播期對(duì)毛葉苕子生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量的影響

韓云飛 高日平 任永峰 趙沛義 劉小月 高 宇 張 鵬 梁廣榮 高金龍

（1內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，010019，內(nèi)蒙古呼和浩特；2內(nèi)蒙古自治區(qū)農(nóng)牧業(yè)科學(xué)院資源環(huán)境與檢測(cè)技術(shù)研究所，010031，內(nèi)蒙古呼和浩特；3內(nèi)蒙古旱作農(nóng)業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，010031，內(nèi)蒙古呼和浩特；4農(nóng)業(yè)農(nóng)村部?jī)?nèi)蒙古耕地保育科學(xué)觀測(cè)實(shí)驗(yàn)站，011705，內(nèi)蒙古呼和浩特；5清水河縣農(nóng)牧和科技局，011600，內(nèi)蒙古呼和浩特）

內(nèi)蒙古清水河縣地處黃土高原邊緣，屬于典型的北方寒旱農(nóng)業(yè)地帶，該地區(qū)由于常年種植玉米、谷子和馬鈴薯等作物，導(dǎo)致土壤質(zhì)量下降、養(yǎng)分大量流失及土壤生態(tài)環(huán)境惡化等問(wèn)題日趨嚴(yán)重[1]。毛葉苕子（Vicia villosaRoth）是一種耐寒、耐旱、耐瘠薄的優(yōu)質(zhì)綠肥[2-3]，種植后可培肥土壤[4]，降低地表徑流，防止土壤侵蝕[5]，實(shí)現(xiàn)種養(yǎng)結(jié)合，促進(jìn)農(nóng)業(yè)綠色健康可持續(xù)發(fā)展。但毛葉苕子莖匍匐蔓生，易倒伏，成熟期不一致，使得產(chǎn)量不穩(wěn)，嚴(yán)重限制黃土高原地區(qū)毛葉苕子的大面積擴(kuò)繁。一般來(lái)說(shuō)，播期對(duì)作物產(chǎn)量的影響較大，調(diào)控播期可改善作物對(duì)光熱資源的利用，促進(jìn)綠肥作物生長(zhǎng)和營(yíng)養(yǎng)積累[7]，適宜的播期既可保證作物正常出苗和壯苗，又可與當(dāng)?shù)貧夂颦h(huán)境條件變化相吻合，從而達(dá)到優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的目的[8]。在陰山北麓改變播期對(duì)毛葉苕子籽實(shí)產(chǎn)量影響較大[9]。內(nèi)蒙古清水河縣是國(guó)家綠肥產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系中重要的繁種大縣，但目前關(guān)于播期對(duì)毛葉苕子農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量及積溫、降雨對(duì)毛葉苕子產(chǎn)量的影響尚無(wú)相關(guān)研究。鑒于此，本研究針對(duì)毛葉苕子低產(chǎn)和直接經(jīng)濟(jì)效益低、難以大面積推廣種植等生產(chǎn)問(wèn)題，從環(huán)境因子角度出發(fā)，探究不同播期下毛葉苕子生育期持續(xù)時(shí)間、農(nóng)藝性狀、干物質(zhì)累積和籽粒產(chǎn)量變化規(guī)律，為黃土高原地區(qū)毛葉苕子高產(chǎn)栽培提供理論支撐，為毛葉苕子繁種工作夯實(shí)基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2018年4月至2019年8月在內(nèi)蒙古呼和浩特市清水河縣農(nóng)牧和科技局良種場(chǎng)（111°39′E，39°57′ N）進(jìn)行，該區(qū)域是典型的黃土高原溝壑區(qū)，旱坡地占90%以上，土壤類型為黃綿土，氣候類型為中溫帶半干旱大陸性季風(fēng)氣候，平均海拔1 374m，年均日照時(shí)數(shù)2 914h，年平均氣溫7.1℃，無(wú)霜期140d左右，年均降水量410mm，降雨多集中在7-9月份。試驗(yàn)期間毛葉苕子生育期降水量和氣溫變化見圖1。試驗(yàn)田基礎(chǔ)肥力：全氮含量0.58g/kg，有效磷含量5.39mg/kg，速效鉀含量102.6mg/kg，有機(jī)質(zhì)含量9.3g/kg，pH值8.29。

圖1 毛葉苕子2018-2019年生育期降水量和溫度變化Fig.1 Precipitation and temperature change during growth period of hairy vetch in 2018-2019

