灌溉定額對(duì)夏播裸燕麥產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

吳娜，卜洪震，曾昭海，任長(zhǎng)忠，胡躍高＊

（1.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)與生物技術(shù)學(xué)院，北京100193；2.白城市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，吉林 白城137000）

在中國(guó)，農(nóng)業(yè)是用水大戶，2004年農(nóng)業(yè)用水占全國(guó)用水總量的64.6%；但是，我國(guó)農(nóng)業(yè)用水效率并不高，農(nóng)業(yè)仍然習(xí)慣于大水漫灌。全國(guó)農(nóng)業(yè)灌溉水的利用系數(shù)平均約為0.43，先進(jìn)國(guó)家為0.7～0.8［1］。灌溉技術(shù)落后已經(jīng)成為制約我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要瓶頸。在水資源日趨緊張的情況下，實(shí)行節(jié)水灌溉，向節(jié)水要效益，勢(shì)在必行，而滴灌是迄今最先進(jìn)、最省水的節(jié)水灌溉技術(shù)之一［2，3］。近幾年，被廣泛應(yīng)用于玉米（Zeamays）、番茄（Lycopersiconesculentum）等作物生產(chǎn)［4－6］。實(shí)踐證明滴灌具有省水增產(chǎn)、節(jié)能、節(jié)省勞力、對(duì)地形適應(yīng)性強(qiáng)、少占地、保護(hù)生態(tài)環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)［7］。

燕麥（Avenasativa）是重要的糧食和飼料作物，全世界燕麥產(chǎn)量次于小麥（Triticumaestivum）、玉米、水稻（Oryzasativa）、大麥（Hordeumvulgare）、高粱（Sorghumbicolor），位居第6。裸燕麥蛋白質(zhì)含量高，氨基酸結(jié)構(gòu)均衡，必需氨基酸含量較多，且含有豐富的膳食纖維。人們?nèi)找嬷匾暯】?，裸燕麥因其較高的保健功能而逐漸受到青睞，但是有關(guān)裸燕麥栽培技術(shù)的研究十分薄弱，加強(qiáng)裸燕麥栽培技術(shù)研究，對(duì)于促進(jìn)燕麥產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要的指導(dǎo)意義［8－10］。燕麥生長(zhǎng)期需水量較大，水分供應(yīng)狀況對(duì)燕麥生長(zhǎng)發(fā)育、產(chǎn)量和品質(zhì)形成具有重要影響。燕麥在不同生育階段對(duì)水分的要求是不同的。據(jù)研究［11］，燕麥苗期的耗水量占全生育期的9%，分蘗期至抽穗期耗水量70%，灌漿期至成熟期占20%；燕麥從拔節(jié)開(kāi)始，需水量迅速增加，拔節(jié)－抽穗期是燕麥需水的關(guān)鍵期，抽穗前12～15 d是燕麥需水“臨界期”，此時(shí)干旱將會(huì)導(dǎo)致大幅度減產(chǎn)。我國(guó)燕麥90%主要種植在降水量200～400 mm的干旱半干旱地區(qū)，與燕麥對(duì)水分的要求極不適應(yīng)［12］。目前，燕麥的研究主要集中在遺傳育種［13，14］、抗病性［15］及燕麥草加工品質(zhì)等方面［16，17］，不同水分條件下夏播裸燕麥產(chǎn)量和品質(zhì)變化的研究甚少。吉林白城地處干旱半干旱農(nóng)牧交錯(cuò)帶，降水偏少且分布不均，土壤水分虧缺已成為影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境的主導(dǎo)因子。如何進(jìn)行節(jié)水灌溉、提高水分利用效率是該區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的主要問(wèn)題。本研究旨在探討干旱半干旱農(nóng)牧交錯(cuò)帶灌溉定額及其分配對(duì)裸燕麥產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，為當(dāng)?shù)貧夂驐l件下裸燕麥優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)高效栽培提供科學(xué)的依據(jù)和技術(shù)指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

