建植密度和施氮水平互作对老芒麦农艺性状和种子产量的影响

李露红，徐婉宁，陈卫国，孙群策，苏 洋，张树振*，张 博

（1.新疆农业大学草业学院/新疆草地资源与生态重点实验室，乌鲁木齐 830000；2.塔城地区畜牧科技研究推广中心，新疆 塔城 834700）

牧草是发展草地畜牧业、防止水土流失、保护生态环境不可缺少的物质基础，也是建设高产人工草地和生产优质饲草料的重要物质[1]。在我国，牧草和种子生产已经越来越受到重视，特别是近年来我国人工种草面积逐年增加，使草种供需矛盾日趋明显，牧草种子生产的重要性以及发展我国牧草种子生产业的紧迫性日益凸出[2]。

老芒麦（Elymus sibiricus L.）是禾本科（Poaceae）披碱草属（Elymus）多年生疏丛型草本植物[3]，具有抗寒、抗旱和耐盐性，是我国北方主要种植牧草之一[4]。近年来，随着畜牧业的大力发展，老芒麦被大量的用于我国西北地区天然草地改良和人工草地建植[5]，在生态恢复和牧草生产中发挥着重要作用[6]。然而，老芒麦种子单产偏低是影响其大面积推广应用的限制因素，如何通过适宜的农艺措施提高其种子产量对老芒麦推广应用具有重要意义。建植密度与施氮是老芒麦种子生产中的重要农艺措施[7]。因此，本文探讨了不同建植密度和施氮水平对老芒麦农艺性状和种子产量的影响，为老芒麦种子丰产提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验材料为新疆农业大学草业学院选育的老芒麦品种DJ-01。

1.2 试验地概况

试验地设在准噶尔盆地南缘，海拔580～739 m的新疆农业大学三坪实习基地，气候属温带大陆性半干旱气候，日照充足，具有非常丰富的光照资源，年日照时数为2 829.3 h，年降水量228.7 mm，年均蒸发量可达2 646 mm，无霜期162 d，年均气温为7.3℃。试验地土壤有机质为21.40 g/kg、碱解氮27.00 mg/kg、速效磷9.21 mg/kg、速效钾238.95 mg/kg、pH值8.37。

1.3 试验设计

试验采用裂区试验设计，密度设为高密度（71.52万株/hm2）和低密度（25.87万株/hm2）2个处理，每个密度处理下设5个施氮水平（尿素，总氮量≥46%），分别为0、30、60、90、120 kg/hm2，试验小区面积3×5 m，每个处理3次重复。试验地种植于2017年10月，于2018年拔节前期施肥，7月测定各项指标。

