土壤肥力对扁穗雀麦种子产量及其构成因素的影响
2016-03-01赵相勇陈国南
周 雪, 赵相勇, 陈国南
(1.贵州省茶叶研究所, 贵州 贵阳 553006; 2.贵州省草业科学研究所, 贵州 贵阳 553006; 3.贵州省饲草饲料工作站, 贵州 贵阳 550001)
土壤肥力对扁穗雀麦种子产量及其构成因素的影响
周 雪1, 赵相勇2*, 陈国南3
(1.贵州省茶叶研究所, 贵州 贵阳 553006; 2.贵州省草业科学研究所, 贵州 贵阳 553006; 3.贵州省饲草饲料工作站, 贵州 贵阳 550001)
为扁穗雀麦种子生产与新品种培育提供理论依据,在土壤肥力不同的2块地(以第二次全国土壤普查养分含量分级标准,分为高肥区和低肥区),研究肥力对9份扁穗雀麦种质材料生殖枝高(x1)、单株平均穗长(x2)、小穗数(x3)、小穗小花数(x4)、种子数(x5)、每穗节数(x6)、小穗长(x7)、小穗宽(x8)、分蘖数(x9)、生殖枝数(x10)、百粒重(x11)和单株种子产量(y)的影响。结果表明:扁穗雀麦种质间的种子产量存在显著差异(P<0.05),在高肥区,最高为9号(来源于福泉市),单株种子产量达8.39 g;在低肥区,最高为4号(来源于平坝县天龙镇),产量达5.98 g。土壤肥力是影响扁穗雀麦种子产量的主要因素,肥力低降低种子产量及其构成因素的发挥。在高肥区,分蘖数、生殖枝高和小穗宽是影响扁穗雀麦产量的主要因素;在低肥区,主要影响因素是百粒重、种子数、生殖枝数与小穗小花数。其高肥区(y1)与低肥区(y2)的回归方程分别为y1=-4.436+0.078x1-4.089x8+0.597x9,y2=-2.658-0.538x4+0.014x5-0.443x10+4.790x11。在肥力较好地块进行扁穗雀麦种子生产时,其增产的技术关键是增加植株分蘖数与生殖枝高;在肥力较差或土壤贫瘠的地块,要增加种子的饱满度和成熟种子数,同时应保障生殖枝完成生育期和增加小穗小花的结实率。
扁穗雀麦; 种子产量构成因素; 种子产量; 肥力胁迫
扁穗雀麦(BromuscatharticusVahl.)别名野麦子或澳大利亚雀麦,为禾本科雀麦属一年生或短期多年生草本植物,原产于南美洲,我国最早在南京种植,后传入内蒙古、新疆、青海、北京、四川、贵州、广西等省市区,栽培表现为一年生或短期多年生[1]。贵州散逸生扁穗雀麦主要分布于中部和黔西北地区,性喜温暖湿润气候与肥沃黏重土壤,抗寒性强,在贵阳-9.7℃能安全越冬,有一定抗旱性,但不耐积水[2-4]。扁穗雀麦生长快,再生性与分蘖能力较强,产草量高,刈割或放牧利用时枯黄期不明显,营养价值高,适口性仅次于多年生黑麦草、白三叶等,是解决冬春两季青饲料短缺的优良牧草[4-5]。目前,对扁穗雀麦的研究主要集中于丰产栽培技术、单株性状与株重、繁殖方式、萌发条件与萌发吸水特性、种子寿命、基质与盐胁迫对种子发芽的影响等方面[6-12]。但未见不同肥力条件下有关种子产量及其构成因素方面的研究报道。为此,笔者对扁穗雀麦不同种质资源在施肥、不施肥2种条件下的种子产量与产量构成因素进行比较研究,旨在筛选出耐瘠、高产的扁穗雀麦新材料,为其种子生产与新品种培育提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料
供试扁穗雀麦为贵州省草业研究所独山资源圃2013年6月所收种子,其中黔南扁穗雀麦为2009年国审品种(登记号:360),其具体产地情况见表1。
表1 供试扁穗雀麦的产地情况
1.2 试验设计
试验于2013年10月至2014年7月,在贵阳市花溪区麦坪乡国家牧草种子生产基地进行,其中一块为平地,土壤为黄壤,pH 5.51,有机质2.09%,全氮0.128%,速效氮119.00 mg/kg,速效磷8.53 mg/kg,速效钾121.50 mg/kg,土壤肥力中等(以第二次全国土壤普查养分含量分级标准为准,下同),正常施肥(有机肥1 000 kg/667m2+复合肥20 kg/667m2)作为高肥区;另一块地选择缓坡地,土壤为黄壤,pH 5.53,有机质1.64%,全氮0.098%,速效氮94.73 mg/kg,速效磷8.39 mg/kg,速效钾94.11 mg/kg,土壤瘠薄,该地不施肥作为低肥区。每个种质在不同地块重复3次,小区面积3 m×5 m=15 m2,间隔40 cm,条播,行距30 cm,播种深度2~3 cm。试验过程中进行正常田间管理。
