不同施氮量和播種密度對旱地胡麻葉綠體色素含量及干物質量的影響

馬偉明，趙永偉，李瑛

（甘肅省定西市農業(yè)科學研究院，甘肅定西743000）

農作物的產量很大程度上取決于干物質的累積量［1-3］。吳兵等［4］通過研究氮磷配施對旱地胡麻干物質積累和籽粒產量的影響，發(fā)現N、P、K合理配施可以促進胡麻地上部干物質的積累，且成熟期干物質在籽粒中的分配量和分配比率隨施肥量的增加而增大；徐婷等［5］通過研究播種期、密度對玉米-大豆套作模式下干物質積累及產量的影響發(fā)現，不同播期下，合理種植可以使大豆群體干物質重、生長率、莢果的分配率增加；肖云華等［6］通過研究施肥量對菘藍根的外形品質、干物質積累的影響，發(fā)現菘藍總鮮重隨施氮量提高而增加，但施氮量超過900 kg／hm2后菘藍總鮮重不再增加，地上部、地下部干物質積累隨著施氮量增加先增加后下降；吳光磊等［7］通過不同時期合理施肥對冬小麥干物質積累的影響進行研究，發(fā)現合理施肥可以提高成熟期的干物質積累量、開花至成熟階段干物質積累強度和花后籽粒干物質積累量。馮素偉等［8］研究在百農矮抗花期施肥對干物質積累與分配規(guī)律的影響，發(fā)現百農矮抗58籽粒干物質積累基本呈直線上升，地上部分干物質積累呈S形曲線增加，籽粒干物質積累速度與地上干物質積累速度呈正相關。目前關于施肥量、播種密度對農作物的產量、品質等方面的影響已有大量研究，關于胡麻栽培措施的研究也有相關報道，但目前在旱地條件下，如何充分發(fā)揮良種良法配套，在低投入條件下，如何獲得高產量、高品質的胡麻研究較少。因此為了獲得胡麻優(yōu)良品種在旱地條件下最優(yōu)栽培技術和管理措施，本研究擬以隴亞雜1號為研究對象，探討不同氮素和密度水平下胡麻葉綠素含量及干物質積累量的變化規(guī)律，旨在為胡麻旱地栽培技術提供一定的理論基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗地基本概況

試驗于2015年在定西市農業(yè)科學院西寨油料試驗站進行，試驗站位于甘肅中部東經103°52′、北緯34°26′，海拔2050 m。定西氣候屬于南溫帶半濕潤--中溫帶半干旱區(qū)，年均氣溫5.7～7.7℃，無霜期122～160 d，年均降雨量350～600 mm，主要集中在7、8、9三個月，且多以暴雨的形式出現，而蒸發(fā)量高達1400 mm以上，試驗地土壤類型為黃綿土。

1.2 試驗設計

試驗因素為氮肥和種植密度。氮設 3個水平，分別為：N1：0 kg／hm2（不施氮），N2：75 kg／hm2（適氮），N3：150 kg／hm2（高氮）；種植密度設 3個水平，分別為：D1：450萬粒／hm2，D2：750萬粒／hm2，D3：1050萬粒／hm2。試驗共 9個處理，處理代碼分別為 N1D1、N1D2、N1D3、N2D1、N2D2、N2D3、N3D1、N3D2和 N3D3。氮肥為尿素（純 N含量為 46%），2／3作為基肥，1／3作為追肥于現蕾前追施；胡麻品種選用隴亞雜1號，條播，播深3 cm，行距20 cm。試驗共9個處理，重復3次，27個小區(qū)。各小區(qū)磷、鉀肥的施用量各為75.0 kg／hm2（P2O5）和52.5 kg／hm2（K2O）。磷、鉀肥品種分別為過磷酸鈣和硫酸鉀，均作為基肥施用。小區(qū)長5 m，寬4 m，面積20 m2，小區(qū)間間隔30 cm，重復間間隔50 cm，四周設1 m的保護行。

