施氮肥時(shí)間對苜蓿結(jié)莢率及種子產(chǎn)量的影響

王玉祥，李陳建，陳述明，朱進(jìn)忠

（新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)草地資源與生態(tài)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，新疆 烏魯木齊830052）

植物落花、落莢是一種正常的生理現(xiàn)象，植物通過花莢的脫落，使養(yǎng)分集中供給一部分花莢發(fā)育，產(chǎn)生一定量的優(yōu)質(zhì)種子，使植物能夠不斷進(jìn)行繁衍［1］。有關(guān)苜蓿種子生產(chǎn)的研究主要集中在灌水［2－3］、施肥［4－6］、種植密度［7－8］等方面，但關(guān)于施氮肥時(shí)間對苜蓿結(jié)莢率及種子產(chǎn)量的研究不多。苜蓿開花較多，但大多數(shù)花因?yàn)椴煌蛎撀?，只有較小部分花能最終發(fā)育為成熟的莢果。如果以苜蓿小花數(shù)計(jì)算，苜蓿種子潛在產(chǎn)量為12 000 kg·h m－2，而目前實(shí)際種子平均產(chǎn)量僅為其潛在產(chǎn)量的4%，最高不超過18%［9］。植物在生育期內(nèi)，養(yǎng)分的供應(yīng)與需求、積累與消耗不平衡等，均會(huì)導(dǎo)致生殖生長與營養(yǎng)生長之間、各器官之間激烈爭奪養(yǎng)分，可引發(fā)落花落莢。N 肥是影響植物生長所必需的大量元素，對種子產(chǎn)量的影響較大，N 肥主要促進(jìn)植株地上部生長，使牧草分枝增多，葉色加深，枝條生長加快。有研究表明［4－6］，紫花苜蓿生長早期不需要N 肥，但進(jìn)入開花期時(shí)由于營養(yǎng)生長和生殖生長都較旺盛，需要大量的營養(yǎng)物質(zhì)，追施一定量的N 肥能夠顯著提高苜蓿結(jié)莢率和種子產(chǎn)量。紫花苜蓿在種子生產(chǎn)過程中，從現(xiàn)蕾至種子成熟期間對N 肥的需要量不斷增加，但是在此期間苜蓿的根瘤菌逐漸老化，固氮能力顯著下降，N 素供應(yīng)明顯不足，需要額外補(bǔ)充N 肥，及時(shí)追施N 肥能夠降低落花落莢率，可使苜蓿種子產(chǎn)量增加30%。因此，大量花莢脫落是導(dǎo)致種子產(chǎn)量低下的重要原因，研究施肥時(shí)間對苜蓿花莢脫落的影響具有重要的生產(chǎn)意義。

本研究以新牧4號紫花苜蓿為材料，在苜蓿不同生育期施氮肥，分析施肥時(shí)間與苜?；ㄇv生長發(fā)育的關(guān)系，探尋施肥時(shí)間與提高苜蓿結(jié)莢率的關(guān)系，以期通過適時(shí)追肥，提高苜蓿莢果保留率，從而提高種子產(chǎn)量，為苜蓿種子田的科學(xué)管理提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地設(shè)置在新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)呼圖壁草地生態(tài)站，位于烏魯木齊西北90 k m 處，屬于天山北坡中段山前洪積－沖積扇與沖積平原的過渡帶，86°07′E、44°08′N，海拔431 m。年均降水量163.1 mm，年蒸發(fā)量2 312.7 mm，生長季平均濕度54%；1月份平均氣溫－16.9 ℃，7月份平均氣溫25.6 ℃，年均溫16.7 ℃，極端最高溫43.1 ℃，無霜期173 d。土壤主要是鹽化草甸土，鹽分含量較高，土壤表層（0－20 c m）總鹽含量1.5%以上，主要為硫酸鹽－氯化物類型，p H 8.65。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)以新牧4號紫花苜蓿為材料，2012年4月播種，行距30 c m，播量3 kg·h m－2，采用地下滴灌的方式進(jìn)行灌溉，滴灌帶間距60 c m，埋在地表以下20 c m 處。2014年，分別在苜蓿返青期、分枝期、現(xiàn)蕾期和初花期，通過施肥罐追施氮肥。依據(jù)苜蓿的需肥特性，結(jié)合新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)呼圖壁草地生態(tài)試驗(yàn)站多年的科研經(jīng)驗(yàn)和當(dāng)?shù)剞r(nóng)牧民的施肥規(guī)律制定施肥量，追施75 kg·h m－2的尿素，以不施肥作為對照（CK），小區(qū)面積為3 m×5 m，3個(gè)重復(fù)。

