摘要:為探究在寧夏干旱區(qū)沙打旺(Astragalus adsurgens)氮、磷、鉀和鉬肥的最佳施肥組合,揭示沙打旺種子產(chǎn)量與光能輻射之間的關(guān)系,本試驗(yàn)采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì),研究了氮、磷、鉀和鉬肥配比對(duì)沙打旺群體光能輻射、種子產(chǎn)量構(gòu)成因素和種子產(chǎn)量的影響,同時(shí)對(duì)種子產(chǎn)量與光能輻射通過(guò)結(jié)構(gòu)方程進(jìn)行分析并利用主成分分析進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。結(jié)果表明,氮、磷、鉀和鉬肥配比對(duì)沙打旺群體光能輻射、種子產(chǎn)量構(gòu)成因素和種子產(chǎn)量有顯著影響(Plt;0.05),其中T8(N3P2K1Mo3)施肥組合的輻射利用效率、千粒重和實(shí)際種子產(chǎn)量均最大,分別達(dá)1.39 g·MJ-1,1.56 g和336.55 kg·hm-2;結(jié)構(gòu)方程表明葉面積指數(shù)對(duì)沙打旺實(shí)際種子產(chǎn)量有直接負(fù)效應(yīng)(Plt;0.05),透光率對(duì)實(shí)際種子產(chǎn)量有極顯著直接負(fù)效應(yīng)(Plt;0.001),表明在沙打旺實(shí)際種子生產(chǎn)中可通過(guò)減小透光率和葉面積指數(shù)提高種子產(chǎn)量;通徑分析表明沙打旺種子產(chǎn)量的提高應(yīng)以增加小花數(shù)/花序和單株花序數(shù)為主。綜合評(píng)價(jià)得出180 kg·hm-2尿素+90 kg·hm-2磷酸二胺+75 kg·hm-2硫酸鉀+0.15%鉬氨酸是沙打旺種子產(chǎn)量高產(chǎn)的最佳配比,可作為沙打旺種子生產(chǎn)施肥的參考依據(jù)。
關(guān)鍵詞:沙打旺;施肥;輻射利用效率;種子產(chǎn)量
中圖分類號(hào):S543.9""" 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A""""" 文章編號(hào):1007-0435(2024)09-2899-11
收稿日期:2024-04-27;修回日期:2024-06-26
基金項(xiàng)目:寧夏高等學(xué)校一流學(xué)科建設(shè)(草學(xué)學(xué)科)項(xiàng)目(NXYLXK2017A01);“一年兩熟”人工草地可持續(xù)發(fā)展模式研究與示范項(xiàng)目(2020BBF02001);液態(tài)類肥精準(zhǔn)定向施肥系統(tǒng)與多目標(biāo)協(xié)同智能裝備(2022YFD1900304-04-02)項(xiàng)目資助
作者簡(jiǎn)介:
肖愛(ài)萍(1984-),女,漢族,寧夏銀川人,碩士研究生,主要從事牧草育種與栽培研究,E-mail:ycdxap@126.com;*通信作者Author for correspondence,E-mail:ndlanjian@163.com
doi:10.11733/j.issn.1007-0435.2024.09.024
引用格式:
肖愛(ài)萍, 王" 毓, 王" 斌,等.不同肥料配施對(duì)沙打旺群體光能輻射及種子產(chǎn)量的影響[J].草地學(xué)報(bào),2024,32(9):2899-2909
XIAO Ai-ping, WANG Yu, WANG Bin,et al.Effects of Different Fertilizers and Levels on Light Energy Radiation and Seed Yield of Astragalus Adsurgens Population[J].Acta Agrestia Sinica,2024,32(9):2899-2909
Effects of Different Fertilizers and Levels on Light Energy Radiation and Seed
Yield of Astragalus Adsurgens Population
XIAO Ai-ping2, WANG Yu1, WANG Bin1, WANG Teng-fei1, LAN Jian1,3*
(1. College of Forestry and Prataculture, Ningxia University, Yinchuan, Ningxia 750021, China; 2. Animal Husbandry Workstation
of Ningxia Hui Autonomous Region, Yinchuan, Ningxia 750021, China; 3. Ningxia Grass and Animal Husbandry Engineering
Technology Research Center, Yinchuan, Ningxia 750021, China)
Abstract:In order to explore the best fertilization combination of nitrogen,phosphorus,potassium and molybdenum fertilizers in the arid area of Ningxia,the relationship between seed yield and light energy radiation of Astragalus adsurgens was revealed. Using orthogonal experimental design,the effects of N,P,K and Mo ratios on light energy radiation,seed yield components and seed yield of Astragalus adsurgens population were investigated,and seed yield and light energy radiation were analyzed by structural equations and comprehensively evaluated using principal component analysis. The results showed that the effects of N,P,K and Mo ratios on light energy radiation,seed yield components and seed yield of Astragalus adsurgens populations were significant (Plt;0.05),with the T8 (N3P2K1Mo3) fertilization combination having the greatest radiation use efficiency,thousand grain weight and actual seed yield,amounting to 1.39 g·MJ-1,1.56 g and 336.55 kg·hm-2,respectively. The structural equations showed that leaf area index had a direct negative effect on actual seed yield of Astragalus adsurgens (Plt;0.05),and transmittance had a highly significant direct negative effect on actual seed yield (Plt;0.001),which indicated that seed yield could be improved by decreasing transmittance and leaf area index in actual seed production of Astragalus adsurgens;and the through-trail analysis indicated that the improvement of seed yield of Astragalus adsurgens should be based on the increase of the number of florets/inflorescences and number of inflorescences of a single plant. Inflorescence number and number of inflorescences per plant increased. The comprehensive evaluation concluded that 180 kg·hm-2 of N fertilizer,90 kg·hm-2 of P fertilizer,75 kg·hm-2 of K fertilizer,and 0.15% of Mo (T8) were the optimal ratios for high seed yield of Astragalus adsurgens,which could be used as a reference basis of fertilizer application for Astragalus adsurgens seed production.
