吳菲菲，張永亮，王顯國

(1．中國農(nóng)業(yè)大學(xué)草地研究所，北京 100094； 2.內(nèi)蒙古民族大學(xué)農(nóng)學(xué)院，內(nèi)蒙古 通遼 208042)

行距與播種量對無芒雀麥生產(chǎn)性狀的影響

吳菲菲1，張永亮2，王顯國1

(1．中國農(nóng)業(yè)大學(xué)草地研究所，北京 100094； 2.內(nèi)蒙古民族大學(xué)農(nóng)學(xué)院，內(nèi)蒙古 通遼 208042)

采取二因素隨機(jī)區(qū)組試驗，分析不同行距(30、50、70和90 cm)與播種量(0.46、0.77和1.08 g·m-2)對無芒雀麥(Bromusinermis)群體株高、生殖蘗數(shù)、營養(yǎng)蘗數(shù)、總分蘗數(shù)、地上生物量、葉面積指數(shù)(LAI)和冠層底部光合有效輻射(PAR)的影響，旨在為無芒雀麥種子生產(chǎn)提供理論依據(jù)。結(jié)果表明，行距對無芒雀麥群落特性具有顯著影響(Plt;0.05)。隨著行距的增加，株高和PAR呈上升趨勢，其余指標(biāo)呈下降趨勢。30 cm行距處理的生殖蘗數(shù)、營養(yǎng)蘗數(shù)、總分蘗數(shù)和LAI顯著高于70和90 cm行距處理(Plt;0.05)，而PAR顯著低于50、70和90 cm行距處理(Plt;0.05)。播種量對LAI和PAR的影響顯著，對株高、生殖蘗數(shù)、營養(yǎng)蘗數(shù)、總分蘗數(shù)和地上生物量沒有顯著影響。生殖蘗數(shù)、營養(yǎng)蘗數(shù)、總分蘗數(shù)與LAI呈極顯著正相關(guān)(Plt;0.01)，與PAR呈顯著負(fù)相關(guān)(Plt;0.05)。12個播種組合處理可聚合成窄行距類與寬行距類兩類，類之間群落特性差異顯著。

無芒雀麥；葉面積指數(shù)；光合有效輻射；群落特性；聚類分析

無芒雀麥(Bromusinermis)是我國最重要的栽培禾草之一[1]，種子需求量相對較大，提高無芒雀麥種子產(chǎn)量是牧草栽培技術(shù)研究的重要目標(biāo)。植物群體冠層結(jié)構(gòu)特征與種子產(chǎn)量關(guān)系密切。植物群體生殖蘗數(shù)、營養(yǎng)蘗數(shù)、株高、生物量、葉面積指數(shù)和光合有效輻射等是構(gòu)成植物冠層結(jié)構(gòu)的主要指標(biāo)。無芒雀麥獲得高的種子產(chǎn)量依賴于足夠的生殖蘗數(shù)量和較大的生物量[2-3]，單位面積的生殖蘗數(shù)量和種子產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)(Plt;0.01)[4]。Vesala等[5]認(rèn)為，植物冠層截獲PAR的量決定著其固定CO2的能力，顯著影響植物的干物質(zhì)積累；Goudriaan和Monteith[6]的試驗結(jié)果顯示，葉面積指數(shù)可以用來估算冠層潛在光合生產(chǎn)力與作物干物質(zhì)積累量。目前，行距和播種量對無芒雀麥種子產(chǎn)量及產(chǎn)量組分的影響已有報道[4]，而對群體冠層結(jié)構(gòu)特征的影響報道較少[7-8]。本試驗以無芒雀麥為試驗材料，研究播種量與行距對無芒雀麥群體冠層結(jié)構(gòu)特征的影響，探索高效、合理的栽培管理措施，為提高牧草種子產(chǎn)量和實現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)提供技術(shù)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1試驗地自然概況 試驗地位于通遼市內(nèi)蒙古民族大學(xué)農(nóng)學(xué)院試驗農(nóng)場，地理位置為43°36′ N，122°22′ E，海拔178 m，年均氣溫6.8 ℃，多年平均降水量398 mm，無霜期154 d。土壤為灰色草甸土，試驗前測定土壤速效鉀含量為104.56 mg·kg-1，速效磷含量為45.6 mg·kg-1，堿解氮含量為51.10 mg·kg-1，全氮含量為1.16 g·kg-1，有機(jī)質(zhì)含量為19.29 g·kg-1，pH值為8.2。

