汪 輝，張文旭，鄭慧敏，陳泉竹，毛培勝

（1．中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院草業(yè)科學(xué)系草業(yè)科學(xué)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 北京100193；2．西北師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院， 甘肅 蘭州730070）

牧草種子是人工草地建植、退化草地改良的物質(zhì)基礎(chǔ)。然而，我國(guó)僅有牧草種子田23萬hm2左右，相當(dāng)于美國(guó)俄勒岡州的牧草種子田面積，但是該州年產(chǎn)牧草種子產(chǎn)量為我國(guó)的4～5倍［1］。我國(guó)的牧草種子生產(chǎn)不僅總體生產(chǎn)水平低，而且還存在種子質(zhì)量差、同一種子批質(zhì)量不均一的問題。影響牧草種子質(zhì)量的因素很多，如氣候條件、田間管理以及牧草本身形態(tài)和生理特征等。已有的研究表明，禾本科和豆科植物不同部位所結(jié)的種子在質(zhì)量上有所差異。一些禾本科牧草穗上不同位置種子的重量及發(fā)芽特性有所不同，如三芒山羊 草 （Aegilops triuncialis）［2］、老 芒 麥 （Elymus sibilicus）［3］等小穗內(nèi)不同位置種子具有不同質(zhì)量。一些豆科植物同一枝條不同部位及同一結(jié)莢花序不同位置的種子在質(zhì)量上亦存在差異，如大豆（Glycine max）植株上部莢果內(nèi)種子的活力高于下部莢果內(nèi)種子的活力，同一結(jié)莢花序基部種子的活力較頂部種子的活力高［4－5］。相比植株中、上部的種子，鷹嘴豆（Cicer arietinumL．）植株下部種子較大，重量較重，發(fā)芽率較高，幼苗干重較重［6］。但紫花苜蓿不同位置莢果內(nèi)種子的質(zhì)量是否存在差異卻不清楚。另外，磷肥是苜蓿種子生產(chǎn)所必需的肥料［7］。研究及實(shí)踐證明，施磷處理可以增加苜蓿種子產(chǎn)量［8］。然而，針對(duì)施磷對(duì)苜蓿種子質(zhì)量影響的研究結(jié)果卻不一致，如陳強(qiáng)［9］認(rèn)為施磷對(duì)苜蓿種子的單粒平均重量影響不大，而彭嵐清［10］的研究結(jié)果表明，相比不施磷處理，施磷處理可以顯著提高苜蓿種子的千粒重。施磷處理對(duì)苜蓿種子發(fā)芽性狀的影響情況，Wang等［11］和張銀敏［12］的結(jié)論亦存在不同。本試驗(yàn)以紫花苜蓿為材料，研究施磷處理和結(jié)莢位置對(duì)莢果內(nèi)種子發(fā)芽特性的影響。

1 材料與方法

1．1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)區(qū)位于內(nèi)蒙古烏海市棋盤井鎮(zhèn)中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所紫花苜蓿種子生產(chǎn)基地（東經(jīng)106°95′，北緯39°12′），海拔1 150m，年均溫8．5℃，年均降水量225mm，降水多集中在7—9月。大風(fēng)日數(shù)71d，年蒸發(fā)量2 500～2 600mm，干濕季明顯，5—10月為雨季，11月—翌年4月為旱季。年平均相對(duì)濕度52%。日照時(shí)間2 806h，無霜期156～165d。試驗(yàn)田土壤為灰色草甸土，pH 值為8．98，有機(jī)質(zhì)9．71g／kg，堿解氮72．7mg／kg，速效磷7．24mg／kg，速效鉀74 mg／kg。

1．2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用不同施磷處理（表1），肥料為過磷酸鈣（16%P2O5）。采取單因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，每個(gè)處理重復(fù)3次，共18個(gè)小區(qū)，每小區(qū)面積為4m×5m。紫花苜蓿種子田于2010年春季條播，行距60cm，播種深度2cm，播種量10kg／hm2，品種為中苜2號(hào)。2013年種子成熟時(shí)，在每個(gè)小區(qū)隨機(jī)選取30株苜蓿，按照植株的2級(jí)分枝數(shù)將植株等分為上部、中部及下部，然后分別采集3個(gè)部分的莢果，進(jìn)行脫粒清選。

