張 君，段 玉，劉亞紅，梁俊梅，王 博，安 昊，連海飛

（1.內(nèi)蒙古自治區(qū)農(nóng)牧業(yè)科學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010031；2.國(guó)家土壤質(zhì)量武川觀測(cè)實(shí)驗(yàn)站，內(nèi)蒙古 呼和浩特 011705）

內(nèi)蒙古陰山北麓地區(qū)地處我國(guó)北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶的中段，是我國(guó)重要的旱作農(nóng)業(yè)區(qū)[1]。燕麥?zhǔn)窃摰貐^(qū)的主要種植作物之一，播種面積占全國(guó)燕麥總面積的35%～37%[2-3]。燕麥為禾本科一年生草本植物，是優(yōu)良的糧草兼用作物[4]。作為糧食作物，燕麥營(yíng)養(yǎng)豐富，蛋白質(zhì)、脂肪、膳食纖維含量均高于其他禾谷類作物[5]；作為飼料作物，燕麥植株高，草產(chǎn)量高，籽粒和鮮干草均為優(yōu)良飼料，其鮮莖、葉、穗嫩而多汁，比其他麥類作物更有營(yíng)養(yǎng)，可青飼、青貯、制干草[6]。燕麥的產(chǎn)量和品質(zhì)不僅決定于遺傳特性，水、肥、氣、溫等也是影響產(chǎn)量和品質(zhì)的主要因素。燕麥喜濕潤(rùn)冷涼環(huán)境，對(duì)土壤要求低，具有耐瘠薄、耐寒、耐旱等特點(diǎn)，但燕麥耐肥性差、籽粒產(chǎn)量低，產(chǎn)量與品質(zhì)是制約燕麥產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展的主要瓶頸[7]。肥料是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的物質(zhì)基礎(chǔ)，研究表明，適量的氮、磷肥施入能顯著提高燕麥產(chǎn)量[8-9]。施肥量不足，由于燕麥植株不具備固氮能力，其生長(zhǎng)發(fā)育所需的氮磷鉀養(yǎng)分主要依靠根系從土壤中吸收。而通常條件下，土壤中可利用的養(yǎng)分往往難以滿足燕麥高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的需要。施肥過量，又容易造成燕麥貪青徒長(zhǎng)，倒伏減產(chǎn)[10-11]。因此，科學(xué)合理施肥是保證燕麥產(chǎn)量、降低生產(chǎn)投入的重要途徑。關(guān)于施肥對(duì)燕麥產(chǎn)量、燕麥植株干物質(zhì)積累分配和植株養(yǎng)分吸收利用的影響已有研究[12-13]，但是在內(nèi)蒙古陰山北麓地區(qū)關(guān)于燕麥長(zhǎng)期施肥的試驗(yàn)研究相對(duì)較少。本研究依托內(nèi)蒙古自治區(qū)農(nóng)牧業(yè)科學(xué)院武川旱作農(nóng)業(yè)試驗(yàn)站2004年布置的長(zhǎng)期定位試驗(yàn)，分析了長(zhǎng)期施肥條件下不同施肥措施對(duì)2015年燕麥產(chǎn)量、干物質(zhì)積累、養(yǎng)分吸收和水肥利用效率的影響，以期為當(dāng)?shù)匮帑湻N植合理施肥提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)點(diǎn)基本情況

武川旱作農(nóng)業(yè)試驗(yàn)站位于內(nèi)蒙古呼和浩特市武川縣上禿亥鄉(xiāng)三間房村，北緯41°08′22.8″、東經(jīng)111°17′43.6″，海拔1 570 m。試驗(yàn)區(qū)域?qū)僦袦貛О敫珊荡箨懶约撅L(fēng)氣候，干旱少雨，風(fēng)大沙多，年降水量200～400 mm，年蒸發(fā)量1 850 mm，年平均氣溫2.7℃，無(wú)霜期110 d。地形以緩坡丘陵為主，土壤以栗鈣土、灰褐土、石質(zhì)土為主，沙性較重。長(zhǎng)期定位試驗(yàn)開始于2004年，土壤為栗鈣土，試驗(yàn)開始時(shí)耕層（0～20 cm）土壤堿解氮含量48.5 mg/kg、速效磷含量9.2 mg/kg、速效鉀含量39.1 mg/kg、有機(jī)質(zhì)含量1.5%、pH值8.5。

