灌漿期噴施GA3對烏蘇1號無芒雀麥農(nóng)藝性狀及種子產(chǎn)量的影響

劉毅，隋曉青，艾顯尼亞則·麥麥提，張博

(新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，新疆草地資源與生態(tài)重點實驗室，新疆 烏魯木齊 830052)

人工草地的建植為生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的飼草料提供了新的解決途徑，對緩解草地畜牧業(yè)中草地退化、生態(tài)環(huán)境惡化、飼料匱乏等問題具有顯著效果。牧草種子是建設(shè)高產(chǎn)人工草地和生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)飼草料的重要資源，也是發(fā)展草地畜牧業(yè)、保護生態(tài)環(huán)境、綠化美化環(huán)境不可缺少的物質(zhì)基礎(chǔ)[1]。近年來，隨著城市綠化、生態(tài)文明建設(shè)以及草牧業(yè)的不斷發(fā)展，草種供需矛盾日趨明顯，而國內(nèi)牧草種子生產(chǎn)專業(yè)化程度低，田間管理技術(shù)落后，致使種子產(chǎn)量低下，遠不能滿足生產(chǎn)和生態(tài)建設(shè)的需求?；诖?，牧草種子生產(chǎn)在我國己越來越受到重視，優(yōu)化牧草種子田間管理技術(shù)以提高制種產(chǎn)量及優(yōu)良品種的栽培與繁育水平，已成為當前我國草業(yè)領(lǐng)域的一項迫切任務(wù)[2]。

植物激素是影響牧草種子產(chǎn)量的一個重要因素，在禾本科牧草種子產(chǎn)量形成中發(fā)揮著重要的調(diào)控作用[3]。赤霉素(Gibberellic acid,GA)作為植物促生長激素，在植物生殖生長的過程中起著不可替代的調(diào)節(jié)作用。有研究表明噴施外源GA3可以延長作物籽粒灌漿的持續(xù)期，提高其功能葉片的光合強度和同化物的運輸能力，加快干物質(zhì)在籽粒中的積累，從而提高收獲指數(shù)[4-6]。

無芒雀麥(Bromusinermis)營養(yǎng)價值高，產(chǎn)量大，適口性好，為各類家畜所喜食，也是用來青飼、調(diào)制干草和放牧的冷季型禾本科牧草，被譽為“禾草飼料之王”[7]。近年來國內(nèi)外關(guān)于無芒雀麥種子生產(chǎn)的研究有不少報道[8-18]，但是以外源激素調(diào)控無芒雀麥制種生產(chǎn)的研究鮮有報道。本研究通過探討外源GA3對無芒雀麥農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量性狀的影響，篩選適合無芒雀麥種子生產(chǎn)的外源激素適宜噴施濃度，以期為提高無芒雀麥種子產(chǎn)量和質(zhì)量提供理論依據(jù)，同時也為其他禾本科牧草的田間管理和制種生產(chǎn)提供有益借鑒。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

本研究以烏蘇1號無芒雀麥為試驗材料，該材料來源于新疆烏蘇市草原站，發(fā)芽率檢測為89.20%，于2018年10月6日進行秋播。供試藥劑赤霉素(GA3)由上海源葉生物科技公司提供，純度為90%。

1.2 試驗地概況

試驗地設(shè)在新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)三坪試驗基地，該基地地處天山山脈北麓、準噶爾盆地南緣、天山北坡頭屯河中上游沖積洪積平原上，海拔580～739 m。區(qū)域內(nèi)年平均氣溫7.2℃，極端最高氣溫42℃，極端最低氣溫-38℃，≥10℃的年均積溫3 400 ℃，全年日照時數(shù)2 829.4 h，年均降水量228.8 mm，年均蒸發(fā)量2 647 mm。

