氮素添加對燕麥生長和產量的影響

蔡天革, 姜 雪, 李洋洋, 唐鳳德

(遼寧大學 a. 生命科學院, b. 商學院, 遼寧 沈陽 110036)

燕麥(AvenasativaL.),禾本科燕麥屬,一年生草本植物,是優良糧飼兼用作物[1],也是世界主要糧食作物之一,主要分為皮燕麥和裸燕麥兩大類。燕麥具有抗寒、抗旱等優良特點,在世界各國廣泛種植,其主產區是北半球的溫帶地區,主產國有加拿大、美國、澳大利亞、俄羅斯及中國等76個國家,種植面積在世界禾谷類糧食作物中居第6位[2-3]。燕麥在我國西北地區的陜西、青海、甘肅及華北地區的河北、山西、內蒙古自治區等地廣泛種植,裸燕麥在燕麥總產量中占比高達90%以上[4]。燕麥在我國具有較高的營養價值、飼用價值和經濟價值。燕麥莖稈柔嫩、葉量較高,是優質的飼料來源[5],燕麥籽粒不僅可用于家畜精飼料添加,還對人體健康起著不可或缺的作用[6]。燕麥營養豐富,包括燕麥蛋白質、燕麥不飽和脂肪酸、燕麥生物堿、礦物質和維生素等,在控糖降脂等方面有著積極作用,是適宜健康及亞健康人群長期食用的健康谷物[7-8]。

氮是作物細胞核、細胞膜等細胞結構的重要組成元素,同時還參與了細胞內蛋白質、磷脂、維生素等營養物質的組成。合理的氮肥施用量對農作物生長有一定的促進作用,施氮可以有效地促進作物對氮、磷、鉀等營養元素的吸收,進而提高作物的植株高度、葉面積指數,使相對葉綠素含量、地上生物量、產量顯著增加[9-10],同時也可以促進莖粗、分蘗等農藝性狀[11]。燕麥在不同的生長發育時期對氮肥的需求量存在較大差異,研究表明,施肥量、施肥時期、施肥方法及施肥配比等因素都會對作物產生不同的作用,所以合理地、適時適量地施加氮肥,既可以有效減少肥料的使用,減少環境污染,同時還能增加作物的產量、提高作物的品質。作物產量和品質與自身的品種特性、栽培措施都有著密切的關聯,同一品種在不同的氮肥運籌下,其產量和品質也會產生明顯差異[12-13]。氮肥可以調節作物的氮代謝過程,進而影響作物生長期的生理生化反應、改變產量,是調節作物生長、生殖和產量的關鍵影響因素[14-15]。因此,研究不同氮素添加量及氮素添加比例對燕麥生長及產量的影響、提高燕麥的品質具有重要的作用。

1 材料與方法

1.1 實驗設計

實驗于2021年在遼寧大學試驗基地進行。實驗材料為裸燕麥品種白燕2號(Y1)品種,采用隨機區組實驗設計,以不施加氮素(N0)作對照,氮素添加設置處理組90 kg·hm-2(N90)、180 kg·hm-2(N180)、270 kg·hm-2(N270),底施和拔節期添加氮素質量比為7∶3(B1)、5∶5(B2)、3∶7(B3),共10個處理,3次重復,共30個小區,小區面積為1 m2,每個小區播種3行,行距20 cm。

1.2 測定指標及方法

在拔節期、抽穗期、灌漿期和成熟期分別測定燕麥株高和葉面積。成熟期測定產量及其構成性狀:各小區隨機取長勢均勻的10株燕麥,測定其穗長、單株穗粒數、單株穗粒重。各小區選取長勢均勻的1 m2的植株,單獨脫粒,籽粒風干后進行測定千粒重,籽粒產量。

1.3 數據處理

統計分析和差異顯著性檢驗用SPSS 20.0版進行數據處理系統分析,用LSD法進行顯著性測驗。

2 結果分析

2.1 氮素添加對燕麥株高的影響

如圖1所示,在氮素添加比例一定時,裸燕麥株高隨著氮素添加量的增加呈現出先增加后下降的趨勢。株高在拔節期、抽穗期、灌漿期、成熟期均在N180時達到最大值,各組株高由高到低依次為:N180、N90、N270、N0。除成熟期N270條件、氮素添加比例B3處理下,株高與對照組相比差異性不顯著,其他處理組株高與N0相比均達到顯著性差異(P<0.05)。在N90、N180、N270條件下,各個時期燕麥株高均呈現隨氮添加比例增加而增加的趨勢,均在氮添加比例為B1時株高達到最大值,與對照組相比差異性顯著(P<0.05)。燕麥株高在拔節期、抽穗期、灌漿期、成熟期均在氮添加量為180 kg·hm-2、氮添加比例為7∶3處理下達到最大值,分別為63.86、87.38、89.28和91.20 cm,與對照組相比,株高分別增加43.63%,39.63%,36.14%及32.44%。