本試驗(yàn)于2008－2009年在吉林省白城市農(nóng)業(yè)科學(xué)院進(jìn)行，試驗(yàn)區(qū)位于吉林省西北部、嫩江平原西部、科爾沁草原東部（44°13′～46°18′N，121°38′～124°22′E），屬溫帶大陸性季風(fēng)氣候，年均日照時(shí)數(shù)2 919.4 h，年均氣溫4.9℃，無(wú)霜期157 d，年均降水量407.9 mm，分布不均，秋冬和春季降水較少。本試驗(yàn)中播前耕層土壤含有機(jī)質(zhì)12.4 g／kg、全氮0.859 g／kg、堿解氮66.6 mg／kg、有效磷14.2 mg／kg、有效鉀71.8 mg／kg，土壤p H 為6.86。前茬作物為燕麥。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)5個(gè)滴灌處理（W1、W2、W3、W4、W5），傳統(tǒng)灌溉作對(duì)照（CK），夏播裸燕麥各處理全生育期灌溉定額及其分配見(jiàn)表1。試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，重復(fù)3次，小區(qū)面積40 m2（10 m×4 m），行距30 cm。小區(qū)之間深埋塑料膜進(jìn)行隔離。傳統(tǒng)灌溉（對(duì)照）采用畦灌，用水表控制灌水量；滴灌處理在行間布置滴灌管，滴頭間距0.2 m，滴頭距植株0.15 m，滴頭流量2 L／h，滴灌時(shí)按各處理灌溉定額不同，分別計(jì)算滴灌延續(xù)時(shí)間，用閘閥精確計(jì)時(shí)控制灌水量。播前一次性施入復(fù)合肥300 kg／hm2（純氮、P2O5和K2O的比例為12∶20∶13），除灌溉外，其他管理同大田生產(chǎn)。2008年7月18日播種，10月1日收獲，2009年7月15日播種，9月24日收獲，收獲時(shí)留茬5 cm，每小區(qū)實(shí)收2 m2測(cè)定籽粒產(chǎn)量，成熟后室內(nèi)考察小穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重。供試品種白燕8號(hào)，由吉林省白城市農(nóng)業(yè)科學(xué)院提供。

表1 夏播裸燕麥各處理灌溉定額及其分配Table 1 Irrigation quota and distribution of summer－sown naked oat mm

1.3 品質(zhì)指標(biāo)測(cè)定

采用半微量凱氏定氮法測(cè)定粗蛋白含量，轉(zhuǎn)換系數(shù)為6.25；采用索氏提取法［17］測(cè)定粗脂肪含量；采用酶法測(cè)定β－葡聚糖含量［18］；利用原子吸收分光光度計(jì)（日本島津AA－6300）測(cè)定籽粒礦質(zhì)元素含量［19］；采用凡式洗滌法［20］測(cè)定植株中性洗滌纖維（NDF）和酸性洗滌纖維（ADF）含量。

1.4 計(jì)算公式與數(shù)據(jù)分析

可消化干物質(zhì)（digestibility dry matter，DDM）、潛在干物質(zhì)采食量（dry matter intake，DMI）和相對(duì)飼用價(jià)值（relative feed value，RFV）的計(jì)算公式分別為：

采用SAS 8.2［21］軟件進(jìn)行方差分析，其他分析在Microsoft Excel中完成。

表2 灌溉定額對(duì)夏播裸燕麥籽粒產(chǎn)量及產(chǎn)量組分的影響Table 2 Effects of irrigation quota on grain yield and yield components of summer－sown naked oat

2 結(jié)果與分析

2.1 灌溉定額對(duì)夏播裸燕麥籽粒產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

不同灌溉定額下籽粒產(chǎn)量最高的是W4（表2），其他處理由高到低依次是：W5、CK、W3、W2、W1。W4、W5兩處理間產(chǎn)量差異不顯著，但均顯著高于對(duì)照和其他處理，如 W4和 W5產(chǎn)量分別比對(duì)照高11.94%和6.53%。因?yàn)?W1、W2、W3三處理的灌溉定額較小，且前期分配較少，其產(chǎn)量構(gòu)成三要素均受到一定程度的影響，尤其是公頃穗數(shù)和穗粒數(shù)減少顯著，導(dǎo)致產(chǎn)量顯著降低。W1處理的穗粒數(shù)和千粒重分別比W4減少了10.05%和18.92%，致使其產(chǎn)量降低了28.61%，處理間差異顯著。

