全 文 ：作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2009, 35(8): 1552−1557 http://www.chinacrops.org/zwxb/
ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9 E-mail: xbzw@chinajournal.net.cn

本研究由国家“十一五”科技支撑计划项目(2006BAD15B02)和农业部公益性行业(农业)科研专项“优质燕麦生产与加工技术研究”(nyhyzx07-
009-2)资助。
*
通讯作者(Corresponding author): 胡跃高, E-mail: huyuegao@cau.edu.cn
第一作者联系方式: E-mail: nawu2000@163.com; Tel: 010-62733847 ** 共同第一作者
Received(收稿日期): 2009-01-05; Accepted(接受日期): 2009-03-15.
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2009.01552
两种灌溉方式下保水剂用量对裸燕麦产量和品质的影响
吴 娜 1 赵宝平 1,** 曾昭海 1 任长忠 2 郭来春 2 陈昌龙 1 赵国军 2
胡跃高 1,*
1中国农业大学农学与生物技术学院, 北京 100193; 2白城市农业科学院, 吉林白城 137000
摘 要: 保水剂和滴灌是两种节水措施, 在小麦、玉米和番茄上广泛应用。燕麦是一种对水分敏感的作物, 籽粒产量
和品质受水分影响较大, 目前这方面研究较少。本文在大田条件下, 采用裂区设计, 研究了传统灌溉和滴灌两种灌溉
方式下 4个保水剂用量(0、30、60和 90 kg hm−2)对裸燕麦白燕 8号籽粒产量、籽粒品质、籽粒矿质元素含量和饲草
品质的影响。结果表明, 传统灌溉处理的籽粒产量比滴灌处理高 14.78 %, 粗蛋白、粗脂肪和 β-葡聚糖含量比滴灌处
理分别降低 1.22%、2.73%和 3.36%, 差异显著(P < 0.05)。滴灌处理下籽粒中钙、镁、钾、锌、铁含量均显著高于传
统灌溉, 锰含量差异不显著。滴灌处理的相对饲用价值为 122.38%~135.67%, 显著高于传统灌溉(118.75%~134.44%)。
保水剂用量对裸燕麦籽粒产量有显著影响, 滴灌条件下施用保水剂比不施保水剂增产 2.95%~12.14%, 传统灌溉条件
下施用保水剂比不施保水剂增产 1.1%~5.0%。60 kg hm−2保水剂有利于裸燕麦大多数品质性状的提高, 以及矿质元素
的吸收利用。
关键词: 保水剂; 滴灌; 传统灌溉; 裸燕麦; 产量; 品质
Effects of Super Absorbent Polymer Application Rate on Yield and Quality of
Naked Oat (Avenue nuda L.) in Two Irrigation Systems
WU Na1, ZHAO Bao-Ping1,**, ZENG Zhao-Hai1, REN Chang-Zhong2, GUO Lai-Chun2, CHEN Chang-Long1,
ZHAO Guo-Jun2, and HU Yue-Gao1,*
1 College of Agronomy and Biotechnology, China Agricultural University, Beijing 100193, China; 2 Baicheng Academy of Agricultural Sciences,
Baicheng 137000, China
Abstract: Super absorbent polymer (SAP) and drip irrigation technique are water-saving measurements in several crops, such as
wheat, maize, and tomato. Oat is a water-sensitive crop that requires a large amount of water during the growth period. Grain yield
and quality of oat are affected by water condition. However, studies in this area are rare. In this study, the variation of grain yield,
grain quality, mineral element contents and forage quality of naked oat were investigated under two irrigation systems (traditional
irrigation and drip irrigation) and four levels of super absorbent polymer (0, 30, 60 and 90 kg ha−1). Compared with drip irrigation,
grain yield under traditional irrigation was 14.78% higher, but crude protein, crude fat, and β-glucan content of grain decreased by
1.22%, 2.73%, and 3.36%, respectively. The difference between two irrigation systems was significant (P < 0.05). Calcium, mag-
nesium, potassium, zinc and iron contents in grains were significantly higher in drip irrigation system than in traditional irrigation
system, except for the manganese content. Relative feeding value, which varied from 122.38% to 135.67% in drip irrigation sys-
tem, was significantly higher than that in traditional irrigation system (118.75%–134.44%). SAP had positive effect on grain yield
of naked oat. In drip irrigation system, the grain yield increased by 2.95% to 12.14% when SAP was applied; it in traditional irri-
gation system increased by 1.1% to 5.0%. The SAP application of 60 kg ha−1 improved most quality traits of naked oat including
the contents of mineral elements in grains.
