建植密度和施氮水平互作對(duì)老芒麥農(nóng)藝性狀和種子產(chǎn)量的影響

李露紅，徐婉寧，陳衛(wèi)國，孫群策，蘇 洋，張樹振*，張 博

（1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院/新疆草地資源與生態(tài)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，烏魯木齊 830000；2.塔城地區(qū)畜牧科技研究推廣中心，新疆 塔城 834700）

牧草是發(fā)展草地畜牧業(yè)、防止水土流失、保護(hù)生態(tài)環(huán)境不可缺少的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是建設(shè)高產(chǎn)人工草地和生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)飼草料的重要物質(zhì)[1]。在我國，牧草和種子生產(chǎn)已經(jīng)越來越受到重視，特別是近年來我國人工種草面積逐年增加，使草種供需矛盾日趨明顯，牧草種子生產(chǎn)的重要性以及發(fā)展我國牧草種子生產(chǎn)業(yè)的緊迫性日益凸出[2]。

老芒麥（Elymus sibiricus L.）是禾本科（Poaceae）披堿草屬（Elymus）多年生疏叢型草本植物[3]，具有抗寒、抗旱和耐鹽性，是我國北方主要種植牧草之一[4]。近年來，隨著畜牧業(yè)的大力發(fā)展，老芒麥被大量的用于我國西北地區(qū)天然草地改良和人工草地建植[5]，在生態(tài)恢復(fù)和牧草生產(chǎn)中發(fā)揮著重要作用[6]。然而，老芒麥種子單產(chǎn)偏低是影響其大面積推廣應(yīng)用的限制因素，如何通過適宜的農(nóng)藝措施提高其種子產(chǎn)量對(duì)老芒麥推廣應(yīng)用具有重要意義。建植密度與施氮是老芒麥種子生產(chǎn)中的重要農(nóng)藝措施[7]。因此，本文探討了不同建植密度和施氮水平對(duì)老芒麥農(nóng)藝性狀和種子產(chǎn)量的影響，為老芒麥種子豐產(chǎn)提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料為新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院選育的老芒麥品種DJ-01。

1.2 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地設(shè)在準(zhǔn)噶爾盆地南緣，海拔580～739 m的新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)三坪實(shí)習(xí)基地，氣候?qū)贉貛Т箨懶园敫珊禋夂?，日照充足，具有非常豐富的光照資源，年日照時(shí)數(shù)為2 829.3 h，年降水量228.7 mm，年均蒸發(fā)量可達(dá)2 646 mm，無霜期162 d，年均氣溫為7.3℃。試驗(yàn)地土壤有機(jī)質(zhì)為21.40 g/kg、堿解氮27.00 mg/kg、速效磷9.21 mg/kg、速效鉀238.95 mg/kg、pH值8.37。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用裂區(qū)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，密度設(shè)為高密度（71.52萬株/hm2）和低密度（25.87萬株/hm2）2個(gè)處理，每個(gè)密度處理下設(shè)5個(gè)施氮水平（尿素，總氮量≥46%），分別為0、30、60、90、120 kg/hm2，試驗(yàn)小區(qū)面積3×5 m，每個(gè)處理3次重復(fù)。試驗(yàn)地種植于2017年10月，于2018年拔節(jié)前期施肥，7月測(cè)定各項(xiàng)指標(biāo)。

1.4 測(cè)定指標(biāo)

1.4.1 株高

從每小區(qū)內(nèi)隨機(jī)選取10株生殖枝，使用測(cè)量尺測(cè)定株高。

1.4.2 莖粗

從每小區(qū)內(nèi)分別選取10株枝條，用游標(biāo)卡尺測(cè)定其基部直徑。

1.4.3 單位面積生殖枝數(shù)

從每小區(qū)分別選取3個(gè)0.5 m樣段，數(shù)生殖枝數(shù)，計(jì)算單位面積的生殖枝數(shù)。

1.4.4 旗葉長(zhǎng)、寬

從每小區(qū)中隨機(jī)選取10株，測(cè)定倒數(shù)第一片葉的長(zhǎng)度和寬度。

1.4.5 倒二葉長(zhǎng)、寬

從每小區(qū)中隨機(jī)選取10株，測(cè)定倒數(shù)第二片葉的長(zhǎng)度和寬度。

1.4.6 單株穗重

在每小區(qū)中分別取樣10株，裝入自封袋帶回實(shí)驗(yàn)室，用1/10 000天平稱重，記錄重量。

1.4.7 實(shí)際種子產(chǎn)量在成熟期以1 m樣段為取樣單位，刈割后裝入網(wǎng)袋，自然風(fēng)干，種子含水量達(dá)到10%左右稱重，以kg/hm2為單位換算種子產(chǎn)量[8]。

