不同氮素用量對甜蕎麥干物質和養分積累及分配的影響

侯迷紅，劉景輝，楊恒山，紀鳳輝，宋桂云，孫德智

(1.內蒙古民族大學 農學院，內蒙古自治區飼用作物工程技術研究中心，內蒙古 通遼 028043；2.內蒙古農業大學 農學院，內蒙古 呼和浩特 010019；3.通遼市土壤肥料工作站，內蒙古 通遼 028000)

不同氮素用量對甜蕎麥干物質和養分積累及分配的影響

侯迷紅1，劉景輝2，楊恒山1，紀鳳輝3，宋桂云1，孫德智1

(1.內蒙古民族大學 農學院，內蒙古自治區飼用作物工程技術研究中心，內蒙古 通遼 028043；2.內蒙古農業大學 農學院，內蒙古 呼和浩特 010019；3.通遼市土壤肥料工作站，內蒙古 通遼 028000)

為了掌握甜蕎麥適宜施氮量，研究不同供氮水平對甜蕎麥干物質和養分積累及分配影響的規律。采用田間小區試驗的方法，設置5個氮素水平N0、N1、N2、N3和N4(0，30，60，90，120 kg/hm2)，研究了甜蕎麥不同器官干物質和養分積累量及分配比例的變化。結果表明，甜蕎麥干物質積累總量隨著施氮量的增加呈先增后降的趨勢，N2處理干物質積累總量最大，但N3處理籽粒中干物質積累量和分配比例最大。蕎麥籽粒氮、磷和鉀含量隨著氮肥用量的增加先增后降，N3處理籽粒中氮、磷、鉀養分含量最大；增加施氮量可提高氮、磷和鉀在籽粒中的分配比例，但會降低它們在莖和葉中的分配比例。甜蕎麥生產100 kg籽粒平均需吸收N 7.09 kg、P2O54.15 kg、K2O 8.74 kg，養分比例為1∶0.59∶1.24，養分生產效率隨著氮肥用量的增加先增后降，N3處理的氮磷鉀養分生產效率均達最高。隨著氮肥用量的增加，氮磷干物質生產效率先增后降而后又上升，鉀的干物質生產效率逐漸上升，N4處理的氮磷鉀干物質生產效率均達最高。綜合考慮干物質和養分積累及分配因素，施氮量90 kg/hm2為甜蕎麥適宜氮肥用量。

氮素用量；甜蕎麥；干物質；養分；積累與分配

蕎麥(FagopyrumesculentumMoench) 屬于蓼科(Polygonaceae)，蕎麥屬 (FagopyrumGaerth)植物[1]。蕎麥富含蛋白質、脂肪以及蘆丁、槲皮素、蕎醇等黃酮類物質，具有較高的營養及藥用價值[2]，在食品、飲料、藥品、化妝品以及黃酮類產品方面的開發應用受到人們的青睞。國內外對蕎麥的需求日益增長[3]。通遼庫倫甜蕎麥素以品質優良而著稱，有著“中國蕎麥之鄉”的美稱。許多國家和地區的商家，指名要通遼庫倫的蕎麥產品。2012年12月27日庫倫蕎麥正式成為國家地理標志產品。實際生產中，因缺乏科學合理的施肥技術指導，通遼市庫倫旗蕎麥種植氮肥施用不足或盲目施用現象普遍存在，制約了蕎麥產量的進一步提高。養分直接決定著作物的生長發育進而影響產量與品質。研究作物體內養分元素的分布規律對施肥的響應，對深入理解施肥影響作物的內在機制有重要的意義。近幾年，許多學者對蕎麥播期、密度、養分管理進行了許多有益的探索[4-13]，但研究大多集中在栽培措施對蕎麥產量和品質的影響方面，氮素用量方面較少，尤其是施氮對蕎麥干物質及養分積累、分配特性的影響更是鮮見報道。氮肥水平可影響作物干物質和養分的積累與分配，前人對此已經做了相關研究[14-18]，但是涉及蕎麥這方面的研究甚少。由于作物不同器官之間具有良好的生理關聯[19-21]，因此，通過研究作物不同器官對施肥的響應，可以了解施肥作用于作物的深層次原因。在作物生育期間，植株干物質生產量及其向各器官的分配率是制約作物產量的關鍵因素，氮素營養對蕎麥干物質積累與分配起著非常重要的作用。為了明確氮素用量對甜蕎麥干物質及氮、磷、鉀養分積累分配規律的影響，本研究基于通遼市庫倫旗蕎麥的種植特點，選用當地主栽品種，在庫倫旗進行多個氮肥水平處理試驗，系統研究不同施氮水平對蕎麥干物質及氮、磷、鉀養分在各器官之間的積累與分配規律，以期為當地蕎麥的科學栽培及施肥管理提供理論支持。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