Keywords: Super absorbent polymer; Drip irrigation; Traditional irrigation; Naked oat; Yield; Quality
第 8期 吴 娜等: 两种灌溉方式下保水剂用量对裸燕麦产量和品质的影响 1553


保水剂(super absorbent polymer, SAP)是近年来
迅速发展起来的一种新型高分子材料, 能吸收自身
重量几百倍甚至上千倍的水分, 吸收的水分可缓慢
释放供作物利用 , 且有反复吸水的功能 [1]; 保水剂
能改善土壤结构, 增强土壤保水性, 减少土壤水分、
养分流失 [2-3], 提高水肥利用率。保水剂在小麦
(Triticum aestivum L.) [4]、玉米(Zea mays L.) [5]等作物
上有显著的增产作用。
滴灌能依照作物耗水规律, 适时适量、均匀而
又缓慢地供水, 使作物根层土壤经常保持最佳的水
分、通气和养分状态, 为作物生长发育创造了良好
的环境。近几年, 被广泛应用于玉米、番茄等作物
生产[6-8]。
燕麦生长期需水量较大, 水分供应状况对燕麦
生长发育、产量和品质形成具有重要影响。我国春
燕麦 90%种植在降水量 200~400 mm 的干旱半干旱
地区,与燕麦对水分的要求极不适应[9]。目前, 燕麦
的研究主要集中在遗传育种[10-11]、抗病性[12]及燕麦
草加工品质等方面[13-14], 对干旱半干旱地区水分对
其籽粒产量和品质的研究甚少。吉林白城地处干旱
半干旱农牧交错带, 降水偏少且分布不均, 土壤水
分亏缺已成为影响农业生产和生态环境的主导因
子。如何提高、保持土壤中的水分是该区农业生产
中的主要问题。本研究旨在探讨干旱半干旱农牧交
错带两种灌溉方式下保水剂用量对裸燕麦产量和品
质的影响, 为当地气候条件下裸燕麦高产、稳产栽
培提供科学的依据和技术指导。
1 材料与方法
1.1 试验材料及试验地概况
裸燕麦(Avena nuda L.)白燕 8 号由吉林省白城
市农业科学院提供; 保水剂由北京汉力淼公司提供,
为 L 型白色颗粒, 其化学成分为脱钠处理的聚丙烯
酸钠高吸水树脂, 保水能力强, 在种植裸燕麦时与
细土混匀撒于种植沟中。
白城市农业科学院位于吉林省西北部、嫩江平
原西部、科尔沁草原东部 (44°13′57″~46°18′ N,
121°38′~124°22′ E), 属温带大陆性季风气候, 年均
日照时数 2 919.4 h, 年均气温 4.9℃, 无霜期 157 d,
年均降水量 407.9 mm, 分布不均, 秋冬雨雪少, 春
季降雨少。本试验中, 燕麦生长期(2008 年 4~7 月)
内降水量为 140 mm。播前耕层土壤含有机质 12.4 g
kg−1、全氮 0.859 g kg−1、碱解氮 66.6 mg kg−1、有效
磷 14.2 mg kg−1、有效钾 71.8 mg kg−1, 土壤 pH 6.86。
前茬作物为燕麦。
1.2 试验设计
试验为裂区设计, 主区为灌溉处理, 设传统灌
溉和滴灌 2 个处理, 传统灌溉总灌水量为 200 mm,
分别于三叶期、拔节期、抽穗期和灌浆期各灌水 40、
40、60和 60 mm; 滴灌处理总灌水量为 140 mm, 4
个生育期依次灌水 14、28、42和 56 mm。副区为保
水剂处理, 设保水剂用量 0、30、60和 90 kg hm−2 4
个处理。各处理均为 3次重复, 小区面积 10 m × 4 m
= 40 m2, 行距 30 cm。小区之间 50 cm下深埋塑料进
行隔离。传统灌溉采用畦灌, 用水表控制灌水量; 滴
灌处理在行间布置滴灌管, 滴头间距 0.2 m, 滴头距
植株 0.15 m, 滴头流量 2 L h−1。播前一次性施入复
合肥 300 kg hm−2 (纯氮、P2O5和 K2O的比例为 12︰
20︰13)。2008年 4月 1日播种, 7月 2日收获, 留茬
5 cm, 每小区实收 2 m2分别测定籽粒产量和秸秆产
量。成熟后室内考察小穗数、穗粒数和千粒重。
1.3 品质指标测定
采用半微量凯氏定氮法测定粗蛋白含量, 转换
系数为 6.25; 采用索氏提取法 [15]测定粗脂肪含量;
