播期与氮肥对燕麦种子产量构成要素的影响

马雪琴,赵桂琴,龚建军

(1.甘肃农业大学草业学院,甘肃兰州 730070;2.甘肃省金昌市农牧局,甘肃金昌 737100)

燕麦(Avena sativa)是高寒牧区一年生人工草地的主要栽培种,是一种优良的草料兼用型作物,具有营养价值高、适口性好、产量高以及适应性强等特点。燕麦籽实含有大量易消化和高热量的营养物质,是各类家畜特别是马、牛、羊的良好精料,在高寒牧区种植具有重要的生产意义。近些年有关燕麦栽培方面的研究虽多有报道,但多侧重于播期、施肥或品种筛选条件下燕麦生长发育和品质等方面的研究[1-8]。燕麦种子产量不仅由其本身的遗传特性决定,也受外界环境的影响。其中肥、水、气、温等均是影响其产量形成的重要因素[9-10]。本研究通过分析播期与氮肥对不同燕麦品种种子产量的影响,寻求高寒牧区燕麦最佳播期及适宜施氮量,为今后高寒牧区燕麦产业化发展提供相应理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况 试验在甘肃省天祝县华臧养鹿场进行,海拔2 294 m,年均温2 ℃,历年极端最高温26℃,极端最低温-30℃,年均降水量约350 mm,年日照时数2 500～2 700 h[11]。土壤全氮含量788 mg/kg,速效氮含量530.17 mg/kg、速效磷含量24.28 mg/kg、速效钾含量215.53 mg/kg,p H值为7.6。

1.2 供试材料 选用白燕2号(C1)、白燕5号(C2)2个裸燕麦品种(由吉林省农业科学院供种)、青海 444(C3)、Ronald(C4)2个皮燕麦品种(由甘肃农业大学草业学院供种)为供试燕麦。氮肥以复合肥为基肥,尿素为追肥。

1.3 试验设计 试验为三因素试验,采用裂区设计,播期(A)为主区,设早(A1)、中(A2)、晚(A3)3个播期,即4月18日、4月27日和5月5日;施氮量(纯氮)为副区 ,设 0(N0)、60 kg/hm2(N1)、100 kg/hm2(N2)、60(基肥)+40(追肥)kg/hm2(N3)4个氮肥处理,其中N1、N2作为基肥于播种时一次性施入,N3的60%作基肥,40%于孕穗期随灌水施入;品种(C)为副区,3次重复。小区面积3.2 m×2.5 m,共144个小区,小区间隔50 cm。

各供试燕麦品种按试验设计要求,于2006年4月中下旬-5月上旬进行条播,行距20 cm,每小区播12行,播量为112.5 kg/hm2。整个生育期灌水2次,分别在燕麦拔节期和孕穗期。试验地前作为小麦(Triticumaestivum)。

1.4 测定项目及方法 自2006年9月8日起(燕麦开始成熟),不同处理下各小区取2行1 m样段测定种子产量、有效分蘖、穗粒数(取有代表性植株25株,将所有穗全部脱粒,数清总粒数,求得每穗平均粒数)及千粒重。

1.5 数据整理与分析 数据均用Excel建立数据库,用SPSS软件进行数据分析。

2 结果与分析

2.1 播期、施氮和品种对燕麦种子产量及其构成要素的影响 各因素及互作对燕麦种子产量及其构成要素均有显著影响,但对其有效穗数、每穗粒数、种子千粒重影响不同(表1)。其中,有效穗数受氮肥处理影响最大,其次为播期与品种特性,而品种特性是影响燕麦每穗粒数与千粒重的首要因素。

