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Effects of Irrigation and Planting Density on Seed Yield and its Components of Astragalus adsurgens

灌溉与密度对沙打旺种子产量及其构成因素的影响



全 文 :第 16 卷  第 1 期
Vol. 16  No . 1
草  地  学  报
ACTA AGRESTIA SINICA
   2008 年  1 月
 Jan.   2008
灌溉与密度对沙打旺种子产量及其构成因素的影响
李蕾蕾, 李  聪* , 王永辰, 苗丽宏
(中国农业科学院北京畜牧兽医研究所, 北京  100094)
摘要: 研究灌溉时间和灌溉比例对沙打旺( A s tragalus adsurgens )种子产量及其构成因素的影响。结果表明:在灌
溉总量相同的情况下,灌溉方式对沙打旺种子产量构成因素及实际种子产量的影响较大; 开花期灌溉 900 m3 /
hm2 , 潜在种子产量和实际种子产量分别为 1611. 1 与 333 kg / hm2 ,比对照( CK )分别提高 105. 7%和 73. 1% ;在现
蕾期和开花期灌溉 450 m3 / hm2 , 潜在种子产量和实际种子产量分别为 1353. 6 和 258. 2 kg / hm2 ,比 CK 提高72. 9%
和 34. 2% ;穴栽行株距 1. 0 m,潜在种子产量达 1022. 4 kg / hm2 , 实际种子产量为 269. 8 kg / hm2 , 比行株距 1. 5 m
( 717. 4 和 176. 8 kg/ hm2)分别提高 42. 5%和 52. 6% ; 条播中,行距 115 cm, 潜在种子产量达 1657. 4 kg / hm2 ,与行
距 75 cm( 1310. 6 kg/ hm2 )和 90 cm( 1152. 4 kg/ hm2 )相比,分别提高 26. 5%和 43. 8% , 而行距 115 cm, 实际种子产
量为 337. 2 kg/ hm2, 与行距 75 cm( 316. 2 kg / hm2 )和 90 cm( 223. 4 kg/ hm2)相比, 分别提高 6. 6%和 50. 9%。
关键词: 沙打旺; 种子产量因素; 种子产量; 灌溉; 密度
中图分类号: S330     文献标识码: A      文章编号: 10070435( 2008) 01006505
Effects of Irrigation and Planting Density on Seed Yield and its
Components of Astragalus adsurgens
LI Leilei, L I Cong * , WANG Yongchen, M IAO Lihong
( In st itu te of Animal Sciences, C hinese Academ y of Agricultural Sciences, Beijing 100094, C hina)
Abstract: T he ef fects o f ir rigat ion and plant ing density on the seed y ield and its components of A st ragalus
adsurg ens Pall w ere studied in this paper. T he results show that the ir rigat ion models signif icant ly affected
seed yield and its components w hen the total irrigat ion amount w as same. A t blooming stage w ith onet ime
irrigat ion of 900 m3 / hm2 , the potent ial and realized seed yield w ere 1611. 1 kg / hm2 and 333 kg/ hm2 and
105. 7% and 73. 1% higher than those of CK ( no irrig at ion) , respect ively. Separate irrigat ion of 450 m
3
/
hm 2 at bud stag e and bloom ing stag e led to the potent ial seed yield of 1353. 6 kg/ hm2 and realized seed y ield
of 258. 2 kg / hm2 which w ere 72. 9% and 34. 2% higher than CK, respect ively. T he potent ial seed y ield
and realized seed yield under t reatment o f interplant spacing o f 1. 0 m reached to 1022. 4 kg/ hm2 and 269.
