不同密度和施氮水平互作對老芒麥種子形態(tài)及萌發(fā)特性的影響

羅 金，張樹振，唐 鳳，張 博

(新疆農(nóng)業(yè)大學草業(yè)與環(huán)境科學學院，西部干旱荒漠區(qū)草地資源與生態(tài)教育部重點實驗室，烏魯木齊 830052)

草種業(yè)作為現(xiàn)代草業(yè)的重要組成部分，在退化草原恢復、生態(tài)環(huán)境保護、高產(chǎn)人工草地建設以及草坪建植等方面提供物質保障。種子作為新品種推廣應用的生命載體，其質量和產(chǎn)量水平不僅反映草種業(yè)的市場供給和競爭能力，而且也直接關系到草原生產(chǎn)力和飼草生產(chǎn)水平[1]。牧草種子是發(fā)展草地畜牧業(yè)、治理國土和綠化環(huán)境中不可缺少的物質基礎,無論是草原改良、糧草輪作、灘涂和荒漠改造，還是草山草坡開發(fā)利用都需要各種優(yōu)良的牧草種子[2]。因此，牧草種子的質量將直接影響我國畜牧產(chǎn)業(yè)、草地建設、生態(tài)恢復的進程。

老芒麥(ElymussibiricusL.)作為我國北方地區(qū)栽培的一種適應性強、營養(yǎng)價值高的優(yōu)良牧草,在種子生產(chǎn)技術方面缺乏深入研究[3]。施氮可以增加禾本科牧草的種子產(chǎn)量[4-6],在老芒麥種子生產(chǎn)中，對行距和施氮量的控制一直是研究的重點[7-8]。種子活力是反映其播種質量的重要指標之一，不同建植密度和施氮不僅影響種子產(chǎn)量，還會對種子形態(tài)和種子活力產(chǎn)生影響，然而以往研究注重密度和施氮等栽培措施對種子產(chǎn)量的影響，密度和施氮對種子形態(tài)和質量的研究較少。在實際生產(chǎn)中，種子萌發(fā)的統(tǒng)一性又決定了生育期的一致性，便于種子收獲時質量的把控。本研究對不同密度條件下施加不同氮量所獲的老芒麥種子進行萌發(fā)實驗，通過對發(fā)芽勢、發(fā)芽率等種子萌發(fā)指標及種子外部形態(tài)進行分析，以期為獲得高產(chǎn)優(yōu)質老芒麥種子提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

老芒麥DJ-01新品系種質材料由新疆農(nóng)業(yè)大學草地資源與生態(tài)實驗室提供。種子為當年所收獲的老芒麥種子。

1.2 試驗地介紹

試驗地設在新疆烏魯木齊市頭屯河區(qū)新疆農(nóng)業(yè)大學三坪實習農(nóng)場，位于準噶爾盆地南緣，海拔580～739 m，溫帶大陸性半干旱氣候，日照充足，年日照時數(shù)為2 829.4 h，年降水量可達228.8 mm，年均蒸發(fā)量為2 647 mm，無霜期為163 d，年均氣溫7.2 ℃，7月平均氣溫為24.6 ℃。大部分土壤土層較厚，理化性狀和土壤質地較好，多為含礫砂壤土、偏黏性，土壤有機質含量1.2%～1.5%，土層土壤的有效氮、有效磷、有效鉀含量分別為583、7.57 mg·kg-1和238 mg·kg-1，pH值為8.39。

1.3 試驗設計

采用裂區(qū)試驗，設低密度(258 700株·hm-2)和高密度(715 200株·hm-2)2個處理，每個密度處理下設5個施氮(尿素，總氮量≥46%)處理，分別為0，30，60，90，120 kg·hm-2；于2017年9月建植，小區(qū)3 m×5 m，每個處理3次重復，2018年8月收種。

從每小區(qū)收獲的種子中選取籽粒飽滿、大小均勻、無破損的種子50粒，置于直徑為12 cm鋪有2層濾紙的玻璃皿中，將培養(yǎng)皿置于溫度26 ℃(16 h，100)，低溫16 ℃(8 h, 黑暗)的光照培養(yǎng)箱內(nèi)進行種子發(fā)芽試驗。以胚根與種子等長、胚芽為種子長的1/2為發(fā)芽標準，逐日定時記載發(fā)芽種子數(shù)。試驗天數(shù)為14 d，在每重復中隨機選取10株幼苗，用精度為0.01 cm 游標卡尺測量14 d后胚根長、胚芽長。