2.2 播期和氮肥对不同燕麦品种种子产量及其构成要素的影响 播期对燕麦的种子产量及其构成要素皆存在显著影响,有效穗数与千粒重各播期间差异显著,且中期＞早期＞晚期(表2)。其中,晚期播种燕麦有效穗数最少,主要是因为推迟播种使燕麦分蘖穗至收获时仍不能成熟所致,而其千粒重最小则可能是推迟播种使燕麦花期温度相对较高和灌浆期缩短造成籽粒发育不良所致。穗粒数中期播种最多,与早、晚期播种差异显著;说明提前和推迟播种都不利于籽粒的发育,致使空粒数增多,实粒数减少。受有效穗数、穗粒数、千粒重的共同影响,燕麦种子产量表现为中播＞早播＞晚播,且各播期间差异显著,中播产量较晚播高327.7 kg/hm2。

有效穗数、每穗粒数、千粒重及种子产量皆随施氮量增加而增加,且各氮肥水平间差异显著(P＜0.05),说明在一定氮肥用量范围内,增加施氮量可显著提高燕麦产量(表2)。N2水平下,燕麦产量较N0水平提高了23.9%。当施氮量为100 kg/hm2时,不同施氮模式对有效穗数及千粒重无显著影响(P＞0.05),但N3处理的每穗粒数大于N2处理,且差异显著;说明孕穗期追施氮肥利于燕麦籽粒发育,可显著增加其穗粒数,从而提高燕麦产量,N3处理的燕麦种子产量明显高于N2处理正是由于其穗粒数增加的效果。

播期与品种互作对燕麦的种子产量及其构成要素皆有显著的影响(P＜0.05)(表1);不同播期下,各品种产量及其构成要素的表现不同(表2)。早播情况下,两裸燕麦品种的有效穗数显著多于两皮燕麦品种,而晚播时则反之;说明两裸燕麦品种在提前播种情况下成穗率较高,而在播期较晚时皮燕麦表现较好。中期播种时,C3品种的有效穗数远大于其余各品种。C4品种的有效穗数与穗粒数皆随播期的推迟呈增加趋势,说明C4品种播期弹性更大,而其余各品种的有效穗数与穗粒数则在中期播种情况下效果最好。千粒重在各播期下裸燕麦皆显著小于皮燕麦;有效穗数、每穗粒数、千粒重相互作用,使各品种产量最终表现为中期播种时最高,且从总体来看裸燕麦品种的产量明显低于皮燕麦。

氮肥与品种的互作对燕麦产量及其构成要素均有显著影响(P＜0.05),各品种产量及其构成要素在不同氮肥处理下不同,总体为两裸燕麦品种的有效穗数与穗粒数多于两皮燕麦品种,而千粒重远小于皮燕麦(表2)。皮燕麦种子产量在各氮肥处理下皆明显高于裸燕麦,主要由皮燕麦千粒重高于裸燕麦所致。

表1 各因子对燕麦种子产量构成要素影响的方差分析

表2 不同播期下各燕麦品种种子产量及其构成要素

各燕麦品种的种子产量构成要素随氮肥处理变化规律不同,在N0、N1水平下,C4品种种子产量明显高于其余各品种,这主要是因为其千粒重显著大于其余品种;而继续增加施氮量其产量反而下降,故对C4品种而言,其最佳氮肥用量应在60 kg/hm2左右;其余各品种的燕麦种子产量皆随施氮量增加而增加,其中,C1、C2、C3品种 N2水平的种子产量较N0水平分别提高了15.8%、16.7%和43.5%。因此,针对不同的燕麦品种,其施氮量应有所不同。当施氮量为100 kg/hm2时,N3与N2处理对各燕麦品种种子产量构成因子的影响规律仍存在一定差异,但就产量来看,各品种N3处理的种子产量皆高于N2处理,表明氮肥分期施用可提高燕麦种子产量。

2.3 播期与氮肥互作对燕麦种子产量及其构成要素的影响 播期与氮肥互作对燕麦产量及其构成要素皆有显著影响,说明在不同播期下,氮肥处理效应不尽相同。各播期下,N1、N2水平与N0水平相比,其有效穗数、每穗粒数、千粒重及种子产量皆有显著提高(P＜0.05)(表3)。各播期下,燕麦种子产量皆随施氮量增加而增加,但增幅有所不同,其中,早播N2水平较N0水平增幅最大,为28.9%,而中播增幅最小,为20.2%,这可能因播期不同,温、湿度及光照条件发生改变而导致燕麦根系吸收养分能力不同,进而影响肥效发挥,从而最终影响产量形成。

