种植密度对饲用小黑麦、饲用黑麦种子生产性能的影响

游永亮,李 源,赵海明,武瑞鑫,刘贵波,翟兰菊

(河北省农林科学院旱作农业研究所 河北省农作物抗旱研究重点实验室，河北 衡水 053000)



种植密度对饲用小黑麦、饲用黑麦种子生产性能的影响

游永亮,李 源,赵海明,武瑞鑫,刘贵波,翟兰菊

(河北省农林科学院旱作农业研究所 河北省农作物抗旱研究重点实验室，河北 衡水 053000)

为了明确饲用小黑麦(×TriticaleWittmack)和饲用黑麦(Secalecereale)在河北平原农区种子生产时的最佳种植密度，2014-2016年连续两年在河北省衡水市护驾迟镇设置每公顷60万、110万、160万、210万、260万和310万株的种植密度，探究其对饲用小黑麦和饲用黑麦种子生产性能的影响。结果表明,种植密度对饲用小黑麦和饲用黑麦种子生产影响较大，在不同种植密度下饲用小黑麦和饲用黑麦种子产量、亩穗数、穗粒数、千粒重差异显著，倒伏性差异明显。在河北平原农区10月中上旬播种，饲用小黑麦和饲用黑麦种子生产适宜种植密度均为每公顷110万株基本苗，相同条件下饲用黑麦可比饲用小黑麦适当减少播量，此时饲用小黑麦和饲用黑麦种子产量高，饲用小黑麦种子产量达到每公顷4 300 kg以上，饲用黑麦种子产量达到每公顷3 900 kg以上；倒伏轻，千粒重高，种子饱满，商品性好。

饲用小黑麦；饲用黑麦；种植密度；种子产量；产量结构；生产性能；通径分析

小黑麦(×TriticaleWittmack)是杂交新物种，由小麦(Triticumaestivum)和黑麦(Secalecereale)经过属间杂交并应用染色体工程育种方法培育而成。小黑麦按照用途可分为粮用型、饲用型、粮饲兼用型[1]。饲用小黑麦是以饲用性状为主要选育目标，通过定向培育而成，以全株收获作为饲草利用的小黑麦品种。黑麦属于禾本科，原产于中东和地中海地区，在20世纪90年代是俄罗斯等国家主要粮食作物[2]，20世纪80年代黑麦作为一种重要饲料作物被引入黄淮海区域在冬闲田种植利用。饲用小黑麦和饲用黑麦均能够充分利用冬闲田种植，作为一种优质高蛋白麦类青饲料作物被广泛利用。

饲用黑麦种子生产方面的研究报道较少,相关学者通过播种期及水肥处理对冬牧70黑麦种子产量的研究认为，冬牧70种子产量均随着播种期延迟而降低，同一播期下浇水比不浇水增产效果明显；施肥表现增产，但增产效果与浇水有关[3]。粮用型小黑麦种子生产方面，在达吉斯坦共和国试验结果表明小黑麦最佳种植密度为每公顷600万粒[4];国内学者在贵州地区的试验结果表明以每亩(667 m2)14万粒播种量时籽粒产量最高[5];在哈尔滨地区的试验结果表明种植密度为每公顷450万株时产量结构比较协调，籽粒产量最高[6]。适当施肥降低种植密度，能够促进籽粒产量的提高[7]。粮饲兼用型小黑麦籽粒产量方面，相关学者应用灰色关联分析法分析粮饲兼用型小黑麦籽粒产量与各性状的关联度，结果显示千粒重在6个性状中权重最大[8]。另有学者认为，环境因素以及环境和基因互作对小黑麦种子产量的影响远大于基因型，分别为基因型效应的25.9倍和2.1倍[9]。对饲用型小黑麦的研究主要集中在饲草产量方面[10-13]，部分研究还从籽粒品质[14]、籽粒产量构成因素[15]进行过比较分析。饲用小黑麦中早期刈割时种子产量仅为不刈割时的50%～65%[16]。小黑麦在N、P、K、有机肥配施条件下比单一施肥条件籽粒产量更高[17]。种植密度对饲用小黑麦和饲用黑麦种子产量的影响鲜见报道。由于饲用小黑麦以生产饲草为主，要求茎蘖多，生物量大，兼顾种子产量，而粮用型小黑麦以收获籽粒为主，因此与粮用型小黑麦相比饲用型小黑麦一般植株高大，种子产量低，易倒伏。因此，饲用型小黑麦在种子生产中受到种植密度等因素的影响比粮用型小黑麦可能更明显，鉴于此，研究种植密度对饲用小黑麦种子生产的影响十分必要。

