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不同生境苦豆子種群的生產(chǎn)性能

2016-08-02 09:35:10范志超王彥榮
草業(yè)科學(xué) 2016年3期

范志超,王彥榮

(草地農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 蘭州大學(xué)草地農(nóng)業(yè)科技學(xué)院,甘肅 蘭州 730020)

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不同生境苦豆子種群的生產(chǎn)性能

范志超,王彥榮

(草地農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 蘭州大學(xué)草地農(nóng)業(yè)科技學(xué)院,甘肅 蘭州 730020)

摘要:本研究重點(diǎn)比較了干旱和濕潤生境下,苦豆子(Sophora alopecuroides)的草產(chǎn)量、種子產(chǎn)量、種子大小和種子硬實(shí)率等生產(chǎn)性能的指標(biāo)和特性。在廣泛分布地區(qū)選擇5個測定地點(diǎn),包括甘肅臨澤、民勤,寧夏鹽池,內(nèi)蒙古阿拉善左旗和額濟(jì)納旗。結(jié)果表明,生長環(huán)境對苦豆子的生產(chǎn)性能影響很大;干旱生境的每分枝干草產(chǎn)量均小于濕潤生境的,分別為4.9和7.2 g,干旱生境與濕潤生境單位面積的干草產(chǎn)量分別為1 330.7和1 546.1 kg·hm-2;各地點(diǎn)單位面積與每分枝的種子產(chǎn)量、收獲指數(shù)、硬實(shí)率和千粒重,均表現(xiàn)為干旱生境高于濕潤生境,其中,干旱生境的平均實(shí)際種子產(chǎn)量和收獲指數(shù)均顯著高于濕潤生境的(P<0.05),分別為335.0 kg·hm-2、1.2 g·分枝-1和17.0%,是濕潤生境的2.2、1.7和2.1倍;干旱生境的平均硬實(shí)率為91.0%,高于濕潤生境5.7個百分點(diǎn);干旱生境種子平均千粒重為19.5 g,是濕潤生境的1.3倍。兩種生境的生殖枝密度和每莢果種子數(shù)均與單位面積種子產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)。依據(jù)本研究數(shù)據(jù)估測,我國苦豆子的干草總產(chǎn)量和種子產(chǎn)量分別為239.5萬~278.3萬t和27.8萬~60.3萬t。

關(guān)鍵詞:苦豆子;不同生境;草產(chǎn)量;種子產(chǎn)量;收獲指數(shù)

苦豆子(Sophoraalopecuroides)屬豆科(Leguminosae)槐屬(Sophora)多年生草本植物,廣泛分布于亞洲的干旱、半干旱地區(qū),在我國以寧夏、新疆、內(nèi)蒙古、甘肅等省區(qū)分布范圍廣、蘊(yùn)藏量大[1]??喽棺訛橹泻瞪夷望}堿,多生長于荒漠、半荒漠地帶中的潮濕地段,如地下水位較高的綠洲邊緣、河岸、農(nóng)田溝渠、田埂以及公路旁等[2];苦豆子既是我國西北地區(qū)較為常見的野生藥用植物與飼用植物[3-4],也是重要的綠肥、蜜源與固沙植物[5-7]。植株及種子中含多種生物堿成分,且種子中的含量最高[8],是用于提取生物堿的主要原料,其提取物在農(nóng)藥與獸藥方面也有重要的應(yīng)用[9-11]。

苦豆子在不同生長期植株的蛋白含量在14.86%~22.69%[12],氨基酸種類豐富[13],有作為優(yōu)良飼草的潛力;但是,由于植株中大量生物堿的存在,其味道較苦,適口性差,被認(rèn)為是弱毒性季節(jié)有毒植物[14-16],有毒季節(jié)內(nèi)家畜因饑餓而貪食會產(chǎn)生危害[17-18],通過適當(dāng)?shù)募庸ふ{(diào)制可降低毒性,提高利用價(jià)值[19];其他季節(jié)內(nèi)毒性會減少或消失,可用于草地放牧。在我國西北地區(qū),苦豆子植株可被刈割制成干草用于舍飼,也可作為放牧家畜的冬季主要飼草[20-21]。