8 kg/ hm2 and w ere 42. 5% and 52. 6% higher than those ( 717. 4 kg/ hm2 and 176. 8 kg / hm2 ) of the 1. 5 m
tr eatment , respect ively. T he potent ial seed yield under t reatment o f row spacing at 115 cm reached to
1657. 4 kg / hm
2
and w ere 26. 5% and 43. 8% higher than 1310. 6 kg/ hm
2
of row spacing at 75 cm and 1152. 4
kg / hm
2
of row spacing at 90 cm, respect ively. T he realized seed yield under tr eatment of row spacing at
115 cm reached to 337. 2 kg / hm2 and w ere 6. 6% and 50. 9% higher than 316. 2 kg / hm2 of r ow spacing at
75 cm and 223. 4 kg/ hm2 of row spacing at 90 cm , r espect ively.
Key words: A str agalus adsurg ens Pall; Seed yield components; Seed y ield; Irr ig ation; Planting density
收稿日期: 20070411; 修回日期: 20070705
基金项目:  十一五国家科技支撑计划( 2006BAD16B02)和 十五 国家科技攻关计划( 2004BA528B2)
作者简介: 李蕾蕾( 1980) ,男,河北邯郸人,硕士研究生,研究方向为牧草育种与良种繁育, Email: Lileileitop@ 126. com ; * 通讯作者
Author for correspondence, Em ail : l icong0520@ sina. com
草  地  学  报 第 16卷
  沙打旺( A str ag alus adsur gens Pall. )又称直立
黄芪、斜茎黄芪和麻豆秧等,是豆科黄芪属多年生草
本植物。它具有较强的抗逆性且产草量较高, 在我
国北方干旱、半干旱及水土流失较重的地区已大面
积推广种植,对恢复植被、防止水土流失、保护生态
环境和促进草地畜牧业的发展具有积极作用 [ 1]。青
海省曾在其东部和柴达木盆地大面积引进种植沙打
旺,实践证明其抗旱、耐寒、耐盐碱、耐贫瘠和越冬率
均优于苜蓿和红豆草 [ 2]。但目前缺乏对沙打旺种子
产量构成因素的深入系统研究, 尚未形成种子生产
技术规范,也未建立专业化种子田规范管理的生产
基地。因此,研究沙打旺种子生产的栽培技术,对于
扩大沙打旺种植和利用具有重要意义。
1  材料与方法
1. 1  自然概况
试验在北京市海淀区东北旺的本所试验地进行
(东经 1160304,北纬 395423) ,属温带大陆性季
风气候, 2005 年降水量为 468 mm, 2006 年为 448
mm,年均气温 11~ 13  , 年无霜冻期 190~ 200 d,
10  积温 4200  。试验地熟土层厚 40~ 50 cm、
土质良好、轻度沙壤, 0 ~ 30 cm 土壤养分含量见
表 1。
表 1 试验区土壤养分含量
Table 1  So il nutr ient contents of exper imental field
土层深度
Soil depth
( cm)
有机质
Organic m at ter
( % )
pH
全氮
T otal N
( % )
全磷
T otal P
( %)
有效氮
Rapidly availab le N
( mg/ kg)
有效磷
Rapidly available P
( mg/ kg)
速效钾
