圍欄封育施肥對野生黃花苜蓿種子產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響*

聶宇東，石鳳翎,*，韓國棟，張雨桐，喬 雨,2，閆 偉，崔思宇,3

(1. 內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)草原與資源環(huán)境學(xué)院，呼和浩特 010018； 2. 榆林學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院，陜西 榆林 719000； 3. 內(nèi)蒙古農(nóng)牧業(yè)科學(xué)院特色作物研究所，呼和浩特 010031)

黃花苜蓿(Medicagofalcata)是豆科苜蓿屬多年生草本，別名野苜蓿、鐮莢苜蓿，它具有抗旱、抗寒、耐貧瘠等優(yōu)勢。在世界上廣泛分布于歐、亞兩洲，在我國主要分布在東北、華北以及西北[1-4]。它主要存在于沙質(zhì)或沙質(zhì)土壤以及低濕度的棲息地，如山坡、山谷和河灘[5-8]，是新疆、內(nèi)蒙古自治區(qū)等地區(qū)林牧草地群落的主要伴生和優(yōu)勢種。 它是羊草草甸草原的亞優(yōu)勢種，其營養(yǎng)價值與紫花苜蓿(Medicagosativa)相似，是中國北方高寒地區(qū)天然草原的重要豆科植物[9]，同時是建設(shè)高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)人工草地的首選[10]，其資源蘊藏量較大，但由于其生產(chǎn)性能比較低[11]，目前尚未有效的開發(fā)利用。同時，人類的生產(chǎn)經(jīng)營活動對草地的干擾也會導(dǎo)致牧草種子產(chǎn)量的下降，因此，加強其種子生產(chǎn)方面的研究，提高其單位面積種子產(chǎn)量對于促進草業(yè)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義。

在我國呼倫貝爾市鄂溫克族自治旗維特很地區(qū)的退化草場上生長著大量黃花苜蓿，但由于多年的重度利用，嚴重影響了黃花苜蓿的自然繁衍。而退化草地的恢復(fù)主要是對土壤肥力的恢復(fù)，草地施肥一直被認為是增加草地土壤肥力的主要方式之一[12]，由于牧草養(yǎng)分每年消耗量大，所以要供給充足的肥料，注意養(yǎng)分配比的平衡，才能維持正常的生長。 施肥可提高牧群質(zhì)量，增加群落陸地生物量。除了施肥之外，圍欄封育則是種子產(chǎn)量相關(guān)研究的重要手段，因為圍欄封育是依靠自然提高牧草本身的生產(chǎn)功能[13]。圍欄封育后，生物多樣性、植被覆蓋度、土壤種子庫種子數(shù)、地下生物量、地上生物量等草地生產(chǎn)性能將得到顯著提高[14]。

本項研究通過圍欄封育及施有機肥以恢復(fù)野生黃花苜蓿種子生產(chǎn)能力。比較不同地段圍欄封育施肥撫育對黃花苜蓿種子生產(chǎn)的影響，旨在為野生優(yōu)良草種采收及退化草地的恢復(fù)等奠定基礎(chǔ)。

1 材料和方法

1.1 試驗地概況

為了解不同圍欄封育方式的樣地適應(yīng)性以及對種子產(chǎn)量的影響，本試驗選擇了3個試驗地塊(見表1)。試驗地1選取在打草場圍封；試驗地2在放牧場圍封，但叉分蓼(Polygonumdivaricatum)較多；試驗地3未圍封，周邊沙地退化，野蔥(Alliumchrysanthum)較多。該地區(qū)的氣候特點是冬季漫長寒冷，夏季短暫，春季干燥強風(fēng)，秋季氣溫急劇下降，早霜。 熱量不足，晝夜溫差大，有效累積溫度利用率高，無霜期短，日照充足，降水差異大。 降水期主要為7月—8月，降水量變率大，分布不均勻，年際變化也大，牧區(qū)年降水量大概30～50 mm。

表1 試驗地概況

1.2 試驗材料

供試材料為呼倫貝爾市鄂溫克族自治旗維特很地區(qū)的野生黃花苜蓿，其在不同地塊的分布密度見表1。

1.3 試驗設(shè)計

2020年圍封不同利用下的草地3塊，在返青后淺耕施入有機肥110 kg/hm2，機械播撒。據(jù)野生黃花苜蓿成熟度及成熟后的裂莢情況及時采集種子。每個撫育區(qū)做好日常管護，并防治病蟲害的發(fā)生。

1.4 測定指標及方法

在開花初期隨機選取10 m×10 m樣方，測定植株的數(shù)量和高度以及株間距，每個樣地共測10個樣方。結(jié)莢期至種熟期調(diào)查生殖生長相關(guān)數(shù)據(jù)，包括單株分枝數(shù)、每枝花序數(shù)、每花序小花數(shù)、每花序結(jié)莢數(shù)、每莢粒數(shù)、株高(單枝長)、千粒重等，同時計算單株種子產(chǎn)量和潛在種子產(chǎn)量，具體方法如下：