(a) 拔節期(b) 抽穗期(c) 灌漿期(d) 成熟期

2.2 氮素添加對燕麥葉面積的影響

如圖2所示,在不同氮添加比例條件下,在各個時期裸燕麥葉面積隨著氮添加量增加呈現出先增加后減少的趨勢,且均在N180時葉面積達到最大值,最大值與對照組相比差異性顯著(P<0.05),葉面積由大到小依次為:N180、N90、N270、N0。在N90、N180、N270條件下,除成熟期N270條件下,其余各個時期裸燕麥葉面積均呈現隨氮添加比例增加而增加的趨勢,均在氮素添加比例為7∶3時葉面積達到最大值,與對照組相比差異性顯著(P<0.05)。在N180條件下,拔節期、抽穗期、灌漿期時B1與組內其他處理差異性顯著(P<0.05),在成熟期組內各處理差異性不顯著。在拔節期、抽穗期、灌漿期、成熟期均在氮添加量為180 kg·hm-2、氮添加比例為7:3處理下裸燕麥葉面積達到最大值,分別為62.35、65.21、64.51和65.36 cm2,與對照組相比葉面積分別增加149.70%,98.63 %,89.62%及91.95%。

(a) 拔節期(b) 抽穗期(c) 灌漿期(d) 成熟期

2.3 氮素添加對燕麥產量及產量構成因素的影響

如表1所示,裸燕麥的穗長、千粒重、單株穗粒數、單株穗粒重和種子產量均在N0有最小值,氮素添加對種子產量及產量構成因素有一定的促進作用,各指標均在N180條件、氮添加比例為B1處理下達到最大值,分別為24.47 cm、27.90 g、56.33粒、1.55 g和409.05 g·m-2,與對照組相比差異顯著(P<0.05)。最高產量與N0相比增加20.66%。

表1 不同氮素添加處理對白燕2號產量及其構成因素的影響Table 1 Effects of different nitrogen addition treatments on yield and its components of Baiyan No.2

2.4 氮素添加下燕麥種子產量與產量構成因素的相關性分析

表2為白燕2號的產量構成因素與產量進行相關性分析,結果表明,穗長和種子產量之間有顯著性正相關關系(P<0.05),其他指標與產量均達到極顯著正相關關系(P<0.01)。該實驗條件下,白燕2號品種的穗長、千粒重、單株穗粒數、單株穗粒重與種子產量關系均達到極顯著正相關關系(P<0.01),千粒重相關系數、單株穗粒數相關系數、單株穗粒重相關系數、單株穗粒重相關系數分別為0.552、0.400、0.503、0.501,因此,種子產量與千粒重相關性最大。

由此可知,燕麥在不同的氮添加量和氮添加比例條件下,籽粒產量與產量構成因素的相關性表現呈正相關關系,對提高燕麥的產量具有重要的作用。

3 討 論

適當的施氮量可以促進燕麥株高生長,而過多的施氮量則會對株高起到抑制作用。對作物的產量有一定的影響[16]。

植物葉片是植物進行光合作用的重要器官,葉面積大小會直接影響光合作用。通常情況下二者表現為正相關關系,光合產物積累越多,產量越高[17]。本實驗表明,施加氮肥在一定程度上能夠影響燕麥的生長指標、促進燕麥的生長。在拔節期、抽穗期、灌漿期和成熟期,不同氮添加處理均對葉面積產生顯著性影響。

合理施加氮肥可以增加作物產量,添加過量則有可能抑制作物生長,使產量降低。氮素的利用有利于作物的物質積累,促進作物進行光合作用,進而獲得高產量[18]。 研究認為隨著施肥量的增加,氮素的利用效率不能無限增加,找到作物最合適的施肥水平才能發揮肥料的最大經濟效益[19]。通過進行氮添加實驗,篩選出合適的施肥組合,對燕麥的科學種植有著重大的意義。燕麥產量隨著氮素添加量的增加而增加, 施肥量達一定量時, 產量達到最高, 再繼續增加氮素添加量則產量下降[20]。燕麥產量決定于構成產量的各要素, 如花序長度、每穗小穗數、每小穗小花數、結實小花數等的變化[21]。本實驗中,氮素添加對燕麥的產量及其構成因素有顯著影響,在氮素添加量為180 kg·hm-2、氮添加比例為7∶3時產量及其構成因素達到最大值。

4 結 論

氮肥添加對燕麥生長和產量均有顯著影響。在氮肥添加比例一定時,燕麥生長指標、種子產量及產量構成因素隨氮素添加量的增加呈現先增加后降低的趨勢。結果表明,氮素添加量為180 kg·hm-2、底施和拔節期添加氮素的比例為7∶3時,對燕麥的產量及其構成因素有顯著影響,有利于促進燕麥生長獲得高產。