施氮肥时间对苜蓿结荚率及种子产量的影响

2015-04-08王玉祥李陈建陈述明朱进忠

草业科学 2015年2期

王玉祥，李陈建，陈述明，朱进忠

（新疆农业大学草地资源与生态重点实验室，新疆乌鲁木齐830052）

植物落花、落荚是一种正常的生理现象，植物通过花荚的脱落，使养分集中供给一部分花荚发育，产生一定量的优质种子，使植物能够不断进行繁衍［1］。有关苜蓿种子生产的研究主要集中在灌水［2－3］、施肥［4－6］、种植密度［7－8］等方面，但关于施氮肥时间对苜蓿结荚率及种子产量的研究不多。苜蓿开花较多，但大多数花因为不同原因脱落，只有较小部分花能最终发育为成熟的荚果。如果以苜蓿小花数计算，苜蓿种子潜在产量为12 000 kg·h m－2，而目前实际种子平均产量仅为其潜在产量的4%，最高不超过18%［9］。植物在生育期内，养分的供应与需求、积累与消耗不平衡等，均会导致生殖生长与营养生长之间、各器官之间激烈争夺养分，可引发落花落荚。N 肥是影响植物生长所必需的大量元素，对种子产量的影响较大，N 肥主要促进植株地上部生长，使牧草分枝增多，叶色加深，枝条生长加快。有研究表明［4－6］，紫花苜蓿生长早期不需要N 肥，但进入开花期时由于营养生长和生殖生长都较旺盛，需要大量的营养物质，追施一定量的N 肥能够显著提高苜蓿结荚率和种子产量。紫花苜蓿在种子生产过程中，从现蕾至种子成熟期间对N 肥的需要量不断增加，但是在此期间苜蓿的根瘤菌逐渐老化，固氮能力显著下降，N 素供应明显不足，需要额外补充N 肥，及时追施N 肥能够降低落花落荚率，可使苜蓿种子产量增加30%。因此，大量花荚脱落是导致种子产量低下的重要原因，研究施肥时间对苜蓿花荚脱落的影响具有重要的生产意义。

本研究以新牧4号紫花苜蓿为材料，在苜蓿不同生育期施氮肥，分析施肥时间与苜蓿花荚生长发育的关系，探寻施肥时间与提高苜蓿结荚率的关系，以期通过适时追肥，提高苜蓿荚果保留率，从而提高种子产量，为苜蓿种子田的科学管理提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地设置在新疆农业大学呼图壁草地生态站，位于乌鲁木齐西北90 k m 处，属于天山北坡中段山前洪积－冲积扇与冲积平原的过渡带，86°07′E、44°08′N，海拔431 m。年均降水量163.1 mm，年蒸发量2 312.7 mm，生长季平均湿度54%；1月份平均气温－16.9 ℃，7月份平均气温25.6 ℃，年均温16.7 ℃，极端最高温43.1 ℃，无霜期173 d。土壤主要是盐化草甸土，盐分含量较高，土壤表层（0－20 c m）总盐含量1.5%以上，主要为硫酸盐－氯化物类型，p H 8.65。

1.2 试验设计

试验以新牧4号紫花苜蓿为材料，2012年4月播种，行距30 c m，播量3 kg·h m－2，采用地下滴灌的方式进行灌溉，滴灌带间距60 c m，埋在地表以下20 c m 处。2014年，分别在苜蓿返青期、分枝期、现蕾期和初花期，通过施肥罐追施氮肥。依据苜蓿的需肥特性，结合新疆农业大学呼图壁草地生态试验站多年的科研经验和当地农牧民的施肥规律制定施肥量，追施75 kg·h m－2的尿素，以不施肥作为对照（CK），小区面积为3 m×5 m，3个重复。

