羊草(Leymus chinensis),禾本科赖草属多年生根茎型植物,是我国东北松嫩草地最重要的牧草之一,其富含粗蛋白和粗脂肪,适口性好且具有耐寒、耐旱、耐盐碱、耐瘠薄等特性,在当地乃至北方地区畜牧业和养殖业中占据重要地位。然而,自然条件下,羊草结实率低,种子产量不高,制约了天然草地的补播改良和人工草地的建植。因此,探明羊草结实低的内在机制,对提高种子产量、进一步发展当地草牧业具有重要的科学意义。本研究采用全因子实验设计方法,首先,利用稳定性碳同位素示踪技术研究了抽穗期和灌浆期羊草生殖枝穗、叶片以及营养枝叶片对结实的相对贡献;其次,研究了施氮对光合产物转运分配及结实的影响;最后,利用根茎切割实验,研究了阻断光合产物的地下分配对羊草结实的影响。结果显示:(1)抽穗期羊草穗部光合作用能力最强,生殖枝叶片和营养枝叶片分别是穗部的0.03和0.14倍,灌浆期三者的光合作用能力变化规律与抽穗期相似;与灌浆期相比,抽穗期生殖枝叶片光合作用能力较高,穗部和营养枝叶片光合作用能力在两时期无显著差异;抽穗期穗部光合产物转运至穗和种子的比例(32.32%、19.11%)显著高于生殖枝叶片(4.34%、4.74%)和营养枝叶片(1.70%、1.34%)的转运比例(P<0.05),灌浆期穗部光合产物32.07%转运至种子,显著高于抽穗期的转运比例;此外,无论在抽穗期还是灌浆期,生殖枝叶片和营养枝叶片分别有35%和60%以上的光合产物留给自身茎叶的生长,15%和18%以上光合产物转运分配至地下器官。(2)与对照相比,施氮后羊草每穗结实数、结实率以及千粒重分别增加5.75%、7.61%和4.95%,均呈现上升趋势;氮肥添加使得灌浆期羊草穗和营养枝叶片的光合作用能力比对照分别显著增加71.22%和45.05%(P<0.05);施氮后穗部和营养枝叶片光合产物分别有35.07%和2.03%转运至种子,比对照呈现出增加趋势;尽管如此,氮肥并未改变生殖枝叶片和营养枝叶片光合产物的就近运输。(3)灌浆期以30 cm间距切割根茎后羊草种子的每穗结实数和千粒重比对照分别增加14.94%和5.02%(P<0.05),羊草的实际种子产量显著增加25.18%(P<0.05);而15 cm的根茎切割间距与对照相比则降低了羊草的每穗结实数、千粒重及种子产量。综上所述,穗部对结实的相对贡献最大,抽穗期穗部光合产物主要用于穗的形态构建,灌浆期穗部的光合产物主要用于种子的灌浆发育;抽穗期和灌浆期生殖枝叶片以及营养枝叶片光合产物大部分用于自身茎叶以及地下器官的生长发育,对结实的贡献较低,使得羊草结实率较低;施氮显著增强了灌浆期羊草穗以及营养枝叶片的光合作用能力,促进穗和营养枝叶片光合产物向穗和种子的转运分配,使得羊草每穗结实数、结实率以及千粒重均有所增加。生产上,基于光合产物转运分配的原则,灌浆期适当的根茎切割(30 cm切割间距),促使光合产物向有性生殖器官转运可提高羊草种子的产量。本研究从光合产物转运分配角度阐明了羊草低结实问题,为提高羊草种子产量提供了理论依据。