施氮對科爾沁沙地飼用燕麥產量及氮肥 利用率的影響

田永雷，張玉霞，朱愛民，杜曉艷，王 樂

(內蒙古民族大學，內蒙古 通遼 028041)

燕麥(Avenasativa)屬禾本科燕麥屬植物，因其具有耐寒、抗逆性強、適口性好、易于栽培、產量高等優點，是重要的牧草、飼料和糧食兼用作物[1-2]。目前，我國飼養畜禽的飼草料跟不上所需用量，為保證畜禽合理快速生長，發展種植高品質、高產量的飼用牧草變得尤為關鍵[3]。飼用燕麥在我國各地均有種植，種植模式和施肥水平因地域不同而有所差別。

氮素是植物必須且需求量最大的礦物質元素，同時也是自然生態系統和人工生態系統中植物生長最常見的限制因子[3-4]，改善氮素營養可以顯著提高作物產量[5-7]。燕麥對氮素非常敏感，燕麥地土壤氮素缺乏，會導致燕麥莖葉枯黃，光合作用功能降低，制造和積累營養物質少，植株發育不良，影響產量。氮素過多則容易造成莖葉徒長，形成田間郁蔽，莖稈軟弱，發生倒伏，造成減產[8]。研究表明燕麥生長的不同階段對氮肥需求量不同，在分蘗期之前需氮量較少，從分蘗期到抽穗期需氮量增加，抽穗期以后需氮量減少，Seuny和Ellen等[9-10]研究表明適當的施用氮肥可有效提高燕麥產量。氮肥利用率的高低是衡量氮肥施用是否合理的一項重要指標，在不同土壤環境條件下，氮肥利用率差別較大，在20%～50%[11]，水稻和麥類的氮肥利用率在30%～40%。朱兆良等[12]對我國幾種主要作物氮肥利用率統計表明，氮肥利用率在9%～72%，劉敏超等[13]，高炳德等[14]研究報道施氮量不同，氮肥利用率差別較大，在適宜的施肥量，氮素利用率最大，產量最高。科爾沁沙地漏水漏肥、土壤貧瘠，合理的追施氮肥有助于改善燕麥的生長發育[15-20]，但有關沙地種植飼用燕麥及最佳氮肥施肥模式的研究較少，仍有待于進一步的探索。

試驗以優質燕麥品種夢龍為材料，在科爾沁沙地用不同的氮肥施用量處理，通過研究在不同氮肥施用量處理下對燕麥產量組成的影響，分析科爾沁沙地燕麥高產最佳施氮量，探究氮肥的利用率、最佳效益值，為科爾沁沙地燕麥高效生產提供科學依據。

1 材料和方法

1.1 試驗地概況

2016年3～7月，在內蒙古自治區通遼市星圣草業公司的沙化草地進行燕麥氮肥試驗，試驗地位于N 44°36′，E 123°22′，年均氣溫為6.0～6.2℃，≥10℃年活動積溫為3 100～3 200℃/d，年均日照時長為2 900～3 100 h，無霜期145～150 d，年均的降水量在350～400 mm，年平均風速為3.8～4.5 m/s。該地區以沙土為主，pH 8.0，土壤有機質含量0.65%，堿解氮36.37 mg/kg，速效磷含量3.81 mg/kg，速效鉀含量78.51 mg/kg，全氮含量0.037%。

1.2 供試材料

供試燕麥品種為夢龍，來源于佰百斯特種子公司，2016年3月25日采用條播方式種植，播種量為105 kg/hm2，行距15 cm，播種深度5 cm，基肥為過磷酸鈣(P2O5含量44%)和氯化鉀(K2O含量60%)各150 kg/hm2。

1.3 試驗設計方案

試驗區采取隨機區組設計，設置了0(CK)、70、140、210、280 kg/hm2的施氮(純氮)量，分別用N0、N70、N140、N210、N280表示，試驗中所用氮肥為尿素(氮含量為46%),小區面積為3 m×5 m，4次重復，共20個小區。于苗期、分蘗期、拔節期、抽穗期進行人工追施氮肥，每次追施用量分別為全年用氮量的15%、40%、25%、20%。采用撒施方式施肥，施肥后馬上進行噴灌(噴灌機)。

