播种量和行距对甘肃红豆草种子产量及产量构成因素的影响

武慧娟，张 榕，耿小丽，李德明，付 萍，周栋昌，高占琪，刘 乾

（甘肃省草原技术推广总站, 甘肃 兰州 730030）

红豆草(Onobrychis viciaefolia)是豆科红豆草属多年生草本植物，有“牧草皇后”的美誉，原产于欧洲和苏联，本属共140 余种，在我国栽培只有70 多年，在我国新疆有野生种分布[1]。甘肃省自20 世纪60 年代起引入普通红豆草试种，经过长期选育获得红豆草新品种，并于1990 年通过国家草品种审定，命名为“甘肃红豆草Onobrychis viciaefolia‘Gansu’”，之后甘肃红豆草便在甘肃省通渭县安定区一带长期推广种植[2]。甘肃红豆草具有产草量高、品质优、适应性、抗性强、根瘤固氮能力强等特点，且栽培管理简单[3-4]，它不仅可以作为优质饲草，还可用于培肥地力、蓄水保土、改善生态环境；花色艳丽，花期长，是一种上等的观赏植物及蜜源植物，具有广泛的应用价值[5-6]。

草产业的健康发展离不开良种的持续供给，播种量和行距是影响草种子生产的关键因素，且可操作性强。目前，国内外学者在苜蓿种子生产技术方面开展了大量的研究工作[7-8]。张荟荟等[9]在研究中发现，在一定播种量下，行距为60 cm 时，紫花苜蓿种子产量达到最高，为765.84 kg·hm-2；Askarian 等[10]的研究发现，l kg·hm-2播种量 + 30 (45) cm 行距的处理组合紫花苜蓿种子产量最高，且播种量和行距之间没有明显的互作；还有研究表明，在一定范围内，紫花苜蓿种子产量随播种密度的增加而增加，播种密度60 000～84 000 株·hm-2时，紫花苜蓿种子产量较高[11]。尽管国内部分学者在红豆草种子生产技术方面做了研究，但仍然较少。2008 年张银敏[12]在北京开展了不同行距对蒙农红豆草种子产量影响的试验，结果表明，行距50 cm 的实际种子产量最高，为1 216 kg·hm-2，比行距70 和90 cm 种子产量提高了17.57%和57.25%。2013 年柯梅等[13]在新疆研究密度对红豆草种子产量影响时发现，种植密度30 cm × 25 cm 时，红豆草种子产量最高。综上所述，地理位置和水肥热条件不同，植株单株营养面积受影响，导致群体密度不同，从而产量变化很大。因此，保证适宜的播种密度和行距，才能获得较高的种子产量。陇中黄土高原是甘肃红豆草的主要种植区域，但在种子生产方面的研究报道为空白，实际生产中仍然存在栽培管理、收获加工等技术粗放，种子单产较低，经济效益不高等问题，严重制约了甘肃红豆草产业的快速发展。因此，本研究比较分析了通渭县旱作条件下播种量和行距对甘肃红豆草种子产量及产量构成因素的影响，旨在确定最佳播种量和行距，为当地甘肃红豆草种子生产提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2020—2021 年在定西市通渭县陇阳镇张家湾村进行。试验地位于县城东北部(105°18′34″E，35°19′25″ N)，海拔1 980.06 m，年降水量450 mm，年均温7 ℃，无霜期140 d，日照时数2 100～2 430 h，≥ 0 ℃年积温为2 530 ℃·d，属温带半湿润向半干旱过渡区，降水量主要集中在7 月—9 月(图1)。土壤类型为黄壤土，0—20 cm 土壤pH 8.27，有机质含量10.79 g·kg-1，全氮含量0.97 g·kg-1，速效氮、速效磷、速效钾含量分别为21.36、10.13、123.58 mg·kg-1。

图1 2021 年通渭县陇阳镇气象资料Figure 1 The meteorological data of Longyang town, Tongwei County in 2021

1.2 试验材料

甘肃红豆草，种子由通渭县陇中牧草种籽公司提供，经测试，发芽率高于80%。

1.3 试验设计

试验采用裂区设计，主区为行距，设30 cm(A1)、60 cm (A2)、90 cm (A3)、120 cm (A4) 4 个水平，副区为播种量，设7.5 kg·hm-2(B1)、15 kg·hm-2(B2)、22.5 kg·hm-2(B3)、30 kg·hm-2(B4) 4 个水平，共16 个处理，每个处理设3 次重复，共48 个小区，小区面积5 m × 6 m = 30 m2，2020 年5 月6 日播种，播种时施用300 kg·hm-2复合肥作为底肥，分枝期锄草，全年无灌溉和追肥。

