高 陽， 趙力興， 朱鐵霞， 王 琳， 高 凱,2*

(1. 內蒙古民族大學農學院， 內蒙古 通遼028043； 2. 內蒙古自治區(qū)飼用作物工程技術研究中心， 內蒙古 通遼028043)

燕麥(AvenasativaL.) 是禾本科燕麥屬一年生草本植物，是一種優(yōu)質的糧、飼兼用作物，在我國北方廣泛種植[1-2]。作為糧食作物，燕麥籽實營養(yǎng)成分豐富,富含β-葡聚糖和大量可溶性膳食纖維，具有良好的降血糖、降血脂的功能[3]，是調節(jié)人類膳食結構的重要組成部分；作為飼料作物，燕麥草鮮嫩多汁、適口性好、消化率高，既可以調制青干草也可以進行青貯，在畜牧業(yè)發(fā)展過程中具有重要的地位[4]。

在燕麥研究過程中，學者們發(fā)現燕麥的產量和品質不僅由其本身的遺傳特性決定，同時也受到外界環(huán)境的影響。其中氮肥便是影響燕麥生長發(fā)育的重要因素之一[5]。氮肥施入的數量、時期、方法以及氮肥的種類等諸多因素均對燕麥生長發(fā)育和產量、品質等產生不同程度的影響[6-8]。施氮作為提高作物產量和品質的重要農藝措施之一[9]被學者廣泛研究，大量結果表明，合理施氮能夠有效地提高農業(yè)生產效率，而不合理的施氮會造成氮肥損失、利用率下降、在土壤中大量殘留等不良后果。

在燕麥氮肥研究過程中已經證實，氮肥施入量過多會導致燕麥徒長，莖稈變細，根系生物量降低，容易倒伏，不僅對燕麥產量和品質具有重要影響，也為燕麥的收獲帶來麻煩[10]；如果氮肥施入量較少，則不利于提高燕麥產量和品質[11]。在沙壤土環(huán)境條件下，對氮肥施入量的控制更為重要，大量研究表明，施入過多氮肥會導致燕麥在短時間內無法完全吸收,部分由于降雨或灌溉淋溶到土壤下層，不僅嚴重影響了氮肥的利用效率，也對地下水產生污染[12-14]?？茖W施氮有利于土壤肥力的保持和燕麥產量及品質的提高，目前不同施氮量對生長在沙壤土中燕麥物質分配規(guī)律的研究鮮見報道，本文對生長在科爾沁沙地的燕麥進行不同追施氮肥處理，通過對燕麥株高、生物量等相關指標的測定和計算，探討不同施氮量對科爾沁沙地燕麥株高和物質分配規(guī)律的影響，以期為科爾沁沙地燕麥追肥管理提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地設在內蒙古民族大學實驗實習基地，位于43°38′ N，122°03′ E，海拔高度178 M左右，年平均氣溫6.4℃，≥10℃活動積溫平均為3 184℃，極端低溫-30.9℃。無霜期145D左右，年平均降水量399.1 mm左右，降雨主要集中在8月、9月，土壤為風沙土，有機質含量4.86 g·kg-1，速效鉀94.65 mg·kg-1，速效磷10.46 mg·kg-1，堿解氮11.15 mg·kg-1，pH 8.2。實驗地在種植燕麥之前撂荒，種植燕麥時將地上部分植物旋在地里作為底肥，具有噴灌條件,試驗地播種前灌水1次,生長干旱時澆水。苗期人工除草3次，生長季隨時撥除雜草。

1.2 試驗設計

2017年4月20日進行燕麥種植，品種為燕王(Forage Plus，美國，北京正道生態(tài)科技有限公司)，種植密度為400萬株·hm-2，播種深度3 cm。施肥品種為尿素，設置5個氮肥梯度，N1：純氮225 kg·hm-2、N2：純氮300 kg·hm-2、N3：純氮375 kg·hm-2、N4：純氮450 kg·hm-2、N5：純氮525 kg·hm-2，分別在3葉期(總量1/3)和拔節(jié)期(總量2/3)以追肥形式施入，小區(qū)面積10 m2，5個重復，小區(qū)隨機排列。