各播期下,相同施氮量不同施氮方式对燕麦种子产量及其构成要素影响也存在差异;其中,早、中播时2个氮肥处理间燕麦有效穗数与千粒重无显著差异(P＞0.05),而每穗粒数N3处理比N2处理高;晚播时有效穗数与千粒重N3处理高于N2处理,但每穗粒数无显著差异。尽管如此,但各产量构成要素相互协调作用致使燕麦产量在各播期下皆表现为N3处理高于N2处理。因此,孕穗期追施氮肥利于燕麦种子产量的提高。

表3 各播期和氮肥下燕麦种子产量构成特性

3 讨论

燕麦种子产量由有效穗数、穗粒数和千粒重三要素组成,三者间变化受品种遗传特征、外界条件、土壤肥力与栽培措施等影响。高寒牧区气温多变,早、晚霜冻害是限制燕麦种子生产的重要因素之一,播期过早,气温与地温偏低,影响种子的发芽,且出苗过早易受晚霜的危害;而过迟播种,水热条件较好,发育速度加快,影响幼苗素质,同时播种过迟,生育期缩短,影响籽粒发育,从而导致燕麦千粒重下降[8,12-14]。因此,适期播种对高寒牧区燕麦的高产稳产显得尤为重要。

燕麦是喜氮作物,施氮量是影响燕麦产量的又一个关键因素。孙明德和冀旺荣[14]研究认为,施氮能大幅度提高燕麦种子产量,但营养体生长旺盛,生育期延长,易受早霜冻害,少施氮肥可促进燕麦成熟,防止冻害,提高种子质量。德科加等[5]、王军萍等[6]、许国芬等[7]、Seuny[15]研究表明,不同施氮量对燕麦种子产量及构成因素影响效果不同,增加施氮量会促进燕麦生长,提高种子产量。许多研究也表明,氮肥施用时期也影响作物产量,在总氮量相同的基础上,氮肥分次追施既能保证早期营养生长的正常进行,避免早期氮素浪费,又能使植株在中期有充足氮肥供应,使其积累较多光合产物,从而利于燕麦籽粒灌浆,使其产量提高[16-19]。

本试验研究结果表明,播期与氮肥对产量及其构成要素皆有显著影响。4月下旬播种各燕麦品种的有效穗数、每穗粒数及千粒重皆多于4月中旬与5月上旬播种,5月上旬播种其有效穗数最少,主要是因为5月上旬播种受生育期的影响而使很多分蘖穗不能成熟所致,而其穗粒数与千粒重较低主要是由于播种相对较晚,抽穗、开花和灌浆期间的温度条件不利于燕麦种子的发育,且由于受高寒气候的影响使其生育期缩短等共同作用所致。各播期燕麦种子产量为,4月下旬＞4月中旬＞5月上旬,早播且增施氮肥使燕麦种子产量增幅最大,而中播增幅最小;这可能因不同播期下,气温、光照及土温、湿度不同而引起燕麦根系吸收养分能力和燕麦光合能力发生改变所致,也可能因不同燕麦品种对播期与氮肥的反应差异所致。各燕麦品种均随施氮量增加,其种子产量及其构成要素均呈增加趋势,且其有效穗数及种子产量在60 kg/hm2时最好;说明施氮量对不同燕麦品种的种子产量及其构成要素影响存在一定的差异,这与焦瑞枣[20]的研究结果一致;各播期下,施氮量相同时,燕麦孕穗期追施氮肥效果皆好于一次性氮肥基施,这与徐长林[12]的报道一致。

就品种而言,不同处理下皮燕麦种子产量皆高于裸燕麦。因此,若以收获种子为主要目的,则两皮燕麦品种均适宜当地栽培;其中,4月中下旬播种的青海444种子产量最高,而5月上旬播种时应首选Ronald;裸燕麦则以白燕2号较好。

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