饲用燕麦栽培技术研究进展

齐安银,曾庆晨,李颜秘,向达兵,万 燕,邹 亮

(成都大学 农业农村部杂粮加工重点实验室，四川 成都 610106)

0 引 言

燕麦(AvenasativaL.)，是禾本科燕麦属的一年生草本植物，具有喜冷凉和较强的抗旱、抗贫瘠、耐盐特性，是一种粮饲兼用作物[1-3].燕麦栽培种主要有裸燕麦(AvenanudaL.)和皮燕麦(AvenasativaL.)，2种栽培种的最大区别为籽粒是否带壳，皮燕麦粒含有25%～30%的外壳[4-5].皮燕麦在国内外主要用于饲养家畜，在古代主要用于马饲料，因此又称为饲用燕麦[6-7].饲用燕麦籽实中含有丰富的蛋白质、脂肪、矿物质、可溶性膳食纤维、维生素与β-葡聚糖，可加工制成优质精饲料[8]；茎叶柔软多汁，营养物质高，适口性好，富含水溶性碳水化合物及粗蛋白，可做青饲草、青干草或制作成青贮供家禽家畜食用[9-10].饲用燕麦在我国高海拔地区广泛种植，是众多牧场的主要饲料来源，同时也是缓解过度放牧带来的草场压力与恢复草原生态的理想作物.我国饲用燕麦栽培大多是农牧民自发种植，采用传统的技术手段，缺乏科学的指导与管理，从而造成饲草生产力低下，品质欠缺[10].为促进饲用燕麦产业发展，建立、推广饲用燕麦的高产、优质和生态的技术体系十分重要.因此，本文从饲用燕麦的播期、刈割期、种植密度、施肥技术、间混套作和栽培生理方面进行总结梳理，以期为饲用燕麦的发展提供参考.

1 我国饲草燕麦的生产概况

据2020年中国农村统计年鉴，我国燕麦种植规模为3.62×105hm2.从消费上看我国近60%燕麦用于饲用消费，饲用燕麦主要种植于内蒙古、青海、河北、西藏、甘肃与山西等地，其次在四川、云南、宁夏、陕西、贵州、新疆与黑龙江等地也有少量分布[11].随着饲用燕麦在农牧交错地发展迅速，饲用燕麦已成为我国畜牧业的重要饲草来源.此外，饲用燕麦在我国草原退化地、沙地、盐碱地、春闲田和秋闲田中正在进行研究试种推广，有望在恢复草原生态，改善土壤，提高土地利用率的同时进一步促进饲用燕麦产业和畜牧业的发展.

2 栽培技术研究进展

2.1 播 期

北方地区和四川西部高寒地区主要是以春播为主，集中在4月至6月，成都平原、黔南地区和鲁南地区主要以秋播为主，播期为9月中下旬至10月(见表1).饲用燕麦的适宜播期因地区、品种和收获产物不同而呈现微小差异.卢敏等[12]发现，在贵州南部低热河谷地区种植“Y-09-05”收获燕麦饲草以9月中下旬为理想播期，而收获种子以10月播种为宜.播期的选择决定着饲用燕麦各生育时期所对应的水热因子，并能确保饲用燕麦各生育期积温和降雨量与不断变化的气候相对应.燕麦在幼穗分化时需要低温刺激才能抽穗结实，在春化阶段后的各生育时期积温与降水量决定着饲用燕麦的收获量与品质的形成[13].因此，通过调整播种日期使得饲用燕麦与各地区的光、温、水和气象条件相匹配，是获得优质与高产饲用燕麦的重要技术手段.宋词等[14]将青藏高原3 200 m左右海拔处“加燕2号”燕麦的播期调整到6月中旬，使得粗蛋白增加，粗纤维减少，牧草品质提升.景婷婷等[15]也证明了将成都平原地区“英迪米特”燕麦的播期调整至10月中下旬，植株倒伏率降低，茎叶比增加.南方地区春季气温上升较快，饲用燕麦更适于秋播，庄克章等[16]比较了鲁南地区饲用燕麦春播和秋播差异，秋播燕麦的株高、叶面积、鲜草和干草产量及整株粗脂肪、粗蛋白和粗灰分等均优于春播.通过播期调整还可以抑制田间杂草生长[17]，减少田间管理、提升产量和经济效益.此外，播期对燕麦种子活力也有影响[18]，应将用于繁种和用于收获饲草用途的设置不同的播期，保证饲草燕麦的可持续发展.

