全 文 :蒙农根茎冰草新品系生长发育特性及生产性能研究
春 兰,张 众*,云锦凤,巩 青
(内蒙古农业大学生态环境学院,内蒙古 呼和浩特 010019)
[摘要]2011~2015年,在内蒙古农业大学牧草试验地,对蒙农根茎冰草新品系(Agropyron michnoi Roshev.)生
长发育特性及生产性能进行了试验研究。结果表明:新品系返青早,枯黄晚,青绿期长达229d,干草产量可达
8753.1kg/hm2;生育期为130d,潜在种子产量4815.4kg/hm2,表现种子产量364.8kg/hm2。第二年开花之后,行
间开始出现根茎苗,逐渐形成密闭草群,地面枝条密度五年平均值为3956.6个/m2。随生长年限延长,地下根茎
呈增长趋势,生长第五年根茎总长度达到87.4m/m2,根茎重量达到51.6g/m2。该品系是北方寒冷干旱区人工
草地建设的良好材料。
[关键词]根茎冰草;生长发育;生产性能
[中图分类号]S543+.9 [文献标识码]A [文章编号]2095—5952(2016)02—0028—05
A Study on the Growth Characteristics and Performance of
a New Strain of Agropyron michnoi Roshev
Chun Lan,Zhang Zhong*,Yun Jin Feng,Gong Qing
Inner Mongolia Agricultural University,Ecology and Environmental Science colege
Huhhot 010019,China
Abstract:The study on the growth characteristics and productive performance of a new strain of Agropyron
michnoi Roshev was conducted in the forage experiment field of Inner Mongolia Agriculture from 2011to 2015.
The results showed that:The green period was 229d.The hay yield reached to 8753.1kg/hm2.The Potential
seed yield was 4815.4kg/hm2.The Presentation seed yield was 364.8kg/hm2。The rhizome length and weight
increased in the 5years.The new strain can be used to cultivating artificial grassland in cold and drought area at
northern China.
Key words:Agropyron michnoi Roshev;growth and development;productive performance
冰草属(Agropyron Gaertn.)为禾本科小麦
族多年生草本植物,属于草原旱生植物类群,具有
极强的抗寒、耐旱特性,分布于温带和亚极带地区,
主要出现在欧亚大陆草原区,集中分布于前苏联、
蒙古人民共和国和中国等一些欧亚国家〔1〕。冰草
属牧草返青早,枯黄晚,青绿持续期长,冬季保存率
高,茎叶柔软,适口性好,各种家畜均喜食。近些年
来,国内外十分重视冰草品种的培育,至1998年北
美共育成冰草品种12个,主要用于北部大平原、西
部草原区的人工草地建设〔2〕。我国拥有丰富的冰
草种质资源,二十世纪60年代开始进行了冰草的
引种和新品种培育,至今已审定登记国家级冰草品
种5个,即内蒙沙芦草〔3〕、诺丹沙生冰草〔4〕、蒙农杂
种冰草〔5〕、蒙农1号蒙古冰草〔6〕和杜尔伯特扁穗冰
草〔7〕。根茎冰草(A.michnoi Roshev.),别名米氏
冰草,为冰草属多年生根茎型或根茎-疏丛型草
本,属无性系植物,主要分布在草原及荒漠草原地
区〔8、9、10、11〕。2002年从内蒙古锡林郭勒盟天然草地
采集野生根茎冰草种子,经过多年小区栽培驯化选
育,获得一个根茎发达,生长发育特性良好的新品
系,定名为蒙农根茎冰草。本试验的目的是通过多
年连续田间小区品比试验观测,了解蒙农根茎冰草
生长发育特性及生产性能,为新品种培育和推广奠
定基础。
82 草原与草业 Grassland And Prataculture 第28卷 2016年第2期
1 试验地概况
田间试验在内蒙古呼和浩特内蒙古农业大学
牧草试验地内进行。该地处于东经111°41′,北纬
40°49′,海拔1063m,属于典型大陆性气候,春季多
风、少雨、易干旱,夏季温热、湿润,秋季凉爽、干燥,
冬季严寒、多雪;年均气温5.4℃,7月份最热,极端
最高气温 36.9℃,1 月份最冷,极端最低气温
-33℃,≥10℃时的年积温2915℃,年均降水量约
400mm,主要集中在 7~9 月份,年均蒸发量
1760mm,无 霜 期 135d。土 壤 为 砂 质 栗 钙 土,
pH7.0~7.5,土壤肥力良好。
2 材料与方法
2.1 试验材料
供试冰草材料为蒙农根茎冰草新品系 A.
