半干旱区沟垄集雨种植谷子的肥料效应及其增产贡献

陈雪娇 张旭东 韩治中 张 鹏 贾志宽 连延浩韩清芳,*

1 农业部西北黄土高原作物生理生态与耕作重点实验室 / 西北农林科技大学农学院, 陕西杨凌 712100; 2西北农林科技大学旱区农业水土工程教育部重点实验室 / 中国旱区节水农业研究院, 陕西杨凌 712100

我国干旱半干旱地区遍及北方 16个省(市), 土地面积占国土总面积的 52.5%, 旱作耕地面积占全国耕地总面积51.9%, 在我国农业中占有重要地位。这些地区拥有丰富的光热资源, 具有作物高产的能量基础, 但其年平均降水量仅为250～550 mm, 水资源匮乏伴随的养分利用不足, 严重制约了农业生产发展[1]。

沟垄集雨结合覆膜种植作为主要的一种旱作农业技术能有效改善土壤供水能力及生育期集水保水效果, 缓解旱区作物水分供需错位矛盾并提高水分利用效率[2], 且作物生长前期覆膜的增温作用使生育期提前, 较传统露地显著提高了产量[3-6]。实践证明, 旱作农业中充分利用水分和养分的耦合效应才能获得最大的增产效果[7-10]。合理的氮磷钾配施, 可以增加叶面积并提高光合效率[11]; 促进作物根系生长, 扩大作物对水分和养分的吸收空间, 提高蒸腾耗水量减少无效蒸发从而提高作物的水分利用效率,最终达到增产增效[12-14]。肥料的增产作用不仅在于肥料本身为作物生长提供养分, 其与旱地土壤水分的互作效应也不容忽视。研究表明, 旱地施肥的“以肥调水”作用, 可使欠水年谷子产量达到平水年水平,削弱水分供应不足对产量的限制[15]。因此在沟垄集雨种植模式改善农田土壤水分的条件下, 进行合理施肥对进一步挖掘旱区谷子增产潜力与提高水分生产效率十分重要。

谷子是旱地的主要作物之一, 适应性较强, 在我国种植历史悠久, 以传统栽培技术种植为主, 单产水平较低。鉴于旱地沟垄集雨种植技术的显著增产效应, 而其水分调控下的养分管理研究还较少,本研究在宁夏南部典型旱作区设置了沟垄半覆盖集雨种植条件下谷子的不同施肥水平试验, 分析半干旱地区集雨种植模式下养分供应水平对谷子个体生长特征的影响, 明确水肥因子的增产贡献率, 为建立半干旱地区谷子的科学管理模式、挖掘产量潜力和完善集雨种植技术体系提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

在宁夏回族自治区彭阳县旱作农业试验站(35°79' N, 106°45' E, 海拔约 1800 m)地区属典型黄土高原丘陵地貌, 年均气温 6.1℃, 日照时数 2518.2 h, 无霜期约 150 d, 年均降雨量约 410 mm, 其中60%以上降雨集中在 7月至 9月。供试土壤为黄绵土, 前茬作物为玉米。为避免连作, 2年试验分别在2块土地进行。试验地0～60 cm土壤基础养分状况如表1。

表1 试验地0～60 cm土层土壤养分状况Table 1 Nutrient status of 0–60 cm soil layer

1.2 试验设计

采用二因素随机区组设计。设2种种植模式, 分别为沟垄半覆膜集雨种植(ridge and furrow rainfall harvesting system, 以下简称集雨模式或R)和传统裸地平作种植(traditional flat planting model, 以下简称平作模式或T); 并设高量(N 270 kg hm–2+P2O5180 kg hm–2; H); 中量(N 180 kg hm–2+P2O5120 kg hm–2;M); 低量(N 90 kg hm–2+P2O560 kg hm–2; L)和不施(N 0 kg hm–2+P2O50 kg hm–2; CK) 4个施肥水平, 共8个处理(RH、RM、RL、RCK和 TH、TM、TL、TCK), 如表2所示, 每处理3次重复, 随机区组排列,小区面积32.4 m2(6.0 m×5.4 m), 小区间留0.6 m宽隔离带。集雨模式沟和垄宽度均为 60 cm, 垄高 15 cm, 垄上覆膜, 每条沟内种植 3行谷子, 行株距分别为30.0 cm和7.5 cm; 平作模式不进行覆膜和沟垄处理, 行株距分别为30.0 cm和10.0 cm。 2种模式种植密度一致, 均为 333 000株 hm–2, 按设定行距播种, 四至六叶期分别按设定株距定苗。