1.2 供試材料和試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2015年種植燕麥品種為燕科二號(hào)，采用條播，行距25 cm，播量為150 kg/hm2，保苗數(shù)為400 萬(wàn)株/hm2。燕麥生育期降水量144.43 mm，出苗前人工補(bǔ)灌水量45 mm。有機(jī)肥為羊糞，用量7 500 kg/hm2，養(yǎng)分含量為N-P2O5-K2O=0.95-0.51-1.95，有機(jī)質(zhì)含量為46.60%?；实视镁忈屇蛩兀∟：44%），由加拿大加陽(yáng)公司提供；磷肥用過磷酸鈣（P2O5：46%）；鉀肥用氯化鉀（K2O：60%）。化肥純養(yǎng)分施用量為：N-P2O5-K2O=150-45-75。有機(jī)肥作基肥，在每年翻地前均勻撒在地表，人工翻壓；氮磷鉀化肥用作種肥在播種時(shí)開溝撒施。試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，小區(qū)面積50 m2，3次重復(fù)。試驗(yàn)共8個(gè)處理，包括施氮磷鉀肥（NPK）；施氮磷肥（NP）；施氮鉀肥（NK）；施磷鉀肥（PK）；單施有機(jī)肥（OM）；有機(jī)肥配施氮磷鉀肥（NPK+O）；單施氮肥（N）；不施肥（CK）。各處理具體養(yǎng)分用量見表1。

1.3 測(cè)定內(nèi)容與方法

生物量測(cè)定：燕麥出苗后每隔15 d 取樣1次，各小區(qū)選取35 cm 有代表性的植株，進(jìn)行各器官鮮重測(cè)定；之后將樣品烘干測(cè)定干重，并留樣粉碎后測(cè)定各器官營(yíng)養(yǎng)成分。葉面積測(cè)定：將樣品植株上所有葉片逐一展開平鋪到葉面積儀（LI-3000）上測(cè)定總?cè)~面積，換算成葉面積指數(shù)。籽粒產(chǎn)量測(cè)定：燕麥成熟時(shí)，各小區(qū)收獲中間10 行，測(cè)定籽粒產(chǎn)量。土壤含水量測(cè)定：在燕麥播前和收獲后使用中子儀測(cè)定0～100 cm 土壤含水量，每10 cm為一層。土壤容重測(cè)定：挖0～100 cm 深土壤剖面，用環(huán)刀每10 cm取100 cm3樣品后，105℃烘干稱取樣品干質(zhì)量，計(jì)算樣品容重。植株養(yǎng)分測(cè)定：采用H2SO4-H2O2消煮，氮、磷、鉀分別用凱氏法、釩鉬黃比色法、火焰光度計(jì)法測(cè)定。

表1 不同處理下的施肥量 單位：kg/hm2

1.4 參數(shù)計(jì)算方法

肥料利用率/%=（施肥區(qū)燕麥地上部植株吸收的養(yǎng)分量-缺素區(qū)燕麥地上部植株吸收的養(yǎng)分量）/N、P2O5、K2O 純養(yǎng)分投入量×100；農(nóng)學(xué)效率/（kg/kg）=（施肥區(qū)燕麥籽粒產(chǎn)量-缺素區(qū)燕麥籽粒產(chǎn)量）/N、P2O5、K2O 純養(yǎng)分投入量；土壤儲(chǔ)水量/mm=土層厚度（cm）×土壤容重（g/cm3）×土壤質(zhì)量含水量/10；作物耗水量/mm=生育期降水量（mm）+灌溉量（mm）+生育期內(nèi)土壤儲(chǔ)水量的變化（mm）；水分利用效率/[kg·（hm2/mm）]=燕麥籽粒產(chǎn)量（kg/hm2）/作物耗水量[14-17]。

1.5 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析采用軟件Excel 2010和SPSS 18.0。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥處理對(duì)燕麥產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成要素的影響

由表2可知，燕麥籽粒產(chǎn)量在NPK+O 處理下最高，與其他處理差異顯著（P＜0.05）；NPK和OM處理間、OM 與NP 處理間產(chǎn)量差異不顯著（P＞0.05），其他處理間差異顯著（P＜0.05）；NK、PK、N、CK 處理間產(chǎn)量差異不顯著（P＞0.05）。施肥較不施肥處理（CK）均有增產(chǎn)效果，增產(chǎn)幅度為2.81%～49.86%，其中，NPK+O 處理增產(chǎn)幅度最大。NPK+O 處理下燕麥籽粒千粒重與OM處理差異不顯著（P＞0.05），與其他處理比較差異顯著（P＜0.05）。燕麥株高NPK+O 處理最高，單株穗長(zhǎng)和單株小穗數(shù)均為NPK+O、NPK、OM處理較高，處理之間差異不顯著。