Key words:Astragalus adsurgens;Fertilization;Radiation use efficiency;Seed yield
草種業(yè)是維持我國(guó)生態(tài)安全的重要保障,也是草地畜牧業(yè)發(fā)展的根本保證[1-2]。近年來(lái),中央一號(hào)文件明確提出要“加快選育和推廣優(yōu)質(zhì)草種”,同時(shí)將種子生產(chǎn)作為重點(diǎn)任務(wù),提出要“打好種業(yè)翻身仗”[3-4]。目前,我國(guó)草種產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平較為落后,草種生產(chǎn)力低下,鄉(xiāng)土草種供需矛盾突出,生態(tài)修復(fù)用草、飼草和草坪草種進(jìn)口依存度較高,近10年來(lái)草種進(jìn)口量增加了3倍以上,其中優(yōu)良牧草用種約60%依賴進(jìn)口,草地草坪草用種約95%依賴進(jìn)口[5]。沙打旺(Astragalus adsurgens)是豆科(Leguminosae)斜莖黃芪屬(Astragalus adsurgens)多年生草本植物,具有耐旱、耐寒、抗風(fēng)沙能力強(qiáng)以及適應(yīng)性好等優(yōu)點(diǎn),生長(zhǎng)區(qū)域廣且能保持水土穩(wěn)定[6-7]。然而,由于缺乏對(duì)沙打旺系統(tǒng)的管理與栽培措施,致使其種子生產(chǎn)力低下未能達(dá)到我國(guó)當(dāng)前對(duì)草種的需求。寧夏中部干旱區(qū)西接內(nèi)蒙古阿拉善盟沙漠地帶,由于地表缺少植被覆蓋,土壤遭受風(fēng)蝕沙化程度較高,沙打旺是該區(qū)域防治土壤侵蝕和防風(fēng)固沙的主要牧草。因此,依據(jù)沙打旺自身優(yōu)勢(shì),充分利用環(huán)境資源提高其種子產(chǎn)量穩(wěn)定性,對(duì)于促進(jìn)寧夏半干旱區(qū)草種業(yè)以及生態(tài)環(huán)境發(fā)展具有重要意義。
研究認(rèn)為施肥是提高牧草種子生產(chǎn)性能的重要管理措施[8-9],而合理的肥料配施可以為植物生長(zhǎng)提供所需養(yǎng)分,同時(shí)也能夠促進(jìn)植物的生殖生長(zhǎng),使草種達(dá)到高產(chǎn)[10]。郭江松等[11]研究發(fā)現(xiàn),野豌豆(Vicia tenuif oiia)的最佳肥料配比為60 kg·hm-2氮(Nitrogen,N)+180 kg·hm-2P2O5+60 kg·hm-2K2O時(shí)種子產(chǎn)量達(dá)到最高,較未施肥種子產(chǎn)量提高62.6%。趙宇星等[12]研究認(rèn)為達(dá)烏里胡枝子(Lespedeza davurica)在175 kg·hm-2N肥+50 kg·hm-2磷(Phosphrous,P)肥+150 kg·hm-2鉀(Potassium,K)肥配施下,其種子產(chǎn)量及花序數(shù)/枝、結(jié)莢數(shù)/花序均呈顯著上升趨勢(shì)。除N,P,K肥配施對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育有影響外,鉬(Molybdenum,Mo)等微量肥料也是影響牧草種子生產(chǎn)的一個(gè)重要元素[13]。郭曉彥等[14]通過(guò)研究葉面噴施不同濃度的硼(Boron,B)和Mo對(duì)紫云英(Astragalus sinicus L)種子產(chǎn)量的影響,發(fā)現(xiàn)葉面噴施Mo濃度為2000 mg·kg-1時(shí)紫云英種子產(chǎn)量達(dá)到最高,較對(duì)照增產(chǎn)39.4%。黃慶海等[15]研究表明,施用Mo對(duì)種子產(chǎn)量的提高具有明顯促進(jìn)作用。因此,研究N,P,K肥配比以及噴施鉬肥對(duì)提高牧草種子生產(chǎn)性能具有重要意義。此外,光照對(duì)作物生長(zhǎng)尤為重要,大量田間研究表明光合有效輻射與生物量之間呈線性相關(guān)[16-17],但在種子生產(chǎn)中相關(guān)研究較少,尤在牧草種子生產(chǎn)中鮮見(jiàn)。鑒于此,本研究在寧夏干旱區(qū)通過(guò)研究N,P,K肥配比以及噴施Mo對(duì)沙打旺光能輻射及利用效率、種子生產(chǎn)性能和種子產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響,探明沙打旺種子生產(chǎn)的最佳施肥配比,同時(shí)闡明種子產(chǎn)量與光能截獲量、透光率以及輻射利用效率之間的關(guān)系,以期為該區(qū)域沙打旺種子生產(chǎn)提供科學(xué)支撐。
1" 材料與方法
1.1" 試驗(yàn)地概況
試驗(yàn)地位于寧夏青銅峽市甘城子村,地理位置為東經(jīng)105°92′57″~105°93′70″,北緯38°11′20″~38°12′64″。該地地處賀蘭山東麓洪積扇平原區(qū),地貌以緩坡丘陵、半固定沙漠為主,年均降水量147.7 mm,年均蒸發(fā)量在2902 mm,約是降水量的20倍,有明顯的大陸性氣候特征(圖1)。研究區(qū)年均氣溫6.3℃,一月最冷,平均氣溫-11.62℃,七月最熱,平均氣溫20.24℃;日照充沛,年平均日照時(shí)數(shù)2985 h,年平均無(wú)霜期120~160 d,土壤為黃綿土,0~20 cm土壤全氮含量為0.73 g·kg-1,全磷含量為0.84 g·kg-1,全鉀含量為0.65 g·kg-1,有機(jī)質(zhì)含量為7.55 g·kg-1。
