行距與栽培年限對(duì)老芒麥鮮草及種子產(chǎn)量的影響

游明鴻，劉金平，白史且，李達(dá)旭，鄢家俊，張昌兵

(1.四川省草原科學(xué)研究院，四川 成都 611731； 2.西華師范大學(xué)生命科學(xué)院，四川 南充 637009)

老芒麥(Elymussibiricus)是禾本科披堿草屬多年生、疏叢型、中旱生植物，為披堿草屬中營(yíng)養(yǎng)價(jià)值最高的牧草[1-2]。“川草2號(hào)”老芒麥(E.sibiricuscv.chuancao No.2)具有適應(yīng)性廣、生長(zhǎng)速度快、分蘗力強(qiáng)、草質(zhì)優(yōu)、產(chǎn)量高、抗寒、耐濕等優(yōu)點(diǎn)，是目前我國(guó)高寒地區(qū)廣泛種植的一個(gè)優(yōu)良牧草品種[3-4]。近年來(lái)，該品種在青藏高原東緣生態(tài)恢復(fù)重建、退化沙化草地治理、三江源保護(hù)、退牧還草、種草養(yǎng)畜及人草畜三配套等工程建設(shè)中起著骨干草種的作用。目前，在青藏高原東緣建有3 500 hm2種子基地種近10萬(wàn)hm2栽培草地，但老芒麥鮮草產(chǎn)量極不穩(wěn)定，種子產(chǎn)量也極低，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足高寒牧區(qū)對(duì)其種子與草產(chǎn)品的需要。因此，開(kāi)展適合高寒牧區(qū)老芒麥的生產(chǎn)技術(shù)研究，加強(qiáng)牧草與種子生產(chǎn)的技術(shù)投入，提高生產(chǎn)的技術(shù)含量，是高寒牧區(qū)急需解決的生產(chǎn)實(shí)踐問(wèn)題。過(guò)去國(guó)內(nèi)學(xué)者關(guān)于老芒麥的栽培研究多集中于行距[5-7]、播種量[8-9]、施肥量[6，9-14]、除雜[14]、收獲時(shí)間[15]等技術(shù)對(duì)草產(chǎn)量或種子產(chǎn)量的影響，在栽培年限方面的報(bào)道僅查到周禾等[16]開(kāi)展了利用年限對(duì)老芒麥生物學(xué)特性及群落結(jié)構(gòu)特征影響的研究。關(guān)于行距與栽培年限對(duì)鮮草或種子產(chǎn)量的影響未見(jiàn)報(bào)道。本試驗(yàn)連續(xù)5年觀測(cè)不同行距下老芒麥草產(chǎn)量、種子產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因子，分析行距、栽培年限與產(chǎn)量的關(guān)系，探討適合川西北高原牧草與種子生產(chǎn)的合理行距，尋求提高牧草與種子產(chǎn)量與質(zhì)量的途徑，以期為畜牧業(yè)發(fā)展、農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和生態(tài)環(huán)境治理等提供科學(xué)的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1試驗(yàn)地概況 試驗(yàn)于阿壩州紅原縣邛溪鎮(zhèn)二農(nóng)場(chǎng)進(jìn)行，大陸性高原溫帶季風(fēng)氣候，102°32′ E、32°46′ N，海拔3 497 m，年均溫1.1 ℃，極端最高溫23.5 ℃，極端最低溫-33.8 ℃，年降水量738 mm，相對(duì)濕度71%，≥10 ℃年積溫僅865 ℃·d。土壤為草甸土，0～20 cm土層土壤的有效氮、有效磷、有效鉀含量分別為276、10.2和131 mg·kg-1，有機(jī)質(zhì)含量5.87%，pH值5.91。

1.2試驗(yàn)材料及設(shè)計(jì) 以川草2號(hào)老芒麥原種為材料。以面積3 m×5 m，間距1 m建立小區(qū)。按隨機(jī)區(qū)組3次重復(fù)排列，以30 cm(18行)、45 cm(11行)、60 cm(8行)、75 cm(6行)、90 cm(5行)為行距，按單位米長(zhǎng)度播種100粒種子。播前施4 500 kg·hm-2有機(jī)肥為基肥，每年拔節(jié)期按150 kg·hm-2復(fù)合肥進(jìn)行追肥，其他管理水平相同。2005年5月播種，播后第2-5年進(jìn)行指標(biāo)測(cè)定。

1.3測(cè)定指標(biāo)及方法

分蘗數(shù)和生殖枝數(shù)：乳熟期，在中間行中部，隨機(jī)取50 cm長(zhǎng)的樣段，測(cè)定分蘗數(shù)和生殖枝數(shù)。依據(jù)50 cm枝條數(shù)×2×3×行數(shù)/15，計(jì)算單位面積分蘗數(shù)和生殖枝數(shù)。3次重復(fù)[9]。

