祁连山区青海草地早熟禾的丰产栽培技术

2019-01-24景美玲王彦龙马玉寿李世雄

西北农业学报 2019年1期

景美玲，王彦龙，马玉寿，李世雄

(1. 青海民族大学生态环境与资源学院，西宁 810007；2. 青海畜牧兽医科学院，西宁 810003)

青海草地早熟禾(PoapratensisL.cv.Qinghai)自1997年驯化以来，于2005年被中国牧草品种审定委员会审定为“野生栽培品种”，它适应性、分蘖再生能力、根茎侵占能力较强，较耐寒，适宜在青藏高原的高寒草甸上种植[1]。关于其在人工草地建植和退化草地恢复方面的研究[2-8]相对较为深入，对多年的青海草地早熟禾栽培草地从地上植被到土壤部分均做了详细报道，而有关生理生化、引种、施肥、养分、抗性等[9-17]方面的研究相对较粗略，大都与其他草种一起比对研究，缺乏深度与系统性。总体而言，近年来有关青海草地早熟禾的研究较为滞后。

行距、播种量、施肥是影响禾草种子及牧草产量的关键因素，能显著增加禾草产量和种子产量[18-26]。国内外就行距、播种量、施肥对禾本科牧草或种子产量影响的研究较多，有关青海草地早熟禾栽培技术的报道较少[27-28]，但对其基本的栽培措施以及采用二次回归正交设计对青海草地早熟禾在三江源区的栽培技术均有涉及，相对均较为粗略，缺乏系统性。为此，本研究针对青海祁连山区特定的环境特征，以青海草地早熟禾为研究对象，通过行距、播种量和施肥量的改变，利用正交设计，运用极差分析和方差分析等方法，探讨行距、播种量和施肥量的变化对青海草地早熟禾生长状况的影响，以期研究出青海草地早熟禾的丰产栽培技术，为高寒地区青海草地早熟禾大面积栽培提供科学而合理的方案，从而加快该草种在生态建设方面的应用。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于祁连县默勒镇瓦日尕村三社的集体牧场(37°56′56″N，100°13′07″E，海拔3 650 m)，为高寒草甸极度退化后形成的次生裸地——黑土滩，草地植被优势种为细叶亚菊(Ajaniatenuifolia)。未退化前的草地植被优势种为垂穗披碱草、矮嵩草(Kobresiahumilis)、高山嵩草(Kobresiapygmaea)等。属高原大陆性气候，冷季长，暖季短，年均温1.4 ℃，1月平均气温-13 ℃，7月平均气温为12.2 ℃，气温日差大，干湿分明，气温和降水垂直变化明显，雨热同期，年平均降水量为415.0 mm，无绝对无霜期。光能资源丰富，全年日照时数2 829 h，太阳辐射强，大于0 ℃积温1 658.0 ℃·d，年平均蒸发量为1 162.3 mm。土壤为高寒草甸土。

1.2 供试材料

供试材料原种为青海省畜牧兽医科学院驯化选育的野生栽培牧草品种——青海草地早熟禾。种子来源于青海省畜牧兽医科学院，种子纯净度为94%，千粒质量为0.23 g。试验所用肥料为磷酸二铵(有效成分质量分数为64%，其中N 18%，P2O546%)。

1.3 试验设计

种植时间为2014-06-05，采取3因素5水平正交试验，因素水平见表1。共3 个因素分别为行距、播种量、施肥。试验按L25(56)正交表设计，共25个处理，小区面积30 m2，因素A为行距，5 个水平依次为20 cm(A1)、30 cm(A2)、40 cm(A3)、50 cm(A4)和60 cm(A5)。因素B为播种量，5个水平依次为3 kg·hm-2(B1)、4.5 kg·hm-2(B2)、6 kg·hm-2(B3)、7.5 kg·hm-2(B4)和9 kg·hm-2(B5)。因素C为磷酸二铵施用量，5 个水平依次为150 kg·hm-2(C1)、300 kg·hm-2(C2)、450 kg·hm-2(C3)、600 kg·hm-2(C4)和750 kg·hm-2(C5)。小区面积为15 m2(3 m×5 m)，随机排列，2 次重复[29]。忽略因素间的交互作用。

