追施氮肥對飼用燕麥品種葉片生長及光合特性的影響

2022-01-24 07:17:58王鑫張玉霞鮑青龍張慶昕郭園斯日古楞叢百明

草原與草坪 2021年6期

王鑫，張玉霞，鮑青龍，張慶昕，郭園，斯日古楞，叢百明

(1.內蒙古民族大學，內蒙古通遼 028041；2.赤峰市草原工作站，內蒙古赤峰 024000；3.通遼市畜牧獸醫科學研究所，內蒙古通遼 028000)

燕麥(Avenasativa)為禾本科燕麥屬一年生糧飼兼用作物[1-2]，種植范圍廣，全球范圍內種植面積位居第6位，僅次于小麥，玉米，水稻，大麥和高粱[3]。我國燕麥年種植面積約70萬hm2，其中，飼用燕麥年種植面積約33萬hm2[4]。飼用燕麥具有耐寒、耐旱、耐貧瘠等較強的抗逆性和較高的營養價值[5-7]。近年來，在科爾沁沙地種植面積增加迅速[8]，追施氮肥是飼用燕麥在沙地生產中的關鍵栽培技術措施[9-10]。氮肥作為植物生長過程中主要的肥料之一，能夠直接影響作物的產量[11]。氮素不僅影響植物的生長過程，同時影響植物的光合作用，對作物Pn、Ci及Gs也有顯著影響[12]。目前，關于氮肥對植物光合特性影響的研究，在水稻、玉米、小麥等作物上較多[13-15]，燕麥上較少，不同飼用燕麥品種之間是否存在氮素影響的光合特性差異，則鮮有報道。劉鎖云等[16]研究表明，適宜的施氮量能夠提高燕麥葉片光合機構活性,使得Pn的提高幅度大于Tr。因此，本試驗探究不同施氮水平下不同飼用燕麥品種的葉片生長、光合參數和產量，分析氮肥與品種互作對其光合、產量的影響，葉面積、光和參數與產量的相關性，為科爾沁沙地飼用燕麥高產、高效品種的選育及高產栽培提供理論依據。

1 材料和方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于內蒙古自治區通遼市內蒙古民族大學農業科技園區(N 43°30′，E 122°27′)，屬于溫帶大陸性氣候。土壤以沙土為主，土壤有機質含量4.79 g/kg，全氮含量1.87 g/kg，堿解氮含量11.24 mg/kg，速效鉀含量95.12 mg/kg，速效磷含量10.59 mg/kg。年平均氣溫0～6 ℃，≥10 ℃年積溫3 000～3 200 ℃，無霜期140～150 d，年平均降水量340～400 mm，蒸發量是降水量的5倍，年平均風速3.0～4.5 m/s。

1.2 供試材料

供試燕麥品種及來源見表1。

表1 飼用燕麥品種及來源

1.3 試驗設計

試驗采用隨機區組試驗設計，2019年4月12日采用條播方式在內蒙古民族大學農業科技園區種植燕王、牧王、甜燕1號、牧樂思等4個飼用燕麥品種，播種時施用過磷酸鈣和硫酸鉀肥各150 kg/hm2，于燕麥的分蘗期、拔節期、抽穗期、開花期按照15%、40%、25%、20%比例追施氮肥0(CK)，100，200，300 kg/hm2氮肥(純氮)，分別用N0、N100、N200、N300表示，共16個處理，小區面積4 m×5 m=20 m2，每處理設3個重復，共48個小區，四周設保護行。播種行距 15 cm，播種量150 kg/hm2，播種深度3 cm，氮肥、磷肥、鉀肥分別為尿素(44.0%)、重過磷酸鈣(P2O544.6%)、氯化鉀(K2O 50.0%),灌溉方式為噴灌。灌漿期測定燕麥旗葉、倒二葉、倒三葉的葉面積、倒二葉的光合參數和產量指標。

1.4 測定指標及方法

灌漿期每個小區選擇10株，采用長寬系數法測定葉面積，折算系數為0.75；每小區隨機選取5株，選擇晴朗無風天氣于上午9∶00～11∶00，采用 LI-6400便攜式光合儀(LI-COR Inc，美國)測定燕麥倒二葉的凈光合速率(Pn)、氣孔導度(Gs)、胞間CO2濃度(Ci)及蒸騰速率(Tr)；成熟期每小區選定1 m×1 m面積作為測產小區，稱重測產并換算成單位面積產量，每小區重復3次。