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)。設(shè)置4個(gè)播期處理：ST1（4月10日）、ST2（4月20日）、ST3（4月30日）和ST4（5月10日），3次重復(fù)，小區(qū)面積30m2（5m×6m）。毛葉苕子品種為蒙苕1號(hào)，由內(nèi)蒙古自治區(qū)農(nóng)牧業(yè)科學(xué)院選育。為保證毛葉苕子正常生長(zhǎng)發(fā)育，施用底肥磷酸二銨（N 18%，P2O548%）60kg/hm2，播種時(shí)一次性施入，后期不追肥。播前試驗(yàn)地精耕細(xì)作后進(jìn)行機(jī)械條播，行距50cm，共10行，播后沿播行輕踩鎮(zhèn)壓。其他農(nóng)事操作與當(dāng)?shù)剞r(nóng)民習(xí)慣一致，毛葉苕子整個(gè)生育期不進(jìn)行灌溉。

1.3 測(cè)定指標(biāo)及方法

1.3.1 生育時(shí)期觀測(cè) 根據(jù)毛葉苕子生育過(guò)程生理及形態(tài)特征的變化，將毛葉苕子生育期劃分為播種期、苗期、分枝期、現(xiàn)蕾期、盛花期、結(jié)莢期和收獲期7個(gè)生育時(shí)期[10]。從播種第2天開始記錄各生育時(shí)期的具體日期。在70%的莢果呈黃褐色時(shí)收獲，其他生育時(shí)期劃分以50%植株達(dá)到此時(shí)期生育進(jìn)程為依據(jù)。

1.3.2 出苗率 田間出苗率達(dá)50%，即植株進(jìn)入苗期時(shí)開始調(diào)查出苗率。每小區(qū)隨機(jī)選取3點(diǎn)，沿種植行取100cm記錄出苗數(shù)，根據(jù)播種量確定基本苗數(shù)，計(jì)算出苗率。

1.3.3 農(nóng)藝性狀調(diào)查 每小區(qū)隨機(jī)選取10株進(jìn)行農(nóng)藝性狀調(diào)查。指標(biāo)包括株高、莖粗、單株分枝數(shù)、單株莢數(shù)、單莢粒數(shù)和單株根瘤數(shù)。

1.3.4 植株干物質(zhì)積累量 毛葉苕子出苗后，分別于苗期、分枝期、現(xiàn)蕾期、盛花期和收獲期測(cè)定植株干物質(zhì)量。每個(gè)生育時(shí)期每小區(qū)隨機(jī)選取3處長(zhǎng)勢(shì)均勻、生育進(jìn)程一致樣點(diǎn)取樣，取樣面積為1m2，將葉片和莖稈在105℃下殺青0.5h，80℃烘12h至恒重后稱重。

1.3.5 產(chǎn)量 在毛葉苕子70%莢果成熟時(shí)收獲測(cè)產(chǎn)。每小區(qū)隨機(jī)選取5處長(zhǎng)勢(shì)均勻、生育進(jìn)程一致樣點(diǎn)取樣，取樣面積為1m2，將所取樣品帶回室內(nèi)脫粒，稱重。

1.4 數(shù)據(jù)分析

應(yīng)用 Microsoft Excel 2010和SPSS 25.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、繪圖和顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 播期對(duì)毛葉苕子生育期和出苗率的影響

由表1可知，不同播期處理對(duì)毛葉苕子生育期持續(xù)時(shí)間的影響在不同年際間變化趨勢(shì)一致，隨著播期的推遲，生育期持續(xù)時(shí)間相應(yīng)縮短。毛葉苕子整個(gè)生育期經(jīng)歷日數(shù)差異較大的時(shí)期為播種期－苗期和結(jié)莢期－收獲期。在播種期－苗期階段，2018和 2019年經(jīng)歷天數(shù)分別為 ST2＞ST1＞ST3＞ST4、ST2＞ST3＞ST4＞ST1；結(jié)莢期－收獲期持續(xù)時(shí)間，2018和 2019年均表現(xiàn)為 ST1＞ST2＞ST3＞ST4，即早播長(zhǎng)于晚播。

由圖2可知，2018和2019年ST2處理的出苗率最高，分別為90.6%和91.9%。2018年ST2處理出苗率分別較ST1、ST3和ST4處理顯著提高11.0%、6.5%和19.5%，2019年ST2處理出苗率分別較ST1和ST4處理顯著提高7.3%和16.9%。綜上所述，播種太早或太晚均會(huì)影響毛葉苕子的出苗和成熟，隨著播期的推遲出苗率呈下降趨勢(shì)，生育期持續(xù)時(shí)間會(huì)相應(yīng)縮短，適當(dāng)早播有利于植株的形態(tài)建成和營(yíng)養(yǎng)累積，從而為后期籽粒產(chǎn)量形成奠定基礎(chǔ)。