苦豆子種子有深度的物理休眠[22],其休眠程度與休眠破除方法跟種子采集地的環(huán)境有關(guān)。胡小文[23]在關(guān)于苦豆子硬實(shí)方面的研究中發(fā)現(xiàn),不同種群的種子在野外自然和實(shí)驗(yàn)室條件下的休眠特點(diǎn)和破除條件有所不同;野外埋藏條件下,額濟(jì)納旗的苦豆子種子在0~7 cm深度土壤中的硬實(shí)破除速率隨深度的增加而降低,而阿拉善左旗的種子在2 cm埋藏深度的破除速率最大;室內(nèi)模擬硬實(shí)破除的研究表明,高溫即可顯著破除額濟(jì)納旗種子的硬實(shí),但適宜的濕熱條件才能破除阿拉善左旗種子的硬實(shí)。到目前為止,尚未見關(guān)于不同生境的苦豆子種子硬實(shí)特性的研究報(bào)道。

目前,苦豆子的利用價(jià)值日益得到重視,但由于分布區(qū)域不集中,利用率很低,大部分資源因未得到合理利用而浪費(fèi)[24]。另外,有關(guān)苦豆子資源的產(chǎn)量和生產(chǎn)力等方面尚不清楚,僅見于對草產(chǎn)量估測的少篇報(bào)道,認(rèn)為我國苦豆子干草總產(chǎn)量有300萬~500萬t[25-26];在種子產(chǎn)量以及產(chǎn)量與環(huán)境關(guān)系方面,僅有馮燕等[27]關(guān)于阿拉善左旗苦豆子種群的研究報(bào)道。本研究擬通過對苦豆子主要分布區(qū)多個地點(diǎn)的干旱與濕潤生境的草產(chǎn)量、種子產(chǎn)量和種子硬實(shí)率進(jìn)行測定,掌握苦豆子生產(chǎn)力和資源蘊(yùn)藏量,以期對苦豆子資源的合理利用提供科學(xué)依據(jù)。

1材料與方法

1.1地點(diǎn)與生境

研究于2014年在甘肅、寧夏和內(nèi)蒙古的5個地點(diǎn)進(jìn)行,包括甘肅張掖市臨澤縣、武威市民勤縣,寧夏吳忠市鹽池縣,內(nèi)蒙古阿拉善盟左旗、額濟(jì)納旗。在每個地點(diǎn)選擇干旱生境與濕潤生境下的苦豆子種群作為研究對象,其中干旱生境的采樣地點(diǎn)主要集中于荒地或公路旁,濕潤生境的采樣地點(diǎn)集中于水渠旁或農(nóng)田旁。各試驗(yàn)地點(diǎn)均為溫帶大陸性氣候,具有降水稀少而蒸發(fā)量大,日照時間長,輻射強(qiáng)度大等特點(diǎn)。各采樣地點(diǎn)的位置見圖1,地理概況與氣候條件詳見表1,植株主要生長季的降水量與月均溫詳見圖2。

本研究將苦豆子的生長環(huán)境分為干旱生境與濕潤生境,圖3的數(shù)據(jù)表明兩生境土壤含水量不同,且干旱生境與濕潤生境含水量差別較大。0-40 cm土層的土壤含水量變化幅度較小,干旱生境的平均土壤含水量為7.1%,濕潤生境為10.1%;隨土壤深度的增加,土壤含水量變化的范圍加大,干旱生境50 cm以下土層的平均含水量為9.8%,而濕潤生境為17.2%。各采樣地點(diǎn)干旱生境的土壤含水量均低于濕潤生境。

