播種量和行距對(duì)甘肅紅豆草種子產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

武慧娟，張 榕，耿小麗，李德明，付 萍，周棟昌，高占琪，劉 乾

（甘肅省草原技術(shù)推廣總站, 甘肅 蘭州 730030）

紅豆草(Onobrychis viciaefolia)是豆科紅豆草屬多年生草本植物，有“牧草皇后”的美譽(yù)，原產(chǎn)于歐洲和蘇聯(lián)，本屬共140 余種，在我國(guó)栽培只有70 多年，在我國(guó)新疆有野生種分布[1]。甘肅省自20 世紀(jì)60 年代起引入普通紅豆草試種，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期選育獲得紅豆草新品種，并于1990 年通過(guò)國(guó)家草品種審定，命名為“甘肅紅豆草Onobrychis viciaefolia‘Gansu’”，之后甘肅紅豆草便在甘肅省通渭縣安定區(qū)一帶長(zhǎng)期推廣種植[2]。甘肅紅豆草具有產(chǎn)草量高、品質(zhì)優(yōu)、適應(yīng)性、抗性強(qiáng)、根瘤固氮能力強(qiáng)等特點(diǎn)，且栽培管理簡(jiǎn)單[3-4]，它不僅可以作為優(yōu)質(zhì)飼草，還可用于培肥地力、蓄水保土、改善生態(tài)環(huán)境；花色艷麗，花期長(zhǎng)，是一種上等的觀賞植物及蜜源植物，具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值[5-6]。

草產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展離不開(kāi)良種的持續(xù)供給，播種量和行距是影響草種子生產(chǎn)的關(guān)鍵因素，且可操作性強(qiáng)。目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者在苜蓿種子生產(chǎn)技術(shù)方面開(kāi)展了大量的研究工作[7-8]。張薈薈等[9]在研究中發(fā)現(xiàn)，在一定播種量下，行距為60 cm 時(shí)，紫花苜蓿種子產(chǎn)量達(dá)到最高，為765.84 kg·hm-2；Askarian 等[10]的研究發(fā)現(xiàn)，l kg·hm-2播種量 + 30 (45) cm 行距的處理組合紫花苜蓿種子產(chǎn)量最高，且播種量和行距之間沒(méi)有明顯的互作；還有研究表明，在一定范圍內(nèi)，紫花苜蓿種子產(chǎn)量隨播種密度的增加而增加，播種密度60 000～84 000 株·hm-2時(shí)，紫花苜蓿種子產(chǎn)量較高[11]。盡管?chē)?guó)內(nèi)部分學(xué)者在紅豆草種子生產(chǎn)技術(shù)方面做了研究，但仍然較少。2008 年張銀敏[12]在北京開(kāi)展了不同行距對(duì)蒙農(nóng)紅豆草種子產(chǎn)量影響的試驗(yàn)，結(jié)果表明，行距50 cm 的實(shí)際種子產(chǎn)量最高，為1 216 kg·hm-2，比行距70 和90 cm 種子產(chǎn)量提高了17.57%和57.25%。2013 年柯梅等[13]在新疆研究密度對(duì)紅豆草種子產(chǎn)量影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，種植密度30 cm × 25 cm 時(shí)，紅豆草種子產(chǎn)量最高。綜上所述，地理位置和水肥熱條件不同，植株單株?duì)I養(yǎng)面積受影響，導(dǎo)致群體密度不同，從而產(chǎn)量變化很大。因此，保證適宜的播種密度和行距，才能獲得較高的種子產(chǎn)量。隴中黃土高原是甘肅紅豆草的主要種植區(qū)域，但在種子生產(chǎn)方面的研究報(bào)道為空白，實(shí)際生產(chǎn)中仍然存在栽培管理、收獲加工等技術(shù)粗放，種子單產(chǎn)較低，經(jīng)濟(jì)效益不高等問(wèn)題，嚴(yán)重制約了甘肅紅豆草產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。因此，本研究比較分析了通渭縣旱作條件下播種量和行距對(duì)甘肅紅豆草種子產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響，旨在確定最佳播種量和行距，為當(dāng)?shù)馗拭C紅豆草種子生產(chǎn)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2020—2021 年在定西市通渭縣隴陽(yáng)鎮(zhèn)張家灣村進(jìn)行。試驗(yàn)地位于縣城東北部(105°18′34″E，35°19′25″ N)，海拔1 980.06 m，年降水量450 mm，年均溫7 ℃，無(wú)霜期140 d，日照時(shí)數(shù)2 100～2 430 h，≥ 0 ℃年積溫為2 530 ℃·d，屬溫帶半濕潤(rùn)向半干旱過(guò)渡區(qū)，降水量主要集中在7 月—9 月(圖1)。土壤類(lèi)型為黃壤土，0—20 cm 土壤pH 8.27，有機(jī)質(zhì)含量10.79 g·kg-1，全氮含量0.97 g·kg-1，速效氮、速效磷、速效鉀含量分別為21.36、10.13、123.58 mg·kg-1。

