李英博 ,王超凡,楊龍彪,鞠志新※
(1.吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院農(nóng)學(xué)院,吉林 132101;2.吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院,長(zhǎng)春 130000;3.前郭縣國(guó)有林總場(chǎng)韓家店分場(chǎng),松原 138000)
薹草屬(CarexL.)為莎草科植物,分布范圍廣,種類繁多,抗逆性好,對(duì)環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng),不易感染病蟲害,可減少因使用農(nóng)藥對(duì)環(huán)境造成的污染,在北方具有代替冷季型草坪的潛力[1-2]。本研究以薹草種類、芽數(shù)、間距、深度為因素,采用四因子三水平的正交試驗(yàn)設(shè)計(jì),研究各因子對(duì)薹草株高及分蘗的影響,通過(guò)各因子對(duì)薹草株高、分蘗的回歸分析,比較各因子對(duì)薹草株高及分蘗影響的貢獻(xiàn)率,評(píng)價(jià)影響薹草株高和分蘗的關(guān)鍵因子,篩選最優(yōu)的栽培技術(shù)參數(shù),為建立薹草高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)栽培體系提供理論依據(jù)。
2021年4月20日種植3種薹草,種植試驗(yàn)區(qū)為吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院九站校區(qū)園藝場(chǎng)長(zhǎng)白山薹草資源圃。該資源圃位于東經(jīng)126°28',北緯43°57',海拔192 m,該地區(qū)屬于溫帶季風(fēng)氣候,年平均氣溫3~5 ℃,最低氣溫可達(dá)-20 ℃。年均降雨量700 mm,無(wú)霜期130~140 d?!?0 ℃年積溫2 400~2 600 ℃。土壤為黑土,土壤有機(jī)質(zhì)含量19.0 g/kg,堿解氮含量80.1 mg/kg,速效磷含量52.3 mg/kg,速效鉀含量176 mg/kg,pH為7.4。
以低矮薹草(Carex humilis)、烏拉草(Carexmeyeriana)、亞柄薹草(Carexsubpediformis)3種薹草為試材,引種于吉林省長(zhǎng)白市靖宇縣,現(xiàn)保存于吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院九站校區(qū)園藝場(chǎng)長(zhǎng)白山薹草資源圃。
采用正交試驗(yàn),設(shè)置三水平四因素,栽植苗為低矮薹草、烏拉草、亞柄薹草3種薹草屬植物,分株每叢芽數(shù)為5、10、15個(gè),叢間距為20 cm×20 cm、30 cm×30 cm、40 cm×40 cm,栽植深度為4、6、8 cm,采用L9(34)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)(見表1),9個(gè)處理,重復(fù)3次,小區(qū)面積為1 m×1 m,南北方向。栽植后緩苗1個(gè)月,統(tǒng)計(jì)成活率,每30 d測(cè)量1次生長(zhǎng)指標(biāo),直至進(jìn)入枯黃期。
表1 L9(3 4)的正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)
株高:測(cè)量3種薹草從地面到草叢頂部的垂直高度。分蘗數(shù):指從底部數(shù)起,植株所有的分蘗個(gè)數(shù)。
采用SPSS 22.0軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析;采用Duncan法對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行多重比較,顯著性水平為0.05,試驗(yàn)結(jié)果用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示;采用Excel 2016、Origin 2018軟件進(jìn)行圖表制作。
