披碱草属禾草种子的应用与生产技术研究

毛培胜，孙 铭，孙守江，杨春华

(中国农业大学草业科技学院，北京 100193)

我国拥有天然草原面积3.92亿hm2，但草原沙化、退化、盐碱化面积已占草原总面积的90%以上，产草量下降了30%～50%[1]。由此造成的生态环境破坏、草原畜牧业生产水平下降已经严重影响到国民经济发展和农牧民的正常生活，这种情况在北方干旱半干旱地区尤为突出。此外，“山水林田湖草生命共同体”理念的提出，草原的生态功能受到广泛关注，草原生态修复也成为各级政府部门一项长期而艰巨的任务。保障各种抗逆牧草种子的需求则成为草原修复顺利实施的首要前提，也关系到现代草种业的发展和战略安全。但我国牧草种子平均产量为320～400 kg/hm2，专业化规模化程度低，无论数量和质量都不能满足我国草原生态修复对种子的需求。因此，针对我国退化草原生态修复的需求，如何建立国产抗逆牧草种子的生产体系，是实现种业国产化、现代化的核心。

1 牧草种子生产与需求

1.1 我国牧草的种子生产概况

我国牧草种子生产起步于20世纪50年代，建立了20多个草籽繁殖场，在内蒙古、青海等省区专门生产各种牧草种子，但种子生产田间管理粗放，通常牧草种子的产量水平较低。进入21世纪，退牧还草、天然草原改良、草原生态保护补助奖励机制等国家各项草原建设工程相继开展，对于种子产量和技术水平要求更高。国家先后投资在内蒙古、新疆等26个省区共建设牧草种子基地220余个。到2019年全国牧草种子田总面积9.2万hm2，生产种子9.8万t。垂穗披碱草(Elymusmutans)、老芒麦(E.sibiricus)种子田面积仅次于紫花苜蓿(Medicagosativa)，并且主要集中于青海省、甘肃省、四川省和河北省。

我国不同草原类型生态修复所需的牧草种或品种不同，平均每年审定通过的牧草新品种有17个，其中禾本科、豆科牧草审定登记品种数量占总数的91%，且禾本科牧草品种数量最多[2]。截至2021年，国家已经通过审定的牧草新品种有651个，其中披碱草属有10个老芒麦品种，5个垂穗披碱草品种，2个短芒披碱草(E.breviaristatus)品种，披碱草(E.dahuricus)和无芒披碱草(E.submuticus)品种各1个。老芒麦、垂穗披碱草等禾草是北方草原生态修复工程中的主要乡土草种，但是国内种子生产忽视对气候环境条件的特殊要求，种子田常与饲草生产田兼用，且田间管理粗放、机械化程度低，种子产量低、质量差的问题尚未根本解决。尤其是披碱草属禾草种子专业化生产技术水平较低，也无法从国外进口，难以满足草原生态修复的需求，严重制约了北方干旱半干旱地区退化草原植被恢复工作的实施。

1.2 退化草原生态修复对于牧草种子的需求

北方干旱半干旱地区是我国重要的生态屏障，以荒漠化草原为主，生态系统十分脆弱，涉及河北、山西、内蒙古、辽宁、吉林、黑龙江、陕西、甘肃、宁夏和新疆等10个省(区)。草原生态环境恶化受到各级政府部门的重视，国家推进生态文明建设为草原生态保护带来新的机遇。到“十二五”末，全国草原生态总体恶化局面尚未根本扭转，中度和重度退化面积仍占1/3以上，草原生态仍很脆弱。随着工业化、城镇化的推进，草原资源和环境承受的压力将越来越大。因此，为治理退化草原，改善草原生态，提高草原生产能力，实施退牧还草、京津风沙源治理、新一轮退耕还林还草、农牧交错带已垦草原治理、草业良种等工程，全面落实草原生态保护补助奖励政策。根据农业农村部全国草原保护建设利用“十三五”规划，到2020年北方干旱半干旱区人工种草保留面积达到0.13亿hm2，改良草原面积达到0.31亿hm2，而全国改良草原达到0.6亿hm2。《全国生态环境建设规划(1999—2050)》提出，2011—2030年新增人工草地、改良草地0.8亿hm2。按照建设规划粗略统计，牧草种子年生产量仅能提供不足20%的建设需求，草种业的发展成为草原生态修复工作实施的瓶颈。

2 披碱草属主要禾草种子生产管理技术的研究

老芒麦、垂穗披碱草等披碱草属禾草具有耐寒、耐旱等抗逆性，被广泛应用于草地建植和退化草原生态修复，同时也开展了种子生产技术的相关研究[3]。我国禾本科牧草种子科学技术研究与实践一直受到政府部门和学者的关注[4]。从1995年起，在内蒙古太卜寺旗、河北坝上鱼儿山牧场开展老芒麦种子田密度、施肥等试验研究[5-6]。2000年后，围绕老芒麦、垂穗披碱草播种行距、施肥、灌溉、植物生长调节剂等关键技术环节开展了系统研究。

2.1 种子田播种技术

在种子生产实践中，播种时间、播种行距、播种量等是决定种子产量水平的首要环节。同德无芒披碱草在6月10日播种，可以收获最高的种子产量[7]。垂穗披碱草种子生产研究表明，不同行距要求有相应的播种量，播量与行距的配置为22.5 kg/hm2和30 cm时种子产量最高[8]。多叶老芒麦播量与行距的最优配置为14～21 kg/hm2和45 cm[9]。川草2号老芒麦在60 cm行距时种子产量最高达1 485 kg/hm2[10]。在河北坝上地区随着行距的增加，老芒麦种子产量逐渐降低，在行距为30 cm时获得最高种子产量[11]。

