不同耕作方式和播种深度对燕麦苗期生理特性及产量的影响

陈彩锦， 王秉龙， 王 川， 高 婷， 姜雪琴， 马克成， 朱新忠， 李海秋， 金学平

(1.宁夏农林科学院固原分院，宁夏固原 756000； 2.宁夏农林科学院动物科学研究所，宁夏银川 750002)

在宁夏南部山区，由于自然与历史的原因，干旱少雨是制约农业乃至经济发展的重要影响因素[1]。而燕麦(Avenasativa)作为一种优质的粮饲兼用作物，生长耐贫瘠，抗旱抗寒，营养价值高[2]，适宜在宁夏南部山区种植，对当地经济社会发展也起到了一定的促进作用，是当地特色优势作物之一。但是，随着燕麦产业的发展，种植生产中的一系列问题逐渐凸显出来，如品种的老化、种植技术单一、栽培管理落后等。为此，针对宁夏南部山区燕麦栽培中出现的问题，开展以宁莜1号当地主栽品种为试验材料，研究不同耕作方式和播种深度对燕麦苗期叶片持水力、叶片水分相对含量、苗期保护活性酶及产量等的影响，旨在为宁夏南部山区燕麦产业的发展提供技术依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2014—2015年在宁夏农林科学院固原分院头营试验基地进行，该地区海拔1 550 m，位于36°44′N、106°44′E[3]，年平均降水量300～500 mm，春季干旱，降水主要集中在8—10月，土壤易旱、易涝；试验各小区均不施农家肥，地势平坦、整齐，肥力均匀。前茬2014年为冬小麦、2015年为玉米，在作物收获后取土样测定土壤理化性质：有机质含量为7.21 g/kg、全氮含量为0.62 g/kg、全磷含量为 0.73 g/kg、全钾含量为14.50 g/kg、碱解氮含量为66.00 mg/kg、有效磷含量为38.70 mg/kg、速效钾含量为 169.00 mg/kg、pH值8.59，然后秋犁地收耱1次，播前精细整地1次，4月初开始播种，肥、水、病虫草害的管理按当地一般管理水平进行管理控制，土壤为湘黄土，土壤质地为黏土，土层厚度>60 cm。

1.2 试验品种和设计

1.2.1 参试品种 当地主栽品种宁莜1号。

1.2.2 试验设计 试验采用2因素裂区设计，主区顺序排列，副区随机排列，3次重复，共18个小区；主因素(主区)为耕作方式，设A1为免秋耕，A2为常规秋耕；副因素(副区)为播种深度，设B1为播深5 cm，B2为播深7 cm，B3为播深 9 cm。小区面积为10 m2(2.5 m×4 m)，每个小区行长4 m，共11行，行长与小区边行平行，行距25 cm，留苗密度为 600万/hm2，区间距60 cm，重复间距80 cm，小区四周设有保护行。试验施磷酸二铵150 kg/hm2，播种时随种子一次性基施入土壤中，且不再追肥。

1.3 测定项目及方法

1.3.1 燕麦苗期生理机理测定 燕麦苗期叶片水分相对含量(RWC)：每个小区取10株待测叶片，取样品鲜质量mf。然后将样品浸入蒸馏水中数小时，使组织水达饱和状态。取出样品用吸水纸吸去表面水分，立即称质量即为叶片吸水饱和鲜质量mt。然后于75 ℃烘箱中干燥8 h，再称质量，即得叶片干质量md。叶片相对含水量RWC=(mf-md)/(mt-md)×100%[4]。

燕麦苗期叶片持水力采用自然干燥法测定：选择晴好天气，剪下3株燕麦苗期叶片，立即称取质量m0(g)，相应时间记为T0(h)。然后将其自然脱水失重，以后称质量时间间隔随失水速率的变化而变化，前密后疏。叶片称质量值依次记为m0、m1、m2、…、mh、…、mH，对应时间依次记为T0、T1、T2、…、Th、…、TH，3次重复。当叶片达到自然恒质量，然后在 105 ℃ 下烘干称质量(md)。失水率：D=(m0-mh)/(m0-md)×100%(至某一时间的失水率)。

保护酶活性测定[5]：超氧化物歧化酶(SOD)活性采用氮蓝四唑比色法测定，过氧化氢酶(CAT)活性采用高锰酸钾滴定法测定，过氧化物酶(POD)活性采用愈创木酚比色法测定。

