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，在我國栽培只有70 多年，在我國新疆有野生種分布[1]。甘肅省自20 世紀(jì)60 年代起引入普通紅豆草試種，經(jīng)過長期選育獲得紅豆草新品種，并于1990 年通過國家草品種審定，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，是一種上等的觀賞植物及蜜源植物，具有廣泛的應(yīng)用價值[5-6]。

草產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展離不開良種的持續(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，國內(nèi)外學(xué)者在苜蓿種子生產(chǎn)技術(shù)方面開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，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，紫花苜蓿種子產(chǎn)量較高[11]。盡管國內(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]在北京開展了不同行距對蒙農(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]在新疆研究密度對紅豆草種子產(chǎn)量影響時發(fā)現(xiàn)，種植密度30 cm × 25 cm 時，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 ℃，無霜期140 d，日照時數(shù)2 100～2 430 h，≥ 0 ℃年積溫為2 530 ℃·d，屬溫帶半濕潤向半干旱過渡區(qū)，降水量主要集中在7 月—9 月(圖1)。土壤類型為黃壤土，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 個水平，共16 個處理，每個處理設(shè)3 次重復(fù)，共48 個小區(qū)，小區(qū)面積5 m × 6 m = 30 m2，2020 年5 月6 日播種，播種時施用300 kg·hm-2復(fù)合肥作為底肥，分枝期鋤草，全年無灌溉和追肥。

1.4 測定指標(biāo)與方法

于2021 年6 月16 日(盛花期)，從每個小區(qū)隨機(jī)選取10 株測定和統(tǒng)計(jì)分枝數(shù)和有效分枝數(shù)，計(jì)算平均值；并在每個小區(qū)隨機(jī)選取30 個花序，測定單個花序長，統(tǒng)計(jì)每個花序上的小花數(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，對每株上的莢果稱重，并計(jì)算平均值；每個小區(qū)隨機(jī)選取30 個結(jié)莢花序，分別統(tǒng)計(jì)每個花序的莢果數(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重，換算成單位面積實(shí)際種子產(chǎn)量；取每個處理小區(qū)帶莢種子1 000 粒稱重，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)和通徑分析評價種子產(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；相同播量時，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，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，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，每花序空癟莢果數(shù)0.67～1.70 個，且每花序空癟莢果數(shù)和空癟率在各處理間無顯著差異(表1)。平均花序長介于14.20～19.83 cm，每個花序上的小花數(shù)平均為74.03～87.77 個，花序長和每個花序上的小花數(shù)在各處理間無顯著差異(P＞ 0.05) (表2)。每個花序上的莢果重差異較大，總體表現(xiàn)為，相同播量時，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?。凰刑幚碇蠥4B2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

播量和行距對紅豆草千粒重的影響總體表現(xiàn)為行距A1時，千粒重小，行距A3和A4時，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，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)；花序長與各指標(biāo)間無顯著相關(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 個構(gòu)成因素對紅豆草種子產(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，尤其是前4 項(xiàng)因子對種子產(chǎn)量具有決定影響。單株分枝數(shù)通過每株莢果重、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)通過空癟率的間接作用較大；每花序莢果重通過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12 個因素進(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)中可以通過調(diào)控每花序莢果數(shù)來獲得較高種子產(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，說明二者是這一成分中影響種子產(chǎn)量較大的兩個要素。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，過分追求分枝數(shù)，會使空癟率提高、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實(shí)現(xiàn)對種子田密度的調(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；行距對種子產(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]對高羊茅連續(xù)3 年的種子產(chǎn)量測定中也發(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，這就說明雖然一定程度上稀植有利于植株個體生長發(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。這說明對播種量和行距的調(diào)控，會通過影響單個植株的營養(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]。播種量和行距還會通過影響光合產(chǎn)物的合成與分配，進(jìn)而影響每個花序上的莢果數(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]；而且紅豆草為無限花序，種植密度過大，在開花結(jié)莢的一段時期內(nèi)，根和根瘤、莖葉、花莢間爭奪光合產(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)，也可以通過其他因素間接相關(guān)，并且有些因素對種子產(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)成因素對紅豆草種子產(chǎn)量產(chǎn)生較大影響，楊世忠等[24]對扁穗雀麥(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)中可以通過減少空每花序癟莢果數(shù)和降低空癟率來提高種子產(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特征向量最大，因此在紅豆草種子生產(chǎn)過程中，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，紅豆草為無限花序，莢果成熟后易落粒，可以通過適當(dāng)?shù)丶訌?qiáng)田間管理、選擇適當(dāng)?shù)氖斋@時間等措施來提高種子產(chǎn)量。