灌溉定额对夏播裸燕麦产量和品质的影响

吴娜，卜洪震，曾昭海，任长忠，胡跃高＊

（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）

在中国，农业是用水大户，2004年农业用水占全国用水总量的64.6%；但是，我国农业用水效率并不高，农业仍然习惯于大水漫灌。全国农业灌溉水的利用系数平均约为0.43，先进国家为0.7～0.8［1］。灌溉技术落后已经成为制约我国国民经济发展的主要瓶颈。在水资源日趋紧张的情况下，实行节水灌溉，向节水要效益，势在必行，而滴灌是迄今最先进、最省水的节水灌溉技术之一［2，3］。近几年，被广泛应用于玉米（Zeamays）、番茄（Lycopersiconesculentum）等作物生产［4－6］。实践证明滴灌具有省水增产、节能、节省劳力、对地形适应性强、少占地、保护生态环境等优点［7］。

燕麦（Avenasativa）是重要的粮食和饲料作物，全世界燕麦产量次于小麦（Triticumaestivum）、玉米、水稻（Oryzasativa）、大麦（Hordeumvulgare）、高粱（Sorghumbicolor），位居第6。裸燕麦蛋白质含量高，氨基酸结构均衡，必需氨基酸含量较多，且含有丰富的膳食纤维。人们日益重视健康，裸燕麦因其较高的保健功能而逐渐受到青睐，但是有关裸燕麦栽培技术的研究十分薄弱，加强裸燕麦栽培技术研究，对于促进燕麦产业发展具有重要的指导意义［8－10］。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。燕麦在不同生育阶段对水分的要求是不同的。据研究［11］，燕麦苗期的耗水量占全生育期的9%，分蘖期至抽穗期耗水量70%，灌浆期至成熟期占20%；燕麦从拔节开始，需水量迅速增加，拔节－抽穗期是燕麦需水的关键期，抽穗前12～15 d是燕麦需水“临界期”，此时干旱将会导致大幅度减产。我国燕麦90%主要种植在降水量200～400 mm的干旱半干旱地区，与燕麦对水分的要求极不适应［12］。目前，燕麦的研究主要集中在遗传育种［13，14］、抗病性［15］及燕麦草加工品质等方面［16，17］，不同水分条件下夏播裸燕麦产量和品质变化的研究甚少。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。如何进行节水灌溉、提高水分利用效率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灌溉定额及其分配对裸燕麦产量和品质的影响，为当地气候条件下裸燕麦优质高产高效栽培提供科学的依据和技术指导。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

本试验于2008－2009年在吉林省白城市农业科学院进行，试验区位于吉林省西北部、嫩江平原西部、科尔沁草原东部（44°13′～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，秋冬和春季降水较少。本试验中播前耕层土壤含有机质12.4 g／kg、全氮0.859 g／kg、碱解氮66.6 mg／kg、有效磷14.2 mg／kg、有效钾71.8 mg／kg，土壤p H 为6.86。前茬作物为燕麦。

1.2 试验设计

试验设5个滴灌处理（W1、W2、W3、W4、W5），传统灌溉作对照（CK），夏播裸燕麦各处理全生育期灌溉定额及其分配见表1。试验采用随机区组设计，重复3次，小区面积40 m2（10 m×4 m），行距30 cm。小区之间深埋塑料膜进行隔离。传统灌溉（对照）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，滴灌时按各处理灌溉定额不同，分别计算滴灌延续时间，用闸阀精确计时控制灌水量。播前一次性施入复合肥300 kg／hm2（纯氮、P2O5和K2O的比例为12∶20∶13），除灌溉外，其他管理同大田生产。2008年7月18日播种，10月1日收获，2009年7月15日播种，9月24日收获，收获时留茬5 cm，每小区实收2 m2测定籽粒产量，成熟后室内考察小穗数、穗粒数和千粒重。供试品种白燕8号，由吉林省白城市农业科学院提供。

表1 夏播裸燕麦各处理灌溉定额及其分配Table 1 Irrigation quota and distribution of summer－sown naked oat mm

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［17］测定粗脂肪含量；采用酶法测定β－葡聚糖含量［18］；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［19］；采用凡式洗涤法［20］测定植株中性洗涤纤维（NDF）和酸性洗涤纤维（ADF）含量。

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：

采用SAS 8.2［21］软件进行方差分析，其他分析在Microsoft Excel中完成。

表2 灌溉定额对夏播裸燕麦籽粒产量及产量组分的影响Table 2 Effects of irrigation quota on grain yield and yield components of summer－sown naked oat

2 结果与分析

2.1 灌溉定额对夏播裸燕麦籽粒产量及产量构成因素的影响

不同灌溉定额下籽粒产量最高的是W4（表2），其他处理由高到低依次是：W5、CK、W3、W2、W1。W4、W5两处理间产量差异不显著，但均显著高于对照和其他处理，如 W4和 W5产量分别比对照高11.94%和6.53%。因为 W1、W2、W3三处理的灌溉定额较小，且前期分配较少，其产量构成三要素均受到一定程度的影响，尤其是公顷穗数和穗粒数减少显著，导致产量显著降低。W1处理的穗粒数和千粒重分别比W4减少了10.05%和18.92%，致使其产量降低了28.61%，处理间差异显著。

2.2 灌溉定额对夏播裸燕麦籽粒粗蛋白、粗脂肪、β－葡聚糖含量的影响

随灌溉定额的加大，燕麦籽粒粗蛋白、粗脂肪和β－葡聚糖含量均呈先增加后减少的趋势，W3处理各组分含量均最高，其次为 W4、W5、W2、CK、W1，W3处理粗蛋白、粗脂肪和β－葡聚糖含量分别比对照高4.53%，8.58%，18.29%，分别比 W1处理高5.05%，9.37%和27.63%，说明土壤水分过多或过少都不利于籽粒粗蛋白、粗脂肪、β－葡聚糖含量的积累（表3）。