1.3 主要指標的測定

1.3.1 葉綠體色素的測定

將每個處理的新鮮胡麻葉片用剪刀剪碎，各稱取0.2 g移入試管中，加入10mL 80%丙酮，在避光條件下存放48 h。用UV-2600型分光光度計比色，以80%丙酮為空白，取葉綠體色素提取液在波長663、646、470 nm下測定吸光度。按照試驗原理中提供的經驗公式，計算葉綠素a、b、總葉綠素及類胡蘿卜素的含量。

葉綠素 a含量：Ca＝12.21×A663-2.81×A646

葉綠素 b含量：Cb＝20.13×A646-5.03×A663

葉綠素總量：CT＝Ca+Cb

類胡蘿卜素含量：Cc＝（1000×A470-3.27×Ca-104×Cb）÷229

1.3.2 干物質測定

于胡麻苗期、現蕾期、盛花期、籽實期和成熟期進行群體動態(tài)調查和取樣，各生育期分器官在烘箱內105℃殺青30 min、85℃烘6～8 h至恒重，測定干重。

1.4 數據處理與分析

所得數據采用Excel 2007進行整理匯總，采用SPSS 17.0數據統計軟件進行方差分析及相關性分析。

2 結果與分析

2.1 不同施氮量和播種密度對旱地胡麻各生育時期單株葉面積的影響

如表1所示，在苗期、現蕾期，不同處理單株葉面積之間無顯著差異。隨著生育時期的推進，初花期N3D2、N2D1處理與其他處理間呈顯著差異，N3D2與N2D1差異不顯著，且N3D2處理單株葉面積最大，達到 242.33 cm2，其次是 N2D1處理達 209.89 cm2，而 N1D3處理單株葉面積最小為85.20 cm2；在終花期單株葉面積最大的處理為 N3D1（107.47 cm2），其次為 N2D1處理（82.05 cm2），最小的是N1D3處理（32.85 cm2）；在青果期部分葉片枯萎脫落，N3D1葉面積最大（106.97 cm2），其次是N2D1（79.44 cm2），最小的是N1D3（24.63 cm2）。不同處理下，隨著胡麻的生長發(fā)育，單株葉面積整體上先增大后減小，最大值出現在初花期。在N1水平下，隨著密度的增加，單株葉面積在苗期、現蕾期、初花期出現先增加后減小的趨勢，在終花期、青果期均出現下降的趨勢；在N2、N3水平下，隨著密度的增加，單株葉面積在終花期、青果期呈現下降的趨勢。在D1密度下，隨著施氮量的增加，單株葉面積在初花期呈現先增加后降低的趨勢，在終花期、青果期則呈現持續(xù)增加的趨勢。在密度相同的處理下，隨著施氮量的增加，胡麻在終花期、青果期貪青晚熟，不利于胡麻經濟產量的形成。在D2密度N3施氮量下，初花期單株葉面積最大，在終花期、青果期單株葉面積直線下降，有利于胡麻后期籽粒的形成。

表1 不同生育時期不同處理單株葉面積Table 1 Leaf area per plant at different growth stages cm2

2.2 不同施氮量和播種密度對旱地胡麻各生育時期葉綠素含量的影響

2.2.1 不同處理對旱地胡麻各生育時期葉綠素a含量的影響

由表2可知，在現蕾期，N2D3葉綠素 a的含量最高（1.24 mg／g·FW），其次是 N2D2、N2D1、N3D3、N3D1、N3D2，N2D2、N2D1、N3D3與 N2D3無顯著差異，最低的是 N1水平下的處理，N1D1、N1D2、N1D3三個處理葉綠素a含量分別為0.69、0.72、0.68 mg／g·FW，在N2水平下的處理，隨著密度增加，葉綠素a的含量逐漸增加，在施氮量一定的情況下，密度增加對葉綠素a含量的影響較小，在密度一定的情況下，隨著施氮量的增加，對葉綠素a的含量影響較大，且逐漸增大。在初花期葉綠素a的變化趨勢與現蕾期基本一致。終花期隨著施氮量的增加，葉綠素a含量升高，且隨著密度的增加，對葉綠素a含量影響差異不顯著。青果期，在N3水平下葉綠素a含量隨密度的增加呈下降趨勢，且在N2和N3水平下各密度之間差異不顯著，說明密度對葉綠素a含量的變化影響較小，施氮量對葉綠素a含量影響較大。整體上看，在N3處理下，胡麻各個生育時期葉綠素a含量最高。