圖1 2021 年通渭縣隴陽(yáng)鎮(zhèn)氣象資料Figure 1 The meteorological data of Longyang town, Tongwei County in 2021

1.2 試驗(yàn)材料

甘肅紅豆草，種子由通渭縣隴中牧草種籽公司提供，經(jīng)測(cè)試，發(fā)芽率高于80%。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用裂區(qū)設(shè)計(jì)，主區(qū)為行距，設(shè)30 cm(A1)、60 cm (A2)、90 cm (A3)、120 cm (A4) 4 個(gè)水平，副區(qū)為播種量，設(shè)7.5 kg·hm-2(B1)、15 kg·hm-2(B2)、22.5 kg·hm-2(B3)、30 kg·hm-2(B4) 4 個(gè)水平，共16 個(gè)處理，每個(gè)處理設(shè)3 次重復(fù)，共48 個(gè)小區(qū)，小區(qū)面積5 m × 6 m = 30 m2，2020 年5 月6 日播種，播種時(shí)施用300 kg·hm-2復(fù)合肥作為底肥，分枝期鋤草，全年無(wú)灌溉和追肥。

1.4 測(cè)定指標(biāo)與方法

于2021 年6 月16 日(盛花期)，從每個(gè)小區(qū)隨機(jī)選取10 株測(cè)定和統(tǒng)計(jì)分枝數(shù)和有效分枝數(shù)，計(jì)算平均值；并在每個(gè)小區(qū)隨機(jī)選取30 個(gè)花序，測(cè)定單個(gè)花序長(zhǎng)，統(tǒng)計(jì)每個(gè)花序上的小花數(shù)，計(jì)算平均值。

于2021 年7 月23 日(成熟期)，每小區(qū)隨機(jī)選取10 株，對(duì)每株上的莢果稱(chēng)重，并計(jì)算平均值；每個(gè)小區(qū)隨機(jī)選取30 個(gè)結(jié)莢花序，分別統(tǒng)計(jì)每個(gè)花序的莢果數(shù)、飽滿莢果數(shù)、空癟莢果數(shù)、莢果重，計(jì)算平均值；并通過(guò)以下公式計(jì)算空癟率。

空癟率=空癟莢果數(shù)/莢果數(shù)×100%。

將每個(gè)小區(qū)隨機(jī)刈割2 行后，風(fēng)干脫粒，并將種子分別清選稱(chēng)重，換算成單位面積實(shí)際種子產(chǎn)量；取每個(gè)處理小區(qū)帶莢種子1 000 粒稱(chēng)重，重復(fù)3 次，計(jì)算平均值，求得千粒重。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

采用Excel 2007 對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行錄入、整理和作圖，應(yīng)用SPSS 19.0 軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，用相關(guān)和通徑分析評(píng)價(jià)種子產(chǎn)量及其構(gòu)成因素間的關(guān)系，并在Excel 2007 中進(jìn)行作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 播量和行距對(duì)紅豆草種子產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

