田 露 刘景辉 米俊珍 赵宝平 李英浩 张 胜 王凤梧 焦伟红 高 卿 郑成忠 张子臻

(1.内蒙古农业大学 农学院，呼和浩特 010019;2.内蒙古自治区农牧业科学院 特色作物研究所，呼和浩特 010031;3.乌兰察布市农林科学研究所，内蒙古 乌兰察布 012000;4.乌兰察布市农牧业生态资源保护中心，内蒙古 乌兰察布 012000)

燕麦作为粮饲兼用作物，营养全面，特别是籽粒中富含可溶性膳食纤维(β-葡聚糖)，具有较好的保健功能，是世界公认的营养价值较高的谷类作物之一[1]。燕麦在世界范围内广泛种植，中国是裸燕麦的原产地，距今有2 500多年的栽培历史，是世界种植面积最大的国家，裸燕麦栽培在我国具有得天独厚的优势，种植区域相对集中，一是西北部半干旱农牧区，二是西南部高海拔山区[2]。内蒙古自治区是我国燕麦第一大主产区，种植面积占全国总面积的35%以上[3]。近年来，随着内蒙古自治区农牧业种植结构调整和生态环境保护的需求，燕麦作为一种耐寒、耐旱、耐贫瘠、耐适度盐碱的作物，具有较好的发展潜力和空间，同时也可作为马铃薯、玉米、豆类等作物的优势轮作倒茬作物。目前，内蒙古自治区的燕麦种植技术单一，大多采用广种薄收的粗犷种植方式，同时灌溉种植以大水漫灌为主，严重制约燕麦的产量和品质，探究内蒙古自治区燕麦优质高效的种植方式对燕麦生产的高质量发展具有重要意义。燕麦产量和品质除受自身生物学特性影响之外，还与气候条件[4]、播期[4]、播种行距[5]、施肥方式[5]、灌溉方式[6]等诸多因素密切相关，因此，通过调整燕麦栽培措施可实现燕麦品质的改良。

滴灌是一种可以直接将水分供应于作物，对作物生长具有良好促进作用的节水灌溉方式，现已被广泛应用于作物生产[7]。滴灌栽培能够明显改善小麦生长发育，促进产量和品质形成[8]。滴灌条件下行距的配置也是研究的热点，商健等[9]研究表明1管5行(滴灌带间距90 cm)的种植模式有利于小麦籽粒灌浆；张娜等[10]研究表明滴灌带间距为60 cm时，冬小麦产量明显提高。作物行距配置是构建合理群体，提高产量的重要栽培措施，刘丽平等[11]研究表明，行距过宽或过窄都不利于作物生产；Kleemann等[12]研究表明种植行距从54 cm缩小到36 cm时，小麦籽粒产量提高12%～20%，从36 cm缩小到18 cm时，其产量进一步提高5%～8%；薛盈文等[13]研究表明小麦种植行距由20 cm缩小为12 cm时，有利于晚播冬小麦产量和水分利用效率的协同提高。保水剂是近年来应用于农业节水生产中的一种高分子材料，具有反复吸水和释水的功能，能提高和保持土壤含水量[14]，增加矿质营养含量，进而促进作物产量和品质的形成[15-16]，同时保水剂能够改善花生品质，增加脂肪、油酸含量和油酸/亚油酸比值[17]，促进小麦籽粒出粉率、粗蛋白、软化度、沉降值和湿面筋值的提高[18]。

