王旭成, 王 星, 王 琴, 宋文學(xué), 王通銳, 黃淑迪, 王志遠(yuǎn), 伏兵哲,2,3, 高雪芹,2,3*

(1.寧夏大學(xué)林業(yè)與草業(yè)學(xué)院, 寧夏 銀川 750021; 2.寧夏草牧業(yè)工程技術(shù)研究中心, 寧夏 銀川 750021;3.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部飼草高效生產(chǎn)模式創(chuàng)新重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 寧夏 銀川 750021)

沙蘆草(Agropyronmongolicum)又稱蒙古冰草,是禾本科小麥族冰草屬多年生疏叢禾草,典型的旱生和沙生植物[1-2]。沙蘆草具有較強(qiáng)的抗旱、抗寒、耐風(fēng)沙、分蘗旺盛、春季返青早等特性,是干旱半干旱區(qū)草原早春放牧利用的優(yōu)良飼草,因其富含作物改良的抗旱、耐寒、耐鹽的優(yōu)良抗性基因,在我國北方干旱、半干旱地區(qū)具有重要的推廣應(yīng)用價(jià)值[3-8]。

目前關(guān)于沙蘆草的種子生產(chǎn)技術(shù)仍面臨經(jīng)驗(yàn)不足、人工繁育生產(chǎn)技術(shù)滯后、市場管理和監(jiān)督不健全等諸多問題,且種子生產(chǎn)多集中在水肥的研究,而在精準(zhǔn)的水肥調(diào)控下,還缺少一套適合沙蘆草種子生產(chǎn)最佳的田間栽培措施[9-10]。

種植密度是影響牧草種子生產(chǎn)的主要因素,合理的行距和播量配比能發(fā)揮牧草的生產(chǎn)潛力,提高牧草對土壤養(yǎng)分、水分和光能的利用率,有利于牧草種子高產(chǎn)[11]。當(dāng)種植密度過低時(shí),不利于對光能和土地資源的充分利用且種子產(chǎn)量較低,當(dāng)密度過高時(shí),不僅會導(dǎo)致開花期滯后、容易倒伏和干擾昆蟲授粉,而且會影響牧草在生殖階段對氮素的吸收及利用[12]。田宏等[13]研究發(fā)現(xiàn),‘江夏’扁穗雀麥(BromuscartharticusVahl. ‘ Jiangxia’)在行距20～30 cm、播種量15.0～30.0 kg·hm-2時(shí)種子產(chǎn)量最大;朱振磊等[14]認(rèn)為,無芒雀麥(BromusinermisLeyss.)在行距為30 cm的種子產(chǎn)量顯著高于50 cm、70 cm和 90 cm,且行距對無芒雀麥生殖枝數(shù)和千粒重影響顯著,播量對無芒雀麥產(chǎn)量組分和種子產(chǎn)量均影響不顯著;澤讓東洲等[15]表明,當(dāng)行距45 cm、播種量22.5 kg·hm-2時(shí)‘阿壩’垂穗披堿草(ElymusnutansGriseb.)種子產(chǎn)量最高,當(dāng)行距45 cm、播種量22.5 kg·hm-2或行距60 cm、播種量27 kg·hm-2時(shí),‘阿壩’垂穗披堿草的千粒重較大。可見不同牧草種(品種)適宜種子生產(chǎn)的行距和播量不同。因此,本試驗(yàn)探究行距和播量對沙蘆草種子產(chǎn)量和產(chǎn)量構(gòu)成因子的影響對開展沙蘆草種子繁育具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于寧夏回族自治區(qū)吳忠市鹽池縣四墩子試驗(yàn)基地,地理坐標(biāo)為37°04′～38°10′N,106°30′～107°41′E。當(dāng)?shù)貧夂驅(qū)儆诘湫痛箨懶约撅L(fēng)氣候,年平均氣溫7.8℃,≥10℃的有效積溫為2 945℃左右,無霜期162 d左右,年降雨量284.4 mm,年潛在蒸發(fā)量2 131.8 mm。該地土壤為黃綿土,有機(jī)質(zhì)含量為1.29 g·kg-1,堿解氮含量為0.5 mg·kg-1,速效鉀含量10.56 mg·kg-1,速效磷含量為21.34 mg·kg-1。