表2 试验各处理Table 2 Treatments of experiment

播种前10 d整地、起垄、垄上覆膜, 全部肥料作为基肥一次性施入。集雨模式肥料集中施入种植沟内, 平作模式均匀撒施。施肥后深翻20 cm, 使肥料与土壤混匀。试验用地膜(聚乙烯)厚0.008 mm, 肥料为尿素(N≥46.0%)和磷酸二铵(P2O5≥46.0%, N≥18.0%)。供试谷子品种为张杂谷3号, 播种期为2013年4月20日、2014年4月30日, 收获期为2013年9月14日左右、2014年9月25日左右。2年谷子生育期降雨量分别为533.5 mm和294.6 mm (图1)。依据降水年型划分标准[16], 2013年为丰水年型,2014年为欠水年型。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 谷子生育进程 以小区内75%以上的植株表现某生育时期的特征作为进入该生育时期的标准。

1.3.2 谷子生长指标测定 从苗期各处理小区选取有代表性的9株植株挂牌标记(集雨模式分边行和中行各9株, 平作模式小区内选9株), 分别在谷子苗期、拔节期、抽穗期和灌浆期测量其株高、顶三叶[17]叶面积(叶片长×宽×0.75)。

图1 2013–2014年试验地(彭阳县)月降雨量和多年平均月降雨量Fig. 1 Monthly rainfall in 2013–2014 and mean monthly rainfall in the past 40 years

1.3.3 谷子光合指标的测定 在谷子灌浆期, 从集雨模式边行和中行分别选取有代表性 3片旗叶,从平作模式小区内选取有代表性 3片旗叶, 选择晴天于9:00—11:00用Li-6400光合测定系统测定旗叶净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)和气孔导度(Gs)。

1.3.4 干物质积累量的测定 分别在以上各生育时期, 从集雨模式边行和中行分别取 3株, 平作模式小区内取3株将地上部于烘箱120℃杀青30 min,80℃烘干至恒重, 测定其重量。

1.3.5 产量 从各小区收割2.4 m2测定产量。选取集雨模式沟中2 m长2边行和1中行(0.6 m×2.0 m),平作模式, 行长2 m, 种植4行(1.2 m×2.0 m), 重复3次。

1.3.6 水分利用效率 于谷子播种和成熟收获时,采用烘干法分别测定 0～200 cm土壤含水量, 每 20 cm分层土钻取样。集雨模式取样点分别为垄中间、膜侧和沟内种植行间, 以三者平均值计为该土层含水量; 平作模式取样点为种植行间。根据土壤含水量计算土壤贮水量(WS)、耗水量(ET)和水分利用效率(WUE)。

WUE = Y/ET

式中, WUE为水分利用效率(water use efficiency, kg mm–1hm–2); Y 为谷子籽粒产量(kg hm–2)。

ET=ΔWS+P

式中, ET为作物耗水量(mm), P为谷子生育期降水量(mm); ΔWS=播期 WS–成熟期 WS[18-19]。

WS =C×ρ×H×10

式中, WS为0～200 cm土层贮水量(mm); ρ为土壤容重(g cm–3); H为土层深度(cm); C为土壤含水量(%)。1.3.7 集雨种植各因素的增产量和产量贡献率[20]

基础地力产量= TCK处理籽粒产量; 种植模式增产量= RCK-TCK; 施肥增产量 = RH-RCK (高肥)、RM-RCK (中肥)、RL-RCK (低肥); 种植模式与施肥综合增产量= RH-TCK (高肥)、RM-TCK (中肥)和 RL-TCK (低肥)。

基础地力产量贡献率 = TCK籽粒产量/RH籽粒产量(高肥水平), TCK籽粒产量/RM籽粒产量(中肥水平), TCK籽粒产量/RL籽粒产量(低肥水平);

施肥产量贡献率 = (RH籽粒产量-RCK籽粒产量)/RH籽粒产量(高肥水平), (RM籽粒产量-RCK籽粒产量)/RM 籽粒产量(中肥水平), (RL籽粒产量-RCK籽粒产量)/RL籽粒产量(低肥水平);

