骆凯，张吉宇，王彦荣

(兰州大学草地农业生态系统国家重点实验室，兰州大学草地农业科技学院，甘肃 兰州 730020)

草木樨(Melilotusspp.)为豆科一年生或二年生草本植物，原产于欧亚大陆和北非[1]，广泛分布于我国西北、东北和华北地区。因其具有抗旱、抗寒、耐盐碱、耐贫瘠和固氮能力强等优点，常作为防风固沙、保持水土的生态草以及改善土壤肥力的绿肥植物种植[2-4]。其中，黄花草木樨(M.officinalis)和白花草木樨(M.albus)为该属最常见的栽培利用种。前人已有报道，与紫花苜蓿(Medicagosativa)等豆科牧草相比，草木樨在寒冷、贫瘠的华北农牧交错地区能更安全越冬[5]；国外也有研究表明，草木樨可在紫花苜蓿无法生长的中度盐碱地种植[6]；草木樨营养价值略次于紫花苜蓿，但产量可高出苜蓿20%[7]。因此，在西北气候干旱、寒冷、土壤贫瘠或盐碱化等地区推广种植草木樨，有利于解决我国蛋白型饲料供应不足的问题。但草木樨含有香豆素(coumarin)，在草产品加工和储藏过程中，不具有毒性的香豆素在霉菌等作用下可转变为具有毒性的双香豆素(dicoumarin)，影响适口性的同时还可能因过量食用影响家畜的健康[8-10]。对国内外100余份草木樨种质的农艺性状评价结果认为，引自加拿大的黄花草木樨品种‘Norgold’具有香豆素含量低、粗蛋白含量较高等特点[11-12]，而我国培育的品种‘天水’适应性好、草产量较高，具有一定的示范和推广价值。因此，有必要对这2个品种进一步开展种子繁殖等方面的研究。

种子繁殖是牧草品种扩繁和推广的重要环节，充足的种子数量是提高该环节进程的保障，但目前国内外缺乏系统的草木樨种子生产田栽培与管理技术研究。植株密度和施肥等栽培措施是牧草种子丰产的关键因子。过高的密度使单一植株的透光、通风、传粉等受到严重阻碍，生长后期易倒伏，进而降低种子产量[13]。稀植化种子生产能通过在一定范围内增加个体单株营养面积，提高群体内光照强度，改善植株冠层结构，使种子产量相应提高[14]，但密度过低则会导致单位面积内群体效率较低。磷是生物体内三磷酸腺苷、核酸、磷脂等遗传物质的重要组成元素，施用磷肥可促进植物根茎生长和果实发育，减轻植株倒伏程度并提高抗性[15-16]。豆科牧草由于根部的根瘤菌能固定游离氮素，对氮肥的需求很小，相比而言对磷肥的需求较高。国内外在施磷肥对豆科牧草种子产量影响的报道显示，适度施用磷肥可提高种子产量，提高经济效益[17-19]。

河西走廊耕地面积约有66.5万hm2，其中水浇地约49.6万hm2，是甘肃省重要的农业生产地区之一。该地区具有气候干燥，日照时间长，水热资源丰富等特点，是农作物种子生产的理想区域，现已发展成为农作物和牧草种子生产的重要产业区[20]。位于河西走廊的甘肃省临泽县是典型的绿洲农业地区之一，畜牧业生产发达，在该地区发展种子产业可为牧草生产提供基本生产资料。本研究以黄花草木樨品种‘天水’和‘Norgold’为材料，探讨不同密度和施磷肥量耦合对黄花草木樨种子产量的影响，旨为该地区黄花草木樨种子生产提供科学的技术依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

图1 2015-2016年临泽县降水量及平均气温Fig.1 Precipitation and average air temperature in Linze in 2015 and 2016

研究地点位于甘肃省张掖市临泽县的兰州大学临泽草地生态试验站。该站位于100°02′ E，39°15′ N，海拔约1390 m；该地区属于大陆性温带干旱气候，年均降水量121.5 mm，年均蒸发量2337.6 mm，年均温7.6 ℃，最低温度-28 ℃，最高温度38 ℃；光热资源充沛，生理辐射300.61 kJ·cm-2，光合有效辐射量达226.13 kJ·cm-2。图1为2015-2016年该地区月平均降水量和月平均气温，两年降水量均高于历史平均值，降水主要集中在6-8月，占全年总量的58%左右。试验地土壤类型为草甸土，pH为7.5，全氮含量0.80 g·kg-1，全磷含量0.76 g·kg-1，速效磷1.85 mg·kg-1。

1.2 试验设计

本研究所用黄花草木樨品种为‘天水’和‘Norgold’。供试品种皆为二年生黄花草木樨，仅在种植第2年结种子，因此2015和2016年的种子生产田分别于前一年的6月底至7月初播种。试验采用裂区设计，4次重复。主区为种植密度，设3个株距(30、45、60 cm)，行距为80 cm；副区为施磷肥处理，施肥量分别为0、40、80、120 kg·hm-2，返青后春季沟施，一次性施入。

