行距与栽培年限对老芒麦鲜草及种子产量的影响

游明鸿，刘金平，白史且，李达旭，鄢家俊，张昌兵

(1.四川省草原科学研究院，四川 成都 611731； 2.西华师范大学生命科学院，四川 南充 637009)

老芒麦(Elymussibiricus)是禾本科披碱草属多年生、疏丛型、中旱生植物，为披碱草属中营养价值最高的牧草[1-2]。“川草2号”老芒麦(E.sibiricuscv.chuancao No.2)具有适应性广、生长速度快、分蘖力强、草质优、产量高、抗寒、耐湿等优点，是目前我国高寒地区广泛种植的一个优良牧草品种[3-4]。近年来，该品种在青藏高原东缘生态恢复重建、退化沙化草地治理、三江源保护、退牧还草、种草养畜及人草畜三配套等工程建设中起着骨干草种的作用。目前，在青藏高原东缘建有3 500 hm2种子基地种近10万hm2栽培草地，但老芒麦鲜草产量极不稳定，种子产量也极低，远远不能满足高寒牧区对其种子与草产品的需要。因此，开展适合高寒牧区老芒麦的生产技术研究，加强牧草与种子生产的技术投入，提高生产的技术含量，是高寒牧区急需解决的生产实践问题。过去国内学者关于老芒麦的栽培研究多集中于行距[5-7]、播种量[8-9]、施肥量[6，9-14]、除杂[14]、收获时间[15]等技术对草产量或种子产量的影响，在栽培年限方面的报道仅查到周禾等[16]开展了利用年限对老芒麦生物学特性及群落结构特征影响的研究。关于行距与栽培年限对鲜草或种子产量的影响未见报道。本试验连续5年观测不同行距下老芒麦草产量、种子产量及产量构成因子，分析行距、栽培年限与产量的关系，探讨适合川西北高原牧草与种子生产的合理行距，寻求提高牧草与种子产量与质量的途径，以期为畜牧业发展、农业产业结构调整和生态环境治理等提供科学的理论依据。

1 材料与方法

1.1试验地概况 试验于阿坝州红原县邛溪镇二农场进行，大陆性高原温带季风气候，102°32′ E、32°46′ N，海拔3 497 m，年均温1.1 ℃，极端最高温23.5 ℃，极端最低温-33.8 ℃，年降水量738 mm，相对湿度71%，≥10 ℃年积温仅865 ℃·d。土壤为草甸土，0～20 cm土层土壤的有效氮、有效磷、有效钾含量分别为276、10.2和131 mg·kg-1，有机质含量5.87%，pH值5.91。

1.2试验材料及设计 以川草2号老芒麦原种为材料。以面积3 m×5 m，间距1 m建立小区。按随机区组3次重复排列，以30 cm(18行)、45 cm(11行)、60 cm(8行)、75 cm(6行)、90 cm(5行)为行距，按单位米长度播种100粒种子。播前施4 500 kg·hm-2有机肥为基肥，每年拔节期按150 kg·hm-2复合肥进行追肥，其他管理水平相同。2005年5月播种，播后第2-5年进行指标测定。

1.3测定指标及方法

分蘖数和生殖枝数：乳熟期，在中间行中部，随机取50 cm长的样段，测定分蘖数和生殖枝数。依据50 cm枝条数×2×3×行数/15，计算单位面积分蘖数和生殖枝数。3次重复[9]。

自然高度：乳熟期，随机选取50个生殖枝，用直尺测定自然高度[9]。

鲜草产量：灌浆期，每小区随机选取1 m样段，留茬5 cm刈割称量，3次重复，计算单位面积的鲜草产量，单位kg·hm-2[9]。

小穗数/生殖枝、小花数/小穗、种子数/生殖枝：乳熟期，每区随机选取50个生殖枝测定[9]。

种子千粒重：每区选取风干清选后的净种子1 000粒称量,3次重复。

实际种子产量：蜡熟期，每小区随机选取2 m2，即30、45、60、75和90 cm行距下，分别选取6.4、4.4、3.2、2.4、2.0 m长样段，人工收种，3次重复，计算单位面积的种子产量，换算成kg·hm-2。