Rapidly available K
( mg/ k g)
硝态氮
NO-3
( mg/ kg)
铵态氮
NH +4
( mg/ k g)
0~ 30 1. 64 8. 1 0. 089 0. 069 72. 2 23 101 23. 6 6. 0
1. 2  试验材料
试验材料为本研究室育成的杂交沙打旺新品种
中沙一号。
1. 3  试验设计
灌溉和密度试验材料均为育苗移栽: 2005年 3
月穴盘播种育苗, 4月初选择健康整齐的幼苗移栽
田间,当年进行定苗、中耕、除草等管理。试验采用
随机区组设计, 各设 4个重复, 小区面积 25 m2。由
于中沙一号沙打旺具有明显的匍匐生长习性, 株
丛分布直径可达 1. 5~ 2. 5 m, 故行株距设计较宽。
1. 3. 1  灌溉试验行株距为 1. 0 m。  W1: 返青期
( 2006年 3月 20日)一次浇灌返青水 900 m3 / hm 2 ;
W2: 开花期 ( 2006 年 7 月 15 日) 一次浇灌 900
m
3
/ hm
2
;  W3: 灌溉总量保持 900 m3 / hm2 不变,
在现蕾期( 2006年 6月 15 日)和开花期( 2006年 7
月 15日) 分两次灌溉, 每次 450 m3 / hm2 ; 对照
( CK) :不灌溉。
1. 3. 2  穴播试验设置行株距: D1为 1. 0 m ( 10000
株/ hm2 ) , D2为 1. 5 m ( 6435株/ hm2 ) , D3为 2. 0 m
( 2401株/ hm2 )。
1. 3. 3  条播试验于 2005年 3月中旬播种, 4 月下
旬定株,株距均为 40 cm; 行距: R1为 75 cm(播种量
1026 g/ hm 2 )、R2为 90 cm(播种量 855 g/ hm2 )、R3
为 115 cm (播种量 669 g/ hm 2 ) , 定株后植株密度为
R1 ( 35358 株/ hm2 )、R2 ( 27280 株/ hm2 ) 和 R3
( 21414株/ hm2 )。
试验小区四周均设立保护行。密度试验在越冬
前、返青期和现蕾期各浇灌一次。灌溉处理(含对
照)均浇越冬水,而对照区( CK)不灌溉。2006年全
部取 2年生植株的相关指标进行统计分析。
1. 4  试验方法
1. 4. 1  单株分枝数  待分枝数稳定后, 于 2006年
5月 3 日在每小区随机挑选 15 株, 求分枝平均数,
为该处理分枝数。
1. 4. 2  单株花序数  于盛花期( 2006年 8月 3日)
在每小区随机挑选 15株, 统计单株花序数, 求平均
数,为该处理单株花序数。
1. 4. 3  花序小花数  于盛花期( 2006年 8月 3日
- 30日) , 在每小区随机取 40个成熟花序, 统计花
序小花数,求平均数,为该处理花序小花数。
1. 4. 4  胚珠数/小花  于 2006年 9月 3日,在每个
处理的 4个重复小区挑选 15个成熟花序,镜检统计
花序小花的胚珠数, 求平均数, 为该处理小花胚
珠数。
1. 4. 5  可育小花数  结荚期( 2006年 9 月 10日-
13日)在每小区挑选 40个成熟果穗,统计果穗荚果
数,求平均数,为该处理可育小花数。
1. 4. 6  种子千粒重  于 2006年 10月 20日将种子
66
第 1期 李蕾蕾等: 灌溉与密度对沙打旺种子产量及其构成因素的影响
风干,脱粒,清选后取净种子 1000粒称重, 各重复 3
次。计算平均重量。
1. 4. 7  种子潜在产量  种子潜在产量[ 3] = 单位面
积植株数  分枝数/单株  花序数/单枝  小花数/
花序 胚珠数/小花 平均单粒种子重。
1. 4. 8  种子实际产量  于盛花期后50- 70 d,随着
种子成熟,分别收割各小区沙打旺种子, 风干、脱粒
后称重。
1. 4. 9  数据分析  利用 SA S统计软件 8. 0对各处
理小区采集到的沙打旺种子产量、产量构成因素数
据进行差异性分析等相关分析( P< 0. 05)。
2  结果与分析
对各组处理沙打旺种子产量和产量构成因素各