本研究在河北平原农区通过分析种植密度对饲用小黑麦和饲用黑麦种子产量以及产量构成因素的影响，旨在明确河北平原农区饲用小黑麦和饲用黑麦种子生产最佳播种量，为饲用小黑麦和饲用黑麦种子生产提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验在河北省农林科学院旱作农业研究所试验站内进行。试验地位于河北省深州市护驾迟镇(115°42′ E、37°44′ N)，海拔20 m，全年平均降水量497.1 mm，其中70%的降水集中在7月-8月。年平均气温13.3 ℃，无霜期202 d。试验地养分情况：全氮1.1 g·kg-1，有效磷32.3 mg·kg-1，速效钾125.4 mg·kg-1，碱解氮62.8 mg·kg-1，有机质15.5 g·kg-1。

1.2 试验品种

试验品种为饲用小黑麦中饲1048和饲用黑麦冬牧70。中饲1048为中国农业科学院作物研究所培育，为国家草品种区域试验对照种。冬牧70是从美国引进的饲用黑麦品种。两个品种为目前海河平原区主推的饲用小黑麦、黑麦品种。

1.3 试验方法

试验于2014年10月至2016年7月在河北省农林科学院旱作农业研究所护驾迟试验站进行了两个周期。根据种子发芽率和千粒重，对出苗后分蘖前各小区实际基本苗进行统计，并参考董永琴等[5]关于粮用型小黑麦播种量，设置饲用小黑麦中饲1048和饲用黑麦冬牧70两个品种各6个种植密度，种植密度分别为每公顷60万、110万、160万、210万、260万和310万株。试验随机区组设计，3次重复，共36个小区。小区面积3 m×5 m，试验采取机播，播种时间分别为2014年10月9日和2015年10月13日，南北种植，每个小区15行，行长5 m，行距20 cm，播深3～5 cm。播前施复合肥(N∶P∶K=15∶15∶15)750 kg·hm-2，返青期灌水一次，灌水量750 m3·hm-2，并随灌水追施尿素300 kg·hm-2。

1.4 调查项目及方法

生育期：记载包括播种期、出苗期、拔节期、孕穗期、抽穗期、开花期和种子成熟期等各生育期。

株高：种子收获前每小区随机选取10株，分别测量地面至穗顶部的高度(不计芒长)，计算平均值；

倒伏性：种子收获前按照无(0)、轻(25%)、中(30%)、重(50%)的四级调查标准进行。植株倾倒45°以上为倒伏。

籽粒产量：籽粒成熟后，每小区去掉边行和各0.5 m行头，剩余面积收获籽粒后称量各小区籽粒产量，计算每公顷籽粒产量。

基本苗：出苗后分蘖前调查，采取1 m双行法，数其苗数，折算成“株·hm-2”表示，取两年平均值。

最高茎数：拔节前分蘖数达到最高峰时调查，采取1 m双行法，数其茎数，折算成“茎·hm-2”表示，取两年平均值。

分蘖数=最高茎数/基本苗。

穗数：种子收获前调查，采取1 m双行法，统计有效穗数(穗粒数在5 粒以上者)，折算成“穗·hm-2”表示，取两年平均值。

成穗率=穗数/最高茎数×100%。

穗粒数：每小区在种子成熟后随机选取10个穗，记录总粒数，取平均值，再取两年平均值。

千粒重：种子收获后每小区随机数取1 000粒种子称重，重复3次，取平均值。

1.5 数据处理

用SAS软件数据处理系统对试验数据进行方差分析，用DPS软件对试验数据进行通径分析，用Excel 2003软件进行表格制作。

2 结果与分析

2.1 不同种植密度下饲用小黑麦和饲用黑麦的生育期

对不同种植密度下饲用小黑麦和饲用黑麦连续两年的生育期进行了调查(表1)。2014-2015年度和2015-2016年度饲用小黑麦和饲用黑麦播种时间分别为10月9日和10月13日。不同种植密度下饲用小黑麦和饲用黑麦的出苗期一致，随着生育期的推进，从拔节期到开花期种植密度为每公顷60万和110万株的饲用小黑麦和饲用黑麦的生育期比每公顷160万～310万株的饲用小黑麦和饲用黑麦生育期推迟1～2 d，但成熟期一致。