2.2 灌溉定額對(duì)夏播裸燕麥籽粒粗蛋白、粗脂肪、β－葡聚糖含量的影響

隨灌溉定額的加大，燕麥籽粒粗蛋白、粗脂肪和β－葡聚糖含量均呈先增加后減少的趨勢(shì)，W3處理各組分含量均最高，其次為 W4、W5、W2、CK、W1，W3處理粗蛋白、粗脂肪和β－葡聚糖含量分別比對(duì)照高4.53%，8.58%，18.29%，分別比 W1處理高5.05%，9.37%和27.63%，說(shuō)明土壤水分過(guò)多或過(guò)少都不利于籽粒粗蛋白、粗脂肪、β－葡聚糖含量的積累（表3）。

表3 灌溉定額對(duì)夏播裸燕麥籽粒粗蛋白、粗脂肪、β－葡聚糖含量的影響Table 3 Effects of irrigation quota on crude protein，crude fat，andβ－glucan content of summer－sown naked oat %

2.3 灌溉定額對(duì)夏播裸燕麥籽粒礦質(zhì)元素含量的影響

隨著灌溉定額的加大，燕麥籽粒礦質(zhì)元素含量呈先增加后減少的趨勢(shì)，W2處理的Ca含量最高，W3處理的Mg、K、Zn、Fe、Cu、Mn含量最高，W1處理和傳統(tǒng)灌溉CK的礦物質(zhì)元素含量較低（表4）。除W1外，滴灌處理的籽粒礦質(zhì)元素含量均高于傳統(tǒng)灌溉（CK）。W3處理籽粒中鉀、鋅、鐵、銅、錳含量分別比對(duì)照高10.63%，6.48%，12.75%，8.33%和1.79%，處理間差異顯著；W3處理鈣、鎂含量亦高于對(duì)照，但差異不顯著。這表明適當(dāng)灌溉定額的滴灌條件下有利于礦物質(zhì)元素的吸收和利用，灌溉定額較大的傳統(tǒng)灌溉方式反而不利于礦物質(zhì)元素的吸收和利用。

表4 灌溉定額對(duì)夏播裸燕麥籽粒礦質(zhì)元素含量的影響Table 4 Effects of irrigation quota on mineral element contents in grains of summer－sown naked oat mg／kg

2.4 灌溉定額對(duì)夏播裸燕麥成熟期飼草品質(zhì)的影響

中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維、可消化干物質(zhì)和相對(duì)飼用價(jià)值是衡量飼草品質(zhì)的重要指標(biāo)。灌溉定額對(duì)燕麥飼草品質(zhì)有較大影響，隨著灌溉定額的加大，燕麥秸稈可消化干物質(zhì)含量和相對(duì)飼用價(jià)值總體上呈先增加后減少的趨勢(shì)。中等灌溉定額的滴灌處理（W3）燕麥秸稈的可消化干物質(zhì)為68.18%，有很好的適口性，有利于牲畜的采食；高灌溉定額的傳統(tǒng)灌溉處理（CK）可消化干物質(zhì)為65.96%，比W3處理降低了3.26%。相對(duì)飼用價(jià)值最高的是 W3處理，其次為 W4、W5、CK、W2、W1，分別比 W3處理降低了4.63%，8.30%，8.49%，9.94%和11.02%（表5）。

