田永雷，白春利，慕宗杰，孫 林，娜 娜

（1.內(nèi)蒙古自治區(qū)農(nóng)牧業(yè)科學(xué)院草原研究所，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010031；2.內(nèi)蒙古自治區(qū)農(nóng)牧業(yè)科學(xué)院農(nóng)牧業(yè)經(jīng)濟(jì)與信息研究所，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010031）

隨著草牧業(yè)的快速發(fā)展， 如何生產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)高質(zhì)的牧草已經(jīng)成為關(guān)鍵因素［1］。 如何進(jìn)行綠色種植，科學(xué)施肥是牧草種植的關(guān)鍵問題。 飼用燕麥（Avena sativa） 是禾本科燕麥族燕麥屬草本植物，因具有產(chǎn)量高、 抗性強(qiáng)等優(yōu)點被廣泛種植的優(yōu)質(zhì)牧草［2-3］，也是緩解內(nèi)蒙古地區(qū)草畜矛盾的重要糧飼兼用作物［4-5］。

植物衰老是指植物生命功能衰退的一系列變化過程，表現(xiàn)為植物的生長減緩、活性降低、抗逆能力減弱等［6］。 Roca 等［7］和Liu 等［8］研究表明，植物衰老是光合作用能力逐漸減弱， 植物體內(nèi)活性氧的代謝紊亂以及酶降解等過程。 丙二醛（MDA）作為膜脂過氧化反應(yīng)的產(chǎn)物，MDA 含量的增加會破壞植物的細(xì)胞膜［9］。 植物具有自我保護(hù)機(jī)制，在受到脅迫時，體內(nèi)的過氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）和過氧化氫酶（CAT）組成的抗氧化酶系統(tǒng)可以對植物進(jìn)行保護(hù)， 維持植物的正常代謝［10］。肥料的不合理使用，也是引起植物衰老的因素之一，適宜增加施肥量可以增強(qiáng)葉片中POD 和CAT 酶活性，清除葉片中的活性氧，從而降低葉片中的MDA 含量，延緩羊草衰老［11］；施肥過量會增加飼用燕麥葉片MDA 含量，加速衰老［12］。

近年來， 關(guān)于施肥與牧草抗氧化酶活性關(guān)系的研究較多［11-15］，而關(guān)于氮肥對飼用燕麥抗氧化酶活性的影響鮮有報道。 該試驗在內(nèi)蒙古陰山北麓武川縣進(jìn)行， 分析不同施氮水平對飼用燕麥功能葉片抗氧化酶活性和MDA 含量的影響，探究不同氮素水平下飼用燕麥功能葉片的生理響應(yīng)機(jī)制，為該地區(qū)飼用燕麥科學(xué)施肥提供理論依據(jù)。

1 試驗材料與方法

1.1 試驗地概況

內(nèi)蒙古呼和浩特市武川縣西烏蘭不浪鎮(zhèn)地處東經(jīng)111°9′，北緯41°14′，平均海拔1 680 m，屬中溫帶半干旱大陸性季風(fēng)氣候， 年均降水量340.5 mm，80%集中在7—9 月。年均氣溫2.9 ℃，≥0 ℃有效年低積溫為2 570 ℃，無霜期108 d。 試驗地土壤為栗鈣土，地勢平坦，地力比較均勻，采用指針式噴灌機(jī)進(jìn)行灌溉。

1.2 試驗設(shè)計與方法

該試驗以“三星”飼用燕麥品種為材料，采用單因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計， 設(shè)置了0、150、200、250、300、350 kg/hm2氮肥（純N）施用水平，分別標(biāo)記為N0、N150、N200、N250、N300、N350，小區(qū)面積為4 m×6 m，每組3 次重復(fù)，共18 個小區(qū)。分別于苗期、分蘗期、拔節(jié)期、孕穗期追施氮肥用量的15%、35%、30%和20%，供試氮肥為尿素（N 含量為46%），采用地面撒施的方式，每次施肥后立即灌水。

1.3 測定指標(biāo)與方法

于孕穗期、抽穗期、灌漿期在每個小區(qū)隨機(jī)選取30 株， 取倒一葉、 倒二葉、 倒三葉進(jìn)行測定。POD 用愈創(chuàng)木酚法測定，SOD 用氮藍(lán)四唑法測定，CAT 用紫外吸收法測定［16］，丙二醛用硫代巴比妥酸法測定［17］。