表1 试验设计与处理水平Table 1 Experiment design and treatment levels

1.4 田间管理

播种后用钢丝网围栏进行保护，防止家畜和大型野生动物践踏啃食；四周500 m范围内每年冬季连续进行害鼠防控，如若发现有害鼠即用捕鼠夹灭除。试验期间不定期进行人工杂草防除。

1.5 测定项目

1.5.1 地上植物量种植第2年在小区内随机选取1 m2的牧草，于抽穗期齐地面刈割，剔除杂草称鲜质量，求取平均值。取500 g放入65 ℃烘箱24 h烘至恒量，称量风干质量。

1.5.2 种子产量及千粒质量种植第 2 年于种子成熟期在小区内随机选取1 m2的样地，采用人工方法收割、脱粒、晾晒、清选，待种子完全干燥后称量，计算种子产量。用电子数粒仪在各处理数净种子1 000粒，称量，重复3次，计算种子千粒质量(g)。

1.5.3 光合指标的测定光合特性的测定方法：播种第 2 年盛花期测定。在晴朗无云的上午9:30-10:30选择向阳、无病虫害、保持完整的 3 个成熟且固定位置的叶片测定。其中光照强度设为1 500 μmol·(m2·s)-1，温度为大气环境温度。所用仪器为德国WALZ公司生产的GFS-3000便携式光合—荧光测量系统，所测青海草地早熟禾的光合参数有光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、胞间CO2浓度(Ci)。

1.6 数据分析

数据用Excel 2016录入，采用SPSS 18.0软件进行正交方差分析，差异显著性运用Duncan's检验法进行多重比较。数据以“平均数±标准误”表示。

2 结果与分析

2.1 不同栽培措施对青海草地早熟禾地上植物量的影响

所有处理中，青海草地早熟禾地上植物量变幅为163.5～658.94 g·m-2，处理A2B4C5最高，比最低的A1B1C1高303.02%，处理A1B5C5的地上植物量次之，与处理A2B4C5差异不显著(P>0.05)，与其他处理均差异显著(P<0.05)(表2)。

表2 不同栽培处理下青海草地早熟禾分蘖与产量Table 2 The yields and photosynthetic characters of Poa pratensis L.cv.Qinghai on different treatments

注：同列不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。下同。

Note: Different letters mean significant difference (P<0.05). The same below.

极差分析显示，施肥量不同水平间的极差值最大，为222.67 g·m-2，行距间的极差次之，大小为134.50 g·m-2，播种量间的极差值最小，为127.85 g·m-2(表3)。

多重比较结果表明，不同行距水平中A1最高(429.05)，A2次之(415.60)，均显著高于其他水平(P<0.05)，且其他水平间差异均不显著(P>0.05)；不同播种量水平间B4最高(415.58)，且显著高于B1(P<0.05)，但与其他水平差异不显著(P>0.05)；施肥量不同水平间C5最高(467.96)，显著高于其他水平(P<0.05)(表4)。

表3 青海草地早熟禾分蘖及产量的极差分析Table 3 Range analysis of yields and photosynthetic characters of Poa pratensis L.cv. Qinghai

方差分析表明，3个因子对青海草地早熟禾地上植物量影响极显著(P<0.01)，行距、播种量、施肥量的F值分别为6.694、3.897和12.105。可见，影响地上植物量的主次顺序为：施肥量>行距>播种量(表5)。

2.2 不同栽培措施对青海草地早熟禾种子产量的影响

所有处理中，青海草地早熟禾种子产量变幅为13.57～51.21 g·m-2，处理A1B5C5最高，比最低的A1B1C1处理高277.38%，A2B4C5处理也较高，与处理A1B5C5和A2B3C4差异不显著(P>0.05)，均与其他处理差异显著(P<0.05)(表2)。极差分析显示，不同施肥量水平间的极差值最大，为15.51 g·m-2，行距间的极差次之，大小为12.80 g·m-2，播种量间的极差值最小，为7.55 g·m-2(表3)。

