奇台苏丹草种皮不同色泽类型与种子产量形成的关系

王庆飞李 红，张 博，赵 清，郭 仙

(1.新疆草地资源与生态自治区重点实验室，新疆 乌鲁木齐 830052； 2.新疆生产建设兵团水利局,新疆 乌鲁木齐 830002; 3.新疆草原总站，新疆 乌鲁木齐 830052)

新疆是我国苏丹草(Sorghumsudanense)种子的主要生产基地之一，种植有不同的苏丹草品种[1]。奇台苏丹草(S.sudanensecv. Qitai)是新疆昌吉州奇台县草原站1990年登记的地方品种，为禾本科高粱属一年生草本，具有喜温、抗旱、耐贫瘠、适应范围广、产量高、再生力强、营养价值高、草适口性好等特点，可用于放牧、刈割青饲、调制青干草或青贮饲料等，同时也是池塘养鱼的优质青饲料之一[2-6]。随着农业种植结构的调整和畜禽、草食性鱼类养殖的发展，苏丹草作为重要的青饲料作物广泛地用于养殖业生产[7]。奇台苏丹草种子有黑壳(颖片为黑色)、红壳(颖片为红色)、黄壳(颖片为黄色)等不同色泽类型。在形态发育和染色体数目及核型分析[8-9]、种子活力[10]、抗逆性能[11]、同工酶[12-13]及种子醇溶蛋白[14]等方面已有相关研究，但有关苏丹草生长发育及种子产量的关系方面研究较少。为此，于2008年在新疆昌吉州奇台县草原工作站进行了奇台苏丹草不同色泽类型与生长发育及种子产量的关系试验，旨为奇台苏丹草不同色泽类型遗传研究及种子生产提供科学依据。

1 试验区概况

试验在奇台县草原站进行，试验地位于准噶尔盆地东南部，地处89°13′～91°22′ E，43°25′～45°29′ N，年平均气温5.5 ℃，7月平均气温22.6 ℃，极端最高气温39 ℃，1月平均气温-18.9 ℃，极端最低气温-37.3 ℃；年平均相对湿度60%，无霜期年平均153 d (从4月下旬到10月上旬)，年平均降水量269.4 mm；试验地土壤为壤土，碱解氮19.83 mg/kg，速效磷9.89 mg/kg，速效钾309.36 mg/kg，pH值8.4，有机质14.56 g/kg，总盐0.47 g/kg。

2 试验材料及方法

2.1试验材料 奇台苏丹草种子由新疆农业大学草业与环境科学学院牧草遗传育种实验室提供，2007年9月收获，根据种皮色泽可分为黑壳、红壳、黄壳3种类型。

2.2试验方法

2.2.1试验设计 千粒重、粒长、粒宽测定：从不同色泽类型的种子中分别抽取1 000粒种子称量，计算千粒重；从不同色泽类型种子中分别抽取10粒种子，用游标卡尺分别测定其粒长、粒宽；以上试验各重复3次。

发芽试验：2008年3月14-23日在新疆草地资源与生态重点实验室进行。用玻璃培养皿，底部垫2层消毒滤纸，将3种色泽类型的20粒种子均匀平放在滤纸上，置于温度为26.5 ℃的恒温箱中，逐日观察发芽情况，观测7 d，每个处理重复3次。

田间试验：试验采用随机区组设计，设黑壳、红壳、黄壳3个处理，重复3次，小区面积4 m×5 m，人工条播，行距45 cm，株距为10 cm，四周设保护行。

2008年5月6日播种，深度4 cm，播量 8.6 kg/hm2，分别在苗期、拔节期、抽穗期、盛花期和乳熟期灌溉，中耕3次，8月28日测产并收获。

2.2.2观测指标

生育期：观测出苗期、拔节期、孕穗期、抽穗期、初花期、盛花期、灌浆期、乳熟期、腊熟期等生育期，初花期测定时间为20%植株开花，盛花期为80%，其他各时期为50%。

根质量：成熟期每小区以对角线的方式随机取10株，挖取地下鲜根称量。

茎质量、叶质量：成熟期每小区以对角线的方式随机取10株，植株地上部分除去叶和叶柄后为茎质量，分别称取茎和叶的质量。

茎粗：用游标卡尺测定基部起第5个茎节的直径。

茎节长：测量基部起第5个茎节的长度。

单株种子产量：每小区对角线随机取10株，测产。

2.3数据处理 用SPSS 11.0、Excel 2000软件进行分析。

3 结果与分析

3.1千粒重、粒长、粒宽及发芽率 由表1可以看出，黑壳千粒重最大、黄壳次之、红壳最小，与红壳和黄壳相比，黑壳分别高15.40%和10.48%，黄壳与红壳相比高4.46%，三者之间差异显著(P<0.05)；黑壳粒长最大、红壳次之、黄壳最小，与红壳和黄壳相比，黑壳分别高0.21%和1.69%，红壳与黄壳相比高1.48%，三者之间差异不显著(P>0.05)；红壳粒宽最大、黑壳次之、黄壳最小，与黑壳和黄壳相比，红壳分别高0.48%和10.00%，黑壳与黄壳相比高9.47%，三者之间差异不显著(P>0.05)。