2.2 不同种植密度对种子产量的影响

饲用小黑麦和饲用黑麦两年平均种子产量在不同种植密度下差异显著(表2)。随着种植密度的增加，饲用小黑麦和饲用黑麦种子产量均先增加后降低，当种植密度为每公顷110万株时种子产量最高，平均分别为4 340.71和3 913.07 kg·hm-2，显著高于除每公顷160万株外的其它种植密度(P<0.05)。

2.3 不同种植密度下饲用小黑麦和饲用黑麦种子产量构成要素分析

2.3.1 亩穗数 饲用小黑麦随着种植密度增加，亩穗数基本呈现逐渐上升趋势(表3)，每公顷260万株的亩穗数最高，为每公顷325.16万穗，当种植密度达到到每公顷310万株处理时亩穗数略有下降。每公顷60万株亩穗数显著低于其它种植密度(P<0.05)，其它种植密度间无显著差异(P>0.05)。饲用黑麦不同种植密度处理之间亩穗数的差异显著。随着种植密度增加，亩穗数整体呈现先增加后降低的趋势，每公顷210万株的亩穗数最高，为每公顷576.96万穗，显著高于除每公顷260万株外的其余种植密度。

2.3.2 穗粒数 不同种植密度下饲用小黑麦和饲用黑麦穗粒数差异显著(表3)，随着种植密度增加饲用小黑麦和饲用黑麦的穗粒数均呈下降趋势。饲用小黑麦在每公顷60万株的穗粒数最多，为48.60个，显著大于每公顷210万、260万和310万株处理(P<0.05)，与每公顷110万和160万株处理差异不显著(P>0.05)。饲用黑麦在每公顷60万株时的穗粒数最多，为53.43个，显著大于其它种植密度。

2.3.3 千粒重 不同种植密度下饲用小黑麦和饲用黑麦的千粒重差异显著，且随着种植密度增加千粒重整体呈现逐渐下降趋势。饲用小黑麦在每公顷60万株的种子千粒重最大，为48.68 g，与每公顷110万和160万株处理差异不显著(P>0.05)，但显著大于每公顷210万、260万和310万株处理的种子千粒重(P<0.05)。饲用黑麦在每公顷60万株处理的种子千粒重最大，为28.41 g，与每公顷110万株处理差异不显著，但显著大于其它处理的种子千粒重。

2.3.4 种子产量构成要素通径分析 亩穗数(X1)、穗粒数(X2)和千粒重(X3)种子产量构成要素对种子产量(Y)的通径分析结果表明，亩穗数、穗粒数和千粒重对饲用小黑麦种子产量的直接贡献依次为穗粒数>亩穗数>千粒重，对饲用黑麦种子产量的直接贡献依次为千粒重>穗粒数>亩穗数(表4)。饲用小黑麦的穗粒数与种子产量的相关系数为0.585 5，呈正相关关系，直接通径系数为0.686 6，所起到的直接效应最大，说明穗粒数对饲用小黑麦种子产量起到重要作用；饲用黑麦的千粒重与种子产量的相关系数为0.838 4，呈正相关关系，直接通径系数为0.484 3，所起到的直接效应最大，说明千粒重对饲用黑麦种子产量作用重大。

表2 不同种植密度下饲用小黑麦和饲用黑麦种子产量Table 2 Seed yield of ×Triticale Wittmack and Secale cereale in different planting densities

注：同列不同小写字母表示不同种植密度下差异显著(P<0.05)。下表同。

Note: Different lowercase letters within the same column indicate significant differences among different planting densities at the 0.05 level; similarly for the following tables.

表3 不同种植密度下饲用小黑麦和饲用黑麦亩穗数、穗粒数和千粒重Table 3 The heading rate, kernel number per spike, thousand-seed weight of ×Triticale Wittmack and Secale cereale in different planting densities

表4 饲用小黑麦和饲用黑麦种子产量构成要素与种子产量的直接通径分析Table 4 Path coefficient analysis between yield main components and seed yield of ×Triticale Wittmack and Secale cereale

2.4 最高茎数、分蘖数、成穗率、株高和倒伏性分析

饲用小黑麦最高茎数随着种植密度增加呈现先升高后降低的趋势，且不同种植密度下差异显著(表5)。每公顷210万株处理的最高茎数最大，为每公顷1 304.40万个，与每公顷260万和310万株处理的最高茎数差异不显著(P>0.05)，但显著高于每公顷60万、110万和160万株处理(P<0.05)。不同种植密度下饲用黑麦最高茎数与饲用小黑麦变化趋势相同，随着种植密度增加呈现先升高后降低的趋势，但每公顷260万株处理的最高茎数最大，为每公顷1 898.45万个，显著高于其它处理下的最高茎数。