多重比较结果表明，不同行距水平中A1最高(33.89)，A2次之(33.42)，均显著高于其他水平(P<0.05)，且其他水平间差异均不显著(P>0.05)；不同播种量水平间差异均不显著(P>0.05)；施肥量不同水平间C5最高(33.15)，显著高于C1水平(P<0.05)，但与其他水平差异不显著(P>0.05)(表4)。

方差分析表明，行距和施肥量对青海草地早熟禾种子产量影响极显著(P<0.01)，而播种量影响不显著(P>0.05)，行距、播种量、施肥量的F值分别为6.970、1.764和6.534。可见，影响种子产量的主次顺序为：行距>施肥量>播种量(表5)。

2.3 不同栽培措施对青海草地早熟禾种子千粒质量的影响

所有处理中，青海草地早熟禾种子千粒质量变幅为0.09～0.16 g，处理A3B3C5最高，比最低A2B3C4处理高77.78%，差异显著(P<0.05)。其他处理之间大部分差异不显著(P>0.05)(表2)。极差分析显示，不同行距水平间的极差值最大，为0.027 7 g，施肥量间的极差次之，为0.020 6 g，播种量间的极差值最小，为0.019 6 g(表3)。

多重比较结果表明，不同行距水平中A3最高(0.138)，其次是A4(0.125)，再次是A5(0.122)，3者之间均差异不显著(P>0.05)，但A3显著高于A1和A2(P>0.05)；不同播种量水平间差异均不显著(P>0.05)；不同施肥量水平间差异均不显著(P>0.05)(表4)。

方差分析表明，行距对青海草地早熟禾种子千粒质量影响显著(P<0.05)，而播种量、施肥量影响不显著(P>0.05)，行距、播种量、施肥量的F值分别为3.810、1.906和2.201。可见，影响青海草地早熟禾种子千粒质量的主次顺序为：行距>施肥量>播种量(表5)。

表4 3因子水平间分蘖和产量的多重比较Table 4 Duncan multiple comparison between yields and photosynthetic characters among levels of factors

2.4 不同栽培措施对青海草地早熟禾光合特性的影响

所有处理中，青海草地早熟禾光合速率、蒸腾速率、胞间CO2浓度的变幅分别为6.41～14.32 μmol/(m2·s)、1.13～3.22 mmol/(m2·s)和411.26～502.01 μmol/mol，差异显著(P<0.05)。其中，处理A1B4C4的净光合速率最高，比最低处理A5B1C5高123.40%；处理A1B1C1的蒸腾速率最高，比最低处理A5B5C4高184.96%；处理A1B1C1的胞间CO2浓度最高，比最低处理A4B1C4高22.07%(表2)。

极差分析(表3)显示，青海草地早熟禾净光合速率的不同行距水平间极差值最大，为3.98 μmol·(m2·s)-1，不同施肥量水平间次之，为2.10 μmol·(m2·s)-1，不同播种量水平间最小，为1.43 μmol·(m2·s)-1，表明行距对青海草地早熟禾净光合速率影响较大；青海草地早熟禾叶片蒸腾速率在不同施肥量水平间的极差值最大，为0.783 3 mmol·(m2·s)-1，不同播种量水平间的极差值次之，为0.757 6 mmol·(m2·s)-1，不同行距水平间的极差值最小，为0.641 3 mmol·(m2·s)-1；青海草地早熟禾胞间CO2浓度在不同播种量水平间的极差值最大，为33.185 4 μmol·mol-1，不同施肥量水平间的极差值次之，为28.577 3 μmol·mol-1，不同行距水平间的极差值最小，为13.730 2 μmol·mol-1。

多重比较(表4)结果显示，青海草地早熟禾净光合速率在不同行距水平中A1最高，为12.04 μmol·(m2·s)-1，显著高于其他水平(P<0.05)；在不同播种量水平中B4最高，为10.41，与其他水平间差异不显著(P>0.05)；在不同施肥量水平中C4最高，为11.18 μmol·(m2·s)-1，但与其他水平间差异不显著(P>0.05)。青海草地早熟禾蒸腾速率在不同行距水平间差异不显著(P>0.05)，A1最高，为2.52 mmol·(m2·s)-1；不同播种量水平间B1最高，为2.62 mmol·(m2·s)-1，与B2差异显著(P<0.05)，与其他水平间差异不显著(P>0.05)；在不同施肥量水平间C2最高，为2.50 mmol·(m2·s)-1，与C4差异显著(P<0.05)，与其他水平间差异不显著(P>0.05)。青海草地早熟禾胞间CO2浓度在不同行距、播种量水平间差异均不显著(P>0.05)，其中分别为A5最高(475.16 μmol·mol-1)，B1最高(472.98 μmol·mol-1)；青海草地早熟禾胞间CO2浓度在不同施肥量水平间C1最高，且显著高于C4(P<0.05)，与其他水平差异不显著(P>0.05)。