目前，滴灌燕麦的研究集中于滴灌量和水肥一体对燕麦生理特性和产量形成的影响[19-20]。燕麦行距配置的研究集中在旱作燕麦播量与行距配置对其生长和产量的影响[21]。关于保水剂对燕麦的影响报道不多，Robiul等[22]研究了施用保水剂对燕麦生长发育，产量及品质的影响，结果表明施用保水剂促进燕麦生长，提高干物质积累量，改善成熟期燕麦籽粒和秸秆品质。关于滴灌下保水剂对燕麦的研究仅见吴娜等[6]相关报道，其研究表明滴灌中施用保水剂有利于裸燕麦大多数品质性状的提高以及矿质元素的吸收利用。目前，有关滴灌燕麦中适宜种植方式的研究尚未见报道。本研究针对内蒙古自治区滴灌燕麦栽培生产现状，通过设置种植方式和保水剂的二因素的田间试验，测定滴灌燕麦籽粒和秸秆品质指标，旨在建立适应于优质燕麦栽培的高效滴灌种植方法，以期为内蒙古自治区的燕麦优质高效生产提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2019—2020年在内蒙古自治区乌兰察布市农林科学研究所试验地(40.923 2° N，113.119 6° E)进行，中温带大陆性季风气候，多寒干燥，风多雨少，昼夜温差大，年均气温为4.5 ℃，最高气温为39.7 ℃，最低气温-34.4 ℃；年降水量376.1 mm，且多集中在7—8月上旬；年均无霜期131 d。2019和2020年试验地非同一地块，两地块均位于乌兰察布市农林科学研究所试验地内。试验地土壤化学性质详细情况见表1。

表1 试验地土壤基础养分Table 1 Soil basic nutrients in the experimental field

1.2 试验材料

供试燕麦品种为‘坝莜1号’。农林保水剂(聚丙烯酸钾盐型，K-PAM)选购于任丘市鹏宇化工有限公司。

1.3 试验设计

试验采取裂区设计，种植方式为主区，保水剂为副区。种植方式设置3个水平：TW，对照，行距20 cm等行距种植，滴灌带间隔60 cm；FI，缩行15 cm带状种植，8行一带，带宽1.05 m，带间隔30 cm，每带铺设2根滴灌管，滴灌管间隔60 cm；TE，缩行10 cm带状种植，12行一带，带宽1.10 m，带间隔30 cm，每带铺设2根滴灌管，滴灌管间隔60 cm，见图1。保水剂设置2个水平：Y，施用保水剂22.5 kg/hm2；N，对照，不施用保水剂。

TW，等行距20 cm种植；FI，缩行15 cm带状种植；TE，缩行10 cm带状种植。下同。TW, equal row spacing planting with row spacing 20 cm； FI， strip planting with row spacing 15 cm； TE， strip planting with row spacing 10 cm. The same below.

试验共6个处理，重复3次。小区面积10.0 m×7.2 m=72 m2，重复之间间距2.0 m，处理之间间距1.5 m，四周保护行各设2.0 m。处理TW小区内种植37行，铺设13根滴灌带；处理FI小区内种植40行，铺设10根滴灌带；处理TE小区内种植60行，铺设10根滴灌带。

不同处理燕麦播种量均为150 kg/hm2，采用人工画线按行播种，处理TW单行播种量29.17 g，处理FI单行播种量26.99 g，处理TE单行播种量17.99 g。复合肥施用量150 kg/hm2。保水剂和肥料在播前均匀撒施，结合旋耕施入，施入深度为 20～25 cm。2019年播种时间5月8日，收获时间8月27日；2020年播种时间5月12日，收获时间8月30日。田间管理参照当地水浇地燕麦种植进行，灌溉根据实际情况在播种后、分蘖期、拔节期、开花期进行，采用测墒补灌的方式进行灌溉，见表2。

表2 不同处理灌溉量Table 2 Irrigation amount of different treatments mm

播种前、分蘖期、拔节期、开花期，测定不同处理小区内0—20 cm土层土壤含水质量百分数(θm，%)、田间持水率(FCm，%)，并利用公式(1)计算0—20 cm土层土壤相对含水率(θr，%)。当θr>70%时，无需灌溉，当θr≤70%时进行灌溉，用公式(2)计算灌溉量I(mm)，进行灌溉。

θr=θm÷FCm×100%

(1)

I=10×0.2×γ0-20×(FCm-θm)

(2)