种植模式产量贡献率 = (RCK籽粒产量-TCK籽粒产量)/RH籽粒产量(高肥水平), (RCK籽粒产量-TCK籽粒产量)/RM籽粒产量(中肥水平), (RCK籽粒产量-TCK籽粒产量)/RL籽粒产量(低肥水平);

种植模式和施肥综合效应产量贡献率 = (RH籽粒产量-TCK籽粒产量)/RH籽粒产量(高肥水平),(RM 籽粒产量-TCK籽粒产量)/RM 籽粒产量(中肥水平), (RL籽粒产量-TCK籽粒产量)/RL籽粒产量(低肥水平)。

1.3.8 肥料利用效率[21]肥料农学效率(agronomic efficiency, AE, kg kg–1) = (施肥区谷子产量-无肥区谷子产量)/施肥量; 肥料偏生产力(partial factor productivity efficiency, PPE, kg kg–1) = 施肥区谷子产量/施肥量。

1.4 统计分析

采用Microsoft Excel 2003和SPSS 18.0统计软件处理和分析数据, 并用 Duncan’s法进行多重比较(P≤0.05)。

2 结果与分析

2.1 集雨模式下施肥水平对谷子不同个体株高的影响

由图 2可知, 集雨模式下谷子株高明显高于平作模式, 2013年边中行分别较平作模式提高9.9%～13.4%和 2.1%～6.2%; 2014年则分别提高7.1%～23.5%和3.9%～19.0%。集雨模式下随施肥量增加, 谷子株高显著增加, 2013年RH、RM和RL分别较RCK提高了17.9%、12.9%和9.8%, 且RH显著大于RM和RL; 2014年RH、RM和RL分别较RCK提高13.9% (P＜0.05)、6.4%和6.5%, RH、RM与 RL没有显著差异。平作模式下, 谷子株高在2013年表现为 TH＞TM＞TL＞TCK, 施肥处理均显著高于不施肥处理, 施肥处理间TH与TM、TM与TL差异均不显著, TH显著大于TL; 在2014年不同施肥处理间差异均不显著。说明集雨种植模式对谷子关键生育时期的株高有显著促进作用, 在欠水年尤为明显,且对边行提高幅度大于中行; 在集雨模式下通过施肥可以进一步影响株高, 相比于丰水年, 欠水年各施肥处理之间株高差异不显著。

2.2 集雨模式下增加施肥对谷子植株功能叶面积的影响

由图 3可知, 集雨模式和施肥均有效提高了谷子顶三叶叶面积。在灌浆期, 集雨模式不同施肥处理的边行谷子顶三叶总叶面积较平作模式在 2013年和2014年分别提高1.7%～9.5%和3.5%～22.7%; 中行较平作模式有所下降, 两年分别降低8.7% (2013)和1.3% (2014)。随施肥量增加, 集雨模式谷子顶三叶叶面积明显提高, 以 RH处理最高, 边行较 RCK两年分别提高(P＜0.05) 26.6%和18.8%; 中行较RCK分别提高6.4%和37.0% (P＜0.05)。平作模式下, 随着施肥量增加, 顶三叶叶面积在 2013年和 2014年分别呈升高趋势和先升高后降低趋势, 两年内各施肥水平之间差异均不显著。

图2 集雨种植谷子的边、中行植株株高变化Fig. 2 Plant height in side and middle rows at various growth stages of foxtail millet in rainfall harvesting planting model

图3 集雨种植不同施肥处理谷子的边、中行植株顶三叶叶面积动态Fig. 3 Top three leaves area in side and middle rows at various growth stages of foxtail millet with different fertilizer treatments under rainfall harvesting planting model

以上说明, 集雨模式和施肥措施均显著促进边行谷子顶三叶生长, 由于集雨模式各处理中边行植株占 2/3群体, 即使中行谷子叶片生长弱于平作模式, 也可通过边际效应使灌浆期群体维持较大的绿叶面积, 增大有效光合作用面积。

2.3 集雨模式不同施肥水平的谷子灌浆期光合参数分析

灌浆期是作物光合作用积累有机物质的关键时期,对产量起决定性作用。由表 3可知, 边、中行谷子光合参数在种植模式和施肥量间差异极显著(P＜0.01),且种植模式对Pn和Gs在不同年份间影响不同。

