不同耕作方式和播種深度對燕麥苗期生理特性及產量的影響

陳彩錦， 王秉龍， 王 川， 高 婷， 姜雪琴， 馬克成， 朱新忠， 李海秋， 金學平

(1.寧夏農林科學院固原分院，寧夏固原 756000； 2.寧夏農林科學院動物科學研究所，寧夏銀川 750002)

在寧夏南部山區，由于自然與歷史的原因，干旱少雨是制約農業乃至經濟發展的重要影響因素[1]。而燕麥(Avenasativa)作為一種優質的糧飼兼用作物，生長耐貧瘠，抗旱抗寒，營養價值高[2]，適宜在寧夏南部山區種植，對當地經濟社會發展也起到了一定的促進作用，是當地特色優勢作物之一。但是，隨著燕麥產業的發展，種植生產中的一系列問題逐漸凸顯出來，如品種的老化、種植技術單一、栽培管理落后等。為此，針對寧夏南部山區燕麥栽培中出現的問題，開展以寧莜1號當地主栽品種為試驗材料，研究不同耕作方式和播種深度對燕麥苗期葉片持水力、葉片水分相對含量、苗期保護活性酶及產量等的影響，旨在為寧夏南部山區燕麥產業的發展提供技術依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2014—2015年在寧夏農林科學院固原分院頭營試驗基地進行，該地區海拔1 550 m，位于36°44′N、106°44′E[3]，年平均降水量300～500 mm，春季干旱，降水主要集中在8—10月，土壤易旱、易澇；試驗各小區均不施農家肥，地勢平坦、整齊，肥力均勻。前茬2014年為冬小麥、2015年為玉米，在作物收獲后取土樣測定土壤理化性質：有機質含量為7.21 g/kg、全氮含量為0.62 g/kg、全磷含量為 0.73 g/kg、全鉀含量為14.50 g/kg、堿解氮含量為66.00 mg/kg、有效磷含量為38.70 mg/kg、速效鉀含量為 169.00 mg/kg、pH值8.59，然后秋犁地收耱1次，播前精細整地1次，4月初開始播種，肥、水、病蟲草害的管理按當地一般管理水平進行管理控制，土壤為湘黃土，土壤質地為黏土，土層厚度>60 cm。

1.2 試驗品種和設計

1.2.1 參試品種 當地主栽品種寧莜1號。

1.2.2 試驗設計 試驗采用2因素裂區設計，主區順序排列，副區隨機排列，3次重復，共18個小區；主因素(主區)為耕作方式，設A1為免秋耕，A2為常規秋耕；副因素(副區)為播種深度，設B1為播深5 cm，B2為播深7 cm，B3為播深 9 cm。小區面積為10 m2(2.5 m×4 m)，每個小區行長4 m，共11行，行長與小區邊行平行，行距25 cm，留苗密度為 600萬/hm2，區間距60 cm，重復間距80 cm，小區四周設有保護行。試驗施磷酸二銨150 kg/hm2，播種時隨種子一次性基施入土壤中，且不再追肥。

1.3 測定項目及方法

1.3.1 燕麥苗期生理機理測定 燕麥苗期葉片水分相對含量(RWC)：每個小區取10株待測葉片，取樣品鮮質量mf。然后將樣品浸入蒸餾水中數小時，使組織水達飽和狀態。取出樣品用吸水紙吸去表面水分，立即稱質量即為葉片吸水飽和鮮質量mt。然后于75 ℃烘箱中干燥8 h，再稱質量，即得葉片干質量md。葉片相對含水量RWC=(mf-md)/(mt-md)×100%[4]。

燕麥苗期葉片持水力采用自然干燥法測定：選擇晴好天氣，剪下3株燕麥苗期葉片，立即稱取質量m0(g)，相應時間記為T0(h)。然后將其自然脫水失重，以后稱質量時間間隔隨失水速率的變化而變化，前密后疏。葉片稱質量值依次記為m0、m1、m2、…、mh、…、mH，對應時間依次記為T0、T1、T2、…、Th、…、TH，3次重復。當葉片達到自然恒質量，然后在 105 ℃ 下烘干稱質量(md)。失水率：D=(m0-mh)/(m0-md)×100%(至某一時間的失水率)。

保護酶活性測定[5]：超氧化物歧化酶(SOD)活性采用氮藍四唑比色法測定，過氧化氫酶(CAT)活性采用高錳酸鉀滴定法測定，過氧化物酶(POD)活性采用愈創木酚比色法測定。