1.3 指标测定与分析
种子成熟期每小区挖取10株,测定生殖枝高(x1)、单株平均穗长(x2)、小穗数(x3)、小穗小花数(x4)、种子数(x5)、每穗节数(x6)、小穗长(x7)、小穗宽(x8)、分蘖数(x9)、生殖枝数(x10)、百粒重(x11)和单株种子产量(y)。试验数据用软件Excel 2003整理,用SAS 8.0作方差与相关分析,用SPSS 10.0作通径与回归分析。
2 结果与分析
2.1 种子产量及其构成因素
从表2看出,在不同肥力区域,扁穗雀麦不同种质材料间的种子产量存在显著差异。在高肥区,单株种子产量较高的是5号和9号,分别达7.34 g和8.39 g;7号最低,为5.23 g。在低肥区,单株种子产量最高的是4号,达5.98 g,与其他材料间差异显著;5号最低,为1.98 g,但与1~3号间无显著差异。在不同肥力区域,扁穗雀麦不同种质材料间的种子产量各构成因素也存在差异。
土壤肥力低降低了扁穗雀麦种子产量,肥力对各单株种子产量影响的大小为5号>2号>9号>3号>1号>6号>8号>4号>7号。其中,1号、2号、3号、5号、6号、8号、9号的单株种子产量高肥区显著高于低肥区,4号、7号的差异不显著。从扁穗雀麦种子产量构成因素看,肥力对1号的小穗小花数,2号的百粒重,3号的种子数、小穗长、小穗宽、分蘖数、百粒重,4号的小穗数、小穗小花数、每穗节数、小穗长、小穗宽、分蘖数、生殖枝数、百粒重,5号的种子数、小穗宽,6号的种子数、小穗长、小穗宽,7号的百粒重,8号的小穗数、小穗宽,9号的小穗小花数、小穗长、小穗宽、分蘖数影响不显著。
2.2 种子产量及各构成因素间的相关性
从表3看出,在高肥区,单株种子产量与生殖枝高、单株平均穗长、分蘖数呈极显著正相关,与每穗节数呈显著正相关。产量构成因素间生殖枝高与单株平均穗长,小穗小花数与种子数、小穗长、小穗宽,种子数与小穗长、百粒重,小穗长与小穗宽、分蘖数,分蘖数与生殖枝数呈极显著正相关;种子数与小穗宽,每穗节数与分蘖数、生殖枝数呈显著正相关;小穗数与小穗小花数呈极显著负相关,与小穗宽呈显著负相关。在低肥区,单株种子产量与小穗数、种子数、每穗节数、分蘖数、生殖枝数呈极显著正相关,生殖枝高与单株平均穗长、小穗小花数、小穗宽呈极显著正相关,与种子数呈显著正相关;单株平均穗长与小穗数、小穗小花数、种子数、小穗宽呈极显著正相关,与每穗节数和分蘖数呈显著正相关;小穗数与种子数、每穗节数、分蘖数、生殖枝数呈极显著正相关,与小穗长呈显著正相关;小穗小花数与小穗宽呈极显著正相关,与小穗长呈显著负相关;种子数与每穗节数、分蘖数、生殖枝数呈极显著正相关;每穗节数与小穗宽、分蘖数、生殖枝数呈显著正相关;小穗长与百粒重呈极显著负相关;生殖枝数与分蘖数呈极显著正相关。
表2 不同种质、肥力间种子的产量及其构成因素
注:同行小写字母不同表示同一肥区不同扁穗雀麦材料间差异显著(P<0.05),相同表示差异不显著(P>0.05);同列同性状﹟表示高低肥区间差异显著(P<0.05),*表示差异不显著(P>0.05)。
Note: Different lowercase letters in the same column indicate significance of difference between different Bromus Catharticus germplasm under the same fertilizer stress atP<0.05 level. The same lowercase letters in the same column indicate no significance of difference between different Bromus Catharticus germplasm under the same fertilizer stress atP>0.05 level. ﹟, Significance of difference atP<0.05 level between high and low fertilizer stress. *, No significance of difference atP>0.05 level between high and low soil fertility.
