覆膜对宁夏干旱区苜蓿种子产量及构成因素的影响

李小云，余淑艳，黄 薇，王 星，高雪芹，彭文栋，伏兵哲,2

( 1 宁夏大学 农学院，宁夏 银川 750021；2 宁夏草牧业工程技术研究中心，宁夏 银川 750021；3 盐池县农牧科学研究所，宁夏 盐池 751500)

紫花苜蓿(MedicagosativaL.)被称为“苜蓿之王”，是重要的豆科多年生优质牧草[1-2]。近年来，随着草原生态恢复和奶业的振兴发展[3]，我国对苜蓿的需求明显增加，其种植面积持续扩大，现已达377万hm2以上[4]，而目前苜蓿种子生产面积仅有3.83万hm2[5]，远远不能满足苜蓿生产的需要。并且由于苜蓿种子生产技术落后，收获难度大等问题，苜蓿种子实际产量仅为理论产量的4%左右[6-8]。因此，开展苜蓿种子生产技术研究十分必要[9]。

苜蓿种子的丰产离不开适宜的种植模式和科学化管理。有研究表明，适宜的施肥量可以提高苜蓿的结荚率和种子产量[10]；另有研究表明，合理的株行距配置可以提高苜蓿的种子产量及构成因素[11]。在宁夏干旱区，由于降水量少，蒸发量大，气候干燥，对苜蓿种子生产有一定限制。覆膜可以减少水分蒸发，提高作物表层的土壤温度和水分利用效率，抑制杂草生长和降低病虫害繁殖[12]，因此覆膜技术在现代农业生产中应用广泛[13]。目前覆膜种植主要运用于番茄、玉米、小麦等大宗粮食作物的研究和生产[14-17]，关于苜蓿覆膜种植的研究大多集中于苜蓿草产量、生殖生长、营养品质和土壤水分等方面[18-21]，而且主要在覆白膜种植条件下进行，而关于不同覆膜(覆白膜、覆黑膜)处理对苜蓿种子产量和构成因素影响的研究鲜见报道。因此，本试验以甘农4号苜蓿品种为材料，探讨了不同覆膜种植方式对苜蓿种子产量及构成因素的影响，旨在确定最适宜的覆膜方式，为宁夏干旱区苜蓿种子生产提供理论依据和技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于宁夏回族自治区盐池县四墩子宁夏大学教学科研基地，地处37°46′-38°10′N，106°30′-107°41′E，海拔1 436 m，年平均气温7.7 ℃，年积温为2 950 ℃，无霜期162～165 d，年均日照时数2 876 h，年均降水量289 mm，主要集中在6-9月，年蒸发量2 690 mm。盐池县属于典型的中温带大陆性气候，常年干旱、少雨且蒸发量大，冬冷夏热，日照时数长，风沙大。试验地土壤为沙壤黄绵土，土壤结构松散。

1.2 试验设计

本试验以甘农4号苜蓿品种为材料，试验采用单因素随机区组设计，设不覆膜(CK)、覆白膜(BM)和覆黑膜(HM)3个处理，每个处理3次重复，共9个小区，小区面积为12 m×16 m；2016年4月中旬采用先覆膜后播种的种植方式，地膜宽度为120 cm，一膜2行，穴播，行距为80 cm，株距为25 cm，播深为1.5～2.0 cm，播种量为4.5 kg/hm2。小区间隔1 m，试验地周围设置1 m的保护行。进行正常的大田管理，于种植第1年(2016年)和第2年(2017年)进行各项指标的测定。