1.2試驗設(shè)計 試驗設(shè)播種量和行距兩個因素。播種量設(shè)定為3個水平，純活種子播量為0.3、0.5和0.7 g·m-2，無芒雀麥發(fā)芽率為65%，故實際種子播量為0.46、0.77和1.08 g·m-2，分別用A、B、C表示。行距設(shè)定為30、50、70和90 cm共4個水平，共計12個處理(播種組合)，每個處理4個重復(fù)，共48個小區(qū)，小區(qū)面積3 m×6 m。試驗小區(qū)均按隨機(jī)區(qū)組設(shè)計，2009年8月15日播種。具灌水條件。

1.3測定項目與方法 株高：于2011年7月10日(成熟期)，每個小區(qū)中隨機(jī)選取30個生殖枝，自地表至花序頂端測量植株高度(cm)。

生殖蘗數(shù)、營養(yǎng)蘗數(shù)、總分蘗:于2011年7月10日(成熟期)，每個小區(qū)無重復(fù)隨機(jī)取3個50 cm樣段，在所選樣段上數(shù)生殖蘗數(shù)和營養(yǎng)蘗數(shù)，計算單位面積(1 m2)的生殖蘗數(shù)和營養(yǎng)蘗數(shù)(根據(jù)不同行距計算)，總分蘗數(shù)=生殖蘗數(shù)+營養(yǎng)蘗數(shù)。

地上生物量：于2011年7月10日(成熟期)，每個小區(qū)隨機(jī)選擇3個1 m樣段刈割地上部分，留茬5 cm，在65 ℃鼓風(fēng)干燥箱中干燥24 h后稱干質(zhì)量(包括種子質(zhì)量)，計算單位面積地上生物量干質(zhì)量(g·m-2)。

葉面積指數(shù)(LAI)、冠層底部光合有效輻射(PAR)：在無芒雀麥抽穗期，選晴朗天于09：00-11：00用SunScan植物冠層分析系統(tǒng)將儀器探桿垂直于行距在近地面測定。每個處理測定3個小區(qū)，每小區(qū)測3次，取平均數(shù)。

1.4聚類分析方法 極差正規(guī)化變換是從數(shù)據(jù)矩陣的每一個變量中找出其最大和最小值，兩者之差稱為極差，然后從每一個原始數(shù)據(jù)中減去該變量中的最小值，再除以極差，即:

經(jīng)變換后，每列的最大數(shù)據(jù)變?yōu)?，最小數(shù)據(jù)變?yōu)?，其余數(shù)據(jù)取值在0～1。

距離是將每一個樣品看成m維空間(m個變量)的一點，在這m維空間中定義距離，距離較近的點歸為同一類，距離遠(yuǎn)的歸于不同的類。采用歐氏距離與類平均法(UPGMA)進(jìn)行聚類分析。

②類平均法：設(shè)Gp與Gq并類為Gr,即Gr={Gp，Gq}，則Gr與任一類Gk的距離為：

1.5數(shù)據(jù)處理 采用DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行方差分析、相關(guān)分析、聚類分析和t檢驗等。

2 結(jié)果與分析

2.1株高 行距對株高有顯著影響(表1)。其中，30、50 cm行距的株高均顯著低于90 cm行距株高(Plt;0.05)，與70 cm行距的株高差異不顯著，70和90 cm行距株高差異不顯著(表2)。隨著行距的增加，無芒雀麥株高呈上升趨勢。播種量及行距與播種量的互作對株高均沒有顯著影響(表1、表3)。

表1 不同播種組合處理下無芒雀麥種群冠層的結(jié)構(gòu)特征Table 1 Characteristics of canopy structure of Bromus inermis population under different sowing treatments

注：同列中不同小寫字母表示差異顯著(Plt;0.05);*表示在0.05水平上的差異顯著。下同。

Note:* indicate significant difference at 0.05 level;Different lower case letters within the same column indicate significant difference at 0.05 level. The same below.