1.4 测定指标与方法

于2021 年6 月16 日(盛花期)，从每个小区随机选取10 株测定和统计分枝数和有效分枝数，计算平均值；并在每个小区随机选取30 个花序，测定单个花序长，统计每个花序上的小花数，计算平均值。

于2021 年7 月23 日(成熟期)，每小区随机选取10 株，对每株上的荚果称重，并计算平均值；每个小区随机选取30 个结荚花序，分别统计每个花序的荚果数、饱满荚果数、空瘪荚果数、荚果重，计算平均值；并通过以下公式计算空瘪率。

空瘪率=空瘪荚果数/荚果数×100%。

将每个小区随机刈割2 行后，风干脱粒，并将种子分别清选称重，换算成单位面积实际种子产量；取每个处理小区带荚种子1 000 粒称重，重复3 次，计算平均值，求得千粒重。

1.5 数据统计与分析

采用Excel 2007 对数据进行录入、整理和作图，应用SPSS 19.0 软件进行统计分析，用相关和通径分析评价种子产量及其构成因素间的关系，并在Excel 2007 中进行作图。

2 结果与分析

2.1 播量和行距对红豆草种子产量及产量构成因素的影响

不同播种量和行距处理组合，红豆草单株分枝数变化较大，平均介于9.45～25.67 个；相同播量时，随着行距的增大，单株分枝数逐渐增加；相同行距，随着播种量的增加，单株分枝数逐渐减少。单株有效分枝数差异变化同单株分枝数，即相同播量时，随着行距的增大，单株有效分枝数逐渐增加，其中A4B1最多，为21.44 个，分别是A1B1、A1B2、A1B3和A1B4的1.65、2.80、2.25 和2.97 倍；但相同行距，不同播种量处理则差异不显著(P＞ 0.05) (表1)。

表1 播量和行距对红豆草种子产量构成因素的影响Table 1 Effect of sowing volume and row spacing on seed yield composition of sainfoin

不同播量和行距处理组合处理，每花序荚果数在不同播量和行距处理间无明显变化规律，且大部分处理间差异不显著(P＞ 0.05)，每花序饱满荚果数介于36.00～44.63 个，每花序空瘪荚果数0.67～1.70 个，且每花序空瘪荚果数和空瘪率在各处理间无显著差异(表1)。平均花序长介于14.20～19.83 cm，每个花序上的小花数平均为74.03～87.77 个，花序长和每个花序上的小花数在各处理间无显著差异(P＞ 0.05) (表2)。每个花序上的荚果重差异较大，总体表现为，相同播量时，随着行距的增大，每花序荚果重逐渐增大；相同行距，随着播种量的增加，每花序荚果重先增大后减小；所有处理中A4B2最大，为12.52 g，A4B1次之，A4B2分别较A1B1、A1B2、A1B3和A1B4增加了53.43%、34.77%、52.31%和39.27%，且差异显著(P＜ 0.05)。每株荚果重在不同播种量和行距组合处理下，变幅在24.53～134.56 g，且A4B1最大；相同播种量，随着行距的增大，红豆草每株荚果重逐渐增大；相同行距，随着播种量的增加，每株荚果重逐渐减小。

表2 播量和行距对红豆草种子产量和构成因素的影响Table 2 Effect of sowing volume and row spacing on seed yield and composition of sainfoin

播量和行距对红豆草千粒重的影响总体表现为行距A1时，千粒重小，行距A3和A4时，千粒重偏大；所有处理中A3B2、A4B1、A4B2和A4B3处理千粒重高于28.41 g，分别比A1B4提高54.07%、39.45%、42.64%和42.84%，且差异显著(P＜ 0.05)。单位面积实际种子产量方差分析结果显示，不同播量和行距影响下红豆草实际种子产量介于528.27～1 423.81kg·hm-2，所有处理中A2B3最高，显著高于除A1B2外的其余处理(P＜ 0.05)，A1B1最低，行距为A4的各播种量处理种子产量总体表现较低，对各处理组单位面积实际种子产量由高到低依次排序：A2B3＞A1B2＞ A3B1＞ A2B2＞ A3B2＞ A1B3＞ A3B3＞ A2B1＞A4B4＞ A4B2＞ A4B3＞ A4B1＞ A3B4＞ A2B4＞ A1B4＞A1B1，由此可见，单一考虑播种量和行距都不能提高种子产量，只有将二者适当的组合才能发挥最大效应，获得最佳种子产量(表2)。