不同播種量和行距處理組合，紅豆草單株分枝數(shù)變化較大，平均介于9.45～25.67 個(gè)；相同播量時(shí)，隨著行距的增大，單株分枝數(shù)逐漸增加；相同行距，隨著播種量的增加，單株分枝數(shù)逐漸減少。單株有效分枝數(shù)差異變化同單株分枝數(shù)，即相同播量時(shí)，隨著行距的增大，單株有效分枝數(shù)逐漸增加，其中A4B1最多，為21.44 個(gè)，分別是A1B1、A1B2、A1B3和A1B4的1.65、2.80、2.25 和2.97 倍；但相同行距，不同播種量處理則差異不顯著(P＞ 0.05) (表1)。

表1 播量和行距對(duì)紅豆草種子產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響Table 1 Effect of sowing volume and row spacing on seed yield composition of sainfoin

不同播量和行距處理組合處理，每花序莢果數(shù)在不同播量和行距處理間無(wú)明顯變化規(guī)律，且大部分處理間差異不顯著(P＞ 0.05)，每花序飽滿莢果數(shù)介于36.00～44.63 個(gè)，每花序空癟莢果數(shù)0.67～1.70 個(gè)，且每花序空癟莢果數(shù)和空癟率在各處理間無(wú)顯著差異(表1)。平均花序長(zhǎng)介于14.20～19.83 cm，每個(gè)花序上的小花數(shù)平均為74.03～87.77 個(gè)，花序長(zhǎng)和每個(gè)花序上的小花數(shù)在各處理間無(wú)顯著差異(P＞ 0.05) (表2)。每個(gè)花序上的莢果重差異較大，總體表現(xiàn)為，相同播量時(shí)，隨著行距的增大，每花序莢果重逐漸增大；相同行距，隨著播種量的增加，每花序莢果重先增大后減??；所有處理中A4B2最大，為12.52 g，A4B1次之，A4B2分別較A1B1、A1B2、A1B3和A1B4增加了53.43%、34.77%、52.31%和39.27%，且差異顯著(P＜ 0.05)。每株莢果重在不同播種量和行距組合處理下，變幅在24.53～134.56 g，且A4B1最大；相同播種量，隨著行距的增大，紅豆草每株莢果重逐漸增大；相同行距，隨著播種量的增加，每株莢果重逐漸減小。

表2 播量和行距對(duì)紅豆草種子產(chǎn)量和構(gòu)成因素的影響Table 2 Effect of sowing volume and row spacing on seed yield and composition of sainfoin

播量和行距對(duì)紅豆草千粒重的影響總體表現(xiàn)為行距A1時(shí)，千粒重小，行距A3和A4時(shí)，千粒重偏大；所有處理中A3B2、A4B1、A4B2和A4B3處理千粒重高于28.41 g，分別比A1B4提高54.07%、39.45%、42.64%和42.84%，且差異顯著(P＜ 0.05)。單位面積實(shí)際種子產(chǎn)量方差分析結(jié)果顯示，不同播量和行距影響下紅豆草實(shí)際種子產(chǎn)量介于528.27～1 423.81kg·hm-2，所有處理中A2B3最高，顯著高于除A1B2外的其余處理(P＜ 0.05)，A1B1最低，行距為A4的各播種量處理種子產(chǎn)量總體表現(xiàn)較低，對(duì)各處理組單位面積實(shí)際種子產(chǎn)量由高到低依次排序：A2B3＞A1B2＞ A3B1＞ A2B2＞ A3B2＞ A1B3＞ A3B3＞ A2B1＞A4B4＞ A4B2＞ A4B3＞ A4B1＞ A3B4＞ A2B4＞ A1B4＞A1B1，由此可見(jiàn)，單一考慮播種量和行距都不能提高種子產(chǎn)量，只有將二者適當(dāng)?shù)慕M合才能發(fā)揮最大效應(yīng)，獲得最佳種子產(chǎn)量(表2)。

