播期对青海草地早熟禾生长特性的影响

景美玲，王彦龙，马玉寿，李世雄，杨海镇,3,4

(1.青海民族大学 生态环境与资源学院，西宁 810007；2. 青海省畜牧兽医科学院，西宁 810003； 3.青海民族大学 土地资源勘测与规划实验室,西宁 810007；4.青海省青藏高原生态环境研究所,西宁 810007)

青海草地早熟禾(PoapratensisL. cv.‘Qinghai’)为早熟禾属植物，抗寒、较耐贫瘠、分蘖再生能力和根茎侵占能力强，在青藏高原海拔3 000～4 500 m的高寒地区适宜种植[1]，青海草地早熟禾的成功驯化对三江源区乃至青藏高原高海拔地区的生态建设具有重要意义[2]。作物栽培学研究的主要内容之一就是对播种期的探索，多个生态环境因子会随着播种期的变化而改变，进而对作物的一系列生理、生长特性产生较大影响，从而控制并改变着作物的物质分配与运转，进一步对作物的生长发育和生产性能带来一定影响[3-8]。总结前人研究结果发现，大部分研究者认为作物种子播期的选择具有十分重要的意义，较为适宜的播种期对作物的产量和品质以及能否安全越冬方面影响较大，在一定程度上可以有效预防杂草和病虫害，降低经济成本[9-14]。研究该草种在高寒地区的最佳播种期是青海草地早熟禾走向栽培生产应用的关键基础环节，具有重要的研究意义。

关于青海草地早熟禾的研究大多集中在高产农艺措施[15]、建植栽培草地恢复“黑土型”退化草地[16-17]、以及生理生化[18]等方面，近年来对青海草地早熟的研究主要集中在引种[19-20]、施肥[21]、养分[22-23]等方面，有关青海草地早熟禾的进一步栽培技术等系列问题的研究进展相对较为缓慢或者停滞不前，这对该优良草种的开发极为不利。为此，本试验研究不同播种期的青海草地早熟禾生长特性，从而探索青海草地早熟禾在青海祁连山区的适宜播期，为该草种在高寒地区的栽培提供借鉴。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地设在祁连县默勒镇瓦日尕村三社的集体牧场上(海拔3 650 m，N:37°56′56″，E:100°13′07″)。该牧场未退化之前主要优势种为垂穗披碱草(Elymusnutans)、紫花针茅(Stipapurpurea)等，退化后，草地优势种为细叶亚菊(Ajaniatenuifolia)，试验地建植在极度退化的次生裸地上。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 ℃，气温日差较大，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(图1，图2)。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 ℃，年蒸发量平均为1 162.3 mm。土壤主要以高寒草甸土为主，未种植前该地区表层土壤养分情况为：土壤全氮0.21 g·kg-1，全磷0.68 g·kg-1，有机质22.15 g·kg-1，pH 8.19，速效氮40.60 mg·kg-1，速效磷45.62 mg·kg-1。

图1 2013-2014年试验地月平均温度Fig.1 The monthly average temperature in observation site in 2013-2014 year

图2 2013-2014年试验地月平均降水量Fig.2 The monthly precipitation in observation site in 2013-2014 year

1.2 试验方法

1.2.1 播种及管理 播种：青海草地早熟禾(P.pratensisL.cv.‘Qinghai’)播种量7.5 kg·hm-2，基肥为磷酸二铵(150 kg·hm-2)。小区面积3 m×5 m，小区间距50 cm，区组间距1 m，4次重复。试验田长55.5 m，宽23 m，总面积1 276.5 m2，由于试验地区从11月开始到次年5月中旬前地面常被大雪覆盖，气温低，土地被冻住无法播种，所以研究选取播种时间从2013年5月中旬开始，此后每月按上旬、中旬、下旬划分播种3次，直到10月下旬结束，播种17期，总共68个试验小区，试验采用完全区组顺序排列方式播种。人工开沟条播，行距20 cm，种子播深为不深于1 cm。化肥播深2～3 cm，播后镇压。