表1 不同地区饲用燕麦适宜播期统计

2.2 刈割期

燕麦饲草的营养组成在各时期存在着动态变化，适宜的刈割期选择决定着燕麦饲草鲜草与干草的产量与质量，是影响食草家畜生长和家畜农产品生产的重要因素[24].吴亚楠等[25]以澳大利亚燕麦干草检测标准为参考，对“坝莜8号”饲用燕麦不同刈割期干草品质进行评定，随着生育期的延长，干草产量逐渐升高，燕麦粗蛋白逐渐降低，中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维先降低后升高，结合饲草产量最终确定“坝莜8号”的最佳刈割期为抽穗中期.Zakirullah等[26]也发现，抽穗中期粗蛋白、粗纤维和鲜草产量相对较高.柳茜等[27]对攀西地区冬闲田种植的饲用燕麦研究中发现，中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维变化与吴亚楠等[25]的研究结果相反，这可能是燕麦品种之间的差异.刘琳等[28]对4种燕麦的研究同样发现随着生育期的延长粗蛋白逐渐降低，干草和鲜草产量逐渐升高，这种变化可能是饲用燕麦从抽穗期开始植株粗蛋白随着干物质增加的稀释效应和养分向生殖器官的转移作用而逐渐降低.刘建宁等[29]从燕麦饲草的贮藏为出发点，认为开花期至乳熟期是调制青贮饲料的最佳刈割期，此时的饲料相对值、可消化干物质和粗蛋白含量较高，含水量也最佳；调制干草最佳为乳熟期至蜡熟期，此时干物质含量最高.曹丽霞等[30]对6个燕麦品种进行不同刈割期试验，在抽穗期和开花期进行刈割时叶片丰茂，茎叶比低，适口性好.综上，对于冬闲田燕麦应尽量选择早熟品种，刈割时期推荐选择抽穗期至灌浆期之间进行刈割，在保证下茬作物正常生长的同时获得较好的饲草产量与质量，对于秋收燕麦，调制高品质干草可在抽穗期进行刈割，制作全株饲料可在蜡黄期收获.为了提高饲草品质，在刈割时可适当增加留茬高度，减少茎的比例，同时还可以防风固沙，减少水土流失，改善土壤性质[31].

2.3 种植密度

种植密度与作物产量和品质息息相关，合理的种植密度是保证燕麦对光照、水分和矿物质的吸收，促进光能利用率、物质积累和品质形成的关键.随着密度的增加，燕麦单株的光合能力降低，植株衰老加速，进而影响产量与品质的形成[32].在籽粒形成上，饲用燕麦种植密度与单株分蘖数、穗粒数和穗粒重显著相关[33].在饲草生产上，播量与饲草产量、株高、茎粗、总分蘖数和叶面积显著相关，并与种植方式存在交互作用，条播优于撒播[34].在饲草品质上，随着种植密度逐渐增加，燕麦饲草粗蛋白和粗脂肪逐渐下降，对茎叶中糖积累、酸性洗涤纤维和中性洗涤纤维含量也具有较大的影响[35].为了获得更大的饲草产量，可以适当增加种植密度，可通过合理增加肥料，选育优良品种，采用宽窄行播方式，与豆科饲草间混作等方式改善因密度增加而引起的生理活性损伤及营养品质降低[36].王雪莱[37]研究发现，种植密度在750～900万株/hm2的综合评分依然较高.通过改变种植模式，在适宜高密下进行宽幅条播，可提高燕麦群体抗倒伏性，利于机械化作业[38].