采用酶法测定 β-葡聚糖[16]; 利用原子吸收分光光度
计(日本岛津 AA-6300)测定籽粒矿质元素含量 [17];
采用凡式洗涤法[18]测定植株中性洗涤纤维(NDF)和
酸性洗涤纤维(ADF)。
1.4 计算公式与数据分析
可消化干物质(digestibility dry matter, DDM)、
潜在干物质采食量(dry matter intake, DMI)和相对饲
用价值(relative feed value, RFV)的计算公式分别为
DDM (%) = 88.9 − 0.779 ADF; DMI (%) = 120 / NDF;
RFV (%) = (DDM × DMI) / 1.29。
采用 SAS8.2[19]软件进行方差分析, 其他分析在
Microsoft Excel中完成。
2 结果与分析
2.1 两种灌溉方式下保水剂用量对裸燕麦籽粒
产量及产量构成因素的影响
滴灌处理籽粒产量显著(P < 0.05)低于传统灌
溉。滴灌处理和传统灌溉处理的平均产量分别为
3 501.0 kg hm−2和 4 018.4 kg hm−2, 滴灌处理比传统
灌溉低 12.88%。两种灌溉方式下, 保水剂处理对燕
麦产量及产量构成因素均有显著影响(P < 0.05)。施
用保水剂处理的产量均高于不施保水剂处理, 且随
1554 作 物 学 报 第 35卷

着保水剂用量的增加, 籽粒产量呈现先增加后减少
的趋势, 以施用 60 kg hm−2保水剂的处理(T3和 T7)
籽粒产量最高(表 1)。
2.2 两种灌溉方式下保水剂用量对裸燕麦籽粒
粗蛋白、粗脂肪、β-葡聚糖含量的影响
传统灌溉条件下 , 裸燕麦籽粒平均粗蛋白含
量、粗脂肪含量和 β-葡聚糖含量分别为 16.42%、
7.03%和 4.09%, 而滴灌处理分别为 16.63%、7.22%
和 4.24%, 传统灌溉比滴灌分别降低 1.22%、2.73%
和 3.36%, 差异显著(P < 0.05)。两种灌溉方式下, 施
用保水剂均提高了燕麦籽粒粗蛋白、粗脂肪和 β-葡
聚糖含量, 且以 60 kg hm−2 保水剂效果最好(表 2),
说明施用保水剂有利于籽粒粗蛋白、粗脂肪、β-葡
聚糖含量的积累。

表 1 两种灌溉方式下保水剂用量对裸燕麦籽粒产量及产量组分的影响
Table 1 Effect of super absorbent polymer application rate on grain yield and yield components of naked oat in
two irrigation systems
处理
Treatment
穗数
No. of spikelets (×104 hm−2)
穗粒数
Grains per spike
千粒重
1000-grain weight (g)
产量
Yield (kg hm−2)
滴灌 Drip irrigation
D0 281.5 b 55.6 b 21.3 c 3327.5 c
D30 297.0 a 53.3 c 21.6 c 3425.6 bc
D60 277.4 b 57.2 a 23.5 a 3731.3 a
D90 278.8 b 55.9 b 22.6 b 3519.6 b
传统灌溉 Traditional irrigation
T0 326.0 a 54.8 c 22.0 c 3926.3 c
T30 329.6 a 55.0 c 21.9 c 3969.8 bc
T60 302.2 b 57.8 a 23.6 a 4122.5 a
T90 315.9 ab 56.6 b 22.7 b 4055.0 ab
P-value between two irrigation
systems <0.0001 0.0010 0.0005 <0.0001
第一列中, 字母 D和 T分别表示滴灌和传统灌溉处理, 其后的数字表示保水剂用量(kg hm−2)。同一列中标以不同字母的值处理
间差异显著(P < 0. 05)。
In the first column, letters D and T represent drip irrigation and traditional irrigation, and numbers after letters D and T denote the