1.3 测量内容及方法

生殖格局：每个小区随机标定10 株，苜蓿盛花期观察单株分枝数、单株花序数、单序小花数；

花部形态：盛花期，每个处理随机选取当日即将开放的小花50 朵，用游标卡尺测小花长度、花瓣大小（旗瓣、翼瓣、龙骨瓣），同时测量单花花粉重量和花粉活力；

考种：收获标定的10个单株，统计单株荚果数、单枝花序数、单序荚果数、单荚种子数、种子特征；

种子产量：苜蓿成熟期，每个小区单独收获脱粒，测算种子产量；

种子发芽特性：种子进行发芽试验时，采用滤纸作为发芽床，每处理3次重复，每重复50粒种子，使用100 mm 口径的培养皿，皿内铺两层直径为90 mm 的滤纸，加入蒸馏水，将种子置于滤纸上，培养皿置于25℃恒温培养箱内，每天称量补充所蒸发的水分，每天观察记载发芽情况。以胚根突破种皮2 mm 作为发芽标准，第3、7天分别统计发芽势、发芽率，第10天测种子硬实率、幼苗株高和根长。

1.4 数据分析

试验数据运用SPSS 19.0软件进行统计和方差分析。

2 结果与分析

2.1 对花部性状的影响

在苜蓿的不同生育期施氮肥对其花部特征和花粉活力都有一定的影响（表1）。其中，返青期施氮肥能够促进旗瓣宽和翼瓣宽生长，提高花粉活力，表现为该处理的旗瓣宽、翼瓣宽和花粉活力均高于对照；分枝期施氮肥，其旗瓣宽和龙骨瓣宽虽然高于对照，但其他指标都低于对照；现蕾期施氮肥促进旗瓣长、旗瓣宽和龙骨瓣宽生长，提高花粉活力，表现为该处理的旗瓣长、旗瓣宽、龙骨瓣宽和花粉活力均大于对照；初花期施氮肥处理的旗瓣长、翼瓣长、翼瓣宽、龙骨瓣长和龙骨瓣宽均大于对照，其旗瓣长、翼瓣长和龙骨瓣长也大于其他各个处理（P＜0.05）。方差分析表明（表1），施肥时间对苜蓿花部特征的各个指标均有一定的影响。其中，对旗瓣宽、翼瓣宽、龙骨瓣宽、小花长和花柱高的影响较小，这些指标在各个处理间差异不显著（P＞0.05）；对旗瓣长、翼瓣长、花粉活力和龙骨瓣长的影响较大，分枝期施肥处理的旗瓣长最小且显著低于现蕾期和初花期施肥处理（P＜0.05），现蕾期施肥处理的翼瓣长小于其他各个处理且与初花期施肥处理差异显著；初花期施肥处理的龙骨瓣长显著大于其他各个处理（P＜0.05），但与对照差异不显著。试验数据进一步说明施肥时间对苜蓿花部性状的影响较大。

表1 施肥时间对苜蓿花部性状的影响Table 1 Effects of application ti me on flower char acteristics of alfalfa

2.2 对生殖格局的影响

分析各个处理试验数据发现（表2），不同生育期施氮肥，对于苜蓿的株高、分枝数、花序数、小花数、结荚率及种子产量等影响较大。其中，返青期施氮肥的处理，虽然其株高、结荚率、单荚种子饱满率和千粒重均大于其他处理，但因其单株分枝数、单枝花序数最低，所以种子产量最低，仅为214.35 kg·h m－2；分枝期施氮肥的处理，虽然其株高、单荚种子数和种子千粒重均低于其他处理，但是其单株分枝数和单株花序数分别为15.40枝、17.80个，仅次于现蕾期施肥的处理，因而种子产量高达641.29 kg·h m－2；现蕾期施氮肥的处理，其单株分枝数、单枝花序数和单荚种子数大于其他处理，高达18.20枝、25.10个、5.45粒，因而种子产量最高，高达802.16 kg·h m－2，是对照的2.05倍。以上试验数据表明，影响苜蓿种子产量的因素较多（如分枝数、花序数、单荚种子数等），高产优质的苜蓿种子是由多个因素相互协作共同确定，完美的单一因素很难达到高产，只有各个因子均衡发展才能达到高产优质。