1.2" 試驗(yàn)材料
供試材料為鹽池采收的野生沙打旺種子,純凈度84%,發(fā)芽率76%,異種子2%,千粒重1.20 g。
1.3" 試驗(yàn)設(shè)計(jì)
采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì),4因素3水平,9個(gè)處理組合,小區(qū)面積9×6=54 m2,株距5 cm,行距1 m,播深2 cm,播種量22.5 kg·hm-2,設(shè)3個(gè)重復(fù)。設(shè)N,P,K,Mo四因素,尿素設(shè)60 kg·hm-2,120 kg·hm-2,180 kg·hm-23個(gè)水平,磷酸二銨設(shè)45 kg·hm-2,90 kg·hm-2,135 kg·hm-23個(gè)水平,硫酸鉀設(shè)75 kg·hm-2,150 kg·hm-2,225 kg·hm-23個(gè)水平,Mo設(shè)0.05%,0.1%,0.15%3個(gè)水平。沙打旺返青后施肥,用手推式施肥機(jī)施肥,施肥水平NPK指的是尿素(N≥46%)、磷酸二銨(P2O5≥46%)、硫酸鉀(K2O≥46%),Mo指鉬氨酸溶液濃度,施肥后進(jìn)行灌溉。試驗(yàn)于2022年4月中下旬建植,穴播,播后覆土鎮(zhèn)壓,周圍設(shè)保護(hù)行,建植當(dāng)年常規(guī)管理,生育期內(nèi)灌水4次。具體試驗(yàn)方案如表1所示。
1.4" 測(cè)定指標(biāo)
1.4.1" 群體光能輻射及利用效率" 干草產(chǎn)量:在沙打旺盛花期每個(gè)小區(qū)內(nèi)行隨機(jī)選取4個(gè)1 m2樣方收割鮮草后,立即稱重即為鮮草產(chǎn)量,再換算為每公頃鮮草產(chǎn)量,將樣品置于烘箱烘干后,利用鮮干比計(jì)算干草產(chǎn)量。
沙打旺返青期至收獲期采用美國(guó)METER Group公司生產(chǎn)的ACCUPAR LP-80冠層儀測(cè)定葉面積指數(shù)(Leaf area index,LAI)和群體光合有效輻射(Photosynthetically active radiation,PAR),每個(gè)小區(qū)重復(fù)測(cè)定3次,測(cè)定時(shí)間為8:00—11:00,且天氣晴朗無(wú)風(fēng),間隔15天測(cè)量一次。計(jì)算光合有效輻射截獲量(Intercepted photosynthetically active radiation,IPAR,MJ·m-2)、輻射利用效率(Efficiency radiation use,ERU,g·MJ-1),公式如下所示[18-19]:
(1)透光率T的計(jì)算:
T=La/Lb×100%
式中,La和Lb(mol·m-2·s-1)分別代表的是冠層上方和下方的光合有效輻射強(qiáng)度。
(2)采用Beer定律估算冠層攔截光合有效輻射的消光系數(shù)(K):
K=-ln(T)/I
式中,I為葉面積指數(shù)。
(3)光合有效輻射的計(jì)算:從氣象站記錄中獲得的逐日太陽(yáng)輻射(Solar radiation,SR),假定PAR占SR的50%,并根據(jù)以下公式計(jì)算得出截獲的光合有效輻射。
LIPAR=Σ0.5LSR(1-e-kI)
式中,LIPAR為光合有效輻射截獲量,LSR為太陽(yáng)輻射,計(jì)算光能截獲量時(shí)將青貯玉米和飼用高粱出苗到收獲期所獲得的PAR的逐日值進(jìn)行疊加。
(4)輻射利用效率(Efficiency radiation use,ERU)的計(jì)算:
ERU=mD/LIPAR
式中,ERU為輻射利用效率,mD為干草產(chǎn)量,kg·hm-2。
1.4.2" 種子產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素
(1)單株分枝數(shù)
待分枝數(shù)穩(wěn)定后,于2023年5月5日每個(gè)小區(qū)隨機(jī)挑選15株沙打旺,計(jì)算每株沙打旺分枝數(shù)。
(2)單株花序數(shù)
于盛花期(2023年8月3日)在每個(gè)小區(qū)隨機(jī)挑選15株沙打旺,統(tǒng)計(jì)單枝花序數(shù)。
(3)小花數(shù)/花序
于盛花期(2023年8月3日)在每個(gè)小區(qū)隨機(jī)選取40個(gè)成熟花序,計(jì)數(shù)小花數(shù)/花序。
(4)胚珠數(shù)/小花
于盛花期(2023年8月3日)在每個(gè)處理的3個(gè)重復(fù)小區(qū)各挑選15個(gè)成熟花序,鏡檢統(tǒng)計(jì)胚珠數(shù)/小花。
(5)可育小花數(shù)
結(jié)莢期(2023年9月14日)每個(gè)小區(qū)隨機(jī)挑選40個(gè)成熟果穗,統(tǒng)計(jì)莢果數(shù)/果穗。
(6)千粒重
