李小云，余淑艷，黃 薇，王 星，高雪芹，彭文棟，伏兵哲,2

( 1 寧夏大學(xué) 農(nóng)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 鹽池縣農(nóng)牧科學(xué)研究所，寧夏 鹽池 751500)

紫花苜蓿(MedicagosativaL.)被稱為“苜蓿之王”，是重要的豆科多年生優(yōu)質(zhì)牧草[1-2]。近年來(lái)，隨著草原生態(tài)恢復(fù)和奶業(yè)的振興發(fā)展[3]，我國(guó)對(duì)苜蓿的需求明顯增加，其種植面積持續(xù)擴(kuò)大，現(xiàn)已達(dá)377萬(wàn)hm2以上[4]，而目前苜蓿種子生產(chǎn)面積僅有3.83萬(wàn)hm2[5]，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足苜蓿生產(chǎn)的需要。并且由于苜蓿種子生產(chǎn)技術(shù)落后，收獲難度大等問(wèn)題，苜蓿種子實(shí)際產(chǎn)量?jī)H為理論產(chǎn)量的4%左右[6-8]。因此，開(kāi)展苜蓿種子生產(chǎn)技術(shù)研究十分必要[9]。

苜蓿種子的豐產(chǎn)離不開(kāi)適宜的種植模式和科學(xué)化管理。有研究表明，適宜的施肥量可以提高苜蓿的結(jié)莢率和種子產(chǎn)量[10]；另有研究表明，合理的株行距配置可以提高苜蓿的種子產(chǎn)量及構(gòu)成因素[11]。在寧夏干旱區(qū)，由于降水量少，蒸發(fā)量大，氣候干燥，對(duì)苜蓿種子生產(chǎn)有一定限制。覆膜可以減少水分蒸發(fā)，提高作物表層的土壤溫度和水分利用效率，抑制雜草生長(zhǎng)和降低病蟲(chóng)害繁殖[12]，因此覆膜技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛[13]。目前覆膜種植主要運(yùn)用于番茄、玉米、小麥等大宗糧食作物的研究和生產(chǎn)[14-17]，關(guān)于苜蓿覆膜種植的研究大多集中于苜蓿草產(chǎn)量、生殖生長(zhǎng)、營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)和土壤水分等方面[18-21]，而且主要在覆白膜種植條件下進(jìn)行，而關(guān)于不同覆膜(覆白膜、覆黑膜)處理對(duì)苜蓿種子產(chǎn)量和構(gòu)成因素影響的研究鮮見(jiàn)報(bào)道。因此，本試驗(yàn)以甘農(nóng)4號(hào)苜蓿品種為材料，探討了不同覆膜種植方式對(duì)苜蓿種子產(chǎn)量及構(gòu)成因素的影響，旨在確定最適宜的覆膜方式，為寧夏干旱區(qū)苜蓿種子生產(chǎn)提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

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)鹽池縣四墩子寧夏大學(xué)教學(xué)科研基地，地處37°46′-38°10′N，106°30′-107°41′E，海拔1 436 m，年平均氣溫7.7 ℃，年積溫為2 950 ℃，無(wú)霜期162～165 d，年均日照時(shí)數(shù)2 876 h，年均降水量289 mm，主要集中在6-9月，年蒸發(fā)量2 690 mm。鹽池縣屬于典型的中溫帶大陸性氣候，常年干旱、少雨且蒸發(fā)量大，冬冷夏熱，日照時(shí)數(shù)長(zhǎng)，風(fēng)沙大。試驗(yàn)地土壤為沙壤黃綿土，土壤結(jié)構(gòu)松散。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)以甘農(nóng)4號(hào)苜蓿品種為材料，試驗(yàn)采用單因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，設(shè)不覆膜(CK)、覆白膜(BM)和覆黑膜(HM)3個(gè)處理，每個(gè)處理3次重復(fù)，共9個(gè)小區(qū)，小區(qū)面積為12 m×16 m；2016年4月中旬采用先覆膜后播種的種植方式，地膜寬度為120 cm，一膜2行，穴播，行距為80 cm，株距為25 cm，播深為1.5～2.0 cm，播種量為4.5 kg/hm2。小區(qū)間隔1 m，試驗(yàn)地周圍設(shè)置1 m的保護(hù)行。進(jìn)行正常的大田管理，于種植第1年(2016年)和第2年(2017年)進(jìn)行各項(xiàng)指標(biāo)的測(cè)定。

