江生泉, 王赟文
(1.滁州職業(yè)技術(shù)學(xué)院,安徽 滁州 239000;2.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué) 草地研究所,北京 100094)
新麥草種子發(fā)育過(guò)程中產(chǎn)量和質(zhì)量的動(dòng)態(tài)變化研究
江生泉1, 王赟文2
(1.滁州職業(yè)技術(shù)學(xué)院,安徽 滁州 239000;2.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué) 草地研究所,北京 100094)
對(duì)新麥草種子發(fā)育過(guò)程的種子產(chǎn)量與種子含水量動(dòng)態(tài)關(guān)系以及種子質(zhì)量動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行研究.結(jié)果表明,酒泉地區(qū)新麥草種子含水量在 39%時(shí),種子產(chǎn)量達(dá)到最高值(2378.1kg/ha);當(dāng)種子含水量小于 39%之前,標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽率、老化發(fā)芽率隨著生育進(jìn)程是逐漸上升的,含水量在 39%時(shí)并達(dá)到最大值,分別為 97%和 96.5%;千粒重也是在含水量達(dá)到 39%達(dá)到最大值(4.0289g),之后千粒重反而降低,差異達(dá)到顯著水平(P<0.05).
新麥草;種子產(chǎn)量;種子含水量;發(fā)芽率
新麥草(Psathyrostachys juncea)又名俄羅斯野黑麥,為疏叢型禾本科牧草;原產(chǎn)于中亞和西伯利亞地區(qū),在我國(guó)北方及西北地區(qū)種植普遍生長(zhǎng)良好,具有壽命長(zhǎng)、抗旱能力強(qiáng),再生能力及恢復(fù)能力好,營(yíng)養(yǎng)期長(zhǎng)等特點(diǎn).新麥草葉比重大,如在株高 0—10 厘米時(shí),葉的重量占全株葉重量的50%,其青鮮及干草狀態(tài)各類家畜均喜食,可用于我國(guó)北方、干旱半干旱地區(qū)退化草地的補(bǔ)播、人工草地及植被恢復(fù)化等[1,2].
大多數(shù)多年生禾本科牧草種子含水量下降到 30%時(shí)就會(huì)出現(xiàn)脫落現(xiàn)象;同時(shí),種子質(zhì)量也隨著發(fā)育過(guò)程中存在動(dòng)態(tài)變化[3,4].新麥草種子在 發(fā)育過(guò)程也易出 現(xiàn)自然脫落 現(xiàn)象,從生理方面分析,隨著種子的生長(zhǎng)和發(fā)育,種子內(nèi)部有機(jī)物質(zhì)積累增加,含水量逐漸下降,生理上出現(xiàn)不活躍的狀態(tài),隨后在脫落發(fā)生的部位產(chǎn)生離層,導(dǎo)致自然脫落.因此,本試驗(yàn)從新麥草種子灌漿期到種子完熟期進(jìn)行跟蹤取樣,研究種子實(shí)際產(chǎn)量與含水量關(guān)系及種子質(zhì)量動(dòng)態(tài)變化規(guī)律,從而對(duì)新麥草種子生產(chǎn)及新麥草應(yīng)用提供理論基礎(chǔ).
試驗(yàn)區(qū)位于甘肅河西走廊酒泉市上壩鄉(xiāng).該基地位于河西走廊中部西端,祁連山北麓,海拔 1480 米,由于深居內(nèi)陸,緯度和海拔較高,氣候干燥少雨,蒸發(fā)量大,晝夜溫差大,是典型的大陸性氣候,根據(jù)酒泉?dú)庀笈_(tái)(東經(jīng) 98o29′,北緯 39o46′,距離試驗(yàn)站 30km) 的觀測(cè)記錄,該地年均氣溫7.3℃,最冷月(1 月)和最熱月(7 月)的平均氣溫為 -15.6℃和28.7℃,極端最低和最高溫度為 -31.6℃和 38.4℃,≥10℃年積溫 2954.4℃;年均降雨量 85.3mm,集中在 6-8 月份;年均相對(duì)濕度 46%,蒸發(fā)量 2148mm;年日照時(shí)數(shù) 3033.4h,年輻射量 145.6 千卡 /cm2.對(duì)作物種子的干物質(zhì)積累非常有利.