1.3 种子产量及其构成因素的测定

在初花期，每个小区随机选取20个植株进行标记，用直尺测量每株的株高、生殖枝数、二级分枝数、总分枝数；在盛花期、结荚期和成熟期分别统计每株花序数、每花序小花数、每花序结荚数、每荚种子数，最后计算各个指标平均值；当荚果成熟70%时人工进行单株苜蓿收割，晒干后筛选脱种，称质量，即为单株产量，并换算成单位面积种子产量(kg/hm2)。然后按照《牧草种子检验规程》，测量种子千粒质量(TSW)[22]，并计算结荚率(结荚率=每个花序上的平均结荚数/每个花序数上的平均小花数×100%)和表现种子产量(表现单株产量=每株花序数×结荚数×种子数×10-3，表现单位面积产量=每株生殖枝数×每株花序数×每花序小花数×每荚种子数×千粒质量×10-3)[11]。

1.4 数据处理

用Excel 2019整理数据并进行统计后，使用SPSS软件进行单株种子产量(实际)与其构成因素相关性分析，采用DPS进行方差分析和Duncan’s新复极差检验，并进行多元逐步回归分析和通径分析，用Origin 9.1软件绘图。

2 结果与分析

2.1 覆膜种植对苜蓿生长指标的影响

由图1可以看出，种植的第1年(2016年)，覆黑膜(HM)和覆白膜(BM)处理苜蓿的株高均显著高于对照(P<0.05)，但2个覆膜处理间无显著差异；苜蓿二级分枝数和总分枝数在3种种植方式间均不存在显著差异。种植第2年(2017年)，覆膜处理苜蓿的株高与对照差异均不显著；覆白膜(BM)处理苜蓿二级分枝数显著低于对照和覆黑膜(HM)处理，对照和覆黑膜(HM)处理间差异不显著；苜蓿总分枝数在3种种植方式下均不存在显著差异。从2年的平均值来看，与对照相比，覆黑膜和白膜处理苜蓿的株高分别为105.75和104.77 cm,较对照(96.37 cm)分别显著提高了39.38和8.40 cm，但覆膜对苜蓿二级分枝数和总分枝数并无显著影响。

2.2 覆膜种植对苜蓿种子产量及其构成因素的影响

2.2.1 种子产量构成因素 对不同年份及不同种植方式下苜蓿种子产量的构成因素进行分析，结果(表1)表明，种植第1年(2016年)，3种种植方式间苜蓿每株生殖枝数、每花序结荚数和千粒质量均无显著差异；2个覆膜处理苜蓿的每株花序数、每花序小花数和每荚种子数均显著高于对照(P<0.05)。

表1 覆膜处理对苜蓿种子产量构成因素的影响Table 1 Effects of film mulching treatment on alfalfa seed yield constituent factors

由表1还可知，种植第2年(2017年)，覆白膜(BM)处理苜蓿的每株生殖枝数、每株花序数和每花序结荚数均显著高于覆黑膜(HM)处理和对照，覆黑膜(HM)和覆白膜(BM)处理苜蓿的每花序小花数和每荚种子数无显著差异，但均显著高于对照(P<0.05)。从2年的平均数看，覆膜种植能显著提高每株花序数、每花序数小花数和每荚种子数，对苜蓿的每株生殖枝数和千粒质量并无显著影响。

2.2.2 种子产量 由表2可知，种植第1年(2016年)，苜蓿表现单株产量和表现单位面积产量在3种种植方式下无显著差异；覆黑膜(HM)和覆白膜(BM)苜蓿的实际单株产量均显著高于对照，而覆白膜(BM)苜蓿的实际单位面积产量也显著高于覆黑膜(HM)处理(P<0.05)。

表2 覆膜处理对苜蓿种子产量的影响Table 2 Effect of film mulching treatment on alfalfa seed yield

由表2还可知，种植第2年(2017年)，覆膜处理苜蓿的实际单株产量均显著高于对照，覆白膜(BM)的表现单株产量、表现单位面积产量和实际单位面积产量均显著高于覆黑膜(HM)和对照处理。从2年的平均数可以看出，覆黑膜(HM)和覆白膜(BM)处理苜蓿的实际单株产量和实际单位面积产量较对照分别增加了29.34%，19.10%和28.72%，64.14%。说明覆膜能够显著的提高苜蓿种子产量，其中以覆白膜(BM)效果尤为明显。

