不同密度和施氮水平互作对老芒麦种子形态及萌发特性的影响

罗 金，张树振，唐 凤，张 博

(新疆农业大学草业与环境科学学院，西部干旱荒漠区草地资源与生态教育部重点实验室，乌鲁木齐 830052)

草种业作为现代草业的重要组成部分，在退化草原恢复、生态环境保护、高产人工草地建设以及草坪建植等方面提供物质保障。种子作为新品种推广应用的生命载体，其质量和产量水平不仅反映草种业的市场供给和竞争能力，而且也直接关系到草原生产力和饲草生产水平[1]。牧草种子是发展草地畜牧业、治理国土和绿化环境中不可缺少的物质基础,无论是草原改良、粮草轮作、滩涂和荒漠改造，还是草山草坡开发利用都需要各种优良的牧草种子[2]。因此，牧草种子的质量将直接影响我国畜牧产业、草地建设、生态恢复的进程。

老芒麦(ElymussibiricusL.)作为我国北方地区栽培的一种适应性强、营养价值高的优良牧草,在种子生产技术方面缺乏深入研究[3]。施氮可以增加禾本科牧草的种子产量[4-6],在老芒麦种子生产中，对行距和施氮量的控制一直是研究的重点[7-8]。种子活力是反映其播种质量的重要指标之一，不同建植密度和施氮不仅影响种子产量，还会对种子形态和种子活力产生影响，然而以往研究注重密度和施氮等栽培措施对种子产量的影响，密度和施氮对种子形态和质量的研究较少。在实际生产中，种子萌发的统一性又决定了生育期的一致性，便于种子收获时质量的把控。本研究对不同密度条件下施加不同氮量所获的老芒麦种子进行萌发实验，通过对发芽势、发芽率等种子萌发指标及种子外部形态进行分析，以期为获得高产优质老芒麦种子提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

老芒麦DJ-01新品系种质材料由新疆农业大学草地资源与生态实验室提供。种子为当年所收获的老芒麦种子。

1.2 试验地介绍

试验地设在新疆乌鲁木齐市头屯河区新疆农业大学三坪实习农场，位于准噶尔盆地南缘，海拔580～739 m，温带大陆性半干旱气候，日照充足，年日照时数为2 829.4 h，年降水量可达228.8 mm，年均蒸发量为2 647 mm，无霜期为163 d，年均气温7.2 ℃，7月平均气温为24.6 ℃。大部分土壤土层较厚，理化性状和土壤质地较好，多为含砾砂壤土、偏黏性，土壤有机质含量1.2%～1.5%，土层土壤的有效氮、有效磷、有效钾含量分别为583、7.57 mg·kg-1和238 mg·kg-1，pH值为8.39。

1.3 试验设计

采用裂区试验，设低密度(258 700株·hm-2)和高密度(715 200株·hm-2)2个处理，每个密度处理下设5个施氮(尿素，总氮量≥46%)处理，分别为0，30，60，90，120 kg·hm-2；于2017年9月建植，小区3 m×5 m，每个处理3次重复，2018年8月收种。

从每小区收获的种子中选取籽粒饱满、大小均匀、无破损的种子50粒，置于直径为12 cm铺有2层滤纸的玻璃皿中，将培养皿置于温度26 ℃(16 h，100)，低温16 ℃(8 h, 黑暗)的光照培养箱内进行种子发芽试验。以胚根与种子等长、胚芽为种子长的1/2为发芽标准，逐日定时记载发芽种子数。试验天数为14 d，在每重复中随机选取10株幼苗，用精度为0.01 cm 游标卡尺测量14 d后胚根长、胚芽长。