自然高度：乳熟期，隨機(jī)選取50個(gè)生殖枝，用直尺測(cè)定自然高度[9]。

鮮草產(chǎn)量：灌漿期，每小區(qū)隨機(jī)選取1 m樣段，留茬5 cm刈割稱量，3次重復(fù)，計(jì)算單位面積的鮮草產(chǎn)量，單位kg·hm-2[9]。

小穗數(shù)/生殖枝、小花數(shù)/小穗、種子數(shù)/生殖枝：乳熟期，每區(qū)隨機(jī)選取50個(gè)生殖枝測(cè)定[9]。

種子千粒重：每區(qū)選取風(fēng)干清選后的凈種子1 000粒稱量,3次重復(fù)。

實(shí)際種子產(chǎn)量：蠟熟期，每小區(qū)隨機(jī)選取2 m2，即30、45、60、75和90 cm行距下，分別選取6.4、4.4、3.2、2.4、2.0 m長(zhǎng)樣段，人工收種，3次重復(fù)，計(jì)算單位面積的種子產(chǎn)量，換算成kg·hm-2。

潛在種子產(chǎn)量=每平方米生殖枝數(shù)×小穗數(shù)/生殖枝×小花數(shù)/小穗×種子千粒重/1 000。

表現(xiàn)種子產(chǎn)量=每平方米生殖枝數(shù)×小穗數(shù)/生殖枝×種子數(shù)/小穗×種子千粒重/1 000。

1.4數(shù)據(jù)處理 采用SAS 9.1進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1行距與栽培年限對(duì)枝條性狀及鮮草產(chǎn)量的影響 試驗(yàn)對(duì)第2-5年枝條及鮮草產(chǎn)量進(jìn)行多重比較分析(表1)表明，不同行距下植株間可利用的有效養(yǎng)分、拓展空間等存在差異，不同栽培年限老芒麥分蘗、再生能力不同，結(jié)果導(dǎo)致行距與栽培年限對(duì)單位面積內(nèi)分蘗數(shù)、營(yíng)養(yǎng)枝數(shù)、生殖枝數(shù)、生殖枝比例有極顯著影響(P<0.01)。老芒麥播種當(dāng)年生長(zhǎng)緩慢，不同行距下第2年分蘗數(shù)均最高，小行距的分蘗數(shù)高于大行距，隨著行距增加單位面積分蘗數(shù)減少；栽培年限的增加，分蘗數(shù)也呈下降趨勢(shì)。可見(jiàn)，行距和年限對(duì)營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)的影響必然造成生殖生長(zhǎng)的差異，表現(xiàn)為單位面積生殖枝數(shù)及生殖枝比例的差異極顯著(P<0.01)。

表1 不同處理對(duì)老芒麥枝條性狀及鮮草產(chǎn)量的多重比較Table 1 Multiple comparisons of branch characteristics and fresh grass yield of Elymus sibiricus in different row spaces and planting years

行距和年限對(duì)枝條密度與枝條高度的顯著影響，導(dǎo)致了鮮草產(chǎn)量表現(xiàn)出極顯著差異(P<0.01)，變異范圍為3 394.1～19 225.6 kg·hm-2，相差近6倍。30 cm行距下第2年分蘗數(shù)高達(dá)4 604枝·m-2，但鮮草產(chǎn)量低于相同行距第3年的，可見(jiàn)鮮草產(chǎn)量受枝條密度、高度與粗細(xì)的影響。

方差分析(表2)表明，行距、年份、互作對(duì)枝條性狀及鮮草產(chǎn)量都有極顯著影響。行距是造成差異的主要因素，互作次之，年份的貢獻(xiàn)最低。行距對(duì)單位面積分蘗數(shù)影響最大(F=1 358.89)，不僅影響了生殖枝比例，對(duì)株高影響的結(jié)果致使鮮草產(chǎn)量差異極顯著。年份間枝條密度差異較大，枝條高度、生殖枝比例差異較小。行距與年份互作間營(yíng)養(yǎng)枝數(shù)差異最大。可見(jiàn)枝條高度、密度、生殖投入及鮮草產(chǎn)量都極顯著受行距與栽培年限的影響。

表2 處理對(duì)老芒麥枝條性狀及鮮草產(chǎn)量影響的方差分析Table 2 Analysis of variance about branch characteristics and fresh grass yield of Elymus sibiricus in different row spaces and planting years