在红豆草种子产量及构成因素分析中，播种量对单株分枝数、单株有效分枝数、每花序荚果重、每株荚果重和千粒重有显著影响(P＜ 0.05)，行距对单株分枝数、单株有效分枝数、每花序荚果重、千粒重和实际种子产量有显著影响(P＜ 0.05)，而播种量和行距二者的交互作用只反映出对每花序荚果重有极显著影响(P＜ 0.01) (表1、表2)。

2.2 红豆草种子产量及其构成因素的多元分析

2.2.1 红豆草种子产量与构成因素的偏相关分析

在红豆草种子产量和构成因素的偏相关分析(表3)中，每花序小花数与单株分枝数、单株有效分枝数极显著正相关，与每花序荚果重显著正相关(P＜0.05)；花序长与各指标间无显著相关关系；单株分枝数与单株有效分枝数、每花序荚果重、每株荚果重和千粒重极显著正相关(P＜ 0.01)；单株有效分枝数与每花序荚果重、每株荚果重和千粒重极显著正相关，与每花序空瘪荚果数和空瘪率无显著负相关关系；每花序荚果数与每花序饱满荚果数和每花序荚果重极显著正相关，但与千粒重负相关；每花序饱满荚果数与每花序荚果重极显著正相关；每花序空瘪荚果数与空瘪率极显著正相关；每花序荚果重与每株荚果重和千粒重极显著正相关；每株荚果重与千粒重显著正相关。

表3 红豆草种子产量和构成因素的相关性分析Table 3 Correlation analysis between seed yield and constituents of sainfoin

2.2.2 红豆草种子产量与构成因素逐步回归及通径分析结果

构成红豆草种子产量的因素非常多，诸多因素间既可以直接相关，也可以通过其他因素间接相关，因此，要揭示出各因素间的真实关系，还需要对各因素进行通径分析，估算出各因素间的直接效应和间接效应。表4 结果显示，11 个构成因素对红豆草种子产量的直接通径系数大小排序：每花序荚果数 ＞ 每花序饱满荚果数 ＞ 空瘪率 ＞ 每花序空瘪荚果数 ＞ 每株荚果重 ＞ 单株分枝数 ＞ 千粒重 ＞ 每花序小花数 ＞ 每花序荚果重 ＞ 单株有效分枝数 ＞ 花序长，尤其是前4 项因子对种子产量具有决定影响。单株分枝数通过每株荚果重、每花序荚果数和每花序饱满荚果数的间接作用较大；单株有效分枝数通过每株荚果重和每花序饱满荚果数的间接作用较大；每花序荚果数通过每花序饱满荚果数的间接作用较大；每花序饱满荚果数和每花序空瘪荚果数通过空瘪率的间接作用较大；每花序荚果重通过千粒重的间接作用较大。由回归分析建立回归方程为：Y= 668.811 + 26.513X1- 3.169X2+ 139.148X3-133.191X4+ 609.033X5- 281.045X6- 5.447X7-3.396X8- 20.913X9- 3.582X10+ 20.402X11，综 合 表明：每花序荚果数、每花序饱满荚果数、空瘪率、每花序空瘪荚果数、每株荚果重、分枝数和千粒重是种子产量的主要构成因素。

2.2.3 红豆草种子产量与构成因素的主成分分析

为了能更充分地反映各构成因素在红豆草种子产量影响中起到主导作用的综合因素，本研究对12 个因素进行主成分分析，并计算出相关矩阵的特征根和相应的特征向量及特征根的累计贡献率(表5)，其中前4 个主成分的累计贡献率为81.706%。其中，第一主成分的特征值为3.766，贡献率为34.234%，其中每花序荚果重的特征向量最大，为0.864，单株分枝数和单株有效分枝数次之，而每花序空瘪荚果数和空瘪率的特征向量为负。第二主成分的特征值为2.168，贡献率为19.709%，对应的特征向量中具有最大分量的是每花序空瘪荚果数和空瘪率，其次为每花序荚果数，因此实际生产中可以通过调控每花序荚果数来获得较高种子产量。第三主成分的特征值为2.040，贡献率为18.547%，每花序饱满荚果数和每花序荚果数较大特征向量较大，说明二者是这一成分中影响种子产量较大的两个要素。第四主成分的特征值为1.014，贡献率为9.216%，其中花序长的特征向量最大，但单株分枝数、单株有效分枝数为负。因此，过分追求分枝数，会使空瘪率提高、降低每株荚果重，同样不利于种子产量的提高。因此，第四主成分值适中为好。