潜在种子产量=每平方米生殖枝数×小穗数/生殖枝×小花数/小穗×种子千粒重/1 000。

表现种子产量=每平方米生殖枝数×小穗数/生殖枝×种子数/小穗×种子千粒重/1 000。

1.4数据处理 采用SAS 9.1进行数据分析。

2 结果与分析

2.1行距与栽培年限对枝条性状及鲜草产量的影响 试验对第2-5年枝条及鲜草产量进行多重比较分析(表1)表明，不同行距下植株间可利用的有效养分、拓展空间等存在差异，不同栽培年限老芒麦分蘖、再生能力不同，结果导致行距与栽培年限对单位面积内分蘖数、营养枝数、生殖枝数、生殖枝比例有极显著影响(P<0.01)。老芒麦播种当年生长缓慢，不同行距下第2年分蘖数均最高，小行距的分蘖数高于大行距，随着行距增加单位面积分蘖数减少；栽培年限的增加，分蘖数也呈下降趋势。可见，行距和年限对营养生长的影响必然造成生殖生长的差异，表现为单位面积生殖枝数及生殖枝比例的差异极显著(P<0.01)。

表1 不同处理对老芒麦枝条性状及鲜草产量的多重比较Table 1 Multiple comparisons of branch characteristics and fresh grass yield of Elymus sibiricus in different row spaces and planting years

行距和年限对枝条密度与枝条高度的显著影响，导致了鲜草产量表现出极显著差异(P<0.01)，变异范围为3 394.1～19 225.6 kg·hm-2，相差近6倍。30 cm行距下第2年分蘖数高达4 604枝·m-2，但鲜草产量低于相同行距第3年的，可见鲜草产量受枝条密度、高度与粗细的影响。

方差分析(表2)表明，行距、年份、互作对枝条性状及鲜草产量都有极显著影响。行距是造成差异的主要因素，互作次之，年份的贡献最低。行距对单位面积分蘖数影响最大(F=1 358.89)，不仅影响了生殖枝比例，对株高影响的结果致使鲜草产量差异极显著。年份间枝条密度差异较大，枝条高度、生殖枝比例差异较小。行距与年份互作间营养枝数差异最大。可见枝条高度、密度、生殖投入及鲜草产量都极显著受行距与栽培年限的影响。

表2 处理对老芒麦枝条性状及鲜草产量影响的方差分析Table 2 Analysis of variance about branch characteristics and fresh grass yield of Elymus sibiricus in different row spaces and planting years

2.2行距与栽培年限对花序性状及种子产量的影响 行距和年限影响了生殖枝数量与比例，导致花序营养与空间基础差异，使花序长度、粗度等性状不同。试验仅选择小花数/枝进行分析，表明行距和年限对每个花序的小花数有极显著影响，变异范围为58.33～137.00个·枝-1(表3)。行距和年限对小花数与生殖枝数量的影响，使潜在种子产量差异极显著。行距与栽培年限对结实率的影响表现为种子数/枝的极显著差异，导致表现种子产量也受极显著影响。株高、密度、营养、开花数、结实率等差异共同决定了实际种子产量的极显著差异，变异范围为87.00 ～1 620.67 kg·hm-2，相差近30倍。

方差分析表明，行距间、年份间、互作间花序性状及种子产量都存在极显著差异。行距是花序开花与结实的主要因子，其影响由大到小为种子数/枝、潜在种子产量、表现种子产量、实际种子产量、小花数/枝(表4)。行距与年份互作是次要因素，对小花数/枝、表现种子产量、实际种子产量影响较大，年份对种子数/枝有较大影响。

2.3不同行距间老芒麦鲜草及种子产量变化 不考虑栽培年限的影响，仅分析行距间枝条、花序及产量性状的变化(表5)，说明行距对枝条性状、花序性状、鲜草与种子产量都有极显著影响。30～60 cm行距间枝条自然高度差异不大，随着行距的增加高度降低。枝条密度、生殖枝比例与行距呈一定的负相关，单位面积分蘖数随着行距增加而显著降低，但枝条高度与密度最高的是30 cm行距，鲜草产量最高的是45 cm，说明鲜草产量不仅受枝条高度与密度的影响，还受枝条粗细程度影响。分析结果说明45 cm行距有利于老芒麦鲜草产量的增加，生产中可以推广与应用。

行距45～60 cm小花数/枝最大，75 cm种子数/枝最大，说明花序性状及结实率显著受行距的影响。行距越小、生殖枝密度与潜在种子产量越大，而小行距影响结实率，致使60 cm行距的表现种子产量与实际种子产量达最大值，可见行距太小或太大不利于种子生产，60 cm行距是适合种子生产的最佳行距。

表4 处理对老芒麦花序性状及种子产量影响的方差分析Table 4 Analysis of variance about inflorescence characteristics and seed yield of Elymus sibiricus in different row spaces and planting years