1.4.8 千粒重

從1.4.7中選風(fēng)干種子1 000粒，利用1/10 000天平稱重，重復(fù)3次，取平均值作為種子千粒重。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2019對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理并制作圖表，采用SPSS 21.0統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)顯著性分析和Duncan法進(jìn)行多重差異性比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 密度與施氮水平互作對(duì)老芒麥農(nóng)藝性狀的影響

建植密度對(duì)老芒麥株高、倒二葉長(zhǎng)具有顯著影響（P＜0.05），隨著建植密度的增加呈先增加后降低的趨勢(shì)；施氮水平對(duì)老芒麥旗葉長(zhǎng)、旗葉寬、倒二葉長(zhǎng)和莖粗具有顯著影響（P＜0.05），建植密度與施氮水平互作對(duì)老芒麥莖粗具有顯著影響（P＜0.05）（表1）。低密度處理下，株高、旗葉寬、倒二葉寬隨著施氮水平的增加無顯著差異；倒二葉長(zhǎng)隨施氮水平的增加呈逐漸增加的趨勢(shì)，在120 kg/hm2施氮水平下顯著（P＜0.05）高于0 kg/hm2。高密度處理下，株高、旗葉長(zhǎng)、旗葉寬、倒二葉長(zhǎng)和倒二葉寬隨著施氮水平的增加呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)，90 kg/hm2施氮水平下株高顯著（P＜0.05）高于其他施肥處理；此外，旗葉寬和倒二葉長(zhǎng)也在90 kg/hm2施氮水平下達(dá)到最高；旗葉長(zhǎng)和倒二葉寬在60 kg/hm2施氮水平下達(dá)到最高，90 kg/hm2施氮水平下次之；在高密度下，施氮均會(huì)降低老芒麥的莖粗（表2）。

表1 密度與施氮水平互作對(duì)農(nóng)藝性狀影響的顯著性F檢驗(yàn)

表2 密度和施氮處理對(duì)老芒麥農(nóng)藝性狀的影響

2.2 密度和施氮水平對(duì)老芒麥單位面積生殖枝數(shù)的影響

密度對(duì)老芒麥單位面積生殖枝數(shù)具有極顯著影響（P＜0.01），高密度處理單位面積生殖枝數(shù)極顯著（P＜0.01）高于低密度處理。施氮水平對(duì)老芒麥單位面積生殖枝數(shù)具有顯著影響（P＜0.05），低密度處理下，單位面積生殖枝數(shù)隨施氮水平的增加而增加，在120 kg/hm2施氮水平下顯著（P＜0.05）高于0、30 kg/hm2施氮水平的單位面積生殖枝數(shù)；高密度處理下，單位面積生殖枝數(shù)隨施氮水平的增加呈先增加后降低的趨勢(shì)，在90、120 kg/hm2施氮水平下顯著（P＜0.05）高于0 kg/hm2施氮水平的單位面積生殖枝數(shù)。同一施氮水平下，密度處理對(duì)90 kg/hm2施氮水平下老芒麥的單位面積生殖枝數(shù)產(chǎn)生了極顯著影響（P＜0.01）（圖1）。

圖1 密度和施氮水平對(duì)老芒麥單位面積生殖枝數(shù)的影響

2.3 密度和施氮水平對(duì)老芒麥穗長(zhǎng)的影響

密度和施氮水平互作對(duì)老芒麥穗長(zhǎng)具有極顯著影響（P＜0.01）。密度對(duì)老芒麥穗長(zhǎng)具有顯著影響（P＜0.05），低密度處理下穗長(zhǎng)顯著（P＜0.05）高于高密度處理。施氮水平對(duì)老芒麥穗長(zhǎng)具有顯著影響（P＜0.05），低密度下，穗長(zhǎng)隨施氮水平的增加而增加，在120 kg/hm2施氮水平下顯著（P＜0.05）高于其他施氮水平；高密度處理下，穗長(zhǎng)隨施氮水平的增加呈先增加后降低的趨勢(shì)，在30 kg/hm2施氮水平下顯著（P＜0.05）高于0、120 kg/hm2施氮水平，此外，60、90 kg/hm2施氮水平下也顯著（P＜0.05）高于0 kg/hm2施氮水平；同一施氮水平下，密度處理對(duì)0、120 kg/hm2施氮水平下老芒麥的穗長(zhǎng)產(chǎn)生了顯著差異（P＜0.05）（圖2）。

