施氮對科爾沁沙地飼用燕麥產(chǎn)量及氮肥 利用率的影響

田永雷，張玉霞，朱愛民，杜曉艷，王 樂

(內(nèi)蒙古民族大學(xué)，內(nèi)蒙古 通遼 028041)

燕麥(Avenasativa)屬禾本科燕麥屬植物，因其具有耐寒、抗逆性強、適口性好、易于栽培、產(chǎn)量高等優(yōu)點，是重要的牧草、飼料和糧食兼用作物[1-2]。目前，我國飼養(yǎng)畜禽的飼草料跟不上所需用量，為保證畜禽合理快速生長，發(fā)展種植高品質(zhì)、高產(chǎn)量的飼用牧草變得尤為關(guān)鍵[3]。飼用燕麥在我國各地均有種植，種植模式和施肥水平因地域不同而有所差別。

氮素是植物必須且需求量最大的礦物質(zhì)元素，同時也是自然生態(tài)系統(tǒng)和人工生態(tài)系統(tǒng)中植物生長最常見的限制因子[3-4]，改善氮素營養(yǎng)可以顯著提高作物產(chǎn)量[5-7]。燕麥對氮素非常敏感，燕麥地土壤氮素缺乏，會導(dǎo)致燕麥莖葉枯黃，光合作用功能降低，制造和積累營養(yǎng)物質(zhì)少，植株發(fā)育不良，影響產(chǎn)量。氮素過多則容易造成莖葉徒長，形成田間郁蔽，莖稈軟弱，發(fā)生倒伏，造成減產(chǎn)[8]。研究表明燕麥生長的不同階段對氮肥需求量不同，在分蘗期之前需氮量較少，從分蘗期到抽穗期需氮量增加，抽穗期以后需氮量減少，Seuny和Ellen等[9-10]研究表明適當(dāng)?shù)氖┯玫士捎行岣哐帑湲a(chǎn)量。氮肥利用率的高低是衡量氮肥施用是否合理的一項重要指標(biāo)，在不同土壤環(huán)境條件下，氮肥利用率差別較大，在20%～50%[11]，水稻和麥類的氮肥利用率在30%～40%。朱兆良等[12]對我國幾種主要作物氮肥利用率統(tǒng)計表明，氮肥利用率在9%～72%，劉敏超等[13]，高炳德等[14]研究報道施氮量不同，氮肥利用率差別較大，在適宜的施肥量，氮素利用率最大，產(chǎn)量最高。科爾沁沙地漏水漏肥、土壤貧瘠，合理的追施氮肥有助于改善燕麥的生長發(fā)育[15-20]，但有關(guān)沙地種植飼用燕麥及最佳氮肥施肥模式的研究較少，仍有待于進一步的探索。

試驗以優(yōu)質(zhì)燕麥品種夢龍為材料，在科爾沁沙地用不同的氮肥施用量處理，通過研究在不同氮肥施用量處理下對燕麥產(chǎn)量組成的影響，分析科爾沁沙地燕麥高產(chǎn)最佳施氮量，探究氮肥的利用率、最佳效益值，為科爾沁沙地燕麥高效生產(chǎn)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗地概況

2016年3～7月，在內(nèi)蒙古自治區(qū)通遼市星圣草業(yè)公司的沙化草地進行燕麥氮肥試驗，試驗地位于N 44°36′，E 123°22′，年均氣溫為6.0～6.2℃，≥10℃年活動積溫為3 100～3 200℃/d，年均日照時長為2 900～3 100 h，無霜期145～150 d，年均的降水量在350～400 mm，年平均風(fēng)速為3.8～4.5 m/s。該地區(qū)以沙土為主，pH 8.0，土壤有機質(zhì)含量0.65%，堿解氮36.37 mg/kg，速效磷含量3.81 mg/kg，速效鉀含量78.51 mg/kg，全氮含量0.037%。

1.2 供試材料

供試燕麥品種為夢龍，來源于佰百斯特種子公司，2016年3月25日采用條播方式種植，播種量為105 kg/hm2，行距15 cm，播種深度5 cm，基肥為過磷酸鈣(P2O5含量44%)和氯化鉀(K2O含量60%)各150 kg/hm2。

1.3 試驗設(shè)計方案

試驗區(qū)采取隨機區(qū)組設(shè)計，設(shè)置了0(CK)、70、140、210、280 kg/hm2的施氮(純氮)量，分別用N0、N70、N140、N210、N280表示，試驗中所用氮肥為尿素(氮含量為46%),小區(qū)面積為3 m×5 m，4次重復(fù)，共20個小區(qū)。于苗期、分蘗期、拔節(jié)期、抽穗期進行人工追施氮肥，每次追施用量分別為全年用氮量的15%、40%、25%、20%。采用撒施方式施肥，施肥后馬上進行噴灌(噴灌機)。

1.4 測定指標(biāo)及方法

干草產(chǎn)量測定：于灌漿期取樣測定產(chǎn)量，每個小區(qū)隨機選取1 m2測定鮮草產(chǎn)量，取200 g鮮樣，106℃殺青15 min，于75℃烘箱烘24～36 h，稱重，計算干鮮比并折算燕麥干草產(chǎn)量。