在紅豆草種子產(chǎn)量及構(gòu)成因素分析中，播種量對(duì)單株分枝數(shù)、單株有效分枝數(shù)、每花序莢果重、每株莢果重和千粒重有顯著影響(P＜ 0.05)，行距對(duì)單株分枝數(shù)、單株有效分枝數(shù)、每花序莢果重、千粒重和實(shí)際種子產(chǎn)量有顯著影響(P＜ 0.05)，而播種量和行距二者的交互作用只反映出對(duì)每花序莢果重有極顯著影響(P＜ 0.01) (表1、表2)。

2.2 紅豆草種子產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的多元分析

2.2.1 紅豆草種子產(chǎn)量與構(gòu)成因素的偏相關(guān)分析

在紅豆草種子產(chǎn)量和構(gòu)成因素的偏相關(guān)分析(表3)中，每花序小花數(shù)與單株分枝數(shù)、單株有效分枝數(shù)極顯著正相關(guān)，與每花序莢果重顯著正相關(guān)(P＜0.05)；花序長(zhǎng)與各指標(biāo)間無(wú)顯著相關(guān)關(guān)系；單株分枝數(shù)與單株有效分枝數(shù)、每花序莢果重、每株莢果重和千粒重極顯著正相關(guān)(P＜ 0.01)；單株有效分枝數(shù)與每花序莢果重、每株莢果重和千粒重極顯著正相關(guān)，與每花序空癟莢果數(shù)和空癟率無(wú)顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系；每花序莢果數(shù)與每花序飽滿莢果數(shù)和每花序莢果重極顯著正相關(guān)，但與千粒重負(fù)相關(guān)；每花序飽滿莢果數(shù)與每花序莢果重極顯著正相關(guān)；每花序空癟莢果數(shù)與空癟率極顯著正相關(guān)；每花序莢果重與每株莢果重和千粒重極顯著正相關(guān)；每株莢果重與千粒重顯著正相關(guān)。

表3 紅豆草種子產(chǎn)量和構(gòu)成因素的相關(guān)性分析Table 3 Correlation analysis between seed yield and constituents of sainfoin

2.2.2 紅豆草種子產(chǎn)量與構(gòu)成因素逐步回歸及通徑分析結(jié)果

構(gòu)成紅豆草種子產(chǎn)量的因素非常多，諸多因素間既可以直接相關(guān)，也可以通過(guò)其他因素間接相關(guān)，因此，要揭示出各因素間的真實(shí)關(guān)系，還需要對(duì)各因素進(jìn)行通徑分析，估算出各因素間的直接效應(yīng)和間接效應(yīng)。表4 結(jié)果顯示，11 個(gè)構(gòu)成因素對(duì)紅豆草種子產(chǎn)量的直接通徑系數(shù)大小排序：每花序莢果數(shù) ＞ 每花序飽滿莢果數(shù) ＞ 空癟率 ＞ 每花序空癟莢果數(shù) ＞ 每株莢果重 ＞ 單株分枝數(shù) ＞ 千粒重 ＞ 每花序小花數(shù) ＞ 每花序莢果重 ＞ 單株有效分枝數(shù) ＞ 花序長(zhǎng)，尤其是前4 項(xiàng)因子對(duì)種子產(chǎn)量具有決定影響。單株分枝數(shù)通過(guò)每株莢果重、每花序莢果數(shù)和每花序飽滿莢果數(shù)的間接作用較大；單株有效分枝數(shù)通過(guò)每株莢果重和每花序飽滿莢果數(shù)的間接作用較大；每花序莢果數(shù)通過(guò)每花序飽滿莢果數(shù)的間接作用較大；每花序飽滿莢果數(shù)和每花序空癟莢果數(shù)通過(guò)空癟率的間接作用較大；每花序莢果重通過(guò)千粒重的間接作用較大。由回歸分析建立回歸方程為：Y= 668.811 + 26.513X1- 3.169X2+ 139.148X3-133.191X4+ 609.033X5- 281.045X6- 5.447X7-3.396X8- 20.913X9- 3.582X10+ 20.402X11，綜 合 表明：每花序莢果數(shù)、每花序飽滿莢果數(shù)、空癟率、每花序空癟莢果數(shù)、每株莢果重、分枝數(shù)和千粒重是種子產(chǎn)量的主要構(gòu)成因素。