项参数进行统计分析, 结果如下(表 2) :
表 2 密度与灌溉对沙打旺种子产量和产量构成因素的影响
T able 2  Effects o f ir rig ation and planting densit y on seed y ield and it s com ponents of A . adsurgens
处理
Treatm ent
单株分枝数
Shoot
n umber
单株花序数
Inf lorescence
number
小花数/花序
Floret snumber
/ inf lorescence
胚珠数/小花
Ovu les number
/ f loret
可育小花数
Pods number
/ raceme
千粒重( g)
1000seed
w eight
潜在种子产量
( kg/ hm 2)
Poten tial seed yield
实际种子产量
( kg/ hm 2)
Real ized seed yield
W1 35a 310b 78a 8. 2a 55 a 1. 1761b 916. 3 c 211. 4 c
W2 31b 412a 70b 9. 1a 51 a 1. 3130a 1611. 1 a 333. 0 a
W3 30b 339b 67b 8. 7a 52 a 1. 2507a 1353. 6 b 258. 2 b
CK 30b 294b 67b 8. 5a 46b 1. 1798b 783. 1 c 192. 4 c
D1( 1. 0 m) 36b 663b 86a 8. 4a 51b 1. 2111b 1022. 4 a 269. 8 a
D2( 1. 5 m) 33b 665b 71b 8. 7a 51b 1. 2217b 717. 4 b 176. 8 b
D3( 2. 0 m) 46a 1015a 80a 9. 2a 55 a 1. 2883a 1018. 0 a 256. 7 a
R1( 75 cm) 36a 252b 75b 8. 7a 50b 1. 0483b 1310. 6 a 316. 2 a
R2( 90 cm) 36a 291b 76b 8. 6a 52b 1. 1391ab 1152. 4 b 223. 4 b
R3( 115 cm) 37a 518a 83a 9. 1a 61 a 1. 1932a 1657. 4 a 337. 2 a
  注:同列中不同小写字母间差异显著( P< 0. 05)
Note: Mean s with dif feren t sm all let ters in the same column w ithin one t reatmen t group are signif icant ly diff er ent at 0. 05 level
2. 1  分枝数
返青期灌溉能够有效地促进沙打旺营养生长,
尤其表现在分枝数的提高上。返青期一次浇灌 900
m3 / hm2 的W1分枝数为 35条/株, 高于对照区, 且
差异显著。在密度处理中, 以 D3 的分枝数最高, 可
达 46条/株,与其他处理相比, 差异显著。王显国 [ 4]
通过试验发现枝条密度是唯一与种子产量呈显著正
相关的产量构成因素( R= 0. 970, P< 0. 05) ;枝条密
度最大的 D3 单株种子产量明显高于其他处理, 其
分枝茎粗也明显高于其他处理。
2. 2  单株花序数
在沙打旺生殖生长阶段灌溉, 对花芽分化有显
著的促进作用。开花期一次浇灌 900 m3 / hm2 , W2
单株花序数可达 412个/株, 比 CK 提高了 40. 1% ,
而W1 仅 310 个/株。3 个灌溉处理均高于对照
( 294个/株)。穴栽密度试验中, D3的单株花序数
与其他密度相比有较大的提高( 1015个/株) ,比 D1
和 D2分别高出 53. 1%和 52. 7% , 差异显著 ( P <
0. 05)。D1和 D2之间无明显差异。条播处理中,
随着行距的增大,花序数显著增加。R3单株花序数
最高达 518 个/株, 比 R2 和 R1 分别高出 78% 和
