，，，，，

(蘭州大學草地農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)國家重點實驗室，蘭州大學農業(yè)農村部草牧業(yè)創(chuàng)新重點實驗室，蘭州大學草地農業(yè)教育部工程研究中心，蘭州大學草地農業(yè)科技學院，甘肅 蘭州 730020)

無芒隱子草(Cleistogenessongorica)為禾本科隱子草屬多年生草本植物，是我國北方年降水量100～200 mm干旱荒漠草原的優(yōu)勢種和建群種，亦在哈薩克斯坦、吉爾吉斯斯坦、烏茲別克斯坦、土庫曼斯坦以及俄羅斯等一帶一路國家廣泛分布[1-3]?！膀v格里”無芒隱子草(‘Tenggeli’)是蘭州大學草地農業(yè)科技學院對采自于內蒙古阿拉善地區(qū)的野生種質，經過10余年的栽培馴化選育，于2016年通過全國草品種審定委員會審定登記的野生栽培品種(品種登記號：499)[4]。該品種具有極強的抗旱、抗寒和耐瘠薄的特性，且有較高的營養(yǎng)價值，在我國干旱、半干旱地區(qū)可作為運動場草坪、生態(tài)用種以及退化草原修復的重要草種，具有廣泛的推廣和利用價值[5]。目前已經進入規(guī)模化種子擴繁階段。以往，在該品種的萌發(fā)特性[6-11]、建植技術[12]、種子生產關鍵技術[13-14]等方面開展了許多研究，為種子規(guī)?；瘮U繁奠定了重要的技術基礎。但是，由于無芒隱子草種子緊緊包裹于節(jié)間葉鞘，且種子千粒重僅為0.24 g左右[15]，這兩個特性為該草的種子脫粒和清選帶來了嚴重困難[16]，致使種子收獲損失大，凈度低，嚴重制約了該品種的規(guī)?；a和推廣利用。

種子收獲是決定種子生產成敗的關鍵環(huán)節(jié)，種子的脫粒與清選構成了種子收獲的主要內容。有研究表明，多年生禾草種子在收獲過程中的產量損失可達實際種子產量的20%～75%[17-18]，同時不同的脫粒處理會顯著影響種子質量[19-20]。不同的草種由于其生物學特性的差異，通常需要采用不同的收獲技術或方法。針對狗尾草(Setariasphacelata)、臂形草(Brachiariadecumbens)等落粒性較強的禾草，通常采用套袋收種法[18, 21-23]或堆捂收種法[24-26]，以防止落粒給種子生產帶來損失。劉波等[17]研究認為針對籽粒較小且收獲時含水量相對較高(20%左右)的禾本科牧草，如扁穗冰草(Agropyroncristatum)與新麥草(Psathyrostachysjuncea)而言，聯(lián)合收割機直接收獲可獲得最大收獲率，分別達到人工完全收獲的76%與66.1%。而無芒雀麥(Bromusinermis)由于種子扁長，重量輕，從小穗上脫粒比較困難，采用機械收獲的損失很大，故適用于人工分段收獲。廣泛分布于熱帶、暖溫帶地區(qū)的重要牧草狼尾草(Pennisetumclandestinum)，其種子成熟后包裹于葉鞘中，在我國南方空氣濕度較高的地區(qū)，通常采用木刀脫粒機進行脫粒[27]。無芒隱子草亦有類似的特殊繁殖生物學特性，在生產上應針對這種特性并結合種子生產區(qū)域的氣候特征重點解決脫粒和清選的技術問題。