1.2 試驗(yàn)材料

供試品種為寧夏大學(xué)培育的‘鹽池’沙蘆草牧草新品種。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用雙因素裂區(qū)試驗(yàn)設(shè)計(jì),主區(qū)為行距,副區(qū)為播量,其中行距設(shè)20 cm,30 cm,40 cm和 50 cm 4個(gè)梯度,分別用H1,H2,H3和H4表示,播種量為10 kg·hm-2,15 kg·hm-2,20 kg·hm-2和25 kg·hm-24個(gè)梯度,分別用D1,D2,D3和D4表示,共16個(gè)處理,3次重復(fù),48個(gè)小區(qū)。小區(qū)面積為4 m×6 m=24 m2,過道1 m,試驗(yàn)于2020年8月份種植。

1.4 指標(biāo)測定

1.4.1生長指標(biāo)的測定 株高:在開花期,每個(gè)小區(qū)中隨機(jī)選取10個(gè)植株,用卷尺測量從基部至花序頂端的植株高度。

莖粗:在開花期,每個(gè)小區(qū)中隨機(jī)選取10個(gè)植株,用游標(biāo)卡尺測量距地面5 cm左右高度的莖稈直徑。

總分蘗數(shù):在開花期,每個(gè)小區(qū)隨機(jī)選取3個(gè)1 m樣段,統(tǒng)計(jì)分枝數(shù),計(jì)算單位面積的總分蘗數(shù)。

1.4.2種子產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的測定 生植枝數(shù):開花期,在各小區(qū)隨機(jī)取3個(gè)1 m樣段,統(tǒng)計(jì)抽穗的分枝數(shù),計(jì)算單位面積的生植枝數(shù)。

小穗數(shù)/花序:開花期,在各小區(qū)隨機(jī)選取生殖枝10株,統(tǒng)計(jì)每個(gè)生殖枝的小穗數(shù)。

小花數(shù)/小穗:開花期,在各小區(qū)隨機(jī)選取10 個(gè)小穗,統(tǒng)計(jì)每小穗上小花數(shù)。

種子數(shù)/小穗:成熟期,在各小區(qū)隨機(jī)選取的10個(gè)小穗,統(tǒng)計(jì)每小穗的種子數(shù)。

結(jié)實(shí)率:結(jié)實(shí)率=每小穗上的種子數(shù)/每小穗上的小花數(shù)×100%。

穗長:成熟期,在各小區(qū)隨機(jī)選取10個(gè)生殖枝,統(tǒng)計(jì)每個(gè)穗子的穗長。

穗寬:成熟期,在各小區(qū)隨機(jī)選取10個(gè)生殖枝,統(tǒng)計(jì)每個(gè)穗子的穗寬。

穗重:成熟期,在各小區(qū)隨機(jī)選取10個(gè)生殖枝,統(tǒng)計(jì)每個(gè)穗子的穗重。

千粒重:在種子成熟后,從每個(gè)小區(qū)風(fēng)干樣品中選凈種子1 000粒,統(tǒng)計(jì)千粒重。

實(shí)際種子產(chǎn)量:種子成熟期在各小區(qū)隨機(jī)選擇3個(gè)1 m樣段,刈割生殖枝,自然干燥后脫粒、清選、稱重,計(jì)算單位面積種子產(chǎn)量。

理論種子產(chǎn)量:理論種子產(chǎn)量=生殖枝數(shù)×小穗數(shù)/花序×小花數(shù)/小穗×千粒重×10-3。

1.5 數(shù)據(jù)分析

用Microsoft Excel 2010整理數(shù)據(jù),用DPS 7.5軟件進(jìn)行方差分析和多重比較,用Origin 2021進(jìn)行繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 行距和播量對沙蘆草生長指標(biāo)的影響

由表1方差分析可知,行距對沙蘆草株高、莖粗和總分蘗數(shù)均有極顯著影響(P<0.01),播量對沙蘆草株高和莖粗有極顯著影響(P<0.01),對總分蘗數(shù)沒有顯著影響,行距和播量對沙蘆草株高、莖粗和總分蘗數(shù)均有極顯著的交互作用(P<0.01)。