3 討論

3.1 灌溉定額與產(chǎn)量

Burrows［22］研究認(rèn)為燕麥對(duì)干旱是敏感的。李桂榮等［12］研究表明燕麥生長(zhǎng)中后期適度灌溉是提高粒重、產(chǎn)量的重要途徑之一。許振柱等［23］研究認(rèn)為中度、嚴(yán)重干旱顯著地降低了淀粉合成中3種主要酶類的活性，影響淀粉的積累，最終造成產(chǎn)量的降低。本研究結(jié)果表明，灌溉定額為150 mm時(shí)夏播裸燕麥籽粒產(chǎn)量最高，灌溉定額過(guò)大或過(guò)小都不利于產(chǎn)量的提高。這可能由于灌溉定額較小，特別是前期分配較少，易造成土壤供水不足、植株受旱，從而降低功能葉片的光合作用，影響花芽分化、減少穗數(shù)，此外還影響營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的合成、運(yùn)輸、積累和籽粒灌漿過(guò)程；灌溉定額較大（傳統(tǒng)灌溉），土壤水分過(guò)多容易造成燕麥根部的硝酸鹽淋洗，使氮素供應(yīng)不足，引起根系早衰，進(jìn)而影響光合作用和養(yǎng)分吸收、運(yùn)輸和利用，最終影響產(chǎn)量。

表5 灌溉定額對(duì)夏播裸燕麥成熟期飼草品質(zhì)的影響Table 5 Effects of irrigation quota on forage quality of summer－sown naked oat at maturity stage %

3.2 灌溉定額與籽粒品質(zhì)

荊奇等［24］研究表明，土壤水分與小麥品質(zhì)呈負(fù)相關(guān)。Xie等［25］和馬新明等［26］研究表明，適當(dāng)水分脅迫有利于籽粒蛋白質(zhì)的合成與積累。許振柱等［23］研究認(rèn)為，土壤水分嚴(yán)重虧缺會(huì)顯著降低籽粒中淀粉的積累，適宜的灌水則會(huì)使淀粉的含量增加。Zhang等［27］研究表明，水分適度虧缺有利于促進(jìn)β－葡聚糖的積累。本研究結(jié)果表明，灌溉定額為120 mm的滴灌處理燕麥籽粒粗蛋白、粗脂肪、β－葡聚糖含量最高，灌溉定額過(guò)大或過(guò)小都不利于燕麥籽粒品質(zhì)的提高。

3.3 灌溉定額與礦質(zhì)元素含量

李桂榮等［12］研究表明，隨灌水次數(shù)和灌水量的增加，內(nèi)農(nóng)大莜一號(hào)裸燕麥籽粒中Ca、K、Mg、Zn、Fe、Mn含量呈先升后降的二次函數(shù)變化，Cu含量呈遞減的線性變化。本研究結(jié)果表明，隨灌溉定額的加大，礦物質(zhì)元素含量呈先增加后減少的趨勢(shì)，灌溉定額為120 mm的滴灌處理更有利于礦物質(zhì)元素的吸收和利用，與李桂榮等［12］的研究結(jié)果基本一致。

3.4 滴灌與傳統(tǒng)灌溉

傳統(tǒng)灌溉方式耗水量大，水資源浪費(fèi)嚴(yán)重，水分利用率低。此外傳統(tǒng)灌溉還會(huì)造成農(nóng)田養(yǎng)分大量流失、土壤鹽堿化、荒漠化等問(wèn)題。滴灌能依照作物耗水規(guī)律，適時(shí)適量、均勻而又緩慢地供水，使作物根層土壤經(jīng)常保持最佳的水分、通氣和養(yǎng)分狀態(tài)，為作物生長(zhǎng)發(fā)育創(chuàng)造了良好的環(huán)境，從而提高作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。本試驗(yàn)結(jié)果表明，灌溉定額為150 mm的滴灌處理顯著提高了燕麥籽粒產(chǎn)量，比傳統(tǒng)灌溉提高了11.94%；灌溉定額為120 mm的滴灌處理籽粒中粗蛋白、粗脂肪、β－葡聚糖含量比傳統(tǒng)灌溉分別提高了4.53%，8.58%和18.29%，燕麥籽粒品質(zhì)顯著提高。

4 結(jié)論

在一定灌溉定額及相應(yīng)運(yùn)籌分配條件下，滴灌較傳統(tǒng)灌溉能更好地提高燕麥的產(chǎn)量和品質(zhì)。本試驗(yàn)條件下，灌溉定額為150 mm的滴灌運(yùn)籌有利于夏播裸燕麥籽粒產(chǎn)量的提高，灌溉定額為120 mm的滴灌運(yùn)籌有利于籽粒品質(zhì)、飼草品質(zhì)的提高，以及多數(shù)礦質(zhì)元素的吸收和利用。

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