1.4 测定指标

1.4.1 株高

从每小区内随机选取10株生殖枝，使用测量尺测定株高。

1.4.2 茎粗

从每小区内分别选取10株枝条，用游标卡尺测定其基部直径。

1.4.3 单位面积生殖枝数

从每小区分别选取3个0.5 m样段，数生殖枝数，计算单位面积的生殖枝数。

1.4.4 旗叶长、宽

从每小区中随机选取10株，测定倒数第一片叶的长度和宽度。

1.4.5 倒二叶长、宽

从每小区中随机选取10株，测定倒数第二片叶的长度和宽度。

1.4.6 单株穗重

在每小区中分别取样10株，装入自封袋带回实验室，用1/10 000天平称重，记录重量。

1.4.7 实际种子产量在成熟期以1 m样段为取样单位，刈割后装入网袋，自然风干，种子含水量达到10%左右称重，以kg/hm2为单位换算种子产量[8]。

1.4.8 千粒重

从1.4.7中选风干种子1 000粒，利用1/10 000天平称重，重复3次，取平均值作为种子千粒重。

1.5 数据分析

采用Excel 2019对数据进行预处理并制作图表，采用SPSS 21.0统计分析软件进行数据显著性分析和Duncan法进行多重差异性比较。

2 结果与分析

2.1 密度与施氮水平互作对老芒麦农艺性状的影响

建植密度对老芒麦株高、倒二叶长具有显著影响（P＜0.05），随着建植密度的增加呈先增加后降低的趋势；施氮水平对老芒麦旗叶长、旗叶宽、倒二叶长和茎粗具有显著影响（P＜0.05），建植密度与施氮水平互作对老芒麦茎粗具有显著影响（P＜0.05）（表1）。低密度处理下，株高、旗叶宽、倒二叶宽随着施氮水平的增加无显著差异；倒二叶长随施氮水平的增加呈逐渐增加的趋势，在120 kg/hm2施氮水平下显著（P＜0.05）高于0 kg/hm2。高密度处理下，株高、旗叶长、旗叶宽、倒二叶长和倒二叶宽随着施氮水平的增加呈现先增加后降低的趋势，90 kg/hm2施氮水平下株高显著（P＜0.05）高于其他施肥处理；此外，旗叶宽和倒二叶长也在90 kg/hm2施氮水平下达到最高；旗叶长和倒二叶宽在60 kg/hm2施氮水平下达到最高，90 kg/hm2施氮水平下次之；在高密度下，施氮均会降低老芒麦的茎粗（表2）。

表1 密度与施氮水平互作对农艺性状影响的显著性F检验

表2 密度和施氮处理对老芒麦农艺性状的影响

2.2 密度和施氮水平对老芒麦单位面积生殖枝数的影响

密度对老芒麦单位面积生殖枝数具有极显著影响（P＜0.01），高密度处理单位面积生殖枝数极显著（P＜0.01）高于低密度处理。施氮水平对老芒麦单位面积生殖枝数具有显著影响（P＜0.05），低密度处理下，单位面积生殖枝数随施氮水平的增加而增加，在120 kg/hm2施氮水平下显著（P＜0.05）高于0、30 kg/hm2施氮水平的单位面积生殖枝数；高密度处理下，单位面积生殖枝数随施氮水平的增加呈先增加后降低的趋势，在90、120 kg/hm2施氮水平下显著（P＜0.05）高于0 kg/hm2施氮水平的单位面积生殖枝数。同一施氮水平下，密度处理对90 kg/hm2施氮水平下老芒麦的单位面积生殖枝数产生了极显著影响（P＜0.01）（图1）。

图1 密度和施氮水平对老芒麦单位面积生殖枝数的影响

2.3 密度和施氮水平对老芒麦穗长的影响

密度和施氮水平互作对老芒麦穗长具有极显著影响（P＜0.01）。密度对老芒麦穗长具有显著影响（P＜0.05），低密度处理下穗长显著（P＜0.05）高于高密度处理。施氮水平对老芒麦穗长具有显著影响（P＜0.05），低密度下，穗长随施氮水平的增加而增加，在120 kg/hm2施氮水平下显著（P＜0.05）高于其他施氮水平；高密度处理下，穗长随施氮水平的增加呈先增加后降低的趋势，在30 kg/hm2施氮水平下显著（P＜0.05）高于0、120 kg/hm2施氮水平，此外，60、90 kg/hm2施氮水平下也显著（P＜0.05）高于0 kg/hm2施氮水平；同一施氮水平下，密度处理对0、120 kg/hm2施氮水平下老芒麦的穗长产生了显著差异（P＜0.05）（图2）。

图2 密度和施氮水平对老芒麦穗长的影响

2.4 密度和施氮水平对老芒麦穗重的影响

密度对老芒麦穗重具有显著影响（P＜0.05），低密度处理下穗重显著（P＜0.05）高于高密度处理。施氮水平对老芒麦穗重无显著影响（P＞0.05）。低密度处理下，穗重随施氮水平的增加而增加，穗重在120 kg/hm2施氮水平下显著（P＜0.05）高于0 kg/hm2施氮水平；高密度处理下，施氮水平对老芒麦穗重无显著差异。同一施氮水平下，密度处理对120 kg/hm2施氮水平下老芒麦的穗重产生了显著差异（P＜0.05）（图3）。

图3 密度和施氮水平对老芒麦穗重的影响

2.5 密度和施氮水平对老芒麦千粒重的影响

密度和施氮水平互作对老芒麦千粒重具有显著影响（P＜0.05）。密度对老芒麦千粒重无显著影响。施氮水平对老芒麦千粒重具有显著影响（P＜0.05），低密度处理下，千粒重随施氮水平的增加呈先降低后增加的趋势，在90、120 kg/hm2施氮水平下显著（P＜0.05）高于0、30、60 kg/hm2施氮水平的千粒重；高密度处理下，千粒重随施氮水平的增加呈先增加后降低再增加的趋势，120 kg/hm2施氮水平显著（P＜0.05）高于60 kg/hm2施氮水平的千粒重。同一施氮量下，密度处理对30 kg/hm2施氮水平下老芒麦的千粒重产生了显著差异（P＜0.05）（图4）。