表2 不同處理下胡麻各生育時期葉綠素a的含量Table 2 The content of chlorophyll a at different growth stages of flax under different treatments mg／g·FW

2.2.2 不同處理對旱地胡麻各生育時期葉綠素b含量的影響

由表3可知，密度對葉綠素b的影響較小，在密度不變的情況下，而葉綠素b含量隨施氮量增加而增加。在現蕾期N2和N3水平下各密度間葉綠素b含量差異不顯著，其中N3D2含量最高2.33 mg／g·FW，與N1D1和N1D3之間差異達顯著水平；同一施氮量處理下，隨著密度的增加，葉綠素b含量變化差異不顯著，在N2施肥處理下，N2D1、N2D2、N2D3葉綠素b含量均為2.32 mg／g·FW。初花期、終花期N3、N2處理下葉綠素b含量差異不顯著。青果期，N3、N2處理下葉綠素b含量之間無顯著差異，其中，N3D1處理下葉綠素b含量最高（1.81 mg／g·FW），與N1處理下各密度水平的葉綠素b含量差異達顯著水平，且在N1處理下隨著施氮量的增加，葉綠素b含量呈現上升趨勢。

表3 不同處理下胡麻各生育時期葉綠素b的含量Table 3 The content of chlorophyll b at different growth stages of flax under different treatments mg／g·FW

2.2.3 不同處理對旱地胡麻各生育時期類胡蘿卜素含量的影響

由表4可以看出，胡麻現蕾期類胡蘿卜素含量的變化趨勢與同時期的葉綠素a、葉綠素b變化趨勢相似，密度對類胡蘿卜素含量的影響較小，隨著施氮量的增加類胡蘿卜素含量增加，其中N2D3處理較N1D1、N1D2、N1D3處理類胡蘿卜素含量顯著提高；隨著胡麻生長發(fā)育，類胡蘿卜素含量降低，且不同處理下類胡蘿卜素含量差異不顯著。

表4 不同處理下胡麻各生育時期胡蘿卜素的含量Table 4 The carotene content at different growth stages of flax under different treatments mg／g·FW

2.3 不同施氮量和播種密度對旱地胡麻各生育時期干物質量的影響

2.3.1 不同施氮量和播種密度對旱地胡麻不同生育時期根系干物質量的影響

由表5可知，苗期胡麻生長發(fā)育狀況基本一致，不同施氮量、播種密度對胡麻根系干物質量影響較小，N1D2處理下干物質量最高為0.34 g?，F蕾期在N1水平下，隨著密度的增加，根系干物質量呈下降趨勢；在N2水平下，隨著密度的增加，根系干物質量先升高后降低，在N2D2處理下，根系干物質量最高為1.04g，在N2D3處理下，根系干物質量最低為0.48 g；在N3水平下，隨著密度的增加，根系干物質量變化較??；在D1密度水平下，隨著施氮量的增加，根系干物質積累量逐漸降低，其中N1D1、N2D1、N3D1根系干物質量分別為 0.92、0.88、0.68 g。花期在 N1水平下，隨著密度的增加，根系干物質量先升高后降低；在N2水平下，隨著密度的增加，根系干物質量降低；在N3水平下，隨著密度的增加，根系干物質量先升高后降低，N3D2、N2D1分別為1.71、1.64 g，與N1D3和N3D3處理根系干物質量差異均達顯著水平。青果期根系干物質量表現為N1D1處理最高（1.79 g），其次是N3D1、N2D1（均為1.67 g），三者均顯著高于N2D3處理，說明在一定密度下，隨著施氮量的增加，胡麻根系干物質量在青果期變化較小。成熟期，在一定密度下，隨著施氮量的增加，根系干物質量增加，其中 N1D1、N2D1、N3D1分別為 1.44、1.78、2.53 g，在施氮量一定的情況下，隨著密度的增加，根系干物質量降低，其中 N2D1、N2D2、N2D3分別為 1.78、1.49、0.60 g。

