高羊茅種子性狀對供水次數與施肥期的響應

梁丹妮，龔振德，蘭劍*，陳祖春，吳月琴，謝應忠，何亞麗

(1.寧夏大學 農學院，寧夏 銀川 750021； 2.上海市花卉良種試驗場，上海 201615； 3.上海交通大學 農業與生物學院，上海 200240)

高羊茅(Festucaarundinacea)是禾本科羊茅屬多年生草本植物，是國內乃至全世界人工草地和草坪種植面積最大的冷季型草坪草之一[1-3]，具有抗逆性強，適應性廣及耐粗放管理等特點[4]。改革開放以來，隨著我國經濟高速發展，運動場草坪，城市綠化和生態建設也逐漸加快，對高羊茅種子的需求量大大增加。我國尚未建立草種子生產基地，草種子幾乎全部依賴進口[3-5]。關于高羊茅的種子生產技術的研究主要集中在不同品種[6-11]、施肥[4-5，10-17]和生長調節劑[12-14]對種子產量的影響，以及種子產量與其構成因子間的關系[18-20]，水分供應量對高羊茅種子生產的影響則鮮見報道[21-22]，而肥、水兩因素交互作用對種子生產的影響研究則更少。此外，我國最適宜高羊茅種子生產的地區仍處于探索階段。為此，本試驗在寧夏北部地區平羅縣采用田間裂區試驗，研究灌水次數與施肥期2個試驗因素對高羊茅植株形態、種子產量及其構成因子等的影響，旨在為高羊茅在寧夏地區的種子生產提供理論依據。

試驗地位于寧夏回族自治區石嘴山市平羅縣陶樂鎮，地理位置為38°81′N，106°68′E，海拔1 110.8 m，地處銀川平原北部，屬大陸性氣候。春旱多風，年平均氣溫2.8～16.0 ℃，日溫差13.2 ℃，平均年降水量173.2 mm，年蒸發量為1 755 mm，年日照時數3 008.6 h，年無霜期171 d左右。降水量年內分配很不均勻，主要集中在7、8、9月，占全年降水量的65%。寧夏北部土壤粘重，土地鹽堿和鹽漬化較嚴重，且臨近黃河灌區，地下水位較高[23]。試驗地為鹽堿土(土表泛鹽)，pH值約8.8(上海7.9～8.2)，土壤去離子水浸出液電導率為0.4 mS·cm-1，有機質7.94 g·kg-1，堿解氮、速效磷、速效鉀含量分別為16.38、3.47、122.81 mg·kg-1。

1 材料與方法

1.1 材料

高羊茅品種滬坪1號(國審編號387)，肥料為鄭州帝益肥業生態保護工程股份有限公司生產的帝益牌45%復合肥(N、P2O5、K2O均15%)和硅肥(≥500 mg·kg-1)。

1.2 方法

試驗設計。采用兩因素裂區試驗設計，主處理為灌水次數3水平，分別為2、3和4次。水分供應主要是黃河水(pH值7.4)和自然降水。副處理為施肥期3水平，分別為春季施肥(簡稱春肥或春)、秋季施肥(簡稱秋肥或秋)、春季與秋季各施50%的2次施肥處理(簡稱“春肥+秋肥”或“春+秋”)。副區面積為13.8(2.3 m×6 m)m2，計產面積2.3 m2。主處理采用區組試驗排列，重復3次。副區間筑有0.30 m寬小田埂，主區間筑有0.5 m寬的大田埂，用作處理效應的隔離和走道。

高羊茅種子于2014年4月18日播種，條播，行距30 cm，共20行，播種量15 000粒·m-2。每小區18行，每行12～16叢，以密度較正常的3行計產。

施肥期實施。秋季施肥期為完成小區第1次移苗補缺后的2015年9月8日，并于當天澆灌自來水(pH值7.2)。春季施肥期為2016年5月3日，3 d后引灌黃河水(第2次供水，簡稱二水)。春肥和秋肥一次性施肥量為45%復合肥465 kg·hm-2，SiO2含量46%的硅肥247.8 kg·hm-2。“秋+春”分秋季和春季2次施入，每次施入50%的上述施肥量。