圖2 密度和施氮水平對(duì)老芒麥穗長(zhǎng)的影響

2.4 密度和施氮水平對(duì)老芒麥穗重的影響

密度對(duì)老芒麥穗重具有顯著影響（P＜0.05），低密度處理下穗重顯著（P＜0.05）高于高密度處理。施氮水平對(duì)老芒麥穗重?zé)o顯著影響（P＞0.05）。低密度處理下，穗重隨施氮水平的增加而增加，穗重在120 kg/hm2施氮水平下顯著（P＜0.05）高于0 kg/hm2施氮水平；高密度處理下，施氮水平對(duì)老芒麥穗重?zé)o顯著差異。同一施氮水平下，密度處理對(duì)120 kg/hm2施氮水平下老芒麥的穗重產(chǎn)生了顯著差異（P＜0.05）（圖3）。

圖3 密度和施氮水平對(duì)老芒麥穗重的影響

2.5 密度和施氮水平對(duì)老芒麥千粒重的影響

密度和施氮水平互作對(duì)老芒麥千粒重具有顯著影響（P＜0.05）。密度對(duì)老芒麥千粒重?zé)o顯著影響。施氮水平對(duì)老芒麥千粒重具有顯著影響（P＜0.05），低密度處理下，千粒重隨施氮水平的增加呈先降低后增加的趨勢(shì)，在90、120 kg/hm2施氮水平下顯著（P＜0.05）高于0、30、60 kg/hm2施氮水平的千粒重；高密度處理下，千粒重隨施氮水平的增加呈先增加后降低再增加的趨勢(shì)，120 kg/hm2施氮水平顯著（P＜0.05）高于60 kg/hm2施氮水平的千粒重。同一施氮量下，密度處理對(duì)30 kg/hm2施氮水平下老芒麥的千粒重產(chǎn)生了顯著差異（P＜0.05）（圖4）。

圖4 密度和施氮水平對(duì)老芒麥千粒重的影響

2.6 密度和施氮水平對(duì)老芒麥種子產(chǎn)量的影響

密度和施氮水平互作對(duì)老芒麥種子產(chǎn)量具有顯著影響（P＜0.05）。密度對(duì)老芒麥種子產(chǎn)量無顯著影響。施氮水平對(duì)老芒麥種子產(chǎn)量具有顯著影響（P＜0.05）。低密度處理下，種子產(chǎn)量隨施氮水平的增加而增加，在120 kg/hm2施氮水平下顯著（P＜0.05）高于其他施氮水平，而90 kg/hm2施氮水平下顯著（P＜0.05）高于30 kg/hm2施氮水平的種子產(chǎn)量；高密度處理下，種子產(chǎn)量隨施氮水平的增加呈先上升后降低下降的趨勢(shì)，在90 kg/hm2施氮水平下顯著（P＜0.05）高于0 kg/hm2施氮水平的種子產(chǎn)量。同一施氮水平下，密度處理對(duì)30 kg/hm2施氮水平下老芒麥的種子產(chǎn)量產(chǎn)生了極顯著影響（P＜0.01）（圖5）。

圖5 密度和施氮水平對(duì)老芒麥種子產(chǎn)量的影響

3 討 論

種植密度主要通過調(diào)節(jié)對(duì)空間、水、營(yíng)養(yǎng)和光等資源的需求，來影響植物生長(zhǎng)和種子產(chǎn)量[9，10]。因此最佳種子產(chǎn)量的密度因牧草種子和地區(qū)不同而異。本試驗(yàn)中，密度顯著影響了老芒麥的株高、倒二葉長(zhǎng)、單位面積生殖枝數(shù)、穗長(zhǎng)和穗重，低密度處理通過提高單穗重量來提高種子產(chǎn)量，而高密度處理通過增加單位面積的生殖枝數(shù)來提高種子產(chǎn)量。這與羅金等[7]、王彥輝等[11]研究結(jié)果一致。

