不同氮素用量对甜荞麦干物质和养分积累及分配的影响

(1.内蒙古民族大学农学院，内蒙古自治区饲用作物工程技术研究中心，内蒙古通辽 028043；2.内蒙古农业大学农学院，内蒙古呼和浩特 010019；3.通辽市土壤肥料工作站，内蒙古通辽 028000)

摘要：为了掌握甜荞麦适宜施氮量，研究不同供氮水平对甜荞麦干物质和养分积累及分配影响的规律。采用田间小区试验的方法，设置5个氮素水平N0、N1、N2、N3和N4(0，30，60，90，120 kg/hm2)，研究了甜荞麦不同器官干物质和养分积累量及分配比例的变化。结果表明，甜荞麦干物质积累总量随着施氮量的增加呈先增后降的趋势，N2处理干物质积累总量最大，但N3处理籽粒中干物质积累量和分配比例最大。荞麦籽粒氮、磷和钾含量随着氮肥用量的增加先增后降，N3处理籽粒中氮、磷、钾养分含量最大；增加施氮量可提高氮、磷和钾在籽粒中的分配比例，但会降低它们在茎和叶中的分配比例。甜荞麦生产100 kg籽粒平均需吸收N 7.09 kg、P2O5 4.15 kg、K2O 8.74 kg，养分比例为1∶0.59∶1.24，养分生产效率随着氮肥用量的增加先增后降，N3处理的氮磷钾养分生产效率均达最高。随着氮肥用量的增加，氮磷干物质生产效率先增后降而后又上升，钾的干物质生产效率逐渐上升，N4处理的氮磷钾干物质生产效率均达最高。综合考虑干物质和养分积累及分配因素，施氮量90 kg/hm2为甜荞麦适宜氮肥用量。

荞麦( Fagopyrum esculentum Moench) 属于蓼科(Polygonaceae)，荞麦属 (Fagopyrum Gaerth)植物[1]。荞麦富含蛋白质、脂肪以及芦丁、槲皮素、荞醇等黄酮类物质，具有较高的营养及药用价值[2]，在食品、饮料、药品、化妆品以及黄酮类产品方面的开发应用受到人们的青睐。国内外对荞麦的需求日益增长[3]。通辽库伦甜荞麦素以品质优良而著称，有着“中国荞麦之乡”的美称。许多国家和地区的商家，指名要通辽库伦的荞麦产品。2012年12月27日库伦荞麦正式成为国家地理标志产品。实际生产中，因缺乏科学合理的施肥技术指导，通辽市库伦旗荞麦种植氮肥施用不足或盲目施用现象普遍存在，制约了荞麦产量的进一步提高。养分直接决定着作物的生长发育进而影响产量与品质。研究作物体内养分元素的分布规律对施肥的响应，对深入理解施肥影响作物的内在机制有重要的意义。近几年，许多学者对荞麦播期、密度、养分管理进行了许多有益的探索[4-13]，但研究大多集中在栽培措施对荞麦产量和品质的影响方面，氮素用量方面较少，尤其是施氮对荞麦干物质及养分积累、分配特性的影响更是鲜见报道。氮肥水平可影响作物干物质和养分的积累与分配，前人对此已经做了相关研究[14-18]，但是涉及荞麦这方面的研究甚少。由于作物不同器官之间具有良好的生理关联[19-21]，因此，通过研究作物不同器官对施肥的响应，可以了解施肥作用于作物的深层次原因。在作物生育期间，植株干物质生产量及其向各器官的分配率是制约作物产量的关键因素，氮素营养对荞麦干物质积累与分配起着非常重要的作用。为了明确氮素用量对甜荞麦干物质及氮、磷、钾养分积累分配规律的影响，本研究基于通辽市库伦旗荞麦的种植特点，选用当地主栽品种，在库伦旗进行多个氮肥水平处理试验，系统研究不同施氮水平对荞麦干物质及氮、磷、钾养分在各器官之间的积累与分配规律，以期为当地荞麦的科学栽培及施肥管理提供理论支持。

1 材料和方法

试验于2014-2015年在内蒙古通辽市库伦旗水泉镇哈达图嘎查进行，试验地位于北纬42°35′，东经121°25′，海拔436 m，属大陆性半干旱气候。年平均降雨量350 mm，无霜期150 d左右，年积温3 000 ℃，降水主要集中7-8月，试验地的土壤为栗褐土。土壤基本理化性质见表1。