表5 不同處理下胡麻根系干物質量Table 5 The dry matter quality of flax root under different treatments g

2.3.2 不同施氮量和播種密度對旱地胡麻不同生育時期莖稈干物質量的影響

由表6可知，苗期、現蕾期胡麻長勢一致，莖稈的干物質量無顯著差異，花期，在N1、N3水平下，隨著密度的增加，莖稈干物質量先增加后降低，其中在N3D2處理下莖稈干物質量最高（13.45 g），而在N2水平下隨著密度的增加，莖稈干物質量降低；在同一密度下，隨著施氮量的增加，莖稈干物質量先增加后降低，其中N1D1、N2D1、N3D1莖稈干物質量分別為8.89、12.9、10.69 g，但密度增加到一定程度，隨施氮量增加，莖稈干物質量變化較小，其中N1D3、N2D3、N3D3莖稈干物質量分別為6.36、8.36、8.33 g。青果期施氮量一定的條件下，隨著密度的增加，莖稈干物質量降低，且施氮量越大，降低幅度越大，其中 N3D1、N3D2、N3D3莖稈干物質量分別為 23.65、15.34、14.81 g；在密度一定條件下，隨著施氮量的增加，莖稈干物質量增加，其中N1D2、N2D2、N3D2莖稈干物質量分別為10.85、11.32、15.34 g。成熟期與青果期莖稈干物質量變化趨勢基本一致，在同一施肥條件下，隨著種植密度的增加莖稈干物質量降低，其中N1D1、N1D2、N1D3莖稈干物質量分別為12.27、8.72、7.86 g；在同一密度下，隨著施氮量的增加，莖稈干物質量隨之增加，其中，N3D1的莖稈干物質量達到最大，為23.02 g。

表6 不同處理下胡麻莖稈干物質量Table 6 The dry matter quality of flax stem under different treatments g

2.3.3 不同施氮量和播種密度對旱地胡麻不同生育時期葉片干物質量的影響

由表7可知，苗期胡麻長勢一致，葉片干物質量無顯著差異。現蕾期在N1、N2水平下，隨著密度的增加，葉片干物質量降低，在N3水平下，隨著密度的增加，葉片干物質量增加，其中N3D3處理最高（4.54 g），其次是 N3D2、N3D1，分別為 3.69、3.52 g；在同一密度下，隨著施氮量的增加，胡麻葉片干物質量增加。花期胡麻葉片干物質量變化趨勢與現蕾期基本相似，其中N3D2處理最高（5.81 g），其次是 N2D1、N3D1，分別為 5.07、4.90 g，最少的是 N1D3處理（2.22 g）。青果期，在 D1密度下，隨著施氮量的增加，葉片干物質量逐漸增加，其中N1D1、N2D1、N3D1處理葉片干物質量分別為1.42、2.79、3.05 g，但在同一施氮水平下，隨著密度的增加，葉片干物質量降低，其中N2D1、N2D2、N2D3處理葉片干物質量分別為2.79、1.83、1.49 g。成熟期，在同一密度下，隨著施氮量的增加，胡麻葉片干物質量增加，在同一施氮量水平下，葉片干物質量降低。說明在一定密度下，胡麻葉片干物質量隨著施氮量的增加而增加；施氮量一定，隨著密度的增加，青果期、成熟期胡麻葉片干物質量逐漸降低，這主要是因為密度增加，后期老葉大量脫落的緣故。

表7 不同處理下胡麻葉片干物質量Table 7 The dry matter quality of flax leaves under different treatments g