甘肅省河西走廊地區(qū)氣候干燥，降水量少，日照充足，灌溉便利，是進行種子生產的理想區(qū)域，已發(fā)展成為覆蓋農作物、蔬菜、花卉等植物種子生產的優(yōu)勢產業(yè)區(qū)[28]。近年來，當?shù)卦诎ǘ嗄晟滩菰趦鹊哪敛莘N子生產已初見規(guī)模。與發(fā)達國家優(yōu)勢牧草種子生產地區(qū)大規(guī)模機械化作業(yè)不同，我國的牧草種子產業(yè)起步晚，發(fā)展慢，規(guī)?；潭鹊蚚29-30]，目前主要以企業(yè)建設基地生產+農戶自行組織生產的方式進行種子擴繁，具有連片種植與農戶分散種植并存的特點[17]，需要根據(jù)具體草種選擇適合的種子擴繁模式。前期研究認為無芒隱子草種子產量在河西走廊地區(qū)可達500 kg·hm-2，同時其種子較小，具有較高的繁殖系數(shù)[15]。所以，無芒隱子草的種子擴繁不需要連片的大規(guī)模種子生產基地，在中小規(guī)模的農戶生產水平(3.5 hm2左右及以下)上便可以滿足生產實踐對種子的需求。

本研究在甘肅省榆中縣開展了小區(qū)預試驗，進一步在河西走廊民勤縣農戶生產規(guī)模條件下，研究了不同脫粒和清選技術處理對“騰格里”無芒隱子草種子收獲率與質量的影響。以期為農戶生產規(guī)模的無芒隱子草種子收獲與其推廣利用提供技術依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

小區(qū)預試驗的脫粒技術研究于2014年10月在蘭州大學草地農業(yè)科技學院榆中試驗站(35°57′ N, 104°09′ E)進行。該試驗區(qū)屬大陸性半干旱氣候，海拔1720 m，年均溫為6.7 ℃，年均降水量382 mm，蒸發(fā)量1343 mm(數(shù)據(jù)由中國氣象數(shù)據(jù)網提供)。土壤為黃綿土，播種前對土壤理化性質進行化驗，結果如下：pH值8.59，有機質含量4.5%，全氮含量0.128%，硝態(tài)氮含量6.42 mg·kg-1，銨態(tài)氮含量5.73 mg·kg-1，速效磷、鉀含量分別為75.52 mg·kg-1與113.33 mg·kg-1。

農戶生產規(guī)模的種子脫粒與清選技術研究于2017年10月在蘭州大學草地農業(yè)科技學院民勤試驗站(38°44′ N, 103°1′ E)進行。該試驗區(qū)位于甘肅河西走廊地區(qū)，屬大陸性干旱氣候，海拔1307 m，年均溫為8.3 ℃，年平均降水量127 mm，蒸發(fā)量2623 mm (數(shù)據(jù)由中國氣象數(shù)據(jù)網提供)。土壤為沙壤土，播種前對土壤理化性質進行化驗，結果如下：pH值8.01，有機質含量12.19 g·kg-1，全氮含量7.76 g·kg-1，速效氮、磷、鉀含量分別為31.08 mg·kg-1, 17.48 mg·kg-1, 118.36 mg·kg-1。

1.2 小區(qū)預試驗的脫粒技術研究

1.2.1脫粒處理 在播種第3年的無芒隱子草種子生產試驗田中，將成熟的無芒隱子草生殖枝齊地刈割，晾曬4～5 d后開始脫粒處理(種子含水量達10%左右)。采用的脫粒處理包括：木棒敲打50 min以及石磙重量與碾壓時間的不同組合，共計10個預處理，以手工完全脫粒為對照(control)，具體見表1。每處理采用1 kg生殖枝脫粒，4次重復。

表1 小區(qū)預試驗的脫粒處理Table 1 Seed threshing pre-treatments at the experimental condition

1.2.2收獲率 用不同的脫粒處理對1 kg無芒隱子草生殖枝進行脫粒后，過篩孔尺寸為0.7 mm的種子篩清選并稱重，以人工完全脫粒為對照(收獲率100%)，計算各處理的收獲率。

