围栏封育施肥对野生黄花苜蓿种子产量及其构成因素的影响*

2022-04-07聂宇东石凤翎韩国栋张雨桐崔思宇

草原与草业 2022年1期

聂宇东，石凤翎,*，韩国栋，张雨桐，乔雨,2，闫伟，崔思宇,3

(1. 内蒙古农业大学草原与资源环境学院，呼和浩特 010018； 2. 榆林学院生命科学学院，陕西榆林 719000； 3. 内蒙古农牧业科学院特色作物研究所，呼和浩特 010031)

黄花苜蓿(Medicagofalcata)是豆科苜蓿属多年生草本，别名野苜蓿、镰荚苜蓿，它具有抗旱、抗寒、耐贫瘠等优势。在世界上广泛分布于欧、亚两洲，在我国主要分布在东北、华北以及西北[1-4]。它主要存在于沙质或沙质土壤以及低湿度的栖息地，如山坡、山谷和河滩[5-8]，是新疆、内蒙古自治区等地区林牧草地群落的主要伴生和优势种。它是羊草草甸草原的亚优势种，其营养价值与紫花苜蓿(Medicagosativa)相似，是中国北方高寒地区天然草原的重要豆科植物[9]，同时是建设高产优质人工草地的首选[10]，其资源蕴藏量较大，但由于其生产性能比较低[11]，目前尚未有效的开发利用。同时，人类的生产经营活动对草地的干扰也会导致牧草种子产量的下降，因此，加强其种子生产方面的研究，提高其单位面积种子产量对于促进草业发展具有重要的现实意义。

在我国呼伦贝尔市鄂温克族自治旗维特很地区的退化草场上生长着大量黄花苜蓿，但由于多年的重度利用，严重影响了黄花苜蓿的自然繁衍。而退化草地的恢复主要是对土壤肥力的恢复，草地施肥一直被认为是增加草地土壤肥力的主要方式之一[12]，由于牧草养分每年消耗量大，所以要供给充足的肥料，注意养分配比的平衡，才能维持正常的生长。施肥可提高牧群质量，增加群落陆地生物量。除了施肥之外，围栏封育则是种子产量相关研究的重要手段，因为围栏封育是依靠自然提高牧草本身的生产功能[13]。围栏封育后，生物多样性、植被覆盖度、土壤种子库种子数、地下生物量、地上生物量等草地生产性能将得到显著提高[14]。

本项研究通过围栏封育及施有机肥以恢复野生黄花苜蓿种子生产能力。比较不同地段围栏封育施肥抚育对黄花苜蓿种子生产的影响，旨在为野生优良草种采收及退化草地的恢复等奠定基础。

1 材料和方法

1.1 试验地概况

为了解不同围栏封育方式的样地适应性以及对种子产量的影响，本试验选择了3个试验地块(见表1)。试验地1选取在打草场围封；试验地2在放牧场围封，但叉分蓼(Polygonumdivaricatum)较多；试验地3未围封，周边沙地退化，野葱(Alliumchrysanthum)较多。该地区的气候特点是冬季漫长寒冷，夏季短暂，春季干燥强风，秋季气温急剧下降，早霜。热量不足，昼夜温差大，有效累积温度利用率高，无霜期短，日照充足，降水差异大。降水期主要为7月—8月，降水量变率大，分布不均匀，年际变化也大，牧区年降水量大概30～50 mm。

表1 试验地概况

1.2 试验材料

供试材料为呼伦贝尔市鄂温克族自治旗维特很地区的野生黄花苜蓿，其在不同地块的分布密度见表1。

1.3 试验设计

2020年围封不同利用下的草地3块，在返青后浅耕施入有机肥110 kg/hm2，机械播撒。据野生黄花苜蓿成熟度及成熟后的裂荚情况及时采集种子。每个抚育区做好日常管护，并防治病虫害的发生。

1.4 测定指标及方法

在开花初期随机选取10 m×10 m样方，测定植株的数量和高度以及株间距，每个样地共测10个样方。结荚期至种熟期调查生殖生长相关数据，包括单株分枝数、每枝花序数、每花序小花数、每花序结荚数、每荚粒数、株高(单枝长)、千粒重等，同时计算单株种子产量和潜在种子产量，具体方法如下：

单株种子产量=(单株分枝数×每枝花序数×每花序结荚数×每荚粒数×千粒重)/1 000

1.5 数据分析

数据利用Excel 2019和SAS9.0统计软件进行分析。

2 结果与分析

2.1 不同样地黄花苜蓿的种子产量及其构成因子比较

2.1.1不同样地黄花苜蓿单株的生殖生长

由图1可知，打草场围封样地1的生殖枝数(29.5)、每枝花序数显著(P<0.05)高于CK样地，而每枝花序数是显著(P<0.05)高于其他2个两地，除上述之外其株高要显著(P<0.05)低于CK；放牧场围封样地2的生殖枝数和每枝花序数显著(P<0.05)高于CK样地，而其株高要显著(P<0.05)低于CK样地；而CK样地的株高最高(57.76)要显著(P<0.05)高于其与2样地，生殖枝数等其余指标显著(P<0.05)低于另2个样地。这就说明了封育施肥后提高了野生黄花苜蓿的生殖生长能力，促进了分枝与花序的分化生长，同时也看出了随着生殖分化能力的增长株高会有所降低。