1.4 测定指标与方法

种子长、种子宽、芒长：发芽试验前从每个处理收获的种子中随机选取10粒籽粒饱满、大小均匀、无破损的种子测量种子长、种子宽、芒长。

发芽率(%)=(n/N)×100%，

式中,n为第14天累积发芽种子数,N为供试种子总数；

发芽势(%)= (n/N)×100%，

式中,n为第4天累积发芽种子数,N为供试种子总数；

发芽指数=∑Gt/Dt，

式中，Gt为在时间t天的发芽数，Dt为相应的发芽天数。

根长、芽长：第14天发芽结束每个处理培养皿随机选取10株幼苗用游标卡尺测量根长芽长。

1.5 数据处理

利用Excel软件进行数据整理及制图，SPSS 21.0软件进行数据分析。

2 结果与分析

2.1 不同密度条件下施氮对老芒麦种子形态指标的影响

2.1.1不同密度条件下施氮对老芒麦种子长度的影响

由表1可知，在密度相同的条件下，随着施氮量的增加，老芒麦的种子长度表现出增加的趋势，高密度施氮量120 kg·hm-2条件下的老芒麦种子长度最长，为13.88 mm，但均无显著差异(p>0.05)。

表1 不同密度条件下施氮对老芒麦种子形态指标的影响

2.1.2不同密度条件下施氮对老芒麦种子宽的影响

由表1可知，在相同施氮量条件下，低密度条件下的老芒麦种子宽度比高密度条件下的老芒麦种子略宽；在密度相同时，随着施氮量的增加，老芒麦种子的宽度表现出略微降低的趋势，但所有处理条件下的老芒麦种子的宽度均无差异性(p>0.05)。

2.1.3不同密度条件下施氮对老芒麦种子芒长的影响

由表1可知，在低密度条件下，老芒麦种子芒长随着施氮量的增加表现出略微增加的趋势，而在高密度条件下老芒麦种子的芒长则表现出先增加后降低的趋势；当施氮量≥60 kg·hm-2时，低密度条件下的老芒麦种子的芒长要略高于高密度条件下的老芒麦种子芒长，但所有处理条件下的老芒麦种子芒长均无差异性(p>0.05)。

2.2 不同密度条件下施氮对老芒麦幼苗形态指标的影响

2.2.1不同密度条件下施氮对老芒麦幼苗根长的影响

由表2可知，老芒麦幼苗的根长整体随着施氮量的增加呈降低的趋势，当施氮量低于90 kg·hm-2时，低密度条件下收获的老芒麦幼苗的根长要高于高密度条件下的幼苗根长；当施氮量相同时，低密度条件下收获的老芒麦幼苗根长要明显高于高密度条件下的幼苗根长；低密度不施氮条件下的幼苗根长最长，为6.66 cm，与低密度下其他施氮量的幼苗根长有显著差异(p<0.05)。

2.2.2不同密度条件下施氮对老芒麦幼苗芽长的影响

由表2可知，各种条件下收获的老芒麦幼苗芽长并无明显规律，低密度施氮60 kg·hm-2条件下的老芒麦幼苗芽长最长，为10.56 cm。

表2 不同密度条件下施氮对老芒麦幼苗形态指标的影响

2.3 不同密度条件下施氮对老芒麦种子活力的影响

2.3.1不同密度条件下施氮对老芒麦种子发芽势的影响

由图1可知，随着施氮量的增加，老芒麦种子的发芽势整体表现出增加的趋势；在低密度条件下施氮量低于90 kg·hm-2收获的老芒麦种子的发芽势明显高于高密度条件下收获的老芒麦种子；低密度施氮60、90 kg·hm-2和低密度施氮120 kg·hm-2条件下收获的老芒麦种子的发芽势差异性不显著(p>0.05)，分别为48.33%、47.66%、31.33%；高密度施氮60、90 kg·hm-2和高密度施氮120 kg·hm-2条件下收获的老芒麦种子的发芽势差异性不显著(p>0.05)，分别为38.33%、36.66%、49.33%，高密度施氮0条件下收获的老芒麦种子的发芽势最低，为7.33%，与高密度施氮30 kg·hm-2之外的其他条件下收获的老芒麦种子均有显著差异(p<0.05)。

图1 不同密度条件下施氮对老芒麦种子发芽势的影响

2.3.2不同密度条件下施氮对老芒麦种子发芽率的影响

由图2可知，发芽第14天测得的各个施氮量处理条件下收获的老芒麦种子的发芽率均无差异性(p>0.05)。

图2 不同密度条件下施氮对老芒麦种子发芽率的影响

2.4 不同密度条件下施氮对老芒麦种子发芽指数的影响

由图3可知，随着施氮量的增加，各密度条件下收获的老芒麦种子的发芽指数均出现先降低后增加的趋势，最低点均出现在施氮30 kg·hm-2情况下，随后趋于平稳；当施氮量≥60 kg·hm-2时，相对应的密度条件下收获的老芒麦种子的发芽指数没有差异性(p>0.05)。

