老芒麥衰老過(guò)程形態(tài)特征變化規(guī)律及對(duì)養(yǎng)分添加的響應(yīng)

張永超，魏小星，梁國(guó)玲，秦燕，劉文輝，賈志鋒，劉勇，馬祥

（青海省青藏高原優(yōu)良牧草種質(zhì)資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，青海省畜牧獸醫(yī)科學(xué)院，青海大學(xué)，青海 西寧 810016）

老芒麥（Elymus sibiricus）是禾本科（Gramineae）披堿草屬（Elymus）的模式植物，又名西伯利亞披堿草、垂穗大麥草等［1］。老芒麥在我國(guó)主要分布于西北、東北、華北等地區(qū)，是青藏高原等地區(qū)最重要的飼草之一，也是高寒草甸草原和草甸群落中的優(yōu)勢(shì)種和建群種［2］。

植物經(jīng)過(guò)多年的生長(zhǎng)，代謝和分子水平突變的積累，逐漸表現(xiàn)出退化癥狀。衰老是植物發(fā)育的重要階段，常常與退化，凋敝，發(fā)病和死亡相關(guān)。程序化的衰老是在時(shí)間序列上，受到自身發(fā)育和環(huán)境的影響，由遺傳物質(zhì)嚴(yán)格調(diào)控自身植物體內(nèi)的激素、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)分子、激酶和轉(zhuǎn)錄因子的系列轉(zhuǎn)錄和表達(dá)完成［3］，是植物對(duì)環(huán)境養(yǎng)分波動(dòng)的快速響應(yīng)［4］。老齡化往往與退化相聯(lián)系，老齡化伴隨植物功能的降低，特別是繁殖能力的降低和死亡率的升高［5］。

植物衰老研究往往關(guān)注于一個(gè)生長(zhǎng)季，某一器官（葉片）的衰老，以一年生植物為主［6?8］，多年生較少，且多年生植物研究也多集中于一個(gè)生長(zhǎng)季中［9?12］，禾本科多年生植物整個(gè)生活史過(guò)程或多年生長(zhǎng)過(guò)程的研究非常少。多年生植物的衰老研究多集中于對(duì)植物酶，葉片葉綠素和葉片衰老等功能性研究，不同樹(shù)齡油茶（Camellia oleifera）的二年生葉片葉綠素含量要高于一年生葉片［10］。紅三葉（Trifolium pratense）衰老葉片葉綠素含量、類(lèi)胡蘿卜素和可溶性蛋白含量顯著降低［13］。毛竹（Phyllostachys heterocycla）葉片光合效率和葉綠素含量在衰老過(guò)程中顯著下降［14］，3 齡馬蘭（Kalimeris indica）凈光合速率顯著低于1、2 齡［12］，而多年生草本植物衰老表型研究和跨年際的多年持續(xù)跟蹤很少，木本植物研究較多，在樹(shù)木研究中，發(fā)現(xiàn)隨著樹(shù)木年齡的增長(zhǎng)，樹(shù)木的生長(zhǎng)率和死亡率上升，樹(shù)木分生組織的繁殖能力減弱［15］，多年生植物在整個(gè)生活史發(fā)育過(guò)程中不僅考慮年際內(nèi)營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和繁殖生長(zhǎng)之間的權(quán)衡，同時(shí)也要考慮當(dāng)下生長(zhǎng)繁殖分配和未來(lái)的生長(zhǎng)繁殖分配之間的權(quán)衡［16］。青藏高原地區(qū)多年生牧草栽培利用過(guò)程中，普遍存在多年后草地整體衰老退化的現(xiàn)象，包括明顯的地上矮化，種群稀疏，雜草入侵，草產(chǎn)量降低，種子產(chǎn)量下降等，影響草地的持續(xù)利用。

