密度和氮肥對燕麥根系碳氮磷含量的影響

齊蕊 程衛燕 趙力興 李天琦 高陽 宋美娟 高凱

摘要 通過對燕麥進行不同的密度和氮肥處理，測定燕麥根系的碳、氮、磷，探討密度和氮肥對燕麥根系碳、氮、磷含量的影響規律。結果表明， 隨著施氮量的增加，根系碳、氮、磷含量均呈現出先上升后降低的趨勢，碳、氮含量均在450 kg/hm 2氮處理下出現最大值，分別為35.91、14.26 g/kg。隨著種植密度的增加，根系氮含量逐漸下降;增加種植密度對根系磷含量無顯著影響。

關鍵詞 燕麥;氮肥;密度;根系;營養物質

中圖分類號 S512.6 文獻標識碼 A

文章編號 0517-6611（2019）17-0041-03

Abstract The effects of density and nitrogen fertilizer on the root C， N and P contents of Avena fatua L. were studied by carrying out the nitrogen fertilizer test. Results showed， with the increase of nitrogen application， the root C， N and P contents firstly increased and then decreased. C and N contents were the maximum under 450 kg/hm 2 N treatment， which were 35.91 and 14.26 g/kg， respectively. With the increase of planting density， root N content gradually decreased. Increasing the planting density showed no significant impacts on P content.

Key words Avena fatua L.;Nitrogen fertilizer;Density;Root system;Nutrient substance

燕麥（Avena fatua L.）為禾本科植物，是一種低糖、高營養、高能食品。燕麥在世界上有較大的種植面積，具有耐寒、抗旱、耐貧瘠性，可以增加土壤中的肥力并在一定程度上提高固碳能力。根系通常是指植物根系中直徑≤2 mm 的部分[1]，是綠色植物進行吸收、儲存、運輸水分和養分的主要器官，對生態系統的物質循環和能量流動規律研究發揮著不可估量的作用。根系對外界生存環境變化最敏感，研究根系的各種性狀變化對掌握全球氣候變化規律有十分重要的理論和指導意義[2-3]。

目前對于燕麥的研究有很多，大多都是研究品比試驗，以及選育新品種、不同栽培方式等對于燕麥產生不同的經濟和生態效益的影響。但是關于氮肥和種植密度對燕麥根系生物量影響的研究相對來說較少。有研究表明，合理的氮肥管理不僅可以提高燕麥生物量和產量而且還有助于改善其品質[4-5]。種植密度是增加作物的產量主要影響因素之一，增加作物產量的關鍵技術環節之一就是合理的密植[6-7]。研究表明，合理的農業措施不僅可以增加燕麥的籽實產量，而且可以大幅度改善燕麥的品質特征[8]。施肥量對燕麥各器官產量的影響不同，影響的方式與作用大小也有差異，但是研究顯示增加施肥量會在整體上促進燕麥的籽實增產和生長發育[9]。

基于前人的研究成果，筆者研究了施氮肥和種植密度對燕麥根系碳氮磷含量的影響，為今后科爾沁沙地燕麥種植、生態和經濟效益提供科學的理論基礎和指導。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗在內蒙古民族大學農業科技園區（內蒙古自治區通遼市科爾沁區豐田鎮）進行（43°38′ N，122°03′ E），海拔178 m左右，年平均氣溫6.4 ℃，≥10 ℃活動積溫平均為3 184 ℃·d，極端低溫-30.9 ℃。無霜期145 d左右，年平均降水量399.1 mm左右，降雨主要集中在8、9月，土壤為風砂土，有機質含量4.86 g/kg，速效鉀94.65 mg/kg，速效磷10.46 mg/kg，堿解氮11.15 mg/kg，pH 8.2。試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，品種為北京正道科技股份有限公司提供的 “燕王”，播種深度3 cm。設置5個氮肥梯度，為N1（225 kg/hm 2）、N2（300 kg/hm 2）、N3（375 kg/hm 2）、N4（450 kg/hm 2）、N5（525 kg/hm 2），4個種植密度：M1（300萬株/hm 2）、M2（350萬株/hm 2）、M3（400萬株/hm 2）、M4（450萬株/hm 2）。共計20個處理，5個重復，共計100個小區，小區面積10 m 2，小區間隔50 cm，小區隨機排列。肥料分別在燕麥3葉期（總量1/3）和拔節期（總量2/3）以追肥形式施入。