2.2行距與栽培年限對(duì)花序性狀及種子產(chǎn)量的影響 行距和年限影響了生殖枝數(shù)量與比例，導(dǎo)致花序營(yíng)養(yǎng)與空間基礎(chǔ)差異，使花序長(zhǎng)度、粗度等性狀不同。試驗(yàn)僅選擇小花數(shù)/枝進(jìn)行分析，表明行距和年限對(duì)每個(gè)花序的小花數(shù)有極顯著影響，變異范圍為58.33～137.00個(gè)·枝-1(表3)。行距和年限對(duì)小花數(shù)與生殖枝數(shù)量的影響，使?jié)撛诜N子產(chǎn)量差異極顯著。行距與栽培年限對(duì)結(jié)實(shí)率的影響表現(xiàn)為種子數(shù)/枝的極顯著差異，導(dǎo)致表現(xiàn)種子產(chǎn)量也受極顯著影響。株高、密度、營(yíng)養(yǎng)、開(kāi)花數(shù)、結(jié)實(shí)率等差異共同決定了實(shí)際種子產(chǎn)量的極顯著差異，變異范圍為87.00 ～1 620.67 kg·hm-2，相差近30倍。

方差分析表明，行距間、年份間、互作間花序性狀及種子產(chǎn)量都存在極顯著差異。行距是花序開(kāi)花與結(jié)實(shí)的主要因子，其影響由大到小為種子數(shù)/枝、潛在種子產(chǎn)量、表現(xiàn)種子產(chǎn)量、實(shí)際種子產(chǎn)量、小花數(shù)/枝(表4)。行距與年份互作是次要因素，對(duì)小花數(shù)/枝、表現(xiàn)種子產(chǎn)量、實(shí)際種子產(chǎn)量影響較大，年份對(duì)種子數(shù)/枝有較大影響。

2.3不同行距間老芒麥鮮草及種子產(chǎn)量變化 不考慮栽培年限的影響，僅分析行距間枝條、花序及產(chǎn)量性狀的變化(表5)，說(shuō)明行距對(duì)枝條性狀、花序性狀、鮮草與種子產(chǎn)量都有極顯著影響。30～60 cm行距間枝條自然高度差異不大，隨著行距的增加高度降低。枝條密度、生殖枝比例與行距呈一定的負(fù)相關(guān)，單位面積分蘗數(shù)隨著行距增加而顯著降低，但枝條高度與密度最高的是30 cm行距，鮮草產(chǎn)量最高的是45 cm，說(shuō)明鮮草產(chǎn)量不僅受枝條高度與密度的影響，還受枝條粗細(xì)程度影響。分析結(jié)果說(shuō)明45 cm行距有利于老芒麥鮮草產(chǎn)量的增加，生產(chǎn)中可以推廣與應(yīng)用。

行距45～60 cm小花數(shù)/枝最大，75 cm種子數(shù)/枝最大，說(shuō)明花序性狀及結(jié)實(shí)率顯著受行距的影響。行距越小、生殖枝密度與潛在種子產(chǎn)量越大，而小行距影響結(jié)實(shí)率，致使60 cm行距的表現(xiàn)種子產(chǎn)量與實(shí)際種子產(chǎn)量達(dá)最大值，可見(jiàn)行距太小或太大不利于種子生產(chǎn)，60 cm行距是適合種子生產(chǎn)的最佳行距。

表4 處理對(duì)老芒麥花序性狀及種子產(chǎn)量影響的方差分析Table 4 Analysis of variance about inflorescence characteristics and seed yield of Elymus sibiricus in different row spaces and planting years

表5 行距間枝條、花序及產(chǎn)量性狀Table 5 Traits of branches, inflorescences and yield in different row spacing

2.4不同栽培年限下老芒麥鮮草及種子產(chǎn)量變化 僅對(duì)栽培年限間枝條性狀、花序性狀和產(chǎn)量性狀分析(表6)表明，栽培年限對(duì)枝條性狀、花序性狀及鮮草與種子產(chǎn)量都有極顯著影響。枝條高度在2～4年差異不大，第5年顯著降低。單位面積枝條數(shù)(營(yíng)養(yǎng)枝與生殖枝)隨著栽培年限的增加顯著下降，而生殖枝比例受栽培年限的影響較小。鮮草產(chǎn)量第3年平均值高達(dá)11 075.4 kg·hm-2，可見(jiàn)老芒麥雖然為多年生禾本科牧草，但產(chǎn)量顯著受栽培年限的影響，在第3年達(dá)高峰，之后產(chǎn)量顯著下降。

栽培第2-3年老芒麥小花數(shù)/枝與種子數(shù)/枝顯著高于第4-5年，潛在種子產(chǎn)量隨著栽培年限的增加顯著下降。表現(xiàn)種子產(chǎn)量受栽培年限的影響較小，而實(shí)際種子產(chǎn)量顯著受栽培年限的影響，老芒麥在第3年種子產(chǎn)量最高。

