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不同滴灌定额对春播裸燕麦氮磷钾质量分数及产量性状的影响



全 文 :西北农业学报 2014,23(9):44-49
Acta Agriculturae Boreali-occidentalis Sinica  doi:10.7606/j.issn.1004-1389.2014.09.008
网络出版日期:2014-09-18
网络出版地址:http://www.cnki.net/kcms/doi/10.7606/j.issn.1004-1389.2014.09.008.html
不同滴灌定额对春播裸燕麦氮磷钾
质量分数及产量性状的影响
收稿日期:2013-12-05  修回日期:2014-01-20
基金项目:国家自然科学基金(31201177)。
第一作者:吴 娜,女,副教授,博士,研究方向为作物节水生理生态。E-mail:nawu2000@163.com
通信作者:刘吉利,男,博士,副研究员,从事作物栽培生理研究。E-mail:tim11082003@163.com
吴 娜1,刘吉利2
(1.宁夏大学 农学院,银川 750021;2.宁夏大学 新技术应用研究开发中心,银川 750021)
摘 要 在大田条件下,采用随机区组设计,研究不同灌溉定额对春播裸燕麦不同生育时期氮磷钾质量分数
以及产量性状的影响。结果表明,裸燕麦高灌溉定额处理不同生育时期茎、叶和穗中氮磷钾的质量分数显著
高于低灌溉定额(P<0.05)。滴灌灌溉定额为180mm(W4处理)时不同生育时期各器官氮磷钾质量分数最
高,其他处理由高到低依次为:W5、CK、W3、W2、W1;滴灌灌溉定额为60mm(W1处理)不同生育时期各器官
氮磷钾质量分数最低。滴灌灌溉定额为180mm(W4处理)时籽粒产量最高(3 249.7kg/hm2),比传统灌溉
(CK处理)籽粒产量提高5.98%,比最低灌溉定额(W1处理)提高31.83%。说明适宜的滴灌灌溉定额一定
程度上可以促进裸燕麦不同生育时期茎、叶和穗对氮、磷、钾的吸收,使得各器官养分的积累量增加,促使后期
有更多养分向穗部转移,从而有利于燕麦籽粒产量的提高。
关键词 灌溉定额;裸燕麦;氮;磷;钾;产量
中图分类号 S543.7;S507.1   文献标志码 A     文章编号 1004-1389(2014)09-0044-06
Effect of Different Drip Irrigation Quota on Nitrogen,Phosphorus,
Potassium Mass Fraction and Yield of Spring-sown Naked Oat
WU Na1 and LIU Jili 2
(1.Colege of Agronomy,Ningxia University,Yinchuan 750021,China;
2.Research &Development for Application of New Technology,Ningxia University,Yinchuan 750021,China)
Abstract Field experiments,with the randomized block design,were conducted to explore the influ-
ence of different drip irrigation quota to NPK mass fraction in stem,leaf and spike at different devel-
opment stages and yield components of spring naked oats.The results showed that NPK mass fraction
in stem,leaf and spike in the higher irrigation quota processing was significantly higher than those in
the lower irrigation quota during different growth period.With drip irrigation quota of 180mm(W4),
NPK mass fraction of different organs at different development stages was the highest,other process-
ing order from high to low was:W5,CK,W3,W2,W1.Under drip irrigation quota of 60mm
(W1),NPK mass fraction of different organs at different development stages was the lowest.Under
drip irrigation quota of 180mm(W4),grain yield was the highest(3 249.7kg/hm2),5.98%higher
than the control(CK),and 31.83%higher than the lowest irrigation quota treatment(W1),which
indicated that the drip irrigation quota at a certain extent can promote the absorption of nitrogen,
phosphorus and potassium,increasing nutrient accumulation in stem,leaf and spike of naked oats at
different development stages,and transporting more nutrients to panicle,which then improve the
yield of naked oats.