以通荞1号(通辽市农科院提供)为试验作物，出苗-成熟期是80 d左右，异花授粉，籽粒黑褐色，适应性强。2014年7月3日播种，7月10日间苗，7月31日现蕾期追肥，9月22日收获。2015年7月5日播种，7月12日间苗，8月3日现蕾期追肥，9月25日收获。试验设5个氮肥用量处理，N0(对照)、N1(30 kg/hm2)、N2(60 kg/hm2)、N3(90 kg/hm2)和N4(120 kg/hm2)。各处理磷、钾肥用量一致，均分别为P2O5 60 kg/hm2和K2O 60 kg/hm2，氮肥总量的30%与全部磷、钾肥于播前基施，氮肥的70%于甜荞麦现蕾期做追肥施用。试验地所采用的肥料是尿素(含N 46%)，重过磷酸钙(含P2O5 46%)，硫酸钾(含K2O 50%)。试验小区面积40 m2，小区宽4 m，长10 m ，保护行为1 m，甜荞麦条播，播种密度90万株/hm2，行距40 cm，各处理随机区组排列，3 次重复。试验小区除施肥数量外，其他农事操作内容和时间完全一致，各处理小区的种植密度、基本苗情一致。

收获期在每个小区选取有代表性的10株荞麦，分茎、叶、籽粒不同部位，在105 ℃杀青30 min后，在70 ℃下烘干至恒重，分别计算各部分干物质重，并测定其氮、磷、钾含量。植物氮、磷、钾的测定采用H2SO4-H2O2消煮；全氮采用凯氏定氮法测定，全磷采用钒钼黄比色法测定，全钾采用火焰光度计法测定[22]。

试验数据采用Excel 2007 和SAS 9.0软件进行数据处理和统计分析。各指标的计算方法如下：N( P2O5、K2O) 生产效率(g/g) = 籽粒产量/植株N( P2O5、K2O)累积总量；N( P2O5、K2O) 干物质生产效率(g/g) =单位面积植株干物质累积总量/单位面积植株 N(P2O5、K2O) 累积总量[23]。

2 结果与分析

2.1 不同施氮量与干物质积累的关系

2.1.1 不同施氮量植株干物质积累与分配的差异由图1可见，施氮水平对甜荞麦干物质积累的影响不同。从不同施氮处理干物质的积累来看，施氮处理的积累总量均高于不施氮处理，且干物质积累量大小顺序为N2>N3>N1>N4>N0。N2处理干物质积累量最大，是不施氮处理积累量的1.87倍。荞麦成熟期不同器官中干物质分配比例对氮肥施用量有不同的响应。随施氮处理的不同，籽粒中干物质分配比例大小顺序为N3>N0>N2>N1>N4，N3处理分配比例最高，达到20.7%，N4处理分配比例最低，为11.9%；茎部干物质分配比例大小顺序为N4>N2>N3>N0>N1，茎部干物质分配比例N4处理最高，达到79.2%，N1处理最低，为66.6%；叶部干物质分配比例大小顺序为N1>N0>N2>N3>N4， N1处理达到最高，为20.8%，N4处理最低，为8.8%。由此可见，随着施氮量的增加，干物质积累总量呈先增后降的趋势，适量施氮有利于荞麦籽粒干物质的积累。但随着施氮量的增加，不同器官中干物质分配比例变化没有一定的规律。

2.1.2 不同施氮量对各器官干物质积累的影响甜荞麦各器官中干物质积累量随施氮量的增加均呈先增后降的单峰变化趋势，但是不同器官干物质积累量峰值出现的处理不同(图2)。茎部干物质积累量在N2处理达到最高，比不施氮处理增加了1.06倍。除N1和N4处理外，其他各处理间差异均达显著水平；叶部干物质积累在N1处理达到最高，比不施氮处理增加了1.40倍，N1处理与其他各处理间差异均达显著水平，N2和N3处理，N0和N4处理差异不显著；籽粒干物质积累量在N3处理达到最高，比不施氮处理增加了1.39倍，除N0和N4处理间差异不显著外，其他各处理间差异均达显著水平。可见，在适宜施氮量范围内，荞麦籽粒干物质积累量随着氮肥用量的增加而增加，但 N3处理达到最高后，继续增加氮肥用量，荞麦籽粒干物质积累量反而下降。

