不同播期下水热因子对燕麦生长、产量和品质的影响

周 磊，王 璐，米俊珍，王凤梧，焦伟红，刘景辉，赵宝平

(1.内蒙古农业大学农学院，内蒙古呼和浩特 010019； 2.内蒙古乌兰察布市农牧业科学研究院，内蒙古乌兰察布 012000; 3.内蒙古乌兰察布市农业技术推广站，内蒙古乌兰察布 012000)

燕麦(AvenanudaL.)，禾本科燕麦属一年一熟作物，适应性强，具有耐寒、耐旱、耐贫瘠、耐适度盐碱等特点，是我国北方及农牧交错区重要的粮饲兼用性作物之一[1-3]。我国是燕麦主产国之一，主产区主要集中在我国北方内蒙古阴山丘陵区、河北坝上和山西北部地区，属于温带大陆性气候，热量不足，气温相对较低，降水主要集中在7-8月份，且降水分布不均，这些外界因素都限制着燕麦的生长发育、产量和品质形成[4-5]。

播期是影响作物生长发育、农艺性状、产量和品质特性的重要因素之一[6], 适宜的播期能够充分利用气象因子，例如光、热、降雨等自然资源[7-9]，使其与作物生长特性相匹配。例如，播期通过影响作物生育期内积温的变化而影响作物的生育进程[7]。播种太早或者太晚可能会因为病虫害压力以及来自于环境方面的不利因素如：霜冻、干旱和高温而导致产量降低和品质下降[10]。

燕麦属喜凉作物，春季适当早播可使燕麦在生育时期避开高温危害，增加结实率。然而，我国北方燕麦主产区燕麦以旱作为主，生育期间干旱缺水是制约燕麦产量和品质改善的关键因素[7]。由于播期过早而导致燕麦需水关键期与区域降水高峰期不吻合，而导致燕麦产量低、品质和口感不佳等问题[11]; 再加上近年来全球气候变暖，降雨格局改变，水热资源的分配对燕麦生产也产生了明显的影响。目前，对燕麦主产区燕麦种植的研究多集中在肥料配比[12]、灌溉水平[13]、土壤改良剂施用[14-15]等方面，而对适应区域降水和温度特点的适宜播期的影响研究相对较少。因此，本研究拟探究不同播期下水热变化对燕麦生长和产量的影响，以明确我国燕麦主产区燕麦最适播期，为燕麦高产、稳产栽培提供技术支持。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2018年4月-2019年9月在内蒙古自治区乌兰察布市农牧业科学研究院试验基地进行，连续重复两年。试验地气候属于温带大陆性季风气候，年平均降雨量不足300 mm，年平均气温4.7 ℃，2015-2019年燕麦生育时期日平均气温和平均降雨量如图1。供试土壤为栗钙土，土壤中有机质、全氮、全磷和全钾含量分别为 12.25、1.27、0.63和0.41 g·kg-1，碱解氮、速效磷和速效钾含量分别为78.0、13.8和106.0 mg·kg-1。前茬作物为马铃薯。

图1 2015-2019年燕麦生育期间日平均气温和降雨量Fig.1 Daily mean temperature and precipitation distribution during oat growing season in 2015-2019

1.2 试验设计

试验材料为裸燕麦白燕2号，由吉林省白城市农业科学院选育，该品种生育期90 d左右，属中熟品种，适宜在我国北方燕麦主产区种植。采用随机区组设计，共设5个播期，分别为4月18日、4月28日、5月8日、5月18日和5月28日，分别用S1、S2、S3、S4和S5表示，每个处理重复3次，共15个小区。小区面积为30 m2(10 m×3 m)，燕麦采用人工条播方式，行距25 cm，播深 3～4 cm，每个小区种植12行，播种量为120 kg·hm-2。氮肥为尿素，折合纯氮量为75 kg·hm-2，磷肥为过磷酸钙，折合P2O5为37.5 kg·hm-2，整个燕麦生育期无灌溉，其他田间管理同当地常规大田。

1.3 测定项目与方法

物候期观察：分别记录燕麦的出苗、分蘖、拔节、抽穗、灌浆和成熟等主要生育时期，小区作物50%达到观察生长阶段时记录具体日期。

成熟期每个小区取1 m2样方进行测产，选取20株具有代表性植株，用卷尺测定株高，选取燕麦植株主茎地上第二节间的中部，用游标卡尺测茎粗，并进行考种，测定单株粒数和千粒重。