饲用小黑麦和饲用黑麦分蘖数均随着种植密度增加呈现逐渐减少趋势(表5)，每公顷60万株时饲用小黑麦和饲用黑麦分蘖数最多，分别为12.96和18.47 个，显著高于其它种植密度下饲用小黑麦和饲用黑麦的分蘖数(P<0.05)，每公顷310万株时饲用小黑麦和饲用黑麦分蘖数最少。

饲用小黑麦成穗率随着种植密度增加呈现先降低后升高的趋势，最大值出现在每公顷60万株时，为33.16%，显著高于其它种植密度的成穗率(P<0.05)。饲用黑麦成穗率同样在每公顷60万株最高，为43.28%，显著高于其它种植密度下的成穗率。

饲用小黑麦株高随着种植密度增加呈现逐渐降低趋势，且差异显著。饲用小黑麦株高在每公顷60万株处理时最高，达168.13 cm，显著高于每公顷160万～310万株处理的株高(P<0.05)，但与每公顷110万株处理的株高差异不显著(P>0.05)。饲用黑麦株高在种植密度每公顷60万～260万株之间随着播种密度增加呈逐渐降低趋势，当种植密度达到每公顷310万株时饲用黑麦株高略有上升，株高最大值出现在每公顷60万株处理，为156.42 cm，显著高于每公顷160万～310万株处理的株高，和每公顷110万株处理的株高差异不显著。

不同种植密度下饲用小黑麦和饲用黑麦的倒伏性不同(表5)，种植密度在每公顷60万株时饲用小黑麦和饲用黑麦均没有倒伏现象发生，当种植密度为每公顷110万和160万株时，饲用小黑麦出现轻微倒伏现象，当种植密度每公顷160万株时，饲用黑麦出现中度倒伏，当种植密度达到每公顷210万株以及以上时，饲用小黑麦和饲用黑麦均出现重度倒伏现象，且同等种植密度下饲用黑麦比饲用小黑麦倒伏更严重。

表5 不同种植密度下饲用小黑麦和饲用黑麦最高茎数、分蘖数、成穗率、株高和倒伏性Table 5 The max stem number, tiller number, productive tiller percentage, plant height, lodging resistance of ×Triticale Wittmack and Secale cereale in different planting densities

3 讨论与结论

相关研究表明，多花黑麦草(Loliummultiflorum)种子生产应适当控制分蘖，减少无效分蘖以降低养分消耗和控制倒伏[18]。本研究饲用小黑麦在种植密度在每公顷210万～310万株时，最高茎数显著高于种植密度为每公顷110万～160万株处理，但亩穗数差异不显著，进一步证明了播种量过高时，群体急剧增加，因资源和空间限制，导致大部分分蘖成为无效分蘖，不能形成有效穗，从而影响种子产量，这与小黑麦东农96 026种植密度在每公顷450万株时籽粒产量大于每公顷600万株的结果一致[6]。而饲用小黑麦和饲用黑麦在种植密度过低时虽然能够通过自身分蘖增加群体密度，但因自身分蘖潜力无法满足群体需求，导致总茎数过低，亩穗数不足，从而影响到饲用小黑麦和饲用黑麦种子产量。

种植密度是影响麦类作物倒伏的重要因素之一，而倒伏进一步影响到种子产量。倒伏情况下作物光合作用降低，影响后期种子灌浆，导致作物种子粒数减少和籽粒千粒重降低，引起种子产量降低，而且造成收获困难，对实际种子产量影响较大[18]。相关研究表明，小麦倒伏对千粒重的降低作用达到极显著水平，比正常状态平均下降17.77%[19]。另有研究表明，小麦灌浆中期倒伏，千粒重显著降低，仅粒重降低一项就使产量降低15.74%以上，减产极显著[20]。种植密度的大小显著影响到作物的倒伏性，国内大量研究多有报道且结果一致，即随着种植密度增加倒伏率增加[21]。麦类作物通过降低播量减小群体而有利于防止倒伏，并可通过分蘖来补偿有效茎数，达到维持产量的目的。本研究显示，当饲用小黑麦和饲用黑麦播种量为每公顷210万株及以上时，均出现严重倒伏现象，千粒重显著降低，种子产量明显下降，和以上研究结果一致。因此，通过调节种植密度来提高饲用小黑麦和饲用黑麦种子产量是改善饲用小黑麦和饲用黑麦种子生产的一种重要途径。