application rates (kg hm−2) of super absorbent polymer. Values followed by different letters within a column are significantly different
between treatments at the 0.05 probability level.

表 2 两种灌溉方式下保水剂用量对裸燕麦籽粒粗蛋白、粗脂肪、β-葡聚糖含量的影响
Table 2 Effect of super absorbent polymer application rate on crude protein content, crude fat content, and β-glucan content of
naked oat in two irrigation systems (%)
处理
Treatment
粗蛋白含量
Crude protein content
粗脂肪含量
Crude fat content
β-葡聚糖含量
β-glucan content
滴灌 Drip irrigation
D0 16.27±0.8 c 7.00±0.3 c 3.94±0.3 c
D30 16.80±0.9 b 7.21±0.4 b 4.20±0.2 b
D60 17.03±0.7 a 7.59±0.5 a 4.80±0.3 a
D90 16.40±0.8 bc 7.09±0.8 bc 4.00±0.4 bc
Average 16.63 7.22 4.24
传统灌溉 Traditional irrigation
T0 16.10±1.0 b 6.89±0.6 bc 3.80±0.5 c
T30 16.49±0.8 ab 7.00±0.6 b 4.17±0.2 b
T60 16.87±0.7 a 7.31±0.7 a 4.50±0.3 a
T90 16.23±0.6 b 6.90±0.8 bc 3.90±0.4 c
Average 16.42 7.03 4.09
P-value 0.0293 <0.0001 <0.0001
P-value is for testing the difference between two irrigation systems.
第 8期 吴 娜等: 两种灌溉方式下保水剂用量对裸燕麦产量和品质的影响 1555


2.3 两种灌溉方式下保水剂用量对裸燕麦籽粒
矿物质元素的影响
滴灌处理下钙、镁、钾、锌、铁含量均显著高
于传统灌溉, 锰含量差异不显著。说明两灌溉方式
下燕麦对土壤中钾、钙、镁、锌、铁等矿质养分的
吸收、运输、转化和利用存在差异, 与传统灌溉相
比, 滴灌更有利于燕麦对矿质养分的吸收和利用。
此外, 两种灌溉方式下随保水剂用量的增加, 籽粒
中钙的含量均呈递减的趋势, 而镁、锌、铁和铜含
量表现先降后升再降的趋势, 钾和锰表现先升后降
趋势。保水剂用量过大不利于籽粒营养物质积累 ,
干旱条件下有利于籽粒钙的积累(表 3)。60 kg hm−2
保水剂有利于燕麦对大多数矿质元素的吸收利用。
2.4 两种灌溉方式下保水剂用量对裸燕麦成熟
期秸秆产量及饲草品质的影响
滴灌和传统灌溉方式下燕麦秸秆产量分别为
7 446.99 kg hm−2和 8 667.12 kg hm−2, 滴灌秸秆产量显
著(P < 0.05)低于传统灌溉。两种灌溉方式下, 施用
保水剂提高了燕麦秸秆产量, 且随保水剂用量的增
加而增加(表 4)。中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维、可
消化物质和相对饲用价值是衡量饲草品质的重要指
标。滴灌条件下, 各处理燕麦秸秆的可消化干物质
均大于 66%, 有很好的适口性, 有利于牲畜的采食;
滴灌处理的相对饲用价值在 122.38%~135.67%, 显
著高于传统灌溉。两种灌溉方式下, 随保水剂用量的
增加, 秸秆饲草品质均呈先升高再降低的趋势, 且

表 3 两种灌溉方式下保水剂用量对裸燕麦籽粒矿物质元素含量的影响