圖1 采樣地點(diǎn)位置圖

表1 各采樣地點(diǎn)概況

圖2 各采樣地點(diǎn)2014年5-10月的降水量與月均溫

1.2測定內(nèi)容與方法

于種子成熟期,在以上5個地點(diǎn)的兩個生境下,隨機(jī)選取1 m×1 m的樣方,5個重復(fù)(共50個調(diào)查樣地),測定的指標(biāo)及方法如下:

1.2.1干草產(chǎn)量在各樣方內(nèi),數(shù)取苦豆子分枝數(shù),并將全部植株齊地面剪下,在采樣地將植株自然風(fēng)干以防植株發(fā)霉腐爛,剝?nèi)」v與種子后,將植株置于105 ℃烘箱中烘干24 h,稱量烘干后植株重量,計(jì)算單位面積干草產(chǎn)量。

1.2.2種子產(chǎn)量與產(chǎn)量構(gòu)成因素?cái)?shù)取各樣方內(nèi)的生殖枝數(shù),并隨機(jī)選定10個生殖枝,測定花序長度并數(shù)取每花序的莢果數(shù)(不足10個時測定全部);每花序隨機(jī)取10 個莢果,測定每莢果種子數(shù);按《國際種子檢驗(yàn)規(guī)程》的重量測定方法[28]測定種子千粒重(g),進(jìn)一步測定單位面積表現(xiàn)種子產(chǎn)量。

圖3 各樣地的土壤含水量變化

單位面積表現(xiàn)種子產(chǎn)量(kg·hm-2)=每平方米生殖枝數(shù)×每花序莢果數(shù)×每莢果種子數(shù)×千粒重/1 000×10。

將各樣方收獲的種子單獨(dú)保存,自然風(fēng)干后稱重,計(jì)算單位面積實(shí)際種子產(chǎn)量。

各生境的每分枝干草產(chǎn)量與種子產(chǎn)量,均以相應(yīng)生境的單位面積產(chǎn)量和單位面積分枝數(shù)為基礎(chǔ)進(jìn)行計(jì)算。

1.2.3收獲指數(shù)

收獲指數(shù)=單位面積實(shí)際種子產(chǎn)量/單位面積地上生物量×100%。

式中,單位面積地上生物量包括干草產(chǎn)量(1.2.1)、實(shí)際種子產(chǎn)量(1.2.2)和剝出種子的果莢重量;果莢的重量以105 ℃烘干24 h后的重量計(jì)算[29]。

1.2.4種子硬實(shí)率各生境采收的種子中,隨機(jī)選取飽滿、外表無損傷的種子75 粒,3次重復(fù),20 ℃恒溫培養(yǎng),紙上發(fā)芽14 d,統(tǒng)計(jì)硬實(shí)種子數(shù),并計(jì)算硬實(shí)率。

硬實(shí)率=硬實(shí)種子數(shù)/供試種子總數(shù)×100%。

1.3數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)

所有數(shù)據(jù)均使用Microsoft Excel 2007軟件錄入并作圖,采用SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析。采用Duncan多重比較法對各生境的產(chǎn)量間均值進(jìn)行比較,Pearson相關(guān)分析法對產(chǎn)量構(gòu)成因素進(jìn)行相關(guān)分析。

2結(jié)果

2.1各生境草產(chǎn)量

除阿拉善左旗外,各地點(diǎn)均表現(xiàn)出干旱生境下的單位面積草產(chǎn)量低于濕潤生境,干旱生境平均單位面積干草產(chǎn)量為1 330.7 kg·hm-2,濕潤生境產(chǎn)量為1 546.1 kg·hm-2,其中臨澤與額濟(jì)納旗的兩個生境差異顯著(P<0.05)。阿拉善左旗干旱生境草產(chǎn)量顯著高于濕潤生境(P<0.05),其原因在于阿拉善左旗干旱生境的苦豆子植株分枝數(shù)顯著高于濕潤生境(P<0.05),而其它各試驗(yàn)地點(diǎn)兩種生境的植株分枝數(shù)相當(dāng)。各生境中,阿拉善左旗的干旱生境下單位面積草產(chǎn)量最大,達(dá)2 672.4 kg·hm-2,是產(chǎn)量最低的鹽池干旱生境種群的4.6倍。臨澤地區(qū)干旱生境每分枝草產(chǎn)量顯著低于濕潤生境的(P<0.05),其他地點(diǎn)兩生境間的差異不顯著(P>0.05),干旱生境平均每分枝草產(chǎn)量為濕潤生境的68.1%。