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗數(shù)據(jù)用WPS Office 2019 表格工具進(jìn)行初步整理，用SPSS 17.0 統(tǒng)計學(xué)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)單因素方差分析，Duncan 氏法進(jìn)行多重比較， 試驗數(shù)據(jù)用“平均差±標(biāo)準(zhǔn)差”的形式表示，P＜0.05 表示差異顯著，P＞0.05 表示差異不顯著。

2 結(jié)果分析

2.1 對飼用燕麥葉片SOD 酶活性的影響

如表1 所示，3 個生育期的飼用燕麥葉片SOD 酶活性在相同施肥處理下，均表現(xiàn)為倒三葉＞倒二葉＞倒一葉。 孕穗期飼用燕麥不同部位葉片SOD 酶活性隨著施氮量的增加均呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，3 個部位葉片SOD 酶活性均在N250氮素處理時最高，顯著（P＜0.05）高于其他處理。 抽穗期3 個部位葉片SOD 酶活性均在N300 氮素處理時最高，顯著（P＜0.05）高于其他處理。 灌漿期倒一葉和倒三葉SOD 酶活性在N250 氮素處理時最高，顯著（P＜0.05）高于其他處理；倒二葉SOD 酶活性在N250 氮素處理時最高，與N300 氮素處理無顯著（P＞0.05）差異，顯著（P＜0.05）高于其他處理。適當(dāng)增施氮肥有助于提高飼用燕麥葉片的SOD酶活性，施肥過量會抑制SOD 酶活性。

表1 施氮肥對不同生育期飼用燕麥葉片SOD 酶活性的影響 單位：U/（g·min FW）

2.2 對飼用燕麥葉片CAT 酶活性的影響

如表2 所示， 飼用燕麥葉片CAT 酶活性在3個生育期均隨著施氮量的增加呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢。 孕穗期和灌漿期倒一葉CAT 酶活性在N250 氮素處理時最高， 與N300 氮素處理無顯著（P＞0.05）差異，顯著（P＜0.05）高于其他處理；倒二葉和倒三葉都是在N300 氮素處理時最高， 均與N250 氮素處理無顯著（P＞0.05）差異，顯著（P＜0.05）高于其他處理。抽穗期倒一葉CAT 酶活性在N250 氮素處理時最高， 與N300 氮素處理無顯著差異（P＞0.05），顯著（P＜0.05）高于其他處理；倒二葉CAT 酶活性在N300 氮素處理時最高，與N250和N200 氮素處理無顯著（P＞0.05）差異，顯著（P＜0.05）高于其他處理；倒三葉CAT 酶活性在N300氮素處理時最高， 與N250 氮素處理無顯著 （P＞0.05）差異，顯著（P＜0.05）高于其他處理。

表2 施氮肥對不同生育期飼用燕麥葉片CAT 酶活性的影響 單位：U/（g·min FW）

2.3 對飼用燕麥葉片POD 酶活性的影響

如表3 所示，飼用燕麥葉片POD 酶活性在孕穗期和抽穗期均隨著施氮量的增加呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢；在灌漿期倒一葉和倒三葉POD 酶活性隨著施氮量的增加呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢。孕穗期倒一葉POD 酶活性在N250 氮素處理時最高，顯著（P＜0.05）高于其他處理；倒二葉POD 酶活性在N300 氮素處理時最高，與N350 氮素處理無顯著（P＞0.05）差異，顯著（P＜0.05）高于其他處理；倒三葉POD 酶活性在N250 氮素處理時最高，與N200 氮素處理無顯著（P＞0.05）差異，顯著（P＜0.05）高于其他處理。 抽穗期倒一葉和倒三葉POD酶活性均在N250 氮素處理時最高，顯著（P＜0.05）高于其他處理； 倒二葉POD 酶活性均在N300 氮素處理時最高，顯著（P＜0.05）高于其他處理。 灌漿期倒一葉POD 酶活性在N250 氮素處理時最高，與N200 氮素處理無顯著（P＞0.05）差異，顯著（P＜0.05）高于其他處理；倒二葉POD 酶活性在N300氮素處理時最高，顯著（P＜0.05）高于其他處理；倒三葉POD 酶活性在N250 氮素處理時最高， 顯著（P＜0.05）高于其他處理。