图1 不同样地黄花苜蓿的主要生殖生长因子

2.1.2不同样地黄花苜蓿结实情况

由图2可知，打草场围封样地1和放牧场围封样地2的千粒重要显著(P<0.05)高于CK样地；除此之外其余的指标均没有显著差异性(P<0.05)，这说明打草场围封和放牧场围封经过封育施肥后会显著提高千粒重。

图2 不同样地黄花苜蓿结实情况

2.1.3不同样地黄花苜蓿的单株种子产量

由图3可知，打草场围封样地1和放牧场围封样地2的单株种子产量显著(P<0.05)高于对照，说明围栏封育施肥会显著提高黄花苜蓿的种子产量。

图3 不同样地黄花苜蓿的单株种子产量

2.2 黄花苜蓿单株种子产量及其构成因子的相关分析

相关性分析有助于分析单株种子产量和产量构成因子之间的相互关系，对3各样地的黄花苜蓿7个种子产量构成因子和种子产量进行相关分析，所得各变量之间相关系数及各系数差异显著性如表2所示。单株种子产量(Y)与单株生殖枝数(X1)、每枝花序数(X2)、每荚粒数(X5)呈现极显著相关(P<0.01)。说明黄花苜蓿的单株种子产量主要受到生殖枝数、每枝花序数和每荚粒数的影响较大，各样地黄花苜蓿的种子产量构成因子之间也存在着相互联系。

表2 黄花苜蓿单株种子产量与种子产量构成因素的相关性

续表

2.3 黄花苜蓿单株种子产量与各性状的通径分析2.3.1 打草场围封样地1黄花苜蓿单株种子产量与各性状的通径分析

由表3可知，样地1的7个种子产量构成因子对黄花苜蓿产量影响的直接作用大小依次为：生殖枝数(X1)>每枝花序数(X2)>每花序结荚数(X4)>每荚粒数(X5)>株高(X6)>每花序小花数(X3)>千粒重(X7)。生殖枝数与单株种子产量的相关系数(0.726)和直接通径系数(0.567)均居于7个性状之首。因此可知，生殖枝数对样地1的种子产量的贡献最大；除此之外，每枝花序数的相关系数(0.547)和直接通径系数(0.520)居于第2位，其对种子产量的贡献仅次于生殖枝数，高于其他性状。

表3 打草场围封样地1黄花苜蓿单株种子产量与农艺性状的通径分析

2.3.2放牧场围封样地2黄花苜蓿单株种子产量与各性状的通径分析

由表4可知，样地2的7个种子产量构成因子对黄花苜蓿产量影响的直接作用大小依次为：每枝花序数(X2)>每荚粒数(X5)>每花序结荚数(X4)>株高(X6)>生殖枝数(X1)>每花序小花数(X3)>千粒重(X7)。每荚粒数和每枝花序数与单株种子产量的相关系数(0.764、0.537)分别居于第1、2位，直接通径系数(0.616、0.652)分别居于第2位和第1位。

表4 放牧场围封样地2黄花苜蓿单株种子产量与农艺性状的通径分析

2.3.3未围封样地CK黄花苜蓿单株种子产量与各性状的通径分析

由表5可知，CK样地的7个种子产量构成因子对黄花苜蓿产量影响的直接作用大小依次为：每荚粒数(X5)>每枝花序数(X2)>每花序结荚数(X4)>生殖枝数(X1)>株高(X6)>千粒重(X7)>每花序小花数(X3)。每荚粒数的相关系数(0.703)和直接通径系数(0.759)都居于性状之首；每枝花序数的相关系数(0.594)和直接通径系数(0.645)均居于第2位。

表5 放牧场围封CK样地黄花苜蓿单株种子产量与农艺性状的通径分析

综上所述，要提高种子产量，在保持一定密度的前提下，首先考虑提高生殖枝数、每枝花序数和每荚粒数。但实际上，除了上述的指标之外，千粒重对种子产量也会有较大的影响。但单从通径分析的结果来看，生殖枝数、每枝花序数和每荚粒数对单株种子产量的贡献较大。

3 讨论

3.1 施肥和围栏封育对黄花苜蓿单株种子产量的影响

施肥有助于豆科牧草种子的生产，由于施肥可以增加植物根系的重量和长度，从而影响豆科牧草的生长，发达的根系可以吸收更多的养分与水分，还可以防止冻害的发生，提高牧草的越冬率[15]；而围栏封育是依靠自然去提高牧草本身的生产功能[13]。

单株种子产量及构成因素对种子产量起决定性作用，通过对其进行分析研究可以找出促进和限制种子产量的因子[16]。本研究结果表明，施肥和围栏封育对单株种子产量构成因素的影响是显著的，经过3块样地的方差分析表明，在施肥和围栏封育的情况下的样地1和样地2的单株种子产量是显著高于CK样地的；样地1和样地2的生殖枝数和每枝花序数要显著高于未围封未施肥的样地CK，这说明生殖枝数和每枝花序数可以作为衡量种子产量的重要指标，这与Bolanos-Aguilar[17]和Hacquet[18]的研究结果一致。除上述之外CK样地的株高显著高于样地1和样地2的，这说明株高过高，会降低种子产量。