2.4 施肥技术

作物在生育进程中需要从外界吸收大量的营养元素，土壤中所含有的营养元素往往无法保证作物整个生育时期的需求，合适的施肥是保证作物正常生长发育的关键.饲用燕麦对氮素敏感，施氮量与施氮方式显著影响饲用燕麦生长与品质的形成，施氮后饲草株高、茎粗、分蘖数、叶面积、干草产量、叶绿素含量、光合能力、叶片抗氧化酶活性、粗蛋白、粗脂肪和饲草营养价值增加，并随着施氮量的增加呈现先增加后降低的趋势，中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维呈现先降低后增加的趋势[39].在施肥方式上主要以追肥为主，康勇建等[40]发现，在孕穗期追肥70%，可显著提高抗倒伏能力(株高和重心高度下降，茎秆茎粗、木质素、可溶性糖、钾和硅等显著增加)和鲜草产量.王乐等[41]在苗期追施氮肥显著改善了植株的生长和叶绿素含量.氮肥的施用还应与品种相结合，王鑫等[42]发现，氮敏感品种可减少施用90 kg/hm2氮肥.施用氮肥后其增益效果明显，但是在施肥上推荐结合有机肥一起施用，在相同施氮情况下氮肥配施有机肥对饲用燕麦生长及籽粒品质显示出更好的效果[43].李文等[44]研究也表明，无机肥配施有机肥能够显著提高饲草营养和改善土壤养分情况.在无机肥的施用上还应考虑氮磷钾配比，马祥等[45-46]发现，不同的氮磷配比对饲用燕麦的农艺形状、饲草和谷物产量影响显著，氮磷钾互作表现为NP>NK>PK.此外，施肥应与其他栽培措施相结合，例如施氮量与种植密度和耕作方式等相结合.因此，饲用燕麦施肥方式建议以有机肥为基肥，无机肥作追肥，种植肥料利用高效型品种，根据土壤养分合理配施有机肥和无机肥.

2.5 间混套作

间套混作是我国传统农业中的极其普遍和重要的种植模式，具有提高作物产量，改善土壤理化性质，优化资源配置与提高资源利用效率等优势.饲用燕麦具有较强的种间相容性，能够与其他豆科饲草作物(紫花苜蓿、箭筈豌豆与饲用豌豆等)共存、竞争与互利，其最优状态源于与豆科作物种间的资源竞争及豆科氮素固定向燕麦转移的互补，如饲用燕麦与紫花苜蓿间作促进了紫花苜蓿的结瘤固氮，形成了与燕麦种间的氮素互馈，与箭筈豌豆混作的氮素效益可达到100 kg/hm2的氮肥.与饲用燕麦单作相比，与春箭筈豌豆间作显著增加了光能利用效率，单位土地面积生产力和土壤养分的改善；与紫花苜蓿间作能够增加燕麦的干物质、碳氮代谢酶活性、碳水化合物和蛋白的积累，提高饲草产量与品质.间混作增效的另一方面源于土壤理化性质的改善，饲用燕麦与油菜混作显著提高了土壤脲酶、蔗糖酶和过氧化氢酶的含量，与箭筈豌豆间作显著提高了土壤团聚体、全磷以及全钾含量.合理的饲用燕麦与豆科牧草间混作模式是发挥间混作最大效益的关键，王燕超[47]发现,以燕麦与春箭筈豌豆间距40 cm，1∶1配比在盛花期刈割，可获得最高的干草和牧草粗蛋白含量；杨鹏年等[48]将干草产量、酸性洗涤纤维、中性洗涤纤维、粗蛋白和粗脂肪进行加权关联分析发现，以燕麦与豌豆80∶20时最优；冯廷旭等[49]认为燕麦与箭筈豌豆(7∶3)，燕麦与饲用豌豆(6∶4)的燕麦产量与品质综合评价较高.从以上学者的研究可以看出燕麦与豆科饲草作物的多种间混作模式优势明显，这些模式的不同可能源于气候条件、土壤环境与供试品种的不同.因此，对于饲用燕麦与豆科饲草作物的间混作增益机制(土壤结构与养分，微生物群落，作物基因调节与生理生化，种群间的竞争与互作等方面)还需更加深入研究，为适宜于各地区的间混作模式提供理论依据.套作是除间混作之外的另一增益种植模式，李小鹏[50]以紫花苜蓿与燕麦套作发现，在水浇地与旱地苜蓿刈割7 d后播种早熟燕麦品种模式均可显著增加土壤养分与燕麦饲草产量与品质，提高了土地利用效率.

2.6 良种繁育

饲用燕麦大部分以收获饲草为目的，收获时籽粒未完全成熟，温度低于16 ℃或高于27 ℃、干旱与光照不足均不利于籽粒灌浆，饲用燕麦生产田多数不能生产出优质的种子.种植户由于缺乏足够的良种繁育知识，其自留种生产力往往较低，导致饲草产量降低，降低种植户收益，打消种植户的积极性.因此，有必要建立饲用燕麦良种繁育基地为种植户提供优质的种子.设立专门的良种繁育田，与马铃薯、油菜、大豆和蔬菜等进行轮作，保证播种时燕麦种子纯度在97%以上，采用底肥和追肥方式提供足够的养分，在抽穗期进行除杂保证种子纯度，良种田外设置隔离带避免外围种子混入.饲用良种繁育应由政府主导，与企业合作，建立完善的良种繁育规程，制定良种检验标准，实现生产流通一体化，通过互联网技术实现种子的溯源.