供水次數實施。水分供應主要是黃河水(pH值7.4)，第1次返青期供水(頭水)在2016年4月1日，同年5月6日(抽穗期)第2次供水，引黃灌溉水深達10 cm后，封閉2次供水主區處理的進水口。5月24日(拔節期)進行第3次供水，封閉供水3次的主區處理進水口。第4次供水為6月19日，此期為高羊茅的盛花期。

田間管理。試驗實施期間人工除雜草3次，闊葉雜草控制較好，但仍受冰草(Agropyroncristatum)和馬齒莧(Portulacaoleracea)的危害，雜草蓋度在區組間變異較大(5%～15%)。

1.3 測定指標

株高和穗長。于收獲籽粒提前1 d在每副區隨機抽取5株進行基部營養枝(無效分蘗)高度、青穗(未成熟)生殖枝株高和穗長的測定，以5株的平均數為副區代表值進行方差分析。

生殖枝數。試驗小區2/3種子進入完熟期時，在各小區隨機取0.165 m2計算其生殖枝數，重復3次，以其平均數折算出單位面積的生殖枝數。

小花數/小穗。于盛花期取樣，每副區取3穗，密閉保存保持水分，于室內計數考察。

穗粒數和穗粒重。于種子蠟熟后收獲前1 d取樣，每副區隨機取3個穗子，分別裝于3個信封內，帶回實驗室置于通風處晾干，進行人工脫粒、手工清選，分別計數和稱重，以穗粒數和穗粒重折算千粒重。

癟籽率。對單穗籽粒進行手工清選，對清選前后的每穗籽粒稱重，得到每穗全籽籽粒和飽滿籽粒重量，單穗水平上的癟籽率占全部籽粒重量的比值即為癟籽率。

種子產量。按副區收獲穗子，在曬場自然干燥后單打單收。用簸箕人工顛簸清選籽粒，稱取飽滿籽粒的重量，折算單產。

1.4 數據處理

采用Excel 2015數據整理和制圖，用DPS 14.5軟件進行方差分析和LSD法對各處理平均數進行多重比較。

2 結果與分析

2.1 對植株形態的影響

2.1.1 植株色澤

2015年9月8日(秋)實施各施肥量處理后，于當年的10月中旬就表現出肥效，植株色澤以秋季一次性施肥處理為深綠，秋季使用一半肥料量的處理(秋+春)為中綠，秋季不施肥的處理(春)為黃綠。至來年春季(2016年4月6日)觀測時，秋肥引起的色澤差異已不明顯，不同春肥施肥量間的效應沒有秋肥的效應明顯。供水次數對植株色澤的影響不明顯。

2.1.2 株高和穗長

不同施肥期對營養枝株高、青穗生殖枝株高存在顯著性差異。營養枝高度以春季一次性施肥(25.7 cm)顯著高于秋季一次性施肥和春、秋兩季分施的處理(秋+春)平均數(20.3 cm)的27%(圖1)。青穗生殖枝高度以春季一次性施肥顯著高于秋季一次性施肥(秋)和春、秋兩季分施的處理(秋+春)(圖2)。青穗穗長也以春季一次性施肥的(21.2 cm)高出另2個施肥期的平均數(18.1 cm)的17%(圖3)，但施肥期處理間差異不顯著。