土壤養(yǎng)分匱缺是促進(jìn)植物衰老的重要影響因素。養(yǎng)分添加，尤其是氮素對(duì)延緩葉片衰老、提高葉光合有效作用時(shí)間和效率有明顯效果。一年生作物燕麥（Avena sativa）施氮后，其葉面積、葉綠素含量均顯著提高，過(guò)氧化物酶（POD）活性和過(guò)氧化氫酶（CAT）活性顯著增強(qiáng)，葉片衰老減緩［6］。追施氮肥可以延緩羊草（Leymus chinensis）1茬和2 茬葉片的衰老，有效增強(qiáng)羊草葉片過(guò)氧化物酶（POD）和超氧化物歧化酶（SOD）活性，延緩了羊草衰老［17］。青海地區(qū)土壤含鉀豐富的粘土礦含量較高，大部分農(nóng)田表現(xiàn)出較高的全鉀和速效鉀含量［18］。多年生牧草飼草田和種子田多年利用過(guò)程中，伴隨著土壤養(yǎng)分的消耗，直接制約牧草的養(yǎng)分吸收，同時(shí)隨著生長(zhǎng)年限增長(zhǎng)，植物功能的衰退，加劇了養(yǎng)分對(duì)多年生牧草持續(xù)健康生長(zhǎng)的限制。加強(qiáng)多年生牧草田間養(yǎng)分管理，對(duì)提高多年生牧草田的利用效率意義重大。本研究選取青藏高原東北部，青海湖湖東地區(qū)1～6 齡的‘青牧1 號(hào)’老芒麥作為試驗(yàn)材料，擬揭示1～6 齡過(guò)程中老芒麥的葉綠素和光合變化特征，同時(shí)探討?zhàn)B分添加對(duì)延緩老芒麥衰老的影響。為青藏高原地區(qū)老芒麥栽培和田間管理提供參考和指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于青海省海北州西海鎮(zhèn)青藏高原多年生牧草種質(zhì)資源圃，100°59′E，36°54′N(xiāo)，海拔3159 m，屬高原大陸性氣候，寒冷期長(zhǎng)，年平均氣溫0.9 ℃，最高氣溫30.5 ℃，最低氣溫?33.8 ℃，≥10 ℃年積溫634.5 ℃。光照充足，太陽(yáng)輻射強(qiáng)。干濕季分明，雨熱同季，年平均降水量403.6 mm，無(wú)霜期30 d。土壤類(lèi)型為黑鈣土，土壤養(yǎng)分含量為：有機(jī)質(zhì)38.35 g·kg?1、堿解氮2.58 mg·kg?1、速效磷1.36 mg·kg?1、速效鉀21.69 mg·kg?1，土壤pH為8.21。

1.2 試驗(yàn)處理

選用青藏高原高寒地區(qū)審定登記的青牧1 號(hào)老芒麥為研究對(duì)象。從2015年開(kāi)始，每年5月中旬進(jìn)行老芒麥種植，播量2.25 g·m?2，行距30 cm，小區(qū)面積15 m2（3 m×5 m），種植當(dāng)年施入底肥尿素10 g·m?2，過(guò)磷酸鈣50 g·m?2。

試驗(yàn)1：2015?2020年青牧1 號(hào)老芒麥田，種植后不做任何處理。試驗(yàn)2：對(duì)2020年6 齡老芒麥田進(jìn)行施肥處理，設(shè)置氮肥3 個(gè)處理（45，60 和75 kg·hm?2，N 的含量），和磷肥3 個(gè)處理（60，75 和90 kg·hm?2，P2O5的含量），以不施肥為對(duì)照。試驗(yàn)3：2015年建植的老芒麥田，從2016年開(kāi)始進(jìn)行每年連續(xù)施肥處理，設(shè)置施肥處理16 個(gè)（表1）。不同處理設(shè)置3 個(gè)隨機(jī)重復(fù)小區(qū)。

表1 青牧1 號(hào)老芒麥田長(zhǎng)期施肥處理Table 1 The long-term fertilizer treatments of E.sibiricus cv.Qingmu No.1

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

2020年，在老芒麥開(kāi)花期（7月底?8月初）進(jìn)行地上生物量測(cè)定，重復(fù)小區(qū)內(nèi)隨機(jī)齊地面刈割1 m2（1 m×1 m）樣方，帶回實(shí)驗(yàn)室105 ℃條件下殺青30 min，65 ℃烘干至恒重后稱(chēng)重；小區(qū)內(nèi)隨機(jī)選取5 株老芒麥拉直量取絕對(duì)高度；在老芒麥種子成熟期（8月底）以單株為單位，隨機(jī)采取5 個(gè)單株，烘干后，稱(chēng)量獲取單株的穗長(zhǎng)、單穗重、莖重和不同葉位葉重，同時(shí)計(jì)算穗、莖和葉各自所占的地上生物量比例。采用中晶掃描儀（ScanMaker i800Plus，中國(guó)）獲得葉面積，結(jié)合葉重計(jì)算比葉面積（specific leaf area，SLA，cm2·g?1）：