試驗于2014-2015年在內蒙古通遼市庫倫旗水泉鎮哈達圖嘎查進行，試驗地位于北緯42°35′，東經121°25′，海拔436 m，屬大陸性半干旱氣候。年平均降雨量350 mm，無霜期150 d左右，年積溫3 000 ℃，降水主要集中7-8月，試驗地的土壤為栗褐土。土壤基本理化性質見表1。

表1 土壤理化性質

以通蕎1號(通遼市農科院提供)為試驗作物，出苗-成熟期是80 d左右，異花授粉，籽粒黑褐色，適應性強。2014年7月3日播種，7月10日間苗，7月31日現蕾期追肥，9月22日收獲。2015年7月5日播種，7月12日間苗，8月3日現蕾期追肥，9月25日收獲。試驗設5個氮肥用量處理，N0(對照)、N1(30 kg/hm2)、N2(60 kg/hm2)、N3(90 kg/hm2)和N4(120 kg/hm2)。各處理磷、鉀肥用量一致，均分別為P2O560 kg/hm2和K2O 60 kg/hm2，氮肥總量的30%與全部磷、鉀肥于播前基施，氮肥的70%于甜蕎麥現蕾期做追肥施用。試驗地所采用的肥料是尿素(含N 46%)，重過磷酸鈣(含P2O546%)，硫酸鉀(含K2O 50%)。試驗小區面積40 m2，小區寬4 m，長10 m ，保護行為1 m，甜蕎麥條播，播種密度90萬株/hm2，行距40 cm，各處理隨機區組排列，3 次重復。試驗小區除施肥數量外，其他農事操作內容和時間完全一致，各處理小區的種植密度、基本苗情一致。

1.2 采樣測定

收獲期在每個小區選取有代表性的10株蕎麥，分莖、葉、籽粒不同部位，在105 ℃殺青30 min后，在70 ℃下烘干至恒重，分別計算各部分干物質重，并測定其氮、磷、鉀含量。植物氮、磷、鉀的測定采用H2SO4-H2O2消煮；全氮采用凱氏定氮法測定，全磷采用釩鉬黃比色法測定，全鉀采用火焰光度計法測定[22]。

1.3 統計分析

試驗數據采用Excel 2007 和SAS 9.0軟件進行數據處理和統計分析。各指標的計算方法如下：N( P2O5、K2O) 生產效率(g/g) = 籽粒產量/植株N( P2O5、K2O)累積總量；N( P2O5、K2O) 干物質生產效率(g/g) =單位面積植株干物質累積總量/單位面積植株 N(P2O5、K2O) 累積總量[23]。

2 結果與分析

2.1 不同施氮量與干物質積累的關系

2.1.1 不同施氮量植株干物質積累與分配的差異 由圖1可見，施氮水平對甜蕎麥干物質積累的影響不同。從不同施氮處理干物質的積累來看，施氮處理的積累總量均高于不施氮處理，且干物質積累量大小順序為N2>N3>N1>N4>N0。N2處理干物質積累量最大，是不施氮處理積累量的1.87倍。蕎麥成熟期不同器官中干物質分配比例對氮肥施用量有不同的響應。隨施氮處理的不同，籽粒中干物質分配比例大小順序為N3>N0>N2>N1>N4，N3處理分配比例最高，達到20.7%，N4處理分配比例最低，為11.9%；莖部干物質分配比例大小順序為N4>N2>N3>N0>N1，莖部干物質分配比例N4處理最高，達到79.2%，N1處理最低，為66.6%；葉部干物質分配比例大小順序為N1>N0>N2>N3>N4， N1處理達到最高，為20.8%，N4處理最低，為8.8%。由此可見，隨著施氮量的增加，干物質積累總量呈先增后降的趨勢，適量施氮有利于蕎麥籽粒干物質的積累。但隨著施氮量的增加，不同器官中干物質分配比例變化沒有一定的規律。

