密度和氮肥对燕麦根系碳氮磷含量的影响

齐蕊 程卫燕 赵力兴 李天琦 高阳 宋美娟 高凯

摘要 通过对燕麦进行不同的密度和氮肥处理，测定燕麦根系的碳、氮、磷，探讨密度和氮肥对燕麦根系碳、氮、磷含量的影响规律。结果表明， 随着施氮量的增加，根系碳、氮、磷含量均呈现出先上升后降低的趋势，碳、氮含量均在450 kg/hm 2氮处理下出现最大值，分别为35.91、14.26 g/kg。随着种植密度的增加，根系氮含量逐渐下降;增加种植密度对根系磷含量无显著影响。

关键词 燕麦;氮肥;密度;根系;营养物质

中圖分类号 S512.6 文献标识码 A

文章编号 0517-6611（2019）17-0041-03

Abstract The effects of density and nitrogen fertilizer on the root C， N and P contents of Avena fatua L. were studied by carrying out the nitrogen fertilizer test. Results showed， with the increase of nitrogen application， the root C， N and P contents firstly increased and then decreased. C and N contents were the maximum under 450 kg/hm 2 N treatment， which were 35.91 and 14.26 g/kg， respectively. With the increase of planting density， root N content gradually decreased. Increasing the planting density showed no significant impacts on P content.

Key words Avena fatua L.;Nitrogen fertilizer;Density;Root system;Nutrient substance

燕麦（Avena fatua L.）为禾本科植物，是一种低糖、高营养、高能食品。燕麦在世界上有较大的种植面积，具有耐寒、抗旱、耐贫瘠性，可以增加土壤中的肥力并在一定程度上提高固碳能力。根系通常是指植物根系中直径≤2 mm 的部分[1]，是绿色植物进行吸收、储存、运输水分和养分的主要器官，对生态系统的物质循环和能量流动规律研究发挥着不可估量的作用。根系对外界生存环境变化最敏感，研究根系的各种性状变化对掌握全球气候变化规律有十分重要的理论和指导意义[2-3]。

目前对于燕麦的研究有很多，大多都是研究品比试验，以及选育新品种、不同栽培方式等对于燕麦产生不同的经济和生态效益的影响。但是关于氮肥和种植密度对燕麦根系生物量影响的研究相对来说较少。有研究表明，合理的氮肥管理不仅可以提高燕麦生物量和产量而且还有助于改善其品质[4-5]。种植密度是增加作物的产量主要影响因素之一，增加作物产量的关键技术环节之一就是合理的密植[6-7]。研究表明，合理的农业措施不仅可以增加燕麦的籽实产量，而且可以大幅度改善燕麦的品质特征[8]。施肥量对燕麦各器官产量的影响不同，影响的方式与作用大小也有差异，但是研究显示增加施肥量会在整体上促进燕麦的籽实增产和生长发育[9]。

基于前人的研究成果，笔者研究了施氮肥和种植密度对燕麦根系碳氮磷含量的影响，为今后科尔沁沙地燕麦种植、生态和经济效益提供科学的理论基础和指导。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验在内蒙古民族大学农业科技园区（内蒙古自治区通辽市科尔沁区丰田镇）进行（43°38′ N，122°03′ E），海拔178 m左右，年平均气温6.4 ℃，≥10 ℃活动积温平均为3 184 ℃·d，极端低温-30.9 ℃。无霜期145 d左右，年平均降水量399.1 mm左右，降雨主要集中在8、9月，土壤为风砂土，有机质含量4.86 g/kg，速效钾94.65 mg/kg，速效磷10.46 mg/kg，碱解氮11.15 mg/kg，pH 8.2。试验地在种植燕麦之前撂荒，种植燕麦时将地上部分植物旋在地里作为底肥，具有喷灌条件，试验地播种前灌水1次， 生长干旱时浇水。苗期人工除草3次，生长季随时拨除杂草。