在不同行距和播量處理下,H3D1處理的株高最高,顯著高于其他處理(P<0.05),H1D4處理株高最低,為80.68 cm;H3D1處理的莖粗高于其他處理,與其他處理間差異性顯著(P<0.05);單位面積總分蘗數(shù)在H1D3處理下最多,為2 754.17枝·m-2,H4D2處理下最少。

2.2 行距和播量對沙蘆草種子產(chǎn)量構(gòu)成因子影響

由沙蘆草種子產(chǎn)量構(gòu)成因子方差分析結(jié)果可以看出(表2),行距對沙蘆草小穗數(shù)、小花數(shù)、種子數(shù)、穗長、穗寬、穗重和生殖枝數(shù)有極顯著影響(P<0.01),對千粒重有顯著影響(P<0.05),對結(jié)實(shí)率影響不顯著;播量對沙蘆草小穗數(shù)、小花數(shù)、結(jié)實(shí)率、穗長、穗寬和穗重有極顯著影響(P<0.01),對結(jié)實(shí)率、千粒重和生殖枝數(shù)影響不顯著;行距和播量對沙蘆草小穗數(shù)、小花數(shù)、穗長、穗寬、穗重和千粒重有極顯著或顯著的交互作用(P<0.05),對種子數(shù)、結(jié)實(shí)率和生殖枝數(shù)無顯著交互作用。

小穗數(shù)、小花數(shù)、種子數(shù)、結(jié)實(shí)率、穗長、穗寬、穗重、千粒重和生殖枝數(shù)是影響種子產(chǎn)量的重要因素。由表3可得,小穗數(shù)在H3D3處理下最高,除與H2D3處理差異不顯著,顯著高于其他處理(P<0.05);小花數(shù)在H3D2處理下最高,除與H4D3無顯著差異外,顯著高于其他處理(P<0.05);種子數(shù)在H4D2處理下最高,為3.9個(gè),H1D3和H3D3處理下最低,為2.9個(gè);結(jié)實(shí)率在H2D2處理下最高;穗長在H4D4處理下最高,為10.27 cm;穗寬在H1D4,H2D3和H2D4處理下無顯著差異,但顯著高于其他處理(P<0.05);H1D4處理下的穗重最大;H2D4處理下的千粒重最大,為2.24 g;生殖枝數(shù)在H1D4處理下最高,為2 268.33枝·m-2,除與H1D1,H1D2,H1D3處理無顯著差異外,顯著高于其他處理(P<0.05)。

2.3 行距和播量對沙蘆草種子產(chǎn)量的影響

行距、播量對沙蘆草實(shí)際種子產(chǎn)量和理論種子產(chǎn)量有極顯著影響(P<0.01),播量及行距和播量交互作用對沙蘆草實(shí)際種子產(chǎn)量有顯著影響(P<0.05),播量及行距和播量交互作用對沙蘆草理論種子產(chǎn)量無顯著影響(表4)。

表4 行距和播量對沙蘆草種子產(chǎn)量的影響

由圖1可得,沙蘆草實(shí)際種子產(chǎn)量和理論種子產(chǎn)量均隨行距的增大呈減小的趨勢,隨播量的增加無明顯變化規(guī)律。在不同行距和播量處理下,沙蘆草理論種子產(chǎn)量和實(shí)際種子產(chǎn)量均在H1D2處理下最高,分別為7 687.72 kg·hm-2和2 389.37 kg·hm-2,理論種子產(chǎn)量除與H1D3處理差異不顯著外,顯著高于其他處理(P<0.05),H4D2處理的理論種子產(chǎn)量最低,實(shí)際種子產(chǎn)量在H1D2處理下與其他處理均存在顯著差異(P<0.05)。H1D2處理的收獲率最高,為38.98%,H2D2處理最小,為22.94%(表4)。

圖1 行距、播量對沙蘆草種子產(chǎn)量的影響

2.4 行距、播量與沙蘆草種子產(chǎn)量及各性狀的相關(guān)性分析

相關(guān)性分析表明(圖2),行距與株高、穗長、穗寬、穗重和千粒重呈極顯著正相關(guān)關(guān)系(P<0.01),相關(guān)系數(shù)分別為0.57,0.5,0.41,0.46和0.36,與總分蘗數(shù)、生殖枝數(shù)、理論種子產(chǎn)量和實(shí)際種子產(chǎn)量呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系(P<0.01);播量與株高、莖粗、結(jié)實(shí)率、穗寬和穗重呈顯極著負(fù)相關(guān)關(guān)系(P<0.01),與千粒重呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系(P<0.05),其他各指標(biāo)與播量相關(guān)性均不顯著。