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用IBM SPSS Statistics 20.0 進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和Excel 2016 整理作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 老芒麥2～6 齡飼草和種子變化特征

青牧1 號(hào)老芒麥從2 齡到6 齡，地上生物量變化范圍158.53～1416.20 g·m?2。2 齡（1416.20 g·m?2）和3 齡（1156.37 g·m?2）老芒麥地上生物量較高，顯著高于4 齡，5 齡和6 齡；4 齡（611.37 g·m?2）和5 齡（529.47 g·m?2）老芒麥顯著高于6 齡老芒麥；6 齡（158.53 g·m?2）老芒麥最低。由于播種當(dāng)年，1 齡老芒麥在青藏高原地區(qū)普遍只進(jìn)行出苗和分蘗生長(zhǎng)，后期的拔節(jié)、抽穗和開(kāi)花極少發(fā)生，所以未在結(jié)果中體現(xiàn)。從1 齡到6 齡，青牧1 號(hào)老芒麥地上生物量的情況，可以分為4 個(gè)階段，1 齡期，2～3 齡期，4～5 齡期和6 齡期（圖1）。

圖1 青牧1 號(hào)老芒麥的地上生物量Fig.1 Aboveground biomass of E. sibiricus cv. Qingmu No.1不同小寫(xiě)字母表示差異顯著（P＜0.05）。下同。Different lowercase letters indicate significant differences（P＜0.05）.The same below.

青牧1 號(hào)老芒麥從2 齡到6 齡，高度變化范圍75.94～117.37 cm；2 齡，3 齡和4 齡青牧1 號(hào)老芒麥高度較高，顯著高于5 齡和6 齡，2～4 齡年際間差異不顯著；從5 齡開(kāi)始老芒麥高度顯著降低，5 齡和6 齡間差異不顯著（圖2A）。2 齡到6 齡青牧1 號(hào)老芒麥穗長(zhǎng)變化 范 圍10.05～17.00 cm，4 齡（16.43 cm）和5 齡（17.00 cm）老芒麥較高，5 齡老芒麥穗長(zhǎng)顯著高于2齡，3 齡 和6 齡，與4 齡 差 異 不 顯 著；從2 齡 到5 齡老芒麥穗長(zhǎng)逐漸增加，6 齡顯著降低（圖2B）。單穗重和穗長(zhǎng)的變化趨勢(shì)一致，5 齡老芒麥單穗重最高，顯著高于其他年齡老芒麥，3 齡和4 齡老芒麥單穗重之間差異不顯著，2 齡（0.08 g）老芒麥單穗重最低，從2 齡到5 齡老芒麥單穗重逐漸增加，6 齡發(fā)生顯著性降低（圖2C）。青牧1 號(hào)老芒麥2 齡到6 齡單株莖稈質(zhì)量的變化范圍0.54～1.08 g；3 齡，4 齡和5 齡青牧1 號(hào)老芒麥莖稈質(zhì)量較高，其中3 齡（1.08 g）老芒麥莖稈質(zhì)量最高且顯著高于2 齡和6 齡；3 齡，4 齡和5 齡之間差異不顯著，2 齡和4 齡之間差異不顯著；6 齡（0.54 g）老芒麥莖稈質(zhì)量最低（圖2D）。從2 齡到6 齡，青牧1 號(hào)老芒麥單株葉重的變化范圍0.04～0.19 g；3 齡（0.19 g）老芒麥最高，6 齡（0.04 g）老芒麥最低；2 齡，4 齡和5 齡老芒麥間差異不顯著（圖2E）。青牧1號(hào)老芒麥從2 齡到5 齡，單株穗重占比逐漸升高，6 齡降低；單株莖重比例逐漸增加；葉重比例隨著老芒麥年齡增加呈逐漸降低的變化趨勢(shì)（圖2F）。