michnoi Roshev.cv.Mengnong。对照品种为蒙
农杂种冰草A.cristatum × A.desertorumcv.
Hycrest-Mengnong、蒙农1号蒙古冰草A.mon-
golicumKeng.cv.Mengnong No.1。种子均来源
于内蒙古农业大学生态环境学院。
2.2 小区种植管理
选择土壤条件均匀一致的小区,随机区组排
列,小区面积18m2(9m×2m),3次重复,即每个材
料播种3个小区。2011年8月31日,进行人工开
沟条播,行距40cm,每行长度9m,播种深度2cm。
每小区共播种5行,总行长9m×5m=45m。设计
理论出苗数为150苗/m。播前灌水1次,待地面
干燥后进行播种,出苗后随时拔除杂草,生长期间
不再进行人工灌水。
2.3 观测内容与方法
(1)物候期
播种后连续观察记载出苗期(返青期)、分蘖
期、抽穗期、开花期、根茎苗期、种熟期和枯黄期,统
计生育期和青绿期。
(2)株高与草产量
于抽穗期选择长度为1m的样行或1m2 的样
方(蒙农根茎冰草2013-2015年),测量植株自然
高度,10次重复。留茬3cm剪割,及时称鲜样重,
室内自然干燥后,称干样重(恒重),折合干草产量
(kg/hm2),3次重复。
(3)种子产量及其构成因子
在开花结实期间,选择长度为1m 的样行或
1m2 的样方(蒙农根茎冰草2013-2015年),统计
生殖枝数(3次重复)。选取10个样穗,统计小穗
数、小花数、种子数。室内自然干燥后,测定种子千
粒重(恒重),计算潜在种子产量、表现种子产量。
潜在种子产量=生殖枝数×小穗数/穗×小花
数/小穗×单粒种子重量
表现种子产量=生殖枝数×种子数/穗×单粒
种子重量
结实率=种子数/小花数×100%
(4)枝条密度及地下根系发育状况
于播种当年枯黄期和以后各年果后营养期,选
择样行长度1m,两边宽度各20cm,共计0.4m2 的
样方,调查枝条数量,计算枝条密度(个/m2);挖取
20cm深度的根系,洗净泥土稍干后,用剪刀剪下根
茎,测算根茎长度(m/m2)和节间长度(cm),在室
内自然干燥后,称干样重(恒重),计算根茎重量百
分比。3次重复。
3 结果与分析
3.1 物候期
2011~2015年,三个冰草材料的田间物候期
观测结果列表1和表2。
表1 2011年物候期观测结果(日/月)
Table 1 The results of Phenophase observation in 2011(date/month)
材料名称 播种期 出苗期 分蘖期 枯黄期
青绿期
(d)
蒙农1号蒙古冰草 31/8 4/9 17/9 10/11 71
蒙农杂种冰草 31/8 5/9 16/9 12/11 73
蒙农根茎冰草 31/8 4/9 17/9 12/11 73
表2 2012-2015年物候期观测结果(日/月-年)
Table 2 The results of Phenophase observation in 2012-2015(date/month-year)
材料名称 返青期 抽穗期 开花期 根茎苗期 种熟期 枯黄期 生育期(d) 青绿期(d)
蒙农1号蒙古冰草 17-25/3 17/5-3/6 13/6-19/6 - 18/7-24/7 20/10-28/10 120-126(123) 209-225(217)
蒙农杂种冰草 17-25/3 19/5-5/6 16/6-23/6 - 20/7-26/7 24/10-1/11 122-127(125) 213-229(221)
蒙农根茎冰草 17-25/3 22/5-9/6 20/6-25/6 13/7-2012 22/7-1/8 24/10-1/11 127-130(129) 213-229(221)
92 草原与草业 Grassland And Prataculture 第28卷 2016年第2期