2.2各生境表現(xiàn)種子產(chǎn)量與實(shí)際種子產(chǎn)量

種子產(chǎn)量與草產(chǎn)量的趨勢不同,各試驗(yàn)地點(diǎn)均表現(xiàn)出干旱生境的單位面積種子產(chǎn)量大于濕潤生境的,其中臨澤、鹽池與阿拉善左旗3個地點(diǎn)表現(xiàn)顯著(P<0.05);每分枝的種子產(chǎn)量與單位面積種子產(chǎn)量的變化趨勢相同,其中鹽池地區(qū)兩個生境的每分枝種子產(chǎn)量差異顯著(P<0.05)。

干旱生境的平均單位面積表現(xiàn)種子產(chǎn)量為787.3 kg·hm-2,濕潤生境的為340.9kg·hm-2;其中阿拉善左旗干旱生境的苦豆子種群產(chǎn)量最大,為1 623.4 kg·hm-2,鹽池濕潤生境種群單位面積種子產(chǎn)量為91.9 kg·hm-2,是各調(diào)查生境中的最小值。從單位面積實(shí)際種子產(chǎn)量平均值的角度來看,干旱生境每分枝種子產(chǎn)量顯著高于濕潤生境的(P<0.05),前者為后者的1.7倍;最大值與最小值出現(xiàn)的生境與單位面積的生境相同,分別為阿拉善左旗的3.3 g·枝-1與鹽池的0.6 g·枝-1(表2)。

實(shí)際種子產(chǎn)量與表現(xiàn)種子產(chǎn)量的趨勢相同,干旱生境平均單位面積實(shí)際種子產(chǎn)量為335.0 kg·hm-2,為濕潤生境的2.2倍,兩者差異顯著(P<0.05);干旱生境每分枝種子產(chǎn)量與濕潤生境的也表現(xiàn)出顯著差異(P<0.05),前者為后者的1.7倍。單位面積實(shí)際種子產(chǎn)量的最大值與最小值分別為臨澤干旱生境下的495.9 kg·hm-2和鹽池濕潤生境下的68.3 kg·hm-2,每分枝實(shí)際種子產(chǎn)量的最大值與最小值均在鹽池地區(qū),分別為干旱生境的1.4 g·枝-1和濕潤生境的0.4 g·枝-1(表2)。在兩個生境下,實(shí)際種子產(chǎn)量與表現(xiàn)種子產(chǎn)量差距均較大,單位面積與每分枝的實(shí)際種子產(chǎn)量占表現(xiàn)種子產(chǎn)量的30.3%~74.3%。

2.3各生境收獲指數(shù)

不同生境的收獲指數(shù)差別較大,干旱生境苦豆子種群平均收獲指數(shù)為17.0%,顯著大于濕潤生境的8.0%(P<0.05),其中臨澤、鹽池和額濟(jì)納旗3個地點(diǎn)的兩種生境收獲指數(shù)呈顯著差異(P<0.05);臨澤干旱生境下收獲指數(shù)達(dá)26.3%,為各生境中的最大值,最小值為額濟(jì)納旗濕潤生境的5.5%(表2)。

2.4種子千粒重與硬實(shí)率

研究發(fā)現(xiàn),干旱生境苦豆子的平均千粒重為19.5 g,濕潤生境為15.3 g。各地點(diǎn)干旱生境苦豆子種子的千粒重均大于濕潤生境的種子,其中在鹽池與阿拉善左旗干旱與生境的千粒重差異顯著(P<0.05)。千粒重的最大值為額濟(jì)納旗干旱生境的23.9 g,最小值為鹽池濕潤生境的8.5 g(圖4)。