1.2 试验设计

2017年4月20日进行燕麦种植，品种为北京正道科技股份有限公司提供的 “燕王”，播种深度3 cm。设置5个氮肥梯度，为N1（225 kg/hm 2）、N2（300 kg/hm 2）、N3（375 kg/hm 2）、N4（450 kg/hm 2）、N5（525 kg/hm 2），4个种植密度：M1（300万株/hm 2）、M2（350万株/hm 2）、M3（400万株/hm 2）、M4（450万株/hm 2）。共计20个处理，5个重复，共计100个小区，小区面积10 m 2，小区间隔50 cm，小区随机排列。肥料分别在燕麦3叶期（总量1/3）和拔节期（总量2/3）以追肥形式施入。

1.3 指标测定

1.3.1 根系样品采集。根系样品在燕麦收获期（2017年7月15日）进行，采集过程将燕麦完整根系挖出，清洗，烘干，粉碎。

1.3.2 测定方法。

采用K2Cr2O7-H2SO4氧化法测定全碳;采用凯氏定氮法进行测定全氮;采用H2SO4-H2O2消解-钼锑抗分光光度法测定全磷;采用自动粗脂肪测定仪测定粗脂肪;采用分光光度计法测定可溶性糖和淀粉。

1.4 数据分析 采用DPS 14.0进行单因素分析和相关性分析。

2 结果与分析

2.1 不同氮肥施入量对燕麦根系碳、氮、磷含量的影响

由图1可知，施入氮肥量的不同对燕麦根系的碳、氮、磷含量影响不同。其中随着施氮量的增加，燕麦根系的碳含量呈逐渐上升的趋势，并且在氮肥施入量为450 kg/hm 2时碳含量达到最高。就氮含量而言，施氮量在225、300、525 kg/hm 2水平下几乎对燕麦根系的含氮量没有显著影响（P>0.05），只有在450 kg/hm 2时才会出现显著影响（P<0.05），達到最高水平。就磷含量而言，不同的施氮量对于燕麦根系磷含量的影响有显著性差异（P<0.05）。在施氮量为300 kg/hm 2时，磷含量最高。

2.2 不同密度对燕麦根系碳、氮、磷含量的影响

由图2可知，随着种植密度的增加，在M1、M2、 M4密度水平下碳含量几乎一致，没有显著性差异（P>0.05），只有在M3水平下，碳含量显著低于其他密度水平。在M2和M4水平下，氮含量没有差异。在M1水平下，氮含量达到最高，说明随着密度的增加，氮含量有逐渐减少的趋势。对于燕麦根系中磷含量而言，随着种植密度的增加，M1 、M2、 M3、 M4水平下磷含量没有差异（P>0.05），说明磷的含量保持不变。

2.3 密度与氮肥施入量对燕麦根系碳、氮、磷含量的影响

由表1可知，当氮肥施入量为N1（225 kg/hm 2）时，随着密度的增加，碳含量呈现出先降低后增加的趋势，其中N1M3处理碳含量最低。当氮肥施入量为N2（300 kg/hm 2）时，随着密度的增加，碳含量呈现出先增加后降低再剧增的趋势，其中N2M3处理碳含量出现最低值。当氮肥施入量为N3（375 kg/hm 2）时，随着种植密度的逐渐增加，碳含量呈现出缓慢下降再急剧下降最后激增的趋势，其中N3M3处理碳含量出现最小值。当氮肥施入量为N4（450 kg/hm 2）时，随着种植密度的增加，碳含量呈先急剧增加，在N4M2处理时碳含量达到最大值，随后急剧下降，当密度为M3时，碳含量缓慢下降。在氮肥施入量为N5（525 kg/hm 2）时，随着密度的逐渐增加，碳含量呈缓慢下降的趋势，其中N5M3处理的碳含量最小，然后逐渐增加。综上所述，无论何种施氮水平，M3密度处理的燕麦根系中碳含量都较低。