2.3.4 不同施氮量和播種密度對旱地胡麻不同生育時期角果干物質量的影響

由表8可知，青果期胡麻果皮的干物質量最高，且 N3D1處理下果皮的干物質量最高（30.49 g），其次是 N2D2（17.45 g）、N1D1（15.00 g）、N3D2（12.40 g）、N3D3（12.06 g）處理，N1、N3水平下，隨著密度的增加，果皮的干物質量降低，而在N2水平下，隨著密度的增加，果皮的干物質量先增加后降低；在D1密度下，隨著施氮量的增加，果皮干物質量先降低后增加，在D2密度下，隨著施氮量的增加，果皮干物質量先增加后降低，在D3密度下，果皮的干物質量隨著施氮量的增加而增加。而胡麻籽粒的干物質量在N1水平下隨著密度的增加先降低后增加，在N2水平下隨著密度的增加干物質量先增加后降低，在N3水平下隨著密度的增加而降低，在D1、D3水平下，胡麻籽粒的干物質量隨著施氮量的增加先降低后增加，在D2水平下胡麻籽粒的干物質隨著施氮量的增加先增加后降低，其中N3D1水平下胡麻籽粒的干物質最高（10.25 g），其次是N2D2（10.16 g），最低的是N2D3（4.86 g）。成熟期胡麻果皮的干物質降低，籽粒的干物質量增加，在N1、N2水平下，隨著密度的增加，果皮、籽粒的干物質量均降低，在N3水平下隨著密度的增加，果皮、籽粒的干物質量先降低后增加；在D1水平下，隨著施氮量的增加，果皮的干物質量先增加后降低，而籽粒的干物質量逐漸增加，D2水平下，隨著施氮量的增加，果皮的干物質量增加，而籽粒的干物質量降低，D3水平下，隨著施氮量的增加，果皮、籽粒的干物質量逐漸增加，其中在N2D1水平下，果皮、籽粒的干物質量最高，分別為 7.37、14.43 g，其次是 N3D1，分別為 6.78、13.96 g。

表8 不同處理下胡麻角果干物質量Table 8 The dry weight of flax capsule under different treatment g

2.3.5 不同施氮量和播種密度對旱地胡麻成熟期干物質在不同器官中分配的影響

由表9可知，N3D2處理的籽粒干物質最高，N2D1次之，N2D3最低，N3D2與N2D1差異不顯著，N2D1的果殼干物質顯著高于其他處理。不同處理下，成熟期籽粒干物質分配比率差異較大，其中N2D2處理分配比率最高（33.33%），其余處理分配比率的大小順序為N3D1＞N3D2＞N2D3＞N1D2＞N2D1＞N3D3＞N1D3＞N1D1；在 N1水平下，隨著密度增加，籽粒、果殼、葉片的干物質分配比率先增加后降低，但莖稈的干物質分配率先降低后增加，在N2水平下，隨著密度的增加，莖稈和籽粒干物質的分配比率先增加后降低，葉片和果殼干物質的分配比率先降低后增加，N3水平下，隨著密度的增加，籽粒和果殼的干物質分配比率呈降低的趨勢，莖稈的干物質分配比率先增加后降低，葉片干物質分配比率先降低后增加。其中N3D2水平下莖稈干物質分配比率最高（38.74%），N3D3水平下，葉片干物質分配比率最高（20.35%）。在D1水平下，隨著施氮量的增加，莖稈的干物質分配率先降低后增加，葉片、籽粒的干物質分配率則逐漸增加，果殼的干物質分配比率隨著施氮量的增加呈先增加后降低趨勢；在D2水平下，隨著施氮量的增加，莖稈的干物質分配比率逐漸增加、葉片的干物質分配比率先降低后增加、籽粒的干物質分配比率先增加后降低、果殼的干物質分配率逐漸降低；在D3水平下，隨著施氮量的增加，莖稈、葉片的干物質分配比率先降低后增加，籽粒和果殼的干物質分配比率先增加后降低。莖稈干物質分配比率在N3D2處理下最高（38.74%），其次是 N1D1（38.07%），最低是 N1D2（25.82%）；葉片干物質分配比率在 N3D3處理下最高（20.35%），其次是N1D2（19.78%），最低是 N2D2（11.30%）。

表9 不同施氮量和播種密度對旱地胡麻成熟期干物質在不同器官中分配的影響Table 9 The distribution of dry matter in different organs of dry season flax under different fertilizer amount and sowing density