收獲率=(各處理種子產量/對照種子產量)×100%

1.2.3種子質量 種子收獲后進行萌發(fā)試驗，采用紙上發(fā)芽法，每處理4次重復，每重復50粒種子。將培養(yǎng)皿置于35 ℃/20 ℃變溫培養(yǎng)箱中[8](35 ℃對應8 h光照，20 ℃對應16 h黑暗)進行發(fā)芽，以胚根突出2 mm為萌發(fā)的標準，逐日統(tǒng)計發(fā)芽數(shù)，并補充蒸餾水以保持發(fā)芽床濕潤，發(fā)芽時間持續(xù)14 d，第7天從每皿中隨機選取10株幼苗測定根長、苗長。發(fā)芽試驗結束后，按照如下公式計算發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)以及活力指數(shù)[31-32]，并統(tǒng)計不正常幼苗數(shù)，計算不正常苗率[33]。

發(fā)芽率(germination percentage, GP)=(發(fā)芽種子數(shù)/供試種子數(shù))×100%

發(fā)芽指數(shù)(germination index, GI)=∑(Gt/Dt)

式中：Gt指t日內發(fā)芽數(shù)；Dt指相應的發(fā)芽天數(shù)。

活力指數(shù)(vigor index, VI)=GI×幼苗長度(cm)

1.3 農戶生產規(guī)模的種子脫粒與清選技術研究

1.3.1脫粒處理 在播種第4年的無芒隱子草種子生產試驗田中，隨機選取地塊0.133 hm2(2畝)，將成熟的無芒隱子草生殖枝齊地刈割，晾曬2～3 d后開始脫粒處理(種子含水量達10%左右)。將收獲的所有生殖枝均勻攤成面積30 m×10 m，厚度30 cm左右的矩形草堆，據(jù)上述1.1部分的試驗適宜技術進行細化處理：用50 kg 石磙以20 km·h-1的速度碾壓遍次的16個處理，包括碾壓0, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70和75遍。處理后分別取樣，每次取樣時在草堆中隨機剪取0.5 m×0.5 m的樣框，4次重復。將樣框中的種子過篩孔尺寸為0.7 mm的篩子篩選2遍，稱重并計算得種子產量；以未石磙碾壓手工完全脫粒的種子為對照。

1.3.2種子清選處理 采用了不同的過篩次數(shù)與風扇風速相結合的清選方法，試驗中所用種子篩的篩孔尺寸為0.7 mm，所需風速由小電風扇(格力KYT-2501a, 珠海)得到，并用便攜式風速儀(華誼PM6265, 深圳)確定風速。共設計了如下14個清選處理(表2)。其中，傳統(tǒng)的無芒隱子草種子清選方式為僅過篩兩遍而不風選，故以此處理為對照(control)。每處理取1 kg碾壓脫粒后的物料進行清選，4次重復。

表2 農戶生產規(guī)模條件下種子清選處理Table 2 Seed cleaning treatments at the smallholder’s production level

1.3.3測定指標 種子質量：種子脫粒處理后進行萌發(fā)試驗，方法同1.2.3。

種子凈度：用對角線分樣法從每重復中取出3.2 g無芒隱子草種子，按照種子檢驗規(guī)程測量種子凈度。

千粒重：每重復用萬分之一天平稱取8個百粒重，并計算千粒重。

空癟率：每重復選擇500粒種子，挑出空癟種子，計算空癟率。

1.4 數(shù)據(jù)分析

用Genstat (2015, 18th, VSN International Ltd., UK)軟件中的最小顯著差異法(Fisher’s protected least significant difference, LSD)對數(shù)據(jù)進行顯著性差異分析，在分析前將收獲率、發(fā)芽率、不正常苗率、凈度以及空癟率的數(shù)據(jù)進行反正弦轉換。利用Excel 2007 軟件作圖，圖中結果用平均值±標準誤表示。