由表1可以看出,三个冰草材料在8月31日
播种后,当年物候期的表现几乎一致。播后4~5d
开始出苗,出苗后11~13d进入分蘖,播种当年均
不能抽穗,11月10日开始枯黄,青绿期稍有差异,
蒙农根茎冰草和蒙农杂种冰草一致,均为73d,比
蒙农1号蒙古冰草长2d。
由表2可以看出,三个冰草材料从生长第二年
到第五年返青期表现一致,3月17~25日开始返
青。从抽穗期开始有所不同,蒙农根茎冰草抽穗最
晚,一般5月22日至6月9日抽穗,比蒙农杂种冰
草晚3-4d,比蒙农1号蒙古冰草晚5-6d。蒙农
根茎冰草的开花期也最晚,一般6月20日至25日
开始开花,比蒙农杂种冰草晚2-4d,比蒙农1号
蒙古冰草晚6-7d。蒙农根茎冰草的种熟期也最
晚,生育期为129d,一般7月22日至8月1日种子
达到完熟,比蒙农杂种冰草晚4d,比蒙农1号蒙古
冰草晚6d。蒙农根茎冰草和蒙农杂种冰草的青绿
期相等,均为221d,一般10月24日至11月1日枯
黄,比蒙农1号蒙古冰草晚4d。另外,蒙农根茎冰
草与其他两个材料不同,第二年开花后(13/7),行
间开始出现根茎苗,之后呈连续发生状态,由地下
根茎节不断发生根茎苗,最终小区形成密闭的草
群。
总结物候期的观测结果发现,与其他两个材料
相比,蒙农根茎冰草是一个较为晚熟,且具有地下
根茎的冰草材料。
3.2 株高与草产量
三个冰草材料株高与草产量的测定结果列表3。
表3 三个冰草材料株高与干草产量的比较
Table 3 The comparison of plant height and hey yield with three wheatgrass materials
项 目 年 份 2011 2012 2013 2014 2015 平均
株高(cm)
蒙农1号蒙古冰草 74.2 76.5 70.3 78.3 84.8 76.8c
蒙农杂种冰草 82.3 87.7 80.2 82.6 89.6 84.5a
蒙农根茎冰草 76.4 78.4 78.2 86.8 92.5 82.5ab
干草产量
(kg/hm2)
蒙农1号蒙古冰草 ——— 6000.0 5610.5 6550.5 6870.0 6257.8c
蒙农杂种冰草 ——— 7625.5 7025.5 7250.5 7875.0 7444.1b
蒙农根茎冰草 ——— 8500.0 8400.0 8900.5 9212.0 8753.1a
注:不同小写字母之间差异显著(P<0.05),下同。
Note:The different smal letters indicate significant in same column(P<0.05)
植株高度是影响草产量的重要因子。表3数据
显示,三个冰草材料抽穗期5年株高平均值有所差
异,蒙农杂种冰草最高(84.5cm),其次是蒙农根茎冰
草(82.5cm),蒙农1号蒙古冰草最低(76.8cm),与最
高的蒙农杂种冰草相差7.7cm,差异分别达到显著和
极显著水平。干草产量平均值也不同,蒙农根茎冰草
最大 (8728.1kg/hm2),其 次 是 蒙 农 杂 种 冰 草
(7444.1kg/hm2),蒙 农 1 号 蒙 古 冰 草 最 低
(6257.8kg/hm2),最高的蒙农根茎冰草与对照相比增
产28.74%,差异均达到极显著水平。三个冰草材料
各年度的株高和干草产量呈不规律的增长趋势。出
现这种结果的原因,除与材料的本质性能有关外,也
与有效降雨量的多少有关。蒙农1号蒙古冰草茎细
叶小,植株较矮,产草量较小;蒙农杂种冰草具有较好
的杂种优势,株高叶大,生长旺盛,产草量较高;作为
新品系的蒙农根茎冰草茎粗叶大,生长旺盛,特别是
根茎形成之后,行间不断出现根茎苗,小区内的植株
由原来的条播行状,变成了密闭状草群,产草量表现
出较大幅度的提高。
3.3 种子产量及其构成因子