不同處理間由于量綱存在較大差異,為了將不同處理的各個(gè)水平統(tǒng)一在同一個(gè)系統(tǒng)中進(jìn)行比較,對(duì)不同處理的各個(gè)水平進(jìn)行數(shù)字化處理。將各試驗(yàn)因子(X1i、X2i、X3i、X4i)中的3個(gè)水平以1、2、3進(jìn)行數(shù)字化處理,賦值情況如表1所示。作為自變量,分別與因變量Yi,即株高(Y1)、分蘗(Y2)進(jìn)行回歸分析,得到各因子的回歸系數(shù)Bji,通過(guò)比較各因素的回歸系數(shù)絕對(duì)值,分析影響3種薹草株高和分蘗的主要因素,絕對(duì)值越大,相應(yīng)的因素影響越大。按照回歸系數(shù)Bji計(jì)算各對(duì)應(yīng)評(píng)價(jià)因素(Xji)的權(quán)重Pji,即Pji=(Bji/Bji×100)。各因子的回歸系數(shù)的絕對(duì)值權(quán)重分別為株高貢獻(xiàn)率(P1i)及分蘗貢獻(xiàn)率(P2i)。通過(guò)比較各貢獻(xiàn)率的大小,進(jìn)一步分析評(píng)價(jià)各因子對(duì)株高及分蘗的影響程度[3]。
通過(guò)對(duì)不同處理下3種薹草株高變化的方差分析,如表2所示。整個(gè)生育周期,3種薹草株高均呈上升趨勢(shì)。5個(gè)測(cè)量時(shí)間點(diǎn)中,5月29日和6月29日3種薹草植物種類之間存在顯著差異(P<0.05)。7月29日至9月29日亞柄薹草與低矮薹草差異不顯著。9月29日亞柄薹草株高達(dá)到最高,顯著高于烏拉草;低矮薹草次之,顯著高于烏拉草,且與亞柄薹草差異不顯著;烏拉草株高增長(zhǎng)最低。而在芽數(shù)、間距、深度3個(gè)影響因子下,各處理間均差異不顯著(P>0.05),說(shuō)明芽數(shù)、間距、深度3個(gè)影響因子對(duì)株高的影響較小。
3種薹草不同影響因子參數(shù)對(duì)其株高發(fā)育影響的回歸分析結(jié)果,如表3所示。5月29日、6月29日、7月29日和8月29日株高與各因子的回歸擬合程度較高,方程確定性系數(shù)分別達(dá)到0.807、0.683、0.656和0.641,而9月29日株高與各因子的回歸擬合程度較低,方程確定性系數(shù)為0.616。
5個(gè)測(cè)量時(shí)間點(diǎn)中各因子的株高貢獻(xiàn)率如圖1所示。種類的株高貢獻(xiàn)率最大,分別達(dá)到82%、84%、74%、71%和60%;間距的株高貢獻(xiàn)率最小,分別為10%、3%、6%、2%和5%。6月29日3種薹草株高受種類影響最大,種類的株高貢獻(xiàn)率達(dá)到84%;9月29日芽數(shù)對(duì)3種薹草株高影響作用變大,芽數(shù)的株高貢獻(xiàn)率達(dá)到27%,說(shuō)明9月29日為秋季3種薹草即將進(jìn)入休眠,芽數(shù)作用凸顯。間距和深度的株高貢獻(xiàn)率最小,均在2%~10%。因此,在不同的種植參數(shù)中,種類對(duì)株高的影響最大,其次是芽數(shù),間距和深度的影響最小。
圖1 不同處理下3種薹草的株高貢獻(xiàn)率
通過(guò)對(duì)不同處理下3種薹草分蘗數(shù)變化的方差分析,如表4所示。整個(gè)生育周期,3種薹草分蘗數(shù)均呈上升趨勢(shì)。5個(gè)測(cè)量時(shí)間點(diǎn)中,亞柄薹草與低矮薹草之間差異不顯著,二者均與烏拉草存在顯著差異(P<0.05)。6月29日至7月29日亞柄薹草分蘗數(shù)變化最快,增幅最大,為103.68%;8月29日 至9月29日增幅變慢,說(shuō)明生長(zhǎng)進(jìn)入緩慢發(fā)育階段,即將進(jìn)入休眠期。9月29日亞柄薹草分蘗數(shù)達(dá)到最大,顯著高于烏拉草;低矮薹草次之,顯著高于烏拉草,且與亞柄薹草差異不顯著。而在芽數(shù)、間距、深度3個(gè)影響因子下,各處理間均差異不顯著(P>0.05),說(shuō)明芽數(shù)、間距、深度3個(gè)影響因子對(duì)分蘗數(shù)的影響較小。
表4 不同處理對(duì)3種薹草分蘗的影響
3種薹草不同影響因子參數(shù)對(duì)其分蘗數(shù)影響的回歸分析結(jié)果,如表5所示。5月29日、7月29日和9月29日分蘗數(shù)與各因子的回歸擬合程度較高,方程確定性系數(shù)分別達(dá)到0.584、0.647和0.724,而6月29日和8月29日分蘗數(shù)與各因子的回歸擬合程度較低,方程確定性系數(shù)為0.460和0.527。