2 結果與分析

圖1 小區(qū)預試驗不同脫粒處理對無芒隱子草種子收獲率的影響Fig.1 Effects of different threshing pre-treatments on C. songorica seed harvest rate at the experimental condition 不同字母表示處理間收獲率差異顯著(P<0.05)。A-對照：手工完全脫粒。B-預處理1：木棒敲打50 min。C-預處理2：50 kg石磙碾壓10 min。D-預處理3：50 kg石磙碾壓20 min。E-預處理4：50 kg石磙碾壓30 min。F-預處理5：75 kg石磙碾壓10 min。G-預處理6：75 kg石磙碾壓20 min。H-預處理7：75 kg石磙碾壓30 min。I-預處理8：100 kg石磙碾壓10 min。J-預處理9：100 kg石磙碾壓20 min。K-預處理10：100 kg石磙碾壓30 min。下同。Different letters indicate significant differences of harvest rate among different treatments at P<0.05 level. A-control: manual completed threshing, B-pre-treatment 1: beating with a stick for 50 min, C-pre-treatment 2: grinding with a 50 kg roller for 10 min, D-pre-treatment 3: grinding with a 50 kg roller for 20 min, E-pre-treatment 4: grinding with a 50 kg roller for 30 min, F-pre-treatment 5: grinding with a 75 kg roller for 10 min, G-pre-treatment 6: grinding with a 75 kg roller for 20 min, H-pre-treatment 7: grinding with a 75 kg roller for 30 min, I-pre-treatment 8: grinding with a 100 kg roller for 10 min, J-pre-treatment 9: grinding with a 100 kg roller for 20 min, K-pre-treatment 10: grinding with a 100 kg roller for 30 min. The same below.

2.1 小區(qū)預試驗條件下的脫粒技術研究

由圖1可以看出，不同脫粒預處理對無芒隱子草種子收獲率影響顯著(P<0.05)。在本試驗中，手工完全脫粒(對照)所需時間為155 min。隨著石磙重量的增加，收獲率顯著降低。在石磙重量為50 kg的情況下，脫粒20 min以及30 min處理的收獲率顯著高于脫粒10 min處理，其余重量下脫粒時間對收獲率影響不顯著(圖1)。除對照外，預處理1與預處理3可獲得較高的收獲率，且以預處理3收獲率最高，達93.7%，較預處理1高10.3%，同時更加節(jié)省時間(圖1, 表1)。人工完全脫粒與木棒敲打脫粒法獲得的種子發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)與活力指數(shù)均較高，同時不正常苗率較低。在石磙脫粒處理中，隨著石磙重量與作用時間的增加，以上指標均呈現(xiàn)下降趨勢，其中預處理9發(fā)芽率最低，但仍然達到87%，同時預處理9發(fā)芽指數(shù)也顯著低于其他處理(P<0.05)。不同脫粒方式顯著影響無芒隱子草不正常苗率(P<0.05)，隨著收獲過程中施加于種子的物理作用力度增加，萌發(fā)試驗中出現(xiàn)更多的不正常苗。用石磙進行脫粒收獲較手工和木棒敲打脫粒法出現(xiàn)更多的不正常苗，在所有石磙處理中，隨著重量和作用時間增大，不正常苗率增加(表3)。

2.2 農戶生產規(guī)模下種子脫粒技術研究

在收種規(guī)模較大、一次性收獲0.133 hm2地塊生殖枝的情況下，不同石磙碾壓遍數(shù)處理對無芒隱子草種子收獲率影響顯著 (P<0.05)。隨著脫粒遍數(shù)的增加，無芒隱子草種子收獲率顯著提高(P<0.05)，至碾壓遍數(shù)為45遍時，種子收獲率達到最大，為78%，此時大約需要27 min。此后隨著脫粒遍數(shù)的增加種子收獲率呈略微下降趨勢，但較碾壓45遍處理均無顯著性差異(圖2)。所有碾壓脫粒處理下種子質量均維持在較高水平，種子發(fā)芽率均在85%以上，且不正常苗率不超過3%。隨著碾壓遍數(shù)的增加，無芒隱子草種子發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)均呈現(xiàn)降低趨勢，但僅在碾壓65與70遍時種子發(fā)芽率顯著低于碾壓0-10遍以及20遍處理(P<0.05)，不正常苗率則隨著碾壓遍數(shù)增加呈升高趨勢(表4)。不同碾壓脫粒遍數(shù)對無芒隱子草根長、苗長均無顯著影響(數(shù)據(jù)未展示)。

表3 小區(qū)預試驗不同脫粒處理對無芒隱子草種子質量的影響Table 3 Effects of different threshing pre-treatments on C. songorica seed quality at the experimental condition

注：同列不同字母表示處理間差異顯著(P<0.05)，下同。

Note: Different letters in the same column indicate significant difference (P<0.05), the same below.