表2 不同施肥處理對(duì)燕麥產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成要素的影響

2.2 不同施肥處理對(duì)燕麥生長(zhǎng)指標(biāo)的影響

長(zhǎng)期施肥條件下不同施肥措施燕麥葉面積指數(shù)變化見圖1a，各處理均呈先上升后下降的單峰曲線變化。NPK+O、OM處理葉面積指數(shù)顯著高于其他處理，在出苗后60 d，葉面積指數(shù)達(dá)到最大值，分別為2.62、1.95。在出苗后45 d，NPK、NP、NK和N 處理的葉面積指數(shù)達(dá)到最大值，分別為1.98、1.75、1.50和1.30，PK和CK 處理的葉面積指數(shù)較低，在出苗后30 d 葉面積指數(shù)達(dá)到最大值，分別為1.53和1.59。

由圖1b和圖1c可知，燕麥籽粒和植株干物質(zhì)量呈“慢-快-慢”增加的“S”形曲線變化，在出苗后15～45 d 燕麥主要為營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)，植株生物量較??；在出苗后30 d 籽粒逐漸形成，出苗后45～60 d 是燕麥的快速生長(zhǎng)期，之后進(jìn)入籽粒灌漿期，籽粒和植株干物質(zhì)量增加緩慢，甚至停止增重。在出苗后60 d 左右，NPK+O、NPK和OM處理植株干物質(zhì)量顯著高于其他處理，植株干物質(zhì)量最大值分別為6 066、5 464、5 836 kg/hm2，3個(gè)處理籽粒干物質(zhì)量最大值分別為1 785、1 672、1 678 kg/hm2。

2.3 不同施肥處理對(duì)燕麥養(yǎng)分吸收的影響

燕麥籽粒和植株氮磷鉀養(yǎng)分吸收規(guī)律見圖2，不同施肥措施燕麥籽粒和植株的N、P、K 養(yǎng)分吸收量均呈“S”形變化趨勢(shì)。籽粒N、P 養(yǎng)分最大吸收量出現(xiàn)在出苗后75～90 d（圖2a、圖2b）；籽粒K 最大吸收量出現(xiàn)在出苗后60 d（圖2c）。在出苗后60～75 d，植株N、P、K 吸收量達(dá)到最大值。生育期內(nèi)，不同處理間籽粒和植株最大N 素吸收量表現(xiàn)為NPK+O＞NPK＞OM＞NP＞NK＞N＞PK＞CK，籽粒最大N 素吸收量為31.09～57.46 kg/hm2，植株最大N 素吸收量為48.57～115.28 kg/hm2（圖2d）。不同處理間籽粒和植株最大P 素吸收量表現(xiàn)為NPK+O＞NPK＞OM＞NP＞N＞NK＞PK＞CK，籽粒最大P 素吸收量為7.27～14.24 kg/hm2，植株最大P 素吸收量為16.14～26.77 kg/hm2（圖2e）。不同處理間籽粒和植株最大K 素吸收量表現(xiàn)為NPK+O＞OM＞NPK＞NK＞NP＞PK＞CK＞N，籽粒最大K 素吸收量為4.46～9.57 kg/hm2；植株最大K 素吸收量為70.50～132.92 kg/hm2（圖2f）。

2.4 不同施肥處理對(duì)燕麥水分和肥料利用效率的影響

燕麥耗水量及水分利用效率見表3，各處理播種前0～100 cm 土壤含水量為185.6～255.2 mm，收獲后0～100 cm 土壤含水量為150.4～224.1 mm，播種前和收獲后0～100 cm 土壤含水量無(wú)顯著差異（P＞0.05）。NPK+O 處理播種前和收獲后0～100 cm土壤含水量最低，分別為179.4 mm和150.4 mm。不同處理間燕麥生育期耗水量為203.6～230.8 mm，處理間差異不顯著（P＞0.05），PK 處理耗水量最高，NP 處理耗水量最低。NPK+O 處理水分利用效率最高，為8.17 kg（/hm·2mm），與NPK、OM和NP 處理差異不顯著（P＞0.05），與其他處理差異顯著（P＜0.05），與CK處理相比，NPK+O 處理水分利用效率提高46.5%。其次為NPK、OM和NP 處理，分別為7.84、7.33和7.10 kg（/hm·2mm），處理之間無(wú)顯著差異（P＞0.05），與其他處理差異顯著（P＜0.05）。與CK 處理相比，NPK 處理水分利用效率提高40.0%，OM處理水分利用效率提高29.5%。N、NK、CK、PK 處理水分利用效率較低，分別為5.93、5.85、5.58和5.31 kg（/hm·2mm）。