Key words Irrigation quota;Naked oat;Nitrogen;Phosphorus;Potassium;Yield
  氮、磷、钾是作物正常生长发育不可缺少的营
养元素,它们的吸收利用对作物生理活动、生长过
程和抗逆性都有很大影响[1-2]。作物对氮、磷、钾
吸收与分配受诸多因素的影响,其中土壤水分是
最为重要的影响要素之一[3-4],适宜的土壤水分可
以促进作物对氮磷钾的吸收与分配。
滴灌在农业生产中是一种有效的节水措施,
与传统的灌溉方式相比,它减少了机械作业程序,
对土壤结构破坏小,使得根系活动层的土壤温度、
空气和水分状况进一步协调,为作物的正常生长
提供了良好的土壤环境。
燕麦是粮饲兼用作物,是理想的营养保健食
品和特色食品[5-7],具有较高的产量潜力,而且具
有抗旱、耐瘠和适应性强等特性。近年来,有关燕
麦的研究大多集中在灌溉方式、水分状况对其产
量、品质[8-9],光合特征及叶绿素荧光特性[10],以
及燕麦对不同土壤湿度的生理响应等方面[11],而
有关滴灌对其不同生育时期氮磷钾质量分数的研
究鲜有报道。因此,本试验利用大田条件,研究不
同灌溉定额处理裸燕麦不同生育时期茎、叶、穗养
分积累与分配的规律,以期探明不同灌溉定额对
春播裸燕麦生产的影响机理,以及吉林白城地区
春播裸燕麦的最佳灌溉定额,为裸燕麦节水高产
高效栽培提供一定的理论依据和技术支持。
1 材料与方法
1.1 试验地概况
试验于2008-2009年在吉林省白城市农业
科学院进行,试验区位于吉林省西北部、嫩江平原
西部、科尔沁草原东部(14°13′N~46°18′N,121°
38′E~124°22′E),属温带大陆性季风气候,年均
日照时数2 919.4h,年均气温4.9℃,无霜期157
d,年均降水量407.9mm,分布不均,秋冬和春季
降水较少。在试验中,2008年燕麦生育时期
(2008年4-7月)降水量为140mm,2009年燕
麦生育时期(2009年4-7月)降水量为120mm。
播前 耕 层 土 壤 含 有 机 质 12.4 g/kg、全 氮
0.859g/kg、碱解氮66.6mg/kg、有效磷14.2
mg/kg、有效钾71.8mg/kg,土壤pH 为6.86。
前茬作物为燕麦。
1.2 试验设计
设5个滴灌处理(W1、W2、W3、W4、W5),传
统灌溉作对照(CK),春播裸燕麦各处理全生育期
灌溉定额及其分配见表1。采用随机区组设计,
重复3次,小区面积40m2(10m×4m),行距
0.3cm。小区之间深埋塑料膜进行隔离。传统
灌溉(对照)采用畦灌,用水表控制灌水量;滴灌处
理在行间布置滴灌管,滴头间距0.2m,滴头距植
株0.15m,滴头流量2L/h,滴灌时按各处理灌溉
定额不同,分别计算滴灌延续时间,用闸阀精确计
时控制灌水量。播前一次性施入复合肥300
kg/hm2(纯氮、P2O5 和 K2O 的质量比为12∶
20∶13),除灌溉外,其他管理同大田生产。2008-
04-01播种,7月2日收获,2009-03-30播种,7月
5日收获,收获时留茬0.05m,每小区实收2m2
测定籽粒产量,成熟后单独取考种样在室内考察
小穗数、穗粒数和千粒质量。供试品种白燕8号,
由吉林省白城市农业科学院提供。
1.3 指标测定
全氮的测定用 H2SO4-H2O2 消煮-蒸馏法,
全磷的测定用钒钼黄比色法,全钾的测定用火焰
光度计法[12]。
1.4 数据分析
采用SAS8.2软件[13]进行方差分析,其他分
析在 Microsoft Excel中完成。
表1 春播裸燕麦各处理灌溉定额及其分配
Table 1 Distribution of irrigation quota in spring-sown naked oat  mm
处理 Treatment  CK  W1 W2 W3 W4 W5
灌溉定额Irrigation quota  220  60  100  140  180  220
三叶期 Trileaf stage  40  6  10  14  18  22
拔节期Jointing stage  40  12  20  28  36  44
抽穗期 Heading stage  60  18  30  42  54  66
灌浆期Filing stage  80  24  40  56  72  88
·54·9期 吴 娜等:不同滴灌定额对春播裸燕麦氮磷钾质量分数及产量性状的影响
2 结果与分析
2.1 不同灌溉定额对春播裸燕麦氮素质量分数
的影响
从图1可以看出,不同灌溉处理下,叶片氮素
质量分数和分配比例均从孕穗期至成熟期持续降
低;茎杆氮素质量分数和分配比例均从孕穗期开
始增加,开花期达最大值,之后逐渐减低;穗氮素
质量分数和分配比例均从孕穗期开始升高,至成
熟期达最大值。这表明,随着裸燕麦生长发育进
程的推进,氮素逐渐向穗部转移和分配,使得茎和
叶片中氮素所占比例逐渐降低,穗中氮素积累量
在总氮素积累中的比例越来越大。从图中还可以
看出,W4处理成熟期!中氮素质量分数最大,为
2.91%;而灌溉定额最小的 W1处理在各个生育
时期氮素质量分数都最低,与 W4处理之间差异