1.3 指標測定

1.3.1 根系樣品采集。根系樣品在燕麥收獲期（2017年7月15日）進行，采集過程將燕麥完整根系挖出，清洗，烘干，粉碎。

1.3.2 測定方法。

采用K2Cr2O7-H2SO4氧化法測定全碳;采用凱氏定氮法進行測定全氮;采用H2SO4-H2O2消解-鉬銻抗分光光度法測定全磷;采用自動粗脂肪測定儀測定粗脂肪;采用分光光度計法測定可溶性糖和淀粉。

1.4 數據分析 采用DPS 14.0進行單因素分析和相關性分析。

2 結果與分析

2.1 不同氮肥施入量對燕麥根系碳、氮、磷含量的影響

由圖1可知，施入氮肥量的不同對燕麥根系的碳、氮、磷含量影響不同。其中隨著施氮量的增加，燕麥根系的碳含量呈逐漸上升的趨勢，并且在氮肥施入量為450 kg/hm 2時碳含量達到最高。就氮含量而言，施氮量在225、300、525 kg/hm 2水平下幾乎對燕麥根系的含氮量沒有顯著影響（P>0.05），只有在450 kg/hm 2時才會出現顯著影響（P<0.05），達到最高水平。就磷含量而言，不同的施氮量對于燕麥根系磷含量的影響有顯著性差異（P<0.05）。在施氮量為300 kg/hm 2時，磷含量最高。

2.2 不同密度對燕麥根系碳、氮、磷含量的影響

由圖2可知，隨著種植密度的增加，在M1、M2、 M4密度水平下碳含量幾乎一致，沒有顯著性差異（P>0.05），只有在M3水平下，碳含量顯著低于其他密度水平。在M2和M4水平下，氮含量沒有差異。在M1水平下，氮含量達到最高，說明隨著密度的增加，氮含量有逐漸減少的趨勢。對于燕麥根系中磷含量而言，隨著種植密度的增加，M1 、M2、 M3、 M4水平下磷含量沒有差異（P>0.05），說明磷的含量保持不變。

2.3 密度與氮肥施入量對燕麥根系碳、氮、磷含量的影響

由表1可知，當氮肥施入量為N1（225 kg/hm 2）時，隨著密度的增加，碳含量呈現出先降低后增加的趨勢，其中N1M3處理碳含量最低。當氮肥施入量為N2（300 kg/hm 2）時，隨著密度的增加，碳含量呈現出先增加后降低再劇增的趨勢，其中N2M3處理碳含量出現最低值。當氮肥施入量為N3（375 kg/hm 2）時，隨著種植密度的逐漸增加，碳含量呈現出緩慢下降再急劇下降最后激增的趨勢，其中N3M3處理碳含量出現最小值。當氮肥施入量為N4（450 kg/hm 2）時，隨著種植密度的增加，碳含量呈先急劇增加，在N4M2處理時碳含量達到最大值，隨后急劇下降，當密度為M3時，碳含量緩慢下降。在氮肥施入量為N5（525 kg/hm 2）時，隨著密度的逐漸增加，碳含量呈緩慢下降的趨勢，其中N5M3處理的碳含量最小，然后逐漸增加。綜上所述，無論何種施氮水平，M3密度處理的燕麥根系中碳含量都較低。