2.1 試驗(yàn)材料
試驗(yàn)材料是新麥草種子田,采用條播,行距是 0.45m.使用的氮肥是尿素(有效 N 含量 46%),采用人工開(kāi)溝施肥的方式.根據(jù)酒泉當(dāng)?shù)貙?shí)際情況,施氮時(shí)間分為早秋(8 月 20 日)、晚秋(10 月 22 日)、早春(3 月 28 日).施肥后及時(shí)灌溉,適時(shí)進(jìn)行中耕除草.
2.2 測(cè)定指標(biāo)與方法
2.2.1 種子產(chǎn)量測(cè)定
在新麥草種子田中選取一塊長(zhǎng)勢(shì)比較均勻,面積在667m2以上.灌漿期開(kāi)始隨機(jī)取樣,每隔三天取一次.隨機(jī)選取 4 個(gè) 1m2樣段收集小穗,同等條件下風(fēng)干后的小穗脫粒,清選后稱重測(cè)產(chǎn),用風(fēng)篩清選后稱重,按公式計(jì)算實(shí)際種子產(chǎn)量:實(shí)際種子產(chǎn)量 = 收獲的種子重量 /收獲面積.
2.2.2 千粒重測(cè)定
從相應(yīng)風(fēng)干凈種子的種子批四分取樣 4 份,每份 500粒.分別稱取各份樣品的重量,折算成 1000 粒種子的重量,并計(jì)算平均重量.
2.2.3 種子標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽率的測(cè)定
種子標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽率的測(cè)定:在根據(jù)牧草與草坪草種子檢驗(yàn)的方法,每個(gè)實(shí)驗(yàn)樣品中隨機(jī)取凈種子 100 粒,整齊排列,采用紙上發(fā)芽,潤(rùn)濕發(fā)芽床,在 7℃的低溫下進(jìn)行預(yù)處理7 天,重復(fù) 4 次.在光照培養(yǎng)箱(“廣大”LRH-250-G)內(nèi),每天光照 8 小時(shí)(溫度 30℃),黑暗 16 小時(shí)(溫度 20℃)發(fā)芽.分別在第 4 天和第 14 天進(jìn)行初次計(jì)數(shù)和末次計(jì)數(shù),統(tǒng)計(jì)正常種苗、不正常種苗、未發(fā)芽和死種子的百分比,4 次重復(fù)的平均值為標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽率[5].
2.2.4 種子老化發(fā)芽率的測(cè)定(控制劣變法)
將種子裝入鋁箔袋中,用微量移液槍加少量水,用封口機(jī)封口,于 20℃條件下放置 24 小時(shí),使種子與水均勻混合,于 40℃條件下老化 48h,再轉(zhuǎn)移到發(fā)芽箱進(jìn)行發(fā)芽,每天光照 8 小時(shí)(溫度 30℃),黑暗 16 小時(shí)(溫度 20℃)發(fā)芽.分別在第 4 天和第 14 天進(jìn)行初次計(jì)數(shù)和末次計(jì)數(shù),統(tǒng)計(jì)正常種苗、不正常種苗、未發(fā)芽和死種子的百分比,4 次重復(fù)的平均值為標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽率[5].
2.3 數(shù)據(jù)分析與統(tǒng)計(jì)方法
采用 SPSS 軟件進(jìn)行單因素方差分析,Excel軟件作圖分析.