莖葉比測定：于灌漿期每個處理小區(qū)隨機取10株燕麥，分離莖、葉(包含穗)，分別稱取鮮重，106℃殺青15 min，于75℃烘箱中24～36 h烘干，稱干重，計算莖、葉各占全株比重及莖葉比。

氮含量測定：每小區(qū)隨機選取10株整株燕麥，106℃殺青15 min，于75℃烘箱中24～36 h烘干，稱重，粉碎，過篩。采用全自動定氮儀測定氮含量。

氮肥貢獻率=(施氮區(qū)產(chǎn)量-對照區(qū)產(chǎn)量)/施氮區(qū)產(chǎn)量×100%[21]

土壤氮素依存率=對照區(qū)地上部吸氮量/施氮區(qū)地上部吸氮量×100%[21]

氮肥農(nóng)學(xué)利用率=(施氮區(qū)產(chǎn)量-對照區(qū)產(chǎn)量)/施氮量[21]

氮肥吸收利用率=(施氮區(qū)地上部吸氮量-對照區(qū)地上部吸氮量)/施氮量×100%[21]，其中，吸氮量計算公式為吸氮量=植物地上部全氮含量×植物地上部重量。

氮肥生理利用率=(施氮區(qū)產(chǎn)量-對照區(qū)產(chǎn)量)/(施氮區(qū)地上部吸氮量-對照區(qū)地上部施氮量)[21]

氮肥偏生產(chǎn)力=施氮區(qū)產(chǎn)量/施氮量[21]

產(chǎn)值=產(chǎn)量×價格-尿素施用量×尿素價格

1.5 數(shù)據(jù)分析

試驗數(shù)據(jù)分析使用Microsoft Excel 2010軟件做圖和表格。使用DPS 2010軟件進行數(shù)據(jù)的方差分析。

2 結(jié)果分析

2.1 追施氮肥對燕麥干草產(chǎn)量的影響

隨著施氮量的增加燕麥干草產(chǎn)量呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，N70、N140、N210、N280與N0相比存在極顯著差異(P<0.01)，其中N210處理下的燕麥干草產(chǎn)量最高(圖1)。N210干草產(chǎn)量顯著高于N140(P<0.05)，極顯著高于N70和N0(P<0.01)，但與N280水平相比無顯著差異(P>0.05)。根據(jù)燕麥干草產(chǎn)量與追施氮肥量，得回歸方程為y=-0.085 3x2+35.774x+4 584，通過方程計算，當(dāng)燕麥干草產(chǎn)量為8 201 kg/hm2時氮肥施用量是209.7 kg/hm2。隨著用氮量的變大，燕麥增產(chǎn)率的變化規(guī)律表現(xiàn)為N210>N280>N140>N70，其中在N210處理下增產(chǎn)率最高，與對照相比增產(chǎn)84.3%。

圖1 不同施氮量處理下燕麥的產(chǎn)量及增產(chǎn)率Fig.1 Effects of different N application rates on yield and yield increasing rate of oat 注：數(shù)據(jù)為平均值士標(biāo)準(zhǔn)誤，同列不同小寫字母表示不同處理間差異顯著(P<0.05)，同列不同大寫字母表示不同處理間差異極顯著(P<0.01)，下同

2.2 追施氮肥對燕麥產(chǎn)量組成的影響

N0和N70施肥水平下燕麥產(chǎn)量組成相近，且莖葉比均是1.16；N140施肥水平飼用燕麥莖葉比最高為1.34，此施肥處理下葉占全株比重是42.69%；N210施肥水平葉占全株比重為43.98%，莖葉比為1.27；當(dāng)施肥量在N280水平下時，飼用燕麥莖葉比為1.32，較N210施肥水平有所上升。N0、N70施肥水平下飼用燕麥莖葉比雖較低，但產(chǎn)量不高，N210施肥水平下飼用燕麥莖葉比較N140、N280低，且產(chǎn)量最高，說明N210施肥水平下可獲得品質(zhì)好、產(chǎn)量高的燕麥干草(表1)。

表1 追施氮肥處理下燕麥的產(chǎn)量組成

2.3 追施氮肥對氮肥貢獻率和土壤氮素依存率的影響

隨著氮肥施用量的增大，氮肥貢獻率(NCR)呈先增加后減小的變化趨勢。其中，N210處理時氮肥貢獻率最大，為45.7%，與N70相比較存在極顯著差異(P<0.01)。與N140和N280相比無差異顯著性(P>0.05)。土壤氮素依存率(SNDR)隨著施用氮肥量的增加呈現(xiàn)為先增加后降低的趨勢，N210處理時土壤氮肥依存率達(dá)到最低，為31.2%，極顯著低于N70(P<0.01)，與N280和N140相比顯著降低(P<0.05)。試驗表明隨著用氮量的增加氮肥貢獻率變大，但氮素依存率降低(表2)。