2.2生殖蘗數(shù)、營養(yǎng)蘗數(shù)和總分蘗數(shù) 行距對無芒雀麥生殖蘗數(shù)、營養(yǎng)蘗數(shù)和總分蘗數(shù)均有顯著影響(表1)，隨著行距增加，三者均呈遞減趨勢。其中，30 cm行距的生殖蘗數(shù)、營養(yǎng)蘗數(shù)和總分蘗數(shù)最多，顯著高于70和90 cm行距(Plt;0.05)。50 cm行距的生殖蘗數(shù)與90 cm行距之間差異顯著，與30和70 cm行距間差異不顯著。50 cm行距的營養(yǎng)蘗數(shù)和總分蘗數(shù)與30、70和90 cm行距之間差異顯著(表2)。播種量及行距與播種量的互作均對三者有顯著影響(表1)。分析三者的相關(guān)性可知，三者呈極顯著正相關(guān)(表4)。

2.3地上生物量 隨著行距的增加，地上生物量遞減(表2)。其中，30 cm行距處理地上生物量最大，為964.4 g·m-2，比50、70和90 cm行距高7.14%、13.40%和14.44%，但差異不顯著(表2)。

2.4LAI LAI隨行距增加而下降，隨播種量增加而上升(表2、表3)。其中，30與50 cm行距之間無顯著差異，30、50與70、90 cm行距之間差異顯著(Plt;0.05)，70與90 cm行距處理間差異顯著；高、中播量與低播量處理之間差異顯著，中播量與高播量間差異不顯著(表2)。行距與播種量的互作對LAI無顯著影響(表1)。相關(guān)性分析表明，生殖蘗數(shù)、營養(yǎng)蘗數(shù)、總分蘗數(shù)與LAI間呈極顯著正相關(guān)(表4)。

表2 行距對無芒雀麥種群冠層結(jié)構(gòu)特征的影響Table 2 Impacts of row spacing on canopy structure characteristics of Bromus inermis population

表3 播種量對無芒雀麥種群冠層結(jié)構(gòu)特征的影響Table 3 Impacts of Sowing rate on canopy structure characteristics of Bromus inermis population

表4 分蘗數(shù)與LAI和PAR之間的相關(guān)性(N=12)Table 4 Correlation between number of tillers and LAI and PAR (N=12)

注:*表示在0.05水平上的顯著相關(guān)，**表示在0.01水平上極顯著相關(guān)。

Note:* and ** indicate significant correlationship at 0.05 and 0.01 level, respectively.

2.5冠層底部PAR 播種量與行距對無芒雀麥群體冠層底部PAR有顯著影響，且行距與播種量的互作對PAR有顯著影響(表1)。隨行距的增加，冠層底部PAR遞增(表2)。4個行距之間差異顯著，90 cm行距冠層底部PAR最大，為438.0，比30、50和70 cm行距高320.35%、172.57%和86.94%。3個播種量之間冠層底部PAR差異顯著。相關(guān)性分析可知，冠層底部PAR與生殖蘗數(shù)、營養(yǎng)蘗數(shù)、總分蘗數(shù)和LAI間呈顯著或極顯著負(fù)相關(guān)(表4)。

2.6行距與播種量組合方案的聚類分析 聚類分析表明，12個播種組合方案可聚成兩類(圖1)，第Ⅰ類為行距30 cm(A30、B30、C30)、50 cm(A50、B50、C50)和70 cm(C70)處理組合；第Ⅱ類為行距90cm(A90、B90、C90)和70 cm(A70、B70)處理組合。在同一類內(nèi)，無芒雀麥群體冠層結(jié)構(gòu)特征指標(biāo)相近，不同類間指標(biāo)差異明顯。行距較窄的第Ⅰ類生殖蘗數(shù)、營養(yǎng)蘗數(shù)、總分蘗數(shù)和LAI均極顯著大于行距較寬的第Ⅱ類，而株高和PAR顯著和極顯著低于第Ⅱ類(表5)。