式(2)中：γ0-20为0—20 cm土层土壤容重，g/cm3。

1.4 测定指标及方法

1.4.1籽粒品质

燕麦成熟期，每个小区取1 m2，刈割时地面留茬10～20 cm，重复3次，进行考种。考种后采用凯氏定氮法[23]测定籽粒粗蛋白；粗脂肪含量采用SZC-101自动脂肪测定仪测定；β-葡聚糖含量采用混联试剂盒法[4]，试剂盒购自上海意果科技有限公司。

1.4.2饲草品质

燕麦成熟期，在考种取样材料中取秸秆样品测定秸秆酸性洗涤纤维(ADF)和中性洗涤纤维(NDF)。酸性洗涤纤维(ADF)和中性洗涤纤维(NDF)用滤袋法[23]测定，采用北京安科博瑞科技有限公司生产的ANKOM 200i半自动纤维分析仪测定。并根据以下公式计算可消化干物质(DDM)、潜在干物质采食量(DMI)和相对饲用价值(RFV)。

DDM=88.9-0.779ADF;DMI=120/NDF;RFV=(DDM×DMI)/1.29

1.5 数据分析

1.5.1图表制作和分析

采用Excel 2019进行数据整理和绘制图表，采用SAS 9.3、SPSS 25.0对试验数据进行统计分析，采用最小显著差法(LSD)检验处理间显著性。

1.5.2基于隶属函数法和主成分分析的综合评价计算

各评价指标由于代表的意义不同，为保证评价过程的客观性，对各指标的原始数据进行标准化处理，按照公式(3)进行计算。

A(xi)=(xi-ximin)/(ximax-ximin)

(3)

式中：A(xi)代表各指标的隶属度值；xi代表各指标的测定值；ximax和ximin分别代表第i项指标中的最大值和最小值。

本研究采用主成分分析法计算各评价指标的主成分的特征值、比例、累积方差贡献率以及变量共同度，计算各评价指标的权重Wi，按照公式(4)进行计算。

(4)

式中：Extraction(xi)为第i个评价指标的变量共同度。

各处理燕麦品质的综合评价指数，均按照公式(5)进行计算。

(5)

式中：SQI为评价指数，Ai为指标隶属度值，Wi为第i个评价指标的权重。

2 结果与分析

2.1 种植方式及保水剂对燕麦籽粒品质的影响

由表3可知，种植方式和保水剂处理均极显著(P<0.01)影响籽粒粗蛋白、粗脂肪和β-葡聚糖含量；两者交互极显著(P<0.01)影响籽粒粗脂肪和β-葡聚糖含量，显著(P<0.05)影响了籽粒粗蛋白含量。3种种植方式中，施用保水剂(Y)处理的燕麦籽粒粗蛋白、籽粒粗脂肪和β-葡聚糖含量由高到低均表现为FI>TW>TE；FI比TW燕麦籽粒粗蛋白、籽粒粗脂肪、籽粒β-葡聚糖含量2019年分别提高3.04%、2.99%、6.81%，2020年分别提高5.70%、12.88%、14.96%；TE比TW燕麦籽粒粗蛋白、籽粒粗脂肪、籽粒β-葡聚糖含量2019年分别降低3.14%、3.69%、3.84%，2020年分别降低4.63%、7.70%、9.55%。3种种植方式中，不施用保水剂条件(N)处理的籽粒粗蛋白、籽粒粗脂肪和β-葡聚糖含量同样由高到低均表现为FI>TW>TE，2年均表现为TW和FI之间差异不显著，两者与TE之间差异显著。同种种植方式下，仅FI中Y的燕麦籽粒粗蛋白、籽粒粗脂肪、籽粒β-葡聚糖含量比N在2019年分别提高4.54%、8.05%、14.27%，2020年分别提高5.00%、7.95%、19.62%；TW和TE中Y的籽粒粗蛋白、籽粒粗脂肪和籽粒β-葡聚糖含量较N有所提高，但差异均不显著。

表3 不同种植方式和保水剂处理下燕麦籽粒的品质指标Table 3 Grain quality of oat under different plant mode and super absorbent polymer treatment g/100 g