集雨模式边中行谷子旗叶Pn和Tr均高于平作模式(表 4)。2013年, 集雨模式边行和中行谷子旗叶Pn差异不明显, 较平作模式平均提高 15.2%～52.9%;Tr平均提高6.5%～52.0%; 2014年, 集雨模式边行和中行谷子旗叶光合特性差异加大, 边行Pn和Tr较平作模式分别提高10.4%～20.3%和8.0%～55.9%, 中行Pn和Tr较平作略有降低趋势, 但差异均不显著。

随施肥水平提高, 谷子旗叶Pn、Tr和Gs均显著升高。2013年RH、RM和RL处理旗叶Pn分别较RCK显著提高53.9%、35.7%和24.1% (边行、中行平均提高, 下同), 其中 RH显著高于 RM 和 RL(P＜0.05), RM和RL无显著差异; RH、RM和RL旗叶Tr无显著差异。2014年RH、RM和RL处理旗叶Pn和Tr无显著差异, 较 RCK有显著提高。Gs变化趋势Pn和Tr表现相似。

表3 不同年份下种植模式、施肥量对谷子灌浆期光合特性影响的显著性检验P值Table 3 P-value of ANOVA on effects of plant model, fertilization and years on photosynthetic parameters of foxtail millet

表4 不同处理谷子灌浆期旗叶光合特性Table 4 Photosynthetic characteristics of flag leaf at filling stage of millet in different treatments

2.4 集雨模式下不同施肥水平的谷子植株地上部生物量

如图 4所示, 集雨模式促进了边行谷子生物量积累, 在灌浆期较平作模式两年分别提高 17.6%和12.4%; 中行单株生物量较平作模式明显下降, 两年降低幅度分别为22.3%和17.8%。随着施肥水平的提高, 集雨模式谷子单株生物量呈升高趋势。2013年灌浆期RH、RM和RL边行单株生物量分别较RCK提高 57.46% (P＜0.05)、42.47% (P＜0.05)和 15.95%,其中RH和RM显著大于RL, RH与RM差异不显著;中行较RCK提高70.58% (P＜0.05)、33.1%和18.34%,其中RH与RM、RM与RL差异均不显著, RH显著大于RL。2014年边行单株生物量分别较RCK提高31.2% (P＜0.05)、14.0% (P＜0.05)和 9.8%, 其中 RH与 RM 差异不显著; 中行较 RCK提高 33.6%(P＜0.05)、15.6% (P＜0.05)和11.5%, 其中RH与RM、RL差异均显著(P＜0.05), RM与RL差异不显著。平作模式下谷子单株生物量 2年均表现为 TH＞TM＞TL＞TCK, TH和TM没有显著差异。

以上说明, 集雨模式有效促进边行谷子生物量积累, 且随着施肥量的增加, 生物量积累呈增加趋势, 但随降水情况变化增加幅度不同, 丰水年较欠水年增加幅度大, 且施肥处理间差异显著。

2.5 集雨模式施肥水平对谷子产量和水肥利用效率的影响

由表 5可知, 种植模式和施肥量均可极显著(P＜0.01)影响谷子的籽粒产量、水分利用效率(WUE)和肥料利用率, 且在不同年际间影响有所不同。and partial factor productivity efficiency of foxtail millet

图4 集雨种植不同施肥处理谷子生育期的边、中行单株生物量Fig. 4 Dry matter per plant in side and middle rows at various growth stages of foxtail millet with different fertilizer treatments under rainfall harvesting planting model

表5 不同年份、种植模式与施肥量对谷子产量、水分利用效率和肥料利用效率影响的显著性检验P值Table 5 P-value of ANOVA on effects of plant model, fertilization and years on grain yield, water use efficiency, agronomic efficiency

在宁南半干旱地区, 施肥因素对谷子产量和水分利用效率的影响明显高于种植模式因素(表6)。与传统种植比较, 集雨种植谷子籽粒产量和水分利用效率均明显提高。2013年(丰水年), 集雨模式谷子籽粒产量在不施肥水平下较平作模式降低 6.6%, 随施肥量增加增产效果逐渐明显, 达到高肥水平后较平作模式籽粒产量显著提高, 提高 5.4%, WUE提高4.2%, 肥料农学效率(AE)和肥料偏生产力(PPE)分别提高23.3%和5.4%。2014年(欠水年)不施肥水平下集雨模式较平作模式籽粒产量增加 7.9%, 随施肥量增加, 低、中、高肥水平增产显著(P＜0.05), 分别增产12.0%、4.1%和3.9%, WUE分别提高(P＜0.05)111.2%、7.0%和5.0%。肥料农学效率和肥料偏生产力在低肥水平下显著高于平作模式。