由表1可知，當施入氮肥量為N1（225 kg/hm 2）時，隨著密度的增加，氮含量呈急劇下降、緩慢下降，最后急劇上升的趨勢，N1M1處理的氮含量達最大值，N1M3處理的氮含量達最小值。在施入氮肥量為N2（300 kg/hm 2）時，隨著種植密度的增加，氮含量呈先急劇上升到達最高點，然后迅速下降達到最低點，最后又緩慢上升的趨勢。其中，最高點出現在N2M2處理，最低點出現在N2M3處理。在施入氮肥量為N3（375 kg/hm 2）時，隨著密度的逐漸增加，氮含量呈先迅速上升后緩慢上升最后急劇下降的趨勢，氮含量最高點出現在N3M3處理。當施入氮肥量為N4時，隨著密度增加，氮含量呈先急劇下降后急劇上升的趨勢。N4M2處理的氮含量最低;當施入氮肥量為N5時，隨著密度的增加，氮含量呈先急劇下降后緩慢上升的趨勢。N5M2處理的氮含量最低。綜上所述，當施氮肥為N2、N4、 N5時，氮含量隨密度的增加有顯著差異（P<0.05）;當密度為M1時，氮含量隨著氮肥量的增加有顯著性差異（P<0.05）。

由表1可知，在N1水平下，隨著密度的增加，M3密度處理的磷含量最高，與其他處理有顯著差異（P<0.05）。在N2水平下，M4密度處理的磷含量與其他水平有顯著差異，該水平下磷含量最低。在N3水平下，M1和M4密度處理的磷含量有顯著性差異（P<0.05），該水平下磷含量最低點和最高點分別為M1和M4密度處理。在N4、N5水平下，隨著密度的增加，磷含量都有顯著性差異（P<0.05）。當密度為M1時，N1與N2水平的磷含量有顯著差異，磷含量最低點出現在N3水平。當密度為M2時，隨著施氮量的增加，磷含量有顯著差異（P<0.05）。當密度為M3時，N4水平下磷含量與其他水平有顯著差異（P<0.05）。當密度為M4時，N4、N3水平下磷含量與N1、N2和N5水平有顯著差異（P<0.05）。

3 結論與討論

密度是種群主要特征之一，研究表明密度主要影響種群中個體的特征[10-11]。植物互相爭奪陽光、水分以及土壤中的營養成分來滿足自身的生長發育需求，隨著種植密度的增加，競爭就變得越激烈[12]。種植密度的大小影響了種群中個體的大小，它們會隨著密度的增大而減小。張立生等[13]研究表明，隨著種植密度的增加，植物的產量與其呈正相關，這與該試驗結果不一致，主要原因是由于該試驗研究的是植物根系中的生態化學計量指標，根系是供應植物生長發育的重要器官，它所吸收的大部分養分都供給了地上部分，再加上種植密度的增大使得它所處的空間不足、養分競爭激烈。所以根系的生物量較小，碳、氮、磷含量較小，密度對其含量的影響較小。碳含量與密度幾乎呈負相關，磷含量隨著密度的增加沒有任何變化。

植物需要從土壤中吸收一定量的氮來滿足自身的生長發育需求，然而我國大部分耕地土壤都是缺氮土壤，為了增強經濟效益，必須向土壤中增施氮肥，從而使植物高產。一些豆科植物本身含有根瘤菌，可以自己固定土壤中一部分的氮肥，而禾本科植物沒有這種特殊的能力，只能靠人工向土壤中施入氮肥。因此在土壤中增施氮肥成為提高植物品質的一種十分有效的方式。翟園等[14]指出，在影響燕麥生長的環境因子中最具影響力的是肥料，其用量和種類等都會影響燕麥的生長發育和品質等，合理使用氮肥對作物的生長有促進作用。焦瑞棗[15]研究結果表明，

施氮量對不同燕麥品種的影響不同。隨著施氮量的增加，燕麥的生物量也逐漸增加，而穗粒重等指標呈先增加后下降的趨勢，這與該試驗結果一致。該試驗結果顯示，隨著施氮量的增加，根系碳、氮、磷含量均呈先上升后降低的趨勢，碳和氮含量均在450 kg/hm 2氮處理下出現最大值。

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