不同播期和密度對(duì)裸燕麥產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

侯玉龍，于立河，薛盈文，郭偉，于崧，王永剛，史京京，王雪萊

（黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)農(nóng)學(xué)院/黑龍江省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)栽培技術(shù)與作物種質(zhì)改良重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，大慶 163319）

燕麥（Avena sativa L.）屬于禾本科作物。是一種富含膳食纖維，含糖量較低，具有豐富的營(yíng)養(yǎng)、高能量的食品[1]。長(zhǎng)期食用燕麥有益于心脾，其富含較高的β 葡聚糖，對(duì)降低血糖血脂也有很好的作用。隨著人們生活水平的提高飲食方面逐漸轉(zhuǎn)向粗糧雜糧，燕麥類食品也越來越被人們喜愛，而且燕麥?zhǔn)蔷哂泻芨叩娘曈脙r(jià)值的飼料[2]。2014 年，世界有1 150 萬hm2的燕麥種植，總產(chǎn)量產(chǎn)量可達(dá)2 248.2 萬t，每年有243.1 萬t 用來進(jìn)出口貿(mào)易[3-4]。我國(guó)東北地區(qū)、華北地區(qū)和青藏高原高寒地帶是燕麥主要的種植區(qū)域[5]。由于其抗逆性強(qiáng)、生育時(shí)期比較短、適應(yīng)性很廣，是無霜期短、降雨量比較少而且降雨量集中、水資源不足地區(qū)的理想作物[6]。燕麥具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和廣闊的推廣前景，對(duì)于生態(tài)環(huán)境比較脆弱的地區(qū)通過種植燕麥后也有很大改善[7]。但由于經(jīng)濟(jì)的走向我國(guó)東北地區(qū)種植燕麥的面積不斷減少，因此如何在現(xiàn)有的種植區(qū)域下通過優(yōu)化種植方式來提高燕麥的產(chǎn)量已經(jīng)是勢(shì)在必行。目前許多科研學(xué)者對(duì)燕麥的研究多集中在有關(guān)燕麥的輪作、連作、混作種植模式等和施肥量方面有了相關(guān)研究，而對(duì)于不同播期下不同密度對(duì)燕麥產(chǎn)量和品質(zhì)的研究還比較少，關(guān)于燕麥的栽培模式的研究比較單一。李倩等[8]用燕麥單混作的種植方式對(duì)燕麥的產(chǎn)量和生理指標(biāo)進(jìn)行了分析，結(jié)果表明混作的產(chǎn)量明顯高于單作，胡煥煥等[9]對(duì)冬小麥的種植播期和密度組合進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)播種期與密度對(duì)單位面積穗數(shù)，籽粒產(chǎn)量存在顯著交互作用。柴繼寬[10]采用在同一地區(qū)連續(xù)四年燕麥輪作和連坐的方式對(duì)燕麥的產(chǎn)量進(jìn)行了研究發(fā)現(xiàn)燕麥連作會(huì)導(dǎo)致燕麥的產(chǎn)量和品質(zhì)降低，病蟲害增加，輪作則會(huì)提高燕麥的產(chǎn)量和品質(zhì)。李勁慧等[11]研究了播種量和燕麥產(chǎn)量之間的關(guān)系得出種植密度的增加對(duì)燕麥農(nóng)藝性狀無明顯影響但種植密度過大，會(huì)造成收獲株數(shù)明顯下降，導(dǎo)致產(chǎn)量降低。近年來，白瑪嘎翁等[12]對(duì)播期對(duì)燕麥產(chǎn)量的影響進(jìn)行了研究得出過晚播種由于天氣原因會(huì)造成燕麥無法正常成熟導(dǎo)致產(chǎn)量降低。黑龍江省對(duì)燕麥的種植方式研究較晚，關(guān)于燕麥播期和密度對(duì)產(chǎn)量的影響的至今鮮有報(bào)道。試驗(yàn)分別通過對(duì)白燕2 號(hào)的播期和密度進(jìn)行研究，探討2 個(gè)播期和7 個(gè)不同密度對(duì)裸燕麥產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，得出最適于黑龍江地區(qū)的栽培模式，為黑龍江省裸燕麥的合理種植提供了理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)在大慶市黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)試驗(yàn)基地開展，屬于北溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)。試驗(yàn)區(qū)的最低氣溫為-39.2 ℃，最熱月平均氣溫23.3 ℃，最冷月平均氣溫-18.5 ℃，年均無霜期143 d，年均風(fēng)速3.8 m·s-1。年降水為420 mm，年蒸發(fā)量1 700 mm 左右，試驗(yàn)地土壤為堿化草甸土。前茬作物為玉米。