1.3 試驗設(shè)計

GA3設(shè)置4個處理濃度：10、20、30、40 mg/L，對應(yīng)于代號S-G1、S-G2、S-G3和S-G4，以清水為對照(CK)。于無芒雀麥灌漿期選擇晴天無風(fēng)的傍晚，用噴霧器按不同處理要求噴施相應(yīng)濃度的溶液或清水，為了使激素能均勻附著在葉片上，激素及清水均含0.5%的吐溫-20(Tween-20)，噴灑量為每個小區(qū)2 L溶液。試驗采用隨機區(qū)組設(shè)計，3次重復(fù)，小區(qū)面積3 m×4 m，無芒雀麥種植行距45 cm、株距10 cm。試驗區(qū)周圍設(shè)保護行。試驗期間進行正常的田間管理，試驗各區(qū)組施肥量相同，95 kg/hm2尿素，150 kg/hm2磷酸二銨，75 kg/hm2硫酸鉀施于土壤，灌溉方式采用地面滴灌。

1.4 測定方法

葉長：噴施赤霉素7 d后，每小區(qū)隨機選取植株中部10片最大葉，測定其基部至葉先端的距離。

葉寬：噴施赤霉素7 d后，每小區(qū)隨機選取植株中部10片最大葉，測定其最寬處寬度。

花序長：噴施赤霉素7 d后，每小區(qū)隨機選取植株中的10個花序，測定圓錐花序基部至先端的距離。

株高：噴施赤霉素7 d后，每小區(qū)隨機選取植株30株，測定其垂直植株高度。

分蘗數(shù)：測定過程在種子成熟期完成，于每小區(qū)內(nèi)隨機選取3個0.5 m樣段,在所選樣段上數(shù)生殖枝數(shù)和營養(yǎng)蘗數(shù)，計算單位面積的分蘗數(shù)。

單位面積生殖枝數(shù)：測定過程在種子成熟期完成，于每小區(qū)內(nèi)隨機選取3個0.5 m樣段,在所選樣段上數(shù)生殖枝數(shù),計算單位面積的生殖枝數(shù)。

小穗數(shù)：在取樣行內(nèi)隨機選取30個生殖枝，統(tǒng)計每個生殖枝上的小穗數(shù)。

種子數(shù)：在取樣行內(nèi)隨機選取30個小穗，統(tǒng)計每個小穗上的種子數(shù)。

種子產(chǎn)量：在各小區(qū)80%花序變黃時進行齊地刈割后裝袋，晾曬、干燥后人工脫粒、清選，利用1/100 天平稱重，計算種子產(chǎn)量，以kg/hm2為單位。

千粒重：以實際種子產(chǎn)量中獲得的凈種子為取樣材料，數(shù)1 000粒種子，利用1/1 000天平稱重，重復(fù)2次，取其平均值為種子千粒重。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2013進行數(shù)據(jù)整理及繪圖，利用SPSS 19進行ANOVA分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 GA3對無芒雀麥農(nóng)藝性狀的影響

噴施不同濃度的GA3對株高和分蘗數(shù)無顯著影響(P>0.05)。各處理的花序長為S-G2>S-G1>CK>S-G4>S-G3，高濃度的GA3對無芒雀麥的花序長度產(chǎn)生了抑制作用，當噴施量超過30 mg/L時，花序長度顯著低于對照(P<0.05)。噴施不同濃度的GA3對葉長、葉寬無顯著影響(P>0.05)(表1)。