表3 施氮肥對不同生育期飼用燕麥葉片POD 酶活性的影響 單位：U/（g·min FW）

2.4 對飼用燕麥葉片MDA 含量的影響

如表4 所示，3 個生育期的倒一葉MDA 含量均隨著施氮量的增加呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢；孕穗期和抽穗期倒二葉MDA 含量隨著施氮量的增加呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢； 孕穗期和灌漿期倒三葉MDA 含量隨著施氮量的增加逐漸降低。孕穗期倒一葉MDA 含量在N300 氮素處理時最低，與N250 氮素處理無顯著（P＞0.05）差異，顯著（P＜0.05）低于其他處理；倒二葉MDA 含量在N300 氮素處理時最低，與N350 氮素處理無顯著（P＞0.05）差異，顯著（P＜0.05）低于其他處理。 抽穗期和灌漿期倒二葉MDA 含量在N300 氮素處理時最低，與N350 氮素處理無顯著（P＞0.05）差異，顯著（P＜0.05）低于其他處理；抽穗期和灌漿期倒三葉MDA含量在N300 氮素處理時最低， 與N350 和N250氮素處理無顯著（P＞0.05）差異，顯著（P＜0.05）低于其他處理。

表4 施氮肥對不同生育期飼用燕麥葉片MDA 含量的影響 單位：nmol/g

3 討論

氮素是影響麥類植物生長發(fā)育的重要因素之一，氮素水平與植物自身氧化酶活性密切相關(guān)［18］，科學(xué)施氮是飼用燕麥生產(chǎn)調(diào)控的重要手段［19］。 葉片衰老是活性氧代謝失調(diào)的過程，而SOD、POD 和CAT 是植物體內(nèi)最重要的活性氧清除系統(tǒng)。 目前有關(guān)氮肥對植物抗氧化酶活性影響的研究結(jié)果主要總結(jié)為兩類， 一是增施氮肥有助于提高植物抗氧化酶活性，延緩衰老。 研究表明，增施氮肥使烤煙葉片的抗氧化酶活性極顯著提高［20］，隨著氮肥用量的增加，油菜SOD、POD、CAT 活性顯著提高［21］，高粱的抗氧化酶活性隨著氮肥的增加而增加［22］，增施氮肥可提高花生SOD 和CAT 活性［23］。二是在一定范圍內(nèi)增施氮肥有助于植物抗氧化酶活性的提高，過量施氮則會產(chǎn)生抑制效果。 研究表明，隨著施氮量的增加， 大豆葉片SOD、POD、CAT 活性呈先升高后降低的趨勢［24］，適量增施氮肥可提高小麥植株上位葉的抗氧化酶活性［25］。 張皓政等［26］研究表明，隨著施氮量的增加，齊穗期和灌漿期寒地粳稻功能葉片的SOD 和POD 活性先增加后降低，與該試驗結(jié)果一致。飼用燕麥隨著施氮量的增加SOD 和POD 活性呈先上升后下降的趨勢，在孕穗期和灌漿期飼用燕麥葉片SOD 活性均在250 kg/hm2氮素處理時最高， 抽穗期SOD 活性在300 kg/hm2氮素處理時最高。 在孕穗期和抽穗期，飼用燕麥POD 活性分別在250 kg/hm2和300 kg/hm2氮素處理時最高， 但2 個處理無顯著差異，亦符合總體變化規(guī)律。 該試驗中飼用燕麥葉片CAT活性隨著施氮量的增加呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢， 孕穗期和抽穗期飼用燕麥葉片CAT 活性在300 kg/hm2處理時最高， 灌漿期CAT 活性在250 kg/hm2氮素處理時最高。 朱愛民等［11］研究結(jié)果顯示，沙地羊草上部葉片中CAT 活性隨施氮量的增加呈先升高后降低的趨勢，與該試驗結(jié)果一致。張玉霞等［12］研究表明，沙地飼用燕麥灌漿期功能葉片MDA 含量隨著施氮量的增加呈先降低后升高的趨勢，在210 kg/hm2氮素處理時最低。 該研究亦有相同的變化趨勢，隨著氮肥量的增加，在不同生育時期飼用燕麥葉片MDA 含量在250 kg/hm2或300 kg/hm2氮素處理時最低， 但二者均無顯著差異。綜上所述，適宜增施氮肥有助于提高飼用燕麥抗氧化酶活性，降低MDA 含量，延緩葉片的衰老，延長生長時間，從而影響產(chǎn)量及相關(guān)因子。

4 結(jié)論

內(nèi)蒙古陰山北麓施氮肥對飼用燕麥抗氧化酶活性的影響為低氮促進(jìn)、高氮抑制，施氮量為250 kg/hm2時有利于燕麥生長。