2.2 不同施氮量与各器官氮、磷、钾积累的关系

2.2.1 氮、磷、钾在植株茎、叶、籽粒中的含量氮肥的施用增加了荞麦籽粒中氮、磷和钾养分的积累量，随着氮肥施用量的增加，籽粒中氮、磷和钾养分含量均呈先增加后降低趋势，其大小顺序均为N3>N4>N2>N1>N0。籽粒中养分含量大小顺序为氮>磷>钾(图3)。籽粒中氮含量除N3和N4处理差异不显著外，其他各处理间差异均达显著水平，N3、N4处理分别比N0处理增加了43.9%和43.3%。籽粒中磷含量N2处理与N0、N3和N4处理差异均显著，其他各处理间差异不显著，N3、N4处理分别比N0处理增加了33.1%和32.3%。籽粒中钾含量N3处理与N2、N1和N0处理差异均达显著水平，N2与N1和N0处理差异显著，其他各处理间差异不显著，N3处理比N0处理增加了1.06倍。荞麦籽粒氮、磷和钾积累量随着氮肥用量的增加先增后降，但 N3和N4水平的籽粒养分积累量相近，说明氮用量达到90 kg/hm2后再增加氮肥，荞麦籽粒养分积累量不再增加反而有所下降。

随着氮肥用量的增加，荞麦茎部氮、磷和钾养分含量变化趋势不一致(图4)。随氮肥用量增加，茎部氮和磷含量呈先增后降的单峰变化趋势，氮含量高峰值出现在N2处理，比N0处理增加了12.1%，氮积累量大小顺序为N2>N1>N0>N3>N4，除N0、N1和N3处理差异不显著外，其他各处理间差异均达显著水平。磷含量高峰值出现在N1处理，比N0处理增加了3.97%，磷含量大小顺序为N1>N0>N2>N3>N4，N1和N0处理与其他各处理差异均达显著

水平，N3、N4和N5各处理间差异均不显著。随氮肥用量增加，茎部钾含量呈逐渐下降的趋势，各施氮处理比N0处理下降了13.3%～34.1%，各氮肥处理间差异均达显著水平。

随着氮肥用量的增加，荞麦叶部氮、磷和钾养分含量变化趋势不一致(图5)。不同处理叶部氮和磷养分含量，随氮肥用量增加先增后降。氮养分含量大小顺序为N1>N2>N3>N4>N0，各施氮处理比N0处理增加了7.65%～30.0%，除N3和N4处理间差异不显著外，其他各处理间差异均达显著水平。磷养分含量大小顺序为N1>N0>N2>N3>N4，N1处理比N0处理增加了9.35%，N1、N2与N0处理间差异不显著，N3和N4处理间差异不显著，其他各处理间差异均显著。随氮肥用量增加叶部钾含量呈逐渐下降的趋势，4个施氮处理比N0处理下降了15.4%～51.8%，除N1和N2，N2、N3和N4处理间差异不显著外，其他各处理间差异均达显著水平。

2.2.2 氮、磷、钾在植株各器官中的分配养分在营养器官和生殖器官的积累量和分配比率是决定荞麦生长和产量的重要因素，不同施氮处理植株的不同部位养分分配比率不同。由图6可知：不同处理氮素在各器官中的分配均为叶>籽粒>茎；不同处理磷素在各器官中的分配均为籽粒>叶>茎；不同处理钾素在各器官中的分配均为茎>叶>籽粒。试验结果表明：在一定范围内，增加施氮量可提高氮、磷和钾在籽粒中分配比率，但会降低它们在茎和叶中的分配比率；而随着施氮量的增加，氮在籽粒中的分配比率先降低后升高，氮在茎中的分配比率基本呈下降趋势，氮在叶中的分配比率先升后降；

而磷在籽粒中的分配比率先降低后升高，磷在叶中分配比率逐渐下降，磷在茎中分配比率先升后降；钾在籽粒中分配比率逐渐上升，钾在茎中分配比率逐渐下降，钾在叶中分配比率基本呈上升趋势。

2.3 不同施氮量植株养分吸收量与养分生产效率及干物质生产效率

2.3.1 不同施氮水平下生产100 kg荞麦籽粒所需养分量及其比例由表2可知，随施氮水平的升高，形成100 kg荞麦籽粒需吸收的养分量K2O>N>P2O5，施氮量对荞麦所需氮磷钾养分的比例影响不大。在各施氮水平下，荞麦生产100 kg籽粒平均需吸收N 7.09 kg、P2O5 4.15 kg、K2O 8.74 kg，养分比例为1∶0.59∶1.24。