種子收獲后,將種子風(fēng)干,脫粒,清選后取凈種子1000粒稱重,各重復(fù)3次。
(7)潛在種子產(chǎn)量
種子潛在產(chǎn)量=單位面積植株數(shù)×分枝數(shù)/單株×花序數(shù)/單枝×小花數(shù)/花序×胚珠數(shù)/小花×平均單粒種子重。
(8)實(shí)際種子產(chǎn)量
于成熟期分別收割各小區(qū)沙打旺種子,風(fēng)干、脫粒后稱重。
1.5" 數(shù)據(jù)處理
采用Excel 2019進(jìn)行數(shù)據(jù)初步整理,利用SPSS 26.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)顯著性分析以及主成分分析(Principal component analysis,PCA),用Origin 2021b軟件制圖。
2" 結(jié)果與分析
2.1" 不同處理對(duì)沙打旺干草產(chǎn)量、光能輻射及其利用效率的影響
2.1.1" 方差分析和極差分析" 不同肥料及施肥水平對(duì)沙打旺干草產(chǎn)量、光能輻射及利用效率的方差分析如表2所示,結(jié)果表明,N肥、P肥、K肥和Mo均極顯著影響干草產(chǎn)量和葉面積指數(shù)(Plt;0.01);P肥、K肥和Mo均極顯著影響光合有效輻射截獲量,N肥顯著作用于光合有效輻射截獲量(Plt;0.05);輻射利用效率不被K肥影響,受到N肥、P肥和Mo的極顯著影響;消光系數(shù)僅被P肥顯著影響;透光率不被N肥影響。極差分析如表3所示,沙打旺的透光率、消光系數(shù)和光合有效輻射截獲量均主要受控于P肥,葉面積指數(shù)主要受控于K肥,干草產(chǎn)量和輻射利用效率主要受控于N肥。
2.1.2" 不同肥料及施肥水平對(duì)沙打旺干草產(chǎn)量、透光率、消光系數(shù)、葉面積指數(shù)、光能輻射截獲量和輻射利用效率的影響" 不同肥料及施肥水平對(duì)沙打旺干草產(chǎn)量、透光率、葉面積指數(shù)、光能輻射截獲量和輻射利用效率影響顯著(Plt;0.05)(圖2),對(duì)消光系數(shù)影響不顯著。輻射利用效率和干草產(chǎn)量均在T8下最大,分別達(dá)1.39 g·MJ-1和12 721.86 kg·hm-2,顯著高于其他處理,輻射利用效率最小的T1較T8下降37.41%,干草產(chǎn)量最小的T1較T8和T9分別降低40.47%和34.97%。葉面積指數(shù)和光能輻射截獲量最大值則出現(xiàn)在T9,分別達(dá)3.54和963.56 MJ·m-2,顯著高于其他處理,T9比葉面積指數(shù)最小的T5高38.42%,比光能輻射截獲量最小的T7高20.78%。不同處理透光率介于0.05%~0.25%之間,其中最大值出現(xiàn)在T7。葉面積指數(shù)和光能輻射截獲量最優(yōu)參考組合為T9和T8,輻射利用效率和干草產(chǎn)量最優(yōu)參考組合為T8,T5和T9。
注:圖中T1-T9為表1中正交試驗(yàn)的9個(gè)處理,不同小寫字母表示處理間差異顯著(Plt;0.05),下同
Note:In the figure,T1-T9 are the nine treatments of the orthogonal test in Table 1,different lowercase letters indicate significant differences between treatments (Plt;0.05),the same as below
2.2" 不同處理沙打旺單株分枝數(shù)、單株花序數(shù)、小花數(shù)/花序和可育小花數(shù)比較
2.2.1" 方差分析和極差分析" 不同肥料及施肥水平對(duì)沙打旺種子產(chǎn)量構(gòu)成因素方差分析(表4)結(jié)果表明,K肥對(duì)小花數(shù)/花序影響極顯著(Plt;0.01),對(duì)可育小花數(shù)影響顯著(Plt;0.05);K肥對(duì)小花數(shù)/花序和可育小花數(shù)影響顯著(Plt;0.05);N肥和P肥均對(duì)單株分枝數(shù)、單枝花序數(shù)、小花數(shù)/花序和可育小花數(shù)影響不顯著。極差分析表明(表5),不同處理下,沙打旺單株分枝數(shù)、單枝花序數(shù)和小花數(shù)/花序均主要受控于K肥,可育小花數(shù)主要受控于Mo肥。
2.2.2" 不同肥料及施肥水平對(duì)沙打旺單株分枝數(shù)、單株花序數(shù)、小花數(shù)/花序和可育小花數(shù)的影響" 不同肥料及施肥水平對(duì)沙打旺單株分枝數(shù)、單株花序數(shù)、小花數(shù)/花序和可育小花數(shù)的影響如圖3所示,不同施肥組合對(duì)沙打旺單株分枝數(shù)和單株花序數(shù)無(wú)顯著影響,對(duì)小花數(shù)/花序和可育小花數(shù)影響顯著(Plt;0.05)。T8的單株分枝數(shù)、小花數(shù)/花序和可育小花數(shù)均為最大,分別達(dá)38.00條·株-1,82.33朵·個(gè)-1和65.33朵·穗-1,T8較單株分枝數(shù)最小的T7增加25.45%,較單株花序數(shù)最小的T2增加33.19%,較可育小花數(shù)最小的T9增加41.83%。單株花序數(shù)最多的為T4,達(dá)380.67個(gè)·株-1,處理T6為最小值,占T4的68.21%,并較其下降31.84%。各因素單株分枝數(shù)和小花數(shù)/花序最優(yōu)參考組合為T8和T1,單株花序數(shù)最優(yōu)參考組合為T4和T2,可育小花數(shù)最優(yōu)參考組合為T8和T5。
