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生物菌肥替代氮肥对裸燕麦产量和品质的影响



全 文 :文章编号:1003-8701(2015)04-0021-05
生物菌肥替代氮肥对裸燕麦产量和品质的影响
许永胜 1,曾昭海 1,张 凯 1,古燕翔 2,郭来春 3,王春龙 3,胡跃高 1*
(1. 中国农业大学农学与生物技术学院,北京 100193;2. 北京市延庆县种植业服务中心,北京 102100;
3. 吉林省白城市农业科学院,吉林 白城 137000)
摘 要:为认识生物菌肥拌种及减少一定量氮肥对裸燕麦产量和品质的影响,在吉林白城以裸燕麦(白燕
2号)为材料,设置 90 kg N·hm-2(对照,A1)、67.5 kg N·hm-2(A2)、45 kg N·hm-2(A3)、22.5 kg N·hm-2(A4)、0 kg
N·hm-2(A5)5个氮素梯度,除A1外,其余均有生物菌肥拌种。结果表明,生物菌肥 30 kg·hm-2拌种可替代 22.5
kg N·hm-2,A2综合效果较好,其小穗数、千粒重比A1提高 5.7%、2.21%,燕麦籽粒产量差异不显著(p>0.05),
籽粒粗蛋白、粗脂肪含量分别提高 4.58%、0.22%,与对照相比差异不显著(p>0.05);A2与对照相比中性洗涤
纤维(NDF)和酸性洗涤纤维(ADF)含量分别降低了 1.99%、2.17%,相对饲用价值提高了 3.98%;籽粒和秸秆氮
磷钾元素含量差异不显著(p>0.05)。
关键词:燕麦;生物菌肥;施氮量;产量;品质
中图分类号:S512.6 文献标识码:A
Effects of Bio-Fertilizer Partial Substituting for Nitrogen
Fertilizer on Yield and Quality of Oat
XU Yong-sheng1, ZENG Zhao-hai1, ZHANG Kai1, GU Yan-xiang2, GUO Lai-chun3,
WANG Chun-long3, HU Yue-gao1*
(1. College of Agronomy and Biotechnology, China Agricultural University, Beijing 100193; 2. Planting Industry
Service Center in Yanqing, Beijing 102100; 3. Baicheng Academy of Agricultural Sciences, Baicheng 137000, China)
Abstract:In the study, effects of seed dressing with bio-fertilizer and decreasing nitrogen fertilizer input on
the yield and quality of oat (Avena sativa L.) were studied in Baicheng City, Jilin Province. Five treatments were es⁃
tablished using oat Baiyan 2 as experimental material, i.e., A1: with 90 kg N·hm-2 (CK); A2: with 67.5 kg N·hm-2;
A3: with 45 kg N·hm-2; A4: with 22.5 kg N·hm-2; A5: without nitrogen fertilizer. Except of A1, others were seed
dressed with bio-fertilizer. Results indicated that seed dressing with bio-fertilizer 30 kg·hm-2 could be the alterna⁃
tive to 22.5 kg N·hm-2. Treatment A2 showed the best comprehensive effect among five treatments, which had 5.7%
larger spikelet number, 2.21% higher thousand seed weight, 3.98% higher the relative feed value, 1.99% lower neu⁃
tral detergent fiber (NDF) content and 2.17% lower acid detergent fiber content than treatment A1. Also, no obvious
difference (p>0.05) in grain yield was observed among five treatments. Moreover, compared with treatment A1, treat⁃
ment A2 increased grain crude protein content and fat content by 4.58% (p>0.05) and 0.22% (p>0.05), respectively.
Furthermore, there was no significant difference (p>0.05) in grain and straw nitrogen, phosphorus and potassium
contents among five treatments.