随施肥量增加, 集雨模式谷子籽粒产量、生物产量、WUE和收获指数均显著增加(P＜0.05)。2013年RH处理最高, 各指标较RCK分别提高97.4%、71.8%、79.5%和 14.4%, 且显著高于 RM (中肥);2014年 RM 处理最高, 各指标较 RCK分别提高29.8%、25.1%、15.6%和 4.6%, 与高肥差异不显著,但显著高于低肥。随施肥量增加, 2年谷子的肥料偏生产力和农学效率均呈下降趋势。整体而言, 丰水年采用集雨模式种植增产不明显, 但施肥增产增效显著; 欠水年集雨种植增产增效明显, 但过量施肥会降低产量及水分利用效率的提高幅度, 在丰水年和欠水年分别以施高肥和中肥较为合适。

表6 不同处理的谷子籽粒产量与水分利用效率Table 6 Grain yield and water use efficiency in different treatments

2.6 集雨种植谷子的增产贡献分析

谷子籽粒产量由基础地力及种植模式和施肥的综合作用两大部分贡献构成[22], 其中后者对产量贡献主要包括种植模式贡献和施肥贡献。

表 7表明, 基础地力在各处理中的产量贡献率为 54.3%～77.3%, 施肥水平间在丰水年差异显著,并随施肥水平的增加而降低, 欠水年差异不明显。种植模式与施肥综合作用的产量贡献率为22.8%～45.8%, 随着施肥量的提高在2013年(丰水年)显著增加(22.8%～45.8%), 2014年(欠水年)差异不显著(25.1%～29.3%)。种植模式对产量的贡献在2年分别表现为减产(-5.1%～ -3.5%), 和增产(5.6%～5.9%),不同施肥水平间差异均不显著; 施肥对籽粒产量的贡献率为 19.2%～49.3%, 在 2013年(丰水年)随着施肥量的提高显著增加(27.8%～49.3%); 2014年(欠水年)各施肥量之间差异不显著(19.2%～23.7%), 也充分说明了旱地谷子生产的水肥耦合对增产作用显著。

表7 集雨模式谷子籽粒产量贡献率Table 7 Contribution rate to foxtail millet yield in rainfall harvesting planting model

3 讨论

3.1 沟垄覆盖集雨种植的施肥水平对谷子生长的影响

研究表明, 地膜覆盖栽培技术有较好的保水抗旱效果, 可促进谷子生长发育[23-25], 在半干旱地区采用垄沟半覆盖集雨种植大幅提高了谷子生物量和株高[4]。本研究中垄沟集雨使群体中谷子边行株高、顶三叶叶面积和生物量显著提高, 通过促进边际效应提高和维持灌浆期群体光合作用效率和面积, 增强“源”的供应能力从而获得高产。并且在集雨模式下, 基于“以水调肥”显著促进了高量施肥处理的顶三叶叶面积, 缓解了由于水分亏缺引起的高肥抑制现象。沟垄集雨种植下边中行单株生产力差异大,有研究表明, 谷子的边际效应可达66.4%～85.2%[26]。本研究集雨模式在2013年和2014年边际效应分别达26.2%和109.7%, 在欠水年边际效应表现更明显。已有研究证明, 垄沟集雨种植随着带型的窄化降水在沟内水平分布不均匀程度降低, 向垄内的侧渗作用增强从而减弱边际效应[27], 在生育期降雨量小于250 mm的半干旱地区, 45 cm为沟垄最佳宽度[28]。本试验区域年均降雨量410 mm, 试验设置的垄沟宽均为 60 cm未表现增产, 因此随着降雨量的增加,垄沟宽是否需要增加, 不同降雨量区集雨模式种植谷子的最佳沟垄宽度等尚需进一步研究。在山西寿阳的研究表明, 严重干旱年份施氮在＜180 kg hm–2范围内时明显促进谷子生长发育[29]。本研究中采用集雨种植模式在施氮＜270 kg hm–2范围内, 随着施肥水平的提高, 谷子株高, 顶三叶叶面积和生物量在欠水年仍呈增加趋势, 说明在半干旱地区, 采用集雨种植模式改善种植区水分条件后, 相应增加施肥量可进一步促进谷子生长。