注：同一列中不同字母表示在0.05 水平下有显著差异。表3同。

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

2.3.2 施氮对荞麦养分生产效率和干物质生产效率的影响从表3可以看出，在施氮处理中，随着氮肥用量的增加，养分生产效率先增加后降低，N3处理的氮、磷、钾生产效率达到最高，N1处理的养分生产效率最低。在施氮处理中，随着氮肥用量的增加，氮磷干物质生产效率先增后降而后又上升，钾的干物质生产效率逐渐上升，N4处理的氮磷钾干物质生产效率均达最高。

3 结论与讨论

干物质积累是作物产量形成的基础，氮素营养是影响作物干物质形成的重要因素。施用氮肥是调控作物营养生长和生殖生长的重要技术措施，氮肥用量对作物植株生长和籽粒产量有显著的影响[24]。本研究结果表明，随着施氮量的增加，荞麦地上部干物质积累总量和各器官干物质积累量均呈现先增加后降低的趋势，但是不同施氮量下，最高产量并不是在最大干物质积累的施氮量下获得的，氮水平60 kg/hm2时干物质积累总量最高，氮水平达到90 kg/hm2时荞麦就能获得比较高的籽粒产量，再增加氮肥用量荞麦籽粒产量反而下降。这与武志海等[25]研究不同施氮水平下粳稻干物质积累结果一致。在各处理条件下，成熟期荞麦各器官干物质分配比例基本表现为茎>籽粒>叶。这与戴丽琼[13]、张强[11]研究结果一致。这也是荞麦干物质生产效率较高，但是养分生产效率较低的原因。

荞麦的根系吸收能力很强，生物产量较大，收获时可带走大量的营养元素，而关于氮、磷、钾施肥水平对荞麦氮磷钾养分积累及分配的影响却鲜有报道。本研究表明，随着施氮水平的提高，荞麦籽粒、茎和叶中氮素、磷素和钾素含量都呈现单峰曲线变化。籽粒中籽粒氮素、磷素和钾素含量最高峰均出现在90 kg/hm2；茎部氮素、磷素和钾素含量高峰分别出现在60 kg/hm2，30 kg/hm2和不施氮肥处理；叶部氮素、磷素含量高峰出现在30 kg/hm2，钾素含量高峰出现在不施氮肥处理。说明在适宜范围内，增加施氮量有利于氮素、磷素和钾素向籽粒的转移。本试验条件下，施氮量90 kg/hm2有利于氮、磷和钾素在籽粒中的积累。

本试验结果表明，不同处理氮素含量在荞麦各器官中的分配均为叶>籽粒>茎，不同处理磷素含量在各器官中的分配均为籽粒>叶>茎；不同处理钾素含量在各器官中的分配均为茎>叶>籽粒。这与胡昊等[26]研究成熟期玉米干质量及元素含量在不同的器官分布结果一致。

尽管生产100 kg 荞麦籽粒所需氮、磷、钾的量及比例随肥力水平的变化而有一定的差异，但总体来说K2O>N>P2O5。因此，在荞麦生产实践中应注意施氮对库源关系的调控，防止茎叶疯长影响籽粒形成，故在养分施用量上可采取“多钾、少磷、氮适中”的技术。本试验条件下，施氮量90 kg/hm2是比较适宜的氮素水平。

养分生产效率代表作物吸收养分转化为经济产量的能力[23]，养分干物质生产效率是评价作物对养分元素生理利用效率的重要指标[27]。本试验结果表明，氮肥水平对干物质生产效率与养分生产效率的影响并不一致，施氮量120 kg/hm2时干物质生产效率最高，但其养分生产效率并不高。植物体内养分含量高，说明其养分吸收累积效率高，但并不意味着养分生理利用效率也高，养分生理利用效率与产量之间也无必然联系。因此，在实际生产中还应考虑荞麦不同品种的养分需求特性，结合土壤肥力合理施用氮、磷、钾肥，以实现荞麦的优质高产高效，今后应进一步对不同品种开展研究。

[1] 王纯枝，李良涛，陈健，等．作物产量差研究与展望[J]．中国生态农业学报，2009，17(6)：1283-1287．

[2] 林汝法，周运宁，王瑞．苦荞提取物对大小鼠血糖，血脂的调节[J]．华北农学报，2001，16(1)：122-126．

[3] Wang Q R，Takao Oruta，Li W. Research and development of new products from bitter buckwheat[J]. Current Advances in Buckwheat Research，1995(2)：873-879.