表5 不同處理對(duì)3種薹草分蘗影響的回歸分析
5個(gè)測(cè)量時(shí)間點(diǎn)中各因子的分蘗數(shù)貢獻(xiàn)率如圖2所示。種類的分蘗數(shù)貢獻(xiàn)率最大,分別達(dá)到63%、49%、59%、61%和45%,深度的分蘗數(shù)貢獻(xiàn)率最小,分別為19%、7%、9%、13%和8%。5月29日和8月29日3種薹草分蘗數(shù)受種類影響最大,種類的分蘗數(shù)貢獻(xiàn)率分別達(dá)到63%和61%;9月29日芽數(shù)對(duì)3種薹草分蘗數(shù)影響作用變大,芽數(shù)的貢獻(xiàn)率達(dá)到29%,說(shuō)明9月29日為秋季3種薹草即將進(jìn)入休眠,芽數(shù)作用凸顯。因此,在不同的種植參數(shù)中,種類對(duì)分蘗數(shù)的影響最大,其次是芽數(shù),間距和深度影響最小。
圖2 不同處理下3種薹草的分蘗貢獻(xiàn)率
優(yōu)良品種是薹草發(fā)展的內(nèi)在因素。隨著栽培生產(chǎn)的發(fā)展,對(duì)抗逆性新品種的需求增多,育種目標(biāo)主要集中在抗寒高產(chǎn)、抗旱高產(chǎn)、耐鹽高產(chǎn)、抗病、抗蟲、根蘗耐牧等方面[3]。芽數(shù)與種植深度是薹草生長(zhǎng)發(fā)育的重要條件之一,芽數(shù)過(guò)少、種植過(guò)深均不利于生長(zhǎng),因此合理的芽數(shù)與種植深度才能使薹草植物正常生長(zhǎng)發(fā)育。此外合理的種植間距是確保薹草生長(zhǎng)發(fā)育的重要條件,密度過(guò)大,植物之間對(duì)光、熱、水、肥等因素的競(jìng)爭(zhēng)強(qiáng)烈,不利于植株合理利用資源;密度過(guò)小,植株間的競(jìng)爭(zhēng)減少,但單位空間內(nèi)植株數(shù)量少,影響生物產(chǎn)量,只有合理的種植密度才能使植物在充分利用外界資源的同時(shí),獲得較高的產(chǎn)量[4-5]。許多學(xué)者在不同地區(qū)進(jìn)行了薹草品種的栽培適應(yīng)性及栽培生長(zhǎng)評(píng)價(jià)。石進(jìn)朝等[6]對(duì)北京山區(qū)野生地被植物澇峪苔草栽培技術(shù)進(jìn)行研究得出,澇峪苔草能夠通過(guò)分株方法繁殖,在3-8月進(jìn)行最好。栽植密度為30 cm×30 cm,澇峪苔草不需要修剪,是一個(gè)適于護(hù)坡綠化的野生地被植物。喬家鳳等[7]通過(guò)基質(zhì)對(duì)青綠苔草和披針葉苔草穴盤生長(zhǎng)的影響,發(fā)現(xiàn)基質(zhì)配比為草炭:松針=1:1對(duì)其生長(zhǎng)發(fā)育最好。
本研究表明,3種薹草植物種類之間具有顯著差異,亞柄薹草與低矮薹草生長(zhǎng)指標(biāo)之間顯著高于烏拉草,說(shuō)明亞柄薹草與低矮薹草生產(chǎn)栽培優(yōu)于烏拉草。而在芽數(shù)、間距、深度3個(gè)影響因子下,各處理之間均差異不顯著。在不同的影響因子下,種類與芽數(shù)對(duì)于薹草的生長(zhǎng)發(fā)育起到較大作用,其生長(zhǎng)貢獻(xiàn)率顯著高于其他影響因子,因此在薹草生產(chǎn)栽培中優(yōu)先注重薹草種類與芽數(shù)。5月29日至7月29日各種植因子的貢獻(xiàn)率均達(dá)到較高水平,說(shuō)明春夏種植薹草有利于其生長(zhǎng)發(fā)育;而在9月29日其生長(zhǎng)指標(biāo)貢獻(xiàn)率有所下降,說(shuō)明進(jìn)入秋季,生長(zhǎng)速度減慢。本研究通過(guò)方差分析以及回歸分析,比較了各因素對(duì)生長(zhǎng)影響貢獻(xiàn)率的大小,評(píng)價(jià)影響薹草生長(zhǎng)的關(guān)鍵因子,篩選最優(yōu)的栽培技術(shù)參數(shù),為薹草的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)栽培體系的建立提供理論依據(jù),對(duì)薹草種植關(guān)鍵技術(shù)措施的制定具有重要意義。
吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院學(xué)報(bào)2023年1期