奇臺蘇丹草種皮不同色澤類型與種子產量形成的關系

王慶飛李 紅，張 博，趙 清，郭 仙

(1.新疆草地資源與生態自治區重點實驗室，新疆 烏魯木齊 830052； 2.新疆生產建設兵團水利局,新疆 烏魯木齊 830002; 3.新疆草原總站，新疆 烏魯木齊 830052)

新疆是我國蘇丹草(Sorghumsudanense)種子的主要生產基地之一，種植有不同的蘇丹草品種[1]。奇臺蘇丹草(S.sudanensecv. Qitai)是新疆昌吉州奇臺縣草原站1990年登記的地方品種，為禾本科高粱屬一年生草本，具有喜溫、抗旱、耐貧瘠、適應范圍廣、產量高、再生力強、營養價值高、草適口性好等特點，可用于放牧、刈割青飼、調制青干草或青貯飼料等，同時也是池塘養魚的優質青飼料之一[2-6]。隨著農業種植結構的調整和畜禽、草食性魚類養殖的發展，蘇丹草作為重要的青飼料作物廣泛地用于養殖業生產[7]。奇臺蘇丹草種子有黑殼(穎片為黑色)、紅殼(穎片為紅色)、黃殼(穎片為黃色)等不同色澤類型。在形態發育和染色體數目及核型分析[8-9]、種子活力[10]、抗逆性能[11]、同工酶[12-13]及種子醇溶蛋白[14]等方面已有相關研究，但有關蘇丹草生長發育及種子產量的關系方面研究較少。為此，于2008年在新疆昌吉州奇臺縣草原工作站進行了奇臺蘇丹草不同色澤類型與生長發育及種子產量的關系試驗，旨為奇臺蘇丹草不同色澤類型遺傳研究及種子生產提供科學依據。

1 試驗區概況

試驗在奇臺縣草原站進行，試驗地位于準噶爾盆地東南部，地處89°13′～91°22′ E，43°25′～45°29′ N，年平均氣溫5.5 ℃，7月平均氣溫22.6 ℃，極端最高氣溫39 ℃，1月平均氣溫-18.9 ℃，極端最低氣溫-37.3 ℃；年平均相對濕度60%，無霜期年平均153 d (從4月下旬到10月上旬)，年平均降水量269.4 mm；試驗地土壤為壤土，堿解氮19.83 mg/kg，速效磷9.89 mg/kg，速效鉀309.36 mg/kg，pH值8.4，有機質14.56 g/kg，總鹽0.47 g/kg。

2 試驗材料及方法

2.1試驗材料 奇臺蘇丹草種子由新疆農業大學草業與環境科學學院牧草遺傳育種實驗室提供，2007年9月收獲，根據種皮色澤可分為黑殼、紅殼、黃殼3種類型。

2.2試驗方法

2.2.1試驗設計 千粒重、粒長、粒寬測定：從不同色澤類型的種子中分別抽取1 000粒種子稱量，計算千粒重；從不同色澤類型種子中分別抽取10粒種子，用游標卡尺分別測定其粒長、粒寬；以上試驗各重復3次。

發芽試驗：2008年3月14-23日在新疆草地資源與生態重點實驗室進行。用玻璃培養皿，底部墊2層消毒濾紙，將3種色澤類型的20粒種子均勻平放在濾紙上，置于溫度為26.5 ℃的恒溫箱中，逐日觀察發芽情況，觀測7 d，每個處理重復3次。

田間試驗：試驗采用隨機區組設計，設黑殼、紅殼、黃殼3個處理，重復3次，小區面積4 m×5 m，人工條播，行距45 cm，株距為10 cm，四周設保護行。

2008年5月6日播種，深度4 cm，播量 8.6 kg/hm2，分別在苗期、拔節期、抽穗期、盛花期和乳熟期灌溉，中耕3次，8月28日測產并收獲。

2.2.2觀測指標

生育期：觀測出苗期、拔節期、孕穗期、抽穗期、初花期、盛花期、灌漿期、乳熟期、臘熟期等生育期，初花期測定時間為20%植株開花，盛花期為80%，其他各時期為50%。

根質量：成熟期每小區以對角線的方式隨機取10株，挖取地下鮮根稱量。

莖質量、葉質量：成熟期每小區以對角線的方式隨機取10株，植株地上部分除去葉和葉柄后為莖質量，分別稱取莖和葉的質量。

莖粗：用游標卡尺測定基部起第5個莖節的直徑。

莖節長：測量基部起第5個莖節的長度。

單株種子產量：每小區對角線隨機取10株，測產。

2.3數據處理 用SPSS 11.0、Excel 2000軟件進行分析。

3 結果與分析

3.1千粒重、粒長、粒寬及發芽率 由表1可以看出，黑殼千粒重最大、黃殼次之、紅殼最小，與紅殼和黃殼相比，黑殼分別高15.40%和10.48%，黃殼與紅殼相比高4.46%，三者之間差異顯著(P<0.05)；黑殼粒長最大、紅殼次之、黃殼最小，與紅殼和黃殼相比，黑殼分別高0.21%和1.69%，紅殼與黃殼相比高1.48%，三者之間差異不顯著(P>0.05)；紅殼粒寬最大、黑殼次之、黃殼最小，與黑殼和黃殼相比，紅殼分別高0.48%和10.00%，黑殼與黃殼相比高9.47%，三者之間差異不顯著(P>0.05)。