無相同小寫字母表示柱間差異顯著(P<0.05)。圖2～5同。圖1 不同施肥期對營養枝高度的影響

圖2 不同施肥期青穗生殖枝高度的比較

圖3 施肥期處理對青穗長度的影響

營養枝高度、青穗(未成熟)生殖枝高度、黃穗(成熟)生殖枝高度、青穗穗長和黃穗穗長的全試驗的平均值分別為22、101、109、19和20 cm。

2.2 對籽粒產量的影響

圖4顯示，不同施肥期對飽滿籽粒的影響不顯著。飽滿籽粒產量在不同施肥期間以春肥處理產量最高，比秋肥和“秋+春”兩季分開施肥處理的平均值高出25%。

圖4 施肥期處理對飽滿籽粒產量的影響

2.3 對籽粒產量構成因子的影響

不同供水次數對穗小花數的影響顯著。圖5表明，供水3和4次的小花數間無顯著差異，但顯著高于供水2次。

圖5 灌水次數對每小穗小花數的影響

供水次數與施肥期兩因子的互作效應對癟籽率的影響顯著。9個處理組合平均數的多重比較結果(圖6)表明，供水4次下秋季施肥的癟籽率最高(25%)，顯著高于春肥和“春+秋”處理的癟籽率。供水2和3次內不同施肥期的癟籽率間無顯著差異。全試驗的平均癟籽率為15%。

同供水次數無相同小寫字母表示柱間差異顯著(P<0.05)。圖6 供水次數和施肥期組合對癟籽率的影響

2.4 最佳處理組合的確定

實現籽粒高產是本研究的主要目標。由于供水次數和施肥期兩因子互作對籽粒產量和產量構成因子的影響均不顯著(表1)，最佳處理組合即為兩因子籽粒產量最高水平的組合，即供水3次和春季一次性施肥。該處理組合的籽粒產量為1 957 kg·hm-2，其生殖枝數5.19×106·hm-2，每穗小穗數66.7個，每小穗小花數6.9個，穗粒數156.4粒，千粒重2.32 g。

3 小結與討論

3.1 供水期和供水量

我國西北地區對高羊茅種子生產田供水技術的研究已有少量報道。徐榮等[21]在寧夏銀川地區對高羊茅種子生產田的灌水次數試驗結果顯示，于高羊茅返青期、拔節期、抽穗期和灌漿期灌水4次，每次灌水量9 cm(900 m3·hm-2)可取得最高籽粒產量(3 460 kg·hm-2)。蔣金平等[22]灌溉試驗結果表明，灌水3次能取得高羊茅最高種子產量(997 kg·hm-2)。本研究供水次數增至3和4次對每小穗小花數的提高并未帶來收獲時期的穗粒數的顯著提高。理論上，每穗小穗數×每小穗小花數即為每穗粒數。供水2、3、4次處理下實際每穗粒數比理論每穗粒數分別下降58%、59%和62%，這應該是成熟期種子的自然脫落率。籽粒易脫落習性掩蓋了供水次數對穗粒數的影響。本研究中供水次數對籽粒產量及其產量因素的影響顯著，究其原因可能是試驗地距引黃灌渠較近，地下水位高，此外試驗期間的自然降水(雪)對試驗的控制供水造成影響。如果本試驗實施在特別干旱的年份或常年非常干旱的地區，灌水次數將是影響收成有無的關鍵因素。

表1 供水次數和施肥期的處理組合籽粒產量及其構成因子平均數的比較

3.2 施肥期和施肥量

關于施肥對高羊茅種子產量和產量構成因素的影響，國內外已有較多報道。研究表明，高羊茅施肥水平為N 37～150 kg·hm-2、P2O529～225 kg·hm-2、K2O 100 kg·hm-2，籽粒產量為1 438～3 522 kg·hm-2[2，12]。李彩霞等[11]研究表明，不同基因型高羊茅的種子產量在上海地區秋季施用有效氮磷鉀各131 kg·hm-2，8個基因型的平均籽粒產量為1 361 kg·hm-2。本研究春施有效氮磷鉀各70 kg·hm-2，獲得滬坪1號高羊茅最高籽粒產量平均數為1 773 kg·hm-2，其施肥量和籽粒產量都屬于記錄中的中下水平。這一小區試驗單產水平已達到美國大面積籽粒生產的高產水平[1-3]，也比試驗地區大區種子生產水平(600～900 kg·hm-2)高出1倍以上。究其原因，一是小區試驗比大面積生產的田間管理水平較高，雜草密度較低；二則是試驗以小區為單位分打分收，籽粒收獲過程中散落損失較小。