Table 3 Effect of super absorbent polymer application rate on nutritional element contents in grains of naked oat in
two irrigation systems (mg kg−1)
处理 Treatment Ca Mg K Zn Fe Cu Mn
滴灌 Drip irrigation
D0 650 a 2348 a 4000 c 46.0 a 12.0 b 6.5 a 38.1 a
D30 623 ab 2294 b 4040 c 45.4 ab 11.0 bc 5.4 ab 38.3 a
D60 616 b 2370 a 4471 a 46.5 a 13.4 a 6.3 a 38.5 a
D90 600 bc 2296 b 4210 b 42.0 b 10.0 c 4.7 b 38.0 a
传统灌溉 Traditional irrigation
T0 640 a 2240 ab 3990 b 45.0 a 11.5 ab 6.2 a 38.0 b
T30 615 b 2100 b 4015 b 44.0 b 10.0 b 5.0 ab 38.4 a
T60 610 b 2264 a 4309 a 45.4 a 12.3 a 6.0 a 38.8 a
T90 585 bc 2157 bc 4200 ab 41.0 c 9.5 bc 4.3 b 38.2 ab
P-value 0.0301 <0.0001 0.0169 <0.0001 <0.0001 <0.0001 0.1857
P-value is for testing the difference between two irrigation systems.

表 4 两种灌溉方式下保水剂用量对裸燕麦成熟期秸秆产量及饲草品质的影响
Table 4 Effect of super absorbent polymer application rate on straw yield and forage quality of naked oat at maturity
stage in two irrigation systems
处理
Treatment
秸秆产量
Straw yield
(kg hm−2)
NDF含量
NDF content
(%)
ADF含量
ADF content
(%)
可消化干物质
Digestibility dry
matter (%)
潜在干物质采食量
Dry matter intakes
(%)
相对饲用价值
Relative feed value
(%)
滴灌 Drip irrigation
D0 6889.39 b 50.32 a 29.14 a 66.20 b 2.38 bc 122.38 b
D30 7453.61 a 49.65 ab 27.43 b 67.53 ab 2.42 b 126.53 b
D60 7695.34 a 47.04 b 26.05 c 68.61 a 2.55 a 135.67 a
D90 7749.63 a 48.97 ab 26.32 c 68.40 a 2.45 b 129.93 b
传统灌溉 Traditional irrigation
T0 8294.49 a 51.23 a 30.17 a 65.40 b 2.34 bc 118.75 bc
T30 8667.29 b 50.00 b 29.85 ab 65.65 b 2.40 b 122.13 b
T60 8716.43 b 46.96 c 27.00 bc 67.87 a 2.56 a 134.44 a
T90 8990.28 bc 47.85 c 28.86 b 66.42 ab 2.51 ab 129.12 ab
P-value <0.0001 0.9441 <0.0001 <0.0001 0.8890 <0.0001
P-value is for testing the difference between two irrigation systems. NDF: neutral detergent fiber; ADF: acid detergent fiber.