1.4 測定指標與方法

種子長、種子寬、芒長：發(fā)芽試驗前從每個處理收獲的種子中隨機選取10粒籽粒飽滿、大小均勻、無破損的種子測量種子長、種子寬、芒長。

發(fā)芽率(%)=(n/N)×100%，

式中,n為第14天累積發(fā)芽種子數(shù),N為供試種子總數(shù)；

發(fā)芽勢(%)= (n/N)×100%，

式中,n為第4天累積發(fā)芽種子數(shù),N為供試種子總數(shù)；

發(fā)芽指數(shù)=∑Gt/Dt，

式中，Gt為在時間t天的發(fā)芽數(shù)，Dt為相應的發(fā)芽天數(shù)。

根長、芽長：第14天發(fā)芽結束每個處理培養(yǎng)皿隨機選取10株幼苗用游標卡尺測量根長芽長。

1.5 數(shù)據(jù)處理

利用Excel軟件進行數(shù)據(jù)整理及制圖，SPSS 21.0軟件進行數(shù)據(jù)分析。

2 結果與分析

2.1 不同密度條件下施氮對老芒麥種子形態(tài)指標的影響

2.1.1不同密度條件下施氮對老芒麥種子長度的影響

由表1可知，在密度相同的條件下，隨著施氮量的增加，老芒麥的種子長度表現(xiàn)出增加的趨勢，高密度施氮量120 kg·hm-2條件下的老芒麥種子長度最長，為13.88 mm，但均無顯著差異(p>0.05)。

表1 不同密度條件下施氮對老芒麥種子形態(tài)指標的影響

2.1.2不同密度條件下施氮對老芒麥種子寬的影響

由表1可知，在相同施氮量條件下，低密度條件下的老芒麥種子寬度比高密度條件下的老芒麥種子略寬；在密度相同時，隨著施氮量的增加，老芒麥種子的寬度表現(xiàn)出略微降低的趨勢，但所有處理條件下的老芒麥種子的寬度均無差異性(p>0.05)。

2.1.3不同密度條件下施氮對老芒麥種子芒長的影響

由表1可知，在低密度條件下，老芒麥種子芒長隨著施氮量的增加表現(xiàn)出略微增加的趨勢，而在高密度條件下老芒麥種子的芒長則表現(xiàn)出先增加后降低的趨勢；當施氮量≥60 kg·hm-2時，低密度條件下的老芒麥種子的芒長要略高于高密度條件下的老芒麥種子芒長，但所有處理條件下的老芒麥種子芒長均無差異性(p>0.05)。

2.2 不同密度條件下施氮對老芒麥幼苗形態(tài)指標的影響

2.2.1不同密度條件下施氮對老芒麥幼苗根長的影響

由表2可知，老芒麥幼苗的根長整體隨著施氮量的增加呈降低的趨勢，當施氮量低于90 kg·hm-2時，低密度條件下收獲的老芒麥幼苗的根長要高于高密度條件下的幼苗根長；當施氮量相同時，低密度條件下收獲的老芒麥幼苗根長要明顯高于高密度條件下的幼苗根長；低密度不施氮條件下的幼苗根長最長，為6.66 cm，與低密度下其他施氮量的幼苗根長有顯著差異(p<0.05)。

2.2.2不同密度條件下施氮對老芒麥幼苗芽長的影響

由表2可知，各種條件下收獲的老芒麥幼苗芽長并無明顯規(guī)律，低密度施氮60 kg·hm-2條件下的老芒麥幼苗芽長最長，為10.56 cm。

表2 不同密度條件下施氮對老芒麥幼苗形態(tài)指標的影響

2.3 不同密度條件下施氮對老芒麥種子活力的影響

2.3.1不同密度條件下施氮對老芒麥種子發(fā)芽勢的影響

由圖1可知，隨著施氮量的增加，老芒麥種子的發(fā)芽勢整體表現(xiàn)出增加的趨勢；在低密度條件下施氮量低于90 kg·hm-2收獲的老芒麥種子的發(fā)芽勢明顯高于高密度條件下收獲的老芒麥種子；低密度施氮60、90 kg·hm-2和低密度施氮120 kg·hm-2條件下收獲的老芒麥種子的發(fā)芽勢差異性不顯著(p>0.05)，分別為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條件下收獲的老芒麥種子的發(fā)芽勢差異性不顯著(p>0.05)，分別為38.33%、36.66%、49.33%，高密度施氮0條件下收獲的老芒麥種子的發(fā)芽勢最低，為7.33%，與高密度施氮30 kg·hm-2之外的其他條件下收獲的老芒麥種子均有顯著差異(p<0.05)。

圖1 不同密度條件下施氮對老芒麥種子發(fā)芽勢的影響

2.3.2不同密度條件下施氮對老芒麥種子發(fā)芽率的影響

由圖2可知，發(fā)芽第14天測得的各個施氮量處理條件下收獲的老芒麥種子的發(fā)芽率均無差異性(p>0.05)。

圖2 不同密度條件下施氮對老芒麥種子發(fā)芽率的影響

2.4 不同密度條件下施氮對老芒麥種子發(fā)芽指數(shù)的影響

由圖3可知，隨著施氮量的增加，各密度條件下收獲的老芒麥種子的發(fā)芽指數(shù)均出現(xiàn)先降低后增加的趨勢，最低點均出現(xiàn)在施氮30 kg·hm-2情況下，隨后趨于平穩(wěn)；當施氮量≥60 kg·hm-2時，相對應的密度條件下收獲的老芒麥種子的發(fā)芽指數(shù)沒有差異性(p>0.05)。