图3 不同密度条件下施氮对老芒麦种子发芽指数的影响

2.5 密度对老芒麦种子各项指标的影响

由表3可知，在高低密度影响下老芒麦种子的长、宽、芒长以及种子萌发后幼苗的根长、芽长均存在显著差异(p<0.05)，老芒麦种子萌发幼苗的发芽势发芽率及发芽指数没有显著差异(p>0.05)。

2.6 密度和施氮交互作用对老芒麦种子各项指标的影响

由表4可知，在密度和施氮量交互作用下，老芒麦种子的发芽势和幼苗根长各自之间存在显著差异(p<0.05)，而发芽率、发芽指数、幼苗芽长、种子长、种子宽及芒长各自没有显著差异(p>0.05)。

表3 密度对老芒麦种子各项指标的影响

表4 密度和施氮交互作用对老芒麦种子各项指标的影响

3 讨 论

3.1 密度和施氮对老芒麦种子发芽特性及种子生产的影响

在禾本科植物中，种子萌发后，胚根与胚芽的生长快慢决定了幼苗的生长速度[9]，在本实验中，密度及密度和施氮的交互作用均对老芒麦幼苗的根长产生了影响，低密度不施氮的老芒麦种子萌发的幼苗反而胚根长度最高，这可能与植物的驯化反应[10]有关；随着施氮量增加，幼苗芽长并无明显规律，但在密度作用下，老芒麦幼苗之间的芽长存在显著差异，可见密度是影响老芒麦幼苗芽长的关键因素。而本实验中直至第14天发芽结束，所有材料的发芽率并未出现差异性，可见密度和施氮并不是影响种子发芽率的因素。本实验的老芒麦种子收获时期均于种子成熟期的蜡熟中后期进行，确保了老芒麦种子的成熟，说明老芒麦种子的收获时期是确保老芒麦种子成熟度及其发芽率的关键，这与毛培胜等[11]的研究结果相一致。发芽指数作为衡量植物发芽能力及活力的重要指标[12]，随着施氮量的增加，老芒麦种子的发芽指数呈先降低后增加的趋势，施氮量影响了老芒麦的发芽指数；密度的变化并没有影响老芒麦种子的发芽指数，说明密度不是影响老芒麦种子发芽指数的因素。

前期对老芒麦种子产量的研究发现，少量施氮并不能增加老芒麦的种子产量，甚至还有抑制效果，这与王明亚[8]的研究结果有相似之处，由此推测少量施氮并不利于老芒麦的种子生产；在密度相同时，随着施氮量的增加，老芒麦种子的长度表现出略微增加的趋势，从整体来看，老芒麦种子的宽度和芒长并无差异性，但在密度影响下，老芒麦种子的长、宽、芒长均有显著差异，低密度能略微增加老芒麦种子的宽度，由此可见施氮和低密度种植可以增加老芒麦种子的体积，从而增加老芒麦种子的千粒重达到增产的效果，这与毛培胜等[13]、王明亚等[14]的研究结论相吻合。

3.2 适宜的施氮量和密度处理决定种子发芽势

氮作为重要的大量元素，影响着植物的生长和发育[15]，在本实验中发现，随着施氮量的增加，老芒麦种子的发芽势有着明显的提高，在密度和施氮互作情况下，老芒麦种子的发芽势存在显著差异，发芽势作为判断植物的田间出苗率的重要评判因素之一[16],在相同施氮量情况下，考虑生产成本，低密度种植更有利于收获的老芒麦种子的发芽势的提高。

4 结 论

密度和施氮对老芒麦种子萌发产生了较大影响，适宜的密度和施氮量能增加老芒麦种子的发芽势和发芽指数，在低密度施氮(60、90 kg·hm-2)和高密度施氮(120 kg·hm-2)条件下收获的老芒麦种子的发芽指数较高，发芽势可达48.33%、47.66%、49.33%，大大增加了田间出苗率及种子萌发活力。