显著(P<0.05);CK处理与 W4处理各器官氮素
质量分数在孕穗期差异不显著,在开花期和成熟
期差异显著(P<0.05)。这表明,灌溉定额过大
或过小都不利于春播裸燕麦各器官氮素的积累与
吸收。
2.2 不同灌溉定额对春播裸燕麦磷质量分数的
影响
从图2可以看出,叶片和茎杆的磷素质量分
数和分配比例随生育期的推进先升高后降低,在
开花期达到高峰;穗中磷素质量分数和分配比例
从孕穗期开始升高,到成熟期达最大值。其中
W4处理各个生育时期茎、叶和穗中磷素质量分
数最高,W1处理最低;开花期,W4处理茎、叶和
穗的磷素质量分数分别比 W1处理高26.76%、
37.10%、26.03%,两处理间差异显著 (P<
0.05);W4处理与CK处理成熟期茎、叶的磷素
质量分数差异显著(P<0.05),而穗部的磷素质
量分数差异不显著。以上结果表明,开花期后,随
裸燕麦生长发育进程的推进,磷素逐渐向穗部转
移和分配,茎和叶片中磷素质量分数和所占比例
逐渐降低,穗中磷素质量分数及分配比例增加;适
宜灌溉定额有利于春播裸燕麦不同生育时期各器
图1 不同灌溉定额下春播裸燕麦的氮素质量分数
Fig.1 Nitrogen mass fraction of spring-sown naked oat under different irrigation quota
图2 不同灌溉定额下春播裸燕麦的磷素质量分数
Fig.2 Phosphorus mass fraction of spring-sown naked oat under different irrigation quota
·64· 西 北 农 业 学 报 23卷
官对磷素的吸收与利用。
2.3 不同灌溉定额对春播裸燕麦钾质量分数的
影响
由图3可以看出,裸燕麦茎中钾素质量分数
孕穗期较低,开花期达最大值,成熟期又呈现下降
趋势,呈单峰曲线变化,与氮素变化趋势相似。从
图3还可以看出,随着生育时期的推进,叶片钾素
质量分数不断降低;穗中钾素质量分数先升高后
降低,在开花期达到高峰,开花期到成熟期呈现下
降趋势。开花期春播裸燕麦各器官钾素质量分数
均保持较高水平,此时期是裸燕麦钾素的吸收高
峰。开花期之后,钾素在茎杆中的分配比例最大,
显著高于叶片和穗,说明这一时期茎杆对钾素的
吸收量较大,其中开花期 W4处理茎杆、叶片和穗
中钾 素 均 高 于 其 他 处 理,分 配 比 例 分 别 为
50.43%、26.00%和23.57%;W1处理最低,分
配比例分别为48.23%、27.31%、24.46%;在开花
期,W4、W5和CK处理茎杆钾素质量分数分别
比 W1高29.78%、25.74%、25.00%。这表明,
较高灌溉定额有利于春播裸燕麦生育后期各器官
对钾素的吸收。
2.4 不同灌溉定额对春播裸燕麦籽粒产量及产
量构成因素的影响
不同灌溉定额条件下春播裸燕麦籽粒产量和
产量构成因素如表2所示。籽粒产量最高的是
W4处 理 (3 249.7kg/hm2),W1 产 量 最 低
(2 465.1kg/hm2),W4相对于 W1的增产率为
31.83%,其他处理由高到低依次是:W5、CK、
W3、W2。W4、W5和CK 3个处理间产量差异不
显著,但其产量均显著高于其他处理。说明 W1、
W2、W3 3个处理的灌溉定额较小,使得前期营养
分配较少,从而导致后期向穗部转移的养分减少,
其产量构成3要素均受到一定程度的影响,公顷
穗数、穗粒数和千粒质量显著减少,导致产量
下降。
图3 不同灌溉定额下春播裸燕麦的钾素质量分数
Fig.3 Potassium mass fraction of spring-sown naked oat under different irrigation quota
表2 不同灌溉定额下春播裸燕麦籽粒产量及产量构成因素
Table 2 Grain yield and yield components of spring-sown naked oat under different irrigation quota
处 理
Treatment
穗数(×104)/hm-2
No.of spikelets
穗粒数
Grains per spike
千粒质量/g
1 000-grain mass
产量/(kg/hm2)
Yield
CK  317.9a 53.6b 21.58b 3 066.2ab
W1  287.4b 52.7bc  19.68d 2 465.1c
W2  293.6b 51.8c 20.74c 2 626.3b
W3  289.5b 54.3ab  21.64b 2 799.6b
W4  314.3a 55.2a 22.14a 3 249.7a
W5  300.7ab  56.9a 22.06a 3 175.8a
注:同列不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。
Note:The different lowercase letters in the same column mean significant difference(P<0.05).