种植密度通过影响饲用小黑麦和饲用黑麦的亩穗数、穗粒数和千粒重来间接影响其种子产量，而亩穗数、穗粒数和千粒重对种子生产的贡献大小并不相同。本研究结果显示，当种植密度在每公顷60万株时，饲用小黑麦和饲用黑麦亩穗数虽较低，但穗粒数和千粒重较高，种子产量反而高于每公顷210万～310万株处理。种植密度在每公顷110万株时饲用小黑麦和饲用黑麦虽然亩穗数、穗粒数和千粒重都不是最大值，但综合三因素后其种子产量均高于其它种植密度处理，通径分析结果进一步显示，穗粒数对饲用小黑麦种子产量起到重要作用，而千粒重对饲用黑麦种子产量作用重大。即种植密度对饲用小黑麦和饲用黑麦种子产量是一个综合影响结果，适宜种植密度下饲用小黑麦和饲用黑麦种子产量才能达到最大值，过高或过低均影响饲用小黑麦和饲用黑麦种子生产。

饲用小黑麦和饲用黑麦种子产量形成是一个长期复杂的过程，不仅受种植密度影响，还受到自身遗传条件、栽培管理措施等方面的影响。本研究仅探讨在河北平原农区10月中上旬播种情况下饲用小黑麦和饲用黑麦种子生产的适宜种植密度，没有考虑不同播种时期、不同播种行距以及不同施肥灌溉条件等，也没有进行种子质量、商品性测定，如种子色泽、大小、饱满度、发芽势等。下一步需开展相关试验，找到饲用小黑麦和饲用黑麦在河北平原农区种子生产的最佳种植密度。

本研究表明，在河北平原农区10月中上旬播种情况下，饲用小黑麦和饲用黑麦种子生产适宜种植密度均为基本苗110万株·hm-2，由于饲用黑麦分蘖能力强于饲用小黑麦，因此在相同条件下与饲用小黑麦相比饲用黑麦可适当减少播量。

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(责任编辑 张瑾)

Effect of planting density on ×TriticaleWittmack andSecalecerealeseed productivity

You Yong-liang, Li Yuan, Zhao Hai-ming, Wu Rui-xin, Liu Gui-bo, Zhai Lan-ju
(Dryland Farming Institute of Hebei Academy of Agricultural and Forestry Sciences, Key Lab oratory of Crop Drought Tolerance Research of Hebei Province, Hengshui 053000, China)

To determine the optimal planting density for ×TriticaleWittmack andSecalecerealeseed productivity in the Hebei Plain Farming Area, the effect of planting density was studied at Hujiachi Town, in Hengshui city, Hebei Province during 2014-2016. The results indicated that planting density significantly affected ×TriticaleWittmack andSecalecerealeseed production in various ways: seed yield, heading rate, kernel number per spike, thousand-seed weight and susceptibility to lodging. The optimal planting density of ×TriticaleWittmack andSecalecerealewas 1.1 million·ha-1basic seedling in October on the Hebei plain, and it would be appropriate to sow lessS.cerealewhen planted alone under the same conditions. Under optimal seeding density, the seed yield of ×TriticaleWittmack was more than 4 300 kg·ha-1and the seed yield ofS.cerealewas more than 3 900 kg·ha-1; and both species showed good performance with light lodging, high thousand-seed weight, full seed, and good commodity.

×TriticaleWittmack;Secalecereale; planting density; seed yield; yield component; production performance; path coefficient analysis

Liu Gui-bo E-mail:lgb2884@126.com

2017-01-04 接受日期：2017-04-26

河北省渤海粮仓科技示范工程项目；现代农业产业技术体系建设专项资金(CARS-35-24)；河北省科技厅科技支撑项目(14226335D)；河北省牧草产业技术创新战略联盟(16018)

游永亮(1982-)，男，山东东明人，助理研究员，硕士，主要从事饲用小黑麦、青贮玉米育种及配套栽培技术研究。 E-mail:yyl0012_2007@163.com

刘贵波(1965-)，男，河北武强人，研究员，硕士，主要从事牧草育种及栽培技术研究。E-mail:lgb2884@126.com

10.11829/j.issn.1001-0629.2017-0004

S816;S352.3

A

1001-0629(2017)07-1522-08

游永亮,李源,赵海明,武瑞鑫,刘贵波,翟兰菊.种植密度对饲用小黑麦、饲用黑麦种子生产性能的影响.草业科学,2017,34(7)：1522-1529.

You Y L,Li Y,Zhao H M,Wu R X,Liu G B,Zhai L J.Effect of planting density on ×TriticaleWittmack andSecalecerealeseed productivity.Pratacultural Science，2017,34(7)：1522-1529.