圖1 不同處理的聚類分析圖Fig.1 Cluster analysis of different treatments

項目Item株高Plantheight/cm生殖蘗數(shù)/株·m-2Numeroffertiletillersperm2營養(yǎng)蘗數(shù)/株·m-2Numberofvegetativetillersperm2總分蘗數(shù)/株·m-2Numberoftotaltillersperm2地上生物量Abovegroundbiomass/g·m-2LAIPARⅠ類TypeⅠ118．59±0．92707．84±58．57405．62±36．881121．77±80．91925．90±31．683．87±0．23141．47±36．20Ⅱ類TypeⅡ124．10±1．73433．89±38．25215．06±9．90613．17±23．44838．34±42．882．09±0．29380．25±62．67Sig．???????NS????

注： NS，Pgt;0.05；*，Plt;0.05；**，Plt;0.01。

4 討論與結(jié)論

行距對無芒雀麥群體冠層結(jié)構(gòu)特征指標(biāo)具有顯著影響。隨行距增加，株高和PAR呈上升趨勢，其余指標(biāo)呈下降趨勢。30 cm行距的生殖蘗數(shù)、營養(yǎng)蘗數(shù)、總分蘗數(shù)和LAI顯著高于70和90 cm行距，而PAR顯著低于50、70和90 cm行距。行距、年份及二者互作對老芒麥(Elymussibiricus)的枝條高度、密度，種子產(chǎn)量和鮮草產(chǎn)量均有極顯著影響[9]。在不同密度條件下，大豆(Glycinemax)冠層同一高度葉面積指數(shù)隨密度的增加呈增加趨勢[10]，與本試驗中窄行距處理所得結(jié)果和建植第2年無芒雀麥種群相似[4]。

播種量對3年齡無芒雀麥種群LAI和PAR影響顯著。隨播種量增加，LAI遞增，PAR遞減。播種量對株高、生殖蘗數(shù)、營養(yǎng)蘗數(shù)和地上生物量無顯著影響。朱振磊等[4]對2年齡無芒雀麥種子產(chǎn)量的研究表明，播種量對單位面積生殖蘗數(shù)無顯著影響，與本試驗結(jié)果一致。李存福[2]認(rèn)為，無芒雀麥冠層LAI為1，葉片分布均勻，消光系數(shù)較小，能夠獲得較高的種子產(chǎn)量。本試驗中，30和50 cm行距處理的群體密度較大，LAI分別達(dá)到4.03和3.91，開花后出現(xiàn)了嚴(yán)重倒伏，雖然地上生物量較高，但影響種子產(chǎn)量。

單位面積生殖蘗數(shù)、營養(yǎng)蘗數(shù)、總分蘗數(shù)與LAI呈極顯著正相關(guān)，與冠層底部PAR呈顯著負(fù)相關(guān)。有研究[11]證實，光合有效輻射強(qiáng)度隨著密度的增加呈遞減的趨勢，高密度與低密度群體之間差異顯著。

12個播種組合處理可聚成兩類，即窄行距類與寬行距類，類之間株高、生殖蘗數(shù)、營養(yǎng)蘗數(shù)、總分蘗數(shù)、LAI和PAR差異顯著。

[1] 孫鐵軍,韓建國,趙守強(qiáng),等.施肥對無芒雀麥種子產(chǎn)量及產(chǎn)量組分的影響[J].草業(yè)學(xué)報,2005,14(2):84-92.

[2] 李存福.無芒雀麥、紫花苜蓿繁殖特性及種子生產(chǎn)技術(shù)研究[D].北京：中國農(nóng)業(yè)大學(xué),2005.

[3] 孫鐵軍.施肥對禾本科牧草種子產(chǎn)量形成及種子發(fā)育過程中生理生化特性的影響[D].北京：中國農(nóng)業(yè)大學(xué),2004.