表3 灌溉定额对夏播裸燕麦籽粒粗蛋白、粗脂肪、β－葡聚糖含量的影响Table 3 Effects of irrigation quota on crude protein，crude fat，andβ－glucan content of summer－sown naked oat %

2.3 灌溉定额对夏播裸燕麦籽粒矿质元素含量的影响

随着灌溉定额的加大，燕麦籽粒矿质元素含量呈先增加后减少的趋势，W2处理的Ca含量最高，W3处理的Mg、K、Zn、Fe、Cu、Mn含量最高，W1处理和传统灌溉CK的矿物质元素含量较低（表4）。除W1外，滴灌处理的籽粒矿质元素含量均高于传统灌溉（CK）。W3处理籽粒中钾、锌、铁、铜、锰含量分别比对照高10.63%，6.48%，12.75%，8.33%和1.79%，处理间差异显著；W3处理钙、镁含量亦高于对照，但差异不显著。这表明适当灌溉定额的滴灌条件下有利于矿物质元素的吸收和利用，灌溉定额较大的传统灌溉方式反而不利于矿物质元素的吸收和利用。

表4 灌溉定额对夏播裸燕麦籽粒矿质元素含量的影响Table 4 Effects of irrigation quota on mineral element contents in grains of summer－sown naked oat mg／kg

2.4 灌溉定额对夏播裸燕麦成熟期饲草品质的影响

中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维、可消化干物质和相对饲用价值是衡量饲草品质的重要指标。灌溉定额对燕麦饲草品质有较大影响，随着灌溉定额的加大，燕麦秸秆可消化干物质含量和相对饲用价值总体上呈先增加后减少的趋势。中等灌溉定额的滴灌处理（W3）燕麦秸秆的可消化干物质为68.18%，有很好的适口性，有利于牲畜的采食；高灌溉定额的传统灌溉处理（CK）可消化干物质为65.96%，比W3处理降低了3.26%。相对饲用价值最高的是 W3处理，其次为 W4、W5、CK、W2、W1，分别比 W3处理降低了4.63%，8.30%，8.49%，9.94%和11.02%（表5）。

3 讨论

3.1 灌溉定额与产量

Burrows［22］研究认为燕麦对干旱是敏感的。李桂荣等［12］研究表明燕麦生长中后期适度灌溉是提高粒重、产量的重要途径之一。许振柱等［23］研究认为中度、严重干旱显著地降低了淀粉合成中3种主要酶类的活性，影响淀粉的积累，最终造成产量的降低。本研究结果表明，灌溉定额为150 mm时夏播裸燕麦籽粒产量最高，灌溉定额过大或过小都不利于产量的提高。这可能由于灌溉定额较小，特别是前期分配较少，易造成土壤供水不足、植株受旱，从而降低功能叶片的光合作用，影响花芽分化、减少穗数，此外还影响营养物质的合成、运输、积累和籽粒灌浆过程；灌溉定额较大（传统灌溉），土壤水分过多容易造成燕麦根部的硝酸盐淋洗，使氮素供应不足，引起根系早衰，进而影响光合作用和养分吸收、运输和利用，最终影响产量。

表5 灌溉定额对夏播裸燕麦成熟期饲草品质的影响Table 5 Effects of irrigation quota on forage quality of summer－sown naked oat at maturity stage %

3.2 灌溉定额与籽粒品质

荆奇等［24］研究表明，土壤水分与小麦品质呈负相关。Xie等［25］和马新明等［26］研究表明，适当水分胁迫有利于籽粒蛋白质的合成与积累。许振柱等［23］研究认为，土壤水分严重亏缺会显著降低籽粒中淀粉的积累，适宜的灌水则会使淀粉的含量增加。Zhang等［27］研究表明，水分适度亏缺有利于促进β－葡聚糖的积累。本研究结果表明，灌溉定额为120 mm的滴灌处理燕麦籽粒粗蛋白、粗脂肪、β－葡聚糖含量最高，灌溉定额过大或过小都不利于燕麦籽粒品质的提高。

3.3 灌溉定额与矿质元素含量

李桂荣等［12］研究表明，随灌水次数和灌水量的增加，内农大莜一号裸燕麦籽粒中Ca、K、Mg、Zn、Fe、Mn含量呈先升后降的二次函数变化，Cu含量呈递减的线性变化。本研究结果表明，随灌溉定额的加大，矿物质元素含量呈先增加后减少的趋势，灌溉定额为120 mm的滴灌处理更有利于矿物质元素的吸收和利用，与李桂荣等［12］的研究结果基本一致。

3.4 滴灌与传统灌溉

传统灌溉方式耗水量大，水资源浪费严重，水分利用率低。此外传统灌溉还会造成农田养分大量流失、土壤盐碱化、荒漠化等问题。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，从而提高作物的产量和品质。本试验结果表明，灌溉定额为150 mm的滴灌处理显著提高了燕麦籽粒产量，比传统灌溉提高了11.94%；灌溉定额为120 mm的滴灌处理籽粒中粗蛋白、粗脂肪、β－葡聚糖含量比传统灌溉分别提高了4.53%，8.58%和18.29%，燕麦籽粒品质显著提高。

4 结论

在一定灌溉定额及相应运筹分配条件下，滴灌较传统灌溉能更好地提高燕麦的产量和品质。本试验条件下，灌溉定额为150 mm的滴灌运筹有利于夏播裸燕麦籽粒产量的提高，灌溉定额为120 mm的滴灌运筹有利于籽粒品质、饲草品质的提高，以及多数矿质元素的吸收和利用。

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