本研究對不同生境采集的種子進(jìn)行吸脹試驗(yàn)的結(jié)果表明,不同種群的苦豆子種子均具有較高的硬實(shí)率,平均硬實(shí)率達(dá)到88.1%,其中干旱生境平均硬實(shí)率為91.0%,濕潤生境平均值為85.3%。各調(diào)查地點(diǎn)均表現(xiàn)出干旱生境種子的硬實(shí)率高于濕潤生境的,且在民勤地區(qū)差異顯著(P<0.05);各生境中的最高硬實(shí)率為阿拉善左旗干旱生境的96.8%,民勤濕潤生境的種子硬實(shí)率最低,為70.7%(圖5)。

圖4 各生境下苦豆子種子千粒重

注:不同字母表示同一地點(diǎn)干旱和濕潤生境間差異顯著(P<0.05)。圖5同。

Note:Different lower case letters for the same site show significant differences between arid and moist habitats at 0.05 level. The same in Fig.5.

圖5 各生境下苦豆子種子硬實(shí)率

2.5單位面積種子產(chǎn)量與產(chǎn)量構(gòu)成因素的相關(guān)性

干旱與濕潤生境的生殖枝密度、花序長度、每花序莢果數(shù)、每莢果種子數(shù)和千粒重等種子產(chǎn)量構(gòu)成因素間均無顯著差異(P>0.05)(表3)。在兩個生境下,單位面積種子產(chǎn)量均與生殖枝密度和每莢果種子數(shù)呈極顯著正相關(guān)(P<0.01);其中濕潤生境的花序莢果數(shù)還與花序長度呈極顯著相關(guān)(P<0.01)(表4、表5)。

3討論與結(jié)論

3.1苦豆子草產(chǎn)量和種子產(chǎn)量資源分析

目前,關(guān)于我國苦豆子干草總產(chǎn)量和種子總產(chǎn)量的報(bào)道較少,本研究通過實(shí)地調(diào)查認(rèn)為苦豆子的產(chǎn)量因主要分布生境的不同而有很大差異,干旱生境的平均干草產(chǎn)量與實(shí)際種子產(chǎn)量分別為1 330.7和335.0 kg·hm-2,而濕潤生境的產(chǎn)量分別為1 546.1和154.7kg·hm-2;依據(jù)高曉原等[30]估計(jì)的全國苦豆子野生資源的總面積約為180萬hm2計(jì)算,我國苦豆子的干草總產(chǎn)量和實(shí)際種子產(chǎn)量分別為239.5萬~278.3萬t和27.8萬~60.3萬t。

表3 不同生境苦豆子種子產(chǎn)量構(gòu)成因素

注:同行同一測定指標(biāo)不同字母表示不同生境下差異顯著(P<0.05)。千粒重作為種子產(chǎn)量構(gòu)成因素之一,相關(guān)信息已在2.4中列出。

Note:Different lower case letters in the same row show significant differences in different habitats at 0.05 level. Thousand seed weight is an important factor of seed yield components and the data had been showed in 2.4.

表4 干旱生境下苦豆子單位面積表現(xiàn)種子產(chǎn)量與產(chǎn)量構(gòu)成因素間相關(guān)系數(shù)

表5 濕潤生境下苦豆子單位面積表現(xiàn)種子產(chǎn)量與產(chǎn)量構(gòu)成因素間相關(guān)系數(shù)

注:*表示顯著相關(guān)(P<0.05),**表示極顯著相關(guān)(P<0.01)。

Note:* and ** means significant correlation at 0. 05 and 0.01 level, respectively.

