高羊茅种子性状对供水次数与施肥期的响应

梁丹妮，龚振德，兰剑*，陈祖春，吴月琴，谢应忠，何亚丽

(1.宁夏大学 农学院，宁夏 银川 750021； 2.上海市花卉良种试验场，上海 201615； 3.上海交通大学 农业与生物学院，上海 200240)

高羊茅(Festucaarundinacea)是禾本科羊茅属多年生草本植物，是国内乃至全世界人工草地和草坪种植面积最大的冷季型草坪草之一[1-3]，具有抗逆性强，适应性广及耐粗放管理等特点[4]。改革开放以来，随着我国经济高速发展，运动场草坪，城市绿化和生态建设也逐渐加快，对高羊茅种子的需求量大大增加。我国尚未建立草种子生产基地，草种子几乎全部依赖进口[3-5]。关于高羊茅的种子生产技术的研究主要集中在不同品种[6-11]、施肥[4-5，10-17]和生长调节剂[12-14]对种子产量的影响，以及种子产量与其构成因子间的关系[18-20]，水分供应量对高羊茅种子生产的影响则鲜见报道[21-22]，而肥、水两因素交互作用对种子生产的影响研究则更少。此外，我国最适宜高羊茅种子生产的地区仍处于探索阶段。为此，本试验在宁夏北部地区平罗县采用田间裂区试验，研究灌水次数与施肥期2个试验因素对高羊茅植株形态、种子产量及其构成因子等的影响，旨在为高羊茅在宁夏地区的种子生产提供理论依据。

试验地位于宁夏回族自治区石嘴山市平罗县陶乐镇，地理位置为38°81′N，106°68′E，海拔1 110.8 m，地处银川平原北部，属大陆性气候。春旱多风，年平均气温2.8～16.0 ℃，日温差13.2 ℃，平均年降水量173.2 mm，年蒸发量为1 755 mm，年日照时数3 008.6 h，年无霜期171 d左右。降水量年内分配很不均匀，主要集中在7、8、9月，占全年降水量的65%。宁夏北部土壤粘重，土地盐碱和盐渍化较严重，且临近黄河灌区，地下水位较高[23]。试验地为盐碱土(土表泛盐)，pH值约8.8(上海7.9～8.2)，土壤去离子水浸出液电导率为0.4 mS·cm-1，有机质7.94 g·kg-1，碱解氮、速效磷、速效钾含量分别为16.38、3.47、122.81 mg·kg-1。

1 材料与方法

1.1 材料

高羊茅品种沪坪1号(国审编号387)，肥料为郑州帝益肥业生态保护工程股份有限公司生产的帝益牌45%复合肥(N、P2O5、K2O均15%)和硅肥(≥500 mg·kg-1)。

1.2 方法

试验设计。采用两因素裂区试验设计，主处理为灌水次数3水平，分别为2、3和4次。水分供应主要是黄河水(pH值7.4)和自然降水。副处理为施肥期3水平，分别为春季施肥(简称春肥或春)、秋季施肥(简称秋肥或秋)、春季与秋季各施50%的2次施肥处理(简称“春肥+秋肥”或“春+秋”)。副区面积为13.8(2.3 m×6 m)m2，计产面积2.3 m2。主处理采用区组试验排列，重复3次。副区间筑有0.30 m宽小田埂，主区间筑有0.5 m宽的大田埂，用作处理效应的隔离和走道。

高羊茅种子于2014年4月18日播种，条播，行距30 cm，共20行，播种量15 000粒·m-2。每小区18行，每行12～16丛，以密度较正常的3行计产。

施肥期实施。秋季施肥期为完成小区第1次移苗补缺后的2015年9月8日，并于当天浇灌自来水(pH值7.2)。春季施肥期为2016年5月3日，3 d后引灌黄河水(第2次供水，简称二水)。春肥和秋肥一次性施肥量为45%复合肥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。

供水次数实施。水分供应主要是黄河水(pH值7.4)，第1次返青期供水(头水)在2016年4月1日，同年5月6日(抽穗期)第2次供水，引黄灌溉水深达10 cm后，封闭2次供水主区处理的进水口。5月24日(拔节期)进行第3次供水，封闭供水3次的主区处理进水口。第4次供水为6月19日，此期为高羊茅的盛花期。

田间管理。试验实施期间人工除杂草3次，阔叶杂草控制较好，但仍受冰草(Agropyroncristatum)和马齿苋(Portulacaoleracea)的危害，杂草盖度在区组间变异较大(5%～15%)。

1.3 测定指标

株高和穗长。于收获籽粒提前1 d在每副区随机抽取5株进行基部营养枝(无效分蘖)高度、青穗(未成熟)生殖枝株高和穗长的测定，以5株的平均数为副区代表值进行方差分析。