β-葡聚糖含量采用混联试剂盒法(上海易果)测定。 粗蛋白含量采用凯氏定氮仪测定。 粗脂肪含量采用索氏抽提法测定。

气象数据(降雨量和积温)由内蒙古乌兰察布市气象局提供。

1.4 数据处理

数据基本处理采用Microsoft Excel 2016，作图采用Sigmaplot 14，利用R语言进行方差分析和相关性分析。

2 结果与分析

2.1 播期对燕麦生育进程的影响

播期对燕麦生育期和生育进程影响较大(表1)。播种越早，燕麦生育期越长。随着播期的推后，燕麦出苗时间缩短，这与日平均气温逐渐升高有关。5月8日之前播种的生育期天数均大于90 d，5月18日和5月28日播种时生育期天数则在85 d左右。最早播种和最晚播种生育期天数相差12～14 d左右，播种早的处理在8月初成熟，而晚播种处理的成熟期在8月中下旬。

表1 2018和2019年不同播期对燕麦生育进程的影响Table 1 Effect of different sowing dates on oat growth process in 2018 and 2019

随播期的推迟，燕麦抽穗前后的生育进程均加快。播期每推迟10 d，营养生长期(出苗-抽穗)平均推迟5～9 d。各处理营养生长期天数占总生育天数比例不同，S1处理最高，平均50.2%；S4和S5处理较低，分别平均为48.8%和49.1%。

2.2 播期对燕麦各生育阶段积温的影响

播期对燕麦整个生育时期的总积温及各生育阶段的积温均产生影响(表2)。2018年表现为S1与S2处理间、S4与 S5处理间全生育期总积温差异较小，总积温随播期变化并未呈现出明显的规律；2019年，不同处理间全生育期总积温差异明显，且随播期推迟呈先增后减趋势。2018年度，适当推迟播种提高了播种到出苗(除S4外)、分蘖到拔节(除S5外)的积温，但逐渐降低了拔节到抽穗和灌浆到成熟的积温，S4和S5处理的全生育期积温小于S1、S2和S3处理的积温。2019年，适当延后播期提高了播种到出苗、出苗到分蘖的积温，但降低了拔节到抽穗时的积温。

表2 2018和2019年燕麦不同生育阶段积温(≥0 ℃)Table 2 Accumulated temperature(≥0 ℃) at different growth stages in 2018 and 2019 ℃

2.3 播期对燕麦各生育阶段降雨量分布的影响

由表3可知，不同播期下，燕麦生育期总降雨量和各生育阶段降雨量的分配均不同，但总降雨量变化无明显规律。随着播种日期的延迟，燕麦拔节到抽穗阶段的降雨量逐渐提高，但灌浆期到成熟期间降雨量降低。

表3 2018和2019年燕麦生育时期降雨分布Table 3 Precipitation distribution at oat growth stages in 2018 and 2019 mm

2.4 播期对燕麦株高和茎粗的影响

播期对燕麦的株高和茎粗有显著影响(P≤0.05)。以S5处理燕麦株高和茎粗最大。2018年，各处理的燕麦株高可分为3组，S4和S5最高，S2和S3次之，S1最低，3组间差异显著；2019年以S5最高，其余处理间差异不显著(图2A)。对于燕麦茎粗而言，2018年分为两组，S5处理茎粗最大，约为5 mm，其余处理的茎粗在4 mm 左右，两组间差异显著；2019年，S4和S5较大，二者差异不显著，但显著高于其他处理(P≤0.05)。

图柱上不同小写字母表示处理间差异显著(P≤0.05)。下图同。Different lower-case letters above the columns mean significant difference among treatments(P≤0.05). The same in figure 3.图2 2018年和2019年不同播期对燕麦株高(A)和茎粗(B)的影响Fig.2 Effect of different sowing dates on oat height(A) and stem diameter(B) in 2018 and 2019