2012-2015年三个冰草材料种子产量及其构
成因子的测定结果的平均值列表4。
表4 种子产量及其构成因子的比较
Table 4 The comparison of seed yield and constituting factor
材料名称
生殖枝数
(个/m)
小穗数
(个/穗)
小花数
(个/小穗)
种子数
(个/穗)
千粒重
(g)
潜在种子产量
(kg/hm2)
表现种子产量
(kg/hm2)
结实率
(%)
蒙农1号蒙古冰草 240 18 12 23 2.0 2592.0c 276.0c 10.6
蒙农杂种冰草 420 33 7 36 3.0 7276.5a 1134.0a 15.6
蒙农根茎冰草 228 33 8 20 3.2 4815.4b 364.8b 7.6
注:小写英文字母表示P<0.05水平差异显著性。
03 草原与草业 Grassland And Prataculture 第28卷 2016年第2期
生殖枝数、小穗数/穗、小花数/小穗是构成潜
在种子产量的主要因子,而生殖枝数和种子数/穗
是构成表现种子产量的主要因子。由表4可以看
出,三个冰草材料四年各项指标测定计算结果的平
均值均表现出较大的差异。潜在种子产量和表现
种子产量均以蒙农杂种冰草为最大,分别达到
7276.5kg/hm2 和1134.0kg/hm2,其次是蒙农根
茎 冰 草, 分 别 达 到 4815.4kg/hm2 和
364.8kg/hm2,蒙农1号蒙古冰草最小,分别为
2592.0kg/hm2和276.0kg/hm2。蒙农杂种冰草生
殖枝数量大,结实率高,千粒重也较大,具有良好的
种子生产性能。蒙农1号蒙古冰草生殖枝数量和
结实率均排第二位,但因千粒重较小,导致种子产
量的计算结果值排列第3位。蒙农根茎冰草新品
系营养生长旺盛,具有晚熟特性,虽然小穗数较多,
千粒重也较大,但因生殖枝数较少,结实率较低,表
现出较差的种子生产性能,这可能与地下根茎发
达,营养生长旺盛有关。同时,种子产量及其构成
因子数量的多少也与生长发育期间的水分条件有
关。
3.4 枝条密度及地下根系发育状况
三个冰草材料枝条密度及根系重量的测定结
果列表5和表6。
表5 三个冰草材料枝条密度及根系重量的比较
Table 5 The comparison results of branch density and root weight
项 目 年 份 2011 2012 2013 2014 2015 平均
枝条密度
(个/m2)
蒙农1号蒙古冰草 366c 1112c 1223c 1239c 1868c 1161.6c
蒙农杂种冰草 589a 2003b 2178b 2213b 2685b 1933.6b
蒙农根茎冰草 446b 4325a 4687a 4938a 5387a 3956.6a
根系重量
(g/m2)
蒙农1号蒙古冰草 25.3b 55.1b 187.3b 456.5b 889.5b 322.7b
蒙农杂种冰草 46.6a 124.7a 348.4a 676.4a 1000.2a 439.3a
蒙农根茎冰草 44.2a 156.0a 368.4a 687.4a 1273.3a 505.9a
注:同小写字母之间差异显著(P<0.05),下同。
Note:The different smal letters indicate significant in same column(P<0.05)
由表5可以看出,三个供试冰草材料枝条密度
5年的观测值均表现出极显著差异。播种当年蒙
农杂种冰草表现出了较强的分蘖能力,枯黄前枝条
密度最大,达到589个/m2;其次是蒙农根茎冰草
为446个/m2;蒙农1号蒙古冰草分蘖能力较差,
只有366个/m2。从第二年开始枝条密度的排序
发生了巨大变化,并保持到第五年。由于蒙农根茎