3 逆境生理研究进展

3.1 干旱胁迫

饲用燕麦主要种植于我国干旱和半干旱地区，研究干旱胁迫对指导饲用燕麦栽培具有重要意义.饲用燕麦属于较强的抗旱性作物，在遭遇干旱时饲用燕麦会通过自身调节(根系重塑、生理渗透调节与抗氧化系统加强)以适应环境，但这是以牺牲地上部生长发育为代价.饲用燕麦各生育期均易受到干旱胁迫的影响，不同品种抗旱性能表现出明显差异，在萌发期缺水会降低种子的发芽率、发芽势和种子活力指数，影响种子的出苗率和均一性，饲用燕麦幼苗可适应轻度干旱，随着干旱程度和时间的增加其损伤加大，直至死亡，在拔节期至开花期之间任一时刻遭受干旱胁迫直接影响着干物质的积累分配和产量的形成，干物质向着根和茎分配，地上部叶、百粒重、穗长、小穗粒数、单序籽粒重和产量下降.干旱胁迫主要通过限制叶源发育(改变气孔面积、数量和叶绿体形状，降低光合性能)和库大小(小穗粒数)进而使得地上部干物质积累和籽粒产量下降.为了避免干旱胁迫带来的不利影响，缺水后应及时补水，饲用燕麦复水后表现出补偿效应，特别是在对水分敏感的拔节期和开花期，拔节期补水表现出超补偿效应，开花期缺水直接影响着籽粒灌浆过程，如不及时补水籽粒干瘪，蛋白、淀粉含量和品质严重下降.在干旱或半干旱地区推荐种植抗旱能力强的品种，如“坝莜6号”和“贝勒”.张立坤[51]从萌发、生理生化、生产性能及品质方面综合评选出了抗旱性能较好的2个品种.此外，通过外源的人工措施减轻干旱胁迫具有积极的影响.任祥[52]提出生物可降解地膜垄种植方式，使用该种方式可以提高土壤贮水量、表层温度和水分利用效率，增加燕麦干草、籽粒产量和干草粗蛋白含量，降低中性洗涤纤维.任廷会等[53]通过外源使用一氧化氮增加了超氧化物歧化酶(SOD)活性和渗透物质积累，减少自由基的损害来缓解干旱胁迫.Kutasy 等[54]发现，外源施用硅肥和硫肥可以提高植株的抗旱性，通过增加水分利用效率和叶片光合能力来提高燕麦产量.Ghafoor等[55]采用叶面喷施脯氨酸可以改善植株因干旱所引起的植物生长、叶脯氨酸含量、叶肉厚度、根直径、根表皮、内茎直径、茎维管束面积和茎表皮面积等的抑制.

3.2 盐胁迫

燕麦具有一定的耐盐性，被认为是改善盐渍化土壤的重要特色粮饲作物.研究盐胁迫对饲用燕麦栽培的影响对于改善土壤盐渍化，提高土地利用效率，以及保障饲草和籽粒的稳产增收具有重要意义.不同的盐浓度胁迫对于饲用燕麦种子萌发、幼苗生长、叶片叶绿素含量、光合能力、饲草产量和品质具有显著的影响.随着盐浓度的增加，燕麦种子发芽率和活力指数逐渐下降，燕麦株高、分蘖数和地上部生物量显著降低[56].随着盐胁迫时间的增长，燕麦幼苗的叶绿素含量、光合参数和K+含量下降 ，耐盐性品种维持着较高的渗透物质含量、抗氧化酶活性和K+含量[57].盐胁迫限制着燕麦对营养元素的吸收和分配[58]，进而影响着燕麦饲草的产量与品质，王玥[59]通过AsA、GA3和MgSO4引发剂促进了植株N、P、K、Ca、Mg和Na的含量，提升了植株鲜草、干草和籽粒的产量，增加了饲草淀粉和蔗糖的含量.为了缓解和提高饲用燕麦在盐胁迫下的萌发和生存，董秋丽等[60-61]和寇江涛[62]分别外源使用抗坏血酸和油菜素内酯提高了燕麦在盐胁迫下的种子活力和幼苗的生存能力.李海萍等[63]通过喷施硝普钠提高了燕麦幼苗抗氧化酶活性(SOD、POD和CAT)，减轻了盐胁迫造成的伤害.Wang等[64]发现，Ca2+可以维持盐胁迫下燕麦光合系统Ⅰ(PSⅠ)的功能完整性，提高盐胁迫下的光合效率和生长.除了施用外源性物质之外，研究耐盐性微生物是改善盐渍化土地和提高燕麦生产力的绿色措施，Sapre等[65]从耐盐性促生根际细菌(PGPR)中分离出菌株IG 3，可定植于燕麦根表面和内部帮助燕麦抵御盐胁迫损伤.郭云飞[66]研究发现,内生真菌发酵液能够显著提高种子活力，促进种子萌发，并促进幼苗生长和幼苗体内抗氧化酶活性和渗透物质的增加.黄铖程[67]使用生物菌肥降低盐碱地pH值，提高土壤养分，促进饲用燕麦生物量积累.