3.2 沟垄覆膜种植和施肥对谷子增产贡献的影响

我国粮食产量在2004—2015年实现了12年连增[30]。粮食增产主要归功于品种改良, 增施肥料,耕作栽培措施等因素, 其中增施肥料的贡献达40%～50%[31], 栽培技术占11.58%[32]。本研究通过差值法分析表明, 宁南半干旱区集雨模式下基础地力对谷子籽粒产量贡献率占 54.35%～77.30%, 施肥因素当季贡献率为 19.2%～49.3%, 且在丰水年随着施肥量的提高显著增加。种植模式因素(集雨种植)在丰水年(生育期降雨533.5 mm)表现负效应, 欠水年(生育期降雨294.6 mm)表现正效应。综合作用产量贡献率为22.8%～45.8%, 丰水年施肥水平间差异显著。

在半干旱地区, 沟垄半覆膜种植技术的增产差异较大[27,33-34]。在河北武安研究发现, 采用40 cm∶40 cm沟垄宽沟内种植2行谷子的籽粒产量较对照露地平作显著提高16.3%[33]。在宁夏海原半干旱偏旱区的研究表明, 谷子籽粒产量较露地平作分别提高95.1%和120.2%[28]。本研究中集雨种植谷子的籽粒产量较平作丰水年和欠水年分别减产2.5%和增产7.0%, 差异并不显著。这说明, 采用沟垄集雨覆膜种植对产量贡献效果在不同地区、不同年型间变化较大, 与气候特征、沟垄结构和群体配置有很大关系。本研究中集雨模式增产幅度低于其他研究结果, 可能有: (1)土壤基础肥力和气候条件原因, 2013年为罕见的丰水年, 降雨达常年 161%, 集雨作用种植沟内过多的水分可能会引起根系呼吸抑制, 光合作用减弱等负效应[35]; (2)本研究采用的沟垄结构为 60 cm∶60 cm, 通过损失垄上种植面积获得集雨保墒和增温效果, 但此效果对增产的贡献是否能弥补群体配置的不足还需进一步研究。

有报道认为, 化肥对当季作物的增产率约为35%, 考虑养分后效后认为大约为 50%, 且随施肥量的不同, 其增产贡献发生变化[36]。李正鹏等[37]和张璐等[20]研究证明, 作物在欠水年主要受水分限制,在丰水年则主要受到肥料限制, 水分的供给改善可大幅提高施肥对产量的贡献。本研究中随着施肥水平的提高, 施肥因素对产量的贡献率在 2013年(丰水年)显著增加, 在高肥处最高达49.3%; 2014年(欠水年)各施肥水平下差异不显著, 贡献率平均为22.0%。

在辽宁沈阳下辽河平原的长期定位试验研究表明, 平水年在高肥力田块水肥交互作用对增产贡献最大, 达 44.9%, 涝年在中肥力田块水肥交互作用为负效应, 对产量贡献表现为减产[22]。本研究中的综合作用增产贡献率在丰水年随着施肥量的增加呈升高趋势, 在高肥水平最高(45.8%); 欠水年由于水分亏缺, 不同施肥水平间差异不明显, 增加施肥量较难发挥“以肥调水”的效果。结合严昌荣等[29]和何继红等[38]对旱地施肥影响作物产量的研究结果, 过量施肥并不能使作物产量持续增加, 反而会出现一定程度的下降, 说明在半干旱地区作物生产应结合降雨量, 通过适宜的种植模式并合理施肥, 才能在不同生态区和不同降水年型, 充分发挥水肥的耦合的正协同效应, 提高水肥综合作用的增产贡献率。

4 结论

沟垄半覆盖集雨种植在丰水年和欠水年都明显促进了谷子生长和光合作用, 在丰水年可大幅提高施肥效应。随着施肥量的增加, 籽粒产量在丰水年显著增加并在高肥水平达到最大; 在欠水年超过中肥后增幅不显著。施肥对产量贡献远大于种植模式,产量贡献率在丰水年随施肥量的增加而增加, 高、中、低施肥处理间差异显著, 欠水年各施肥处理间差异不显著。

在宁南半干旱区, 采用沟垄集雨半覆膜种植谷子丰水年可以适当提高施肥水平(N 270 kg hm–2+P2O5180 kg hm–2), 以增加水肥互作对产量的贡献率, 在欠水年则施肥不宜高于中肥水平(N 180 kg hm–2+P2O5120 kg hm–2)。