圖2 青牧1 號(hào)老芒麥的生理指標(biāo)Fig.2 Physiological indicators of E. sibiricus cv. Qingmu No.1

青牧1 號(hào)老芒麥從2 齡到6 齡，單株總?cè)~面積變化范圍73.64～229.77 cm2；從2 齡到3 齡，單株總?cè)~面積逐漸增高，3 齡（229.77 cm2）最高，3 齡后單株總?cè)~面積降低，6 齡（73.64 cm2）最低（圖3A）。青牧1 號(hào)老芒麥從2 齡到6齡，單株比葉面積變化范圍1060.01～2652.73 cm2·g?1；從2 齡到5 齡，單株比葉面積逐年降低，6 齡老芒麥單株比葉面積顯著增高（圖3B）。青牧1 號(hào)老芒麥從2 齡到6 齡，第1 葉比葉面積變化范圍1076.6～2224.03 cm2·g?1；第一葉比葉面積在3 齡（2224.03 cm2）時(shí)最高，且顯著高于其他年齡老芒麥；3 齡后第一葉比葉面積顯著降低；4 齡，5齡和6 齡之間第一葉比葉面積差異不顯著；2 齡老芒麥第一葉比葉面積顯著高于6 齡（圖3C）。青牧1 號(hào)老芒麥從2 齡到6 齡，第2 葉比葉面積變化范圍874.53～2269.49 cm2·g?1；4 齡（2269.48 cm2·g?1）老芒麥顯著高于其他年齡，次 之 是2 齡 老 芒 麥（1812.39 cm2·g?1），3 齡 和5 齡 之 間 差 異 不 顯 著，但 顯 著 高 于6 齡 老 芒 麥，6 齡 老 芒 麥（847.53 cm2·g?1）最低（圖3D）。青牧1 號(hào)老芒麥從2 齡到6 齡，第3 葉比葉面積變化范圍1275.02～1659.20 cm2·g?1；從2 齡 到6 齡，總體呈降低趨勢(shì)，3 齡老芒麥（1659.20 cm2·g?1）最高，6 齡老芒麥（1275.02 cm2·g?1）最低（圖3E）。

圖3 青牧1 號(hào)老芒麥的葉面積指數(shù)Fig.3 Leaf area index of E. sibiricus cv. Qingmu No.1

2.2 高齡老芒麥（6 齡）飼草和種子變化特征對(duì)養(yǎng)分添加的響應(yīng)

對(duì)青牧1 號(hào)老芒麥6 齡田施肥處理，與對(duì)照相比，氮肥和磷肥均顯著提高了老芒麥地上生物量，氮肥增產(chǎn)效果優(yōu)于磷肥。高氮N75處理下6 齡老芒麥地上生物量最高（428.67 g·m?2），顯著高于N45，磷肥處理和對(duì)照。磷肥處理下，各磷肥梯度間差異不顯著（209.50～275.93 g·m?2），但均顯著高于對(duì)照（158.53 g·m?2）（圖4）。

圖4 施肥處理中青牧1 號(hào)老芒麥6 齡田的地上生物量Fig. 4 Aboveground biomass of E. sibiricus cv. Qingmu No.1 of six years old under different fertilizer treatments