表1 不同播期毛葉苕子生育期及持續(xù)時(shí)間Table 1 Growth period and duration of hairy vetch at different sowing dates 月/日 Month/day

圖2 不同播期毛葉苕子出苗率Fig.2 Emergence rates of hairy vetch at different sowing dates

2.2 播期對(duì)毛葉苕子農(nóng)藝性狀影響

由表2可知，不同播期對(duì)毛葉苕子的株高、莖粗、單株分枝數(shù)、單株莢數(shù)、單莢粒數(shù)和單株根瘤數(shù)的影響在2018和2019年的變化趨勢(shì)一致。隨著播期的推遲，毛葉苕子各農(nóng)藝性狀指標(biāo)均呈下降趨勢(shì)，除單株分枝數(shù)外的其他指標(biāo)均表現(xiàn)為ST2處理最優(yōu)。2018年ST2處理株高分別較ST1、ST3和ST4處理顯著提高4.8%、8.7%和16.6%，2019年分別顯著提高4.9%、15.4%和24.2%；2018年ST2處理單株莢數(shù)分別較ST1、ST3和ST4處理顯著提高8.5%、26.8%和52.8%，2019年分別顯著提高9.6%、21.0%和45.4%；就單株根瘤數(shù)來(lái)看，2018年ST2處理的單株根瘤數(shù)分別較ST1、ST3和ST4顯著提高了31.7%、100.7%和215.4%，2019年分別顯著提 高39.0%、145.1%和231.2%。2018和2019年的單株分枝數(shù)均表現(xiàn)為 ST1＞ST2≈ST3＞ST4，ST1處理較ST4處理分別顯著提高125.0%和144.4%。ST1處理的單株分枝數(shù)最多，可能由于早播植株接受的光熱水資源較多，貪青徒長(zhǎng)，導(dǎo)致分枝較多。2018和2019年的單莢粒數(shù)都表現(xiàn)為ST2＞ST3＞ST1=ST4，ST1和ST4處理的單莢粒數(shù)均顯著低于ST2和ST3處理，說(shuō)明早播或晚播均會(huì)降低毛葉苕子的單莢粒數(shù)，選擇適宜的播期是保證植株產(chǎn)量的前提。

表2 不同播期下毛葉苕子的農(nóng)藝性狀Table 2 Agronomic characters of hairy vetch at different sowing dates

綜合兩年數(shù)據(jù)，毛葉苕子株高與單株莢數(shù)和單株根瘤數(shù)呈顯著正相關(guān)，單株莢數(shù)與單株根瘤數(shù)呈顯著正相關(guān)（表3）。

綜上所述，播期對(duì)毛葉苕子農(nóng)藝性狀的影響很大，4月20日（ST2）播種可顯著提高毛葉苕子的株高、單株莢數(shù)、單莢粒數(shù)和單株根瘤數(shù)。毛葉苕子株高與單株莢數(shù)，株高、單莢粒數(shù)與莖粗之間，單株根瘤數(shù)與單株莢數(shù)、株高之間存在正相關(guān)關(guān)系，揭示了各農(nóng)藝性狀之間存在的內(nèi)在聯(lián)系，保持這種相關(guān)關(guān)系的平衡是保證毛葉苕子正常生長(zhǎng)發(fā)育的基礎(chǔ)。

表3 不同播期毛葉苕子農(nóng)藝性狀相關(guān)性矩陣Table 3 Correlation matrix of agronomic characters of hairy vetch at different sowing dates

2.3 播期對(duì)毛葉苕子干物質(zhì)積累的影響

結(jié)合2018和2019年數(shù)據(jù)（圖3），在整個(gè)生育期，干物質(zhì)的積累速率呈慢－快－慢的趨勢(shì)。各處理苗期至收獲期干物質(zhì)積累量呈增加趨勢(shì)，且在盛花期－結(jié)莢期的增長(zhǎng)速率最大，在結(jié)莢期－收獲期增長(zhǎng)速率下降，收獲期達(dá)到峰值。

圖3 不同播期下毛葉苕子干物質(zhì)積累動(dòng)態(tài)Fig.3 Dynamics of dry matter accumulation of hairy vetch at different sowing dates