施肥對植株形態的影響及其應用價值研究報道較少。李彩霞等[10-11]在上海地區的研究結果表明，若秋肥充足且不過量，首先表現在年前植株的色澤上，以年前植株色澤中綠為籽粒高產植株的營養體特征，可用于指導施肥。成熟株的生殖枝株高顯著高于未成熟株株高，且未成熟生殖枝的籽粒產量較低，收獲時可忽略下層的未成熟生殖枝，以保證種子質量。本研究結果表明，色澤差異以秋肥施用的不同施肥量間差異明顯。秋肥的色澤效果與李春霞等[10-11]的結果相同，但這一結果在寧夏地區卻沒有應用價值。寧夏地區冬季植株地上部枯亡，進入休眠，來年春季的色澤差異卻又不明顯，不能用于指導施肥。

馬春暉等[4]在新疆塔里木地區結果表明，以秋季施用120 kg·hm-2氮肥和春季追施60 kg·hm-2氮肥的施肥方案明顯提高生殖枝數密度，從而提高種子產量。徐榮等[21]在寧夏銀川地區試驗結果表明，施氮肥90 kg·hm-2(秋+春各45 kg·hm-2)種子產量達到最高，且與對照相比生殖枝數等指標顯著增加。周震恒等[20]研究結果表明，秋季施肥顯著提高有效分蘗(生殖枝密度)。本試驗研究結果表明，施肥期間生殖枝數差異不顯著，說明在寧夏北部地區待高羊茅植株返青后對其進行施肥可促進單位面積上的生殖枝數的增加，進而增加種子產量。秋季施肥雖明顯促進冬前植株生長，但經過冬季休眠，植株地上部消亡，秋肥效應未能持續到來年再生，有效分蘗數明顯低于返青后施肥(春肥)。本研究顯示，營養枝株高與青穗株高和穗長性狀以春季一次性施肥顯著較高，反映了春季施肥有利營養生長，但未造成對生殖生長的不利影響，籽粒產量也表現為最高。

3.3 肥水互作效應

施肥期和供水次數兩因素均衡搭配和全面實施的試驗結果較少。王佺珍等[23]在甘肅酒泉進行的施氮量、施磷量、灌溉水量(5次)和植株密度4因子的綜合試驗結果表明，籽粒高產的處理組合為保持種子直播建成的基礎莖蘗密度(不稀疏莖蘗)、于植株孕穗期施氮153 kg·hm-2和P2O563 kg·hm-2、在全生育期內灌水5次，每次灌水量12 cm。本研究表明，施肥期和供水次數兩因子互作效應僅對單穗上癟籽粒率有顯著影響，以春季施肥和供水4次處理組合的癟籽率最高，說明晚施肥和供水次數多影響籽粒灌漿。本試驗于2015年在寧夏平羅地區的高羊茅種子生產試驗經驗表明，灌水次數超過3次，于籽粒灌漿后期繼續灌水，每次灌水量10 cm左右，會促使植株貪青，使未成熟的生殖枝高度超過成熟的生殖枝高度，影響成熟整齊度。這與游明鴻等[24]報道相似，灌漿后期灌水不利于籽粒成熟。本研究供水次數與施肥期的互作效應對籽粒產量和產量構成因素均無顯著影響，因此，最佳處理組合則為兩試驗因素最佳水平的組合，即以平均產量最高的灌水3次處理和春季一次性施肥為最佳處理組合。

3.4 小結

在寧夏平羅地區適合于高羊茅籽粒高產的施肥和供水技術為分別于高羊茅的返青期、孕穗期和齊穗期供水(總計供水3次)，每次供水量5～10 cm和春季一次性施用N 70 kg·hm-2、P2O270 kg·hm-2、K2O 70 kg·hm-2和46%的硅肥247.8 kg·hm-2。該處理組合穗數(生殖枝數)為5.19×106hm-2，每穗小穗數66.7個，每小穗小花數6.9個，穗粒數為156.4粒，飽滿籽粒千粒重2.32 g，飽滿籽粒產量1 957 kg·hm-2。