1.4 測定指標及方法

干草產量測定：于灌漿期取樣測定產量，每個小區隨機選取1 m2測定鮮草產量，取200 g鮮樣，106℃殺青15 min，于75℃烘箱烘24～36 h，稱重，計算干鮮比并折算燕麥干草產量。

莖葉比測定：于灌漿期每個處理小區隨機取10株燕麥，分離莖、葉(包含穗)，分別稱取鮮重，106℃殺青15 min，于75℃烘箱中24～36 h烘干，稱干重，計算莖、葉各占全株比重及莖葉比。

氮含量測定：每小區隨機選取10株整株燕麥，106℃殺青15 min，于75℃烘箱中24～36 h烘干，稱重，粉碎，過篩。采用全自動定氮儀測定氮含量。

氮肥貢獻率=(施氮區產量-對照區產量)/施氮區產量×100%[21]

土壤氮素依存率=對照區地上部吸氮量/施氮區地上部吸氮量×100%[21]

氮肥農學利用率=(施氮區產量-對照區產量)/施氮量[21]

氮肥吸收利用率=(施氮區地上部吸氮量-對照區地上部吸氮量)/施氮量×100%[21]，其中，吸氮量計算公式為吸氮量=植物地上部全氮含量×植物地上部重量。

氮肥生理利用率=(施氮區產量-對照區產量)/(施氮區地上部吸氮量-對照區地上部施氮量)[21]

氮肥偏生產力=施氮區產量/施氮量[21]

產值=產量×價格-尿素施用量×尿素價格

1.5 數據分析

試驗數據分析使用Microsoft Excel 2010軟件做圖和表格。使用DPS 2010軟件進行數據的方差分析。

2 結果分析

2.1 追施氮肥對燕麥干草產量的影響

隨著施氮量的增加燕麥干草產量呈現先增加后降低的趨勢，N70、N140、N210、N280與N0相比存在極顯著差異(P<0.01)，其中N210處理下的燕麥干草產量最高(圖1)。N210干草產量顯著高于N140(P<0.05)，極顯著高于N70和N0(P<0.01)，但與N280水平相比無顯著差異(P>0.05)。根據燕麥干草產量與追施氮肥量，得回歸方程為y=-0.085 3x2+35.774x+4 584，通過方程計算，當燕麥干草產量為8 201 kg/hm2時氮肥施用量是209.7 kg/hm2。隨著用氮量的變大，燕麥增產率的變化規律表現為N210>N280>N140>N70，其中在N210處理下增產率最高，與對照相比增產84.3%。

圖1 不同施氮量處理下燕麥的產量及增產率Fig.1 Effects of different N application rates on yield and yield increasing rate of oat 注：數據為平均值士標準誤，同列不同小寫字母表示不同處理間差異顯著(P<0.05)，同列不同大寫字母表示不同處理間差異極顯著(P<0.01)，下同

2.2 追施氮肥對燕麥產量組成的影響

N0和N70施肥水平下燕麥產量組成相近，且莖葉比均是1.16；N140施肥水平飼用燕麥莖葉比最高為1.34，此施肥處理下葉占全株比重是42.69%；N210施肥水平葉占全株比重為43.98%，莖葉比為1.27；當施肥量在N280水平下時，飼用燕麥莖葉比為1.32，較N210施肥水平有所上升。N0、N70施肥水平下飼用燕麥莖葉比雖較低，但產量不高，N210施肥水平下飼用燕麥莖葉比較N140、N280低，且產量最高，說明N210施肥水平下可獲得品質好、產量高的燕麥干草(表1)。

表1 追施氮肥處理下燕麥的產量組成

2.3 追施氮肥對氮肥貢獻率和土壤氮素依存率的影響

隨著氮肥施用量的增大，氮肥貢獻率(NCR)呈先增加后減小的變化趨勢。其中，N210處理時氮肥貢獻率最大，為45.7%，與N70相比較存在極顯著差異(P<0.01)。與N140和N280相比無差異顯著性(P>0.05)。土壤氮素依存率(SNDR)隨著施用氮肥量的增加呈現為先增加后降低的趨勢，N210處理時土壤氮肥依存率達到最低，為31.2%，極顯著低于N70(P<0.01)，與N280和N140相比顯著降低(P<0.05)。試驗表明隨著用氮量的增加氮肥貢獻率變大，但氮素依存率降低(表2)。