Key words:Oat; Bio-fertilizer; Nitrogen Application Rates; Yield; Quality
收稿日期:2015-02-27
基金项目:国家燕麦荞麦产业技术体系(CARS-08-B-1);国家公益性行业(农业)科研专项(nyhyzx07-009-2)
作者简介:许永胜(1988-),男,在读硕士,主要从事作物栽培与生理研究。
通讯作者:胡跃高,男,教授,E-mail:huyuegao@cau.edu.cn
吉林农业科学 2015,40(4):21-25 Journal of Jilin Agricultural Sciences
许永胜等:生物菌肥替代氮肥对裸燕麦产量和品质的影响
DOI:10.16423/j.cnki.1003-8701.2015.04.006
22 吉 林 农 业 科 学 40卷
燕麦是世界重要粮食与饲料作物,裸燕麦蛋
白质含量高,氨基酸结构均衡,必需氨基酸含量
高,且富含膳食纤维。裸燕麦的上述特点因社会
公众健康问题强化而受到越来越多的关注。生物
菌肥又称为生物肥料或微生物肥料 [1],是指一种
含有活性微生物的特定制剂,微生物通过一个特
殊的微区环境—根际(Rhizosphere)与植物发生相
互作用,并通过产生多种生理活性物质、提高植
物抗逆性、活化并促进营养元素的吸收等途径,
促进植物的生长和品质的改善。燕麦的生长期
中,肥料的供应情况对燕麦的生长发育、产量和
品质形成具有重要影响。有实验证明,生物菌肥
在小麦 [2-3]、蔬菜 [4-5]、大豆 [6]及烤烟 [7]上的应用效果
良好,促进产量的提高;韩文星等 [8]报道生物菌肥
可明显促进燕麦生长、提高粗蛋白、粗脂肪含量
和降低纤维含量;曹丽霞 [9]、陈彩锦 [10]等研究表明
生物菌肥可替代 25%左右氮肥,并促进燕麦生长;
黄鹏等 [11]研究表明,化肥减量 15%以内,可以保证
小麦稳产;刘峰等 [12]研究表明马铃薯施用微生物
酵素菌肥,马铃薯块茎产量稍高于施用化肥产
量,对马铃薯品质有明显提高,薯块抗腐烂能力
明显提高。而生物菌肥对燕麦品质的影响研究较
少。本试验通过设置不同的氮素梯度,结合菌肥
拌种,研究裸燕麦籽粒产量、品质的变化,大量元
素的积累动态,以期确定生物菌肥有效替代化肥
的比例。
1 材料与方法
1.1 试验材料与方法
1.1.1 试验地基本情况
在吉林省白城市农业科学院试验地进行(45°
37′N,122°48′E),属温带大陆季风气候,年均日照
时数 2919.4 h,年均气温 4.9 ℃,无霜期 157 d,年均
降水量 407.9 mm。燕麦生长期间(5月~8月)的平
均气温为21.5 ℃,总降水量为420.7 mm。试验田土
壤为典型的黑钙土,耕层土壤有机质17.4 g·kg-1、全
氮 1.2 g · kg- 1、速效磷 9.4 mg · kg- 1、速效钾 154.6
mg·kg-1,土壤 pH为 8.55。试验于 2013年 5~8月
进行。
1.1.2 试验材料
供试裸燕麦(Avena nuda L.)品种为白燕 2号
(Baiyan 2),由吉林省白城市农业科学院提供。生
物菌肥由北京六合神州生物工程技术有限公司提
供。生物菌肥:有效活菌数≥0.2亿·g-1,有机质≥
25%,全氮含量 1.6%。
1.1.3 试验方法
试验设 5个氮水平处理,A1(清水拌种+90 kg
N·hm-2)为对照、A2(菌肥拌种+67.5 kg N·hm-2)、A3
(菌肥拌种+45 kg N·hm-2)、A4(菌肥拌种+22.5 kg
N·hm-2)、A5(菌肥拌种+0 kg N·hm-2),试验重复 4
次,各小区呈随机区组排列。具体处理见表1。
小区面积 20 m2(4 m×5 m),条播,行距为 30
表 1 肥料处理
编号
A1
A2
A3
A4
A5
处理
清水拌种+90 kg N·hm-2
菌肥拌种+67.5 kg N·hm-2
菌肥拌种+45 kg N·hm-2
菌肥拌种+22.5 kg N·hm-2
菌肥拌种+0 kg N·hm-2
肥料种类及用量
生物菌肥拌种,用量为 30 kg·hm-2,使用方法为将
种子润湿,加入生物菌肥拌匀,堆放 8~12 h后播种;
氮肥用尿素,60%的尿素播种前沟施,40%在三
叶期撒施;P、K用硫酸钾和过磷酸钙,每公顷
P2O5 45 kg、K2O 45 kg,磷肥和钾肥全部基施。
cm,播深 5 cm,播量为 150 kg·hm-2。2013年 5月 9
日播种,2013年 8月 10日收获。
1.2 测定指标与方法
1.2.1 产量及产量构成因子测定
燕麦收获期,每小区取 1 m2,记录有效穗数,
收获的种子风干后称重;成熟期各处理取 50 cm