單株種子產(chǎn)量=(單株分枝數(shù)×每枝花序數(shù)×每花序結(jié)莢數(shù)×每莢粒數(shù)×千粒重)/1 000

1.5 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)利用Excel 2019和SAS9.0統(tǒng)計軟件進行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同樣地黃花苜蓿的種子產(chǎn)量及其構(gòu)成因子比較

2.1.1不同樣地黃花苜蓿單株的生殖生長

由圖1可知，打草場圍封樣地1的生殖枝數(shù)(29.5)、每枝花序數(shù)顯著(P<0.05)高于CK樣地，而每枝花序數(shù)是顯著(P<0.05)高于其他2個兩地，除上述之外其株高要顯著(P<0.05)低于CK；放牧場圍封樣地2的生殖枝數(shù)和每枝花序數(shù)顯著(P<0.05)高于CK樣地，而其株高要顯著(P<0.05)低于CK樣地；而CK樣地的株高最高(57.76)要顯著(P<0.05)高于其與2樣地，生殖枝數(shù)等其余指標顯著(P<0.05)低于另2個樣地。這就說明了封育施肥后提高了野生黃花苜蓿的生殖生長能力，促進了分枝與花序的分化生長，同時也看出了隨著生殖分化能力的增長株高會有所降低。

圖1 不同樣地黃花苜蓿的主要生殖生長因子

2.1.2不同樣地黃花苜蓿結(jié)實情況

由圖2可知，打草場圍封樣地1和放牧場圍封樣地2的千粒重要顯著(P<0.05)高于CK樣地；除此之外其余的指標均沒有顯著差異性(P<0.05)，這說明打草場圍封和放牧場圍封經(jīng)過封育施肥后會顯著提高千粒重。

圖2 不同樣地黃花苜蓿結(jié)實情況

2.1.3不同樣地黃花苜蓿的單株種子產(chǎn)量

由圖3可知，打草場圍封樣地1和放牧場圍封樣地2的單株種子產(chǎn)量顯著(P<0.05)高于對照，說明圍欄封育施肥會顯著提高黃花苜蓿的種子產(chǎn)量。

圖3 不同樣地黃花苜蓿的單株種子產(chǎn)量

2.2 黃花苜蓿單株種子產(chǎn)量及其構(gòu)成因子的相關(guān)分析

相關(guān)性分析有助于分析單株種子產(chǎn)量和產(chǎn)量構(gòu)成因子之間的相互關(guān)系，對3各樣地的黃花苜蓿7個種子產(chǎn)量構(gòu)成因子和種子產(chǎn)量進行相關(guān)分析，所得各變量之間相關(guān)系數(shù)及各系數(shù)差異顯著性如表2所示。單株種子產(chǎn)量(Y)與單株生殖枝數(shù)(X1)、每枝花序數(shù)(X2)、每莢粒數(shù)(X5)呈現(xiàn)極顯著相關(guān)(P<0.01)。說明黃花苜蓿的單株種子產(chǎn)量主要受到生殖枝數(shù)、每枝花序數(shù)和每莢粒數(shù)的影響較大，各樣地黃花苜蓿的種子產(chǎn)量構(gòu)成因子之間也存在著相互聯(lián)系。

表2 黃花苜蓿單株種子產(chǎn)量與種子產(chǎn)量構(gòu)成因素的相關(guān)性

續(xù)表

2.3 黃花苜蓿單株種子產(chǎn)量與各性狀的通徑分析2.3.1 打草場圍封樣地1黃花苜蓿單株種子產(chǎn)量與各性狀的通徑分析

由表3可知，樣地1的7個種子產(chǎn)量構(gòu)成因子對黃花苜蓿產(chǎn)量影響的直接作用大小依次為：生殖枝數(shù)(X1)>每枝花序數(shù)(X2)>每花序結(jié)莢數(shù)(X4)>每莢粒數(shù)(X5)>株高(X6)>每花序小花數(shù)(X3)>千粒重(X7)。生殖枝數(shù)與單株種子產(chǎn)量的相關(guān)系數(shù)(0.726)和直接通徑系數(shù)(0.567)均居于7個性狀之首。因此可知，生殖枝數(shù)對樣地1的種子產(chǎn)量的貢獻最大；除此之外，每枝花序數(shù)的相關(guān)系數(shù)(0.547)和直接通徑系數(shù)(0.520)居于第2位，其對種子產(chǎn)量的貢獻僅次于生殖枝數(shù)，高于其他性狀。

表3 打草場圍封樣地1黃花苜蓿單株種子產(chǎn)量與農(nóng)藝性狀的通徑分析

2.3.2放牧場圍封樣地2黃花苜蓿單株種子產(chǎn)量與各性狀的通徑分析

由表4可知，樣地2的7個種子產(chǎn)量構(gòu)成因子對黃花苜蓿產(chǎn)量影響的直接作用大小依次為：每枝花序數(shù)(X2)>每莢粒數(shù)(X5)>每花序結(jié)莢數(shù)(X4)>株高(X6)>生殖枝數(shù)(X1)>每花序小花數(shù)(X3)>千粒重(X7)。每莢粒數(shù)和每枝花序數(shù)與單株種子產(chǎn)量的相關(guān)系數(shù)(0.764、0.537)分別居于第1、2位，直接通徑系數(shù)(0.616、0.652)分別居于第2位和第1位。