1.2 供試材料

白燕2 號(hào)，2003 年吉林省農(nóng)作物品種審定委員會(huì)審定通過，特征：幼苗直立，葉片上舉，株型緊湊；穂側(cè)散形，穎殼為黃色。籽粒黃白色，長(zhǎng)卵圓形，春性，生育期80~100 d，中抗燕麥紅葉病，對(duì)燕麥堅(jiān)黑穗病表現(xiàn)免疫，活稈成熟，是糧草兼用型燕麥品種。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用白燕2 號(hào)品種為材料，主處理設(shè)置兩個(gè)不同的播期4 月6 日（B1）、4 月16 日（B2），副處理密度分別為150 萬株·hm-2（M1）、225 萬株·hm-2（M2）、300 萬株·hm-2（M3）、375 萬株·hm-2（M4）、450 萬株·hm-2（M5）、525 萬株·hm-2（M6）、600 萬株·hm-2（M7），氮肥（尿素，含氮46%）總用量N.240 kg·hm-2，在播種前和拔節(jié)期按照1∶1 施入，磷肥和鉀肥分別施入P2O5.120 kg·hm-2、K2O.120 kg·hm-2，做基肥一次施入。采用條播機(jī)播種，行距15 cm。在兩個(gè)不同播期每個(gè)密度處理播種長(zhǎng)度均在30 m，3 次重復(fù)；取樣時(shí)，去除小區(qū)邊際行，在小區(qū)中依次抽取長(zhǎng)勢(shì)均勻的15 株，帶回試驗(yàn)室將植株地下部剪掉，并進(jìn)行組織分樣，分別進(jìn)行105 ℃殺青后80 ℃烘干到恒重，冷卻后測(cè)定穗干重，莖桿干重。

1.4 測(cè)定方法

1.4.1 籽粒產(chǎn)量測(cè)定

采用小區(qū)計(jì)產(chǎn)，每個(gè)小區(qū)收獲2 m2，重復(fù)3 次，自然風(fēng)干，后進(jìn)行產(chǎn)量測(cè)定。

1.4.2 氮的測(cè)定和氮素計(jì)算方法[13-15]

在開花期、成熟期每個(gè)處理分別取15 株，按莖鞘、穗軸（含穎殼）、籽粒分樣，稱取干重，粉碎機(jī)粉碎，用濃H2SO4和催化劑（H2O2）消煮，用全自動(dòng)凱氏定氮儀測(cè)定氮含量。

各器官氮素積累量（kg·hm-2）=氮素含量×干物質(zhì)質(zhì)量

營(yíng)養(yǎng)器官氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量（kg·hm-2）=開花期營(yíng)養(yǎng)器官氮素積累量-成熟期營(yíng)養(yǎng)器官氮素積累量

營(yíng)養(yǎng)器官氮素轉(zhuǎn)運(yùn)率（%）=營(yíng)養(yǎng)器官氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量/開花期營(yíng)養(yǎng)器官氮素積累量×100%

營(yíng)養(yǎng)器官轉(zhuǎn)運(yùn)氮素貢獻(xiàn)率（花后籽粒積累氮素貢獻(xiàn)率）（%）=營(yíng)養(yǎng)器官氮素轉(zhuǎn)運(yùn)（花后籽粒氮素積累量）/成熟期籽粒氮素積累量×100%。

1.4.3 脂肪的測(cè)定

從研磨好的籽粒樣品中取0.5 g，揀出雜質(zhì)后用濾紙包好將樣品放在80 ℃烘箱中干燥2 h，重后置于干燥器中冷卻到室溫取出稱重，使用索氏提取器進(jìn)行粗脂肪提取，提取后取出樣品烘干稱重，計(jì)算出粗脂肪含量。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2010 對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和作圖，采用SPSS20.0 軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同播期和種植密度對(duì)株高和莖粗的影響