1.3 测定项目与方法

1.3.1物候期测定 参考杨青川[21]的方法对种子田物候期进行观测，50%的植株达到某一生育期即判断为到达该生育期。

1.3.2实际种子产量与产量构成因素测定 在盛花期，每个小区随机选取30个枝条，统计花序数/生殖枝和小花数/花序。结荚末期，每个小区随机采取植株不同部位结荚花序30个，统计荚果数/结荚花序。当70%的荚果成熟时进行人工收割，取1 m×1 m的样方，测量该样方内的生殖枝数量，记作生殖枝数·m-2，晒干后清选脱粒，分别称重、记载各小区的实际种子产量(actual seed yield, ASY)，换算成kg·hm-2。千粒重测定为各小区收获的种子中取20 g样品，随机数取1000粒种子称重，重复4次。黄花草木樨每小花只有1个胚珠，故胚珠数/小花记为1。潜在种子产量(potential seed yield, PSY, kg·hm-2)计算公式为：

PSY=(生殖枝数·m-2×花序数/生殖枝×小花数/花序×胚珠数/小花×千粒重)/100

1.3.3统计分析 采用Excel 2007对数据进行录入、整理和作图，应用SPSS 22.0软件进行统计分析。通过标准F检验分析主效应以及主效应间的交互作用，使用Duncan法对不同处理进行多重比较，用相关和通径分析评价种子产量及其构成因素间的关系。

2 结果与分析

2.1 物候期测定

黄花草木樨‘天水’和‘Norgold’整体的生育期相近，为103～107 d，其中‘Norgold’较‘天水’开花提前，但两个品种差别不大，2015年整体生育期较2016年提前(表1)。

表1 黄花草木樨物候期Table 1 M. officinalis phenophase (月-日 Month-day)

2.2 密度和施肥量对黄花草木樨种子产量的影响

不同年份实际产量存在显著差异(P<0.05)，每花序荚果数存在极显著差异(P<0.01)；品种间生殖枝数、实际产量和潜在产量存在极显著差异(P<0.01)，每花序小花数存在显著差异(P<0.05)；密度不同，生殖枝数、实际产量和潜在产量存在极显著差异(P<0.01)；施肥量不同的条件下，生殖枝数、种子千粒重、实际产量和潜在产量均存在极显著差异(P<0.01)；密度和施肥量互作(D×F)对实际种子产量有极显著(P<0.01)影响，但对潜在产量影响不显著(P>0.05)(表2)。

‘天水’黄花草木樨在高密度(30 cm株距)下，实际产量随着施肥量的增加表现为下降趋势或者变化不明显；在2015年的60 cm株距以及在2016年的45和60 cm株距下，随着施肥量的增加，实际产量呈先升高再降低的趋势；在2015年，60 cm株距下施用80 kg·hm-2P2O5，‘天水’种子产量最高，为1278 kg·hm-2； 在2016年，45 cm株距的密度处理和80 kg·hm-2P2O5施肥处理下，种子产量最高，达到1215 kg·hm-2；60 cm株距施用80 kg·hm-2P2O5的两年平均实际种子产量最高，为1234 kg·hm-2；两年平均实际种子产量与潜在种子产量比值在1.66%～2.26%(表3)。对于‘Norgold’品种，除了低密度下(60 cm株距)，种子实际产量表现为随施肥量增加而升高，在其他密度下，产量随着施肥量的增加呈先升高再降低的趋势；在45 cm株距的密度施80 kg·hm-2P2O5的处理下，‘Norgold’两年的种子产量表现最佳，分别为2015年的1613 kg·hm-2和2016年的1428 kg·hm-2，两年平均实际种子产量与潜在种子产量比值为1.39%～2.18%(表4)。总体来看，随着株距增加，‘天水’黄花草木樨实际种子产量呈上升的趋势，而‘Norgold’黄花草木樨实际种子产量随株距增加呈先升高后降低的趋势；随着施肥量的增加，两个黄花草木樨品种种子产量总体呈先上升再下降或趋平的变化趋势。

表2 年份、品种、密度、施肥及互作对黄花草木樨种子产量和产量构成因素的方差分析Table 2 ANOVA of year, variety, density, fertilizer and their interactions on seed yield and yield components within M. officinalis

注：*表示显著相关(P<0.05)，**极显著相关(P<0.01)，NS表示没有显著相关。下同。

Note: * indicates significant correlation at the 0.05 level of probability, ** indicates significant correlation at the 0.01 level of probability, NS indicates no significant correlation. The same below.

表3 种植密度和施磷量对‘天水’黄花草木樨种子产量的影响Table 3 Effect of planting density and phosphorus fertilizer rate on seed yield of M. officinalis var. Tianshui

注：同列不同字母表示在0.05水平下差异显著。下同。

Note: Different letters in the same column mean significant difference at the 0.05 level. The same below.