3 結論與討論

3.1 不同施氮量和播種密度對旱地胡麻葉綠素含量的影響

葉片是作物光合作用的主要場所，葉片的大小、葉綠素含量對光合作用起到重要的作用［9］，是產量形成的決定因素，適宜的水肥、種植密度有利于提高有效光合面積，種植密度過大、水肥充足會造成作物群體過大，有效光合面積降低［10-13］，同時田間蔭蔽嚴重，濕度大，導致病蟲害發(fā)生，降低產量。為了使群體進行充分的光合作用，增加產量，適宜的種植密度與水肥條件尤為重要［14］。薛青武等［15］研究指出，旱地作物產量的90%～95%來自光合作用。水肥供應良好的條件下，較好的光合作用理應有較高的產量［16］。本研究表明，隨著密度的增加，胡麻單株葉面積在苗期-青果期均呈先增加后降低的趨勢；隨著施氮量的增加，在現蕾期和初花期胡麻單株葉面積呈先增加后降低的趨勢，終花期和青果期，單株葉面積均隨施氮量的增加而增加；相同密度處理下，隨著施氮量的增加，胡麻在終花期、青果期貪青晚熟，不利于胡麻經濟產量的形成，N3D2處理下，初花期單株葉面積最大，終花期和青果期，單株葉面積直線下降，表明該處理有利于胡麻后期籽粒的形成。初花期，N3D2處理單株葉面積最大，N2D1次之，N1D3最小。胡麻各生育時期葉綠素a的含量均表現出上升的趨勢，在現蕾期 N2D3葉綠素 a的含量最高，其次是 N2D2、N2D1、N3D3、N3D1、N3D2，N2D2、N2D1、N3D3與N2D3無顯著差異，現蕾期，類胡蘿卜素含量變化趨勢與葉綠素a、葉綠素b變化趨勢相似，隨著施氮量的增加類胡蘿卜素含量增加。

3.2 不同施氮量和播種密度對旱地胡麻干物質量的影響

干物質累積是物質生產的重要表現形式，是獲得作物高產的物質基礎。光合產物的積累與分配的多少決定了作物產量的高低。陳遠學等［17］研究發(fā)現，大豆在盛花期、收獲期的干物質積累和籽粒產量隨施氮量的增加而呈先減少再增加的變化趨勢；文熙宸等［18］研究表明，施氮180 kg／hm2可以顯著提高花前干物質轉運量和花后干物質同化量，植株干物質積累量和最大增長速率亦達到最大。李向嶺等［19］研究發(fā)現，拔節(jié)期至蠟熟期是玉米群體干物質積累變化速率對密度的敏感反應期。劉星等［20］指出，連作縮短了馬鈴薯干物質快速增長期時間，減少了干物質平均積累速度，也影響了馬鈴薯植株干物質在不同器官間的分配比率，特別是明顯增加了根系干物質分配比率［21］。本研究發(fā)現，苗期、現蕾期胡麻長勢一致，莖稈、葉片的干物質積累量無顯著差異；花期，隨著密度的增加，莖稈干物質量先增加后降低，且差異顯著，其中N3D2處理最高，N2D1次之，二者無顯著差異。青果期前，同一密度下，莖稈和葉片干物質量隨施氮量的增加逐漸增加，但密度增加到一定程度，隨施氮量增加，莖稈和葉片干物質量減小。成熟期，同一密度下胡麻葉片干物質量隨施氮量的增加而增加；同一施氮量水平下，葉片干物質量降低。成熟期N3D2的籽粒干物質量最高，N2D1次之，N1D1最低，N3D2與N2D1差異不顯著，N2D1的果殼干物質顯著高于其他處理。隨著密度增加，籽粒、果殼、葉片的干物質分配比率逐漸增加，但莖稈的干物質分配比率總體先降低后增加。

綜上表明，N3D2和N2D1處理提高了胡麻初花期的葉面積、現蕾期葉綠體色素和花期的莖稈干物質量，促進了胡麻籽粒中干物質形成，從而提高了籽粒產量?？紤]減少化肥投入且增產的情況下，N2D1是適合旱地胡麻的密度和氮肥管理措施。