1.3 測量內(nèi)容及方法

生殖格局：每個(gè)小區(qū)隨機(jī)標(biāo)定10 株，苜蓿盛花期觀察單株分枝數(shù)、單株花序數(shù)、單序小花數(shù)；

花部形態(tài)：盛花期，每個(gè)處理隨機(jī)選取當(dāng)日即將開放的小花50 朵，用游標(biāo)卡尺測小花長度、花瓣大小（旗瓣、翼瓣、龍骨瓣），同時(shí)測量單花花粉重量和花粉活力；

考種：收獲標(biāo)定的10個(gè)單株，統(tǒng)計(jì)單株莢果數(shù)、單枝花序數(shù)、單序莢果數(shù)、單莢種子數(shù)、種子特征；

種子產(chǎn)量：苜蓿成熟期，每個(gè)小區(qū)單獨(dú)收獲脫粒，測算種子產(chǎn)量；

種子發(fā)芽特性：種子進(jìn)行發(fā)芽試驗(yàn)時(shí)，采用濾紙作為發(fā)芽床，每處理3次重復(fù)，每重復(fù)50粒種子，使用100 mm 口徑的培養(yǎng)皿，皿內(nèi)鋪兩層直徑為90 mm 的濾紙，加入蒸餾水，將種子置于濾紙上，培養(yǎng)皿置于25℃恒溫培養(yǎng)箱內(nèi)，每天稱量補(bǔ)充所蒸發(fā)的水分，每天觀察記載發(fā)芽情況。以胚根突破種皮2 mm 作為發(fā)芽標(biāo)準(zhǔn)，第3、7天分別統(tǒng)計(jì)發(fā)芽勢、發(fā)芽率，第10天測種子硬實(shí)率、幼苗株高和根長。

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)運(yùn)用SPSS 19.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 對花部性狀的影響

在苜蓿的不同生育期施氮肥對其花部特征和花粉活力都有一定的影響（表1）。其中，返青期施氮肥能夠促進(jìn)旗瓣寬和翼瓣寬生長，提高花粉活力，表現(xiàn)為該處理的旗瓣寬、翼瓣寬和花粉活力均高于對照；分枝期施氮肥，其旗瓣寬和龍骨瓣寬雖然高于對照，但其他指標(biāo)都低于對照；現(xiàn)蕾期施氮肥促進(jìn)旗瓣長、旗瓣寬和龍骨瓣寬生長，提高花粉活力，表現(xiàn)為該處理的旗瓣長、旗瓣寬、龍骨瓣寬和花粉活力均大于對照；初花期施氮肥處理的旗瓣長、翼瓣長、翼瓣寬、龍骨瓣長和龍骨瓣寬均大于對照，其旗瓣長、翼瓣長和龍骨瓣長也大于其他各個(gè)處理（P＜0.05）。 方差分析表明（表1），施肥時(shí)間對苜蓿花部特征的各個(gè)指標(biāo)均有一定的影響。其中，對旗瓣寬、翼瓣寬、龍骨瓣寬、小花長和花柱高的影響較小，這些指標(biāo)在各個(gè)處理間差異不顯著（P＞0.05）；對旗瓣長、翼瓣長、花粉活力和龍骨瓣長的影響較大，分枝期施肥處理的旗瓣長最小且顯著低于現(xiàn)蕾期和初花期施肥處理（P＜0.05），現(xiàn)蕾期施肥處理的翼瓣長小于其他各個(gè)處理且與初花期施肥處理差異顯著；初花期施肥處理的龍骨瓣長顯著大于其他各個(gè)處理（P＜0.05），但與對照差異不顯著。試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)一步說明施肥時(shí)間對苜?；ú啃誀畹挠绊戄^大。