6 齡青牧1 號(hào)老芒麥，植株高度在低氮N45（88.12 cm）最高，其他養(yǎng)分添加處理下和對(duì)照之間高度差異不顯著（74.97～81.38 cm）（圖5A）。穗長(zhǎng)在氮肥（14.65～16.45 cm）和中高磷（P75，15.33 cm；P90，14.96 cm）處理下均顯著高于對(duì)照（10.96 cm）和低磷（P60，12.43 cm）處理，對(duì)照和低磷（P60）處理間老芒麥穗長(zhǎng)差異不顯著（圖5B）。在氮磷施肥處理下單穗重（0.13～0.25 g）顯著高于對(duì)照（0.07 g）；N60（0.25 g）和P75（0.23 g）單穗重之間差異不顯著，且都顯著高于其他施肥處理（圖5C）。對(duì)6 齡老芒麥的莖重在中高氮肥（N60，N75）處理（0.87，0.81 g）和中高磷（P75，P90）處理（0.81，0.69 g）下顯著高于對(duì)照（0.56 g）。氮肥處理下，中高氮（N60，N75）處理（0.87 g，0.81 g）顯著高于低氮（N45，0.67 g）處理；磷肥處理下，中磷（P75，0.81 g）處理顯著高于低磷（P60，0.64 g）和高磷（P90，0.69 g）處理；對(duì)照和低氮（N45）、低磷（P60）處理下6 齡老芒麥的莖重較低（0.56，0.67 和0.64 g）（圖5D）。6 齡青牧1 號(hào)老芒麥單株葉重在氮磷肥施入情況下，相比對(duì)照均有顯著提高；對(duì)照單株葉重0.06 g，氮肥施入條件下單株葉重變化范圍0.11～0.21 g，磷肥施入條件下單株葉重變化范圍0.09～0.14 g；高氮（N75）處理下單株葉重最高（0.21 g），低中氮差異不顯著；中高磷（P75，0.1396 g；P90，0.1390 g）處理下單株葉重顯著高于低磷（P60，0.09 g）處理（圖5E）。氮肥處理下，莖重所占比例減少；穗重比例增加，在N60處理下最高（18.10%）；葉重比例增加，在N75處理下最高（19.83%）。磷肥處理下，老芒麥葉重和穗重所占比例均增加，莖重比例減少，磷肥處理間差異不顯著（圖5F）。

圖5 施肥處理下青牧1 號(hào)老芒麥6 齡田的生理指標(biāo)Fig.5 Physiological indicators of E. sibiricus Qingmu No.1 of six years old under different fertilizer treatments

6 齡青牧1 號(hào)老芒麥?zhǔn)┓屎螅瑔沃昕側(cè)~面積呈增加的趨勢(shì)，磷肥添加對(duì)單株總?cè)~面積提供的效率高于氮肥。中磷P75處理下單株總?cè)~面積最高（168.67 cm2）；氮肥添加處理下，高氮N75處理下最高（130.37 cm2）；不施肥對(duì)照處理下最低（68.05 cm2）（圖6A）。單株比葉面積在施肥后顯著降低，氮肥處理下單株比葉面積降低程度高于磷肥；磷肥添加處理下，低磷P60較高（1570.52 cm2·g?1）（圖6B）。6 齡老芒麥?zhǔn)┓侍幚硐?，第一葉比葉面積低氮N45和中磷P75處理下較高（1357.37，1262.54 cm2·g?1），中氮N60和高氮N75處理下較低（932.77，820.38 cm2·g?1）（圖6C）。第二葉比葉面積在低氮N45處理下是1540.47 cm·g?1，顯著高于對(duì)照和其他養(yǎng)分添加處理，對(duì)照最低（874.53 cm2·g?1），除低氮處理，其他養(yǎng)分添加處理間差異不顯著（圖6D）。第三葉比葉面積在低氮N45處理下最高（1756.97 cm2·g?1），顯著高于對(duì)照和其他施肥處理，P60處理下最低（1041.33 cm2·g?1）（圖6E）。

圖6 施肥處理下青牧1 號(hào)老芒麥6 齡田的葉面積指數(shù)Fig.6 Leaf area index of E. sibiricus cv. Qingmu No.1 of six years old under different fertilizer treatments

2.3 老芒麥飼草和種子變化特征對(duì)長(zhǎng)期養(yǎng)分添加的響應(yīng)

長(zhǎng)期施肥可有效提高老芒麥地上生物量，連續(xù)6年施肥，各施肥處理地上生物量均顯著高于不施肥處理（109.90 g·m?2），長(zhǎng)期施肥處理下，6 齡老芒麥地上生物量的變化范圍186.83～611.33 g·m?2；N60P75處理下最高（611.33 g·m?2），次之為N75P90、N75P75和N60P0處理，其6 齡老 芒 麥 地 上 生 物量依次分別為522.87、504.77 和493.33 g·m?2（圖7）。

圖7 連續(xù)施肥處理下青牧1 號(hào)老芒麥6 齡田的地上生物量Fig.7 Aboveground biomass of E. sibiricus cv. Qingmu No.1 of six years old in continuous fertilizer field