由于我國苦豆子資源分布較為分散,除草地放牧利用的部分外,大部分資源未得到合理的開發(fā)與利用,造成了資源浪費(fèi)嚴(yán)重的現(xiàn)狀,黃曉輝等[19]提出的苦豆子與秸稈混合青貯,即是對苦豆子高效利用的方式之一,以2∶8的比例對苦豆子與玉米(Zeamays)秸稈進(jìn)行混合青貯,不僅使生物堿由苦豆子單貯的2.56%下降到0.87%的安全水平,更使粗蛋白含量從玉米秸稈單貯的7.52%提高到11.75%,可獲得優(yōu)質(zhì)的青貯飼料。我國每年有秸稈產(chǎn)量7億t左右,其中有1/3~1/2被廢棄或焚燒[31-32],若以每年可以有250萬t苦豆子干草用于青貯計(jì)算,可通過混合青貯的方式利用1 000萬t左右的玉米秸稈;以苦豆子粗蛋白含量為16.72%計(jì)算,每年可為我國的畜牧業(yè)提供可加工利用的粗蛋白達(dá)41.8萬t。本研究認(rèn)為,濕潤生境下苦豆子草產(chǎn)量較高,收割莊稼時將田間的秸稈與田邊、水渠邊的苦豆子一同刈割進(jìn)行青貯,既利用了廢棄的秸稈資源,又利用了較難清除的“農(nóng)田雜草”;提高青貯飼料營養(yǎng)價(jià)值的同時,降低飼養(yǎng)成本;對非糧飼料的利用既可改善人畜爭糧的現(xiàn)狀[33-34],又能減少不合理處置對環(huán)境造成的污染(如廢棄、焚燒等),在依托苦豆子較高的蛋白質(zhì)含量提高家畜肉質(zhì)品質(zhì)的同時,其含有的生物堿也有治療家畜腹瀉的作用且藥效無殘留,對肉品質(zhì)無影響[35]。

苦豆子種子提取的生物堿有很高的藥用價(jià)值與經(jīng)濟(jì)價(jià)值[36-37],研究表明,苦豆子不同部位均含有大量的生物堿,其中種子中的總生物堿含量最高,約為4.56%;不同收獲時期對生物堿的含量也有一定的影響,各種主要生物堿的含量均以9-10月的種子成熟期為最高[38-39];目前國際市場上苦參總堿價(jià)格為每噸15萬~18萬美元,有強(qiáng)心劑功能的金雀花堿售價(jià)可達(dá)每噸350萬美元[40],若以每年可采收40萬t左右的苦豆子種子用于生物堿的分離與提取,則可產(chǎn)生30萬~100萬美元的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。然而,目前藥廠每年利用的苦豆子種子不到種子總產(chǎn)量的10%[24],大量的資源未被充分利用,筆者認(rèn)為,應(yīng)在有規(guī)劃而合理的前提下大力開展對苦豆子種子資源的合理利用。雖然自然環(huán)境下苦豆子以無性繁殖為主[41],但其形成的土壤種子庫對植被更新與生態(tài)保護(hù)都有著重要的意義,在充分利用苦豆子資源創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益的同時,也要注意對環(huán)境和資源的保護(hù)以保障草地的可持續(xù)發(fā)展。

3.2水分條件對苦豆子生產(chǎn)性能的影響

苦豆子屬沙生植物,其生長與地下水位及地面的水系網(wǎng)有密切的關(guān)系[42],不同生境的土壤含水量對植株的生長會產(chǎn)生一定的影響。調(diào)查發(fā)現(xiàn),在野外植株分枝數(shù)相當(dāng)?shù)那闆r下,各地點(diǎn)濕潤生境的單位面積草產(chǎn)量與每分枝草產(chǎn)量均高于干旱生境,高曉原等[43]在盆栽條件下對水分和苦豆子生長情況的關(guān)系進(jìn)行了研究,其結(jié)果也表明,水分較充足的環(huán)境更有利于苦豆子植株的營養(yǎng)體生長,進(jìn)而可以獲得較大的草產(chǎn)量。阿拉善左旗地區(qū)干旱生境的草產(chǎn)量高于濕潤生境的產(chǎn)量,原因在于干旱生境下的植株分枝數(shù)顯著大于濕潤生境下的分枝數(shù)(P<0.05),前者約為后者的1.7倍,但兩生境下每分枝的草產(chǎn)量之間差異并不顯著(P>0.05),這也反映了苦豆子的草產(chǎn)量可以通過提高植株密度及增加單位面積的分枝數(shù)以獲得高產(chǎn),但有關(guān)適宜密度的確定有待于進(jìn)一步研究。

