吴菲菲，张永亮，王显国

(1．中国农业大学草地研究所，北京 100094； 2.内蒙古民族大学农学院，内蒙古 通辽 208042)

行距与播种量对无芒雀麦生产性状的影响

吴菲菲1，张永亮2，王显国1

(1．中国农业大学草地研究所，北京 100094； 2.内蒙古民族大学农学院，内蒙古 通辽 208042)

采取二因素随机区组试验，分析不同行距(30、50、70和90 cm)与播种量(0.46、0.77和1.08 g·m-2)对无芒雀麦(Bromusinermis)群体株高、生殖蘖数、营养蘖数、总分蘖数、地上生物量、叶面积指数(LAI)和冠层底部光合有效辐射(PAR)的影响，旨在为无芒雀麦种子生产提供理论依据。结果表明，行距对无芒雀麦群落特性具有显著影响(Plt;0.05)。随着行距的增加，株高和PAR呈上升趋势，其余指标呈下降趋势。30 cm行距处理的生殖蘖数、营养蘖数、总分蘖数和LAI显著高于70和90 cm行距处理(Plt;0.05)，而PAR显著低于50、70和90 cm行距处理(Plt;0.05)。播种量对LAI和PAR的影响显著，对株高、生殖蘖数、营养蘖数、总分蘖数和地上生物量没有显著影响。生殖蘖数、营养蘖数、总分蘖数与LAI呈极显著正相关(Plt;0.01)，与PAR呈显著负相关(Plt;0.05)。12个播种组合处理可聚合成窄行距类与宽行距类两类，类之间群落特性差异显著。

无芒雀麦；叶面积指数；光合有效辐射；群落特性；聚类分析

无芒雀麦(Bromusinermis)是我国最重要的栽培禾草之一[1]，种子需求量相对较大，提高无芒雀麦种子产量是牧草栽培技术研究的重要目标。植物群体冠层结构特征与种子产量关系密切。植物群体生殖蘖数、营养蘖数、株高、生物量、叶面积指数和光合有效辐射等是构成植物冠层结构的主要指标。无芒雀麦获得高的种子产量依赖于足够的生殖蘖数量和较大的生物量[2-3]，单位面积的生殖蘖数量和种子产量呈极显著正相关(Plt;0.01)[4]。Vesala等[5]认为，植物冠层截获PAR的量决定着其固定CO2的能力，显著影响植物的干物质积累；Goudriaan和Monteith[6]的试验结果显示，叶面积指数可以用来估算冠层潜在光合生产力与作物干物质积累量。目前，行距和播种量对无芒雀麦种子产量及产量组分的影响已有报道[4]，而对群体冠层结构特征的影响报道较少[7-8]。本试验以无芒雀麦为试验材料，研究播种量与行距对无芒雀麦群体冠层结构特征的影响，探索高效、合理的栽培管理措施，为提高牧草种子产量和实现规模化生产提供技术依据。

1 材料与方法

1.1试验地自然概况 试验地位于通辽市内蒙古民族大学农学院试验农场，地理位置为43°36′ N，122°22′ E，海拔178 m，年均气温6.8 ℃，多年平均降水量398 mm，无霜期154 d。土壤为灰色草甸土，试验前测定土壤速效钾含量为104.56 mg·kg-1，速效磷含量为45.6 mg·kg-1，碱解氮含量为51.10 mg·kg-1，全氮含量为1.16 g·kg-1，有机质含量为19.29 g·kg-1，pH值为8.2。

1.2试验设计 试验设播种量和行距两个因素。播种量设定为3个水平，纯活种子播量为0.3、0.5和0.7 g·m-2，无芒雀麦发芽率为65%，故实际种子播量为0.46、0.77和1.08 g·m-2，分别用A、B、C表示。行距设定为30、50、70和90 cm共4个水平，共计12个处理(播种组合)，每个处理4个重复，共48个小区，小区面积3 m×6 m。试验小区均按随机区组设计，2009年8月15日播种。具灌水条件。

1.3测定项目与方法 株高：于2011年7月10日(成熟期)，每个小区中随机选取30个生殖枝，自地表至花序顶端测量植株高度(cm)。

生殖蘖数、营养蘖数、总分蘖:于2011年7月10日(成熟期)，每个小区无重复随机取3个50 cm样段，在所选样段上数生殖蘖数和营养蘖数，计算单位面积(1 m2)的生殖蘖数和营养蘖数(根据不同行距计算)，总分蘖数=生殖蘖数+营养蘖数。