1.5 數據處理

采用Excel 2003進行數據處理，用DPS 15.10進行方差分析。

2 結果與分析

2.1 施氮量對不同飼用燕麥品種干草產量的影響

追施氮肥均顯著增加不同飼用燕麥品種的產量(P<0.05)，隨著施氮量的增加燕王與牧王飼用燕麥品種的產量呈現先增加后降低的變化趨勢，在N200處理下顯著高于其他施氮處理(P<0.05)；甜燕1號與牧樂思則呈現持續增加的變化趨勢，在N300氮素水平下產量最高，亦顯著高于其他施氮處理(P<0.05)；與N0處理相比，在N200氮素水平下燕王和牧王產量分別提高61.43%和54.23%，在N300處理下甜燕1號和牧樂思產量分別提高65.53%和76.89%；在N0和N200處理下，牧王的產量顯著高于燕王、甜燕1號和牧樂思(P<0.05)，且各品種間差異顯著(P<0.05)；在N100處理下，燕王的產量顯著高于其他飼用燕麥品種(P<0.05)；甜燕1號在N300氮素水平的產量顯著高于其他飼用燕麥品種(P<0.05)。說明，飼用燕麥品種燕王和牧王適宜施氮量為200 kg/hm2，甜燕1號和牧樂思適宜施氮量為300 kg/hm2(表2)。

表2 不同飼用燕麥品種產量在不同施氮量下的變化

2.2 施氮量對不同飼用燕麥品種葉片生長的影響

與不施氮肥相比，追施氮肥均顯著促進了不同飼用燕麥品種葉片的生長(P<0.05)，燕王和牧王飼用燕麥品種的葉面積隨著施氮量的增加呈先增加后降低的變化趨勢，且均在N200處理下葉面積最大，燕王的旗葉葉面積最大為45.52 cm2，倒二葉葉面積最大為46.41 cm2，倒三葉葉面積最大為38.11 cm2；牧王的旗葉葉面積最大為70.6 cm2，倒二葉葉面積最大為68.31cm2，倒三葉葉面積最大為52.00 cm2；其中燕王的旗葉、倒二葉、倒三葉和牧王的倒二葉的葉面積均為N200處理顯著高于其他施氮處理(P<0.05)，牧王的旗葉和倒三葉的葉面積則是N200與N300處理差異不顯著(P>0.05)，但顯著高于對照和N100(P<0.05)。甜燕1號和牧樂思燕麥品種的葉片面積則隨著施氮量的增加呈增加的趨勢，但在N200和N300處理下，只有甜燕1號的倒二葉和牧樂思的旗葉葉面積差異顯著(P<0.05)，甜燕1號的旗葉葉面積最大為40.78 cm2，倒二葉葉面積最大為48.72 cm2，倒三葉葉面積最大為39.65 cm2，牧樂思的旗葉葉面積最大為43.46 cm2，倒二葉葉面積最大為40.91 cm2，倒三葉葉面積最大為34.14 cm2(表3)。

表3 不同飼用燕麥品種葉片面積在不同施氮量下的變化

2.3 施氮量對不同飼用燕麥光合參數的影響

燕王、牧王、甜燕1號飼用燕麥品種的Pn均在N100處理最高(表4)，牧王的Pn最高為21.51 μmol/(m2·s)，燕王的Pn在N100和N200處理下差異不顯著(P>0.05)，但顯著高于N0和N300處理(P<0.05)，牧王和甜燕1號的Pn則是N100顯著高于其他施氮量處理(P<0.05)。牧樂思飼用燕麥品種的Pn在N300處理最高，且顯著高于其他處理(P<0.05)，與N0處理相比，N100、N200和N300處理下，燕王的Pn值分別提高了28.72%、25.11%和18.64%，牧王的Pn值分別提高了46.25%、24.54%和22.78%，甜燕1號的Pn值分別提高了32.01%、16.33和15.02%，牧樂思的Pn值分別提高了2.31%、0.78%和18.5%，由此說明，牧王、甜燕1號的Pn在100 kg/hm2最強，燕王則在100～200 kg/hm2施氮處理下較強，牧樂思的Pn在300 kg/hm2處理下最強，與N0處理相比牧王在各個施氮水平處理下的增加值較高，不同飼用燕麥品種的Pn對施氮水平存在明顯的差異，牧王對氮素較敏感。隨著施氮水平的增加，各飼用燕麥品種Gs呈現先增加后降低的變化趨勢，甜燕1號在施氮水平為200 kg/hm2時達到最大，其他品種則是在施氮水平為100 kg/hm2時達到最大，且顯著高于其他氮肥處理(除牧樂思的N200處理)(P<0.05)，在N100處理下，燕王與牧王的Gs顯著高于甜燕1號和牧樂思，與N0處理相比，燕王、牧王和牧樂思的Gs分別提高了55.07%、63.41%和67.5%，甜燕1號的Gs在N200處理下與N0處理相比提高了66.15%；