田间管理：去除杂草。试验地周围有较多的高原鼠兔(Ochotonacurzoniae)等鼠类活动较为严重，试验小区周边100 m以内范围灭鼠，四周设同德小花碱茅(Puccinelliatenuifloracv.‘Tongde’)保护行，并在种植第2年6月以300 kg·hm-2的尿素施量追肥。

1.2.2 测量指标 小区内50%植株达到某一生育期时记载该牧草生育期。具体分为播种期、出苗期、分蘖期、抽穗期、开花期、乳熟期、成熟期、收获期等几个阶段，最后统计出苗到成熟的生育时间。

1.2.3 基本生长特征 株高：于栽培当年9月20日和第2年开花期在每个小区随机选取10株植株，测定高度。

盖度：采用目测法。

密度：于栽培第2年返青期后每个小区选取50 cm条样3段，测其株数。

单位面积生殖枝数：于栽培第2年开花期每个小区取1 m2的条样，测植株的枝条数目，每个小区重复3次。

1.2.4 地上植物量 于栽培第2年花期在小区内随机选取1 m2的牧草，齐地面刈割，剔除杂草称取鲜质量，求其平均值。取500 g放入65 ℃烘箱中经过24 h烘干，称量。

1.2.5 种子产量及千粒质量 种子产量：在栽培第2年种子成熟期，在每个小区内随机选取1 m2的样地，刈割牧草并晒干，脱粒并清选牧草种子，称量。

千粒质量：随机数出3批1 000粒种子，分别称量，求其平均值。

1.2.6 气象数据 试验中有关气候因子数据均由青海省气象局提供。

1.3 数据分析

所有数据用Excel 2016录入并作图，采用SPSS 18.0软件进行分析，数据用ANOVA单因素方差分析，差异显著性运用Duncan’s检验法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 不同播期对青海草地早熟禾物候期的影响

出苗日期随着播种期变化逐渐由长变短，直至不能出苗。5月下旬、6月上旬、6月中旬、8月下旬播种的青海草地早熟禾从播种到出苗需要接近30 d时间，6月下旬、7月上旬、8月上旬、8月中旬播种的青海草地早熟禾从播种到出苗需要接近20 d时间，7月中旬、7月下旬播种的青海草地早熟禾从播种到出苗需要接近10 d时间，9月、10月播种的青海草地早熟禾在播种当年均不能出苗。

从生育期可知，5月中旬到8月上旬之间均可在该地区种植青海草地早熟禾(表1)。5月下旬、6月上旬、7月下旬、8月上旬播种的青海草地早熟禾拔节期主要集中在6月下旬，6月中旬、6月下旬、7月上旬、7月中旬播种的青海草地早熟禾拔节期主要集中在6月中旬，8月中旬播期的青海草地早熟禾拔节期在次年8月上旬，8月下旬播种的青海草地早熟禾拔节期在次年9月上旬。5月中旬到8月上旬播种的青海草地早熟禾孕穗期、抽穗期主要集中在7月份，开花期集中在8月中下旬，乳熟期、完熟期均主要集中于9月份。生育期时间在150 d左右。

表1 青海草地早熟禾生育期Table 1 The period of duration of P.pratensis L.cv. ‘Qinghai’

2.2 播期对生长高度的影响

由图3可知，栽培当年5月中旬、5月下旬的青海草地早熟禾株高较高，6月上、中旬植株也较高，此外随着播期的延长青海草地早熟禾的株高逐渐降低，9月上旬以后当年没有出苗。第2年6月中、下旬和7月栽培的青海草地早熟禾株高显著高于其他播期的株高(P<0.05)。