由圖1 可看出隨著播種時(shí)間的推遲，晚播的燕麥株高明顯低于早播處理B1，在兩種播期處理下燕麥植株的株高均隨著密度的增加而逐漸增高，在同一播期，密度大的群體大，BIM7 比BIM1 的莖高高13.4%，差異極顯著，BIM4 比B1M2 高5.3%，差異不顯著，表現(xiàn)為隨著密度的增加群體株高增加幅度增大，同樣，在同一密度情況下，隨著播期的推遲，群體株高顯著下降，降幅12.4%~19.9%。說明相同密度下適時(shí)早播有利于植株的莖稈生長(zhǎng)，由圖2 可知在同一播期處理下，燕麥植株的莖粗隨著密度的不斷升高而降低，降幅為26.2%，差異顯著。在同一密度下4月6 號(hào)播種的燕麥莖粗明顯優(yōu)于4 月16 號(hào)播種的燕麥，說明在適時(shí)早播的前提下選擇適宜的種植密度有利于植株莖干的發(fā)育更加利于形成壯苗，為燕麥的產(chǎn)量的提高提供保障。

圖1 不同播期和密度對(duì)裸燕麥株高的影響Fig.1 Effects of different sowing date and densities on plant height of naked oats

圖2 不同播期和密度對(duì)裸燕麥莖粗的影響Fig.2 Effects of different sowing date and densities on plant stem diameter of naked oat

2.2 不同的播期和密度對(duì)燕麥的產(chǎn)量構(gòu)成的影響

在同一播期下，燕麥的穗數(shù)隨著密度的增加而增加的趨勢(shì)，穗數(shù)均以M7 處理最高，分別比同播期下M4 處理高于28.2%、12.8%達(dá)到顯著（P＜0.05）差異水平，產(chǎn)量隨著播種的密度增加呈先上升后下降的趨勢(shì)，在B1M4 密度下燕麥產(chǎn)量達(dá)到最大值并顯著高于其他處理，在B2M5 密度下燕麥產(chǎn)量達(dá)到最大，比M1 處理多12.1%，總體來說B1M4 處理單產(chǎn)最高，其次是B1M5 和B1M3 分別比B2 播期下處理多11.5%，4.8%，8.8%。說明在同一播期中適當(dāng)?shù)脑黾硬シN密度有利于燕麥的穗數(shù)積累和更好的灌漿從而有效的提高產(chǎn)量。在相同密度下，不同的播種時(shí)間對(duì)燕麥的穗粒數(shù)有顯著地影響，過晚的播種時(shí)間會(huì)明顯降低燕麥的穗粒數(shù)并且隨著密度的增加穗粒數(shù)也會(huì)降低，推遲播種時(shí)間和過高的密度均會(huì)降至燕麥的灌漿水平，而且晚播和過度密植不利于白燕2 號(hào)的產(chǎn)量。

表1 不同播期和密度對(duì)裸燕麥產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響Table 1 Effects of different sowing dates and densities on yield components of naked oats

從表1 可以看出，播期，密度單因素對(duì)燕麥的穗粒數(shù)和產(chǎn)量均表現(xiàn)出極顯著的影響，對(duì)穗粒數(shù)和產(chǎn)量的互作也達(dá)到了顯著性水平，表明播期和密度對(duì)燕麥的穗粒數(shù)和產(chǎn)量有著顯著的影響。密度對(duì)穗數(shù)表現(xiàn)為極顯著的影響，但播期和密度及其互作對(duì)燕麥的千粒重均未達(dá)到極顯著水平，這表明播期和密度對(duì)燕麥的千粒重并沒有較大的影響。

在試驗(yàn)條件下，白燕2 號(hào)高產(chǎn)適宜的播期和種植密度的處理為B1M4 即種植時(shí)間為4 月6 日種植密度為375 萬株·hm-2，產(chǎn)量達(dá)到1 575 kg·hm-2。