4 结 语

随着燕麦研究人员的增加，饲用燕麦的栽培研究已经取得较大的发展，在饲用燕麦的播期、刈割期、种植密度、施肥技术和间混套作等方面取得了一定的成效，但是对饲用燕麦的栽培研究还存在着很大的空白，总结如下：

1)对优质燕麦饲草的生长发育规律及燕麦饲草营养品质的形成缺乏足够的了解和认知.目前关于饲用燕麦在生长发育过程中的养分需求规律主要集中在氮肥的研究上，而在有机肥与氮磷钾配比施用以及微量元素吸收规律的研究较少.大部分研究已经表明施肥可显著改善燕麦饲草产量与品质，但是饲草产量最高的时期其营养品质往往有所损失，品质最佳的抽穗中期其饲草产量通常不是最佳，这可能与营养元素的吸收和转移有关，研究饲用燕麦各时期的元素动态与营养物质之间的关联，有望调节收获物的营养品质.目前，已在小麦、玉米和水稻等作物中发现，进入开花期之后植株的叶、茎和根中的养分会向着生殖器官中转移，因此，通过加大养分吸收或限制养分的转移可能有效防止饲草燕麦品质降低.此外，对于大多种植在干旱和半干旱地区的饲用燕麦，开展饲用燕麦生长发育的水肥利用规律研究，明确各时期的水肥需求，结合不同地区的气候条件对制定合理的栽培措施至关重要.

2)不同种植地、海拔和光温的利用对饲用燕麦生产力影响还有待进一步研究.我国饲用燕麦种植地主要集中在海拔1 000～4 600 m之间，不同海拔高度地区光温差异直接影响着燕麦饲草的生产能力.通过引种实验表明，不同的饲用燕麦品种在不同生态区的生产性能表现出巨大差异，因此各地区之间应积极进行科学的引种实验，为牧民培育和推广更加优质的饲草燕麦品种，替换传统生产中退化品种.近年来，饲用燕麦在青藏高原等高海拔地区种植需求不断扩大，急需培育更多优质的耐寒品种.饲用燕麦喜冷凉，其最适生长温度为15～25 ℃，具有一定的耐寒能力，其幼苗最低可耐受-4 ℃低温，超过30 ℃其生长受抑制.另外，燕麦属于长日照作物，光照不足致使无法抽穗开花，影响饲草生长与籽粒的形成，这极大限制了饲用燕麦在南方地区冬闲田的发展，应加强光不敏感性基因挖掘应用和光不敏感性品种培育.

3)对饲用燕麦的抗逆特性(抗旱和抗盐)与抗逆措施研究还不足.饲用燕麦具有一定的抗逆性，这也是饲用燕麦能够在沙地和盐碱地种植的基础，这证明饲用燕麦自身存在着一定优秀的生理、细胞及分子上的调节机制，而目前关于其抗逆性的研究主要还是集中在生理的研究上，而缺乏更深入的基因调控和代谢机制调节上研究，今后应在优良抗逆品种的抗逆调节机制、耐逆基因的挖掘、功能鉴定和应用等方面加大研究力度，为优良抗逆品种的选育奠定基础.此外，在其他作物中已经证明通过外源措施能够有效提高植物的抗逆性，例如，一些新型肥料(硅肥、硫肥、钛肥、硒肥和纳米粒子)、氨基酸、多胺、外源激素(褪黑素和油菜素类固醇)及体内植物激素的调节等方面的研究有望促进饲用燕麦的生产和抗逆性.