2.3 播期对盖度和密度的影响

由表2可知，6月下旬播种的青海草地早熟禾盖度显著高于其他播期(P<0.05)，其大小排序为：6月下旬>6月中旬>6月上旬、7月上旬>7月中旬>7月下旬>5月下旬>5月中旬>8月上旬>8月中旬>8月下旬>9月上旬>9月中旬>9月下旬>10月上旬>10月中旬>10月下旬。同样于6月下旬栽培的青海草地早熟禾密度最大，为2 639 株·m-2，显著高于其他播期密度(P<0.05)。密度的大小排序为：6月下旬>6月中旬>7月上旬>6月上旬>7月中旬>7月下旬>5月下旬>5月中旬>8月上旬>8月中旬>8月下旬>9月上旬>9月中旬>9月下旬>10月上旬>10月中旬>10月下旬。可见，6月下旬播种的青海草地早熟禾盖度和密度最大。

图中不同字母表示不同处理之间差异显著(P<0.05)。1-17号依次代表的播种时间是：5月中旬、5月下旬、6月上旬、6月中旬、6月下旬、7月上旬、7月中旬、7月下旬、8月上旬、8月中旬、8月下旬、9月上旬、9月中旬、9月下旬、10月上旬、10月中旬、10月下旬。下图4同此。

表2 青海草地早熟禾栽培第2年盖度与密度Table 2 The coverage and density of P.pratensis L.cv.‘Qinghai’ in the second year

注：同列不同字母表示不同处理之间差异显著(P<0.05)。下同。

Note：Different lowercase letters within the same rank indicate significant difference among different treatment(P<0.05). The same below.

2.4 播期对青海草地早熟禾地上植物量(干草)的影响

由图4可知，栽培当年5月中、下旬到6月的青海草地早熟禾地上植物量差均不显著(P>0.05)，其中6月中旬地上植物量最高，且显著高于7月以后所有播期的地上植物量(P<0.05)。栽培第2年，6月下旬播种的青海草地早熟禾地上植物量最高，且显著高于除6月中旬之外的其他所有播期的地上植物量(P<0.05)。从8月中旬以后地上植物量均较低，基本都在50 g·m-2以下。

2.5 播期对种子产量及其构成因素的影响

由表3可知，栽培第2年6月下旬播期的种子产量最高，为45.33 g·m-2，与6月中旬播期的种子产量差异不显著(P>0.05)，但显著高于其他播期的种子产量(P<0.05)，种子产量大小排序为：6月下旬>6月中旬>7月中旬>7月上旬>6月上旬>5月中旬>7月下旬>5月下旬>8月上旬>8月中旬。6月下旬播期的种子千粒重最高，为0.21 g，但与5月中旬、6月上旬、7月上旬播期的种子千粒质量差异不显著(P>0.05)。6月下旬播期的单位面积生殖枝数最多，为929 株·m-2，且与6月中旬差异不显著(P>0.05)。单位面积生殖枝数大小排序为：6月下旬>6月中旬>7月上旬>7月中旬>6月上旬>5月中旬>5月下旬>7月下旬>8月上旬>8月中旬。

2.6 不同播期处理的青海草地早熟禾产量及其构成因素

由表4可知，在返青期到孕穗期间，日均气温与株高呈显著负相关，与密度、地上植物量、种子产量、种子千粒质量、单位面积生殖枝数呈极显著负相关；日均降水量与种子千粒质量呈显著负相关。孕穗期到开花期日均气温与密度、地上植物量、种子产量呈显著正相关，与株高呈极显著正相关。从开花期到完熟期，日均气温与高度和密度呈显著正相关，与地上植物量、种子从产量、种子千粒质量呈极显著正相关；日照时数与种子千粒质量呈显著正相关，与株高、密度、地上植物量、种子产量、单位面积生殖枝数呈极显著正相关。

图4 青海草地早熟禾地上植物量Fig.4 The aboveground biomass of P.pratensis L. cv. ‘Qinghai’

表3 青海草地早熟禾种子产量及其构成因素Table 3 The seed yield and other factors of P.pratensis L.cv. ‘Qinghai’

表4 青海草地早熟禾产量及其构成因素与环境因子相关系数Table 4 Correlation coefficients between P.pratensis yield factors and environmental factors

注：“*”表示差异显著(P<0.05)，“**”表示差异极显著(P<0.01)。

Note：“*”indicate significant difference (P<0.05)，“**”indicate very significant difference(P<0.01).