2.2.3 紅豆草種子產(chǎn)量與構(gòu)成因素的主成分分析

為了能更充分地反映各構(gòu)成因素在紅豆草種子產(chǎn)量影響中起到主導(dǎo)作用的綜合因素，本研究對(duì)12 個(gè)因素進(jìn)行主成分分析，并計(jì)算出相關(guān)矩陣的特征根和相應(yīng)的特征向量及特征根的累計(jì)貢獻(xiàn)率(表5)，其中前4 個(gè)主成分的累計(jì)貢獻(xiàn)率為81.706%。其中，第一主成分的特征值為3.766，貢獻(xiàn)率為34.234%，其中每花序莢果重的特征向量最大，為0.864，單株分枝數(shù)和單株有效分枝數(shù)次之，而每花序空癟莢果數(shù)和空癟率的特征向量為負(fù)。第二主成分的特征值為2.168，貢獻(xiàn)率為19.709%，對(duì)應(yīng)的特征向量中具有最大分量的是每花序空癟莢果數(shù)和空癟率，其次為每花序莢果數(shù)，因此實(shí)際生產(chǎn)中可以通過(guò)調(diào)控每花序莢果數(shù)來(lái)獲得較高種子產(chǎn)量。第三主成分的特征值為2.040，貢獻(xiàn)率為18.547%，每花序飽滿莢果數(shù)和每花序莢果數(shù)較大特征向量較大，說(shuō)明二者是這一成分中影響種子產(chǎn)量較大的兩個(gè)要素。第四主成分的特征值為1.014，貢獻(xiàn)率為9.216%，其中花序長(zhǎng)的特征向量最大，但單株分枝數(shù)、單株有效分枝數(shù)為負(fù)。因此，過(guò)分追求分枝數(shù)，會(huì)使空癟率提高、降低每株莢果重，同樣不利于種子產(chǎn)量的提高。因此，第四主成分值適中為好。

3 討論和結(jié)論

合理密植是牧草種子田實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)的前提條件，生產(chǎn)中則通常采用控制田間播種量和行距的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)種子田密度的調(diào)控[14-15]。合理密植有利于通風(fēng)透光和授粉，進(jìn)而增加有效分枝數(shù)和結(jié)莢率等，提高種子產(chǎn)量[16-19]。本研究結(jié)果表明，隨著播種量的增大，實(shí)際種子產(chǎn)量表現(xiàn)為先增加后降低的趨勢(shì)；行距對(duì)種子產(chǎn)量的影響總體表現(xiàn)為行距60和行距90 cm 的播種處理種子產(chǎn)量普遍較高，但具體仍受播種量影響；當(dāng)行距增加至120 cm，各播種量組合處理種子產(chǎn)量均表現(xiàn)較低，韓云華等[20]對(duì)高羊茅連續(xù)3 年的種子產(chǎn)量測(cè)定中也發(fā)現(xiàn)，30 cm 的行距下種子產(chǎn)量最高，隨著行距的增大實(shí)際種子產(chǎn)量和潛在種子產(chǎn)量均出現(xiàn)顯著下降，這就說(shuō)明雖然一定程度上稀植有利于植株個(gè)體生長(zhǎng)發(fā)育，但因基礎(chǔ)苗稀少，單位面積上的生殖枝條數(shù)少，同樣導(dǎo)致種子產(chǎn)量偏低。