2.3 苜蓿单株种子产量与构成因素的关系

2.3.1 单株种子产量与构成因素的相关分析 对苜蓿种子产量与其构成因素进行相关性分析，结果见表3。

表3表明，苜蓿单株种子产量与产量构成因素的相关性强弱依次表现为每株花序数(X5)>每株生殖枝数(X3)>株高(X1)>分枝数(X2)>结荚率(X7)>每花序结荚数(X4)>千粒质量(X9)>每花序小花数(X6)>每荚种子数(X8)。其中，单株种子产量与每株花序数(0.565)、株高(0.320)、每株生殖枝数(0.422)、分枝数(0.261)和结荚率(0.203)呈极显著(P<0.01)或显著(P<0.05)正相关；各产量构成因素之间，株高除了与每荚种子数呈极显著负相关，与每花序小花数之间相关性不显著外，与其他构成因素均呈显著或极显著正相关；分枝数与每株生殖枝数和每株花序数呈极显著正相关(P<0.01)，与结荚率呈显著正相关(P<0.05)。每株生殖枝数与每株花序数、结荚率和千粒质量呈显著或极显著正相关，而与每荚种子数呈极显著负相关。

2.3.2 单株种子产量与构成因素的多元逐步回归与通径分析 用逐步回归法[22]对苜蓿单株种子产量(Y)与各构成因素(X1～X9)进行多元逐步回归分析，得到苜蓿单株种子产量与构成因素的最优方程为：Y=7.713+0.067X1-0.183X2+0.020X3+0.018X5+0.003X7-0.062X8-3.861X9(R=0.545)。由于多元逐步回归分析剔除了2个产量构成因素(每花序结荚数(X4)、每花序小花数(X6))，从而筛选出了7个产量构成因素(株高(X1)、分枝数(X2)、每株生殖枝数(X3)、每株花序数(X5)、结荚率(X7)、每荚种子数(X8)、千粒质量(X9))，将其与单株种子产量(Y)进行通径分析，结果(表4)表明，由直接通径系数可知，7个产量构成因素对苜蓿单株种子产量直接影响的大小顺序依次为每株花序数>每株生殖枝数>株高>分枝数>结荚率>每荚种子数>千粒质量，其中每株花序数(X5)与单株种子产量(Y)的相关系数(0.525)和直接通径系数(0.488)接近且最大，并且每株花序数的直接通径系数大于间接通径系数总和；每株生殖枝数(X3)与单株种子产量之间呈极显著正相关(P<0.01)，且其直接通径系数大于间接通径系数总和，而其他因素的直接通径系数均小于间接通径系数之和。因此，产量构成因素对苜蓿单株种子产量(Y)的贡献主要通过提高每株花序数来实现，其次为每株生殖枝数，千粒质量(X9)对单株种子产量(Y)的贡献最小。

表4 种植2年苜蓿单株种子产量与构成因素的通径分析Table 4 Path analysis of seed yield per plant and its constituent factors after two years of planting