1556 作 物 学 报 第 35卷

以 60 kg hm−2保水剂处理的相对饲用价值最高(表 4)。
3 讨论
3.1 灌溉方式对燕麦产量和品质的影响
与传统灌溉相比, 滴灌具有节水增产的作用[20-21],
但是在本试验条件下滴灌处理的燕麦产量低于传统
灌溉, 其原因可能是本试验中滴灌处理的灌溉定额
低于传统灌溉, 造成了一定程度的水分亏缺。
燕麦籽粒品质既受遗传因子的控制 ,又受环境
和栽培条件的影响,其中水分是重要的影响因子[22]。
适当水分胁迫有利于籽粒蛋白质的合成与积累[23-24],
而供水过多则促进了淀粉的合成与积累, 从而导致
籽粒中蛋白质含量的下降[25]。本试验结果表明, 灌
水量和灌溉方式对燕麦品质有很大影响, 滴灌处理
显著提高了燕麦籽粒的蛋白质含量。这可能由于滴
灌条件下调节了土壤水分供应, 从而有利于蛋白质
的合成与积累; 而传统灌溉易造成燕麦根部硝酸盐淋
溶, 使氮素供应不足, 不利于蛋白质的合成与积累。
Zhang 等[26]认为水分适度亏缺有利于籽粒形成
充分发育的胚乳及较厚的细胞壁, 从而促进 β-葡聚
糖的积累, 提高籽粒中的含量。在本研究中, 滴灌处
理由于灌水量较少, 造成一定程度的水分胁迫, 从
而有利 β-葡聚糖的积累, 使之显著高于传统灌溉处
理, 这与前人研究结果基本一致。
Bassiri等[27]比较了干旱和灌溉条件下 10个冬小
麦品种籽粒中矿质元素含量的差异, 发现大多矿质
元素含量在灌水处理间有极显著差异。本试验结果
表明, 两种灌溉方式对土壤中钾、钙、镁、锌、铁
和铜营养元素的吸收和利用存在差异, 滴灌条件下
裸燕麦大部分矿质元素含量高于传统灌溉, 这可能
因为滴灌促进了根系对矿质养分的吸收利用。
3.2 保水剂对燕麦产量及品质的影响
隋华等 [4]研究发现, 保水剂可促进小麦返青及
中后期生长, 对株高、叶片的作用显著, 穗粒数和千
粒重增加, 增产 17%以上。刘学生等[5]研究表明, 保
水剂能明显提高玉米出苗率, 增加穗粒数和百粒重,
最终提高玉米产量。在本研究中, 燕麦在滴灌条件
下施用保水剂比不施保水剂增产 2.95%~12.14%, 传
统灌溉条件下施用保水剂比不施保水剂增产
1.1%~5.0%, 与前人研究结果基本一致。
施用保水剂可以提高作物的品质。罗明珠等[28]
认为, 施用保水剂能提高甘蔗的产糖率、蔗汁蔗糖
分、重力纯度, 降低蔗茎还原糖含量, 从而提高蔗糖
产量和品质。本研究结果表明, 两种灌溉方式下施
用保水剂均有利于燕麦籽粒中的粗蛋白、粗脂肪、β-
葡聚糖含量的积累, 有利于提高成熟期秸秆的可消
化干物质和相对饲用价值, 显著提高了燕麦籽粒和
秸秆的品质, 并且以 60 kg hm−2保水剂用量效果最
好。保水剂主要是通过调节水分和养分的供应, 促
进燕麦生长和品质提高。两种灌溉方式下尽管灌溉
定额不同, 但是均以 60 kg hm−2保水剂用量效果最
好, 其原因可能是保水剂效果的发挥不仅与灌水量
有关, 还与保水剂对土壤结构的改善有关, 有待进
一步研究。
4 结论
传统灌溉处理的籽粒产量高于滴灌处理, 但籽
粒中粗蛋白、粗脂肪、β-葡聚糖及多数矿物质元素
含量低于滴灌处理; 传统灌溉成熟期秸秆的可消化
干物质和相对饲用价值也显著低于滴灌处理。保水
剂用量对裸燕麦籽粒品质和矿物质元素含量有显著
影响, 60 kg hm−2保水剂有利于裸燕麦籽粒产量和大
多数品质性状的提高。
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