長(zhǎng)期施肥下，6 齡老芒麥的高度變化范圍為68.45～112.75 cm。在N60P75處理下植株高度最高112.75 cm，次之N75P75、N45P0和N60P60，其處理高度分別為101.00，96.46 和97.99 cm（圖8A）。6 齡老芒麥穗長(zhǎng)變化范圍為6.06～15.11 cm；N45P0（13.57 cm），N45P60（13.53 cm），N45P90（14.60 cm），N60P60（15.11 cm），N75P60（13.25 cm）和N75P90（13.43 cm）長(zhǎng)期施肥處理下，老芒麥穗長(zhǎng)較長(zhǎng)（圖8B）。6 齡老芒麥單穗重變 化 范 圍 為0.05～0.23 g；N75P75和N45P90處 理 下 較高，分別為0.23 和0.20 g；不施肥處理下最低0.05 g（圖8C）。6 齡老芒麥單株莖重變化范圍為0.22～0.66 g；N45P0（0.66 g），N60P60（0.60 g），N75P90（0.60 g）和N45P60（0.55 g）長(zhǎng)期施肥處理下，6 齡老芒麥單株莖重較高，長(zhǎng)期不施肥最低0.22 g（圖8D）。6 齡老芒麥單株葉重變化范圍0.0068～0.0400 g；N60P60，N45P0和N45P90連續(xù)施肥處理下較高，分別為0.040，0.036 和0.033 g（圖8E）。長(zhǎng)期施肥下6 齡老芒麥穗重比例變化范圍為15.46%～39.10%，莖重比例變化范圍為54.48%～81.72%，葉重比例變化范圍為1.33%～6.41%。N45P90處理下，莖重比例下降，穗重和葉重比例相對(duì)增加明顯。N60P90和N75P75處理下，有效提高了單株老芒麥穗重的比例（圖8F）。

圖8 連續(xù)施肥處理下青牧1 號(hào)老芒麥6 齡田的生理指標(biāo)Fig.8 Physiological indicators of E. sibiricus cv. Qingmu No.1 of six years old in continuous fertilizer field

長(zhǎng)期施肥下6 齡老芒麥旗葉葉面積變化范圍5.89～36.28 cm2，在長(zhǎng)期不施肥下，老芒麥旗葉葉面積最低（5.89 cm2），N60P60、N60P0、N45P90、N45P60普遍較高，分別為36.28，35.12，34.92 和34.78 cm2（圖9A）。6 齡老芒麥旗葉比葉面積變化范圍610.83～2686.11 cm2·g?1；N60P90和N75P90處理下較高（2686.11，2630.55 cm2·g?1）（圖9B）。

圖9 連續(xù)施肥處理下青牧1 號(hào)老芒麥6 齡田的葉面積指數(shù)Fig.9 Leaf area index of E. sibiricus cv. Qingmu No.1 of six years old in continuous fertilizer field

3 討論

衰老是由內(nèi)源因子調(diào)控的、主動(dòng)的、程序化的與自然死亡有關(guān)的事件，是植物生長(zhǎng)發(fā)育到一定階段或當(dāng)植物到達(dá)一定的年齡時(shí)必然經(jīng)歷的過(guò)程［19］。植物體衰老，首先表現(xiàn)在內(nèi)部生理代謝過(guò)程的改變、衰老相關(guān)基因表達(dá)量上升或下降，隨著衰老進(jìn)程的推進(jìn)，植物體各部分器官的形態(tài)特征便會(huì)發(fā)生實(shí)質(zhì)性的改變，器官功能也會(huì)發(fā)生改變或者衰退，這就引起了植株本身的生產(chǎn)能力以及其所結(jié)種子的質(zhì)量的改變［20］。長(zhǎng)期的野外觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，老芒麥的生長(zhǎng)普遍在3，4 齡以后整體植株出現(xiàn)衰老。本研究重點(diǎn)探討1～6 齡老芒麥形態(tài)特征變化，以及連續(xù)施肥和老齡化施肥對(duì)老芒麥的影響，從老芒麥自身的生活史特征和其對(duì)不同種類(lèi)和時(shí)期養(yǎng)分添加的響應(yīng)進(jìn)行分析。