生殖枝数。试验小区2/3种子进入完熟期时，在各小区随机取0.165 m2计算其生殖枝数，重复3次，以其平均数折算出单位面积的生殖枝数。

小花数/小穗。于盛花期取样，每副区取3穗，密闭保存保持水分，于室内计数考察。

穗粒数和穗粒重。于种子蜡熟后收获前1 d取样，每副区随机取3个穗子，分别装于3个信封内，带回实验室置于通风处晾干，进行人工脱粒、手工清选，分别计数和称重，以穗粒数和穗粒重折算千粒重。

瘪籽率。对单穗籽粒进行手工清选，对清选前后的每穗籽粒称重，得到每穗全籽籽粒和饱满籽粒重量，单穗水平上的瘪籽率占全部籽粒重量的比值即为瘪籽率。

种子产量。按副区收获穗子，在晒场自然干燥后单打单收。用簸箕人工颠簸清选籽粒，称取饱满籽粒的重量，折算单产。

1.4 数据处理

采用Excel 2015数据整理和制图，用DPS 14.5软件进行方差分析和LSD法对各处理平均数进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 对植株形态的影响

2.1.1 植株色泽

2015年9月8日(秋)实施各施肥量处理后，于当年的10月中旬就表现出肥效，植株色泽以秋季一次性施肥处理为深绿，秋季使用一半肥料量的处理(秋+春)为中绿，秋季不施肥的处理(春)为黄绿。至来年春季(2016年4月6日)观测时，秋肥引起的色泽差异已不明显，不同春肥施肥量间的效应没有秋肥的效应明显。供水次数对植株色泽的影响不明显。

2.1.2 株高和穗长

不同施肥期对营养枝株高、青穗生殖枝株高存在显著性差异。营养枝高度以春季一次性施肥(25.7 cm)显著高于秋季一次性施肥和春、秋两季分施的处理(秋+春)平均数(20.3 cm)的27%(图1)。青穗生殖枝高度以春季一次性施肥显著高于秋季一次性施肥(秋)和春、秋两季分施的处理(秋+春)(图2)。青穗穗长也以春季一次性施肥的(21.2 cm)高出另2个施肥期的平均数(18.1 cm)的17%(图3)，但施肥期处理间差异不显著。

无相同小写字母表示柱间差异显著(P<0.05)。图2～5同。图1 不同施肥期对营养枝高度的影响

图2 不同施肥期青穗生殖枝高度的比较

图3 施肥期处理对青穗长度的影响

营养枝高度、青穗(未成熟)生殖枝高度、黄穗(成熟)生殖枝高度、青穗穗长和黄穗穗长的全试验的平均值分别为22、101、109、19和20 cm。

2.2 对籽粒产量的影响

图4显示，不同施肥期对饱满籽粒的影响不显著。饱满籽粒产量在不同施肥期间以春肥处理产量最高，比秋肥和“秋+春”两季分开施肥处理的平均值高出25%。

图4 施肥期处理对饱满籽粒产量的影响

2.3 对籽粒产量构成因子的影响

不同供水次数对穗小花数的影响显著。图5表明，供水3和4次的小花数间无显著差异，但显著高于供水2次。

图5 灌水次数对每小穗小花数的影响

供水次数与施肥期两因子的互作效应对瘪籽率的影响显著。9个处理组合平均数的多重比较结果(图6)表明，供水4次下秋季施肥的瘪籽率最高(25%)，显著高于春肥和“春+秋”处理的瘪籽率。供水2和3次内不同施肥期的瘪籽率间无显著差异。全试验的平均瘪籽率为15%。

同供水次数无相同小写字母表示柱间差异显著(P<0.05)。图6 供水次数和施肥期组合对瘪籽率的影响

2.4 最佳处理组合的确定

实现籽粒高产是本研究的主要目标。由于供水次数和施肥期两因子互作对籽粒产量和产量构成因子的影响均不显著(表1)，最佳处理组合即为两因子籽粒产量最高水平的组合，即供水3次和春季一次性施肥。该处理组合的籽粒产量为1 957 kg·hm-2，其生殖枝数5.19×106·hm-2，每穗小穗数66.7个，每小穗小花数6.9个，穗粒数156.4粒，千粒重2.32 g。

3 小结与讨论

3.1 供水期和供水量

我国西北地区对高羊茅种子生产田供水技术的研究已有少量报道。徐荣等[21]在宁夏银川地区对高羊茅种子生产田的灌水次数试验结果显示，于高羊茅返青期、拔节期、抽穗期和灌浆期灌水4次，每次灌水量9 cm(900 m3·hm-2)可取得最高籽粒产量(3 460 kg·hm-2)。蒋金平等[22]灌溉试验结果表明，灌水3次能取得高羊茅最高种子产量(997 kg·hm-2)。本研究供水次数增至3和4次对每小穗小花数的提高并未带来收获时期的穗粒数的显著提高。理论上，每穗小穗数×每小穗小花数即为每穗粒数。供水2、3、4次处理下实际每穗粒数比理论每穗粒数分别下降58%、59%和62%，这应该是成熟期种子的自然脱落率。籽粒易脱落习性掩盖了供水次数对穗粒数的影响。本研究中供水次数对籽粒产量及其产量因素的影响显著，究其原因可能是试验地距引黄灌渠较近，地下水位高，此外试验期间的自然降水(雪)对试验的控制供水造成影响。如果本试验实施在特别干旱的年份或常年非常干旱的地区，灌水次数将是影响收成有无的关键因素。