[4] 朱振磊,張永亮,潘多鋒,等.行距與播種量對無芒雀麥種子產(chǎn)量及產(chǎn)量組分的影響[J].草地學(xué)報,2011,19(4):631-636.

[5] Vesala T,Markkanen T,Palva L,etal.Effect of variations of PAR on CO2exchange estimation for Scots pine[J].Agricultural Forest Meteorology,2000,100: 337-347.

[6] Goudriaan J,Monteith J L.A mathematical function for crop growth based on light interception and leaf area expansion[J].Annals of Botany,1990,66:695-701.

[7] Engel R K,Moser L E,Stubbendieck J,etal.Yield accumulation，leaf area index，and light interception of smooth bromegrass[J].Crope Science,1987,27(2):316-321.

[8] Mitchell R B,Moser L E,Moore K J,etal.Tiller demographics and leaf area index of four perennial pasture grasses[J].Agronomy Journal,1998,90(1):47-53.

[9] 游明鴻,劉金平,白史且,等.行距與栽培年限對老芒麥鮮草及種子產(chǎn)量的影響[J].草業(yè)科學(xué)，2012，29(8)：1278-1284.

[10] 張曉艷,杜吉到,鄭殿峰.密度對大豆群體冠層結(jié)構(gòu)及光合特性的影響[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究,2011,29(4):75-80.

[11] 杜吉到,張曉艷,李建英,等.密度對大豆群體冠層微氣象特征及產(chǎn)量的影響[J].中國油料作物學(xué)報,2010,32(2):245-251.

ImpactsofrowspacingandsowingrateonproductioncharacteristicsofBromusinermis

WU Fei-fei1， ZHANG Yong-liang2, WANG Xian-guo1

(1.Institute of Grassland Science, China Agricultural University, Beijing 100094, China; 2.College of Agriculture, Inner Mongolia University for Nationalities, Tongliao 028042, China)

Impacts of row spacing and sowing rate on plant height, numer of fertile tillers, numer of vegetative tillers，number of total tillers, aboveground biomass，LAI and PAR ofBromusinermispopulation were studied by randomized block experiment. The results showed that row spacing had obvious effects on population characteristics(Plt;0.05). As row spacing increased, the plant height and PAR ofB.inermispopulation presented a rising tendency and other index showed a decreasing tendency. The numer of fertile tiller, numer of vegetative shoot, numer of total tiller and LAI of 30 cm row spacing treatments were much higher than those in 70 cm and 90 cm row spacing treatments(Plt;0.01), while PAR was significantly lower than those in 50 cm, 70 cm and 90 cm row spacing treatments(Plt;0.01). There was a significant impact of sowing rate on LAI and PAR and was no obvious impact of sowing rate on plant height, numer of fertile tiller, numer of vegetative shoot，numer of total tiller and aboveground biomass. The numer of fertile tiller, numer of vegetative shoot and numer of total tiller were significantly positive correlation with LAI(Plt;0.01) and were significantly negative correlation with PAR(Plt;0.05). Twelve sowing treatments were classified as two types of narrow row space and wide row space, and there were significant differences in the community characteristics between narrow row space type and wide row space type.

Bromusinermis; LAI; PAR; community characteristics; cluster analysis

ZHANG Yong-liang E-mail:zyl8802@163.com

2012-04-12接受日期：2012-06-19

國家牧草產(chǎn)業(yè)體系項目(CARS-35)；國家科技支撐子課題(2011BAD17B01-02)；內(nèi)蒙古民族大學(xué)科研創(chuàng)新團(tuán)隊建設(shè)計劃項目(NMD10-03)

吳菲菲(1989-)，女，山東聊城人，在讀碩士生，主要從事牧草繁殖與發(fā)育生物學(xué)研究。

張永亮(1959-)，男，內(nèi)蒙古包頭人，教授，碩士生導(dǎo)師，博士，主要從事草地生態(tài)與牧草栽培研究。E-mail:zyl8802@163.com

S540.4;Q948.15

A

1001-0629(2013)01-0091-05