冰草出现了根茎苗,导致其枝条密度不断增加,连
续4年位列第一,其次是蒙农杂种冰草,蒙农1号
蒙古冰草一直位列第三。
由表5还可以看出,三个供试冰草材料根系重
量5年的观测值,均以蒙农根茎冰草和蒙农杂种冰
草根系重 量 较 大,平 均 分 别 为 505.9g/m2 和
439.3g/m2,无显著差异;其次为蒙农1号蒙古冰
草,根系重量平均为322.7g/m2,与前二者的显著
差异均达到极显著水平。
表6 蒙农根茎冰草地下根茎发育状况
Table 6The results of rhizome development
项 目 2011 2012 2013 2014 2015
根茎总长(m/m2) ——— 6.7 24.8 42.7 87.4
节间长度(cm) ——— 2.2 2.2 2.2 2.2
根茎重量(g/m2) ——— 1.7 8.2 26.8 51.6
根茎占根系(%) ——— 1.1 2.2 3.9 4.1
由表6可以看出,蒙农根茎冰草播种第二年开始
形成地下根茎,单位面积根茎总长度6.7m/m2,根茎
重量为1.7g/m2,根茎重量占根系重量的百分比为
1.1%。之后,各年度各项指标均呈递增趋势。到
2015年,根茎总长度、根茎重量及其百分比分别到达
87.4m/m2、51.6g/m2和4.1%。表明,随生长年限延
长,蒙农根茎冰草地下根茎愈来愈发达。
4 讨论
生殖枝数和小花数是构成潜在种子产量的主
13 草原与草业 Grassland And Prataculture 第28卷 2016年第2期
要因子,而生殖枝数和种子数是构成表现种子产量
的主要因子。三个冰草材料四年测算的潜在种子
产量与表现种子产量的结果值均表现出较大的差
异。蒙农根茎冰草新品系营养生长旺盛,具有晚熟
特性,虽然小花数较多,千粒重也较大,但单位面积
种子产量较低。这与前人研究报道的冰草普遍存
在着结实率低、种子产量不高的现象相一致〔12~14〕。
本试验中蒙农根茎冰草随生长年限的增长,根
茎数量、总长度、根茎重量均呈递增趋势,小区内的
植株由原来的条播行状,变成了密闭状草群。这与
郑红梅〔15〕的有关根茎冰草混生种群数量动态进行
研究结果一致。
5 结论
(1)蒙农根茎冰草新品系返青早,枯黄晚,青绿
期长。一般在3月中旬返青,11月初枯黄,青绿期
可达229d。与蒙农杂种冰草和蒙农1号蒙古冰草
表现一致。新品系生育期为130d,比蒙农杂种冰
草和蒙农1号蒙古冰草种熟期晚4-6d。
(2)蒙农根茎冰草新品系植株高大,产草量较
高,四年平均干草产量8753.1kg/hm2,比蒙农1号
蒙古冰草高39.88%,比蒙农杂种冰草17.58%。
(3)蒙农根茎冰草新品系潜在种子产量较高
(4815.4kg/hm2),表现种子产量较低(364.8kg/hm2)。
高于蒙农1号蒙古冰草,低于蒙农杂种冰草。
(4)蒙农根茎冰草新品系第二年开花之后,行
间开始出现根茎苗,逐渐形成密闭草群。地面枝条
密度五年平均值为3956.6个/m2,显著高于蒙农
杂种冰草和蒙农1号蒙古冰草。
(5)蒙农根茎冰草新品系根系发达,具有地下根
茎。五年根系重量平均值为505.9g/m2,大于蒙农杂
种冰草439.3g/m2和蒙农1号蒙古冰草322.7g/m2。
生长第五年根茎总长度达到87.4m/m2;根茎重量达
到51.6g/m2,占根系重量的4.1%。
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[收稿日期]2016-04-10
[基金项目]内蒙古自然科学基金项目
[作者简介]春 兰(1988- ),女,蒙古族,内蒙古通辽市
人,硕士,主要从事饲草料栽培与生产加工研
究。
[通讯作者]张 众 drzhzh@126.com
23 草原与草业 Grassland And Prataculture 第28卷 2016年第2期