圖3 不同密度條件下施氮對老芒麥種子發(fā)芽指數(shù)的影響

2.5 密度對老芒麥種子各項指標的影響

由表3可知，在高低密度影響下老芒麥種子的長、寬、芒長以及種子萌發(fā)后幼苗的根長、芽長均存在顯著差異(p<0.05)，老芒麥種子萌發(fā)幼苗的發(fā)芽勢發(fā)芽率及發(fā)芽指數(shù)沒有顯著差異(p>0.05)。

2.6 密度和施氮交互作用對老芒麥種子各項指標的影響

由表4可知，在密度和施氮量交互作用下，老芒麥種子的發(fā)芽勢和幼苗根長各自之間存在顯著差異(p<0.05)，而發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、幼苗芽長、種子長、種子寬及芒長各自沒有顯著差異(p>0.05)。

表3 密度對老芒麥種子各項指標的影響

表4 密度和施氮交互作用對老芒麥種子各項指標的影響

3 討 論

3.1 密度和施氮對老芒麥種子發(fā)芽特性及種子生產(chǎn)的影響

在禾本科植物中，種子萌發(fā)后，胚根與胚芽的生長快慢決定了幼苗的生長速度[9]，在本實驗中，密度及密度和施氮的交互作用均對老芒麥幼苗的根長產(chǎn)生了影響，低密度不施氮的老芒麥種子萌發(fā)的幼苗反而胚根長度最高，這可能與植物的馴化反應[10]有關；隨著施氮量增加，幼苗芽長并無明顯規(guī)律，但在密度作用下，老芒麥幼苗之間的芽長存在顯著差異，可見密度是影響老芒麥幼苗芽長的關鍵因素。而本實驗中直至第14天發(fā)芽結束，所有材料的發(fā)芽率并未出現(xiàn)差異性，可見密度和施氮并不是影響種子發(fā)芽率的因素。本實驗的老芒麥種子收獲時期均于種子成熟期的蠟熟中后期進行，確保了老芒麥種子的成熟，說明老芒麥種子的收獲時期是確保老芒麥種子成熟度及其發(fā)芽率的關鍵，這與毛培勝等[11]的研究結果相一致。發(fā)芽指數(shù)作為衡量植物發(fā)芽能力及活力的重要指標[12]，隨著施氮量的增加，老芒麥種子的發(fā)芽指數(shù)呈先降低后增加的趨勢，施氮量影響了老芒麥的發(fā)芽指數(shù)；密度的變化并沒有影響老芒麥種子的發(fā)芽指數(shù)，說明密度不是影響老芒麥種子發(fā)芽指數(shù)的因素。

前期對老芒麥種子產(chǎn)量的研究發(fā)現(xiàn)，少量施氮并不能增加老芒麥的種子產(chǎn)量，甚至還有抑制效果，這與王明亞[8]的研究結果有相似之處，由此推測少量施氮并不利于老芒麥的種子生產(chǎn)；在密度相同時，隨著施氮量的增加，老芒麥種子的長度表現(xiàn)出略微增加的趨勢，從整體來看，老芒麥種子的寬度和芒長并無差異性，但在密度影響下，老芒麥種子的長、寬、芒長均有顯著差異，低密度能略微增加老芒麥種子的寬度，由此可見施氮和低密度種植可以增加老芒麥種子的體積，從而增加老芒麥種子的千粒重達到增產(chǎn)的效果，這與毛培勝等[13]、王明亞等[14]的研究結論相吻合。

3.2 適宜的施氮量和密度處理決定種子發(fā)芽勢

氮作為重要的大量元素，影響著植物的生長和發(fā)育[15]，在本實驗中發(fā)現(xiàn)，隨著施氮量的增加，老芒麥種子的發(fā)芽勢有著明顯的提高，在密度和施氮互作情況下，老芒麥種子的發(fā)芽勢存在顯著差異，發(fā)芽勢作為判斷植物的田間出苗率的重要評判因素之一[16],在相同施氮量情況下，考慮生產(chǎn)成本，低密度種植更有利于收獲的老芒麥種子的發(fā)芽勢的提高。

4 結 論

密度和施氮對老芒麥種子萌發(fā)產(chǎn)生了較大影響，適宜的密度和施氮量能增加老芒麥種子的發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)，在低密度施氮(60、90 kg·hm-2)和高密度施氮(120 kg·hm-2)條件下收獲的老芒麥種子的發(fā)芽指數(shù)較高，發(fā)芽勢可達48.33%、47.66%、49.33%，大大增加了田間出苗率及種子萌發(fā)活力。