表1 施磷處理

1．3 試驗(yàn)方法

1．3．1 種子磷含量測(cè)定

將各處理的種子放入70～80℃烘箱內(nèi)烘干至質(zhì)量恒定，粉碎，過60目篩。對(duì)粉碎后的樣品用H2SO4－H2O2消煮，制備成待測(cè)液，采用鉬藍(lán)比色法測(cè)定磷含量（%）［13］。

1．3．2 種子重量的測(cè)定

使用數(shù)粒儀數(shù)100粒種子，重復(fù)8次，并使用天平稱取8次重復(fù)的重量，將8個(gè)重復(fù)種子重量的平均數(shù)除以100，即得種子單粒重。

1．3．3 發(fā)芽指標(biāo)測(cè)定

按照 GB／T 2930．4—2001進(jìn)行發(fā)芽試驗(yàn)，4次重復(fù)，每個(gè)重復(fù)隨機(jī)挑選100粒種子擺放到鋪有2層濾紙的培養(yǎng)皿中，然后將培養(yǎng)皿放入冷藏箱（5～10℃）里進(jìn)行預(yù)冷處理7d，之后轉(zhuǎn)移至20℃恒溫培養(yǎng)箱，光照8h黑暗16h培養(yǎng)10d，第4天記錄正常苗數(shù)，第10天記錄正常苗數(shù)、硬實(shí)種子數(shù)、不正常苗數(shù)和死種子數(shù)。計(jì)算發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)。

發(fā)芽率（%）＝（正常苗數(shù)＋硬實(shí)種子數(shù)）／供試種子數(shù)×100%。

發(fā)芽勢(shì)（%）＝第4天的正常苗數(shù)／供試種子數(shù)×100%。

1．4 統(tǒng)計(jì)方法

使用Excel對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，采用SAS 8．0統(tǒng)計(jì)分析軟件，使用F檢驗(yàn)對(duì)施磷處理，部位以及二者的交互作用進(jìn)行方差分析，使用最小極差法（LSD）在p≤0．05水平下，對(duì)不同施磷處理（P 1、P 2、P 3、P 4、P 5、P 6）和不同結(jié)莢部位（上、中、下部）種子磷含量、單粒重、正常苗比例、硬實(shí)比例、發(fā)芽率、不正常苗比例、死種子比例、發(fā)芽勢(shì)的平均數(shù)進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2．1 施磷處理和結(jié)莢位置對(duì)苜蓿種子磷含量的影響

測(cè)定并分析不同施磷處理及不同結(jié)莢位置苜蓿種子磷含量，結(jié)果表明（表2），結(jié)莢位置對(duì)種子磷含量的影響不顯著（p＞0．05），但施磷處理極顯著影響（p＝0．01）種子磷含量。隨著磷施用量的增加，種子磷含量呈上升趨勢(shì)，當(dāng)施磷處理為P 6時(shí)，種子磷含量最高（0．671%），且與其他處理種子之間差異顯著（p＜0．05）（表 3）。P2 處 理 種 子 磷 含 量 最 低，為0．544%，但與P 1、P 3、P 4處理種子之間差異不顯著（p＞0．05）。P 1、P 3、P 4及P 5各處理種子磷含量之間差異不顯著（p＞0．05）。

表2 不同施磷處理及不同結(jié)莢位置紫花苜蓿種子發(fā)芽指標(biāo)、種子磷含量及種子單粒重的F檢驗(yàn)

2．2 施磷處理和結(jié)莢位置對(duì)苜蓿種子單粒重的影響

方差分析的結(jié)果（表2）表明，施磷處理及結(jié)莢位置均極顯著影響（p＝0．01）苜蓿種子單粒重，施磷處理和結(jié)莢位置的交互作用對(duì)種子單粒重的影響不顯著（p＞0．05）。隨著施磷量的增加，種子單粒重呈逐漸增加的趨勢(shì)（表3）。P 2處理種子單粒重最輕，為1．76 mg，但與P 1、P 3處理之間差異不顯著（p＞0．05）；施磷處理為P 5時(shí)，種子單粒重最重，為1．86mg，但與P 4、P 6處理之間差異不顯著（p＞0．05）；P 5和P 2處理種子單粒重之間差異顯著（p＜0．05）。苜蓿植株中、下部的莢果內(nèi)種子單粒重較重，上部莢果內(nèi)種子單粒重較輕，下部莢果內(nèi)種子較上部莢果內(nèi)種子重0．04 mg（表3）。中、下部莢果內(nèi)種子單粒重與上部莢果內(nèi)種子之間差異顯著（p＜0．05），中部和下部莢果內(nèi)種子單粒重之間差異不顯著（p＞0．05）。