2.5 播期对燕麦产量及构成因素的影响

从表4可知，S1、S2和S3处理间籽粒产量及其构成因素差异均不显著，S4和S5处理的籽粒产量显著高于S1处理(P≤ 0.05)，分别较S1处理提高了20.0%和24.9%，以S5处理的燕麦产量最高，平均为 3 181.86 kg·hm-2。2018年，S4和S5处理主要通过提高穗数和千粒重提高产量，而2019年，则主要通过提高穗粒数提高产量。2019年，S5处理的产量显著高于S4处理，在2018年，两者差异不显著。

表4 2018和2019年燕麦产量及其构成因素Table 4 Grain yield and yield components of oat in 2018 and 2019

2.6 播期对燕麦品质的影响

不同播期对燕麦籽粒β-葡聚糖、粗蛋白和粗脂肪含量影响不同(图3)。2018年，与S1处理相比，其余各处理(除S2外)燕麦籽粒的β-葡聚糖含量均显著(P≤0.05)提高，以S4处理最高，S5处理次之。2019年，S3和S4处理的β-葡聚糖含量最高，其他处理间差异不显著。对于粗蛋白含量，2018年表现为随着播期的推后而显著(P≤ 0.05)增加，S4处理的最大，约为16%；2019年则S4和S5处理间差异不显著，但显著高于S1、S2和S3处理，平均提高约7%，S1、S2和S3处理间差异不显著。燕麦粗脂肪含量的变化趋势同粗蛋白含量类似，以S4处理最高，平均为6%，较S1处理平均提高了 14.65%。

图3 2018年和2019年不同播期下燕麦籽粒β-葡聚糖(A)、粗蛋白(B)和粗脂肪(C)含量Fig.3 β-glucan(A), crude protein(B) and crude fat(C) content of oat grain under different sowing dates in 2018 and 2019

2.7 不同燕麦播期各生育阶段间的积温、降雨量、生育进程与产量、品质的相关性

综合两年的气象因子、燕麦生育进程、籽粒产量和品质数据，相关性分析表明，拔节到抽穗期的降雨量、分蘖到拔节期的积温以及总降雨量均与籽粒产量呈显著(P≤0.05)正相关，灌浆期到成熟期的降雨量增加、出苗到分蘖期时间延长以及燕麦整个生育期变长均不利于燕麦籽粒产量的提高。拔节到抽穗期、灌浆到成熟期的积温增加可显著(P≤0.05)延长燕麦的生育时期，拔节到抽穗期的积温与同时期燕麦生育时期长短呈显著(P≤0.05)正相关。灌浆到成熟的降雨量与燕麦β-葡聚糖、粗脂肪和粗蛋白含量呈负相关，抽穗到灌浆期的积温增加不利于燕麦粗脂肪和粗蛋白含量的提高；分蘖到拔节期的积温增加、拔节到抽穗期的降雨量提高以及灌浆到成熟期时间的延长均显著(P≤0.05)的提高了燕麦粗蛋白含量，抽穗到灌浆期的降雨量增加显著 (P≤0.05)提高了燕麦粗脂肪含量。

3 讨 论

3.1 不同播期下水热因子对燕麦生长特性的影响

气候变暖，极端气候频现，降雨格局发生改变，这些气象因子对农作物生长发育的影响逐渐凸显出来。适宜的播期有助于作物更充分地利用有效的光、热和降水等外部环境条件，以达到优化资源利用、促进作物生长和增产增效的目的，尤其是在干旱与半干旱地区，高效利用有限的光热和降雨资源，对粮食生产十分重要。在阴山丘陵区，燕麦早播易遭遇早春寒流的袭击，导致燕麦减产。

适宜的播种时期对阴山地区燕麦种植具有一定的指导和实践意义。

本研究表明，适当推迟燕麦播种，缩短了燕麦的生育期，但缩短天数少于播期推迟天数。这与王永刚等[16]和王 夏等[17]研究结果类似，但与马雪琴等[18]研究结果相反。马雪琴等的研究结果显示，永久444的播期从4月18延迟至5月5日时，虽可完成生育期，但生育天数随播期推迟而增加，这可能与燕麦品种特性和青藏高原独特的气候条件有关。本研究在我国北方燕麦主产区内蒙古阴山丘陵地区进行，发现中熟燕麦品种在5月28日前后播种较为适宜。过早播种时，由于该地区在6月中旬前，降雨概率小，降雨量有限，气温波动较大，不利于发芽和苗期的生长；且燕麦关键需水时期温度和降水量偏低，影响籽粒灌浆。延迟播种，虽未对整个生育期内总积温产生明显影响，但提高了出苗阶段的温度，有利于燕麦的出苗和生长，所以S4和S5播期下的株高和茎粗显著高于其他处理；有利于后期籽粒灌浆和产量形成。