3 讨 论

3.1 覆膜对苜蓿种子产量及构成因素的影响

苜蓿种子产量的构成因素主要包括每株花序数、每花序小花数、每株生殖枝数、株高、分枝数和千粒质量，这些因素的变化会影响种子产量的高低[9]。苜蓿品种相同，在覆膜和不覆膜2种种植方式下，苜蓿种子产量及其构成因素的差异性很大。鱼小军等[23]研究了覆膜对苜蓿生长的影响，发现利用黑色地膜能够提高苜蓿种植当年的株高、茎粗，同时降低了杂草物种和密度。胡月等[24]研究了地下滴灌条件下覆膜对苜蓿种子产量的影响，表明覆膜条件下苜蓿的株高、分枝数、花序数和结荚数均有所提高，说明覆膜对苜蓿的营养生长和生殖生长均有促进作用。本试验结果表明，苜蓿在覆白膜和覆黑膜2个种植方式下，其株高、分枝数、每株花序数、每花序小花数、每荚种子数和单株种子产量等较不覆膜种植方式均有所提高，这与上述学者[23-24]的研究结果相似，可能是因为覆膜可以保持土壤水分、提高土壤表面温度，降低土壤养分的损耗，从而促进苜蓿营养生长和生殖生长。国内外学者关于地膜覆盖对不同作物产量的影响做了大量研究。雷俊等[25]研究了半干旱区不同颜色地膜对小麦产量的影响，发现覆黑膜的实际种子产量高于覆白膜。闫静琦等[26]研究了不同覆膜处理对玉米产量的影响，发现覆白膜处理的玉米籽粒产量高于覆黑膜处理。本试验结果表明，覆白膜处理苜蓿实际单位面积种子产量较覆黑膜处理和CK分别提高了37.82%和64.14%，覆黑膜处理的实际单位面积种子产量较CK提高了19.10%，这说明覆膜能够提高种子产量，且覆白膜的增产效果比覆黑膜明显。这与李茜等[27]研究结果不一致。可能原因是在相同条件下，白膜对阳光的透射能力比黑膜强，更有利于植株对光能的利用，而且白膜蓄水和增温效果优于黑膜，虽然黑膜增温效果缓慢，但能抑制杂草生长和病虫害的繁殖，同时也会对苜蓿生长造成一定的制约，所以对苜蓿的增产效果不如白膜明显[12]。

3.2 苜蓿单株种子产量与构成因素的关系

产量构成因素对种子产量起决定性作用，通过对其分析研究可找出促进和限制苜蓿种子增产的因素，为在实际种子生产中获得高产提供理论支撑[28]。关于苜蓿种子产量与其构成因素的相关性，国内外学者已做了大量的研究。李世雄等[29]认为，苜蓿种子产量与每株花序数、每花序小花数、每荚种子数和千粒质量呈不同程度的相关性；李雪锋等[30]指出，苜蓿单株籽粒产量与每株花序数呈极显著正相关；马克成等[31]指出，分枝数、每花序小花数、每株结荚数与苜蓿种子产量呈正相关。本试验结果表明，苜蓿单株种子产量与株高、每株花序数、分枝数、每株生殖枝数和结荚率呈极显著或显著正相关，且每株花序数对种子产量的直接贡献最大，而其他产量构成因素通过每株花序数间接影响种子产量，这与上述研究结果[29-31]相似。本试验还发现，株高与单株种子产量呈极显著正相关，这是因为在覆膜种植条件下，土壤水分、养分等条件适宜，植株能够利用周围资源，形成更多的分枝数和花序数，从而对种子产量的形成有促进作用[10,32]。鞠晓峰等[33]认为，单位面积生殖枝数和结荚数是紫花苜蓿种子产量的主要影响因素。马雪瑶等[7]却认为，千粒质量和结荚率是紫花苜蓿种子产量的主要影响因素。这说明苜蓿种子产量受多个因素综合作用的结果，并不是某一个恒定因素与种子产量呈正相关或负相关，只有当各构成因素达到最佳的配比时，才能获得最高的苜蓿种子产量。当然不同因素的最佳配比也与苜蓿栽培条件、年份气候条件、管理方式以及品种间遗传多样性有关[34-35]。

4 结 论

与对照相比，覆膜能够显著提高苜蓿株高、每株花序数、每花序小花数和每荚种子数；与覆黑膜处理相比，覆白膜处理能明显提高实际单位面积种子产量，增加经济效益。在苜蓿种子产量构成因素中，单株种子产量与每株花序数、株高、分枝数、每株生殖枝数呈极显著正相关，与结荚率呈显著正相关，其中每株花序数对单株种子产量的贡献最大，而其他构成因素对种子产量的影响主要通过每株花序数间接地实现。