圖2 農戶生產規(guī)模下不同脫粒處理對無芒隱子草種子收獲率的影響Fig.2 Effects of seed threshing treatments on C. songorica seed harvest rate at the smallholder’s level

表4 農戶生產規(guī)模下不同脫粒處理對無芒隱子草種子質量的影響Table 4 Effects of seed threshing treatments on C. songorica seed quality at the smallholder’s level

2.3 農戶生產水平下種子清選技術研究

不同清選處理對無芒隱子草種子凈度影響顯著(P<0.05) (表5)。在過篩次數(shù)相同的情況下，隨著風選過程中風速的增大，種子凈度顯著上升，而篩2次的情況下種子凈度明顯好于篩1次，各處理中以處理8和處理9凈度最高，均在85%以上，較對照提升了20個百分點，其余處理凈度均不理想。種子空癟率隨風速的提高呈下降趨勢，然而除處理9顯著低于對照外(P<0.05)，其余處理與對照均無顯著差異(表5)。種子千粒重隨著氣流速度的增大亦呈增大趨勢，然而僅在清選風速高于3.5 m·s-1的情況下，種子千粒重顯著高于對照(P<0.05)，其余處理下千粒重與對照均無顯著差異。各處理中以處理2與10千粒重最高，為0.2443 g。

表5 農戶生產規(guī)模下不同清選處理對無芒隱子草種子凈度、空癟率與千粒重的影響Table 5 Effects of different seed cleaning treatments on C. songorica seed purity, hallow rate, and thousand seed weight at the smallholder’s level

注：篩1次-5.5 m·s-1風選：過篩一次后再用5.5 m·s-1風速風選，其他類同。

Note: Sieving once -5.5 m·s-1: Sieving once, then cleaning with 5.5 m·s-1wind speed. Similar description applied to other treatments.

3 討論

草類植物較于農作物而言往往種子產量較低，并難以脫粒。因此探究適合的種子脫粒方法對禾草品種的種子擴繁與推廣至關重要。禾草的不同生物學特性往往決定其適宜的脫粒方法[34]。例如，針對臂形草、狗尾草等落粒性較強的禾草常用套袋[18,21-23]、堆捂[24-26]等脫粒方法。狼尾草廣泛分布于熱帶、暖溫帶，其種子成熟后包裹于葉鞘[35]，與無芒隱子草具有相似的繁殖生物學特性，王勃等[36]研究了不同脫粒方法對東非狼尾草種子數(shù)量的影響,認為人工完全脫粒處理下獲得的種子純凈度最高，而篩孔直徑為0.8 cm的木刀脫粒機脫粒法獲得的種子數(shù)量最多，但是由于人工完全脫粒費時費力，因此木刀脫粒機脫粒法為適合東非狼尾草種子脫粒的方法。在熱帶暖溫帶地區(qū)，氣候濕潤，種子含水量相對較高，因此如果采用石磙脫?？赡苄Ч患选６诤游髯呃鹊貐^(qū)，由于氣候干燥，無芒隱子草葉鞘與種子干燥較快，因此使用石磙進行碾壓脫粒便可獲得較好的脫粒效果。本研究發(fā)現(xiàn)在小區(qū)預試驗條件下，手工完全脫粒(對照)、木棒捶打脫粒以及50 kg石磙碾壓20 min脫粒均可以獲得高于85%的收獲率，由于無芒隱子草種子極小(千粒重僅為0.24 g左右)，且緊緊包裹于葉鞘中，難以脫粒，因此認為該收獲水平在實際生產上已十分理想。在本試驗中對照處理所需時間為155 min，而木棒捶打脫粒為50 min，兩者時間成本均較高，故石磙脫粒法更適宜于向無芒隱子草規(guī)?；瘮U繁中推廣。在農戶生產規(guī)模條件下，50 kg石磙反復碾壓45～55遍時，種子收獲率達到最大，接近80%，此時時間花費也僅為27～33 min，因此在今后可以用作無芒隱子草種子規(guī)模化收獲的方法。而此時如若繼續(xù)增加碾壓遍數(shù)，種子收獲率則有降低趨勢，這可能是因為隨著石磙作用時間的增加，對部分種子造成了損傷，使收獲到的種子數(shù)目降低。