1.3 種子產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的測(cè)定

在初花期，每個(gè)小區(qū)隨機(jī)選取20個(gè)植株進(jìn)行標(biāo)記，用直尺測(cè)量每株的株高、生殖枝數(shù)、二級(jí)分枝數(shù)、總分枝數(shù)；在盛花期、結(jié)莢期和成熟期分別統(tǒng)計(jì)每株花序數(shù)、每花序小花數(shù)、每花序結(jié)莢數(shù)、每莢種子數(shù)，最后計(jì)算各個(gè)指標(biāo)平均值；當(dāng)莢果成熟70%時(shí)人工進(jìn)行單株苜蓿收割，曬干后篩選脫種，稱質(zhì)量，即為單株產(chǎn)量，并換算成單位面積種子產(chǎn)量(kg/hm2)。然后按照《牧草種子檢驗(yàn)規(guī)程》，測(cè)量種子千粒質(zhì)量(TSW)[22]，并計(jì)算結(jié)莢率(結(jié)莢率=每個(gè)花序上的平均結(jié)莢數(shù)/每個(gè)花序數(shù)上的平均小花數(shù)×100%)和表現(xiàn)種子產(chǎn)量(表現(xiàn)單株產(chǎn)量=每株花序數(shù)×結(jié)莢數(shù)×種子數(shù)×10-3，表現(xiàn)單位面積產(chǎn)量=每株生殖枝數(shù)×每株花序數(shù)×每花序小花數(shù)×每莢種子數(shù)×千粒質(zhì)量×10-3)[11]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

用Excel 2019整理數(shù)據(jù)并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)后，使用SPSS軟件進(jìn)行單株種子產(chǎn)量(實(shí)際)與其構(gòu)成因素相關(guān)性分析，采用DPS進(jìn)行方差分析和Duncan’s新復(fù)極差檢驗(yàn)，并進(jìn)行多元逐步回歸分析和通徑分析，用Origin 9.1軟件繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 覆膜種植對(duì)苜蓿生長(zhǎng)指標(biāo)的影響

由圖1可以看出，種植的第1年(2016年)，覆黑膜(HM)和覆白膜(BM)處理苜蓿的株高均顯著高于對(duì)照(P<0.05)，但2個(gè)覆膜處理間無(wú)顯著差異；苜蓿二級(jí)分枝數(shù)和總分枝數(shù)在3種種植方式間均不存在顯著差異。種植第2年(2017年)，覆膜處理苜蓿的株高與對(duì)照差異均不顯著；覆白膜(BM)處理苜蓿二級(jí)分枝數(shù)顯著低于對(duì)照和覆黑膜(HM)處理，對(duì)照和覆黑膜(HM)處理間差異不顯著；苜蓿總分枝數(shù)在3種種植方式下均不存在顯著差異。從2年的平均值來(lái)看，與對(duì)照相比，覆黑膜和白膜處理苜蓿的株高分別為105.75和104.77 cm,較對(duì)照(96.37 cm)分別顯著提高了39.38和8.40 cm，但覆膜對(duì)苜蓿二級(jí)分枝數(shù)和總分枝數(shù)并無(wú)顯著影響。

2.2 覆膜種植對(duì)苜蓿種子產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

2.2.1 種子產(chǎn)量構(gòu)成因素 對(duì)不同年份及不同種植方式下苜蓿種子產(chǎn)量的構(gòu)成因素進(jìn)行分析，結(jié)果(表1)表明，種植第1年(2016年)，3種種植方式間苜蓿每株生殖枝數(shù)、每花序結(jié)莢數(shù)和千粒質(zhì)量均無(wú)顯著差異；2個(gè)覆膜處理苜蓿的每株花序數(shù)、每花序小花數(shù)和每莢種子數(shù)均顯著高于對(duì)照(P<0.05)。

表1 覆膜處理對(duì)苜蓿種子產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響Table 1 Effects of film mulching treatment on alfalfa seed yield constituent factors

由表1還可知，種植第2年(2017年)，覆白膜(BM)處理苜蓿的每株生殖枝數(shù)、每株花序數(shù)和每花序結(jié)莢數(shù)均顯著高于覆黑膜(HM)處理和對(duì)照，覆黑膜(HM)和覆白膜(BM)處理苜蓿的每花序小花數(shù)和每莢種子數(shù)無(wú)顯著差異，但均顯著高于對(duì)照(P<0.05)。從2年的平均數(shù)看，覆膜種植能顯著提高每株花序數(shù)、每花序數(shù)小花數(shù)和每莢種子數(shù)，對(duì)苜蓿的每株生殖枝數(shù)和千粒質(zhì)量并無(wú)顯著影響。