圖2 行距、播量與實(shí)際種子產(chǎn)量及各性狀的相關(guān)性分析

2.5 沙蘆草實(shí)際種子產(chǎn)量與種子產(chǎn)量構(gòu)成因素的關(guān)聯(lián)性分析

采用逐步回歸法[16],對沙蘆草種子產(chǎn)量構(gòu)成因子與實(shí)際種子產(chǎn)量進(jìn)行回歸分析,得到沙蘆草實(shí)際種子產(chǎn)量與產(chǎn)量構(gòu)成因子的最優(yōu)回歸方程:Y=-1 407.528-43.953X1+176.848X2-256.522X3+110.365X5+607.171X8+0.783X9(F=17.660,R2=0.960,P<0.01),X1為小穗數(shù)、X2為小花數(shù)、X3為種子數(shù)、X5為穗長、X8為千粒重和X9為生殖枝數(shù)。這6個(gè)沙蘆草種子產(chǎn)量構(gòu)成因子被納入回歸方程,表示這6個(gè)因子是影響沙蘆草實(shí)際種子產(chǎn)量的主要因素。

為了進(jìn)一步分析這6個(gè)因子對沙蘆草實(shí)際種子產(chǎn)量的貢獻(xiàn)大小,進(jìn)行通徑分析(表5)。小穗數(shù)、小花數(shù)、種子數(shù)、穗長、千粒重和生殖枝數(shù)直接通徑系數(shù)大于間接通徑系數(shù)總和,這表明小穗數(shù)、小花數(shù)、種子數(shù)、穗長、千粒重和生殖枝數(shù)均通過直接作用來影響沙蘆草實(shí)際種子產(chǎn)量。由直接通徑系數(shù)可知,6個(gè)因子對沙蘆草實(shí)際種子產(chǎn)量的貢獻(xiàn)從大到小為:生殖枝數(shù)(X9)>小花數(shù)(X2)>千粒重(X8)>穗長(X5)>小穗數(shù)(X1)>種子數(shù)(X3),因此,生殖枝數(shù)對沙蘆草實(shí)際種子產(chǎn)量的貢獻(xiàn)最大,其次是小花數(shù)。

表5 沙蘆草實(shí)際種子產(chǎn)量與產(chǎn)量構(gòu)成因子的通徑分析

2.6 行距和播量與沙蘆草實(shí)際種子產(chǎn)量的回歸模型

為進(jìn)一步明確行和播量對沙蘆草實(shí)際種子產(chǎn)量的影響,分別以行距和播量為自變量,實(shí)際種子產(chǎn)量為因變量,進(jìn)行回歸模擬,得到實(shí)際種子產(chǎn)量與行距和播量兩因素的回歸模型:Y=3 042.740 8-66.623 1H+21.209 6D+0.678 4H2-0.791 1D2+0.205 1H×D(R2=0.755 6)。對回歸模型進(jìn)行分析可得,行距、播量與實(shí)際種子產(chǎn)量呈開口向下的拋物線,說明隨行距和播量的增加沙蘆草實(shí)際種子產(chǎn)量呈先增后減的趨勢(圖3)。在行距為20～50 cm,播種量為10～25 kg·hm-2內(nèi)進(jìn)行尋優(yōu)分析,結(jié)果表明當(dāng)行距為20 cm,播種量為15 kg·hm-2時(shí)沙蘆草實(shí)際種子產(chǎn)量最高,為2 389 kg·hm-2。

圖3 行距、播量與沙蘆草實(shí)際種子產(chǎn)量的回歸模型

3 討論

科學(xué)合理的種植密度和行距播量配比是提高牧草產(chǎn)量的重要措施。種植密度過大會導(dǎo)致群體植株質(zhì)量下降,植物的無效分蘗數(shù)增多,地下資源分配不均勻,最終影響牧草的產(chǎn)量降低;種植密度過小會造成植物群體植株數(shù)量和光合速率降低,群體競爭減小,以及對光熱、水肥和土壤養(yǎng)分的資源的浪費(fèi),從而引起其產(chǎn)量的下降[11,17]。因此,適宜的種植密度能夠使植物在充分利用外界資源的同時(shí)獲得較高的產(chǎn)量。