在紅豆草種子產(chǎn)量構(gòu)成因素分析中，播種量對(duì)單株分枝數(shù)、單株有效分枝數(shù)、每花序莢果重、每株莢果重和千粒重有顯著影響，行距對(duì)單株分枝數(shù)、單株有效分枝數(shù)、每花序莢果重、千粒重和實(shí)際種子產(chǎn)量有顯著影響。這說(shuō)明對(duì)播種量和行距的調(diào)控，會(huì)通過(guò)影響單個(gè)植株的營(yíng)養(yǎng)面積，影響單株分枝數(shù)和單株有效分枝數(shù)，從而直接影響單位面積上的實(shí)際種子產(chǎn)量。對(duì)于豆科牧草而言，種子產(chǎn)量與單位面積上的生殖枝條數(shù)、每生殖枝條上的花序數(shù)、每花序小花數(shù)、每花序莢果數(shù)、每花序莢果重、千粒重都有密切關(guān)系[21]。播種量和行距還會(huì)通過(guò)影響光合產(chǎn)物的合成與分配，進(jìn)而影響每個(gè)花序上的莢果數(shù)、莢果重以及種子的飽滿度，最終影響實(shí)際種子產(chǎn)量[22]；而且紅豆草為無(wú)限花序，種植密度過(guò)大，在開(kāi)花結(jié)莢的一段時(shí)期內(nèi)，根和根瘤、莖葉、花莢間爭(zhēng)奪光合產(chǎn)物非常激烈，植株養(yǎng)分供給不足而導(dǎo)致花莢脫落[12]。因此，生產(chǎn)中要綜合考慮播種量和行距對(duì)種子生產(chǎn)中關(guān)鍵因子的影響，只有將二者適當(dāng)?shù)慕M合才能發(fā)揮最大效應(yīng)，獲得最佳種子產(chǎn)量。

從本研究構(gòu)成因素與實(shí)際種子產(chǎn)量的相關(guān)性和通徑分析結(jié)果看，構(gòu)成紅豆草種子產(chǎn)量的因素非常多，諸多因素間既可以直接相關(guān)，也可以通過(guò)其他因素間接相關(guān)，并且有些因素對(duì)種子產(chǎn)量有正效應(yīng)，有些因素則產(chǎn)生負(fù)效應(yīng)，在不同的種植密度條件下，紅豆草各構(gòu)成因素之間存在著復(fù)雜的補(bǔ)償效應(yīng)[23]，尤其是通過(guò)影響紅豆草的單株有效分枝數(shù)、每花序空癟莢果數(shù)、每花序小花數(shù)、每株莢果重和千粒重等構(gòu)成因素對(duì)紅豆草種子產(chǎn)量產(chǎn)生較大影響，楊世忠等[24]對(duì)扁穗雀麥(Bromus cartharticus)單株性狀與種子產(chǎn)量的通徑分析也發(fā)現(xiàn)，結(jié)實(shí)率、花序種子數(shù)和千粒重是構(gòu)成其種子產(chǎn)量的主要因子。因此，在紅豆草種子生產(chǎn)中，要協(xié)調(diào)好各因素之間的關(guān)系，才能獲得高產(chǎn)。為了能更充分地反映各構(gòu)成因素在紅豆草種子產(chǎn)量影響中起到主導(dǎo)作用的綜合因素，本研究將12 個(gè)因素進(jìn)行主成分分析，其中，第一主成分每花序莢果重的特征向量最大，第二主成分的對(duì)應(yīng)的特征向量中具有較大分量的是每花序空癟莢果數(shù)和空癟率，因此實(shí)際生產(chǎn)中可以通過(guò)減少空每花序癟莢果數(shù)和降低空癟率來(lái)提高種子產(chǎn)量。第三主成分中特征向量較大值指標(biāo)為每花序飽滿莢果數(shù)和每花序莢果數(shù)，第四主成分中花序長(zhǎng)特征向量最大，因此在紅豆草種子生產(chǎn)過(guò)程中，不能盲目追求某一因素的提高或降低。

綜上所述，生產(chǎn)中應(yīng)該綜合各因素考慮，從本研究結(jié)果來(lái)看，行距60 cm + 播種量22.5 kg·hm-2的播種組合為最佳播種組合，可在實(shí)際生產(chǎn)中參考應(yīng)用。另外，紅豆草為無(wú)限花序，莢果成熟后易落粒，可以通過(guò)適當(dāng)?shù)丶訌?qiáng)田間管理、選擇適當(dāng)?shù)氖斋@時(shí)間等措施來(lái)提高種子產(chǎn)量。