地上生物量：于2011年7月10日(成熟期)，每个小区随机选择3个1 m样段刈割地上部分，留茬5 cm，在65 ℃鼓风干燥箱中干燥24 h后称干质量(包括种子质量)，计算单位面积地上生物量干质量(g·m-2)。

叶面积指数(LAI)、冠层底部光合有效辐射(PAR)：在无芒雀麦抽穗期，选晴朗天于09：00-11：00用SunScan植物冠层分析系统将仪器探杆垂直于行距在近地面测定。每个处理测定3个小区，每小区测3次，取平均数。

1.4聚类分析方法 极差正规化变换是从数据矩阵的每一个变量中找出其最大和最小值，两者之差称为极差，然后从每一个原始数据中减去该变量中的最小值，再除以极差，即:

经变换后，每列的最大数据变为1，最小数据变为0，其余数据取值在0～1。

距离是将每一个样品看成m维空间(m个变量)的一点，在这m维空间中定义距离，距离较近的点归为同一类，距离远的归于不同的类。采用欧氏距离与类平均法(UPGMA)进行聚类分析。

②类平均法：设Gp与Gq并类为Gr,即Gr={Gp，Gq}，则Gr与任一类Gk的距离为：

1.5数据处理 采用DPS数据处理系统进行方差分析、相关分析、聚类分析和t检验等。

2 结果与分析

2.1株高 行距对株高有显著影响(表1)。其中，30、50 cm行距的株高均显著低于90 cm行距株高(Plt;0.05)，与70 cm行距的株高差异不显著，70和90 cm行距株高差异不显著(表2)。随着行距的增加，无芒雀麦株高呈上升趋势。播种量及行距与播种量的互作对株高均没有显著影响(表1、表3)。

表1 不同播种组合处理下无芒雀麦种群冠层的结构特征Table 1 Characteristics of canopy structure of Bromus inermis population under different sowing treatments

注：同列中不同小写字母表示差异显著(Plt;0.05);*表示在0.05水平上的差异显著。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生殖蘖数、营养蘖数和总分蘖数 行距对无芒雀麦生殖蘖数、营养蘖数和总分蘖数均有显著影响(表1)，随着行距增加，三者均呈递减趋势。其中，30 cm行距的生殖蘖数、营养蘖数和总分蘖数最多，显著高于70和90 cm行距(Plt;0.05)。50 cm行距的生殖蘖数与90 cm行距之间差异显著，与30和70 cm行距间差异不显著。50 cm行距的营养蘖数和总分蘖数与30、70和90 cm行距之间差异显著(表2)。播种量及行距与播种量的互作均对三者有显著影响(表1)。分析三者的相关性可知，三者呈极显著正相关(表4)。

2.3地上生物量 随着行距的增加，地上生物量递减(表2)。其中，30 cm行距处理地上生物量最大，为964.4 g·m-2，比50、70和90 cm行距高7.14%、13.40%和14.44%，但差异不显著(表2)。

2.4LAI LAI随行距增加而下降，随播种量增加而上升(表2、表3)。其中，30与50 cm行距之间无显著差异，30、50与70、90 cm行距之间差异显著(Plt;0.05)，70与90 cm行距处理间差异显著；高、中播量与低播量处理之间差异显著，中播量与高播量间差异不显著(表2)。行距与播种量的互作对LAI无显著影响(表1)。相关性分析表明，生殖蘖数、营养蘖数、总分蘖数与LAI间呈极显著正相关(表4)。

表2 行距对无芒雀麦种群冠层结构特征的影响Table 2 Impacts of row spacing on canopy structure characteristics of Bromus inermis population

表3 播种量对无芒雀麦种群冠层结构特征的影响Table 3 Impacts of Sowing rate on canopy structure characteristics of Bromus inermis population

表4 分蘖数与LAI和PAR之间的相关性(N=12)Table 4 Correlation between number of tillers and LAI and PAR (N=12)

注:*表示在0.05水平上的显著相关，**表示在0.01水平上极显著相关。

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

2.5冠层底部PAR 播种量与行距对无芒雀麦群体冠层底部PAR有显著影响，且行距与播种量的互作对PAR有显著影响(表1)。随行距的增加，冠层底部PAR递增(表2)。4个行距之间差异显著，90 cm行距冠层底部PAR最大，为438.0，比30、50和70 cm行距高320.35%、172.57%和86.94%。3个播种量之间冠层底部PAR差异显著。相关性分析可知，冠层底部PAR与生殖蘖数、营养蘖数、总分蘖数和LAI间呈显著或极显著负相关(表4)。