2.2.2 種子產(chǎn)量 由表2可知，種植第1年(2016年)，苜蓿表現(xiàn)單株產(chǎn)量和表現(xiàn)單位面積產(chǎn)量在3種種植方式下無(wú)顯著差異；覆黑膜(HM)和覆白膜(BM)苜蓿的實(shí)際單株產(chǎn)量均顯著高于對(duì)照，而覆白膜(BM)苜蓿的實(shí)際單位面積產(chǎn)量也顯著高于覆黑膜(HM)處理(P<0.05)。

表2 覆膜處理對(duì)苜蓿種子產(chǎn)量的影響Table 2 Effect of film mulching treatment on alfalfa seed yield

由表2還可知，種植第2年(2017年)，覆膜處理苜蓿的實(shí)際單株產(chǎn)量均顯著高于對(duì)照，覆白膜(BM)的表現(xiàn)單株產(chǎn)量、表現(xiàn)單位面積產(chǎn)量和實(shí)際單位面積產(chǎn)量均顯著高于覆黑膜(HM)和對(duì)照處理。從2年的平均數(shù)可以看出，覆黑膜(HM)和覆白膜(BM)處理苜蓿的實(shí)際單株產(chǎn)量和實(shí)際單位面積產(chǎn)量較對(duì)照分別增加了29.34%，19.10%和28.72%，64.14%。說(shuō)明覆膜能夠顯著的提高苜蓿種子產(chǎn)量，其中以覆白膜(BM)效果尤為明顯。

2.3 苜蓿單株種子產(chǎn)量與構(gòu)成因素的關(guān)系

2.3.1 單株種子產(chǎn)量與構(gòu)成因素的相關(guān)分析 對(duì)苜蓿種子產(chǎn)量與其構(gòu)成因素進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果見(jiàn)表3。

表3表明，苜蓿單株種子產(chǎn)量與產(chǎn)量構(gòu)成因素的相關(guān)性強(qiáng)弱依次表現(xiàn)為每株花序數(shù)(X5)>每株生殖枝數(shù)(X3)>株高(X1)>分枝數(shù)(X2)>結(jié)莢率(X7)>每花序結(jié)莢數(shù)(X4)>千粒質(zhì)量(X9)>每花序小花數(shù)(X6)>每莢種子數(shù)(X8)。其中，單株種子產(chǎn)量與每株花序數(shù)(0.565)、株高(0.320)、每株生殖枝數(shù)(0.422)、分枝數(shù)(0.261)和結(jié)莢率(0.203)呈極顯著(P<0.01)或顯著(P<0.05)正相關(guān)；各產(chǎn)量構(gòu)成因素之間，株高除了與每莢種子數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)，與每花序小花數(shù)之間相關(guān)性不顯著外，與其他構(gòu)成因素均呈顯著或極顯著正相關(guān)；分枝數(shù)與每株生殖枝數(shù)和每株花序數(shù)呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)，與結(jié)莢率呈顯著正相關(guān)(P<0.05)。每株生殖枝數(shù)與每株花序數(shù)、結(jié)莢率和千粒質(zhì)量呈顯著或極顯著正相關(guān)，而與每莢種子數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)。