氮素是作物生長(zhǎng)所必需的礦質(zhì)元素之一，是影響作物生長(zhǎng)和產(chǎn)量形成的首要因素[12]，也是決定禾本科牧草種子產(chǎn)量的關(guān)鍵因素[13，14]。本研究表明：密度對(duì)種子產(chǎn)量未產(chǎn)生顯著影響，而施氮水平顯著的影響老芒麥種子產(chǎn)量，這與肖萬欣等[15]對(duì)玉米產(chǎn)量影響最大的是氮肥，其次是種植密度的研究結(jié)論一致。馬春暉等[16]研究結(jié)果表明施氮可以增加交戰(zhàn)高羊茅單位面積的生殖枝數(shù)和種子產(chǎn)量。王明亞等[5]研究表明120 kg/hm2氮肥施用量老芒麥種子產(chǎn)量最高。施氮可以增加產(chǎn)量組分，從而增加種子產(chǎn)量[17，18]。本研究結(jié)果表明：施氮水平通過增加穗長(zhǎng)、穗重、單位面積生殖枝數(shù)，明顯增加了種子產(chǎn)量，施氮水平為120 kg/hm2種子產(chǎn)量最高。然而，老芒麥為多年生牧草，本試驗(yàn)僅開展了1年的研究，不同年際間是否存在差異，還需進(jìn)一步研究。

作物生長(zhǎng)發(fā)育的強(qiáng)弱與產(chǎn)量的高低受到內(nèi)外諸多影響因素的綜合作用[19]，合理的密度和施氮水平是作物利用光能資源、發(fā)揮群體優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)和保障[20，21]。宋雨桐等[22]研究表明播種量過大，株數(shù)增加，但產(chǎn)量增加不顯著，肥力過高會(huì)導(dǎo)致燕麥倒伏，不僅降低產(chǎn)量，而且增加成本，造成資源浪費(fèi)。因此實(shí)際生產(chǎn)中二者需要高度協(xié)調(diào)才能發(fā)揮其互作效應(yīng)[23，24]。張文香等[25]和端木李玲等[26]研究表明在同一種植密度條件下，各產(chǎn)量構(gòu)成因素和水稻產(chǎn)量均隨著施氮水平的增加而增加，而隨著施氮水平和栽插密度的增加繼續(xù)增加施氮水平，籽粒產(chǎn)量明顯下降，施氮水平和栽插密度互作顯著的影響籽粒產(chǎn)量。李晶等[27]研究表明適當(dāng)施肥降低密度，提高小黑麥莖蘗成穗率，促進(jìn)子粒產(chǎn)量的提高。本研究結(jié)果表明：密度與施氮水平的互作顯著影響老芒麥的穗長(zhǎng)、莖粗、千粒重和種子產(chǎn)量。低密度處理下，老芒麥的穗長(zhǎng)、莖粗、千粒重和種子產(chǎn)量隨著施氮水平的增加而增加，在120 kg/hm2施氮水平均達(dá)到了最大值，種子產(chǎn)量最高。高密度處理下，老芒麥的莖粗隨施氮水平的增加呈降低的趨勢(shì)，而穗長(zhǎng)和種子產(chǎn)量隨施氮水平的增加呈先上升后下降的趨勢(shì)，90 kg/hm2施氮量的種子產(chǎn)量較高。表明，氮含量的偏高反而使產(chǎn)量下降，而適當(dāng)?shù)奶岣叩靠蓮浹a(bǔ)密度稀疏而導(dǎo)致的產(chǎn)量降低。

4 結(jié) 論

建植密度和施氮水平均對(duì)老芒麥種子生產(chǎn)具有顯著影響，不同建植密度下施氮對(duì)老芒麥種子生產(chǎn)的影響不同，低密度（25.87萬株/hm2）下，施氮能夠提高老芒麥單穗長(zhǎng)和單穗重量，進(jìn)而提高老芒麥種子產(chǎn)量；高密度（71.52萬株/hm2）處理施氮能夠增加單位面積的生殖枝數(shù)，進(jìn)而提高種子產(chǎn)量。建議試驗(yàn)區(qū)老芒麥種子生產(chǎn)的適宜建植密度和施氮水平為25.87萬株/hm2、120 kg/hm2。