2.6行距与播种量组合方案的聚类分析 聚类分析表明，12个播种组合方案可聚成两类(图1)，第Ⅰ类为行距30 cm(A30、B30、C30)、50 cm(A50、B50、C50)和70 cm(C70)处理组合；第Ⅱ类为行距90cm(A90、B90、C90)和70 cm(A70、B70)处理组合。在同一类内，无芒雀麦群体冠层结构特征指标相近，不同类间指标差异明显。行距较窄的第Ⅰ类生殖蘖数、营养蘖数、总分蘖数和LAI均极显著大于行距较宽的第Ⅱ类，而株高和PAR显著和极显著低于第Ⅱ类(表5)。

图1 不同处理的聚类分析图Fig.1 Cluster analysis of different treatments

项目Item株高Plantheight/cm生殖蘖数/株·m-2Numeroffertiletillersperm2营养蘖数/株·m-2Numberofvegetativetillersperm2总分蘖数/株·m-2Numberoftotaltillersperm2地上生物量Abovegroundbiomass/g·m-2LAIPARⅠ类TypeⅠ118．59±0．92707．84±58．57405．62±36．881121．77±80．91925．90±31．683．87±0．23141．47±36．20Ⅱ类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 讨论与结论

行距对无芒雀麦群体冠层结构特征指标具有显著影响。随行距增加，株高和PAR呈上升趋势，其余指标呈下降趋势。30 cm行距的生殖蘖数、营养蘖数、总分蘖数和LAI显著高于70和90 cm行距，而PAR显著低于50、70和90 cm行距。行距、年份及二者互作对老芒麦(Elymussibiricus)的枝条高度、密度，种子产量和鲜草产量均有极显著影响[9]。在不同密度条件下，大豆(Glycinemax)冠层同一高度叶面积指数随密度的增加呈增加趋势[10]，与本试验中窄行距处理所得结果和建植第2年无芒雀麦种群相似[4]。

播种量对3年龄无芒雀麦种群LAI和PAR影响显著。随播种量增加，LAI递增，PAR递减。播种量对株高、生殖蘖数、营养蘖数和地上生物量无显著影响。朱振磊等[4]对2年龄无芒雀麦种子产量的研究表明，播种量对单位面积生殖蘖数无显著影响，与本试验结果一致。李存福[2]认为，无芒雀麦冠层LAI为1，叶片分布均匀，消光系数较小，能够获得较高的种子产量。本试验中，30和50 cm行距处理的群体密度较大，LAI分别达到4.03和3.91，开花后出现了严重倒伏，虽然地上生物量较高，但影响种子产量。

单位面积生殖蘖数、营养蘖数、总分蘖数与LAI呈极显著正相关，与冠层底部PAR呈显著负相关。有研究[11]证实，光合有效辐射强度随着密度的增加呈递减的趋势，高密度与低密度群体之间差异显著。

12个播种组合处理可聚成两类，即窄行距类与宽行距类，类之间株高、生殖蘖数、营养蘖数、总分蘖数、LAI和PAR差异显著。

[1] 孙铁军,韩建国,赵守强,等.施肥对无芒雀麦种子产量及产量组分的影响[J].草业学报,2005,14(2):84-92.

[2] 李存福.无芒雀麦、紫花苜蓿繁殖特性及种子生产技术研究[D].北京：中国农业大学,2005.

[3] 孙铁军.施肥对禾本科牧草种子产量形成及种子发育过程中生理生化特性的影响[D].北京：中国农业大学,2004.

[4] 朱振磊,张永亮,潘多锋,等.行距与播种量对无芒雀麦种子产量及产量组分的影响[J].草地学报,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] 游明鸿,刘金平,白史且,等.行距与栽培年限对老芒麦鲜草及种子产量的影响[J].草业科学，2012，29(8)：1278-1284.

[10] 张晓艳,杜吉到,郑殿峰.密度对大豆群体冠层结构及光合特性的影响[J].干旱地区农业研究,2011,29(4):75-80.

[11] 杜吉到,张晓艳,李建英,等.密度对大豆群体冠层微气象特征及产量的影响[J].中国油料作物学报,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

国家牧草产业体系项目(CARS-35)；国家科技支撑子课题(2011BAD17B01-02)；内蒙古民族大学科研创新团队建设计划项目(NMD10-03)

吴菲菲(1989-)，女，山东聊城人，在读硕士生，主要从事牧草繁殖与发育生物学研究。

张永亮(1959-)，男，内蒙古包头人，教授，硕士生导师，博士，主要从事草地生态与牧草栽培研究。E-mail:zyl8802@163.com

S540.4;Q948.15

A

1001-0629(2013)01-0091-05