賈志鋒[18]研究表明,莜麥(Avenanuda)種子產(chǎn)量在行距為20 cm,播量為120 kg·hm-2處理下最高;梁維維等[19]在行距與播種量和施肥量對塔烏庫姆冰草(Agropyroncristatum)種子產(chǎn)量的影響中指出,當(dāng)行距為30 cm,播量為30 kg·hm-2時(shí)可獲得較高的種子產(chǎn)量。本研究得出,沙蘆草種子產(chǎn)量在行距為20 cm,播量為15 kg·hm-2處理下最高,這與賈志鋒等[18]在行距20 cm處理下和梁維維等[19]播量15 kg·hm-2處理下的種子產(chǎn)量最高結(jié)果一致。郭天財(cái)?shù)萚20]表明,種植密度過大會導(dǎo)致作物分蘗能力減弱;趙竹等[21]認(rèn)為中播量下有利于小麥(Triticumaestivum)有效穗數(shù)和穗粒數(shù)的增加。本研究也得出同樣的結(jié)論,在行距R1處理下的總分蘗數(shù)和生殖枝數(shù)顯著高于其他處理,在播量D2處理下的小穗數(shù)、小花數(shù)和種子數(shù)相比于其他播量處理較高,說明合理的行距和播量配比能夠使牧草獲得高產(chǎn)。蔡仕珍等[22]研究指出,播種密度與花序發(fā)育呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系;武慧娟等[23]研究發(fā)現(xiàn),株高、分蘗數(shù)、種子產(chǎn)量與行距極顯著正相關(guān),莖粗、生殖枝數(shù)與行距顯著正相關(guān);種子產(chǎn)量與播量顯著正相關(guān),穗長與播量極顯著負(fù)相關(guān),分蘗數(shù)和莖粗與播量顯著負(fù)相關(guān)。本研究結(jié)果表明,行距與株高、穗長、穗寬、穗重和千粒重呈極顯著正相關(guān)關(guān)系,與總分蘗數(shù)、生殖枝數(shù)、理論種子產(chǎn)量和實(shí)際種子產(chǎn)量呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系;播量與株高、莖粗、結(jié)實(shí)率、穗寬和穗重呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系,與千粒重呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。其中在行距與種子產(chǎn)量、莖粗和生殖枝數(shù),播量與種子產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成要素中與武慧娟等[23]研究結(jié)果差異明顯,這可能是種植物種、地域差異、測定指標(biāo)和行距及播量配比梯度的不同引起的。

種子產(chǎn)量構(gòu)成因子是影響種子產(chǎn)量高低的直接因素,通過多元回歸與通徑分析可以建立種子產(chǎn)量構(gòu)成因素與種子產(chǎn)量的關(guān)系模型,分析各產(chǎn)量構(gòu)成因子對產(chǎn)量的直接作用和間接作用。王琴等[24]研究發(fā)現(xiàn),生殖枝數(shù)、小穗數(shù)/花序和種子數(shù)/生殖枝對無芒雀麥種子產(chǎn)量貢獻(xiàn)較大,而劉凱強(qiáng)等[11]研究指出主穗小穗數(shù)、千粒重、單序籽粒重對種子產(chǎn)量直接作用及間接作用較大。本研究得出,小穗數(shù)、小花數(shù)、種子數(shù)、穗長、千粒重和生殖枝數(shù)對沙蘆草種子產(chǎn)量有直接作用及間接作用,其中生殖枝數(shù)對沙蘆草種子產(chǎn)量貢獻(xiàn)較大,這與前人研究結(jié)果有相同之處。

4 結(jié)論

株高、穗寬、穗重和千粒重受行距和播量共同影響。行距與上述四個(gè)參數(shù)呈極顯著正相關(guān)關(guān)系,播量與株高、穗寬和穗重呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系,與千粒重呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。生殖枝數(shù)對實(shí)際種子產(chǎn)量貢獻(xiàn)最大。當(dāng)行距為20 cm,播量為15 kg·hm-2時(shí)沙蘆草種子產(chǎn)量最高。