1.3 測定指標

株高：2017年7月15日(乳熟期)，在每個小區(qū)內隨機選擇10株測定垂直高度。

總生物量：2017年7月15日(乳熟期)，在每個小區(qū)中間選取1 m2作為取樣對象，將1 m2內的地上生物量齊地面刈割，同時將該范圍內0～50 cm深度的燕麥根系挖出，清洗，用吸水紙將表面水吸凈，稱取干重。

各器官生物量：在每個小區(qū)內隨機選取10株，將其整株(包括根、莖、葉和穗)挖出，進行器官分離、烘干，測定各器官生物量，并用于計算相關指標。

1.4 數據處理

1.4.1相關計算 總生物量=地上生物量+根系生物量；根冠比=根系生物量/總生物量；單株總重=根系重+莖稈重+葉片重+穗重；莖葉比=莖稈重/葉片重；莖稈貢獻率=莖稈重量/單株總重；葉片貢獻率=葉片重量/單株總重；根系貢獻率=根系重量/單株總重；穗貢獻率=穗重/單株總重。

1.4.2數據分析 利用DPS 14.0進行單因素分析和相關性分析。

2 結果與分析

2.1 施氮對燕麥株高的影響

隨著氮肥施入量的增加，燕麥株高呈現先增加后降低的變化趨勢。其大小關系為：N3>N4>N2>N1>N5，N3和N4條件下燕麥株高顯著高于N5(P<0.05)，N1、N2、N3和N4之間及N1、N2和N5之間均沒有表現出顯著差異。(圖1)

圖1 不同施氮量對株高的影響Fig.1 Effects of different nitrogen application rates on plant height注：不同小寫字母表示不同氮肥條件下有顯著差異(P<0.05)，下同Note:Different lowercase letters indicate significant differences at the 0.05 level,the same as below

2.2 施氮對燕麥生物量的影響

由圖2可以看出，隨著氮肥施入量的增加，燕麥地上生物量和總生物量均呈現先增加后降低的變化趨勢，地下生物量呈現逐漸降低的變化趨勢。隨氮肥施入量的增加，地上生物量大小關系為：N3>N4>N1>N2>N5，N3條件下地上生物量顯著高于N1、N2和N5(P<0.05)；地下生物量N1最高，顯著高于N3和N5(P<0.05)，N1、N2和N4之間及N2、N3、N4和N5之間差異均不顯著；總生物量最大值出現在N3處理，顯著高于N5(P<0.05)，其他處理之間差異均不顯著。

圖2 不同施氮量對生物量的影響Fig.2 Effects of different nitrogen application rates on plant biomass

2.3 施氮對燕麥物質分配規(guī)律的影響

由表1可知，隨著施肥量的增加，根冠比呈現“V”形變化趨勢，最小值在N3出現，N1、N2、N4和N5之間有顯著差異(P<0.05)，N4和N5之間差異不顯著；莖葉比呈“W”形變化，N2和N4值最低，N1最高，N1、N3和N5之間沒有顯著差異，N1顯著高于N2和N3(P<0.05)；不同施氮肥條件下，莖稈貢獻率沒有表現出顯著差異，但根系貢獻率、葉片貢獻率和穗貢獻率均差異顯著。根系貢獻率中N1和N5之間無顯著差異，N1顯著高于N2、N3和N4(P<0.05)，N2最低，顯著低于N1和N5(P<0.05)；葉片貢獻率最大值和最小值分別出現在N2和N1；穗貢獻率呈先增加后降低的變化趨勢，N4最高，顯著高于N1、N2和N5(P<0.05)，N1最低，顯著低于N2、N3和N4(P<0.05)。

表1 施氮量對燕麥物質分配規(guī)律的影響Table1 Effect of nitrogen application rate on Oat distribution

注：同列不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)，下同

Note：Difference lowercase letters in same column indicate significant difference at the 0.05 level,the same as below