方差分析(表5)结果表明，行距对青海草地早熟禾净光合速率影响极显著(P<0.01)，施肥量影响显著(P<0.05)，播种量影响不显著(P>0.05)，影响净光合速率的主次顺序为：行距>施肥量>播种量。3个因子对蒸腾速率的影响均显著(P<0.05)，影响蒸腾速率的主次顺序为：施肥量>播种量>行距。施肥量对青海草地早熟禾胞间CO2浓度影响极显著(P<0.01)，行距和播种量影响不显著(P>0.05)，影响胞间CO2浓度的主次顺序为：施肥量>行距>播种量。

表5 青海草地早熟禾产量与光合特性的方差分析Table 5 Variance analysis of yields and photosynthetic characters of Poa pratensis L.cv.Qinghai

注：*表示差异显著(P<0.05)；**表示差异显著(P<0.01)。

Note: * mean significant difference (P<0.05); ** mean significant difference (P<0.01).

3 讨论与结论

3.1 行距、播种量与施肥量对青海草地早熟禾生产性能的影响

本研究结果显示，3种因素对青海草地早熟禾地上植物量影响均极显著，主次顺序为：施肥量>行距>播种量。青海草地早熟禾植株较为细弱，种子为小粒种子，播种量的高低对产量有一定影响；较多研究显示，在一定范围内随着施肥量的增加，作物产量呈增加趋势[30-33]，而本研究试验地在栽培前是极度退化，失去草地功能的黑土滩，土壤肥力极度匮乏，所以施肥量对该草种的地上植物量和种子产量影响较大；行距的宽窄直接影响产量的高低，过宽的行距直接降低单位面积的地上植物量，但具有较为充足的资源，从而可以增加青海草地早熟禾的种子产量，较窄的行距使物种生长空间较窄，对养分、水分等资源竞争十分激烈，也对产量具有一定的限制作用，而该草种适合密集栽培，适合相对较窄的行距栽培。

本研究行距水平中，A1与A2均较高，且两者差异不显著，因此A1或A2均可以作为行距水平的最佳选择。在实际生产中，如果是人工栽培条件下，为了减少栽培行数，可以考虑首选A2，从而节省劳动力。同理，播种量水平为节约生产成本可以优先考虑B2。最终可得出，青海草地早熟禾地上植物量的最佳栽培方式为A2B2C5，即30 cm行距+4.5 kg·hm-2播种量+750 kg·hm-2施肥量。

青海草地早熟禾种子产量中，行距水平依旧可优先考虑A2，因播种量中各水平间差异不显著，为节约成本，优先选择B1，而施肥量同理可以优先考虑C2，最终得出，青海草地早熟禾种子产量的最佳栽培方式为A2B1C2，即30 cm行距+3 kg·hm-2播种量+450 kg·hm-2施肥量。

3.2 行距、播种量与施肥量对青海草地早熟禾种子千粒质量的影响

种子千粒质量大，表明种子品质好；千粒质量小表明种子品质差[34]。行距对种子千粒质量有极显著影响，这是由于行距的增加改变青海草地早熟禾地上、地下资源的空间分布，从而影响青海草地早熟禾种子对养分的吸收和利用，使种子千粒质量改变。有研究显示[35]，播种时撒磷酸二铵可为幼苗早期生长提供营养补充，进而提高第 2 年种子的品质，而本研究显示，施肥对种子千粒质量影响不大，两者有所出入，这可能与草籽的大小有一定关系。播种量对种子千粒质量没有显著影响，高产和优质之间存在矛盾，在对种子产量影响较大的情况下，种子的品质就无法完全保证。