2．3 施磷處理和結(jié)莢位置對(duì)苜蓿種子發(fā)芽特性的影響

表3 施磷處理和結(jié)莢位置對(duì)種子磷含量及單粒重的影響

苜蓿種子發(fā)芽試驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果顯示（表2），施磷處理對(duì)正常苗比例、硬實(shí)比例、發(fā)芽率、不正常苗比例、死種子比例以及發(fā)芽勢(shì)影響均不顯著（p＞0．05），結(jié)莢位置極顯著影響（p＝0．01）苜蓿種子的正常苗比例、發(fā)芽率及不正常苗比例，顯著影響（p＝0．05）死種子比例。各施磷處理種子的發(fā)芽率維持在78%～81%之間，硬實(shí)比例在11%～12%之間（表4）。

表4 施磷處理和結(jié)莢位置對(duì)種子發(fā)芽指標(biāo)的影響

苜蓿植株下部莢果內(nèi)種子正常苗比例最高，為70%，與中、上部莢果內(nèi)種子相比達(dá)到顯著性差異（p＜0．05），上部與中部莢果內(nèi)種子正常苗比例之間差異不顯著（p＞0．05）。同樣，植株下部莢果內(nèi)種子發(fā)芽率（82%）較中、上部莢果內(nèi)種子高，并達(dá)到顯著性差異（p＜0．05），上部與中部莢果內(nèi)種子發(fā)芽率之間差異不顯著（p＞0．05）。植株下部莢果內(nèi)種子不正常苗比例最低（12%），并且與上部和中部莢果內(nèi)種子之間有顯著差異（p＜0．05），但上部與中部莢果內(nèi)種子之間差異不顯著（p＞0．05）。植株上部莢果內(nèi)死種子比例最高（8%），中部莢果內(nèi)死種子比例最低（6%），并且二者之間達(dá)到顯著性（p＜0．05）差異，但下部莢果內(nèi)死種子比例與上部莢果及中部莢果內(nèi)死種子比例之間差異不顯著（p＞0．05）。

3 討論與結(jié)論

苜蓿是一種需磷量大的多年生植物［14］。土壤中能被苜蓿所利用的磷元素的量，一方面與土壤有效磷的含量有關(guān)，另一方面受土壤質(zhì)地和pH值等土壤條件的影響。土壤施入磷肥后，移動(dòng)性很小，容易被Fe3＋、Al3＋、Ca2＋固定，狀態(tài)相對(duì)穩(wěn)定，流失量很小，另外施入土壤的磷肥在實(shí)際生產(chǎn)中大部分當(dāng)季不能全部被利用，剩下的磷則以不同的形式殘留在土壤中，可在幾年內(nèi)逐漸緩慢釋放供作物吸收利用。本研究的結(jié)果顯示，施磷處理能夠增加3年后收獲種子中的磷含量，當(dāng)施磷處理為450kg／hm2P2O5時(shí)，種子磷含量相比不施磷所收獲種子磷含量增幅可達(dá)21．78%。陳強(qiáng)［9］研究了施磷處理對(duì)苜蓿生長(zhǎng)發(fā)育的影響得出，施磷處理增加了苜蓿營(yíng)養(yǎng)器官和生殖器官磷含量，其中種子磷含量最高，并且還發(fā)現(xiàn)磷有從營(yíng)養(yǎng)器官向生殖器官集中的趨勢(shì)；施磷處理為45、90、135kg／hm2P2O5，當(dāng)年收獲種子中的磷含量為0．465%～0．665%，比對(duì)照增加了25．6%～43%。王顯國(guó)［15］的研究表明，隨著施磷量的增加，種子磷含量呈上升趨勢(shì)，施磷處理為60 kg／hm2P2O5時(shí)種子磷含量最高，比對(duì)照提高了21．3%。種子磷含量與施磷量之間表現(xiàn)出顯著的非線性相關(guān)關(guān)系：Y＝0．471 7＋1．34×10－3X－2．35×10－6X2（p＝0．01，R2＝0．89）［16］。