图4 密度和施氮水平对老芒麦千粒重的影响

2.6 密度和施氮水平对老芒麦种子产量的影响

密度和施氮水平互作对老芒麦种子产量具有显著影响（P＜0.05）。密度对老芒麦种子产量无显著影响。施氮水平对老芒麦种子产量具有显著影响（P＜0.05）。低密度处理下，种子产量随施氮水平的增加而增加，在120 kg/hm2施氮水平下显著（P＜0.05）高于其他施氮水平，而90 kg/hm2施氮水平下显著（P＜0.05）高于30 kg/hm2施氮水平的种子产量；高密度处理下，种子产量随施氮水平的增加呈先上升后降低下降的趋势，在90 kg/hm2施氮水平下显著（P＜0.05）高于0 kg/hm2施氮水平的种子产量。同一施氮水平下，密度处理对30 kg/hm2施氮水平下老芒麦的种子产量产生了极显著影响（P＜0.01）（图5）。

图5 密度和施氮水平对老芒麦种子产量的影响

3 讨 论

种植密度主要通过调节对空间、水、营养和光等资源的需求，来影响植物生长和种子产量[9，10]。因此最佳种子产量的密度因牧草种子和地区不同而异。本试验中，密度显著影响了老芒麦的株高、倒二叶长、单位面积生殖枝数、穗长和穗重，低密度处理通过提高单穗重量来提高种子产量，而高密度处理通过增加单位面积的生殖枝数来提高种子产量。这与罗金等[7]、王彦辉等[11]研究结果一致。

氮素是作物生长所必需的矿质元素之一，是影响作物生长和产量形成的首要因素[12]，也是决定禾本科牧草种子产量的关键因素[13，14]。本研究表明：密度对种子产量未产生显著影响，而施氮水平显著的影响老芒麦种子产量，这与肖万欣等[15]对玉米产量影响最大的是氮肥，其次是种植密度的研究结论一致。马春晖等[16]研究结果表明施氮可以增加交战高羊茅单位面积的生殖枝数和种子产量。王明亚等[5]研究表明120 kg/hm2氮肥施用量老芒麦种子产量最高。施氮可以增加产量组分，从而增加种子产量[17，18]。本研究结果表明：施氮水平通过增加穗长、穗重、单位面积生殖枝数，明显增加了种子产量，施氮水平为120 kg/hm2种子产量最高。然而，老芒麦为多年生牧草，本试验仅开展了1年的研究，不同年际间是否存在差异，还需进一步研究。

作物生长发育的强弱与产量的高低受到内外诸多影响因素的综合作用[19]，合理的密度和施氮水平是作物利用光能资源、发挥群体优势的基础和保障[20，21]。宋雨桐等[22]研究表明播种量过大，株数增加，但产量增加不显著，肥力过高会导致燕麦倒伏，不仅降低产量，而且增加成本，造成资源浪费。因此实际生产中二者需要高度协调才能发挥其互作效应[23，24]。张文香等[25]和端木李玲等[26]研究表明在同一种植密度条件下，各产量构成因素和水稻产量均随着施氮水平的增加而增加，而随着施氮水平和栽插密度的增加继续增加施氮水平，籽粒产量明显下降，施氮水平和栽插密度互作显著的影响籽粒产量。李晶等[27]研究表明适当施肥降低密度，提高小黑麦茎蘖成穗率，促进子粒产量的提高。本研究结果表明：密度与施氮水平的互作显著影响老芒麦的穗长、茎粗、千粒重和种子产量。低密度处理下，老芒麦的穗长、茎粗、千粒重和种子产量随着施氮水平的增加而增加，在120 kg/hm2施氮水平均达到了最大值，种子产量最高。高密度处理下，老芒麦的茎粗随施氮水平的增加呈降低的趋势，而穗长和种子产量随施氮水平的增加呈先上升后下降的趋势，90 kg/hm2施氮量的种子产量较高。表明，氮含量的偏高反而使产量下降，而适当的提高氮含量可弥补密度稀疏而导致的产量降低。

4 结 论

建植密度和施氮水平均对老芒麦种子生产具有显著影响，不同建植密度下施氮对老芒麦种子生产的影响不同，低密度（25.87万株/hm2）下，施氮能够提高老芒麦单穗长和单穗重量，进而提高老芒麦种子产量；高密度（71.52万株/hm2）处理施氮能够增加单位面积的生殖枝数，进而提高种子产量。建议试验区老芒麦种子生产的适宜建植密度和施氮水平为25.87万株/hm2、120 kg/hm2。