3.1 老芒麥老齡化過(guò)程中飼草和種子變化特征

植物的表型特征在植物生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中會(huì)隨著生長(zhǎng)年限的延長(zhǎng)而改變。老芒麥在1～6 齡不同生長(zhǎng)階段也表現(xiàn)出不同的差異特征。植物地上生物量是植物生產(chǎn)功能的重要表征。青牧1 號(hào)老芒麥地上生物量從1 齡到3齡逐漸增加到最高，3 齡后開(kāi)始降低。其中在青藏高原地區(qū)，1 齡老芒麥主要進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)，極少數(shù)會(huì)進(jìn)行生殖生長(zhǎng)，且往往出現(xiàn)種子空癟率高的情況，1 齡老芒麥的生長(zhǎng)特征主要是對(duì)青藏高原高寒低溫、生長(zhǎng)季短的適應(yīng)，播種當(dāng)年快速生根建植和安全越冬，光合同化物主要分配給植株進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)。在環(huán)境條件惡劣的情況下，植物首先保證存活率，會(huì)將更多資源分配給營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)，特別是在植物生活史早期，繁殖分配降低或推遲繁殖分配［21］。田間觀察發(fā)現(xiàn)提前播種，可以觸發(fā)1 齡老芒麥當(dāng)年開(kāi)花抽穗，但種子產(chǎn)量低，分蘗少，且對(duì)第2年的生長(zhǎng)負(fù)面影響較大。這與多年生植物全葉馬蘭（Aster pekinensis）生長(zhǎng)習(xí)性相近，其在1 齡時(shí)，株高、根長(zhǎng)、分枝數(shù)等各項(xiàng)指標(biāo)均較低，隨生長(zhǎng)時(shí)間的增加，地上生物量與地下生物量均有增加趨勢(shì)。但全葉馬蘭種子繁殖能力隨生長(zhǎng)年限的增加而有所減弱［12］。3 齡后青牧1 號(hào)老芒麥地上生物量的逐漸降低，與本地區(qū)飼草生產(chǎn)企業(yè)和種植戶的觀察相符合。研究也發(fā)現(xiàn)隨著植株生長(zhǎng)年限的增長(zhǎng)，植株的生產(chǎn)能力、生理功能特征均會(huì)下降［15］。營(yíng)養(yǎng)虧缺理論也指出繁殖器官庫(kù)容強(qiáng)度比營(yíng)養(yǎng)器官庫(kù)容強(qiáng)度大，衰老的過(guò)程是繁殖器官壟斷所有營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的過(guò)程，此過(guò)程受到繁殖器官與營(yíng)養(yǎng)器官庫(kù)容強(qiáng)度相對(duì)差異的影響，同時(shí)也受到整株植物體的調(diào)節(jié)，特別是根系的調(diào)節(jié)［22］。

本研究發(fā)現(xiàn)青牧1 號(hào)老芒麥的生殖繁殖（包括單穗重和穗在地上生物量中的占比）從1 齡到5 齡均是持續(xù)增加的，在6 齡時(shí)開(kāi)始降低，這與植物個(gè)體大小和繁殖分配之間的異速關(guān)系有關(guān)，個(gè)體越大，繁殖分配絕對(duì)投入越多和相對(duì)投入越低的關(guān)系存在差異［23?24］。綜合分析青牧1 號(hào)老芒麥的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和生殖生長(zhǎng)，老芒麥營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)在前期出現(xiàn)峰值，隨后隨著年齡增長(zhǎng)逐漸退化，而生殖生長(zhǎng)持續(xù)增加，到后期才開(kāi)始下降，生殖生長(zhǎng)和營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)不同步，生殖生長(zhǎng)滯后于營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)，營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)促進(jìn)生殖生長(zhǎng)，繁殖是貫穿老芒麥生活史過(guò)程中的重要策略。多數(shù)高山地區(qū)研究，植物的繁殖分配隨著海拔升高而增加，植物的繁殖比營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)占有更為重要的地位［24?26］，在不利的環(huán)境下，植物繁殖比營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)更為重要［27］，有些高山植物通過(guò)削弱個(gè)體大小來(lái)促進(jìn)生殖生長(zhǎng)［28］。