表4 放牧場圍封樣地2黃花苜蓿單株種子產(chǎn)量與農(nóng)藝性狀的通徑分析

2.3.3未圍封樣地CK黃花苜蓿單株種子產(chǎn)量與各性狀的通徑分析

由表5可知，CK樣地的7個種子產(chǎn)量構(gòu)成因子對黃花苜蓿產(chǎn)量影響的直接作用大小依次為：每莢粒數(shù)(X5)>每枝花序數(shù)(X2)>每花序結(jié)莢數(shù)(X4)>生殖枝數(shù)(X1)>株高(X6)>千粒重(X7)>每花序小花數(shù)(X3)。每莢粒數(shù)的相關(guān)系數(shù)(0.703)和直接通徑系數(shù)(0.759)都居于性狀之首；每枝花序數(shù)的相關(guān)系數(shù)(0.594)和直接通徑系數(shù)(0.645)均居于第2位。

表5 放牧場圍封CK樣地黃花苜蓿單株種子產(chǎn)量與農(nóng)藝性狀的通徑分析

綜上所述，要提高種子產(chǎn)量，在保持一定密度的前提下，首先考慮提高生殖枝數(shù)、每枝花序數(shù)和每莢粒數(shù)。但實際上，除了上述的指標之外，千粒重對種子產(chǎn)量也會有較大的影響。但單從通徑分析的結(jié)果來看，生殖枝數(shù)、每枝花序數(shù)和每莢粒數(shù)對單株種子產(chǎn)量的貢獻較大。

3 討論

3.1 施肥和圍欄封育對黃花苜蓿單株種子產(chǎn)量的影響

施肥有助于豆科牧草種子的生產(chǎn)，由于施肥可以增加植物根系的重量和長度，從而影響豆科牧草的生長，發(fā)達的根系可以吸收更多的養(yǎng)分與水分，還可以防止凍害的發(fā)生，提高牧草的越冬率[15]；而圍欄封育是依靠自然去提高牧草本身的生產(chǎn)功能[13]。

單株種子產(chǎn)量及構(gòu)成因素對種子產(chǎn)量起決定性作用，通過對其進行分析研究可以找出促進和限制種子產(chǎn)量的因子[16]。本研究結(jié)果表明，施肥和圍欄封育對單株種子產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響是顯著的，經(jīng)過3塊樣地的方差分析表明，在施肥和圍欄封育的情況下的樣地1和樣地2的單株種子產(chǎn)量是顯著高于CK樣地的；樣地1和樣地2的生殖枝數(shù)和每枝花序數(shù)要顯著高于未圍封未施肥的樣地CK，這說明生殖枝數(shù)和每枝花序數(shù)可以作為衡量種子產(chǎn)量的重要指標，這與Bolanos-Aguilar[17]和Hacquet[18]的研究結(jié)果一致。除上述之外CK樣地的株高顯著高于樣地1和樣地2的，這說明株高過高，會降低種子產(chǎn)量。

3.2 施肥和圍欄封育對黃花苜蓿單株種子產(chǎn)量構(gòu)成因子

通徑分析在研究多個變量之間的關(guān)系時具有直觀性和準確性的優(yōu)勢，使其成為定量遺傳研究的有力工具。相關(guān)性分析由于方法簡單、簡單直觀，是普遍和應(yīng)用較廣的統(tǒng)計方法。2種分析方法常用于分析重要糧食和經(jīng)濟作物的數(shù)量性狀，所研究的大多數(shù)作物具有明確的單一產(chǎn)量特性和育種目標[19,20]。

本研究通過上述研究分析發(fā)現(xiàn)黃花苜蓿的生殖枝數(shù)、每枝花序數(shù)和每莢粒數(shù)是黃花苜蓿種子產(chǎn)量的主要構(gòu)成因子，這與李海賢[21]、李鴻雁[22]、周刊社等[23]的研究結(jié)果相同。因此通過栽培措施提高生殖枝數(shù)、每枝花序數(shù)和每莢粒數(shù)，將有助于提高黃花苜蓿的種子產(chǎn)量。

4 結(jié)論

4.1圍欄封育后施肥可以顯著的提高野生黃花苜蓿種子產(chǎn)量，較CK增加2.62～2.67倍。株高過高會抑制黃花苜蓿種子產(chǎn)量，其最適宜的生殖枝高度為40～50cm。

4.2影響野生黃花苜蓿主要構(gòu)成因子是生殖枝數(shù)、每枝花序數(shù)和每莢粒數(shù)。其中每枝花序數(shù)在種子產(chǎn)量中是較穩(wěn)定的構(gòu)成因子，本試驗條件下圍封和施肥對其均無顯著影響。