由表1可知，当施入氮肥量为N1（225 kg/hm 2）时，随着密度的增加，氮含量呈急剧下降、缓慢下降，最后急剧上升的趋势，N1M1处理的氮含量达最大值，N1M3处理的氮含量达最小值。在施入氮肥量为N2（300 kg/hm 2）时，随着种植密度的增加，氮含量呈先急剧上升到达最高点，然后迅速下降达到最低点，最后又缓慢上升的趋势。其中，最高点出现在N2M2处理，最低点出现在N2M3处理。在施入氮肥量为N3（375 kg/hm 2）时，随着密度的逐渐增加，氮含量呈先迅速上升后缓慢上升最后急剧下降的趋势，氮含量最高点出现在N3M3处理。当施入氮肥量为N4时，随着密度增加，氮含量呈先急剧下降后急剧上升的趋势。N4M2处理的氮含量最低;当施入氮肥量为N5时，随着密度的增加，氮含量呈先急剧下降后缓慢上升的趋势。N5M2处理的氮含量最低。综上所述，当施氮肥为N2、N4、 N5时，氮含量随密度的增加有显著差异（P<0.05）;当密度为M1时，氮含量随着氮肥量的增加有显著性差异（P<0.05）。

由表1可知，在N1水平下，随着密度的增加，M3密度处理的磷含量最高，与其他处理有显著差异（P<0.05）。在N2水平下，M4密度处理的磷含量与其他水平有显著差异，该水平下磷含量最低。在N3水平下，M1和M4密度处理的磷含量有显著性差异（P<0.05），该水平下磷含量最低点和最高点分别为M1和M4密度处理。在N4、N5水平下，随着密度的增加，磷含量都有显著性差异（P<0.05）。当密度为M1时，N1与N2水平的磷含量有显著差异，磷含量最低点出现在N3水平。当密度为M2时，随着施氮量的增加，磷含量有显著差异（P<0.05）。当密度为M3时，N4水平下磷含量与其他水平有显著差异（P<0.05）。当密度为M4时，N4、N3水平下磷含量与N1、N2和N5水平有显著差异（P<0.05）。

3 结论与讨论

密度是种群主要特征之一，研究表明密度主要影响种群中个体的特征[10-11]。植物互相争夺阳光、水分以及土壤中的营养成分来满足自身的生长发育需求，随着种植密度的增加，竞争就变得越激烈[12]。种植密度的大小影响了种群中个体的大小，它们会随着密度的增大而减小。张立生等[13]研究表明，随着种植密度的增加，植物的产量与其呈正相关，这与该试验结果不一致，主要原因是由于该试验研究的是植物根系中的生态化学计量指标，根系是供应植物生长发育的重要器官，它所吸收的大部分养分都供给了地上部分，再加上种植密度的增大使得它所处的空间不足、养分竞争激烈。所以根系的生物量较小，碳、氮、磷含量较小，密度对其含量的影响较小。碳含量与密度几乎呈负相关，磷含量随着密度的增加没有任何变化。

植物需要从土壤中吸收一定量的氮来满足自身的生长发育需求，然而我国大部分耕地土壤都是缺氮土壤，为了增强经济效益，必须向土壤中增施氮肥，从而使植物高产。一些豆科植物本身含有根瘤菌，可以自己固定土壤中一部分的氮肥，而禾本科植物没有这种特殊的能力，只能靠人工向土壤中施入氮肥。因此在土壤中增施氮肥成为提高植物品质的一种十分有效的方式。翟园等[14]指出，在影响燕麦生长的环境因子中最具影响力的是肥料，其用量和种类等都会影响燕麦的生长发育和品质等，合理使用氮肥对作物的生长有促进作用。焦瑞枣[15]研究结果表明，

施氮量对不同燕麦品种的影响不同。随着施氮量的增加，燕麦的生物量也逐渐增加，而穗粒重等指标呈先增加后下降的趋势，这与该试验结果一致。该试验结果显示，随着施氮量的增加，根系碳、氮、磷含量均呈先上升后降低的趋势，碳和氮含量均在450 kg/hm 2氮处理下出现最大值。

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