表5 行距间枝条、花序及产量性状Table 5 Traits of branches, inflorescences and yield in different row spacing

2.4不同栽培年限下老芒麦鲜草及种子产量变化 仅对栽培年限间枝条性状、花序性状和产量性状分析(表6)表明，栽培年限对枝条性状、花序性状及鲜草与种子产量都有极显著影响。枝条高度在2～4年差异不大，第5年显著降低。单位面积枝条数(营养枝与生殖枝)随着栽培年限的增加显著下降，而生殖枝比例受栽培年限的影响较小。鲜草产量第3年平均值高达11 075.4 kg·hm-2，可见老芒麦虽然为多年生禾本科牧草，但产量显著受栽培年限的影响，在第3年达高峰，之后产量显著下降。

栽培第2-3年老芒麦小花数/枝与种子数/枝显著高于第4-5年，潜在种子产量随着栽培年限的增加显著下降。表现种子产量受栽培年限的影响较小，而实际种子产量显著受栽培年限的影响，老芒麦在第3年种子产量最高。

总之，老芒麦鲜草产量与种子产量极显著受行距与栽培年限两因素影响，30和45 cm行距第3年鲜草产量分别为19 225.6和16 733.4 kg·hm-2，60 cm行距第3年种子产量达1 620.67 kg·hm-2，远大于其他处理组合，值得在生产中推广与应用。

3 讨论与结论

3.1依据生产目的选择合适行距 适宜的植株密度不仅能提高种子产量、改善种子质量，还有利于控制杂草滋生[5]。试验说明不同行距下，枝条密度差异极显著(P<0.01)，所以选择适宜的行距是控制密度的最佳途径。行距选择时要依据牧草生长型、气候特点、土壤肥力、灌溉条件及管理强度等因素，尤其专业化、规模化、产业化生产时要依据种植、施肥、收种等机械设备规格，合理确定行距。行距调控不仅调节了播种量与植株密度，更调节了单位植株可利用的水、肥、气、热、光照、空间等生态因子，使老芒麦营养生长环境发生差异，从而影响植株高度、枝条直径、生殖枝比例等枝条性状，继而影响花序性状，最终影响鲜草产量与种子产量。试验表明，30～45 cm适合牧草生产，60 cm行距适合种子生产，在生产中值得推广。

表6 栽培年限间枝条、花序及产量性状Table 6 Traits of branches, inflorescences and yield in different planting years

3.2栽培年限对草地生产力的影响 试验表明，栽培年限对老芒麦鲜草与种子产量有极显著影响(P<0.01)，鲜草产量、种子产量都在第3年最高。产量是营养物质累积与分配的结果，水、肥、气、热、光照、空间等生态因子分配与利用水平是引起产量差异的根本原因。试验中不同处理的基肥与追肥量一致，枝条密度差异致使每个枝条获得的环境资源基础不同，导致枝条高度与直径的差异，影响到生殖分配的大小，最终造成鲜草与种子产量的差异。在种群建立、形成与稳定的过程中，一直存在资源竞争与种群适合度的权衡。所以，加强对环境因子以及限制性因子的分析，优化与改善生态因子为植物提供适宜的生长环境条件，是挖掘老芒麦生产潜力、提高牧草与种子产量的有效途径。

3.3加大综合技术开发是提高产量的必然要求 试验表明老芒麦鲜草产量与种子产量极显著受行距与栽培年限两因素影响，行距是影响产量的主要因素，互作次之，年限最小。不同行距下，肥力与空间的差异，致使第2年初始密度范围为1 218.89～4 604.00枝·m-2，随着栽培利用年限的增加，土壤理化性质、根茎长度、茎基活力、留茬阻碍等都是影响枝条密度的因素，虽然老芒麦落粒性使种子自播可以增加密度，但枝条密度随栽培年限表现为不可逆的下降。试验表明30 cm行距第3年鲜草产量最高，就是多种因素协同与平衡的结果。而行距与年限对种子产量的影响，不仅受上述营养生长因素的影响，开花率、传粉率、受精率、败育率等也影响潜在种子产量与表现种子产量，落粒性、成熟期一致性、成熟度、收种期、收种方式、加工清选方式等影响实际种子产量。所以提高老芒麦牧草产量或种子产量，必须对整个生产过程进行深入系统的研究，提高每个环节的技术含量与技术保障，为老芒麦产业化生产与川西北畜牧业可持续发展服务。

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