2.2 种植方式及保水剂对燕麦饲草品质的影响

由表4可知，种植方式和保水剂处理均极显著(P<0.01)影响燕麦秸秆的中性洗涤纤维含量、酸性洗涤纤维含量、可消化干物质含量、潜在干物质采食量和相对饲用价值。两者交互作用显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)影响燕麦秸秆的中性洗涤纤维含量、酸性洗涤纤维含量、可消化干物质含量、潜在干物质采食量和相对饲用价值。

表4 不同种植方式和保水剂处理下燕麦的饲草品质Table 4 Forage quality of oat under different plant mode and super absorbent polymer treatment

3种种植方式中，施用保水剂(Y)处理2年的燕麦秸秆的中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量由高到低均表现为TE>TW>FI。2019年TW 和FI之间差异不显著，两者与TE之间差异均达显著水平，2020年三者间差异均达显著水平。2019和2020年FI的中性洗涤纤维比TW分别降低1.61%和2.48%，TE的中性洗涤纤维比TW分别提高3.20% 和5.66%。酸性洗涤纤维含量两年均表现为三者之间差异显著，2019和2020年FI的酸性洗涤纤维比TW分别降低了6.86%和4.81%，TE的酸性洗涤纤维比TW分别提高2.18%和4.28%。不施用保水剂(N)处理2年燕麦秸秆的中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量由高到低同样均表现为TE>TW>FI，2年显著性差异均表现为TW和FI间差异不显著，两者与TE间差异均达显著水平。同种种植方式下，只有FI中Y的中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量在2019年较N分别降低3.99% 和2.03%，2020年分别降低10.01%和7.85%；2年TW和TE中Y较N的秸秆中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量有所降低，但差异均不显著。

3种种植方式，施用保水剂(Y)处理2年的燕麦秸秆可消化干物质含量、潜在干物质采食量和相对饲用价值由高到低均表现为FI>TW>TE。可消化干物质2年均表现为三者间差异达显著水平，FI较TW可消化干物质含量2019年和2020年分别提高2.22% 和1.64%，TE较TW分别降低1.62%和2.48%。潜在干物质采食量2年均表现为TW和FI差异不显著，两者与TE差异显著。相对饲用价值2019年表现为三者间差异均达显著水平，FI较TW提高6.59%，TE较TW降低9.27%；2020年则表现为TW和FI差异不显著，两者与TE差异均显著。不施用保水剂(N)处理2年的可消化干物质含量、潜在干物质采食量和相对饲用价值由高到低同样均表现为FI>TW>TE，但TW和FI差异不显著，两者与TE差异显著。同种种植方式下，只有FI中Y的燕麦可消化干物质含量、潜在干物质采食量和相对饲用价值较N在2019年提高3.40%、4.16%和7.70%，2020年提高2.80%、2.08%和4.39%；TW和TE中Y较N可以提高可消化干物质含量、潜在干物质采食量和相对饲用价值，但差异均不显著。

2.3 基于隶属函数法和主成分分析的燕麦品质综合评价

由表5可知，3种种植方式中，施用保水剂(Y)和不施用保水剂(N)处理的燕麦品质评价综合指数由高到低表现为FI>TW>TE； 3种种植方式中施用保水剂(Y)处理的品质综合评价指数均高于不施用保水剂(N)处理。综上，滴灌燕麦栽培中，适度缩小行距带状种植后能够整体促进燕麦品质的提升，其中以配施保水剂后效果更佳。

表5 种植方式和保水剂处理下燕麦品质综合评价Table 5 Comprehensive evaluation of oat quality under different plant mode and super absorbent polymer treatments