1.3.2 产量的测定 每个小区取1 m2脱粒，进行产量测定。

1.4 数据统计与分析

试验数据采用Microsoft Excel 2007和统计分析软件DPS3.11分析处理，采用LSD法对处理间差异显著性进行分析比较。

2 结果与分析

2.1 不同耕作方式和播种深度对燕麦苗期叶片水分相对含量(RWC)的影响

叶片水分相对含量反映了植物叶片的保水能力，是指叶片在正常生长发育过程中，叶片实际含水量与叶片饱和含水量的比值[6-7]。由图1可知，在A1耕作方式下，苗期RWC为91.5%，A2耕作方式下，苗期RWC为90.2%，两者相差 1.3百分点，没有显著差异；在不同的播深下，B1苗期RWC为 90.0%，B2苗期为92.0%，B3苗期RWC为90.6%，其中B2苗期RWC比B3高1.4百分点，比B1苗期RWC高2.0百分点，B3比B1高0.6百分点，三者之间没有达到极显著差异，但B2与B1之间存在显著差异。同时，在A1耕作方式下，B1、B2、B3播深RWC依次为91.5%、92.2%、90.9%，B2与B1之间相差0.7百分点，B2与B3之间相差1.3百分点，B1与B3之间相差0.6百分点，三者之间没有显著差异；在A2耕作方式下，B1播深RWC为88.5%，B2播深RWC为91.8%，B3播深RWC为90.4%，三者之间没有达到极显著差异，但B2与B1相差3.3百分点，B2与B3相差1.4百分点，B3与B1相差1.9百分点，且B2与B1之间存在显著差异。由此可知，在宁夏南部山区免秋耕措施较常规秋耕措施能增强RWC，但效果不是很明显。但播深对RWC有一定影响，在免秋耕措施下，5～9 cm播深均可，但在常规秋耕措施下，采用7～9 cm播深能提高RWC，但7 cm播深效果最佳，5 cm播深使RWC下降，影响燕麦苗期叶片的保水能力。

2.2 不同耕作方式和播种深度对燕麦苗期叶片持水力的影响

叶片持水力指叶片在离体状态下保持原有水分减少水分损失的能力，反映植物组织抗脱水的能力。离体叶片在空气中脱水一定时间后，含水量越高表明叶片的持水力越强；反之，持水力越弱[8]。由图2可以看出，在最初W0～W1(0.5 h)内，A1耕作方式下燕麦苗期叶片失水率为19.0%，A2耕作方式下失水率为21.2%，随着时间的推移，这2种耕作方式下叶片的失水率都在逐渐递增，但A2>A1。结果表明，免耕措施下燕麦苗期抗脱水能力高于常规秋耕措施，其植株的生理代谢也较常规秋耕措施旺盛，抗旱能力强。由图3可知，3种不同播深燕麦苗期叶片保水力由强到弱依次为B1>B2>B3，但差距不显著。结果表明，在燕麦播深5～9 cm范围内，浅播植株燕麦苗期叶片保水力较深播强，但效果不是很明显。

2.3 不同耕作方式和播种深度对燕麦苗期保护酶活性的影响

由表1可知，A1耕作方式下POD活性为3 674.8[0.01 D/(g·min)]，A2耕作方式下为3 109.9[0.01 D/(g·min)]，A1POD活性较A2提高 18.2%，但方差分析显示，两者之间没有显著差异；B1播深下POD活性为3 321.0[0.01 D/(g·min)]，B2为3 580.5[0.01 D/(g·min)]，B3为3 275.5[0.01 D/(g·min)]，B2比B1提高7.8百分点，B2比B3提高9.3百分点，B1比B3提高1.4百分点，但三者之间没有显著差异。并且主处理与副处理组合起来的处理相互之间也没有显著差异。

A1耕作方式下SOD活性为494.4[0.01 D/(g·min)]，A2耕作方式下为428.5[0.01 D/(g·min)]，A1比A2提高15.3%，但两者之间没有显著差异；不同播深下，B2的SOD活性比B3提高48.0%，B2比B1提高63.4%，B3比B1提高10.4%。根据方差分析可知，B2与B1之间存在显著差异，B3与B1之间差异不显著。

A1的CAT活性比A2提高5.7%，但差异不显著；不同播深下，CAT活性最高的处理为B2[70.9 mg/(g·min)]，再依次是B3[69.5 mg/(g·min)]>B1[68.3mg/(g·min)]，但三者之间也差异不显著。

综上所述，免耕方式下燕麦苗期保护活性酶提高，可清除体内的过氧化物等，使作物的生理代谢旺盛，抗旱性增强，同时数据分析显示，播深为7 cm时，燕麦苗期的保护活性酶活性最高，能使燕麦苗期的抗旱性增强。