表1 供水次数和施肥期的处理组合籽粒产量及其构成因子平均数的比较

3.2 施肥期和施肥量

关于施肥对高羊茅种子产量和产量构成因素的影响，国内外已有较多报道。研究表明，高羊茅施肥水平为N 37～150 kg·hm-2、P2O529～225 kg·hm-2、K2O 100 kg·hm-2，籽粒产量为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种子产量在上海地区秋季施用有效氮磷钾各131 kg·hm-2，8个基因型的平均籽粒产量为1 361 kg·hm-2。本研究春施有效氮磷钾各70 kg·hm-2，获得沪坪1号高羊茅最高籽粒产量平均数为1 773 kg·hm-2，其施肥量和籽粒产量都属于记录中的中下水平。这一小区试验单产水平已达到美国大面积籽粒生产的高产水平[1-3]，也比试验地区大区种子生产水平(600～900 kg·hm-2)高出1倍以上。究其原因，一是小区试验比大面积生产的田间管理水平较高，杂草密度较低；二则是试验以小区为单位分打分收，籽粒收获过程中散落损失较小。

施肥对植株形态的影响及其应用价值研究报道较少。李彩霞等[10-11]在上海地区的研究结果表明，若秋肥充足且不过量，首先表现在年前植株的色泽上，以年前植株色泽中绿为籽粒高产植株的营养体特征，可用于指导施肥。成熟株的生殖枝株高显著高于未成熟株株高，且未成熟生殖枝的籽粒产量较低，收获时可忽略下层的未成熟生殖枝，以保证种子质量。本研究结果表明，色泽差异以秋肥施用的不同施肥量间差异明显。秋肥的色泽效果与李春霞等[10-11]的结果相同，但这一结果在宁夏地区却没有应用价值。宁夏地区冬季植株地上部枯亡，进入休眠，来年春季的色泽差异却又不明显，不能用于指导施肥。

马春晖等[4]在新疆塔里木地区结果表明，以秋季施用120 kg·hm-2氮肥和春季追施60 kg·hm-2氮肥的施肥方案明显提高生殖枝数密度，从而提高种子产量。徐荣等[21]在宁夏银川地区试验结果表明，施氮肥90 kg·hm-2(秋+春各45 kg·hm-2)种子产量达到最高，且与对照相比生殖枝数等指标显著增加。周震恒等[20]研究结果表明，秋季施肥显著提高有效分蘖(生殖枝密度)。本试验研究结果表明，施肥期间生殖枝数差异不显著，说明在宁夏北部地区待高羊茅植株返青后对其进行施肥可促进单位面积上的生殖枝数的增加，进而增加种子产量。秋季施肥虽明显促进冬前植株生长，但经过冬季休眠，植株地上部消亡，秋肥效应未能持续到来年再生，有效分蘖数明显低于返青后施肥(春肥)。本研究显示，营养枝株高与青穗株高和穗长性状以春季一次性施肥显著较高，反映了春季施肥有利营养生长，但未造成对生殖生长的不利影响，籽粒产量也表现为最高。

3.3 肥水互作效应

施肥期和供水次数两因素均衡搭配和全面实施的试验结果较少。王佺珍等[23]在甘肃酒泉进行的施氮量、施磷量、灌溉水量(5次)和植株密度4因子的综合试验结果表明，籽粒高产的处理组合为保持种子直播建成的基础茎蘖密度(不稀疏茎蘖)、于植株孕穗期施氮153 kg·hm-2和P2O563 kg·hm-2、在全生育期内灌水5次，每次灌水量12 cm。本研究表明，施肥期和供水次数两因子互作效应仅对单穗上瘪籽粒率有显著影响，以春季施肥和供水4次处理组合的瘪籽率最高，说明晚施肥和供水次数多影响籽粒灌浆。本试验于2015年在宁夏平罗地区的高羊茅种子生产试验经验表明，灌水次数超过3次，于籽粒灌浆后期继续灌水，每次灌水量10 cm左右，会促使植株贪青，使未成熟的生殖枝高度超过成熟的生殖枝高度，影响成熟整齐度。这与游明鸿等[24]报道相似，灌浆后期灌水不利于籽粒成熟。本研究供水次数与施肥期的互作效应对籽粒产量和产量构成因素均无显著影响，因此，最佳处理组合则为两试验因素最佳水平的组合，即以平均产量最高的灌水3次处理和春季一次性施肥为最佳处理组合。

3.4 小结

在宁夏平罗地区适合于高羊茅籽粒高产的施肥和供水技术为分别于高羊茅的返青期、孕穗期和齐穗期供水(总计供水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。该处理组合穗数(生殖枝数)为5.19×106hm-2，每穗小穗数66.7个，每小穗小花数6.9个，穗粒数为156.4粒，饱满籽粒千粒重2.32 g，饱满籽粒产量1 957 kg·hm-2。