1.3.2 產量的測定 每個小區取1 m2脫粒，進行產量測定。

1.4 數據統計與分析

試驗數據采用Microsoft Excel 2007和統計分析軟件DPS3.11分析處理，采用LSD法對處理間差異顯著性進行分析比較。

2 結果與分析

2.1 不同耕作方式和播種深度對燕麥苗期葉片水分相對含量(RWC)的影響

葉片水分相對含量反映了植物葉片的保水能力，是指葉片在正常生長發育過程中，葉片實際含水量與葉片飽和含水量的比值[6-7]。由圖1可知，在A1耕作方式下，苗期RWC為91.5%，A2耕作方式下，苗期RWC為90.2%，兩者相差 1.3百分點，沒有顯著差異；在不同的播深下，B1苗期RWC為 90.0%，B2苗期為92.0%，B3苗期RWC為90.6%，其中B2苗期RWC比B3高1.4百分點，比B1苗期RWC高2.0百分點，B3比B1高0.6百分點，三者之間沒有達到極顯著差異，但B2與B1之間存在顯著差異。同時，在A1耕作方式下，B1、B2、B3播深RWC依次為91.5%、92.2%、90.9%，B2與B1之間相差0.7百分點，B2與B3之間相差1.3百分點，B1與B3之間相差0.6百分點，三者之間沒有顯著差異；在A2耕作方式下，B1播深RWC為88.5%，B2播深RWC為91.8%，B3播深RWC為90.4%，三者之間沒有達到極顯著差異，但B2與B1相差3.3百分點，B2與B3相差1.4百分點，B3與B1相差1.9百分點，且B2與B1之間存在顯著差異。由此可知，在寧夏南部山區免秋耕措施較常規秋耕措施能增強RWC，但效果不是很明顯。但播深對RWC有一定影響，在免秋耕措施下，5～9 cm播深均可，但在常規秋耕措施下，采用7～9 cm播深能提高RWC，但7 cm播深效果最佳，5 cm播深使RWC下降，影響燕麥苗期葉片的保水能力。

2.2 不同耕作方式和播種深度對燕麥苗期葉片持水力的影響

葉片持水力指葉片在離體狀態下保持原有水分減少水分損失的能力，反映植物組織抗脫水的能力。離體葉片在空氣中脫水一定時間后，含水量越高表明葉片的持水力越強；反之，持水力越弱[8]。由圖2可以看出，在最初W0～W1(0.5 h)內，A1耕作方式下燕麥苗期葉片失水率為19.0%，A2耕作方式下失水率為21.2%，隨著時間的推移，這2種耕作方式下葉片的失水率都在逐漸遞增，但A2>A1。結果表明，免耕措施下燕麥苗期抗脫水能力高于常規秋耕措施，其植株的生理代謝也較常規秋耕措施旺盛，抗旱能力強。由圖3可知，3種不同播深燕麥苗期葉片保水力由強到弱依次為B1>B2>B3，但差距不顯著。結果表明，在燕麥播深5～9 cm范圍內，淺播植株燕麥苗期葉片保水力較深播強，但效果不是很明顯。

2.3 不同耕作方式和播種深度對燕麥苗期保護酶活性的影響

由表1可知，A1耕作方式下POD活性為3 674.8[0.01 D/(g·min)]，A2耕作方式下為3 109.9[0.01 D/(g·min)]，A1POD活性較A2提高 18.2%，但方差分析顯示，兩者之間沒有顯著差異；B1播深下POD活性為3 321.0[0.01 D/(g·min)]，B2為3 580.5[0.01 D/(g·min)]，B3為3 275.5[0.01 D/(g·min)]，B2比B1提高7.8百分點，B2比B3提高9.3百分點，B1比B3提高1.4百分點，但三者之間沒有顯著差異。并且主處理與副處理組合起來的處理相互之間也沒有顯著差異。

A1耕作方式下SOD活性為494.4[0.01 D/(g·min)]，A2耕作方式下為428.5[0.01 D/(g·min)]，A1比A2提高15.3%，但兩者之間沒有顯著差異；不同播深下，B2的SOD活性比B3提高48.0%，B2比B1提高63.4%，B3比B1提高10.4%。根據方差分析可知，B2與B1之間存在顯著差異，B3與B1之間差異不顯著。

A1的CAT活性比A2提高5.7%，但差異不顯著；不同播深下，CAT活性最高的處理為B2[70.9 mg/(g·min)]，再依次是B3[69.5 mg/(g·min)]>B1[68.3mg/(g·min)]，但三者之間也差異不顯著。

綜上所述，免耕方式下燕麥苗期保護活性酶提高，可清除體內的過氧化物等，使作物的生理代謝旺盛，抗旱性增強，同時數據分析顯示，播深為7 cm時，燕麥苗期的保護活性酶活性最高，能使燕麥苗期的抗旱性增強。