表1不同耕作方式和播种深度下燕麦苗期保护酶活性

2.4 不同耕作方式和播种深度对燕麦产量的影响

A1耕作方式下燕麦的产量为217.8 g/m2，A2为 206.6 g/m2，A1比A2产量高5.4%，但产量差异不显著；不同播深下，B2产量最高，为230 g/m2，B1次之，为210.8 g/m2，B3最小，为195.7 g/m2，三者之间也差异不显著。但在A1耕作方式下，产量B2与B3之间存在显著差异。由此可知，免秋耕能提高燕麦的产量，但与常规秋耕之间的差异不显著，在免耕措施下，采用7 cm播深能明显提高燕麦的产量。

3 结论与讨论

叶片相对含水量可以反映植物体内水分亏缺的程度[9]。本研究结果表明，在燕麦苗期不同耕作方式下，免秋耕措施相对于秋耕措施燕麦苗期叶片相对水分含量高，抗旱性强，这主要可能是由于在宁夏南部山区，主要降水量集中在8—10月，上季作物收获后免耕措施土壤蓄积的水分(100 cm之内)比常规翻耕措施下蒸发量小，土壤含水量高，墒情好，从而使播种至苗期生育阶段土壤给予植株的供水充足，生长较常规翻耕旺盛，叶片相对含水量高。在不同耕作方式下，免秋耕措施播深5～9 cm均可，但在常规秋耕措施下，采用播深7～9 cm 能提高RWC，但7 cm播深效果最佳，5 cm播深使RWC下降，影响燕麦苗期叶片的保水能力。这主要也是由于在燕麦播种至出苗期间，免耕措施土壤含水量高，供水率充足，5～9 cm均可旺盛生长，但常规秋耕措施在土壤秋冬休闲期，由于耕作及大风等原因，土壤蒸腾量明显高于免秋耕，在播种至出苗阶段，土壤含水量比较低，再加之春季大风天气，使得土壤表层水分散发较快，5 cm浅播植株所需的含水量不足，从而使苗期生长的燕麦叶片相对含水量较低，7～9 cm较深播种相对含水量高一点，但整体差异不显著。

从结果分析中可以看出，免秋耕方式下播种的燕麦在苗期叶片持水力及POD、SOD、CAT活性均比秋耕措施下稍高，但没有显著的差异。这可能就是因为每年作物播种时都是抢墒播种，致使作物苗期水分比较充足，从而没有明显的差异。从不同的播深来看，叶片持水力及POD、SOD、CAT活性依次为播深7 cm>播深5 cm>播深9 cm，且7 cm播深中CAT活性同5、9 cm播深存在明显差异。这表明不同的播深对植物的生理特性有一定的影响，这可能是由于植物在播种时是抢墒播种，土壤供水能力都可以满足其发芽、出苗，但由于在宁夏南部山区3—5月风沙大太，蒸腾散失水分太多，导致浅播植株苗期生长缓慢，生理活性低；深播可能由于播种太深，不容易出苗，从而使其生理活性也比较低。

从作物产量可以看出，在宁夏南部山区燕麦大田生产中，免秋耕较常规秋耕能提高燕麦的产量，但没有明显的差异；在常规秋耕下，播深5～9 cm均可，但在免秋耕方式下，播深 7 cm 最适合。

燕麦产量与其生理特性的变化一致，这可能是苗期生理特性影响的结果，也可能是由于作物生长期间天气、降水等天气状况影响的结果，须待进一步进行其相关性分析。

参考文献：

[1]王连喜，闵庆文，李凤霞，等. 宁夏南部山区不同下垫面的小气候特征分析[J]. 资源科学，2005，27(4)：18-21.

[2]马 力. 保水剂与氮肥对青燕1号燕麦生长发育的影响[D]. 西宁：青海大学，2014.

[3]王晓军，王 勇，张晓娟，等. 氮磷钾平衡施肥对谷子产量及土壤肥力的影响[J]. 农业科学研究，2015，36(2)：5-8，26.

[4]李 威. 裸燕麦种子萌发特性及苗期抗旱性研究[D]. 西宁：青海大学，2008.

[5]高俊凤. 植物生理学实验技术[M]. 西安：世界图书出版公司，2000.

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[7]Marshall J G，Rutledge R G，Blumwald E，et al. Reduction in turgid water volume in jack pine，white spruce and black spruce in response to drought and paclobutrazol[J]. Tree Physiology，2000，20(10)：701-707.

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[9]张 娜，赵宝平，郭若龙，等. 水分胁迫对不同抗旱性燕麦品种生理特性的影响[J]. 麦类作物学报，2012，32(1)：150-156.