不同施肥處理對(duì)燕麥肥料利用效率的影響結(jié)果見表4，NPK 處理的N、P2O5、K2O 肥料利用率最高，分別為36.37%、17.93%和59.92%；OM處理次之，分別為27.29%、11.05%和20.28%；NPK+O 處理較低，分別為23.60%、10.20%和20.22%；N 處理最低，為10.57%。每增施1 kg N 燕麥籽粒增加0.44～2.86 kg；每增施1 kg P 燕麥籽粒增加4.03～8.96 kg；每增施1 kg K 燕麥籽粒增加0.36～2.68 kg。每生產(chǎn)100 kg燕麥籽粒吸收N 3.38～6.21 kg，平均4.93 kg；吸收P2O51.09～1.49 kg，平均1.31 kg；吸收K2O 3.98～7.43 kg，平均5.77 kg。

表3 不同施肥處理對(duì)燕麥耗水量及水分利用效率的影響

3 討論與結(jié)論

有關(guān)長(zhǎng)期施肥對(duì)作物產(chǎn)量的影響已有多項(xiàng)研究結(jié)果表明，氮磷鉀化肥長(zhǎng)期平衡施用或氮磷鉀化肥配合施用有機(jī)肥均能顯著提高作物產(chǎn)量[18-22]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，氮磷鉀化肥配合施用有機(jī)肥處理（NPK+O）和氮磷鉀化肥平衡施用處理（NPK）的燕麥產(chǎn)量、千粒重、株高、單株穗長(zhǎng)和單株小穗數(shù)均顯著高于氮磷鉀缺素處理和不施肥處理（CK）。由此說(shuō)明在燕麥生產(chǎn)中氮磷鉀化肥平衡施肥或氮磷鉀化肥配合施用有機(jī)肥是提高燕麥產(chǎn)量的重要途徑。本試驗(yàn)長(zhǎng)期施肥對(duì)燕麥植株干物質(zhì)量、葉面積指數(shù)和養(yǎng)分吸收量的影響，結(jié)果表明，氮磷鉀化肥配合施用有機(jī)肥處理（NPK+O）和氮磷鉀化肥平衡施用處理（NPK）的植株干物質(zhì)積累、葉面積指數(shù)和養(yǎng)分吸收量均高于氮磷鉀缺素處理和不施肥處理（CK），與肖相芬等[9]在吉林市白城的燕麥試驗(yàn)結(jié)果和楊曉等[23]在小麥上的試驗(yàn)結(jié)果一致。燕麥水分利用效率結(jié)果表明，氮磷鉀化肥配合施用機(jī)肥處理（NPK+O）和氮磷鉀化肥平衡施用處理（NPK）顯著提高了燕麥的水分利用效率，分別達(dá)到了8.17、7.84 kg/（hm2·mm），這可能由于通過多年的氮磷鉀化肥平衡施用以及化肥和有機(jī)肥配合施用，改善了土壤的理化性狀，從而提高了旱地土壤水分的有效性。

表4 不同施肥處理對(duì)燕麥肥料利用效率的影響

在陰山北麓旱作區(qū)，化肥與有機(jī)肥配施（NPK+O）或化肥平衡配施（NPK）可顯著提高燕麥產(chǎn)量、千粒重以及株高、單株穗長(zhǎng)和單株小穗數(shù)；氮磷鉀化肥配合施用有機(jī)肥（NPK+O）和氮磷鉀化肥平衡施用（NPK）可顯著提高燕麥葉面積指數(shù)、干物質(zhì)量和NPK 養(yǎng)分吸收量。氮磷鉀化肥配合施用有機(jī)肥（NPK+O）和氮磷鉀化肥平衡施用（NPK）可顯著提高燕麥水分利用效率，分別為8.17和7.84 kg（/hm·2mm）。氮磷鉀化肥平衡施用（NPK）N、P2O5、K2O 肥料利用率最高，分別為36.37%、17.93%和59.92%。每生產(chǎn)100 kg 燕麥籽粒吸收N 3.38～6.21 kg，平均4.93 kg；吸收P2O51.09～1.49 kg，平均1.31 kg；吸收K2O 3.98～7.43 kg，平均5.77 kg。