表1不同耕作方式和播種深度下燕麥苗期保護酶活性

2.4 不同耕作方式和播種深度對燕麥產量的影響

A1耕作方式下燕麥的產量為217.8 g/m2，A2為 206.6 g/m2，A1比A2產量高5.4%，但產量差異不顯著；不同播深下，B2產量最高，為230 g/m2，B1次之，為210.8 g/m2，B3最小，為195.7 g/m2，三者之間也差異不顯著。但在A1耕作方式下，產量B2與B3之間存在顯著差異。由此可知，免秋耕能提高燕麥的產量，但與常規秋耕之間的差異不顯著，在免耕措施下，采用7 cm播深能明顯提高燕麥的產量。

3 結論與討論

葉片相對含水量可以反映植物體內水分虧缺的程度[9]。本研究結果表明，在燕麥苗期不同耕作方式下，免秋耕措施相對于秋耕措施燕麥苗期葉片相對水分含量高，抗旱性強，這主要可能是由于在寧夏南部山區，主要降水量集中在8—10月，上季作物收獲后免耕措施土壤蓄積的水分(100 cm之內)比常規翻耕措施下蒸發量小，土壤含水量高，墑情好，從而使播種至苗期生育階段土壤給予植株的供水充足，生長較常規翻耕旺盛，葉片相對含水量高。在不同耕作方式下，免秋耕措施播深5～9 cm均可，但在常規秋耕措施下，采用播深7～9 cm 能提高RWC，但7 cm播深效果最佳，5 cm播深使RWC下降，影響燕麥苗期葉片的保水能力。這主要也是由于在燕麥播種至出苗期間，免耕措施土壤含水量高，供水率充足，5～9 cm均可旺盛生長，但常規秋耕措施在土壤秋冬休閑期，由于耕作及大風等原因，土壤蒸騰量明顯高于免秋耕，在播種至出苗階段，土壤含水量比較低，再加之春季大風天氣，使得土壤表層水分散發較快，5 cm淺播植株所需的含水量不足，從而使苗期生長的燕麥葉片相對含水量較低，7～9 cm較深播種相對含水量高一點，但整體差異不顯著。

從結果分析中可以看出，免秋耕方式下播種的燕麥在苗期葉片持水力及POD、SOD、CAT活性均比秋耕措施下稍高，但沒有顯著的差異。這可能就是因為每年作物播種時都是搶墑播種，致使作物苗期水分比較充足，從而沒有明顯的差異。從不同的播深來看，葉片持水力及POD、SOD、CAT活性依次為播深7 cm>播深5 cm>播深9 cm，且7 cm播深中CAT活性同5、9 cm播深存在明顯差異。這表明不同的播深對植物的生理特性有一定的影響，這可能是由于植物在播種時是搶墑播種，土壤供水能力都可以滿足其發芽、出苗，但由于在寧夏南部山區3—5月風沙大太，蒸騰散失水分太多，導致淺播植株苗期生長緩慢，生理活性低；深播可能由于播種太深，不容易出苗，從而使其生理活性也比較低。

從作物產量可以看出，在寧夏南部山區燕麥大田生產中，免秋耕較常規秋耕能提高燕麥的產量，但沒有明顯的差異；在常規秋耕下，播深5～9 cm均可，但在免秋耕方式下，播深 7 cm 最適合。

燕麥產量與其生理特性的變化一致，這可能是苗期生理特性影響的結果，也可能是由于作物生長期間天氣、降水等天氣狀況影響的結果，須待進一步進行其相關性分析。

參考文獻：

[1]王連喜，閔慶文，李鳳霞，等. 寧夏南部山區不同下墊面的小氣候特征分析[J]. 資源科學，2005，27(4)：18-21.

[2]馬 力. 保水劑與氮肥對青燕1號燕麥生長發育的影響[D]. 西寧：青海大學，2014.

[3]王曉軍，王 勇，張曉娟，等. 氮磷鉀平衡施肥對谷子產量及土壤肥力的影響[J]. 農業科學研究，2015，36(2)：5-8，26.

[4]李 威. 裸燕麥種子萌發特性及苗期抗旱性研究[D]. 西寧：青海大學，2008.

[5]高俊鳳. 植物生理學實驗技術[M]. 西安：世界圖書出版公司，2000.

[6]張 娜. 不同抗旱性燕麥品種對水分脅迫的生理響應機制研究[D]. 呼和浩特：內蒙古農業大學，2012.

[7]Marshall J G，Rutledge R G，Blumwald E，et al. Reduction in turgid water volume in jack pine，white spruce and black spruce in response to drought and paclobutrazol[J]. Tree Physiology，2000，20(10)：701-707.

[8]羅永忠. 新疆大葉苜蓿對土壤水分脅迫的生理響應及生態適應性研究[D]. 蘭州：甘肅農業大學，2011.

[9]張 娜，趙寶平，郭若龍，等. 水分脅迫對不同抗旱性燕麥品種生理特性的影響[J]. 麥類作物學報，2012，32(1)：150-156.