2.3" 不同處理沙打旺胚珠數(shù)/小花、千粒重、潛在種子產(chǎn)量和實(shí)際種子產(chǎn)量
2.3.1" 方差分析和極差分析" 不同肥料及施肥水平對(duì)沙打旺胚珠數(shù)/小花、千粒重、潛在種子產(chǎn)量和實(shí)際種子產(chǎn)量方差分析(表6)結(jié)果表明,N肥、P肥、K肥和Mo均對(duì)千粒重影響極顯著(Plt;0.01),K肥對(duì)潛在種子產(chǎn)量和實(shí)際種子產(chǎn)量影響顯著(Plt;0.05)。極差分析表明(表7),不同處理下,沙打旺千粒重主要受控于P肥,沙打旺胚珠數(shù)/小花、潛在種子產(chǎn)量和實(shí)際種子產(chǎn)量均主要受控于K肥。
2.3.2" 不同肥料及施肥水平對(duì)沙打旺胚珠數(shù)/小花、千粒重、潛在種子產(chǎn)量和實(shí)際種子產(chǎn)量的影響" 不同肥料及施肥水平對(duì)沙打旺胚珠數(shù)/小花、千粒重、潛在種子產(chǎn)量和實(shí)際種子產(chǎn)量如圖4所示,不同施肥組合對(duì)沙打旺胚珠數(shù)/小花、千粒重、潛在種子產(chǎn)量和實(shí)際種子產(chǎn)量均有顯著影響(Plt;0.05)。T8的千粒重、潛在種子產(chǎn)量和實(shí)際種子產(chǎn)量的數(shù)值均為最大值,分別達(dá)1.56 g,1682.76 kg·hm-2和336.55 kg·hm-2,T8較千粒重最小的T2增加26.28%,較潛在種子產(chǎn)量最小的T9增加54.91%,較實(shí)際種子產(chǎn)量最小的T9增加54.91%。胚珠數(shù)/小花最大的為T3,達(dá)9.17 個(gè),顯著高于除T4外其他處理,T9最小,比T3少16.79%。各因素千粒重、潛在種子產(chǎn)量和實(shí)際種子產(chǎn)量最優(yōu)參考組合均為T8,T3次之,T5排名第三。胚珠數(shù)/小花最優(yōu)參考組合為T3和T5。
2.4" 光能輻射與種子產(chǎn)量的結(jié)構(gòu)方程模型
結(jié)構(gòu)方程模型表明,光能輻射截獲量與輻射利用效率對(duì)干草產(chǎn)量有極顯著的直接正效應(yīng)(Plt;0.001),光能輻射截獲量對(duì)透光率有極顯著的直接負(fù)效應(yīng)(Plt;0.001),透光率對(duì)實(shí)際種子產(chǎn)量有極顯著直接負(fù)效應(yīng)(Plt;0.001)(圖5)。光能輻射截獲量對(duì)葉面積指數(shù)有顯著的直接正效應(yīng)(Plt;0.05)。葉面積指數(shù)對(duì)實(shí)際種子產(chǎn)量有顯著的直接負(fù)效應(yīng)(Plt;0.05)。干草產(chǎn)量對(duì)實(shí)際種子產(chǎn)量無(wú)直接影響,葉面積指數(shù)對(duì)干草產(chǎn)量無(wú)直接影響,光能輻射截獲量對(duì)實(shí)際種子產(chǎn)量無(wú)直接影響,葉面積指數(shù)對(duì)輻射利用效率無(wú)直接影響,光能輻射截獲量對(duì)輻射利用效率產(chǎn)生負(fù)效應(yīng),但無(wú)直接影響,透光率對(duì)葉面積指數(shù)產(chǎn)生負(fù)效應(yīng),但無(wú)直接影響。
2.5" 沙打旺種子產(chǎn)量構(gòu)成因素與實(shí)際種子產(chǎn)量的通徑分析
為了明確沙打旺種子產(chǎn)量構(gòu)成因素對(duì)實(shí)際種子產(chǎn)量影響,其進(jìn)行通徑分析結(jié)果如圖6所示。結(jié)果表明,單株分枝數(shù)、單株花序數(shù)、小花數(shù)/花序、胚珠數(shù)/小花和千粒重對(duì)種子產(chǎn)量的直接效應(yīng)均為正向效應(yīng),正向效應(yīng)通徑系數(shù)的大小為小花數(shù)/花序(1.091)gt;單株花序數(shù)(0.721)gt;單株分枝數(shù)(0.467)gt;千粒重
(0.391)gt;胚珠數(shù)/小花(0.182),可育小花數(shù)對(duì)種子產(chǎn)量的直接效應(yīng)為負(fù)向效應(yīng)。通徑系數(shù)的大小顯示,對(duì)沙打旺種子產(chǎn)量影響最大的因素是小花數(shù)/花序,其次為單株花序數(shù)。由間接通徑系數(shù)可知,單株花序數(shù)→可育小花數(shù)→種子產(chǎn)量的正向效應(yīng)最大,為0.615,可育小花數(shù)→千粒重→種子產(chǎn)量的間接正向效應(yīng)次之,為0.508。因此,沙打旺種子產(chǎn)量的提高應(yīng)以提高小花數(shù)/花序和單株花序數(shù)為主。
2.6" 主成分分析