方差分析表明（表2），施肥时间对苜蓿的生殖格局影响较大。其中，返青期处理的单株分枝数和种子产量最少，千粒重最大，且均与其他处理之间差异显著（P＜0.05）；分枝期处理的株高最小，且与其他处理之间差异显著（P＜0.05）；现蕾期施肥的处理的种子产量最高，且与其他处理差异显著（P＜0.05）；初花期处理的结荚率最小，其与现蕾期的处理差异不显著（P＞0.05），与其他处理差异显著。试验数据也进一步说明施肥与否及施肥时间对苜蓿的结荚率和种子产量影响较大。

2.3 对种子特性的影响

考种及种子发芽试验表明，不同处理对苜蓿种子的长、宽和发芽等有一定的影响（表3）。返青期施肥的处理，苜蓿种子硬实率最低，发芽率最高，且其硬实率与对照差异不显著（P ＞0.05），与其他处理差异显著（P＜0.05）；现蕾期施肥的苜蓿的种子长、种子宽及发芽势均小于其他处理；种子硬实率随施肥时间的变化而呈波动，分枝期、现蕾期和初花期施肥种子的硬实率高于对照，分枝期施肥种子硬实率最高，显著高于返青期施肥处理和对照，这可能与苜蓿的成熟时期有关；在苜蓿返青期施肥促进了苜蓿前期的营养生长，为后期提前开花结实提供了必要条件。施肥还能够使苜蓿种子储存一定的营养物质，促进根的生长，表现为施肥的各个处理其根长均大于对照，其中分枝期施肥处理显著高于对照。

表2 施肥时间对苜蓿生殖格局的影响Table 2 Effects of application ti me on reproductive patter n of alfalfa

表3 施肥时间对苜蓿种子特性Table 3 Effects of application time on seed characteristics of alf alfa

3 讨论与小结

苜蓿种子产量的形成与构成同分枝数、单株花序数、结荚率、单荚种子数等因素有关。植物增产原因归结于小花数增多，小花数、单荚种子数和坐果（荚）率高直接增加植物产量［10］。有研究者认为，施肥量及施肥时期对苜蓿种子产量影响较大，能够改变种子产量［2，11－13］。紫花苜蓿从现蕾期到成熟期对氮肥的需求量增加，而此时根瘤菌老化，固氮能力下降，氮素供应不足的现象极易出现，此时施氮肥可使种子产量提高20%～30%［14］。这与本研究结果一致，即不同生育期施氮肥，对苜蓿生殖格局、结荚率及种子产量等影响较大。其中，结荚率最多的是返青期施氮肥处理，其次是不施肥，最低的是初花期施氮肥处理，仅为45.22%。现蕾期施氮肥的处理，虽然结荚率低于对照，但其花粉活力、单株分枝数、单枝花序数和单荚种子数值均高于其他处理，因而种子产量较高；返青期施肥的苜蓿种子产量最低，初花期施肥次之，现蕾期施肥种子产量最高（802.16 kg·h m－2），是对照的2.05倍。

种子发芽试验表明，返青期施氮肥能降低种子的硬实率，提高种子发芽率，这一结果与前人研究一致［15－17］。氮肥可以促进植株地上部分生长，增加牧草分枝数，使叶色加深，枝条生长加快［18］。本研究表明，苜蓿种子田中适当地施以氮肥可以提高苜蓿种子产量，适宜的施肥时间为现蕾期，现蕾期施肥不仅可以有效避免植物各小花之间对于养分的争夺，而且有效避免植株器官因营养匮乏造成的不必要的损失。研究表明，苜蓿进入花期施肥将促进营养和生殖生长［3，19－21］。苜蓿生长早期不需要氮肥，但进入开花期时由于营养生长和生殖生长都较旺盛，需要大量养分，此时追施氮肥及复合肥可显著提高结荚率和种子产量。本研究仅仅对施氮肥时期进行了分析，认为在现蕾期施肥可以提高种子产量，但是没有涉及到磷钾肥以及灌水，影响结荚率和种子产量的因素较多，品种间、区域间也有差异，在以后应该综合各种因素并针对特定区域进行研究。

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