總之，老芒麥鮮草產(chǎn)量與種子產(chǎn)量極顯著受行距與栽培年限兩因素影響，30和45 cm行距第3年鮮草產(chǎn)量分別為19 225.6和16 733.4 kg·hm-2，60 cm行距第3年種子產(chǎn)量達(dá)1 620.67 kg·hm-2，遠(yuǎn)大于其他處理組合，值得在生產(chǎn)中推廣與應(yīng)用。

3 討論與結(jié)論

3.1依據(jù)生產(chǎn)目的選擇合適行距 適宜的植株密度不僅能提高種子產(chǎn)量、改善種子質(zhì)量，還有利于控制雜草滋生[5]。試驗(yàn)說(shuō)明不同行距下，枝條密度差異極顯著(P<0.01)，所以選擇適宜的行距是控制密度的最佳途徑。行距選擇時(shí)要依據(jù)牧草生長(zhǎng)型、氣候特點(diǎn)、土壤肥力、灌溉條件及管理強(qiáng)度等因素，尤其專業(yè)化、規(guī)模化、產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)時(shí)要依據(jù)種植、施肥、收種等機(jī)械設(shè)備規(guī)格，合理確定行距。行距調(diào)控不僅調(diào)節(jié)了播種量與植株密度，更調(diào)節(jié)了單位植株可利用的水、肥、氣、熱、光照、空間等生態(tài)因子，使老芒麥營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)環(huán)境發(fā)生差異，從而影響植株高度、枝條直徑、生殖枝比例等枝條性狀，繼而影響花序性狀，最終影響鮮草產(chǎn)量與種子產(chǎn)量。試驗(yàn)表明，30～45 cm適合牧草生產(chǎn)，60 cm行距適合種子生產(chǎn)，在生產(chǎn)中值得推廣。

表6 栽培年限間枝條、花序及產(chǎn)量性狀Table 6 Traits of branches, inflorescences and yield in different planting years

3.2栽培年限對(duì)草地生產(chǎn)力的影響 試驗(yàn)表明，栽培年限對(duì)老芒麥鮮草與種子產(chǎn)量有極顯著影響(P<0.01)，鮮草產(chǎn)量、種子產(chǎn)量都在第3年最高。產(chǎn)量是營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)累積與分配的結(jié)果，水、肥、氣、熱、光照、空間等生態(tài)因子分配與利用水平是引起產(chǎn)量差異的根本原因。試驗(yàn)中不同處理的基肥與追肥量一致，枝條密度差異致使每個(gè)枝條獲得的環(huán)境資源基礎(chǔ)不同，導(dǎo)致枝條高度與直徑的差異，影響到生殖分配的大小，最終造成鮮草與種子產(chǎn)量的差異。在種群建立、形成與穩(wěn)定的過(guò)程中，一直存在資源競(jìng)爭(zhēng)與種群適合度的權(quán)衡。所以，加強(qiáng)對(duì)環(huán)境因子以及限制性因子的分析，優(yōu)化與改善生態(tài)因子為植物提供適宜的生長(zhǎng)環(huán)境條件，是挖掘老芒麥生產(chǎn)潛力、提高牧草與種子產(chǎn)量的有效途徑。

3.3加大綜合技術(shù)開(kāi)發(fā)是提高產(chǎn)量的必然要求 試驗(yàn)表明老芒麥鮮草產(chǎn)量與種子產(chǎn)量極顯著受行距與栽培年限兩因素影響，行距是影響產(chǎn)量的主要因素，互作次之，年限最小。不同行距下，肥力與空間的差異，致使第2年初始密度范圍為1 218.89～4 604.00枝·m-2，隨著栽培利用年限的增加，土壤理化性質(zhì)、根莖長(zhǎng)度、莖基活力、留茬阻礙等都是影響枝條密度的因素，雖然老芒麥落粒性使種子自播可以增加密度，但枝條密度隨栽培年限表現(xiàn)為不可逆的下降。試驗(yàn)表明30 cm行距第3年鮮草產(chǎn)量最高，就是多種因素協(xié)同與平衡的結(jié)果。而行距與年限對(duì)種子產(chǎn)量的影響，不僅受上述營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)因素的影響，開(kāi)花率、傳粉率、受精率、敗育率等也影響潛在種子產(chǎn)量與表現(xiàn)種子產(chǎn)量，落粒性、成熟期一致性、成熟度、收種期、收種方式、加工清選方式等影響實(shí)際種子產(chǎn)量。所以提高老芒麥牧草產(chǎn)量或種子產(chǎn)量，必須對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行深入系統(tǒng)的研究，提高每個(gè)環(huán)節(jié)的技術(shù)含量與技術(shù)保障，為老芒麥產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)與川西北畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展服務(wù)。

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