為了使評(píng)價(jià)體系更加簡(jiǎn)潔,采用主成分分析法對(duì)沙打旺的12個(gè)指標(biāo)進(jìn)行降維處理,提取到特征值大于1的主成分4個(gè),其貢獻(xiàn)率依次為47.857%,20.422%,15.196%和9.138%,總貢獻(xiàn)率達(dá)92.612%,可以代表12個(gè)單一指標(biāo)的絕大部分信息。各主成分的特征值、原始性狀載荷及貢獻(xiàn)率詳見(jiàn)表8。通過(guò)主成分分析將12個(gè)反映耐鹽能力的調(diào)查指標(biāo)轉(zhuǎn)化為4個(gè)獨(dú)立的綜合指標(biāo),用于對(duì)沙打旺苗期耐鹽能力進(jìn)行進(jìn)一步的綜合評(píng)價(jià)分析??傻贸龉蜃覨1,F(xiàn)2,F(xiàn)3和F4,代入Y=(47.857F1+20.422F2+15.196F3+9.138F4)/96.667計(jì)算,得出9個(gè)處理的綜合得分,最高得分2.67。排名由高到低依次為T8gt;T5gt;T3gt;T6gt;T1gt;T9gt;T4gt;T7gt;T2(表9)。
3" 討論
3.1" 肥料配施對(duì)沙打旺光合輻射及利用效率的影響
光是植物生長(zhǎng)發(fā)育的基礎(chǔ),也是決定植物生產(chǎn)力的主要因素[20]。施肥能夠促進(jìn)作物冠層對(duì)光的截獲和利用,進(jìn)而提高生產(chǎn)性能[21]。Gong等[19]研究發(fā)現(xiàn),施氮肥與不施肥相比,光能截獲量和輻射利用效率分別提高了14.2%和4.6%。在本試驗(yàn)中,氮磷鉀配施以及噴施鉬肥對(duì)沙打旺牧草的葉面積指數(shù)有顯著影響,并在T9處理下葉面積指數(shù)達(dá)到最大,為3.54,較葉面積指數(shù)最小的T5顯著增加38.42%。其主要原因是氮肥與鉀肥的增施顯著促進(jìn)了沙打旺生長(zhǎng)發(fā)育,促進(jìn)其地上部生長(zhǎng),致使冠層結(jié)構(gòu)增大,提高了葉面積指數(shù)。同時(shí),沙打旺的光能輻射截獲量也在T9處理下達(dá)到最大,為963.56 MJ·m-2。本研究還發(fā)現(xiàn),在T8處理的輻射利用效率最高,較T1處理顯著提高37.41%,主要原因是適宜的氮磷鉀肥及鉬肥的配施,減少了沙打旺群體漏光損失,促進(jìn)了冠層對(duì)光能的高效利用,提高了干草產(chǎn)量,進(jìn)而增加了光能利用效率。此外,本研究發(fā)現(xiàn)T9處理下飼草產(chǎn)量也達(dá)到最高(12 721.86 kg·hm-2),較其他處理提高了8.44%~40.46%,說(shuō)明適宜的氮磷鉀肥及鉬肥配施提高了沙打旺對(duì)光照資源的利用率,進(jìn)而增加沙打旺的生產(chǎn)效益[22]。結(jié)構(gòu)方程模型分析表明,光合有效輻射截獲量、輻射利用效率均與干草產(chǎn)量有極顯著正向關(guān)系(Plt;0.001),與葉面積指數(shù)有顯著正向關(guān)系(Plt;0.005)。此外,在本研究中,沙打旺種子產(chǎn)量最高的處理也是T8,說(shuō)明氮肥為180 kg·hm-2、磷肥為90 kg·hm-2、鉀肥為75 kg·hm-2以及鉬肥為0.15%時(shí),不僅能夠提高飼草產(chǎn)量還會(huì)促進(jìn)沙打旺生殖生長(zhǎng),進(jìn)而增加種子產(chǎn)量。結(jié)構(gòu)方程也顯示,沙打旺群體透光率和葉面積指數(shù)對(duì)實(shí)際種子產(chǎn)量的形成具有明顯的負(fù)效應(yīng)(Plt;0.05),本研究中T9處理葉面積指數(shù)最高,種子產(chǎn)量最低驗(yàn)證了這一關(guān)系。
3.2" 肥料配施對(duì)沙打旺種子產(chǎn)量和種子產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響
科學(xué)合理的肥料配施對(duì)植株分枝數(shù)、花序數(shù)量、種子產(chǎn)量等指標(biāo)均有明顯促進(jìn)作用。王星等[23]研究表明,在氮磷鉀肥施用量分別為34.44 kg·hm-2,172.68 kg·hm-2,230.28 kg·hm-2時(shí),苜蓿的生殖枝數(shù)、小花數(shù)、每株花序數(shù)、結(jié)莢數(shù)、每莢種子數(shù)均達(dá)到最高,顯著高于對(duì)照組。同時(shí),研究證明,在紫云英葉面噴施鉬肥可顯著提高種子產(chǎn)量,較對(duì)照增加了39.4%[14]。也有研究發(fā)現(xiàn),施磷可以顯著增加紫花苜蓿單株花序數(shù)、單株粒重,而對(duì)單株生殖枝數(shù)、每花序莢果數(shù)、每莢果種子數(shù)和千粒重的影響較?。?4]。本研究中,氮磷鉀配施以及噴施鉬肥對(duì)沙打旺種子產(chǎn)量構(gòu)成因素有明顯提升作用,其中在T8處理下沙打旺的單株分枝數(shù)、小花數(shù)/花序、可育小花數(shù)均達(dá)到最大值,分別為38.00條·株-1、82.33朵·個(gè)-1、8.37個(gè),而單株花序數(shù)在T4處理下達(dá)到最多,與前人研究結(jié)果存在差異,其原因之一是作物種類以及試驗(yàn)區(qū)域狀況的不同會(huì)導(dǎo)致最佳施肥量不同;其次,氮磷鉀以及鉬肥配施對(duì)沙打旺的種子構(gòu)成因素具有交互作用影響,而沙打旺單株分枝數(shù)、單枝花序數(shù)、小花數(shù)/花序和胚珠數(shù)/小花均主要受鉀肥調(diào)控,沙打旺千粒重主要受磷肥調(diào)控,可育小花數(shù)主要受控于鉬肥調(diào)控。