表1 奇台苏丹草种皮不同色泽类型的千粒重、长度、宽度与发芽率

发芽率3个处理平均为96%，黑壳和红壳均为100%，黄壳为88%，黑壳和红壳分别与黄壳相比高13.64%。

3.2生长发育观测

3.2.1生育期 由表2可以看到，在营养生长时期，3种色泽类型的苏丹草生育期无差异，而进入生殖生长后3种籽粒类型苏丹草生育期有差异，但差异不明显；从孕穗期开始，黑壳与红壳和黄壳相比生育期提前，红壳与黄壳相比生育期提前。从表中可以看出，黑壳苏丹草生育期要比红壳提前3～4 d，比黄壳提前5～6 d。

3.2.2根、茎、叶差异比较 表3看出，经方差分析，3种不同色泽类型苏丹草根质量、茎粗、茎节长、叶柄长、茎叶比、分蘖数等差异不显著(P>0.05)，黄壳根质量最大，红壳次之，黑壳最小；红壳茎节长最长，黑壳次之，黄壳最短；不同色泽类型苏丹草的茎粗差异不显著(P>0.05)；基分蘖数红壳最多，黑壳最少，茎分蘖数黄壳最多，黑壳最少。3种类型茎叶比差异不显著(P>0.05)。

3.3种子产量 由表4可知，3种色泽类型苏丹草穗轴长和一级穗分枝数差异不显著(P>0.05)。穗轴长黑壳最大、黄壳次之、红壳最小；一级穗分枝数黑壳最大、黄壳次之、红壳最小；单株籽粒数黑壳最多，黄壳次之，红壳最少，黑壳与红壳相比高45.26%，黑壳与黄壳相比高8.38%，黄壳与红壳相比高34.03%。

表2 奇台苏丹草不同色泽类型物候期观测

表3 不同色泽类型奇台苏丹草营养器官形态

表4 不同色泽类型奇台苏丹草穗形态及种子产量

奇台苏丹草种植后黑壳生产的种子千粒重最高、红壳次之、黄壳最低，黑壳分别与红壳和黄壳相比差异显著(P<0.05)，黄壳与红壳相比差异不显著(P>0.05)；种子鲜质量黑壳与红壳相比差异显著(P<0.05)，黑壳和红壳分别与黄壳相比差异不显著(P>0.05)；种子单株产量黑壳最高、黄壳次之、红壳最低，黑壳分别与红壳和黄壳相比差异显著(P<0.05)，黄壳与红壳相比差异不显著(P>0.05)。

无论是穗质量、单株籽粒数和单株种子产量还是千粒重，黑壳都明显高于红壳和黄壳，黑壳和红壳种子发芽率均为100%，黄壳种子的发芽率只有88%，致使黄壳的保苗株数低，最终导致种子产量黑壳最高、红壳次之、黄壳最低，分别为3 593.52、2 654.89和2 649.60 kg/hm2，与红壳和黄壳相比分别高35.35%和35.63%，红壳与黄壳相比高0.2%，由此可以初步判定，单株籽粒数、单株种子产量和千粒重对种子产量构成因素影响较大，保苗株数和落粒性次之，一级穗分枝数影响较小。

4 讨论

本研究中奇台苏丹草黑壳种子千粒重最大、黄壳次之、红壳最小，而王彦荣等[15]研究苏丹草不同品种不同色泽的结果为红壳的宁农苏丹草(Ningnong)种子千粒重最大，其次是黑壳的新苏2号苏丹草(Xinsu.No.2)、盐池苏丹草(Yanchi)和乌拉特1号苏丹草(Wulate.No.1)种子，最低是杂壳的奇台苏丹草种子，由此可见，相同品种不同色泽类型的苏丹草种子千粒重有差异，同一色泽类型的不同品种苏丹草种子千粒重差异较大。

奇台苏丹草3种不同色泽类型的根质量、茎粗、茎节长、叶柄长、茎叶比、分蘖数等营养器官差异不显著(P>0.05)，这与王六英等[8]研究的乌拉特1号苏丹草结果一致。本研究穗轴长之间和一级穗分枝数之间差异不显著，这与王六英等[8]、易津等[16]研究的乌拉特1号苏丹草穗轴长间差异极显著，一级穗分枝数间差异显著不一致。其原因可能有2种：其一，可能是由供试材料不同导致；其二，在种子成熟期各小区中又出现了黑壳、红壳和黄壳3种色泽类型，其中黑壳占70%以上，在随机取样中，可能与黑壳所占比例较大有关。

苏丹草种子活力与种子产量成正相关，种子活力的强弱在一定程度上影响着种子产量的高低，种子活力越强，种子产量越高[17]。奇台苏丹草黑壳和红壳种子发芽率都为100%，黄壳种子的发芽率只为88%，说明黑壳和红壳的种子活力大于黄壳，理论上黑壳和红壳的每公顷产量会大于黄壳，本研究结果为黑壳每公顷产量最高、红壳次之、黄壳最低，这与林小虎等[17-18]、王桢等[19]的研究结果相一致。无论是穗质量、单株籽粒数、千粒重还是单株种子产量和每公顷产量，黑壳都高于红壳和黄壳，所以在种子生产中，可将红壳和黄壳的种子除去再进行播种，有利于种子产量的提高。

通过调查还发现，个别植株主穗上全部是黑壳，而分蘖穗上却出现了红壳；或者主穗上全部是红壳，分蘖穗上出现了黄壳。不同色泽类型的苏丹草种子是由基因控制还是受营养调节及环境的影响，这些有待于进一步研究。

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