2.2 种子田施肥管理技术

由于垂穗披碱草、老芒麦等禾草具有较强的耐旱能力，在种子田管理中，土壤养分的亏缺是研究关注的重点。

垂穗披碱草种子田施肥研究中，在青海省果洛州施用磷酸二铵处理，种子产量最高[11]；在青海省冈察县春秋季分施120 kg N/hm2，种子产量可达1 865 kg/hm2[12]。在西藏拉萨地区施氮量和灌水量是影响野生垂穗披碱草种子产量的主要因素，而施磷作用不显著[13]，且拔节期喷施钾肥可以提高种子产量[14]。

老芒麦种子生产试验中，在内蒙古太卜寺旗施用120 kg N/hm2和90 kg P/hm2可获得较高的种子产量。施用适量的氮磷肥，种子产量可提高48%，施钾肥对促进氮磷肥效的发挥起到了显著作用[15]。在一定的氮磷水平上配施钾肥能显著提高多叶老芒麦种子产量[16]。在青海同德县施钾肥基础上，增施氮肥和磷肥可以提高短芒老芒麦(同短芒披碱草)种子产量[17]；在宁夏固原地区采用75 kg N/hm2和37.5 kg P2O5/hm2组合处理短芒老芒麦，可以获得最高的种子产量[18]。四川红原地区川草2号老芒麦在分蘖—拔节期追施120 kg/hm2复合肥能提高种子产量[10]。在河北坝上地区老芒麦行距、磷肥和氮肥的互作极显著(P<0.01)影响每生殖枝小穗数、每小穗小花数以及每小穗种子数，种植第2 a时以行距30 cm、90 kg N/hm2处理的种子产量最高[19]。但在种植第3 a时，行距30 cm、90 kg P /hm2和30 kg N/hm2处理种子产量最高[20]。氮肥春季、秋季施入均能提高老芒麦种子产量和产量组分，秋季施肥显著(P<0.05)提高单位面积生殖枝数；在施60 kg N/hm2时，相比于春季1次施入，春秋分施显著(P<0.05)提高了单位面积生殖枝数、每小穗小花数以及每小穗种子数。春秋分施处理种子产量显著(P<0.05)高于春季或秋季1次施入的种子产量。通过不同氮肥处理(0～225 kg N/hm2)研究发现，利用氮浓度稀释曲线可以预测老芒麦种子产量[21]，并且青海省西海镇老芒麦种子产量和每小穗种子数均显著(P<0.05)高于河北省鱼儿山[22]。综上所述，施肥对于垂穗披碱草、老芒麦、短芒老芒麦等禾草种子产量有明显影响，但与施肥时间、施肥量、土壤养分状况以及生长环境等各因素相关。

2.3 种子收获技术

在种子田内常用种子含水量和盛花期后天数相结合作为收获指标。河北坝上地区老芒麦以含水量作为收获的主要指标，小穗颜色、胚乳成熟度为辅助指标[23]。盛花期后26～27 d、含水量为39.0%～45.6%时收获，可以获得较高的老芒麦种子产量[24]。在青海冈察县和西藏那曲地区垂穗披碱草的最佳收获时间为盛花期后第25(28)～31 d，种子含水量为36.6%～42.0%[12，25]。

3 禾草种子生产技术的发展建议

随着抗逆优良新品种及其种子生产国产化要求的提高，解决种子扩繁过程中出现的各种技术瓶颈，才能实现现代草种业的专业化、规模化生产目标。虽然在密度控制、水肥管理以及植物生长调节剂等关键技术的研究与应用方面取得了显著成效，一定程度上提高了禾草种子的产量水平，但面临现代草产业规模化发展和草地生态修复的时代需求，草种业在专业化水平上仍然有较大提升空间。

3.1 加强乡土草种种子认证技术研究

受不同地域自然条件限制，土壤肥力和水分状况、降雨规律以及温度变化等环境因素是决定种子产量水平的前提。在新疆、甘肃、宁夏、内蒙古以及青海、四川等省区，虽然是老芒麦、垂穗披碱草等禾草种子生产的适宜区域，但在每个区域的种子生产管理技术均不具有普适性。针对种子生产特定区域内土壤气候条件和特点，开展老芒麦、垂穗披碱草等乡土草种的种子扩繁认证技术研究，尤其是在干旱半干旱区，田间种植不仅需要考虑干旱、高温胁迫，而且也要解决盐碱地、沙地等土壤逆境的胁迫，这不仅仅要求抗逆品种的选育，更要求能够生产出大量牧草种子。此外，由基础种子到认证种子不同世代等级种子的生产管理要求，也是确保品种遗传特性的重要保障。

3.2 加强抗逆牧草新品种种子生产关键技术的攻关研究

种子科技人员针对田间管理开展了大量研究与技术实践，针对种子产量和产量组分与田间管理的相关性，开展老芒麦、垂穗披碱草等抗逆禾草种子扩繁的配套技术研究与示范。但都是侧重于单项或部分田间管理技术，在实际应用中较难体现技术的增产效果。因此，应依托培育的新品种，开展从播种密度、水肥、收获等配套技术的系统研究，才能够实现种子产量的高产和稳产。

3.3 加强野外收集禾草种子的质量管理

不同退化草原的生态修复，需要各种抗逆牧草种或品种，但受草原类型、分布面积等因素的限制，通常难以规模化种子生产，往往利用野外收集牧草种子来保障生产需求。例如，披碱草属牧草在我国有10余种，肥披碱草(E.excelsus)、圆柱披碱草(E.cylindricus)、紫芒披碱草(E.purpuraristatus)等种子主要是通过野外收集获得。因此，需要加强种源地、种子采集信息、种子扩繁以及种子质量等环节的系统管理，才能实现种源的保护和收集种子的质量。