3.2 養(yǎng)分添加對(duì)老芒麥飼草和種子特征的影響

氮素是植物生長(zhǎng)的必要元素，青藏高原地區(qū)老芒麥一年種植，多年利用，除了種植當(dāng)年養(yǎng)分添加外，以后幾乎沒(méi)有養(yǎng)分添加，多年生老芒麥種子田的退化和土壤養(yǎng)分密切相關(guān)。植株缺氮時(shí)葉片中葉綠素的合成受阻，從而導(dǎo)致葉片功能部分降低［17］，生產(chǎn)力水平下降。

本研究發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)期不施肥老芒麥也表現(xiàn)出莖重比例升高，功能性的葉比例顯著降低。氮磷肥均能提高6 齡老芒麥的地上生物量，氮肥的效果優(yōu)于磷肥，同時(shí)氮磷肥均可提高6 齡老芒麥單穗重。青牧1 號(hào)老芒麥田長(zhǎng)期施肥與不施肥相比，長(zhǎng)期施肥可有效維持老芒麥較高的地上生物量，但與低齡老芒麥飼草田相比，養(yǎng)分添加只是緩和了衰老的程度，但衰老的進(jìn)程仍在進(jìn)行。青牧1 號(hào)老芒麥生長(zhǎng)后期生產(chǎn)力水平的下降，一方面由于土壤養(yǎng)分的逐年虧缺，導(dǎo)致老芒麥養(yǎng)分需求供給不足，另一方面來(lái)自老芒麥自身整體功能特征的退化。氮素的添加可有效緩解高齡老芒麥因土壤缺氮導(dǎo)致的葉片光合效率、葉綠素含量及根系活力的下降［28］，低濃度施氮處理可顯著提高2 茬沙地羊草葉片葉綠素含量，推遲羊草衰老［17］。有機(jī)肥和一定量的氮肥配合施用能顯著抑制小麥（Triticum aestivum）根系細(xì)胞膜脂過(guò)氧化過(guò)程，從而延緩植株衰老進(jìn)程［29］。在老芒麥衰老過(guò)程中，后代的繁殖依然是老芒麥主要的生長(zhǎng)發(fā)育策略，為保證足夠的養(yǎng)分向穗部分配，高齡老芒麥可能會(huì)犧牲更多的營(yíng)養(yǎng)器官，將養(yǎng)分轉(zhuǎn)移到生殖器官，致使后期老芒麥生物量分配發(fā)生改變。也有研究發(fā)現(xiàn)葉、莖和根對(duì)植物籽粒的貢獻(xiàn)率不同，分配效率也存在差異，一般葉片和莖對(duì)籽粒形成貢獻(xiàn)率較高［30］，反映植物自身存在一種“優(yōu)先有序分配系統(tǒng)”，來(lái)維持衰老后期植物各器官之間的平衡。多年生牧草作物種植過(guò)程中土壤養(yǎng)分的逐漸虧缺和植物自身養(yǎng)分吸收等功能的衰退，養(yǎng)分轉(zhuǎn)運(yùn)的調(diào)整和再分配，以及以繁殖為主的生活史策略形成多年生牧草特殊的生活史特征。

4 結(jié)論

1）青牧1 號(hào)老芒麥從2 齡到6 齡，其中2 齡和3 齡地上生物量較高，3 齡后逐年降低。從1 齡到6 齡，通過(guò)青牧1 號(hào)老芒麥地上生物量變化情況，可以分為4 個(gè)階段，1 齡期，2～3 齡期，4～5 齡期和6 齡期。老芒麥單穗重從2 齡到5 齡逐漸增加，6 齡發(fā)生顯著性降低。

2）青牧1 號(hào)老芒麥6 齡田氮肥和磷肥均顯著提高老芒麥地上生物量，氮肥增產(chǎn)效果優(yōu)于磷肥。中高氮N60和N75處理下6 齡老芒麥地上生物量較高。6 齡青牧1 號(hào)老芒麥單穗重在N60和P75處理下較高。

3）長(zhǎng)期施肥可有效提高老芒麥地上生物量，N60P75處理下最高，N75P90、N75P75和N60P0處理次之。在N75P75和N45P90處理下6 齡老芒麥單穗重較高。長(zhǎng)期不施肥的6 齡老芒麥莖重比例最高。