3 讨 论

燕麦籽粒品质和秸秆品质的形成既受遗传因子的控制，又受环境和栽培条件的影响，环境条件中水分是对燕麦籽粒品质和秸秆品质影响重要的因素之一[24]。

已有研究表明水分条件能够影响籽粒蛋白质的合成，且供水过多会对籽粒蛋白质的合成起到抑制作用[25]，施用保水剂可以调节作物水分供应，进而影响作物品质，其中部分研究表明保水剂能够提高烤烟中烟碱和总糖等的含量，使烤烟氮碱比和糖碱比适宜，提高烤烟品质[26]；施用保水剂可以提高花生脂肪含量、油酸含量、油酸/亚油酸比值，改善花生品质[17]。本研究在滴灌燕麦栽培中，仅在行距15 cm带状种植(FI)中施用保水剂(Y)较不施用保水剂(N)处理显著提高籽粒粗蛋白、粗脂肪、β-葡聚糖、秸秆的可消化干物质含量和潜在干物质采食量、相对饲用价值，等行距20 cm种植(TW)和行距10 cm 带状种植(TE)中施用保水剂(Y)无显著提高的效果，这与吴娜[6]研究结果不尽一致，原因可能是本研究滴灌燕麦均为充分灌溉，3种模式中均提供给燕麦植株足够的水分，而在水分充足条件下保水剂效果不显著。

目前，关于行距调整对作物品质影响的研究结果不尽一致，其中李玲等[27]研究表明在同种种植密度下，调整株行距对棉花纤维品质指标无显著影响；刘晓亮等[28]研究则表明随着行株距扩大，水稻稻米的垩白度和垩白粒率均下降；王彦雯[29]研究表明行距可以显著影响谷子的籽粒蛋白质和脂肪含量；贾志锋[21]研究表明随着行距的增加燕麦籽粒粗蛋白含量增加，粗脂肪、β-葡聚糖含量呈现先增后降趋势，这与本研究结果部分一致，本研究中与种植方式TW相比，不论是否施用保水剂，种植方式TE的籽粒品质和秸秆品质指标均显著低于TW(P<0.05)；FI的燕麦籽粒和秸秆品质均比TW有所升高，但在施用保水剂(Y)后各指标表现显著升高(P<0.05)。可见，燕麦滴灌栽培中调整行距带状种植影响了燕麦品质的形成，与等行距20 cm种植(TW)相比，行距15 cm(FI)带状种植更利于滴灌燕麦品质的形成，原因是由于适度的缩小行距使作物群体分布均匀，可提高群体叶面积指数、提高光合有效辐射的截获率、降低漏光损失、改善光合特性[30-31]，进而促进产量和品质的形成[32-33]，但行距10 cm(TE)带状种植对产量和品质则表现一定程度的抑制效果，是由于过度的缩小行距造成作物群体通风透光差，叶片拥挤，相互荫蔽，叶片光合能力下降，产量和品质形成受阻[11]。本研究得出的行距15 cm (FI)缩行带状种植方式配合施用保水剂能够改善燕麦品质的内在分子机制还有待进一步研究。

4 结 论

相同种植方式下，仅行距15 cm带状种植(FI)施用保水剂(Y)较对应不施用(N)可显著提高燕麦籽粒粗蛋白、粗脂肪、β-葡聚糖、秸秆可消化干物质含量和潜在干物质采食量、相对饲用价值。在施用保水剂(Y)条件下，与等行距20 cm种植(TW)相比，行距15 cm带状种植(FI)显著提高燕麦籽粒粗蛋白、粗脂肪、β-葡聚糖、可消化干物质含量和潜在干物质采食量、相对饲用价值，该效果在不施用保水剂(N)条件下表现不显著；行距10 cm带状种植(TE)不论是否施用保水剂(N)，籽粒粗蛋白、粗脂肪、β-葡聚糖、秸秆可消化干物质含量和潜在干物质采食量、相对饲用价值均显著低于等行距20 cm种植(TW)。综上，在滴灌带间距60 cm，采用燕麦行距15 cm(FI)，8行为一带，带间距30 cm，同时配施22.5 kg/hm2(Y)保水剂的带状种植方式可以实现内蒙古自治区滴灌燕麦籽粒和秸秆品质的提升。