水分是種子生產(chǎn)過程中重要的影響因子之一,但生長環(huán)境中過高的水分含量并不適合植株的種子生產(chǎn)[44]。本研究中干旱生境的單位面積與每分枝的表現(xiàn)種子產(chǎn)量、實(shí)際種子產(chǎn)量均高于濕潤生境的,基于干旱生境草產(chǎn)量較低的現(xiàn)象分析,這可能是在有限的資源條件下營養(yǎng)生長與生殖生長競爭與權(quán)衡的結(jié)果[45]。這也與通過控制灌溉量以獲得較高種子產(chǎn)量的栽培措施的原理相同[46-47]。

生殖枝密度和每莢果種子數(shù)均為種子產(chǎn)量的重要構(gòu)成因素[48],有報(bào)道指出,單位面積的生殖枝數(shù)可以顯著影響種子產(chǎn)量[49];Askarian等[50]在苜蓿(Medicagosativa)栽培中發(fā)現(xiàn)每莢果種子數(shù)與種子產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)的關(guān)系(P<0.05);本研究中,兩個生境的種子產(chǎn)量與生殖枝密度、每莢果種子數(shù)均呈極顯著正相關(guān)(P<0.01),與周刊社等[51]在不同品種苜蓿種子生產(chǎn)中得到的產(chǎn)量與生殖枝密度和每莢果種子數(shù)的關(guān)系是一致的。在濕潤生境下,花序長度與每花序莢果數(shù)呈極顯著正相關(guān)(P<0.01),表明在水分充足的環(huán)境下,花序上莢果的成熟率較高,馮燕等[27]在苦豆子種子產(chǎn)量與構(gòu)成因素相關(guān)性的研究中也得到了相同的結(jié)論。

收獲指數(shù)是指作物收獲時的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量(籽粒、果實(shí)等)與生物產(chǎn)量(干物質(zhì)總量)之比,其既可反映出經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量與植株總收獲量的關(guān)系,也可反映出作物同化產(chǎn)物在籽粒和營養(yǎng)器官上的分配比例[52]。本研究中干旱生境下的收獲指數(shù)顯著高于濕潤生境的(P<0.05),這與杜文華等[53]曾指出過大的灌溉量會增加植株的生長冗余,使收獲指數(shù)降低的觀點(diǎn)相同。Bourgault等[54]在研究中發(fā)現(xiàn),干旱脅迫使不同種的豆科植物在收獲指數(shù)上呈現(xiàn)出不同的變化趨勢,他認(rèn)為這種變化與植物對干旱環(huán)境的適應(yīng)性有關(guān)。本研究中的收獲指數(shù)在不同生境間差別較大,最大值(臨澤干旱生境,26.3%)是最小值(額旗濕潤生境,5.5%)的5倍左右,這表明不同生境的苦豆子種群在生產(chǎn)性能與生態(tài)適應(yīng)性等特性上也可能存在較大的差異。