3 讨 论

试验区地处青藏高原东缘地带，该地区海拔较高，气候较差，冷季长，暖季短，山顶常年有积雪覆盖。在11月以后到次年5月初常有积雪覆盖而且土壤处于冷冻状态，所以将播种时间选在5月中旬到10月下旬。5月中旬到8月上旬播种的青海草地早熟禾随着气温的逐渐回暖均能完成生活史，而8月中、下旬播种的青海草地早熟禾因气候逐渐变冷，虽然可以出苗、返青，但无法完成整个生活史。有研究显示，9月份气温降低，在青藏高原东缘地带，温度成为限制草地生长的主要因子[24]。本研究也得出9-10月播种的青海草地早熟禾均不能出苗，只有个别植株可以生长，这可能是由于冷季到来，气候各方面的外界因子均不利于早熟禾的生长，特别是温度、光照等无法满足其生存之需；也有可能是由于种子休眠造成的，到底原因何在，应做更多年限地观测。可见在青海祁连山地区青海草地早熟禾于5月中旬到8月上旬之间均可播种栽培，翌年能完成生活史。

周萍萍等[25]、马雪琴等[26]研究认为，播期对燕麦的生长期均具有影响，并最终影响其产量；赵丹等[27]研究发现，适宜播种期是实现小黑麦高产优质的关键。在其他条件一致情况下，随着播种时间的不同，青海草地早熟禾的密度呈先增高，后降低趋势，这可能由于6月下旬播种时的气候降水等各方面因素最有利于青海草地早熟禾的生长。植株高度在栽培当年随着播期的推迟逐渐呈先增长后降低趋势，这可能与由于播期的不同导致积温有所差异有关。

播期作为一种十分重要的栽培措施，它通过调节水分、光照、温度等周围环境条件而影响作物的生长发育和生物学特征，使得外部生态环境因子朝着有利于作物生长的方向发展[26]。有研究者对小黑麦的研究表明，播期会影响草产量的改变[28]；也有较多关于播期对作物高产效果影响的研究[29-30]，表明播期具有重要意义。本研究显示，栽培第2年青海草地早熟禾的地上植物量、种子产量、单位面积生殖枝数均随着播期的不同呈先增加后减少的状态，可见播期对青海草地早熟禾的生产性能有一定影响，这可能与第2年返青后植株的密度、株高以及气候因子有一定关联。有研究播期对小麦千粒质量影响的文献表明[31]，随着播期推迟，小麦的千粒质量明显下降，说明播期不应太迟。简大为等[32]认为，播种期对穗粒数、千粒质量的影响不显著。而本研究表明，6月下旬播种的青海草地早熟禾种子千里质量显著高于7月中下旬和8月。此外，多数文献对播期研究设计的时间选择较少，而本研究依据当地气候特征，较为全面地选择不同时期播种，能充分论证结果的可靠性。综上可见，选择合适的播期对作物产量具有显著影响。

播期对青海草地早熟禾生长性能的影响主要缘于气候因子的改变。气象资料显示，该地区主要降雨和温度较高月份集中在7月份左右，也是该地区植物快速生长时期。生育期内日均气温、日照时数与青海草地早熟禾的生产性能密切相关。温度、光照等因子的不同改变不同播期的生长密度，从而影响植物的能量分配与运输，间接改变青海草地早熟禾地上植物量。种子千粒质量也有随播期延后呈先增加后减少的趋势，但它们之间差异不显著，这说明播期对种子质量有一定影响。

4 结 论

在青海祁连山地区，5月中旬到8月上旬之间均可播种栽培青海草地早熟禾，翌年能完成生活史；青海草地早熟禾植株高度在栽培当年随播期的推迟逐渐呈降低趋势；适宜的播期对青海草地早熟禾的产量具有显著的影响；6月下旬播种栽培的青海草地早熟禾盖度、株高、密度、地上植物量、种子产量、千粒质量及生殖枝数最高。可见，该地区种植青海草地早熟禾的最适时间为6月下旬。