3.2 不同播期下水热因子对燕麦产量和品质的影响

在干旱半干旱环境中，调整播期是多变气候环境下维持作物稳产的有效手段之一[19]。本研究发现，随着播期后移，燕麦籽粒产量逐渐增加，以5月28日播种获得的产量最高。播期过早，气温偏低，土壤温度和土壤含水量低，影响种子的发芽，导致燕麦提前进入拔节期，分蘖数较少，从而影响产量；播期过晚，气温呈高温干热现象，导致籽粒千粒重下降，从而影响籽粒产量。不同气候环境条件下，推迟播期对作物产量影响不一[20]。王永刚等[21]研究发现，在黑龙江中西部地区，随着播期的推迟，皮燕麦产量逐渐降低，其原因主要是因为生育期缩短，灌浆期随之减少，导致燕麦干物质积累减少；另外，播期推迟后，气温升高，降雨增加，容易导致燕麦徒长而造成减产。

在本试验中，播期虽然影响了燕麦生育阶段的热量分布，但相关性分析表明，降雨量及其在各生育阶段的分布是影响燕麦产量和品质的主要因素。在半干旱环境中，降雨年际间变化大、生长季内分布不均增加了作物遭受干旱胁迫的风险[22]。在雨养农业中，降雨是作物水分需求的唯一来源，所以作物生长季内降雨量往往与产量关系密切，本研究发现，燕麦生育期内降雨总量与产量呈正相关。播期通过调节作物关键生育时期或临界需水时期与降雨集中期相遇，从而满足作物需水以保障作物生长和产量形成[11]。拔节至抽穗期是燕麦生育期间需水量最大、最迫切的时期[23]。本研究发现，播期推迟后，拔节到抽穗期降雨量增加，促进了燕麦的生长和籽粒形成，可由该时期的降雨量与产量呈显著正相关所证实(表5)。

表5 燕麦各生育阶段相关气象因子与产量和品质的相关性分析Table 5 Correlation between meteorological factors at oat growth stages with grain yield and quality

播期也通过光、热、气、温等气候因子来影响作物的品质。周 伟等[24]研究发现，适当延迟播期，有利于提高糯玉米籽粒淀粉含量。兰 涛等[25]对6种不同生态型小麦播期的研究发现，晚播处理的小麦产量和品质均有所降低。本试验发现，推后播种提高了燕麦籽粒β-葡聚糖、粗蛋白和粗脂肪的含量，但燕麦各生育时期间的降雨和积温对产量和品质形成影响不一，降雨量、积温和生育时期对β-葡聚糖含量无显著作用，推测可能与土壤等其他因素有关。本研究发现，灌浆到成熟期的降雨量增加不利于燕麦产量和品质的提高，因为灌浆到成熟期，光照和热量是保证籽粒饱满和品质高低的主要因素。赵宝平等[26]在呼和浩特进行的防雨池试验中发现，当灌溉量为180 mm时，燕麦产量达到最大，继续提高灌溉量，反而会造成减产。

本试验对内蒙古燕麦主产区主栽燕麦品种开展了播期研究，在今后的研究中需进一步增加供试燕麦品种数量，以明确不同品种与环境因子互作效应对产量品质的影响；另外，本试验中两年数据的燕麦成穗数变异幅度较大，从提高成穗数方面考虑，建议将播量和播期结合起来研究其对燕麦产量与品质的影响。

4 结 论

在阴山丘陵区，白燕2号适宜在5月18日至5月28日之间播种，能充分协调和利用水热资源，可获得高产优质燕麦。

适当延迟播种提高了燕麦生育阶段降雨量，特别是拔节至抽穗期；提高了苗期阶段积温，促进了燕麦的生长，提高了燕麦株高和茎粗，提高了燕麦的籽粒产量和品质；燕麦各生育阶段水热变化对产量和品质形成影响不同，主要与各生育时期降雨分配有关。