敏感与磷耐受型材料在不同磷水平下的生理指标进行分析。我们发现谷子体内SOD、POD和CAT酶活性受到不同磷水平的影响,且存在基因型效应;通过花青素含量测定发现,低磷胁迫可以促进谷子体内花青素含量的积累;另外,在相同磷水平下,磷敏感型谷子品种的花青素含量高于磷耐受型品种;进一步测定不同处理下谷子籽粒磷含量和磷利用效率发现,在施磷量为90 kg·hm-2时,所有谷子品种的籽粒磷含量和磷利用效率均达到最大值,并且籽粒磷含量和磷利用效率在不同谷子品种间存在差异。（3）为了探究在氮和钾的协同作用下,不同磷水平对谷子产量的效应,我们在大田中对筛选到的极端材料进行不同氮磷钾组合处理,测定不同处理组合下的谷子农艺性状及产量。结果发现:不同磷水平处理对谷子产量及构成因素的影响表现在不同品种对磷素感应的阈值不同,磷敏感型材料对磷水平的反应要高于磷耐受型品种。合理的氮磷钾配比可以显著改善谷子的农艺性状,不同氮磷钾处理组合与对照相比,谷子的茎粗、叶面积都存在显著性差异（P＜0.05）,其中以T6(N160P90K150)处理为最佳。在施加氮肥的基础上,合理地增施磷钾肥可以显著提高谷子的农艺性状,有助于谷子的生长发育。不同施肥组合对谷子产量有一定影响。T6(N160P90K150)处理下的谷子穗长（22.76 cm）、穗粗（3.15 cm）、单穗重（42.08 g）、单穗粒重（32.25g）和产量(7351.12 kg·hm-2)均达到最大值,与对照处理间差异达到显著水平。（4）进一步测定不同氮磷钾处理组合下谷子主要营养品质的差异,,我们发现不同施肥处理下的籽粒蛋白质含量较对照差异显著（P＜0.05）,随着施氮量的增加籽粒蛋白质含量逐渐升高;随着施磷量的增加籽粒脂肪含量呈现出先增加后下降的趋势。在4个磷水平下,脂肪含量表现为P90＞P180＞P45＞P0;随着施氮量的增加直链淀粉含量逐渐下降,在4个磷水平下,直链淀粉含量差异不显著,当钾肥用量为150kg·hm-2时,直链淀粉含量最高。综合比较得出,以T6(N160P90K150)处理为最佳,说明在氮肥的基础上,合理地增施磷钾肥可以显著改善谷子的营养品质。
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