表3 不同肥力条件下种子产量及各构成因素间的相关系数
续表3
Averagespikelength/plant(x2)小穗数/个0.3300.636∗∗1.000 Spikeletnumber(x3)小穗小花数/朵0.525∗∗0.521∗∗-0.1481.000 Floretnumber/spikelet(x4)种子数/粒0.437∗0.690∗∗0.972∗∗-0.0071.000 Seednumber(x5)每穗节数/节0.2920.526∗0.532∗∗0.3050.621∗∗1.000 Nodenumber/spike(x6)小穗长/cm0.3470.3780.409∗-0.386∗0.3340.1411.000 Spikeletlength(x7)小穗宽/cm0.588∗∗0.586∗∗-0.0540.929∗∗0.0690.419∗∗-0.2501.000 Spikeletwidth(x8)分蘖数/株0.1710.395∗∗0.898∗∗-0.2970.840∗∗0.437∗∗0.304-0.2441.000 Tilleringnumber/plant(x9)生殖枝数/株0.1050.5200.855∗∗-0.1010.762∗∗0.390∗∗0.249-0.0780.868∗∗1.000 Fertilestemnumber/plant(x10)百粒重/g-0.315-0.0670.0780.2190.0700.049-0.607∗∗0.0300.1790.2901.000 100seedweight(x11)单株种子产量/g0.1850.4470.869∗∗-0.1600.881∗∗0.569∗∗0.173-0.1420.832∗∗0.692∗∗0.345 Seedyield/plant(y)
注:*表示在0.05水平上显著相关,**表示在0.01水平上极显著相关。
Note: * and ** indicates significance of difference atP<0.05 andP<0.01 level respectively.
表4 不同肥力条件下扁穗雀麦种子产量与各构成因素的通径系数
2.3 种子产量构成因素的通径分析
从表4看出,在高肥区,11个种子产量构成因素中对扁穗雀麦种子产量直接贡献最大的是分蘖数,其次是生殖枝高,再次是小穗长;在低肥区,直接贡献最大的是小穗数,其次是每穗节数,再次是生殖枝高。在高肥区,分蘖数和生殖枝高2个因素对种子产量的间接作用较大,分蘖数主要通过小穗长和每穗节数影响种子产量,生殖枝高主要通过小穗小花数和每穗节数影响种子产量;在低肥区,小穗数、每穗节数和生殖枝高3个因素对种子产量的间接作用较大,小穗数主要通过小穗小花数、百粒重、穗长和生殖枝数影响种子产量,每穗节数主要通过生殖枝数影响种子产量,生殖枝高主要通过小穗小花数影响种子产量。
2.4 种子产量因素的逐步回归分析
对种子产量与产量构成因素进行逐步回归分析,高肥区(y1)与低肥区(y2)的回归方程:
y1=-4.436+0.078x1-4.089x8+0.597x9,
F=20.175,P<0.0001
y2=-2.658-0.538x4+0.014x5-0.443x10+4.790x11,F=67.058,P<0.0001
从以上方程可知,在高肥区,影响种子产量的主要因素是分蘖数,分蘖数每增加1个单位,种子产量增加0.597单位;在低肥区,影响种子产量的主要因素是百粒重,百粒重每增加1个单位,种子产量增加4.790单位。
3 结论与讨论
种间遗传差异与土壤肥力是影响牧草种子产量的重要因素[13-17]。试验结果表明,在不同肥力地块,扁穗雀麦种子产量种间存在显著差异。在高肥区,9号的单株种子产量最高,为8.39 g;在低肥区,4号最高,为5.98 g。因此,进行扁穗雀麦高额种子产量培育时,在肥力较好的冬闲田土可以选择9号优质种质,在土壤贫瘠的荒山荒坡和天然草地改良中,可以选择4号优质种质。