2.3.2 單株種子產(chǎn)量與構(gòu)成因素的多元逐步回歸與通徑分析 用逐步回歸法[22]對(duì)苜蓿單株種子產(chǎn)量(Y)與各構(gòu)成因素(X1～X9)進(jìn)行多元逐步回歸分析，得到苜蓿單株種子產(chǎn)量與構(gòu)成因素的最優(yōu)方程為：Y=7.713+0.067X1-0.183X2+0.020X3+0.018X5+0.003X7-0.062X8-3.861X9(R=0.545)。由于多元逐步回歸分析剔除了2個(gè)產(chǎn)量構(gòu)成因素(每花序結(jié)莢數(shù)(X4)、每花序小花數(shù)(X6))，從而篩選出了7個(gè)產(chǎn)量構(gòu)成因素(株高(X1)、分枝數(shù)(X2)、每株生殖枝數(shù)(X3)、每株花序數(shù)(X5)、結(jié)莢率(X7)、每莢種子數(shù)(X8)、千粒質(zhì)量(X9))，將其與單株種子產(chǎn)量(Y)進(jìn)行通徑分析，結(jié)果(表4)表明，由直接通徑系數(shù)可知，7個(gè)產(chǎn)量構(gòu)成因素對(duì)苜蓿單株種子產(chǎn)量直接影響的大小順序依次為每株花序數(shù)>每株生殖枝數(shù)>株高>分枝數(shù)>結(jié)莢率>每莢種子數(shù)>千粒質(zhì)量，其中每株花序數(shù)(X5)與單株種子產(chǎn)量(Y)的相關(guān)系數(shù)(0.525)和直接通徑系數(shù)(0.488)接近且最大，并且每株花序數(shù)的直接通徑系數(shù)大于間接通徑系數(shù)總和；每株生殖枝數(shù)(X3)與單株種子產(chǎn)量之間呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)，且其直接通徑系數(shù)大于間接通徑系數(shù)總和，而其他因素的直接通徑系數(shù)均小于間接通徑系數(shù)之和。因此，產(chǎn)量構(gòu)成因素對(duì)苜蓿單株種子產(chǎn)量(Y)的貢獻(xiàn)主要通過(guò)提高每株花序數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，其次為每株生殖枝數(shù)，千粒質(zhì)量(X9)對(duì)單株種子產(chǎn)量(Y)的貢獻(xiàn)最小。

表4 種植2年苜蓿單株種子產(chǎn)量與構(gòu)成因素的通徑分析Table 4 Path analysis of seed yield per plant and its constituent factors after two years of planting

3 討 論

3.1 覆膜對(duì)苜蓿種子產(chǎn)量及構(gòu)成因素的影響

苜蓿種子產(chǎn)量的構(gòu)成因素主要包括每株花序數(shù)、每花序小花數(shù)、每株生殖枝數(shù)、株高、分枝數(shù)和千粒質(zhì)量，這些因素的變化會(huì)影響種子產(chǎn)量的高低[9]。苜蓿品種相同，在覆膜和不覆膜2種種植方式下，苜蓿種子產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的差異性很大。魚(yú)小軍等[23]研究了覆膜對(duì)苜蓿生長(zhǎng)的影響，發(fā)現(xiàn)利用黑色地膜能夠提高苜蓿種植當(dāng)年的株高、莖粗，同時(shí)降低了雜草物種和密度。胡月等[24]研究了地下滴灌條件下覆膜對(duì)苜蓿種子產(chǎn)量的影響，表明覆膜條件下苜蓿的株高、分枝數(shù)、花序數(shù)和結(jié)莢數(shù)均有所提高，說(shuō)明覆膜對(duì)苜蓿的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和生殖生長(zhǎng)均有促進(jìn)作用。本試驗(yàn)結(jié)果表明，苜蓿在覆白膜和覆黑膜2個(gè)種植方式下，其株高、分枝數(shù)、每株花序數(shù)、每花序小花數(shù)、每莢種子數(shù)和單株種子產(chǎn)量等較不覆膜種植方式均有所提高，這與上述學(xué)者[23-24]的研究結(jié)果相似，可能是因?yàn)楦材た梢员３滞寥浪?、提高土壤表面溫度，降低土壤養(yǎng)分的損耗，從而促進(jìn)苜蓿營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和生殖生長(zhǎng)。國(guó)內(nèi)外學(xué)者關(guān)于地膜覆蓋對(duì)不同作物產(chǎn)量的影響做了大量研究。雷俊等[25]研究了半干旱區(qū)不同顏色地膜對(duì)小麥產(chǎn)量的影響，發(fā)現(xiàn)覆黑膜的實(shí)際種子產(chǎn)量高于覆白膜。閆靜琦等[26]研究了不同覆膜處理對(duì)玉米產(chǎn)量的影響，發(fā)現(xiàn)覆白膜處理的玉米籽粒產(chǎn)量高于覆黑膜處理。本試驗(yàn)結(jié)果表明，覆白膜處理苜蓿實(shí)際單位面積種子產(chǎn)量較覆黑膜處理和CK分別提高了37.82%和64.14%，覆黑膜處理的實(shí)際單位面積種子產(chǎn)量較CK提高了19.10%，這說(shuō)明覆膜能夠提高種子產(chǎn)量，且覆白膜的增產(chǎn)效果比覆黑膜明顯。這與李茜等[27]研究結(jié)果不一致?？赡茉蚴窃谙嗤瑮l件下，白膜對(duì)陽(yáng)光的透射能力比黑膜強(qiáng)，更有利于植株對(duì)光能的利用，而且白膜蓄水和增溫效果優(yōu)于黑膜，雖然黑膜增溫效果緩慢，但能抑制雜草生長(zhǎng)和病蟲(chóng)害的繁殖，同時(shí)也會(huì)對(duì)苜蓿生長(zhǎng)造成一定的制約，所以對(duì)苜蓿的增產(chǎn)效果不如白膜明顯[12]。