3.1 新麥草種子的實(shí)際種子產(chǎn)量與種子含水量的動(dòng)態(tài)關(guān)系研究
由下圖 1 可以知道,新麥草種子含水量隨著時(shí)間推移出現(xiàn)降低,但這種降低幅度有所不同,先是降幅較小,后降幅增大;首先在 6 月 27 號(hào)之前含水量下降幅度比較平緩,由開(kāi)始 50%下降到 40%左右,6 月 27 號(hào)之后種子含水量由40%下降到 10%左右,種子含水量降低會(huì)進(jìn)一步加速其脫落.新麥草種子實(shí)際產(chǎn)量與時(shí)間的回歸關(guān)系是二次曲線關(guān)系,相關(guān)系數(shù)為 0.8986,達(dá)到顯著水平,種子實(shí)際產(chǎn)量先增大后減少.結(jié)合圖 2,甘肅酒泉地區(qū)當(dāng)含水量為 39%時(shí),新麥草種子具有達(dá)到最高,為 2378.1kg/ha,這一指標(biāo)也可作為新麥草種子最佳收獲時(shí)間確定;兩者之間關(guān)系可用二次函數(shù)進(jìn)行擬合 ,回 歸方程 為 y=-36653x2+19109x-85.666,R2= 0.8346,達(dá)到顯著水平.
圖1 新麥草種子含水量、種子實(shí)際產(chǎn)量時(shí)間動(dòng)態(tài)關(guān)系
圖2 新麥草種子含水量與種子產(chǎn)量關(guān)系
3.2 新麥草種子質(zhì)量的動(dòng)態(tài)變化研究
表1 新麥草種子質(zhì)量的動(dòng)態(tài)變化
由表 2 數(shù)據(jù)可知,種子的標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽率在 6 月 27 號(hào)之后達(dá)到最大,為 97%.6 月 18 號(hào)的種子發(fā)芽率最低,為 84.5%,與其他處理差異達(dá)到顯著水平(P<0.05),其原因可能是 6月24號(hào)之前種子胚發(fā)育不完整.種子老化發(fā)芽率總體上比標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽率要低些,尤其是在 6 月 18 號(hào)、6 月 20 號(hào)、6 月 22號(hào)三個(gè)處理上兩者差異比較大,分別遞減 7%、10%、4%.以后遞減幅度都比較小,大約為 1%.種子老化發(fā)芽率在6月24 號(hào)之后達(dá)到了最大,為 96%,之后處理也不存在顯著差異性.種子千粒重在 6 月 27 號(hào)達(dá)到最大值,為 4.0289g,與其他時(shí)間處理達(dá)到顯著差異(P<0.05),之后千粒重會(huì)有所下降,可能是種子含水量快速下降的原因.
從新麥草種子發(fā)育過(guò)程中質(zhì)量和產(chǎn)量動(dòng)態(tài)變化來(lái)看,種子產(chǎn)量先出現(xiàn)增加后降低,后期降低原因主要是種子自然脫落造成[6,7];種子含水量變化是逐漸降低,含水量在 39%之前下降幅度較小,之后含水量下降速度更快;綜合以上兩個(gè)因子,新麥草種子發(fā)育過(guò)程中,含水量在 39%時(shí)種子產(chǎn)量達(dá)到最高值.對(duì)于新麥草質(zhì)量動(dòng)態(tài)變化,標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽率、老化發(fā)芽率及千粒重也出現(xiàn)規(guī)律性變化,其中,標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽率、老化發(fā)芽率在種子含水量 39%之前,基本上隨著時(shí)間推移是逐漸增加的,在含水量 39%之后,標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽率、老化發(fā)芽率差異不顯著.另外,千粒重也是在含水量達(dá)到 39%達(dá)到最大值(4.0289g),后期千粒重反而變小,這可能與后期束縛水分損失及種子內(nèi)物質(zhì)分解有關(guān).種子含水量可作為指示收獲的一個(gè)指標(biāo)[8],Hill發(fā)現(xiàn)多年生黑麥草種子最佳種子收獲的種子含水量是 40%-43%[9,10].因此,甘肅酒泉地區(qū)新麥草種子收獲最佳時(shí)期是種子含水量為 39%時(shí),此時(shí)新麥草種子產(chǎn)量及質(zhì)量都達(dá)較好狀態(tài).
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2015 年 10 月 15 日
“十五”國(guó)家攻關(guān)子課題(2004BA528B-2-4);2015 年度安徽省高校自然科學(xué)重點(diǎn)項(xiàng)目(KJ2015A423)
赤峰學(xué)院學(xué)報(bào)·自然科學(xué)版2016年3期