表4 不同飼用燕麥品種光合系數在不同施氮量下的變化

施氮降低飼用燕麥葉片的Ci，且與對照差異顯著(P<0.05)。燕王，牧王，甜燕1號在N100施氮水平下Ci最低，牧樂思在N200施氮水平下Ci最低，均與其他施氮處理差異顯著(P<0.05)，在N200處理下，燕王和牧王的Ci顯著低于甜燕1號和牧樂思(P<0.05)。隨著施氮量的增加，燕王和牧王飼用燕麥品種的Tr呈先增加后降低的變化趨勢，燕王在N200、牧王在N100處理下Tr最高，且均顯著高于對照和其他氮肥處理(P<0.05)；甜燕1號則隨著施氮量的增加Tr呈增加趨勢，顯著高于對照(P<0.05)，施氮處理之間差異不顯著(P>0.05)；牧樂思的不同氮肥處理差異不顯著(P>0.05)，N100處理與N200處理顯著高于對照(P<0.05)。

2.4 葉面積、光合參數及產量指標的相關性分析

相關性分析表明(表5)，產量與Tr呈正相關，與Ci呈負相關，但不顯著，Pn與旗葉葉面積呈極顯著正相關，與倒二葉、倒三葉葉面積呈顯著正相關。Gs與倒三葉葉面積呈顯著相關，與Pn呈極顯著正相關。Tr與產量、倒三葉葉面積呈顯著正相關，與Gs呈極顯著正相關(表5)。由此說明，施肥可提高Pn、Gs、Tr、產量，降低Ci促進植物光合作用和蒸騰作用，光合因子是增產的主要因素之一。旗葉、倒二葉、倒三葉葉面積與產量之間呈極顯著正相關，說明追施氮肥促進葉片的生長，進一步促進光合作用，提高飼用燕麥的產量。

表5 葉面積、光合參數及產量指標的相關性

3 討論

葉片是植物進行光合作用的主要場所，葉面積是反映植株光合能力的重要生長指標[17]。崔紀菡等[18]研究表明施氮可顯著擴展燕麥單葉面積，可提高葉片實際受光面積，保持較高的葉面積指數，促進光合轉化率和物質積累。焦瑞棗[19]研究表明，增施氮肥可提高不同品種裸燕麥各生育時期的葉面積指數。本研究表明，適宜的施氮量可顯著提高植株的葉面積與產量，提高植物光合性能，葉面積與產量呈極顯著正相關，葉面積大有利于燕麥獲得更多的光能從而增加產量。這與張衍華等[20]研究施肥對不同品種小麥光合速率及葉綠素含量的影響結果一致。葉片生長特性對氮肥施用量的響應亦表明，燕王和牧王飼用燕麥品種較甜燕1號和牧樂思對施氮量敏感，在N200施氮量處理達到最大值。

施氮量對植株葉片Pn、Gs、Ci、Tr有重要影響[21]。張秋英等[22]和JIMG[23]發現，光合速率的變化趨勢與氮素營養的供應多少有密切關系。孫旭生等[24]研究表明，合理施氮在一定程度上可使冬小麥旗葉葉片氣孔導度得以延緩，提高旗葉對Ci的利用能力，提高光合性能，但過量施氮無益于小麥旗葉蒸騰速率的提高。施氮能夠提高雜交谷子的凈光合速率、蒸騰速率和氣孔導度[25]。在光合作用下植物進行物質生產，較高的光合生產力是作物獲得高產的物質基礎[26]。本研究表明：增施氮肥增加了燕麥倒二葉Pn、Gs、與Tr，但Ci降低，因此施氮可提高燕麥光合特性。Tr與產量、倒三葉葉面積呈顯著正相關，Tr是影響產量的因素之一，適量的施氮量有助于燕麥光合產物的積累并獲得高產。殷毓芬[27]等研究表明不同冬小麥品種旗葉Pn出現的高峰期差異較大。本研究表明，隨著施氮水平的提高，不同燕麥品種光合性能之間存在較大的差異，燕王和牧王飼用燕麥品種在N100處理下具有較強的光合性能。這與董祥開等[28]研究氮素對燕麥冠層結構及光合特性的影響結果一致。