圖1 成熟期干物質在蕎麥各器官中的分配

2.1.2 不同施氮量對各器官干物質積累的影響 甜蕎麥各器官中干物質積累量隨施氮量的增加均呈先增后降的單峰變化趨勢，但是不同器官干物質積累量峰值出現的處理不同(圖2)。莖部干物質積累量在N2處理達到最高，比不施氮處理增加了1.06倍。除N1和N4處理外，其他各處理間差異均達顯著水平；葉部干物質積累在N1處理達到最高，比不施氮處理增加了1.40倍，N1處理與其他各處理間差異均達顯著水平，N2和N3處理，N0和N4處理差異不顯著；籽粒干物質積累量在N3處理達到最高，比不施氮處理增加了1.39倍，除N0和N4處理間差異不顯著外，其他各處理間差異均達顯著水平。可見，在適宜施氮量范圍內，蕎麥籽粒干物質積累量隨著氮肥用量的增加而增加，但 N3處理達到最高后，繼續增加氮肥用量，蕎麥籽粒干物質積累量反而下降。

柱上不同小寫字母表示不同氮肥水平下差異達5%顯著水平；圖3-5。

2.2 不同施氮量與各器官氮、磷、鉀積累的關系

2.2.1 氮、磷、鉀在植株莖、葉、籽粒中的含量 氮肥的施用增加了蕎麥籽粒中氮、磷和鉀養分的積累量，隨著氮肥施用量的增加，籽粒中氮、磷和鉀養分含量均呈先增加后降低趨勢，其大小順序均為N3>N4>N2>N1>N0。籽粒中養分含量大小順序為氮>磷>鉀(圖3)。籽粒中氮含量除N3和N4處理差異不顯著外，其他各處理間差異均達顯著水平，N3、N4處理分別比N0處理增加了43.9%和43.3%。籽粒中磷含量N2處理與N0、N3和N4處理差異均顯著，其他各處理間差異不顯著，N3、N4處理分別比N0處理增加了33.1%和32.3%。籽粒中鉀含量N3處理與N2、N1和N0處理差異均達顯著水平，N2與N1和N0處理差異顯著，其他各處理間差異不顯著，N3處理比N0處理增加了1.06倍。蕎麥籽粒氮、磷和鉀積累量隨著氮肥用量的增加先增后降，但 N3和N4水平的籽粒養分積累量相近，說明氮用量達到90 kg/hm2后再增加氮肥，蕎麥籽粒養分積累量不再增加反而有所下降。

圖3 不同氮肥處理蕎麥籽粒氮、磷、鉀含量

隨著氮肥用量的增加，蕎麥莖部氮、磷和鉀養分含量變化趨勢不一致(圖4)。隨氮肥用量增加，莖部氮和磷含量呈先增后降的單峰變化趨勢，氮含量高峰值出現在N2處理，比N0處理增加了12.1%，氮積累量大小順序為N2>N1>N0>N3>N4，除N0、N1和N3處理差異不顯著外，其他各處理間差異均達顯著水平。磷含量高峰值出現在N1處理，比N0處理增加了3.97%，磷含量大小順序為N1>N0>N2>N3>N4，N1和N0處理與其他各處理差異均達顯著

圖4 不同氮肥處理蕎麥莖部氮、磷、鉀含量

水平，N3、N4和N5各處理間差異均不顯著。隨氮肥用量增加，莖部鉀含量呈逐漸下降的趨勢，各施氮處理比N0處理下降了13.3%～34.1%，各氮肥處理間差異均達顯著水平。

隨著氮肥用量的增加，蕎麥葉部氮、磷和鉀養分含量變化趨勢不一致(圖5)。不同處理葉部氮和磷養分含量，隨氮肥用量增加先增后降。氮養分含量大小順序為N1>N2>N3>N4>N0，各施氮處理比N0處理增加了7.65%～30.0%，除N3和N4處理間差異不顯著外，其他各處理間差異均達顯著水平。磷養分含量大小順序為N1>N0>N2>N3>N4，N1處理比N0處理增加了9.35%，N1、N2與N0處理間差異不顯著，N3和N4處理間差異不顯著，其他各處理間差異均顯著。隨氮肥用量增加葉部鉀含量呈逐漸下降的趨勢，4個施氮處理比N0處理下降了15.4%～51.8%，除N1和N2，N2、N3和N4處理間差異不顯著外，其他各處理間差異均達顯著水平。