表1 施肥時(shí)間對苜蓿花部性狀的影響Table 1 Effects of application ti me on flower char acteristics of alfalfa

2.2 對生殖格局的影響

分析各個(gè)處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)（表2），不同生育期施氮肥，對于苜蓿的株高、分枝數(shù)、花序數(shù)、小花數(shù)、結(jié)莢率及種子產(chǎn)量等影響較大。其中，返青期施氮肥的處理，雖然其株高、結(jié)莢率、單莢種子飽滿率和千粒重均大于其他處理，但因其單株分枝數(shù)、單枝花序數(shù)最低，所以種子產(chǎn)量最低，僅為214.35 kg·h m－2；分枝期施氮肥的處理，雖然其株高、單莢種子數(shù)和種子千粒重均低于其他處理，但是其單株分枝數(shù)和單株花序數(shù)分別為15.40枝、17.80個(gè)，僅次于現(xiàn)蕾期施肥的處理，因而種子產(chǎn)量高達(dá)641.29 kg·h m－2；現(xiàn)蕾期施氮肥的處理，其單株分枝數(shù)、單枝花序數(shù)和單莢種子數(shù)大于其他處理，高達(dá)18.20枝、25.10個(gè)、5.45粒，因而種子產(chǎn)量最高，高達(dá)802.16 kg·h m－2，是對照的2.05倍。以上試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，影響苜蓿種子產(chǎn)量的因素較多（如分枝數(shù)、花序數(shù)、單莢種子數(shù)等），高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的苜蓿種子是由多個(gè)因素相互協(xié)作共同確定，完美的單一因素很難達(dá)到高產(chǎn)，只有各個(gè)因子均衡發(fā)展才能達(dá)到高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)。

方差分析表明（表2），施肥時(shí)間對苜蓿的生殖格局影響較大。其中，返青期處理的單株分枝數(shù)和種子產(chǎn)量最少，千粒重最大，且均與其他處理之間差異顯著（P＜0.05）；分枝期處理的株高最小，且與其他處理之間差異顯著（P＜0.05）；現(xiàn)蕾期施肥的處理的種子產(chǎn)量最高，且與其他處理差異顯著（P＜0.05）；初花期處理的結(jié)莢率最小，其與現(xiàn)蕾期的處理差異不顯著（P＞0.05），與其他處理差異顯著。試驗(yàn)數(shù)據(jù)也進(jìn)一步說明施肥與否及施肥時(shí)間對苜蓿的結(jié)莢率和種子產(chǎn)量影響較大。

2.3 對種子特性的影響

考種及種子發(fā)芽試驗(yàn)表明，不同處理對苜蓿種子的長、寬和發(fā)芽等有一定的影響（表3）。返青期施肥的處理，苜蓿種子硬實(shí)率最低，發(fā)芽率最高，且其硬實(shí)率與對照差異不顯著（P ＞0.05），與其他處理差異顯著（P＜0.05）；現(xiàn)蕾期施肥的苜蓿的種子長、種子寬及發(fā)芽勢均小于其他處理；種子硬實(shí)率隨施肥時(shí)間的變化而呈波動(dòng)，分枝期、現(xiàn)蕾期和初花期施肥種子的硬實(shí)率高于對照，分枝期施肥種子硬實(shí)率最高，顯著高于返青期施肥處理和對照，這可能與苜蓿的成熟時(shí)期有關(guān)；在苜蓿返青期施肥促進(jìn)了苜蓿前期的營養(yǎng)生長，為后期提前開花結(jié)實(shí)提供了必要條件。施肥還能夠使苜蓿種子儲存一定的營養(yǎng)物質(zhì)，促進(jìn)根的生長，表現(xiàn)為施肥的各個(gè)處理其根長均大于對照，其中分枝期施肥處理顯著高于對照。