3.2 苜蓿單株種子產(chǎn)量與構(gòu)成因素的關(guān)系

產(chǎn)量構(gòu)成因素對(duì)種子產(chǎn)量起決定性作用，通過(guò)對(duì)其分析研究可找出促進(jìn)和限制苜蓿種子增產(chǎn)的因素，為在實(shí)際種子生產(chǎn)中獲得高產(chǎn)提供理論支撐[28]。關(guān)于苜蓿種子產(chǎn)量與其構(gòu)成因素的相關(guān)性，國(guó)內(nèi)外學(xué)者已做了大量的研究。李世雄等[29]認(rèn)為，苜蓿種子產(chǎn)量與每株花序數(shù)、每花序小花數(shù)、每莢種子數(shù)和千粒質(zhì)量呈不同程度的相關(guān)性；李雪鋒等[30]指出，苜蓿單株籽粒產(chǎn)量與每株花序數(shù)呈極顯著正相關(guān)；馬克成等[31]指出，分枝數(shù)、每花序小花數(shù)、每株結(jié)莢數(shù)與苜蓿種子產(chǎn)量呈正相關(guān)。本試驗(yàn)結(jié)果表明，苜蓿單株種子產(chǎn)量與株高、每株花序數(shù)、分枝數(shù)、每株生殖枝數(shù)和結(jié)莢率呈極顯著或顯著正相關(guān)，且每株花序數(shù)對(duì)種子產(chǎn)量的直接貢獻(xiàn)最大，而其他產(chǎn)量構(gòu)成因素通過(guò)每株花序數(shù)間接影響種子產(chǎn)量，這與上述研究結(jié)果[29-31]相似。本試驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，株高與單株種子產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)，這是因?yàn)樵诟材しN植條件下，土壤水分、養(yǎng)分等條件適宜，植株能夠利用周圍資源，形成更多的分枝數(shù)和花序數(shù)，從而對(duì)種子產(chǎn)量的形成有促進(jìn)作用[10,32]。鞠曉峰等[33]認(rèn)為，單位面積生殖枝數(shù)和結(jié)莢數(shù)是紫花苜蓿種子產(chǎn)量的主要影響因素。馬雪瑤等[7]卻認(rèn)為，千粒質(zhì)量和結(jié)莢率是紫花苜蓿種子產(chǎn)量的主要影響因素。這說(shuō)明苜蓿種子產(chǎn)量受多個(gè)因素綜合作用的結(jié)果，并不是某一個(gè)恒定因素與種子產(chǎn)量呈正相關(guān)或負(fù)相關(guān)，只有當(dāng)各構(gòu)成因素達(dá)到最佳的配比時(shí)，才能獲得最高的苜蓿種子產(chǎn)量。當(dāng)然不同因素的最佳配比也與苜蓿栽培條件、年份氣候條件、管理方式以及品種間遺傳多樣性有關(guān)[34-35]。

4 結(jié) 論

與對(duì)照相比，覆膜能夠顯著提高苜蓿株高、每株花序數(shù)、每花序小花數(shù)和每莢種子數(shù)；與覆黑膜處理相比，覆白膜處理能明顯提高實(shí)際單位面積種子產(chǎn)量，增加經(jīng)濟(jì)效益。在苜蓿種子產(chǎn)量構(gòu)成因素中，單株種子產(chǎn)量與每株花序數(shù)、株高、分枝數(shù)、每株生殖枝數(shù)呈極顯著正相關(guān)，與結(jié)莢率呈顯著正相關(guān)，其中每株花序數(shù)對(duì)單株種子產(chǎn)量的貢獻(xiàn)最大，而其他構(gòu)成因素對(duì)種子產(chǎn)量的影響主要通過(guò)每株花序數(shù)間接地實(shí)現(xiàn)。