表1 奇臺蘇丹草種皮不同色澤類型的千粒重、長度、寬度與發芽率

發芽率3個處理平均為96%，黑殼和紅殼均為100%，黃殼為88%，黑殼和紅殼分別與黃殼相比高13.64%。

3.2生長發育觀測

3.2.1生育期 由表2可以看到，在營養生長時期，3種色澤類型的蘇丹草生育期無差異，而進入生殖生長后3種籽粒類型蘇丹草生育期有差異，但差異不明顯；從孕穗期開始，黑殼與紅殼和黃殼相比生育期提前，紅殼與黃殼相比生育期提前。從表中可以看出，黑殼蘇丹草生育期要比紅殼提前3～4 d，比黃殼提前5～6 d。

3.2.2根、莖、葉差異比較 表3看出，經方差分析，3種不同色澤類型蘇丹草根質量、莖粗、莖節長、葉柄長、莖葉比、分蘗數等差異不顯著(P>0.05)，黃殼根質量最大，紅殼次之，黑殼最小；紅殼莖節長最長，黑殼次之，黃殼最短；不同色澤類型蘇丹草的莖粗差異不顯著(P>0.05)；基分蘗數紅殼最多，黑殼最少，莖分蘗數黃殼最多，黑殼最少。3種類型莖葉比差異不顯著(P>0.05)。

3.3種子產量 由表4可知，3種色澤類型蘇丹草穗軸長和一級穗分枝數差異不顯著(P>0.05)。穗軸長黑殼最大、黃殼次之、紅殼最小；一級穗分枝數黑殼最大、黃殼次之、紅殼最小；單株籽粒數黑殼最多，黃殼次之，紅殼最少，黑殼與紅殼相比高45.26%，黑殼與黃殼相比高8.38%，黃殼與紅殼相比高34.03%。

表2 奇臺蘇丹草不同色澤類型物候期觀測

表3 不同色澤類型奇臺蘇丹草營養器官形態

表4 不同色澤類型奇臺蘇丹草穗形態及種子產量

奇臺蘇丹草種植后黑殼生產的種子千粒重最高、紅殼次之、黃殼最低，黑殼分別與紅殼和黃殼相比差異顯著(P<0.05)，黃殼與紅殼相比差異不顯著(P>0.05)；種子鮮質量黑殼與紅殼相比差異顯著(P<0.05)，黑殼和紅殼分別與黃殼相比差異不顯著(P>0.05)；種子單株產量黑殼最高、黃殼次之、紅殼最低，黑殼分別與紅殼和黃殼相比差異顯著(P<0.05)，黃殼與紅殼相比差異不顯著(P>0.05)。

無論是穗質量、單株籽粒數和單株種子產量還是千粒重，黑殼都明顯高于紅殼和黃殼，黑殼和紅殼種子發芽率均為100%，黃殼種子的發芽率只有88%，致使黃殼的保苗株數低，最終導致種子產量黑殼最高、紅殼次之、黃殼最低，分別為3 593.52、2 654.89和2 649.60 kg/hm2，與紅殼和黃殼相比分別高35.35%和35.63%，紅殼與黃殼相比高0.2%，由此可以初步判定，單株籽粒數、單株種子產量和千粒重對種子產量構成因素影響較大，保苗株數和落粒性次之，一級穗分枝數影響較小。

4 討論

本研究中奇臺蘇丹草黑殼種子千粒重最大、黃殼次之、紅殼最小，而王彥榮等[15]研究蘇丹草不同品種不同色澤的結果為紅殼的寧農蘇丹草(Ningnong)種子千粒重最大，其次是黑殼的新蘇2號蘇丹草(Xinsu.No.2)、鹽池蘇丹草(Yanchi)和烏拉特1號蘇丹草(Wulate.No.1)種子，最低是雜殼的奇臺蘇丹草種子，由此可見，相同品種不同色澤類型的蘇丹草種子千粒重有差異，同一色澤類型的不同品種蘇丹草種子千粒重差異較大。

奇臺蘇丹草3種不同色澤類型的根質量、莖粗、莖節長、葉柄長、莖葉比、分蘗數等營養器官差異不顯著(P>0.05)，這與王六英等[8]研究的烏拉特1號蘇丹草結果一致。本研究穗軸長之間和一級穗分枝數之間差異不顯著，這與王六英等[8]、易津等[16]研究的烏拉特1號蘇丹草穗軸長間差異極顯著，一級穗分枝數間差異顯著不一致。其原因可能有2種：其一，可能是由供試材料不同導致；其二，在種子成熟期各小區中又出現了黑殼、紅殼和黃殼3種色澤類型，其中黑殼占70%以上，在隨機取樣中，可能與黑殼所占比例較大有關。

蘇丹草種子活力與種子產量成正相關，種子活力的強弱在一定程度上影響著種子產量的高低，種子活力越強，種子產量越高[17]。奇臺蘇丹草黑殼和紅殼種子發芽率都為100%，黃殼種子的發芽率只為88%，說明黑殼和紅殼的種子活力大于黃殼，理論上黑殼和紅殼的每公頃產量會大于黃殼，本研究結果為黑殼每公頃產量最高、紅殼次之、黃殼最低，這與林小虎等[17-18]、王楨等[19]的研究結果相一致。無論是穗質量、單株籽粒數、千粒重還是單株種子產量和每公頃產量，黑殼都高于紅殼和黃殼，所以在種子生產中，可將紅殼和黃殼的種子除去再進行播種，有利于種子產量的提高。

通過調查還發現，個別植株主穗上全部是黑殼，而分蘗穗上卻出現了紅殼；或者主穗上全部是紅殼，分蘗穗上出現了黃殼。不同色澤類型的蘇丹草種子是由基因控制還是受營養調節及環境的影響，這些有待于進一步研究。

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