牧草种子产量构成因素很多,各因素的变化会对种子产量产生直接或间接影响,且有的因素还受环境和栽培管理措施限制[18-19]。有研究表明,扁穗雀麦单株种子产量与株重、株总分蘖数、有效分蘖数极显著相关[11],单株种子产量与总分蘖数、结实分蘖数极显著相关[12]。试验结果表明,在高肥区,扁穗雀麦单株种子产量与生殖枝高、单株平均穗长、分蘖数极显著相关;在低肥区,单株种子产量与小穗数、种子数、每穗节数、分蘖数、生殖枝数极显著相关。说明,合理施肥可以显著提高扁穗雀麦生殖枝高与单株平均穗长,增加分蘖数,与梁小玉等[20]对鸭茅、德科加[21]对燕麦的研究结果一致。
在高肥区,分蘖数和生殖枝高对单株种子产量具有直接影响,单株平均穗长、每穗节数与种子产量分别呈极显著和显著正相关,但对种子产量无直接作用;在低肥区,小穗数的相关系数和直接通径系数都较大,说明小穗数对种子产量产生较大的直接作用,每穗节数与生殖枝高虽然与单株种子产量相关不显著,但这2个因素通过生殖枝数和小穗小花数对种子产量产生间接影响。表明,在高肥区,分蘖数与生殖枝高是扁穗雀麦种子产量的主要促进因素,小穗宽是其主要限制因素;在低肥区,百粒重与种子数是扁穗雀麦种子产量的主要促进因素,而生殖枝数与小穗小花数是其主要限制因素。其高肥区(y1)与低肥区(y2)回归方程分别为y1=-4.436+0.078x1-4.089x8+0.597x9,y2=-2.658-0.538x4+0.014x5-0.443x10+4.790x11。因此,在肥力较好的冬闲田土进行扁穗雀麦种子生产时,其增产的技术关键是增加植株分蘖数与生殖枝高;在肥力较差或土壤贫瘠的地块,要增加种子的饱满度和成熟种子数,同时应保障生殖枝完成生育期和增加小穗小花的结实率。
[1] 中国饲用植物志编辑委员会.中国饲用植物志:第二卷[M].北京:农业出版社,1989:12-14.
[2] 梁应林.优良地方牧草——贵州扁穗雀麦[J].草业与畜牧,2008(10):60-61.
[3] 赵熙贵.不同施肥水平对扁穗雀麦种子产量的影响[J].贵州农业科学,2006,34(3):63-64.
[4] 唐成斌,刘世凡,莫本田,等.贵州优良牧草扁穗雀麦饲用价值的研究[J].贵州农业科学,1996(3):26-27.
[5] 尚以顺,陈燕萍,舒健虹,等.牧草新品种黔草3号扁穗雀麦的选育[J].贵州农业科学,2009,37(4):7-10.
[6] 田 宏,刘 洋,张鹤山,等.扁穗雀麦种种子萌发条件的研究[J].草业科学,2009,26(7):88-93.
[7] 区力松,王晓云,曹清国,等.云南地区扁穗雀麦繁殖对策研究[J].贵州农业科学,2008,36(2):135-137.
[8] 田 宏,刘 洋,张鹤山,等.扁穗雀麦种种子萌发吸水特性与萌发温度的研究[J].中国草地学报,2009,31(2):53-57.
[9] 田 宏,陈明新,张鹤山,等.不同贮藏方法和时间对扁穗雀麦种子萌发的影响[J].种子,2011,30(12):72-75.
[10] 郝 峰,徐 柱,闫伟红,等.扁穗雀麦种质资源形态变异分析[J].草地学报,2011,19(4):668-673.
[11] 傅 平,柳 茜,何晓琴,等.扁穗雀麦产种性能的测定分析[J].草业与畜牧,2015,218(1):23-25.
[12] 杨世忠,敖学成,王同军,等.高寒山区扁穗雀麦单株性状与株重的相关通径分析[J].草业与畜牧,2010(2):6-8.
[13] 孙建华,王彦荣,郭玉霞.草地早熟禾种子产量构成因素的品种差异[J].应用生态学报,2002,13(8):948-952.