李蕾蕾[25]研究認(rèn)為,秋施磷肥(80 kg·hm-2)和春施磷肥(160 kg·hm-2)時(shí),沙打旺的實(shí)際種子產(chǎn)量達(dá)到最高,為820.65 kg·hm-2。本研究還發(fā)現(xiàn),氮磷鉀配施以及噴施鉬肥顯著提高了沙打旺種子產(chǎn)量,在T8處理下的沙打旺潛在種子產(chǎn)量與實(shí)際種子產(chǎn)量均達(dá)到最高,分別為1682.76 kg·hm-2和336.55 kg·hm-2,與前人研究結(jié)果存在差異[25],原因可能是沙打旺的株行距不同,在生長(zhǎng)過(guò)程中,密度過(guò)大造成沙打旺透光率低,使得結(jié)莢數(shù)量下降,進(jìn)而影響種子產(chǎn)量。此外,鞠曉峰等[26]研究認(rèn)為種子產(chǎn)量與其生殖枝數(shù)呈線性正相關(guān)關(guān)系。在本試驗(yàn)中,單株分枝數(shù)、單株花序數(shù)、小花數(shù)/花序、胚珠數(shù)/小花和千粒重對(duì)種子產(chǎn)量的直接效應(yīng)均為正向效應(yīng),其中對(duì)沙打旺種子產(chǎn)量影響最大的因素是小花數(shù)/花序,其次為單株花序數(shù)。因此,沙打旺種子產(chǎn)量的提高應(yīng)以提高小花數(shù)/花序和單株花序數(shù)為主。
4" 結(jié)論
結(jié)構(gòu)方程發(fā)現(xiàn)葉面積指數(shù)和透光率對(duì)沙打旺實(shí)際種子產(chǎn)量有直接負(fù)效應(yīng),表明在沙打旺實(shí)際種子生產(chǎn)中要控制密度,沙打旺種子產(chǎn)量的提高應(yīng)以增加小花數(shù)/花序和單株花序數(shù)為主。對(duì)沙打旺9個(gè)施肥組合進(jìn)行主成分綜合評(píng)價(jià),得出180 kg·hm-2尿素+90 kg·hm-2磷酸二胺+75 kg·hm-2硫酸鉀+0.15%鉬氨酸(T8)處理組綜合排名第一,該處理可獲得最大實(shí)際種子產(chǎn)量(336.55 kg·hm-2),可作為沙打旺種子生產(chǎn)施肥的參考依據(jù)。
參考文獻(xiàn)
[1]" 南志標(biāo),王彥榮,賀金生,等. 我國(guó)草種業(yè)的成就、挑戰(zhàn)與展望[J]. 草業(yè)學(xué)報(bào),2022,31(6):1-10
[2]nbsp; 劉加文. 大力發(fā)展中國(guó)草種業(yè)[J]. 草地學(xué)報(bào),2016,24(3):483-484
[3]" 于輝,張永超,劉文輝,等. 高寒區(qū)披堿草屬種質(zhì)資源花序分支與種子產(chǎn)量的關(guān)系分析[J]. 草地學(xué)報(bào),2024,32(3):804-811
[4]" 王強(qiáng),陳梅梅,李平. 政策工具視角下中國(guó)草種業(yè)政策分析[J]. 中國(guó)草地學(xué)報(bào),2023,45(11):109-118
[5]" 王雪萌,張涵,宋瑞,等. 中美牧草種子生產(chǎn)比較[J]. 草地學(xué)報(bào),2021,29(10):2115-2125
[6]" 陳花,王建武,王建軍,等. 外源NO對(duì)鹽脅迫下沙打旺種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的影響[J]. 草業(yè)科學(xué),2017,34(7):1459-1468
[7]" 何林鑫,黃榮,田望軍,等. 歐文氏菌DE2對(duì)三種豆科牧草幼苗生長(zhǎng)的影響[J]. 草地學(xué)報(bào),2023,31(9):2642-2652
[8]" 王雪蓉,張潤(rùn)芝,李淑敏,等. 不同供氮水平下玉米/大豆間作體系干物質(zhì)積累和氮素吸收動(dòng)態(tài)模擬[J]. 中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)(中英文),2019,27(9):1354-1363
[9]" CHEN P,SONG C,LIU X,et al. Yield advantage and nitrogen fate in an additive maize-soybean relay intercropping system[J]. Science of the Total Environment,2019,657:987-999
[10]劉敏,曾濤,魏盛,等. 氮磷鉀肥配施對(duì)薏苡不同部位籽粒灌漿結(jié)實(shí)特性的影響[J]. 中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)(中英文),2023,32(3):405-420
[11]郭江松,于磊,魯為華,等. 施肥對(duì)馴化條件下線葉野豌豆飼草和種子生產(chǎn)的影響[J]. 草原與草坪,2010,30(1):61-63