3 讨论和结论

合理密植是牧草种子田实现高产的前提条件，生产中则通常采用控制田间播种量和行距的方法来实现对种子田密度的调控[14-15]。合理密植有利于通风透光和授粉，进而增加有效分枝数和结荚率等，提高种子产量[16-19]。本研究结果表明，随着播种量的增大，实际种子产量表现为先增加后降低的趋势；行距对种子产量的影响总体表现为行距60和行距90 cm 的播种处理种子产量普遍较高，但具体仍受播种量影响；当行距增加至120 cm，各播种量组合处理种子产量均表现较低，韩云华等[20]对高羊茅连续3 年的种子产量测定中也发现，30 cm 的行距下种子产量最高，随着行距的增大实际种子产量和潜在种子产量均出现显著下降，这就说明虽然一定程度上稀植有利于植株个体生长发育，但因基础苗稀少，单位面积上的生殖枝条数少，同样导致种子产量偏低。

在红豆草种子产量构成因素分析中，播种量对单株分枝数、单株有效分枝数、每花序荚果重、每株荚果重和千粒重有显著影响，行距对单株分枝数、单株有效分枝数、每花序荚果重、千粒重和实际种子产量有显著影响。这说明对播种量和行距的调控，会通过影响单个植株的营养面积，影响单株分枝数和单株有效分枝数，从而直接影响单位面积上的实际种子产量。对于豆科牧草而言，种子产量与单位面积上的生殖枝条数、每生殖枝条上的花序数、每花序小花数、每花序荚果数、每花序荚果重、千粒重都有密切关系[21]。播种量和行距还会通过影响光合产物的合成与分配，进而影响每个花序上的荚果数、荚果重以及种子的饱满度，最终影响实际种子产量[22]；而且红豆草为无限花序，种植密度过大，在开花结荚的一段时期内，根和根瘤、茎叶、花荚间争夺光合产物非常激烈，植株养分供给不足而导致花荚脱落[12]。因此，生产中要综合考虑播种量和行距对种子生产中关键因子的影响，只有将二者适当的组合才能发挥最大效应，获得最佳种子产量。

从本研究构成因素与实际种子产量的相关性和通径分析结果看，构成红豆草种子产量的因素非常多，诸多因素间既可以直接相关，也可以通过其他因素间接相关，并且有些因素对种子产量有正效应，有些因素则产生负效应，在不同的种植密度条件下，红豆草各构成因素之间存在着复杂的补偿效应[23]，尤其是通过影响红豆草的单株有效分枝数、每花序空瘪荚果数、每花序小花数、每株荚果重和千粒重等构成因素对红豆草种子产量产生较大影响，杨世忠等[24]对扁穗雀麦(Bromus cartharticus)单株性状与种子产量的通径分析也发现，结实率、花序种子数和千粒重是构成其种子产量的主要因子。因此，在红豆草种子生产中，要协调好各因素之间的关系，才能获得高产。为了能更充分地反映各构成因素在红豆草种子产量影响中起到主导作用的综合因素，本研究将12 个因素进行主成分分析，其中，第一主成分每花序荚果重的特征向量最大，第二主成分的对应的特征向量中具有较大分量的是每花序空瘪荚果数和空瘪率，因此实际生产中可以通过减少空每花序瘪荚果数和降低空瘪率来提高种子产量。第三主成分中特征向量较大值指标为每花序饱满荚果数和每花序荚果数，第四主成分中花序长特征向量最大，因此在红豆草种子生产过程中，不能盲目追求某一因素的提高或降低。

综上所述，生产中应该综合各因素考虑，从本研究结果来看，行距60 cm + 播种量22.5 kg·hm-2的播种组合为最佳播种组合，可在实际生产中参考应用。另外，红豆草为无限花序，荚果成熟后易落粒，可以通过适当地加强田间管理、选择适当的收获时间等措施来提高种子产量。