2.4 相關性分析

由表2可知，株高與根重、根冠比、根系貢獻率之間呈現極顯著負相關關系(P<0.01)，與莖葉比、莖稈貢獻率呈現極顯著正相關關系(P<0.01)，與其他指標相關性均不顯著；葉重與根重、穗重、莖重、地上生物量、總生物量和葉片貢獻率均表現為極顯著正相關關系(P<0.01)，與莖葉比為極顯著負相關關系(P<0.01)，與其他指標相關性不顯著；根重與穗重、莖重、地上生物量、總生物量、根冠比和根系貢獻率呈現極顯著正相關關系(P<0.01)，與莖稈貢獻率呈現極顯著負相關關系(P<0.01)，其他指標呈現負相關關系；穗重與莖重、地上生物量、總生物量和穗貢獻率呈現極顯著正相關關系(P<0.01)；莖重與地上生物量、總生物量、莖葉比和莖稈貢獻率之間呈現極顯著正相關關系(P<0.01)，與其他指標呈負相關關系，其中與根冠比、根系貢獻率為顯著負相關(P<0.01)；地上生物量、總生物量與莖葉比變化規(guī)律一致，即與根冠比、葉貢獻率、穗貢獻率和根系貢獻率都呈負相關關系，其中，地上生物量與根貢獻率、莖葉比與根冠比、葉貢獻率和根系貢獻率為顯著負相關(P<0.01)；其他指標與葉貢獻率、莖貢獻率、穗貢獻率、根系貢獻率都呈負相關關系(根冠比與根系貢獻率除外)，其中根冠比與葉貢獻率、穗貢獻率，葉貢獻率與穗貢獻率、根貢獻率，穗貢獻率與根系貢獻率呈負相關關系，與其他指標呈極顯著關系(P<0.01)。

3 討論

合理施氮是生產中調控作物生長發(fā)育與產量形成的最重要的措施之一，也是當前作物高產生產中的常規(guī)和必要措施[15]。但已有研究表明，植物地上生物量與肥料施加量并不是簡單的正相關關系，而存在一定的閾值[16]。氮肥對裸燕麥產量品質的影響研究表明，隨著氮肥施入量的增加，燕麥生物產量呈現先增加后降低的變化趨勢[8]。本文通過對生長在科爾沁沙地的燕麥進行不同施氮量條件下地上生物量測定，發(fā)現生長在沙壤土中的燕麥也具有相似規(guī)律，且隨著氮肥施入量的增加，燕麥葉片生物量也呈現先增加后降低的變化趨勢。葉片是植物光合作用的主要器官，其生物量的增加勢必提高光合產物的積累量，從而提高生物產量。因此，氮肥施加提高葉片生物量，可能是影響燕麥產量的主要原因。同時，隨著氮肥施入量增加其株高呈現先增加后降低的變化趨勢(圖1)，這也是導致燕麥生物產量先增加后降低的重要原因。

氮肥作為植物生長發(fā)育過程的重要影響因素，其對株高、生物量、物質分配規(guī)律、品質以及脯氨酸、葉綠素等指標均具有影響[17-18]。其中，施氮肥對物質分配規(guī)律的影響是最客觀且直接的[19]。在對小麥和油菜的研究中都發(fā)現，通過不同施氮量處理條件下小麥和油菜的地上部干物質分配指數的研究結論也表明，施肥能夠有效地改變小麥和油菜物質分配規(guī)律，進而提高產量[20-21]。本研究也得出了一致的結論，即施氮對燕麥物質分配規(guī)律具有一定的影響。其中不同施氮條件下葉片、根系和穗貢獻率之間均表現出一定的差異，而莖稈貢獻率之間差異不顯著。同時，燕麥株高和生物量隨著氮肥施入量的增加呈現先增加后降低的變化趨勢，也進一步證實氮素的施加對植物的影響具有一定的閾值[20]，其閾值除了和植物自身器官數量的變化有密切關系之外，可能還有土壤性質有一定關系，試驗區(qū)土壤為沙壤土，其持肥、保水能力較差，施入氮肥過多可能由于植物在短時間內不能完全吸收，其中一部分被灌溉淋溶損失(如N4和N3的生物量和株高，差異并不顯著)；還可能是由于土壤中氮素數量過多，對植物根系產生脅迫，影響其正常物質吸收和轉運功能，從而導致產量下降(如N3總生物量和株高均顯著高于N5)。

4 結論

研究結果表明，在沙壤土追施氮肥過程中，追施氮肥量375 kg·hm-2、追施氮肥范圍300～450 kg·hm-2之間為佳；且少量多次的施加方式效果更好，這樣不僅可以有效地提高氮肥利用效率，減少由于灌溉或者降雨時大量氮肥淋溶造成的氮肥損失，還更加符合使燕麥對氮肥吸收的規(guī)律，提高燕麥對氮肥的吸收率。