代表性样段,按大小株和分蘖比例从中取 10株测
定穗长、小穗数、穗粒数;采取五百粒法获得千粒
重。
1.2.2 品质指标测定
植株不同部分烘干样品磨碎过 1 mm筛后进
行品质分析 [13],采用半微量凯氏定氮法 [14]测定粗
蛋白含量,转换系数为 6.25;粗脂肪(EE)用索氏
脂肪抽提法测定;采用凡式洗涤法 [15]测定中性洗
涤纤维(NDF)和酸性洗涤纤维(ADF);可消化干
物质(digestible dry matter,DDM)、潜在干物质采食
量(dry matter intake,DMI)和相对饲用价值(the.rel⁃
ative.feel.value,RFV)的计算公式 [11]分别为 DDM
(%)=(88.9-0.779ADF)×100%;DMI(%)=120/NDF;
RFV(%)=(DDM×DMI)/1.29,其中,相对饲用价值
是衡量饲草品质的重要指标。
1.2.3 植株大量元素含量测定
4期 许永胜等:生物菌肥替代氮肥对裸燕麦产量和品质的影响 23
2.2 对燕麦籽粒粗蛋白和粗脂肪含量的影响
由表 3可知,氮肥施用量对燕麦籽粒中粗蛋
白含量有显著影响。提高氮肥施用量使燕麦籽粒
粗蛋白含量增加,粗脂肪含量呈降低趋势。A2和
A1相比,粗蛋白含量和粗脂肪含量分别增加了
4.58%、0.22%,由显著性分析可知粗蛋白和粗脂
肪含量差异不显著(p>0.05)。A3、A4、A5相比,
粗脂肪含量差异不显著(p>0.05);A3、A4、A5和
A1 相比,粗脂肪含量分别增加 0.33%、0.22%、
1.77%。
2.3 对燕麦秸秆品质的影响
相对饲用价值是衡量牧草品质的重要指标。
由表 4可知,生物菌肥拌种可降低燕麦秸秆中中
性洗涤纤维(NDF)和酸性洗涤纤维(ADF)含量。
A2和 A1相比,中性洗涤纤维(NDF)和酸性洗涤
纤维(ADF)含量分别降低了 1.99%、2.17%,由显
著性分析可知 ADF含量差异显著(p<0.05);A3、
A4、A5分别和A1相比,燕麦秸秆ADF含量差异不
显著(p>0.05);A5 和 A1 相比,中性洗涤纤维
(NDF)和酸性洗涤纤维(ADF)含量分别降低了
1.18%、1.10%。A3、A4、A5分别和 A1相比,可消
化干物质、潜在干物质采食量、相对饲用价值差
全N:H2SO4-H2O2消煮后用微量凯氏定氮仪测
定;全 P:H2SO4-H2O2消煮后用钒钼黄比色法测定;
全 K:H2SO4-H2O2消煮后用火焰分光光度计法测
定。
1.3 数据处理
试验数据均用 Excel 2007 整理并作图,用
SAS 9.0对数据进行统计分析和多重比较。
2 结果与分析
2.1 对燕麦产量及产量构成因素的影响
表 2可知,A2和 A1相比,籽粒产量虽然降低
了 5.38%,由显著性分析可知籽粒产量差异不显
著(p>0.05)。A1和A3、A4、A5相比,各处理对燕
麦籽粒产量的影响差异显著(p<0.05);A2和A3、
A4、A5相比,各处理对燕麦籽粒产量的影响差异
显著(p<0.05);A3、A4、A5相比,燕麦籽粒产量差
异不显著(p>0.05)。由燕麦产量组成可知,A2
和 A1相比,穗长、小穗数、千粒重分别增加了
3.6%、5.7%、2.21%,有可能是菌肥影响了小穗数、
千粒重,进而造成不同处理间燕麦籽粒产量无差
异。A5和A1相比,籽粒产量降低了 31.1%。可知
生物菌肥不能完全替代氮肥,生物菌肥 30 kg·
hm-2(含氮 1.6%)拌种可替代 22.5 kg N·hm-2,这
与前人的研究结果基本一致 [16]。
表 2 不同处理对燕麦产量及产量构成因素的影响
处理
A1
A2
A3
A4
A5
注:列表中同一列内不同小写字母表示在 0.05水平上差异显著,下同
穗长(cm)
21.53a
22.30a
22.23a
21.10a
15.81b
小穗数(个/穗)
24.67a
26.07a
23.50a
18.43b
17.61b
穗粒数(粒/穗)
40.35a
39.70a
34.54b
35.67b
34.20b
穗数(104穗·hm-2)
415.32a
412.10a
399.00a
410.96a
406.25a
千粒重(g)
24.40a
24.94a
23.40a
20.15b
20.10b
籽粒产量(kg·hm-2)
4026.67a
3810.00a
3038.33b
2929.00b
2773.89b
表 3 不同处理下燕麦籽粒粗蛋白和粗脂肪含量
%
处理
A1
A2
A3
A4
A5
粗蛋白含量
16.16a
16.90a
14.75b
14.97b
13.21c
粗脂肪含量
9.06a
9.08a
9.09a
9.08a
9.22a