105. 5%,差异显著。这说明植株密度较低的生长空
间较大,充足的光照和通风利于沙打旺的花芽分化,
可有效提高单株花序数。
2. 3  花序小花数
W1虽未能显著提高单株花序数, 但其小花数/
花序显著高于其他灌溉处理,达到 78 朵/个,比 CK
提高了 16. 5%。W2、W3与 CK间差异不显著。条
播中,小花数随着行距的扩大而增加, 其中以 R3最
多,达到 83朵/个,比其他处理提高了 11%。穴播
小花数最多的为 D1( 86朵/个) , 这也是所有密度中
最高的。小花数最少的是 D2,仅 71朵/个。
2. 4  小花胚珠数
密度与灌溉处理均对沙打旺胚珠数影响不显
著,各处理间小花胚珠数在 8. 2~ 9. 1个之间,但差
异不显著。
2. 5  可育小花数
灌溉处理可育小花数较高的是 W1, 为 55 朵/
穗,其次为W3( 52朵/穗) , W2为 51朵/穗。3 个灌
67
草  地  学  报 第 16卷
溉处理与对照 ( 46 朵/穗 ) 相比, 差异显著 ( P <
0. 05)。在穴播处理中, D3 可育小花数最高, 为 55
朵/穗; D1和 D2均为 51朵/穗; R3 为 61 朵/穗, 与
R1、R2相比,分别提高了 22%和 17% ,是所有密度
处理中最高的。结果说明,随着行(株)距的扩大, 单
位空间通透性增加,较好地满足了光照和通风的需
要,开放的株丛利于昆虫授粉,有利于增加沙打旺可
育小花数。
2. 6  千粒重
灌溉处理中, W2对种子千粒重影响最明显, 达
到 1. 3130 g, W3 为 1. 2507 g, 均高于对照( 1. 1798
g) , W1仅 1. 1761 g。条播处理中,种子千粒重随着
行距的扩大而增加。其中 R3 的种子千粒重为
1. 1932 g, R1仅为 1. 0483 g, 两者差异显著 ( P <
0. 05)。穴播处理中, D3的千粒重为1. 2883 g, 是所
有密度处理中最高的, 千粒重最低的为 D1, 仅
1. 2111 g。以上结果说明沙打旺在生殖生长阶段灌
溉,及适当扩大植株的生长空间,有利于种子灌浆鼓
粒,增加种子千粒重,提高种子质量。
2. 7  潜在种子产量
3个灌溉处理种子产量均比 CK 有不同程度的
提高。其中W2潜在种子产量最高(为 1611. 1 kg/
hm 2 ) ; 其次为 W3( 1353. 6 kg/ hm 2 ) ; W1 较低, 仅
916. 3 kg/ hm2。由此可以判断, 在沙打旺生殖生长
时期灌水, 能够显著提高种子产量。穴播处理中,
D1的潜在种子产量最高, 达到 1022. 4 kg/ hm 2 , D3
略低,为 1018. 0 kg/ hm2 , 两者差异不显著。在条播
处理中, R3潜在种子产量最高,为 1657. 4 kg/ hm 2 ,
该值也是所有密度处理中最高的;其次为 R1, 达到
1310. 6 kg/ hm2 ;最低的是R2。R3的种子潜在产量
比 R2提高了 43. 8%。由此可知行距对沙打旺种子
产量有显著影响。
2. 8  实际种子产量
W2实际种子产量最高, 为 333. 0 kg/ hm2 , 比
CK 提高 71. 1%。这说明开花期集中灌溉对沙打旺
种子综合生产能力的影响最为显著。在穴播处理
中,实际种子产量最高的是 D1( 269. 8 kg/ hm2 ) , 其
次是 D3(两者差异不显著) , D2最低, 仅 176. 8 kg/
hm 2。条播处理实际种子产量最高的是 115 cm 处
理,也是所有密度处理中最大值 ( 337. 2 kg / hm2 ) ;
其次为 75 cm( 316. 2 kg/ hm2 ) , 两者差异不显著。以
90 cm 处理实际种子产量最低,仅 223. 4 kg/ hm2。
3  讨论
3. 1  由于我国北方许多地区气温较低,较难满足沙
打旺种子生产正常成熟的积温需要, 并且沙打旺为
无限花序开花植物,种子成熟期不一致,又有严重的
裂荚习性,导致种子脱落损失率很高;荚果收获后,
其种子难以从荚果内表面的薄膜中脱落等原因, 致