[4] 高卿，张永伟，林团荣．播种期对荞麦结实率及产量的影响[J]．内蒙古农业科技，2012(3)：28-29．

[5] 常庆涛，刘荣甫，赵钢，等．播期与品种对荞麦生长发育及产量的影响[J]．安徽农业科学，2015，43(13)：29-30．

[6] 李静，刘学仪，向达兵，等．不同播期对荞麦生长发育及产量的影响[J]．河南农业科学，2013，42(10)：15-18．

[7] 吴冰冰，王春龙，郑永照，等．种植密度对荞麦生长及结实特性的影响[J]．吉林农业科学，2015，40(1)：29-31．

[8] 高金锋．荞麦品种稳定性与适应性分析及评价研究[D]．杨凌：西北农林科技大学，2008．

[9] 陈磊庆，刘锁云，胡廷会，等．氮磷配施对阴山北麓旱作荞麦赖氨酸和黄酮的影响[J].华北农学报，2012，27(S1) ：333-338.

[10] 王淑敏．不同叶面肥对荞麦生长发育及产量和品质的影响[D]．呼和浩特：内蒙古农业大学，2014．

[11] 张强．栽培措施对荞麦产量和品质形成的影响[D]．呼和浩特：内蒙古农业大学，2012．

[12] 向达兵，胡丽雪，廖爽，等．干旱胁迫对苦荞麦花后生长及干物质积累的影响[J]．西南农业学报，2013，26(5)：1819-1823．

[13] 戴丽琼．农艺措施对荞麦产量和品质形成的影响[D]．呼和浩特：内蒙古农业大学，2011．

[14] 徐寿军，包海柱，张凤英，等．施肥水平对冬大麦干物质和氮素积累与转运的影响[J]．核农学报，2012，26(8)：1183-1189，1203．

[15] 任月梅，杨忠，郭瑞锋，等．不同施肥水平对大同34号谷子产量的影响[J]．北方农业学报，2016，44(4)：27-30．

[16] 高璐阳，房增国．施氮对鲜食型甘薯干物质及养分积累与分配特性的影响[J]．华北农学报，2015，30(4)：206-212．

[17] 宋明丹，李正鹏，冯浩．不同水氮水平冬小麦干物质积累特征及产量效应[J]．农业工程学报，2016，32(2)：119-126．

[18] 侯云鹏，孔丽丽，李前，等．不同施氮水平对春玉米氮素吸收，转运及产量的影响[J]．玉米科学，2015，23(3)：136-142．

[19] Odum E P. Fundamentals of ecology [J].Saunders ，1971 ，82 (5) ：178-178

[20] 段玉，孙广琴，张君，等．缓释尿素对马铃薯产量和肥料利用效率的影响[J]．北方农业学报，2016，44(5)：25-30．

[21] 蒋高明．植物生理生态学[M]．北京：高等教育出版社，2004．

[22] 鲍士旦．土壤农化分析[M]．北京：中国农业出版社，2005：263-271．

[23] 房增国，赵秀芬．胶东地区不同花生品种的养分吸收分配特性[J]．植物营养与肥料学报，2015，21(1)：241-250．

[24] 李强，马晓君，程秋博，等．氮肥对不同耐低氮性玉米品种干物质及氮素积累与分配的影响[J]．浙江大学学报：农业与生命科学版，2015，41(5)：527-536．

[25] 武志海，高娃，金鸿明，等．不同施氮水平下3种类型粳稻光合特性及干物质积累分析[J]．西北农林科技大学学报：自然科学学报，2016，44(8)：1-8．

[26] 胡昊，白由路，杨俐苹，等．玉米不同器官元素分布对施肥的响应[J]．中国农业科学，2009，42(3)：912-917．

[27] 齐文增，陈晓璐，刘鹏，等．超高产夏玉米干物质与氮、磷、钾养分积累与分配特点[J]．植物营养与肥料学报，2013，19(1)：26-36.

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)

Abstract：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，N3 and 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，P2O5 4.15 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.

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

基金项目：内蒙古自然科学基金项目(2016MS0335)；自治区应用技术与开发资金计划项目(201602050)；内蒙古民族大学科学研究项目(NMDYB1443)

作者简介：侯迷红(1976-)，女，山西长治人，副教授，硕士，主要从事作物营养与栽培研究。