表 4 不同处理对燕麦秸秆品质的影响 %
处理
A1
A2
A3
A4
A5
中性洗涤纤
维含量
65.97 a
64.66 a
64.88 a
65.33 a
65.19 a
酸性洗涤纤
维含量
53.45a
52.29b
53.79a
52.95 ab
52.86 ab
可消化
干物质
47.26 b
48.16 a
46.99 b
47.65 ab
47.73 ab
潜在干物质
采食量
1.82 a
1.86 a
1.85 a
1.84 a
1.84 a
相对饲用
价值
66.64 b
69.29 a
67.38ab
67.87 ab
68.11 ab
24 吉 林 农 业 科 学 40卷
异不显著(p>0.05);A2和 A1相比,相对饲用价
值提高了 3.98%,由显著性分析可知相对饲用价
值差异显著(p<0.05)。
2.4 对燕麦秸秆和籽粒大量元素含量的影响
由表 5可知,生物菌肥可以替代部分氮肥,且
有助于磷、钾元素的吸收。燕麦籽粒和秸秆氮含
量随着施氮量增加而逐渐增加,增施氮肥有利于
燕麦籽粒和秸秆氮含量的提高;燕麦籽粒和秸秆
磷、钾含量随着施氮量增加而逐渐减少,增施氮
肥不利于燕麦籽粒和秸秆磷、钾元素的吸收。A2
与A1相比,燕麦秸秆和籽粒中氮元素含量分别降
低了 16.86%、2.33%,差异不显著(p>0.05)。钾元
素能使植株茎秆健壮,有利于抗倒伏。A2、A3、
A4、A5分别和A1相比,秸秆中钾元素含量分别提
高了 8.76%、14.35%、17.99%、51.91%。
表 5 不同处理下燕麦籽粒和秸秆大量元素含量 %
处理
A1
A2
A3
A4
A5
秸秆
N
0.593a
0.493ab
0.430b
0.390b
0.283c
P
0.017bc
0.020bc
0.013c
0.023b
0.037a
K
1.073b
1.167b
1.227b
1.266b
1.630a
籽粒
N
2.530ab
2.471ab
2.643a
2.355b
2.109c
P
0.296bc
0.298bc
0.310ab
0.288c
0.335a
K
0.338a
0.329a
0.345a
0.376a
0.349a
3 讨论与结论
生物菌肥又称为细菌肥料、生物肥料或微生
物肥料,是一种含有活性微生物的特定制剂,在
农业生产应用中,能获得特定的肥料效应 [17]。在
这种肥料效应的产生过程中,制剂中的活性微生
物发挥着关键作用 [18]。活性微生物改善植物的微
生态环境(物理的、化学的和生物的环境),在植
物根部形成优势菌落,发挥其生物屏障的作用和
改善植物营养条件的功能 [19-20]。大量研究结果来
看,微生物肥料和化肥、有机肥等混合施用,比传
统施肥增产的报道占 98%,其中增产幅度超过 5%
的报道占 87.4%,超过 10%的报道占 56.6%。刘生
战 [21]在小麦上的试验结果表明,基施生物菌肥能
增加穗长、穗粒数,提高小麦产量;杨丽娜 [22]、杨富
等 [16]研究表明生物菌肥拌种+75%化肥可以提高
燕麦小穗数和籽粒产量;崔曾杰等 [23]研究表明,盐
碱地增施生物菌肥,水稻生长发育及产量均优于
正常施肥处理。本研究在生物菌肥拌种及减氮
22.5 kg N·hm-2下,与对照相比,燕麦籽粒产量差
异不显著(p>0.05),千粒重和小穗数有所增加,
与前人研究基本一致。
土壤微生物是土壤生态系统的重要组成部
分,施用生物菌肥可以改良土壤微生物区系和提
高土壤微生物活性,从而调节土壤微生态平衡,
能使土壤微生物区系向健康的方向发展,促进植
物营养吸收,改善作物品质,增强作物对土传病
害的抵抗力 [24-28]。范作伟等 [29]研究表明生物有机
肥对改善土壤环境、维持土壤有机质平衡有一定
的积极作用。本研究在生物菌肥拌种及减氮下,
与对照相比,籽粒粗蛋白含量降低、粗脂肪含量
升高,这与韩文星等 [8]研究一致,进一步印证了燕
麦是喜氮作物。与对照相比,A2中性洗涤纤维
(NDF)和酸性洗涤纤维(ADF)含量分别降低了
1.99%、2.17%,相对饲用价值有所提高,这与韩文
星的研究结果一致。介晓磊等 [30]研究表明,增施
生物有机肥能增加烤烟烟叶中的钾含量,菌肥拌
种与对照相比,秸秆和籽粒 P、K元素含量有所增
加,这与贾豪语等 [31]在花椰菜上的研究基本一致;
目前尚未有关于生物菌肥对燕麦大量元素影响的
相关报道,进一步的深入研究尚需继续进行。
本研究在试验条件下得出如下结论:菌肥拌
种与 67.5 kg N·hm-2配合,与对照相比综合效果较
好,有利于燕麦籽粒和秸秆品质的改善。
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(责任编辑:王 昱)