表2 施肥時(shí)間對苜蓿生殖格局的影響Table 2 Effects of application ti me on reproductive patter n of alfalfa

表3 施肥時(shí)間對苜蓿種子特性Table 3 Effects of application time on seed characteristics of alf alfa

3 討論與小結(jié)

苜蓿種子產(chǎn)量的形成與構(gòu)成同分枝數(shù)、單株花序數(shù)、結(jié)莢率、單莢種子數(shù)等因素有關(guān)。植物增產(chǎn)原因歸結(jié)于小花數(shù)增多，小花數(shù)、單莢種子數(shù)和坐果（莢）率高直接增加植物產(chǎn)量［10］。有研究者認(rèn)為，施肥量及施肥時(shí)期對苜蓿種子產(chǎn)量影響較大，能夠改變種子產(chǎn)量［2，11－13］。紫花苜蓿從現(xiàn)蕾期到成熟期對氮肥的需求量增加，而此時(shí)根瘤菌老化，固氮能力下降，氮素供應(yīng)不足的現(xiàn)象極易出現(xiàn)，此時(shí)施氮肥可使種子產(chǎn)量提高20%～30%［14］。這與本研究結(jié)果一致，即不同生育期施氮肥，對苜蓿生殖格局、結(jié)莢率及種子產(chǎn)量等影響較大。其中，結(jié)莢率最多的是返青期施氮肥處理，其次是不施肥，最低的是初花期施氮肥處理，僅為45.22%?，F(xiàn)蕾期施氮肥的處理，雖然結(jié)莢率低于對照，但其花粉活力、單株分枝數(shù)、單枝花序數(shù)和單莢種子數(shù)值均高于其他處理，因而種子產(chǎn)量較高；返青期施肥的苜蓿種子產(chǎn)量最低，初花期施肥次之，現(xiàn)蕾期施肥種子產(chǎn)量最高（802.16 kg·h m－2），是對照的2.05倍。

種子發(fā)芽試驗(yàn)表明，返青期施氮肥能降低種子的硬實(shí)率，提高種子發(fā)芽率，這一結(jié)果與前人研究一致［15－17］。氮肥可以促進(jìn)植株地上部分生長，增加牧草分枝數(shù)，使葉色加深，枝條生長加快［18］。本研究表明，苜蓿種子田中適當(dāng)?shù)厥┮缘士梢蕴岣哕俎７N子產(chǎn)量，適宜的施肥時(shí)間為現(xiàn)蕾期，現(xiàn)蕾期施肥不僅可以有效避免植物各小花之間對于養(yǎng)分的爭奪，而且有效避免植株器官因營養(yǎng)匱乏造成的不必要的損失。研究表明，苜蓿進(jìn)入花期施肥將促進(jìn)營養(yǎng)和生 殖生 長［3，19－21］。苜蓿生長早期不需要氮肥，但進(jìn)入開花期時(shí)由于營養(yǎng)生長和生殖生長都較旺盛，需要大量養(yǎng)分，此時(shí)追施氮肥及復(fù)合肥可顯著提高結(jié)莢率和種子產(chǎn)量。本研究僅僅對施氮肥時(shí)期進(jìn)行了分析，認(rèn)為在現(xiàn)蕾期施肥可以提高種子產(chǎn)量，但是沒有涉及到磷鉀肥以及灌水，影響結(jié)莢率和種子產(chǎn)量的因素較多，品種間、區(qū)域間也有差異，在以后應(yīng)該綜合各種因素并針對特定區(qū)域進(jìn)行研究。

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