2.3 不同的播期和密度對(duì)燕麥植株氮素積累量的影響

如圖3 所示在同一密度條件下，白燕2 號(hào)無論成熟期還是開花期的氮素積累量早播均大于晚播品種，且B2 的較高密度下氮素積累量低于B1 播期低密度下的積累量，不同播期對(duì)裸燕麥單株氮素積累量影響表現(xiàn)為，在開花期和成熟期以B1M5 處理的最高，分別高于B2M5 14.2%，26.1%。說明適時(shí)早播延長(zhǎng)了燕麥的生長(zhǎng)周期有利于燕麥對(duì)氮素的積累，且通過增加種植密度并不能有效的實(shí)現(xiàn)植株對(duì)氮素的積累。在同一播期下，種植密度對(duì)燕麥的氮素積累量的影響存在差異，在燕麥的開花期和成熟期的氮素積累量均隨著種植密度的升高呈現(xiàn)先增高后降低的趨勢(shì)，其中在B1 播期下M5 處理在花期和成熟期最高，分別高于M1 處理52.6%，55.2%，在B2 播期下M5 處理最高分別高于M1 處理51.2%，51.3%。過高或過低的種植密度都不利于燕麥對(duì)氮素的吸收積累。說明適當(dāng)早播下適當(dāng)?shù)脑黾臃N植密度，能夠顯著增加植株對(duì)氮素的吸收積累。

圖3 氮素花期和成熟期積累趨勢(shì)圖Fig.3 Effects of different sowing dates and densities on nitrogen accuhalation during flowering and ripening stage

2.4 不同播期和密度對(duì)燕麥氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量的影響

如表2 所示，在同一播期條件下，植株的開花前貯藏氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量隨著種植的密度增加而提高，其花期營(yíng)養(yǎng)器官中氮素的轉(zhuǎn)換率和對(duì)籽粒氮貢獻(xiàn)率均隨著種植密度的增加而提高，在B1M7 處理?xiàng)l件下達(dá)到最高分別較最低B2M1 處理高12.7%和35.9%。表明在適宜的播期下可以通過提高一定的種植密度來提高燕麥營(yíng)養(yǎng)器官氮素轉(zhuǎn)運(yùn)對(duì)籽粒氮素積累的貢獻(xiàn)率。但在同一密度下兩個(gè)播期之間沒有明顯差異，在試驗(yàn)條件下播種時(shí)間并不會(huì)明顯影響到植株的氮素轉(zhuǎn)換率和貢獻(xiàn)率。

表2 不同播期和密度對(duì)燕麥氮素積轉(zhuǎn)運(yùn)量影響Table 2 Effects of different sowing dates and densities on dry matter conversion of oats

2.5 不同播期和密度對(duì)燕麥籽粒中粗脂肪含量的影響

由圖4 知不同播期和種植密度對(duì)白燕2 號(hào)的粗脂肪含量有顯著的影響，在同一播期處理下隨著密度的增加燕麥籽粒中粗脂肪的含量呈下降的趨勢(shì)，在最低密度M1 時(shí)兩個(gè)播期的脂肪含量均達(dá)到最顯著水平，說明在試驗(yàn)條件下較低的種植密度有利于植株的營(yíng)養(yǎng)積累，但在相同的密度下播期對(duì)燕麥籽粒中粗脂肪的積累影響不顯著。

圖4 不同播期和密度下裸燕麥脂肪含量的變化Fig.4 Changes of fat content in naked oats with different sowing dates and densities