2.3 实际种子产量及其构成因素相关和通径分析

黄花草木樨实际种子产量与产量构成因素相关和通径分析表明，生殖枝数与实际种子产量呈极显著正相关关系(P<0.01)，相关系数为0.613，直接通径系数为0.606；相关系数与直接通径系数接近且最大，说明生殖枝数直接影响种子产量；每生殖枝花序数和种子千粒重均通过生殖枝数对种子产量有较大的间接作用，间接通径系数皆为0.077(表5)。

表5 黄花草木樨种子产量与产量构成因素通径分析Table 5 Path coefficient analysis between seed yield and its components of M. officinalis

3 讨论

合理的植株密度是牧草种子田高产的基本条件，行株距的调节是实现种子田密度调控的主要手段[22-24]。对于植株高大的豆科牧草而言，适度稀植有利于通风、透光、授粉，进而增加有效分枝数和结荚率等，提高种子产量[25]。从总体来看，45和60 cm株距下的种子产量高于30 cm株距的，说明稀植条件下黄花草木樨群体的单株营养面积得到改善，促进生殖枝的形成，使繁殖系数增加。而密植情况下，植物单株获取的光能、营养和水分减少，限制枝条横向生长，影响光合产物的合成与分配，使黄花草木樨种子产量相应降低，甚至出现倒伏的风险[26]。国内外关于种植密度对豆科牧草种子产量影响的研究主要集中在紫花苜蓿上，认为适宜种植密度的差异还受到土壤、气候和品种等因子的影响[27]。本研究发现，密度对黄花草木樨种子产量的影响在年份间产生差异，如在2015年，‘天水’黄花草木樨60 cm株距下种子产量明显高于其他两个密度，在2016年却与45 cm株距的产量差异不大，说明环境因素影响密度对黄花草木樨种子产量的调控过程。综合两年表现，品种‘天水’在60 cm株距下种子产量最高，而‘Norgold’在45 cm株距下种子产量最高，不同品种的株型以及对资源利用的差异可能是导致这一结果的主要原因。

植物含磷量不足可导致光合速率降低，会产生因光合产物供应不足影响种子发育的现象[28]。磷肥能提高植物分枝、花芽分化和根系生长能力，促进果实形成和发育，有利于提高牧草种子产量和抗性[15]，但施磷过多却不利于种子生产。Craiu等[29]研究表明，施磷肥能显著提高紫花苜蓿种子产量，而施氮肥对种子产量影响不大；张银敏[30]的研究发现，100 kg·hm-2施磷肥处理下红豆草(Onobrychisviciaefolia)种子产量最高，过量施用产量反而下降；韩建国等[5]对30 cm条播的白花草木樨栽培草地进行施肥试验，认为360 kg·hm-2P2O5的施量下对种子产量增产效果最好。本研究中，施用磷肥能明显提高黄花草木樨种子产量，施肥处理两年平均产量较未施肥处理提高4%～45%(表3和4)，当施磷肥量达到80 kg·hm-2之后，增产效果不明显甚至出现产量下降的趋势，说明施入过多磷肥不利于黄花草木樨种子产量的提高。

密度和施肥交互作用显著影响黄花草木樨种子实际产量和生殖枝数，综合两年结果，‘天水’在45～60 cm株距和80 kg·hm-2施磷肥处理下种子产量较高，‘Norgold’在45 cm株距和80 kg·hm-2施磷肥条件下种子产量最高。黄花草木樨种子生产中既要考虑个体发育和群体产量，又要考虑生产和管理过程中的除草、施肥和机械作业等。从产量构成因素与实际产量的相关性和通径分析结果看，生殖枝数与产量显著正相关且具有最大相关系数和直接通径系数，说明生殖枝数是影响种子产量最关键的因素。周刊社等[31]对紫花苜蓿62份种质种子产量与产量构成因素相关性进行了研究，结果表明，生殖枝数与种子产量具有显著正相关关系；余玲等[32]对不同生境陇东苜蓿(M.sativacv. Longdong)种子生产性能的研究结果也表明，与种子产量相关性最强的产量构成因素为每m2生殖枝数。但潜在种子产量却不受密度和施肥互作效应影响，这种交互作用可能是在植株生长后期才产生的，本研究与陈冬冬等[33]在紫花苜蓿的研究结果相似。大部分牧草种子的实际产量往往是潜在产量的20%左右或更低，如紫花苜蓿实际产量占潜在产量4%左右[34]。本研究中，实际产量与潜在产量比在1.39%～2.26%，说明黄花草木樨实际种子产量具有极大的提升空间，授粉率低、受精后合子败育以及荚果在收获过程中的损失是造成该现象的主要原因。另外，草木樨为无限花序，从盛花期到成熟期持续时间长且极不一致，种子完全成熟后易脱落[35]。因此，在今后的研究和实践中可以采用辅助授粉、选择最佳收获时间以及优化田间管理等措施提高实际种子产量。