不同脫粒方式對種子質量亦有一定影響。本研究中，隨著石磙脫粒時間的延長，無芒隱子草種子發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)與活力指數(shù)均出現(xiàn)一定程度的下降，而種子萌發(fā)中出現(xiàn)無根苗、無葉苗、黃化苗或者死苗等不正常苗的概率升高。這可能是因為隨著種子受到的物理作用強度增大，種皮、種胚等部位受到損傷，從而令種子質量在一定程度上出現(xiàn)降低。王勃等[36]研究認為隨著脫粒過程中機械作用強度的增加，東非狼尾草種子發(fā)芽率顯著降低，與本研究結論類似。田小海等[37]研究了不同脫粒方式對水稻(Oryzasativa)品質的影響，認為碾子脫粒過程中隨著強度增加出現(xiàn)碎米的概率增大，在油菜(Brassicacampestris)等作物上的研究亦表明，碾子脫粒中隨著脫粒功耗的增加，油菜籽粒的破損率逐漸升高[38]。本試驗發(fā)現(xiàn)在所有脫粒處理中，種子質量均保持在較高水平，發(fā)芽率最低仍超過85%，這種現(xiàn)象一方面是因為無芒隱子草種子不具有休眠特性，新收種子有著較高的活力，另一方面也說明脫粒處理對種子質量影響有限，在選擇合適的脫粒方法時應該主要考慮對收獲率的影響。

過篩遍數(shù)與風速顯著影響無芒隱子草種子的凈度、空癟率與千粒重等指標。以往在無芒隱子草種子收獲過程中，由于種子細小，且未量化適合的風選風速，收獲到的種子凈度一直較低。風選過程中氣流速度過小無法將種子內的灰塵、麩皮以及質量較差的種子選出，又由于無芒隱子草種子本身極輕，氣流速度過大又無法進行清選，本研究首次明確了無芒隱子草種子風選過程中的適宜氣流速度，即4.5 m·s-1左右，在該風速下配合用24目(0.7 mm)篩子過篩兩遍，種子凈度可以接近90%，較傳統(tǒng)清選方式(只過篩不風選)提高了20個百分點，考慮到無芒隱子草種子千粒重僅為0.24 g左右，該凈度已相當理想。同時該風速下風選亦可以在一定程度上淘汰空癟種子與質量較差、較輕的種子，從而降低空癟率，提高收獲種子的千粒重。不同禾草種子在清選過程中所需要的風速并不一致，主要由種子本身重力、體積、形狀等性質決定[39]。有研究表明，9.3 m·s-1的清選氣流速度可以有效淘汰鴨茅狀摩擦禾(Tripsacumdactyloids)種子中空癟種子以及雜質，使得種子批質量最大化[40]。

綜上，本研究通過小區(qū)試驗結合農戶規(guī)模生產條件下的試驗研究表明，采用50 kg石磙碾壓45～55遍脫粒，然后利用篩孔尺寸為0.7 mm的篩子過篩兩次、用4.5 m·s-1風速進行風選，是“騰格里”無芒隱子草種子的適宜脫粒和清選技術。其收獲率可達78%，種子凈度達90%，對種子質量無顯著影響。該方法簡便易行，可作為我國河西地區(qū)農戶生產規(guī)模條件下的“騰格里”無芒隱子草種子適宜技術進行推廣。