表2 追施氮肥處理下氮肥貢獻率和土壤氮素的依存率

2.4 追施氮肥對燕麥氮肥利用率的影響

氮肥農(nóng)學(xué)利用率、氮肥吸收利用率、氮肥生理利用率和氮肥偏生產(chǎn)力是評價燕麥對氮元素利用情況的重要指標(biāo)[13]。隨著用氮量的增加，氮肥農(nóng)學(xué)利用率、氮肥吸收利用率、氮肥生理利用率、氮肥偏生產(chǎn)都呈現(xiàn)為降低的趨勢，均是N70時利用率最大，N280的利用率最小(表3)。

N70處理下氮肥農(nóng)學(xué)利用率極顯著大于N140，N210和N280(P<0.01)，N280處理下氮肥農(nóng)學(xué)利用率最低，為12.27%；N70、N140氮肥吸收利用率極顯著高于N210與N280(P<0.01)，N210氮肥吸收利用率極顯著高于N280(P<0.01)；N70處理下氮肥生理利用率極顯著大于N140，N210和N280(P<0.01)，N280極顯著低于N140、N210(P<0.01)；N70、N140氮肥偏生產(chǎn)力極顯著高于N210與N280(P<0.01)，N210與N280相比無差異顯著性(P>0.05)(表3)。可得出隨著用氮量的增加，氮肥利用率會降低。

表3 追施氮肥處理下氮肥的利用率

2.5 追施氮肥對燕麥經(jīng)濟效益的影響

隨著施氮量的增加，燕麥經(jīng)濟效益呈現(xiàn)出先增加后降低的趨勢。在N210處理的燕麥的經(jīng)濟效益最優(yōu)，其中，氮肥投入為776.08元/hm2，產(chǎn)出為15 171.66元/hm2，增值為6 163.79元/hm2；N280與N210相比，投入增加，增值則減少。可得出增加施氮量可增加燕麥的經(jīng)濟效益，但是氮肥過量會降低燕麥的經(jīng)濟效益(表4)。

表4 追施氮肥對燕麥經(jīng)濟效益的影響

3 討論

追施氮肥是增加燕麥產(chǎn)量、調(diào)節(jié)燕麥生長特性的必要措施，也是燕麥高產(chǎn)生產(chǎn)中正常且必須的舉措[12，22]，但是確定最適施氮量卻是推廣施肥技術(shù)中的難點。施氮是獲得牧草高產(chǎn)的一項重要措施[23-24]，施建軍、焦瑞棗等[25-26]研究表明，燕麥飼草產(chǎn)量隨施氮量增加而增加，當(dāng)施肥量到達(dá)一定量后，繼續(xù)施入氮肥，產(chǎn)量有所下降。雖各學(xué)者研究地區(qū)土壤類型不同、氣候等環(huán)境條件不同，試驗與其研究結(jié)果一致，隨著用氮量的增加，燕麥產(chǎn)量表現(xiàn)為先增加后降低的變化趨勢。科爾沁地區(qū)氮肥施用量達(dá)到210 kg/hm2時，是獲得燕麥干草產(chǎn)量的最佳施肥量，此氮肥施用量相比施建軍等[25]在青南牧區(qū)燕麥最佳施氮量大，是由于兩地區(qū)土壤理化性質(zhì)及肥力不同所致，但施用不同水平氮肥后燕麥干草產(chǎn)量總體變化趨勢一致。亦說明燕麥對氮肥較敏感，且施氮可有效增加燕麥飼草產(chǎn)量。

莖葉比是評價燕麥品質(zhì)的重要指標(biāo)，莖葉比越高其蛋白質(zhì)含量越低，纖維素含量越高，適口性越差，木質(zhì)化程度越大，由于牧草的營養(yǎng)物質(zhì)主要包含在葉片中，因此，牧草葉量所占的比例在很大程度上影響了飼草中的營養(yǎng)物質(zhì)含量[27]。試驗中N210施肥水平下可增加燕麥葉片占總重比例，有效降低莖葉比，提高燕麥干草品質(zhì)，且獲得高產(chǎn)飼用燕麥，說明此施肥水平合理。

明確燕麥對氮肥的吸收利用情況是確定合理施氮量的關(guān)鍵，氮肥施入土壤中，會受到各種各樣的干擾致使氮肥不同程度流失、揮發(fā)，導(dǎo)致植物對其吸收利用情況下降[29]。試驗中氮肥對燕麥的貢獻率表現(xiàn)為先變大后變小的變化，在N210時最大，土壤氮素依存率則表現(xiàn)為先變小后變大的變化，在N210時最低，表明N210施肥水平是科爾沁地區(qū)最適宜的施肥量。

4 結(jié)論

N210處理的燕麥的經(jīng)濟效益最優(yōu)，其氮肥投入為776.08元/hm2，產(chǎn)出為15 171.66元/hm2，增值為6 163.79 元/hm2，用氮量為2 09.7 kg/hm2時，燕麥的產(chǎn)量最優(yōu)，為8 201 kg/hm2，在此施氮量下增產(chǎn)率高達(dá)84.3%。因此，科爾沁沙地燕麥追施210 kg/hm2氮肥時，氮素利用率雖然不高，但產(chǎn)量和經(jīng)濟效益最佳，是沙地燕麥追施氮肥的適宜用量。