硬實(shí)種子的形成可以調(diào)節(jié)種子的萌發(fā)時間和空間分布,降低與親代間的競爭和種子季節(jié)間死亡的風(fēng)險(xiǎn),增加適宜條件下的種子萌發(fā)率[23],使種群在惡劣的生存環(huán)境中得以延續(xù)。本研究發(fā)現(xiàn),濕潤生境下采集的種子硬實(shí)率普遍較低,此結(jié)果與前人在研究中發(fā)現(xiàn)的濕潤環(huán)境下生長在植株所產(chǎn)生的種子硬實(shí)率偏低的現(xiàn)象相符[55-58];研究同時還發(fā)現(xiàn),與濕潤生境相比,干旱生境的種子具有較大千粒重的同時,硬實(shí)率也較大,這與大粒種子硬實(shí)率一般低于小粒種子的報(bào)道并不相符[59],但與馬正華等[60]在黃芪屬牧草種子硬實(shí)的研究結(jié)果相似,其原因可能在于濕潤生境下苦豆子種子成熟較晚[61],植株生育期的推遲使種子的發(fā)育時間縮短,影響了營養(yǎng)物質(zhì)的積累,進(jìn)而導(dǎo)致千粒重降低,生育期的縮短也是使種子硬實(shí)率降低的因素之一[62];綜合考慮,干旱的生境更有利于硬實(shí)種子的形成,而種子硬實(shí)率較高的特性也更能應(yīng)對較高的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn),這也是植物在長期發(fā)育過程中形成的對環(huán)境適應(yīng)性的體現(xiàn)。

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(責(zé)任編輯張瑾)

DOI:10.11829/j.issn.1001-0629.2015-0251

*收稿日期:2015-04-29接受日期:2015-07-08

基金項(xiàng)目:公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(xiàng)課題——低毒飼草飼料的開發(fā)與高效利用技術(shù)研究與示范(20120304205)

通信作者:王彥榮(1956-),女,吉林大安人,教授,博士,主要從事草類種子與種質(zhì)資源研究。 E-mail:yrwang@lzu.edu.cn

中圖分類號:S567.1+9

文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

文章編號:1001-0629(2016)3-0459-12* 1

Corresponding author:Wang Yan-rongE-mail: yrwang@lzu.edu.cn

The production characteristics ofSophoraalopecuroidespopulations in different habitats

Fan Zhi-chao, Wang Yan-rong

(Key Laboratory of Grassland Farming Systems, College of Pastoral Agriculture Science and Technology, Lanzhou University, Lanzhou 730020, China)

Abstract:In order to compare the production characteristics of Sophora alopecuroides from arid and moist habitats, the indices including herbage yields, seed yields, seed sizes and hard seed rates were measure for the samples from five positions in main distribution areas including Linze County and Minqin County, Gansu Province; Yanchi County, Ningxia Province; Left Banner and Ejina Banner of Alxa League, Inner Mongolia. The results showed that environments greatly affected the production characteristics of S. alopecuroides. The forage yield per branch (4.9 g) in arid habitats was less than that (7.2 g) in moist habitats. The average forage yield per unit area was 1 330.7 kg·ha-1in arid habitats and 1 546.1 kg·ha-1in moist habitats. The seed yields per area and branch, harvest indexes, hard seed rates and thousand seed weights in arid habitats were all higher than those in moist habitats. The average actual seed yield and harvest index were 335.0 kg·ha-1, 1.2 g per branch and 17.0% in arid habitat, which were significantly increased (P<0.05) by 2.2, 1.7 and 2.1 times than those in moist habitat. The average rate of hard seed in arid habitat was 91.0% which was 5.7% higher than that in moist habitat. The average thousand seed weight was 19.5 g in arid habitat, which was 1.3 times of that in moist habitat. In both two habitats, the fertile shoots density and seeds per pod had greatly significant correlations (P<0.01) with seed yield per unit area. The nationwide herbage yield of S. alopecuroides was estimated to be 2 395 000~2 783 000 tons and the seed yield was estimated to 278 000~603 000 tons based on the measured data.

Key words:Sophora alopecuroides; different habitats; herbage yield; seed yield; harvest index

范志超,王彥榮.不同生境苦豆子種群的生產(chǎn)性能.草業(yè)科學(xué),2016,33(3):459-470.

Fan Z C,Wang Y R.The production characteristics ofSophoraalopecuroidespopulations in different habitats.Pratacultural Science,2016,33(3):459-470.

第一作者:范志超(1988-),男,黑龍江哈爾濱人,在讀碩士生,主要從事草類種子與種質(zhì)資源研究。E-mail:fanzhch13@lzu.edu.cn

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