使沙打旺与苜蓿等其他主要豆科牧草相比种子产量
较低。针对沙打旺种子生产中存在的问题,国内外
许多学者采用辐射育种[ 5] 、杂交育种[ 6] 和风土驯化
引种[ 7] 等方法开展育种、引种研究, 以满足生产需
要。本试验通过密度和灌溉两项农艺措施对沙打旺
种子产量和产量构成因素影响的研究, 为沙打旺种
子生产提供技术支持和理论依据。
3. 2  合理的种植密度是豆科牧草种子田高产的基
础,调节行株距是实现种子田密度调控的重要手
段[ 8 ~ 10]。有研究证明:在豆科牧草紫花苜蓿行内疏
枝有利于控制倒伏、吸引昆虫授粉、提高枝条结荚花
序数和每个花序的结荚数 [ 11]。本试验发现沙打旺
单株分枝数、花序数和千粒重都与单位面积植株总
数成负相关,低密度的种子田利于沙打旺个体的生
长发育。但较低的单位面积植株数量不能保证单位
面积的种子高产, 如行株距 1. 0 m 处理的单位面积
植株数是行株距 2. 0 m 处理的 4倍, 从而获得了最
高的单位面积种子产量。在沙打旺种子生产中, 既
要充分考虑密度对个体生长发育和群体产量的影
响,又要考虑实际生产过程中中耕、除草、施肥、机械
作业等方面的可操作性,做到密度合理,管理方便。
3. 3  种子田的灌溉管理与牧草生产灌溉存在较大
差异 [ 12]。种子生产过程中, 灌溉量不足会引起生
殖枝数、花序数和小花数的减少, 过高又会促进牧
草营养体生长过盛, 引起倒伏, 种子产量降低[ 13]。
在灌溉总量相同的情况下, 可以通过控制灌溉的
时间和方式, 来最大限度地提高沙打旺的种子产
量和水资源的利用率。闫敏[ 14] 通过试验发现, 适
当灌溉可以改变豆科牧草营养器官与生殖器官的
比例。返青期灌溉对沙打旺营养生长有明显促进
作用,而生殖生长的开花期适当灌溉对沙打旺种
子综合生产能力影响最为显著, 它可以促进同化
产物合成、运转和种子灌浆鼓粒, 提高种子产量和
质量。这对在干旱或半干旱地区进行沙打旺种子
68
第 1期 李蕾蕾等: 灌溉与密度对沙打旺种子产量及其构成因素的影响
生产具有重要的指导意义。
4  结  论
4. 1  灌溉时间和灌溉比例对沙打旺生长发育具有
显著影响。返青期灌溉 900 m3 / hm 2 能够促进沙打
旺营养体生长, 增加其分枝数, 比对照提高了 17%。
在灌溉总量相同的条件下, 开花期集中灌溉 900
m3 / hm2 对种子综合生产能力影响较为显著, 得到
了最高潜在种子产量 1611. 1 kg/ hm2 和实际种子
产量 333. 0 kg/ hm2 , 比对照提高了 105. 7% 和 73.
2%, 增产效果高于其他灌溉处理 40%左右。以上
结果说明在沙打旺生殖生长的开花期集中灌溉, 能
够有效地提高种子产量。
4. 2  种子产量为植株单株产量与单位面积株数的
乘积。穴播 1. 0 m 的单株种子产量虽然低于其他
穴播处理,但依靠较高的单位面积植株数量( 10000
株/ hm2 ) ,获得最高单位面积潜在种子产量 1022. 4
kg / hm2 和实际种子产量 269. 8 kg / hm2。虽然穴播
2. 0 m 的单株种子产量较高, 但其单位面积株数仅
2401株/ hm2 ,因此其单位面积种子产量低于穴播
1. 0 m 处理。穴播 1. 5 m 的单株种子产量低于 2. 0
m 处理,并且单位面积株数低于穴播 1. 0 m 处理,
故种子产量较低。条播 115 cm 虽然其单位面积植
株数比行距 75 cm和 90 cm 的降低了 48. 7% 和
21. 9%,但因其在单株花序数、花序上的小花数、千
粒重等方面显著高于其他处理, 故其潜在种子产量
和实际种子产量达到最高, 分别为 1657. 4 kg / hm2
和 337. 2 kg/ hm2 , 比行距75 cm 处理提高了 26. 5%
和 6. 6%。
参考文献
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(责任编辑  才  杰  梁艳萍)
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