種子重量是種子產(chǎn)量的重要構(gòu)成因素之一，也可作為苜蓿提高種子產(chǎn)量的選擇性狀，同時(shí)也是種子質(zhì)量的重要指標(biāo)之一［17－18］。本研究中，施磷360kg／hm2P2O5的處理組可顯著（p＜0．05）提高種子單粒重。而楊俱和［19］在研究不同施磷處理對(duì)旱作隴東苜蓿種子質(zhì)量的影響時(shí)提出施磷處理為120kg／hm2P2O5時(shí)，相比對(duì)照種子的千粒重增幅最大，為18．03%。結(jié)果相異的原因可能是本研究在施磷肥3年后，相比低施磷處理，360kg／hm2P2O5的施磷量在被植物利用3年后對(duì)提高種子重量仍可發(fā)揮較好的作用。同樣，彭嵐清［10］也報(bào)道了施磷處理的種子千粒重顯著高于不施磷處理種子的千粒重，說明增施磷肥能有效提高種子的飽滿程度。然而，施磷處理對(duì)各發(fā)芽指標(biāo)的影響均不顯著（p＞0．05）。張銀敏［12］和王顯國(guó)［15］的研究結(jié)果也表明，施磷處理對(duì)紫花苜蓿種子發(fā)芽特性的影響不顯著。

本研究中不同結(jié)莢位置種子單粒重不同，上部莢果內(nèi)的種子單粒重較中、下部莢果內(nèi)種子輕，上部和中部莢果內(nèi)種子單粒重與下部莢果內(nèi)種子相差分別約為0．04mg和0．07mg。Mohsen等［20］報(bào)道，小麥穗基部種子比穗中部和上部種子重。賀曉和李青豐［3］的研究表明，冰草小穗基部和中部的種子千粒重相差不大，但頂部的種子較基部輕約0．05g；老芒麥種子千粒重從小穗頂部到基部呈顯著上升趨勢(shì)，頂部種子的千粒重與基部種子相差0．15g。種子的重量與小花的開放時(shí)間有關(guān)，開放越早的小花，授粉后更多的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)被用于種子的生長(zhǎng)和發(fā)育，造成營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和能量分配不均勻，進(jìn)而導(dǎo)致分配到后續(xù)小花的能量和物質(zhì)減少，所結(jié)的種子就較輕［21］。紫花苜蓿植株的開花順序?yàn)橛上轮辽?，下部莢果內(nèi)種子所積累的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)較多，故而千粒重較重［22］。Illipronti等［23］得出，種子在植株上的位置是導(dǎo)致種子產(chǎn)生物理性狀（如重量、形狀）和生理性狀（如生活力、活力）差異的一個(gè)重要的因素。

本研究中下部莢果內(nèi)種子正常苗比例顯著（p＜0．05）高于中、上部莢果內(nèi)種子，同樣，種子發(fā)芽率也為此趨勢(shì)。中、上部莢果內(nèi)種子的不正常苗比例顯著（p＜0．05）高于下部莢果內(nèi)種子，同時(shí)，上部莢果內(nèi)死種子比例顯著（p＜0．05）高于中部莢果內(nèi)死種子比例。由此可看出，下部莢果內(nèi)種子的發(fā)芽特性較中、上部好。老芒麥種子的發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)由穗基部向頂部逐漸降低，并且變化十分顯著［3］。鷹嘴豆植株下部所結(jié)種子的發(fā)芽率顯著高于中部和上部［6］。下部莢果內(nèi)種子較重，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量較為豐富，萌發(fā)力較強(qiáng)，質(zhì)量較好。上部莢果內(nèi)種子重量較輕，質(zhì)量較差。

本研究的結(jié)果表明，施磷處理能夠增加紫花苜蓿種子的單粒重量，植株下部莢果內(nèi)種子的質(zhì)量較中、上部好。植株不同部位種子的單粒重量及發(fā)芽特性不一致，這就導(dǎo)致種子生產(chǎn)過程中同一批種子質(zhì)量不一致的問題，不僅增加種子清選工作量，而且還會(huì)降低種子產(chǎn)量。所以，解決紫花苜蓿植株不同部位種子質(zhì)量差異問題值得進(jìn)行更深層次的研究。

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