表2 追施氮肥處理下氮肥貢獻率和土壤氮素的依存率

2.4 追施氮肥對燕麥氮肥利用率的影響

氮肥農學利用率、氮肥吸收利用率、氮肥生理利用率和氮肥偏生產力是評價燕麥對氮元素利用情況的重要指標[13]。隨著用氮量的增加，氮肥農學利用率、氮肥吸收利用率、氮肥生理利用率、氮肥偏生產都呈現為降低的趨勢，均是N70時利用率最大，N280的利用率最小(表3)。

N70處理下氮肥農學利用率極顯著大于N140，N210和N280(P<0.01)，N280處理下氮肥農學利用率最低，為12.27%；N70、N140氮肥吸收利用率極顯著高于N210與N280(P<0.01)，N210氮肥吸收利用率極顯著高于N280(P<0.01)；N70處理下氮肥生理利用率極顯著大于N140，N210和N280(P<0.01)，N280極顯著低于N140、N210(P<0.01)；N70、N140氮肥偏生產力極顯著高于N210與N280(P<0.01)，N210與N280相比無差異顯著性(P>0.05)(表3)。可得出隨著用氮量的增加，氮肥利用率會降低。

表3 追施氮肥處理下氮肥的利用率

2.5 追施氮肥對燕麥經濟效益的影響

隨著施氮量的增加，燕麥經濟效益呈現出先增加后降低的趨勢。在N210處理的燕麥的經濟效益最優，其中，氮肥投入為776.08元/hm2，產出為15 171.66元/hm2，增值為6 163.79元/hm2；N280與N210相比，投入增加，增值則減少。可得出增加施氮量可增加燕麥的經濟效益，但是氮肥過量會降低燕麥的經濟效益(表4)。

表4 追施氮肥對燕麥經濟效益的影響

3 討論

追施氮肥是增加燕麥產量、調節燕麥生長特性的必要措施，也是燕麥高產生產中正常且必須的舉措[12，22]，但是確定最適施氮量卻是推廣施肥技術中的難點。施氮是獲得牧草高產的一項重要措施[23-24]，施建軍、焦瑞棗等[25-26]研究表明，燕麥飼草產量隨施氮量增加而增加，當施肥量到達一定量后，繼續施入氮肥，產量有所下降。雖各學者研究地區土壤類型不同、氣候等環境條件不同，試驗與其研究結果一致，隨著用氮量的增加，燕麥產量表現為先增加后降低的變化趨勢。科爾沁地區氮肥施用量達到210 kg/hm2時，是獲得燕麥干草產量的最佳施肥量，此氮肥施用量相比施建軍等[25]在青南牧區燕麥最佳施氮量大，是由于兩地區土壤理化性質及肥力不同所致，但施用不同水平氮肥后燕麥干草產量總體變化趨勢一致。亦說明燕麥對氮肥較敏感，且施氮可有效增加燕麥飼草產量。

莖葉比是評價燕麥品質的重要指標，莖葉比越高其蛋白質含量越低，纖維素含量越高，適口性越差，木質化程度越大，由于牧草的營養物質主要包含在葉片中，因此，牧草葉量所占的比例在很大程度上影響了飼草中的營養物質含量[27]。試驗中N210施肥水平下可增加燕麥葉片占總重比例，有效降低莖葉比，提高燕麥干草品質，且獲得高產飼用燕麥，說明此施肥水平合理。

明確燕麥對氮肥的吸收利用情況是確定合理施氮量的關鍵，氮肥施入土壤中，會受到各種各樣的干擾致使氮肥不同程度流失、揮發，導致植物對其吸收利用情況下降[29]。試驗中氮肥對燕麥的貢獻率表現為先變大后變小的變化，在N210時最大，土壤氮素依存率則表現為先變小后變大的變化，在N210時最低，表明N210施肥水平是科爾沁地區最適宜的施肥量。

4 結論

N210處理的燕麥的經濟效益最優，其氮肥投入為776.08元/hm2，產出為15 171.66元/hm2，增值為6 163.79 元/hm2，用氮量為2 09.7 kg/hm2時，燕麥的產量最優，為8 201 kg/hm2，在此施氮量下增產率高達84.3%。因此，科爾沁沙地燕麥追施210 kg/hm2氮肥時，氮素利用率雖然不高，但產量和經濟效益最佳，是沙地燕麥追施氮肥的適宜用量。