表1 外源GA3處理下無芒雀麥的農(nóng)藝性狀

2.2 GA3對無芒雀麥產(chǎn)量性狀的影響

灌漿期噴施外源GA3對無芒雀麥的產(chǎn)量性狀和種子產(chǎn)量的影響表現(xiàn)出明顯的劑量效應(yīng)(表2)。不同濃度處理下種子產(chǎn)量高低為：S-G1>S-G2>CK>S-G4>S-G3，各處理之間差異顯著，其中10 mg/L GA3處理的產(chǎn)量顯著高于其他處理(P<0.05)，較對照提高35.94%。對生殖枝數(shù)無顯著影響(P>0.05)。對小穗數(shù)影響表現(xiàn)為：S-G1>S-G2>CK>S-G3>S-G4，隨著外源GA3濃度的增加，小穗數(shù)量呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，10 mg/L的濃度下小穗數(shù)量顯著高于其他處理(P<0.05)，較對照提高39.32%。外源GA3對小穗種子數(shù)有顯著影響(P<0.05)，不同濃度處理對種子數(shù)影響能力表現(xiàn)為：S-G1>S-G2>CK>S-G4>S-G3，其中10 mg/L處理的小穗種子數(shù)顯著高于對照(P<0.05)，比對照提高43.29%。對千粒重的影響表現(xiàn)為：S-G1>S-G2>S-G3>S-G4>CK，10 mg/L濃度下千粒重量顯著高于對照(P<0.05)，較對照提高8.55%。

表2 外源GA3濃度處理下無芒雀麥的產(chǎn)量性狀

3 討論

牧草農(nóng)藝性狀可以反映植株個體的生長發(fā)育狀況，通過比較不同濃度外源GA3對農(nóng)藝性狀的影響可篩選出有利于牧草生長發(fā)育最適宜的激素噴施濃度。研究表明，粳稻(Japonicarice)的株高、莖節(jié)對外源赤霉素的敏感性在一定的使用量范圍內(nèi)增強，可促進其生長[19]。赤霉素處理谷子(Millet)的研究中，濃度為30 mg/L時對張雜谷5號和晉谷21號谷子的株高、葉面積、葉片數(shù)有所增加[20]。本研究表明無芒雀麥灌漿期噴施外源GA3對無芒雀麥農(nóng)藝性狀的影響程度不一，30、40 mg/L外源GA3會顯著降低花序長，但無芒雀麥灌漿期噴施外源GA3對株高、葉長、葉寬無顯著影響，因此外源GA3對無芒雀麥農(nóng)藝性狀的影響機理仍有待繼續(xù)研究。

灌漿期是禾本科作物籽粒形成的關(guān)鍵時期，研究表明外源GA3可以促進營養(yǎng)器官中碳水化合物向籽粒運轉(zhuǎn)與再分配，提高籽粒胚乳細胞增殖速率，延長籽粒灌漿持續(xù)期，從而提高小穗數(shù)、千粒重等產(chǎn)量構(gòu)成因子[21]。本試驗結(jié)果與前人相似，在無芒雀麥灌漿期應(yīng)用10 mg/L外源GA3對種子產(chǎn)量處理效果最為明顯，大幅提高了小穗數(shù)、種子數(shù)、千粒重等產(chǎn)量構(gòu)成因子，較對照增產(chǎn)184.26 kg/hm2。在對小黑麥(Triticale)的研究中，用10、20、30 mg/L的赤霉素開花期進行噴施，結(jié)果表明20 mg/L的赤霉素處理顯著提高了小黑麥產(chǎn)量，比對照提高30.63%[22-23]。在谷子灌漿期噴施外源GA3對其產(chǎn)量影響的研究中，濃度為30 mg/L的外源GA3，對張雜谷5號的處理效果最明顯，產(chǎn)量比對照提高14.93%；濃度為20 mg/L的外源GA3對晉谷21號的處理效果最明顯，產(chǎn)量比對照提高14.89%[24]。以上關(guān)于提高禾本科作物種子產(chǎn)量的研究，表明低濃度(10～30 mg/L)GA3對作物可表現(xiàn)出較好的增產(chǎn)作用。

4 結(jié)論

不同濃度外源GA3處理灌漿期無芒雀麥顯著提高了無芒雀麥的小穗數(shù)、種子數(shù)、千粒重及產(chǎn)量，赤霉素濃度為10 mg/L時調(diào)控效果顯著。但GA3對無芒雀麥分蘗數(shù)、生殖枝數(shù)、花序長、株高、葉長、葉寬無明顯促進作用。