[12]趙宇星,李小鵬,夏方山,等. 施肥對(duì)達(dá)烏里胡枝子單株種子產(chǎn)量的影響[J]. 黑龍江畜牧獸醫(yī),2019(7):104-107
[13]劉春奎,李紫琳,韋小玲,等. 不同時(shí)期葉面噴施鉬肥對(duì)烤煙香味成分的影響[J]. 浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2024,36(3):481-493
[14]郭曉彥,張麗霞,呂玉虎,等. 噴施硼、鉬肥對(duì)紫云英經(jīng)濟(jì)性狀及種子產(chǎn)量的影響[J]. 安徽農(nóng)學(xué)通報(bào),2014,20(20):55-57
[15]黃慶海,徐小林,徐昌旭,等. 丘陵旱地紅壤上施用硼、鋅和鉬肥對(duì)紫云英種子產(chǎn)量的影響[J]. 中國(guó)土壤與肥料,2013(2):75-79
[16]KNORZER H,LAWES R,ROBERTSON M,et al. Evaluation and performance of the apsim crop growth model for german winter wheat,maize and fieldpea varieties in monocropping and intercropping systems[J]. Journal of Agricultural Science amp; Technology B,2011,1(5):698-717
[17]MAHALLATI M N,KOOCHEKI A,MONDANI F,et al. Determination of optimal strip width in strip intercropping of maize (Zea mays L.) and bean (Phaseolus vulgaris L) in Northeast Iran[J]. Journal of Cleaner Production,2015,106:343-350
[18]WANG Z,ZHAO X,WU P,et al. Radiation interception and utilization by wheat/maize strip intercropping systems[J]. Agricultural and Forest Meteorology,2015,204:58-66
[19]GONG X,DANG K,LIU L,et al. Intercropping combined with nitrogen input promotes proso millet (Panicum miliaceum L.) growth and resource use efficiency to increase grain yield on the Loess plateau of China[J]. Agricultural Water Management,2021,243:106434
[20]CHI B,ZHANG Y,ZHANG D,et al. Wide-strip intercropping of cotton and peanut combined with strip rotation increases crop productivity and economic returns[J]. Field Crops Research,2019,243:107617
[21]MUELLER J,BRAUNE H,DIEPENBROCK W. Photosynthesis-stomatal conductance model LEAFC3-N:specification for barley,generalised nitrogen relations,and aspects of model application[J]. Functional Plant Biology,2008,35(9-10):797-810
[22]倪旺,梁丹妮,時(shí)興偉,等. 灌溉次數(shù)和施氮量對(duì)甜高粱生產(chǎn)性能及光合特性的影響[J]. 草地學(xué)報(bào),2023,31(1):294-301
[23]王星,黃薇,余淑艷,等. 寧夏地區(qū)地下滴灌水肥耦合對(duì)紫花苜蓿種子產(chǎn)量及構(gòu)成因素的影響[J]. 草業(yè)學(xué)報(bào),2022,31(9):76-85
[24]毛培勝,侯龍魚(yú),王明亞. 中國(guó)北方牧草種子生產(chǎn)的限制因素和關(guān)鍵技術(shù)[J]. 科學(xué)通報(bào),2016,61(2):250-260
[25]李蕾蕾. 沙打旺種子生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)研究及其3-NPA的檢測(cè)[D]. 北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院,2017:1-23
[26]鞠曉峰,劉香萍,李國(guó)良,等. 不同磷、鉀肥配比對(duì)紫花苜蓿種子產(chǎn)量的影響[J]. 黑龍江畜牧獸醫(yī),2012(5):85-87
(責(zé)任編輯" 閔芝智)