[14] 赵 丹,杜文元,赵雅姣,等.不同小黑麦品种的种子产量及产量构成因素比较[J].草原与草坪,2013,33(3):61-66.
[15] 张亚平,徐庆国.不同黑麦草品种的草产量及种子产量比较[J].作物研究,2014,28(1):50-53.
[16] 田新会,杜文华.氮、磷、钾肥对紫花苜蓿种子产量及产量构成因素的影响[J].中国草地学报,2008,30(4):16-20.
[17] 申忠宝,张月学,潘多锋,等.施氮对人工草地羊草种子产量和构成因素的影响[J].中国草地学报,2012,34(5):58-62.
[18] 张 霞,顾洪如,丁成龙,等.象草若干生物学性状与产量的关系分析[J].草地学报,2009,17(5):670-674.
[19] 李鸿雁,李志勇.野生扁蓿豆单株种子产量与主要农艺性状的通径分析[J].草地学报,2012,20(3):479-483.
[20] 梁小玉,张新全,陈元江,等.氮磷钾平衡施肥对鸭茅种子生产性能的影响[J].草业学报,2005,14(5):69-74.
[21] 德科加.施肥对青藏高原燕麦种子产量与产量组分的影响[J].种子,2009,28(8):71-74.
(责任编辑: 冯 卫)
Effects of Different Soil Fertility on Seed Yield and Yield Components ofBromuscatharticus
ZHOU XUE1, ZHAO Xiangyong2*, CHEN Guonan3
(1.GuizhouTeaInstitute,Guiyang,Guizhou553006; 2.GuizhouPrataculturalInstitute,Guiyang,Guizhou553006; 3.GuizhouStationofForageGrassandFodder,Guiyang,Guizhou550001,China)
The fertile stem height (x1), average spike length per plant (x2), spikelet number (x3), floret number/spikelet (x4), seed number (x5), node number/spike (x6), spikelet length (x7), spikelet width (x8), tillering number/plant (x9), fertile stem number/plant(x10), 100 seed weight (x11) and seed yield/plant (y) of 9B.catharticusgermplasm materials planted on the soils with high fertility and low fertility were determined to provide the theoretical basis for seed production and new variety breeding ofB.catharticus. Results: There is a significant difference(P<0.05) in seed yield between differentB.catharticusgermplasm materials. Seed yield per plant of No.9 ( Fuquan City) planted on the soil with high fertility reaches 8.39 g and seed yield per plant of No.4 (Pingbao County) planted on the soil with low fertility is 5.98 g. Soil fertility is the main factor to influence seed yield ofB.catharticusand low soil fertility reduces seed yield and performance of yield component. The tillering number, fertile stem height and spikelet width ofB.catharticusplanted on the soil with high fertility are main factors to influence seed yield ofB.catharticusand 100 grains weight, seed number, fertile stem number and floret number/spikelet ofB.catharticusplanted on the soil with low fertility are main factors to influence seed yield ofB.catharticus. The regression equations of high soil fertility (y1) and low soil fertility (y2) arey1=-4.436+0.078x1-4.089x8+0.597x9andy2=-2.658-0.538x4+0.014x5-0.443x10+4.790x11. The key techniques to increase seed yield ofB.catharticusplanted on the soil with high fertility are increasing tillering number and fertile stem height. The key techniques to increase seed yield ofB.catharticusplanted on the soil with low fertility are increasing seed fullness and mature seeds, guaranteeing whole growth period of fertile stems and improving setting percentage of floret number/spikelet.
Bromuscatharticus; seed yield component; seed yield; fertilizer stress
2015-11-24; 2016-01-29修回
贵州省农业攻关项目“抗旱、耐瘠扁穗雀麦种质资源鉴选与新品系培育”[黔科合NY字(2012)3062];省州科技合作专项“普安县夏季适生优质牧草生产与供给关键技术研究与示范” [黔西南科合(2012)7]
周 雪(1982-),女,研究实习员,从事茶叶立体农业研究。E-mail: 215058355@qq.com
*通讯作者:赵相勇(1979-),男,助理研究员,硕士,从事牧草育种研究。E-mail:304851475@qq.com
1001-3601(2016)03-0108-0037-06
S314
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