·74·9期 吴 娜等:不同滴灌定额对春播裸燕麦氮磷钾质量分数及产量性状的影响
3 讨 论
3.1 不同灌溉定额对春播裸燕麦氮、磷、钾质量
分数的积累与分配的影响
氮、磷、钾养分在植株内的分配与器官的分化
建成、生育中心的改变以及3要素营养作用的不
同有关[14]。Daling[15]的研究表明小麦抽穗开花
后,营养器官中矿质养分(主要是氮磷)向穗部运
转。本研究发现,裸燕麦开花前,茎和叶是氮磷钾
积累和分配的主要器官;开花期后,穗成为生长中
心,氮、磷、钾主要向穗部运转,这与Daling的结
论基本一致。
作物对氮、磷、钾吸收与分配受很多因素的影
响,其中土壤水分是最为重要的影响要素之一[4];
不同的灌溉定额影响土壤水分含量,从而影响作
物对氮、磷、钾的吸收与分配。王朝辉等[1]通过对
冬小麦的研究发现,水分缺乏不仅抑制作物生长,
还会降低养分吸收。冯利平等[16]研究表明,适宜
的水分条件能在一定程度上促进萝卜根系对氮、
磷、钾的吸收,增加养分的积累量。本试验研究结
果表明,春播裸燕麦在适宜的灌溉定额(180mm)
条件下,有利于各器官对氮磷钾养分的吸收与积
累;低灌溉定额处理(60mm)严重影响养分的积
累与分配,使得各器官的氮、磷、钾质量分数明显
低于其他处理。所以在滴灌条件下,适当提高灌
溉定额有利于春播裸燕麦对氮、磷、钾的吸收,从
而促进裸燕麦植株的生长,后期有更多的养分向
穗部转移。
3.2 不同灌溉定额对春播裸燕麦产量及产量构
成因素的影响
裸燕麦是需水较多的作物,不仅发芽时需要
较多的水分,且在其生育过程耗水量也比大麦、小
麦及其他谷类作物多[17]。林叶春等[18]研究表明
燕麦生长中后期适度灌溉是提高粒质量、产量的
重要途径之一。Huang等[19]和赵广才等[20]研究
表明,灌水可显著提高小麦产量。白莉萍等[21]报
道,在小麦生育后期增加灌溉次数可提高千粒质
量,尤其是浇灌浆水对增加千粒质量有利。但
Xue等[22]和Sun等[23]认为,灌水量超过一定范
围不仅对提高籽粒产量无益,还会降低水分利用
效率。吕凤荣等[24]试验表明,在底墒较好、基本
苗合理的情况下,减少灌水次数同样可以获得高
产。本试验研究表明,灌溉定额并非越大越好,在
2008、2009年燕麦生长季节,降雨量为140mm、
120mm条件下,灌溉定额为180mm的处理,千
粒质量最大,籽粒产量最高,灌溉定额过大或过
小,致使产量构成三要素均受到一定程度的影响,
后期向穗部转移的养分减少,导致产量下降。这
与Xue、Sun的研究结果基本一致。
3.3 灌溉方式对春播裸燕麦籽粒产量的影响
在本试验中,CK是传统灌溉,它的灌水量与
滴灌 W5处理相同,但它的籽粒产量比 W5处理
降低3.45% 。传统灌溉方式灌水均匀性差,水量
浪费较大,不能够及时、定量、有效地满足作物生
长发育对水分的需求。而滴灌不破坏土壤结构,
土壤内部水、肥、气、热 经常保持适宜于作物生长
的良好状况,蒸发损失小,从而有利于作物产量的
提高。白莉萍等[21]对大田棉花进行膜下滴灌与
沟灌研究发现,膜下滴灌棉花的水分生产效率和
经济产量分别较沟灌高出143.7%和18.9%,这
与本试验的研究结果基本一致。
4 结 论
本研究结果表明,春播裸燕麦对干旱是敏感
的,灌溉定额过大、过小都会影响其不同生育时期
不同器官对氮磷钾的吸收,适当的灌溉定额有利
于春播裸燕麦对氮磷钾的吸收与利用。在2008、
2009年燕麦生长季节,降水量为140mm、120
mm条件下,春播裸燕麦的最佳滴灌灌溉定额为
180mm。在此灌溉定额下,裸燕麦对氮磷钾的吸
收均达最大值,促使后期有更多的养分向穗部转
移,从而有利于燕麦籽粒产量的提高。
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