3 討論

燕麥的生長(zhǎng)發(fā)育因不同的種植區(qū)域，栽培管理措施和品種質(zhì)量而表現(xiàn)不同。播期與密度是影響燕麥生長(zhǎng)發(fā)育及其生物學(xué)特性的重要因素。播期主要是通過改變作物在生育過程中的溫度、光照和水分等因素來調(diào)節(jié)燕麥的生長(zhǎng)。在適宜的時(shí)期播種可以促進(jìn)作物的生長(zhǎng)，有利于作物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收，從而達(dá)到高產(chǎn)的目的。密度主要是調(diào)節(jié)光能利用率，建立一個(gè)合理的群體結(jié)構(gòu)，使自然資源能夠更好地分配，從而達(dá)到提高產(chǎn)量的目的[16]。燕麥要取得高產(chǎn)，必須抓住播種適期，隨著播期的推遲，燕麥的分蘗力減弱，株高降低，干草產(chǎn)量亦隨之下降[17]，這與試驗(yàn)研究結(jié)果一致。試驗(yàn)中過晚的播種和較高的密度會(huì)導(dǎo)致燕麥穗粒數(shù)下降，產(chǎn)量下降。結(jié)果表明，在早播（B1）情況下燕麥的穗粒數(shù)和產(chǎn)量都高于晚播（B2）。適當(dāng)早播時(shí)燕麥生育期較長(zhǎng)，隨著生育期的延長(zhǎng)，植株光合作用和吸收的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)增加，有利于燕麥籽粒的干物質(zhì)積累，從而使產(chǎn)量得到提高。晚播時(shí)燕麥的穗數(shù)比早播時(shí)并沒有明顯差異，由此可知燕麥的穗數(shù)受播期的影響較小。在適宜的播期下，燕麥的產(chǎn)量隨著密度的升高呈先升高后降低的趨勢(shì)，說明增大密度，穗粒數(shù)呈下降趨勢(shì)，而且株高也在隨著密度的增大而增高，因?yàn)槊芏冗^大，燕麥植株群體內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)也隨之越來越大，導(dǎo)致植株生長(zhǎng)過程中葉片受光面積有限，根系所能吸收的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)有限，燕麥群落為了爭(zhēng)奪養(yǎng)分和陽光導(dǎo)致徒長(zhǎng)。

翟園等[18]研究表明，種植密度過高導(dǎo)致營(yíng)養(yǎng)器官過量的氮素轉(zhuǎn)移會(huì)導(dǎo)致植株葉片光合能力下降和葉片早衰。植株葉片和莖稈中的氮由于過量的運(yùn)輸使用，導(dǎo)致營(yíng)養(yǎng)器官的光合活性下降，從而限制了對(duì)植株莖桿以及籽粒的營(yíng)養(yǎng)供給，最終導(dǎo)致氮素利用率和產(chǎn)量的下降。不同的播期既是通過改變光、熱、水等條件來滿足作物對(duì)環(huán)境的要求使其有利于作物的生長(zhǎng)[19]。在一定范圍內(nèi)，溫度增加，植物吸收養(yǎng)分的能力提高，溫度過高、過低都不利于養(yǎng)分的吸收。試驗(yàn)表明在早播情況下燕麥花期和成熟期的氮素積累量高于晚播，在同一播期下燕麥的花期和成熟期氮素積累量隨著密度的增加總體呈先上升后下降趨勢(shì)，說明適宜的早播合理的種植密度有利于燕麥在花期和成熟期氮素的積累。同一播期下，隨著種植密度的增加燕麥營(yíng)養(yǎng)器官氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量和轉(zhuǎn)運(yùn)貢獻(xiàn)率提高。在相同種植密度時(shí)B1 播期下裸燕麥的脂肪含量略高于B2 播期，同一播期下隨著密度的增加燕麥脂肪含量在逐漸下降。因?yàn)樵绮?，燕麥的生長(zhǎng)周期比較長(zhǎng)，有利于燕麥籽粒的脂肪累積，密度越大燕麥的群體間競(jìng)爭(zhēng)越激烈，植株個(gè)體所吸收的養(yǎng)分有限，從而影響燕麥籽粒的生長(zhǎng)，使脂肪含量下降。在早播低密度下種植裸燕麥，有利于燕麥脂肪含量的提高。結(jié)論與李馬駒[20]的研究結(jié)果不同，說明種植密度和播種期是否對(duì)燕麥脂肪含量有影響可能與燕麥的品種和種植地區(qū)有密切關(guān)系，其具體機(jī)理仍需深入研究。

4 結(jié)論

在一定范圍內(nèi)提高種植密度、延長(zhǎng)生育期可提高燕麥產(chǎn)量，但過高的種植密度和延長(zhǎng)生育期并不利于提高燕麥的產(chǎn)量，白燕2 號(hào)在種植密度為375 萬株·hm-2左右播種時(shí)期為4 月6 號(hào)的條件下可接近最高產(chǎn)量，在此條件下有利于燕麥產(chǎn)量的提高，從而獲得更高的經(jīng)濟(jì)效益。