圖5 不同氮肥處理蕎麥葉部氮、磷、鉀含量

2.2.2 氮、磷、鉀在植株各器官中的分配 養分在營養器官和生殖器官的積累量和分配比率是決定蕎麥生長和產量的重要因素，不同施氮處理植株的不同部位養分分配比率不同。由圖6可知：不同處理氮素在各器官中的分配均為葉>籽粒>莖；不同處理磷素在各器官中的分配均為籽粒>葉>莖；不同處理鉀素在各器官中的分配均為莖>葉>籽粒。試驗結果表明：在一定范圍內，增加施氮量可提高氮、磷和鉀在籽粒中分配比率，但會降低它們在莖和葉中的分配比率；而隨著施氮量的增加，氮在籽粒中的分配比率先降低后升高，氮在莖中的分配比率基本呈下降趨勢，氮在葉中的分配比率先升后降；

圖6 成熟期氮、磷、鉀在蕎麥各器官中的分配

而磷在籽粒中的分配比率先降低后升高，磷在葉中分配比率逐漸下降，磷在莖中分配比率先升后降；鉀在籽粒中分配比率逐漸上升，鉀在莖中分配比率逐漸下降，鉀在葉中分配比率基本呈上升趨勢。

2.3 不同施氮量植株養分吸收量與養分生產效率及干物質生產效率

2.3.1 不同施氮水平下生產100 kg蕎麥籽粒所需養分量及其比例 由表2可知，隨施氮水平的升高，形成100 kg蕎麥籽粒需吸收的養分量K2O>N>P2O5，施氮量對蕎麥所需氮磷鉀養分的比例影響不大。在各施氮水平下，蕎麥生產100 kg籽粒平均需吸收N 7.09 kg、P2O54.15 kg、K2O 8.74 kg，養分比例為1∶0.59∶1.24。

表2 不同施氮水平下形成100 kg籽粒所需養分量及其比例

注：同一列中不同字母表示在0.05 水平下有顯著差異。表3同。

Note：Different letters within a column indicate significant differences atP=0.05 level.The same as Tab.3.

2.3.2 施氮對蕎麥養分生產效率和干物質生產效率的影響 從表3可以看出，在施氮處理中，隨著氮肥用量的增加，養分生產效率先增加后降低，N3處理的氮、磷、鉀生產效率達到最高，N1處理的養分生產效率最低。在施氮處理中，隨著氮肥用量的增加，氮磷干物質生產效率先增后降而后又上升，鉀的干物質生產效率逐漸上升，N4處理的氮磷鉀干物質生產效率均達最高。

表3 不同施氮水平下蕎麥養分生產效率、干物質生產效率比較

3 結論與討論

干物質積累是作物產量形成的基礎，氮素營養是影響作物干物質形成的重要因素。施用氮肥是調控作物營養生長和生殖生長的重要技術措施，氮肥用量對作物植株生長和籽粒產量有顯著的影響[24]。本研究結果表明，隨著施氮量的增加，蕎麥地上部干物質積累總量和各器官干物質積累量均呈現先增加后降低的趨勢，但是不同施氮量下，最高產量并不是在最大干物質積累的施氮量下獲得的，氮水平60 kg/hm2時干物質積累總量最高，氮水平達到90 kg/hm2時蕎麥就能獲得比較高的籽粒產量，再增加氮肥用量蕎麥籽粒產量反而下降。這與武志海等[25]研究不同施氮水平下粳稻干物質積累結果一致。在各處理條件下，成熟期蕎麥各器官干物質分配比例基本表現為莖>籽粒>葉。這與戴麗瓊[13]、張強[11]研究結果一致。這也是蕎麥干物質生產效率較高，但是養分生產效率較低的原因。

蕎麥的根系吸收能力很強，生物產量較大，收獲時可帶走大量的營養元素，而關于氮、磷、鉀施肥水平對蕎麥氮磷鉀養分積累及分配的影響卻鮮有報道。本研究表明，隨著施氮水平的提高，蕎麥籽粒、莖和葉中氮素、磷素和鉀素含量都呈現單峰曲線變化。籽粒中籽粒氮素、磷素和鉀素含量最高峰均出現在90 kg/hm2；莖部氮素、磷素和鉀素含量高峰分別出現在60 kg/hm2，30 kg/hm2和不施氮肥處理；葉部氮素、磷素含量高峰出現在30 kg/hm2，鉀素含量高峰出現在不施氮肥處理。說明在適宜范圍內，增加施氮量有利于氮素、磷素和鉀素向籽粒的轉移。本試驗條件下，施氮量90 kg/hm2有利于氮、磷和鉀素在籽粒中的積累。

本試驗結果表明，不同處理氮素含量在蕎麥各器官中的分配均為葉>籽粒>莖，不同處理磷素含量在各器官中的分配均為籽粒>葉>莖；不同處理鉀素含量在各器官中的分配均為莖>葉>籽粒。這與胡昊等[26]研究成熟期玉米干質量及元素含量在不同的器官分布結果一致。

盡管生產100 kg 蕎麥籽粒所需氮、磷、鉀的量及比例隨肥力水平的變化而有一定的差異，但總體來說K2O>N>P2O5。因此，在蕎麥生產實踐中應注意施氮對庫源關系的調控，防止莖葉瘋長影響籽粒形成，故在養分施用量上可采取“多鉀、少磷、氮適中”的技術。本試驗條件下，施氮量90 kg/hm2是比較適宜的氮素水平。

養分生產效率代表作物吸收養分轉化為經濟產量的能力[23]，養分干物質生產效率是評價作物對養分元素生理利用效率的重要指標[27]。本試驗結果表明，氮肥水平對干物質生產效率與養分生產效率的影響并不一致，施氮量120 kg/hm2時干物質生產效率最高，但其養分生產效率并不高。植物體內養分含量高，說明其養分吸收累積效率高，但并不意味著養分生理利用效率也高，養分生理利用效率與產量之間也無必然聯系。因此，在實際生產中還應考慮蕎麥不同品種的養分需求特性，結合土壤肥力合理施用氮、磷、鉀肥，以實現蕎麥的優質高產高效，今后應進一步對不同品種開展研究。

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Effects of Nitrogen Fertilizer Rate on Dry Matter and Nutrient Accumulation and Distribution of Buckwheat

HOU Mihong1，LIU Jinghui2，YANG Hengshan1,JI Fenghui3，SONG Guiyun1，SUN Dezhi1

(1.College of Agronomy，Inner Mongolia University for Nationalities，Inner Mongolia Autonomous Region Feed Crop Engineering Technology Research Center,Tongliao 028043，China；2.Agricultural College,Inner Mongolia Agricultural University,Huhhot 010019,China;3.Soil and Fertilizer Workstation of Tongliao City，Tongliao 028000，China)

In order to explore the suitable nitrogen application，the influence of dry matter and nutrient element accumulation and distribution under different N application levels on buckwheat was studied. Field experiment was conducted under different N application rates N0，N1，N2，N3and N4(0，30，60，90，120 kg/ha). The results showed that buckwheat dry matter first increased and then dropped with the increment of nitrogen application rate. When the nitrogen application rate was N2，the buckwheat dry matter reached the highest. But when the nitrogen application rate was N3，the seeds dry matter and distribution rate reached the highest. The results also showed that seeds nitrogen，phosphorus and potassium contents first increased and then dropped with the increment of nitrogen application rate.When the nitrogen application rate was N3，the seeds nitrogen，phosphorus and potassium contents reached the highest. The seeds nitrogen，phosphorus and potassium distribution rate increased with the increment of nitrogen application rate，but it decreased in stems and leaf. The amounts of nutrients which needed for the formation of 100 kg seeds of buckwheat were N 7.09 kg，P2O54.15 kg，K2O 8.74 kg and the rate was 1.00∶0.59∶1.24.The production efficiency of N，P2O5，K2O first increased and then dropped with the increment of nitrogen application rate. When the nitrogen application rate was N3，the production efficiency of N，P2O5，K2O reached the highest.With the increase of the amount of nitrogen fertilizer, the dry matter production efficiency of nitrogen and phosphorus first increased, then decreased, and then increased. The dry matter production efficiency of potassium gradually increased, and the production efficiency of N4, nitrogen, phosphorus and potassium dry matter reached the highest level. Considering the buckwheat dry matter and nutrient element under the experimental conditions，N application rate of 90 kg/ha identified to be the suitable amount.

N application rates；Buckwheat；Dry matter； Nutrient element；Accumulation and distribution

2017-03-03

內蒙古自然科學基金項目(2016MS0335)；自治區應用技術與開發資金計劃項目(201602050)；內蒙古民族大學科學研究項目(NMDYB1443)

侯迷紅(1976-)，女，山西長治人，副教授，碩士，主要從事作物營養與栽培研究。

S51；S143.1

A

1000-7091(2017)03-0214-06

10.7668/hbnxb.2017.03.33