由表4可知，2018和2019年在苗期不同處理間，干物質(zhì)積累量均表現(xiàn)為ST2處理最高，2018年ST2處理干物質(zhì)積累量分別較ST1、ST3和ST4處理顯著增加20.2%、8.6%和58.3%，2019年ST2處理干物質(zhì)積累量分別較ST1和ST4處理顯著增加14.9%和40.9%。2018和2019年盛花期各處理干物質(zhì)積累量均表現(xiàn)為 ST2＞ST1≈ST3＞ST4，2018年ST2較ST1、ST3和ST4干物質(zhì)積累量分別顯著增加11.0%、13.0%和21.4%，2019年分別顯著增加8.2%、7.9%和19.2%，其中ST1和ST3間無(wú)顯著性差異，說(shuō)明在4月20日（ST2）播種對(duì)毛葉苕子盛花期干物質(zhì)積累影響不大。2018和2019年結(jié)莢期干物質(zhì)積累量均表現(xiàn)為ST2＞ST1＞ST3＞ST4，2018年ST2分別較ST1、ST3和ST4顯著增加7.0%、13.7%和31.8%，2019年分別顯著增加6.9%、23.9%和31.3%。2018和2019年收獲期各處理間差異性與結(jié)莢期一致，2018年ST2干物質(zhì)積累量分別較ST1、ST3和ST4顯著增加15.7%、26.2%和34.3%，2019年分別顯著增加11.3%、17.7%和22.9%。綜上所述，在各個(gè)生育時(shí)期不同播期處理下毛葉苕子干物質(zhì)積累量ST2處理表現(xiàn)優(yōu)于其他處理。

表4 播期對(duì)毛葉苕子干物質(zhì)積累量的影響Table 4 Effects of sowing date on dry matter accumulation of hairy vetch kg/hm2

2.4 播期對(duì)毛葉苕子籽粒產(chǎn)量的影響

由圖4可知，不同年際間毛葉苕子的籽粒產(chǎn)量受播期影響較大，隨著播期的推遲籽粒產(chǎn)量先升高后下降，且不同播期處理間差異顯著。2018和2019年均表現(xiàn)為ST2處理最高，分別為1 056.75和942.45kg/hm2；其次為ST1、ST3處理；ST4處理籽粒產(chǎn)量最低，分別為640.20和697.95kg/hm2。ST2處理較ST4處理顯著增加65.0%和35.0%，說(shuō)明早播和晚播均會(huì)顯著降低籽粒產(chǎn)量，選擇適宜播期對(duì)實(shí)現(xiàn)毛葉苕子高產(chǎn)栽培尤為重要。

圖4 播期對(duì)毛葉苕子籽粒產(chǎn)量的影響Fig.4 Effects of sowing dates on grain yields of hairy vetch

2.5 毛葉苕子籽粒產(chǎn)量與積溫及降雨量的相關(guān)性分析

毛葉苕子籽粒產(chǎn)量與生育期積溫和降雨量的多元回歸分析結(jié)果（圖5）表明，2018和2019年全生育期積溫與毛葉苕子產(chǎn)量都呈顯著相關(guān)（0.9754*，0.8186*），積溫（x1）與籽粒產(chǎn)量（y）的線性回歸方程分別為y=2.3632x1–3745.8 和y=0.4932x1–178.88，顯示隨著生育期積溫的累積植株產(chǎn)量會(huì)相應(yīng)增加，且2018年毛葉苕子籽粒產(chǎn)量受積溫影響較2019年大。2018年毛葉苕子全生育期降雨量與籽粒產(chǎn)量之間無(wú)直接相關(guān)關(guān)系（0.0002），而2019年二者呈顯著相關(guān)關(guān)系（0.8748*），降雨量（x2）與籽粒產(chǎn)量（y）的線性回歸方程分別為y=0.5653x2+760.78和y=3.0586x2+147.67?？傮w來(lái)看，積溫和降雨量是毛葉苕子生長(zhǎng)過(guò)程中的限制因子，籽粒產(chǎn)量在不同年際間受積溫、降雨量影響的水平不同，滿足毛葉苕子在不同生育時(shí)期所處的水熱條件是保證其高產(chǎn)的必要條件。

圖5 毛葉苕子籽粒產(chǎn)量與生育期積溫和降雨量回歸分析Fig.5 Regression analysis of the grain yield of hairy vetch and the accumulated temperature and precipitation during the growth period

3 討論

3.1 播期對(duì)毛葉苕子生育期持續(xù)時(shí)間、出苗率及干物質(zhì)量的影響

針對(duì)不同作物選擇適宜播期對(duì)作物高產(chǎn)高效栽培尤為重要[11]，不同播期會(huì)對(duì)生育時(shí)期、干物質(zhì)累積及出苗率產(chǎn)生影響。相關(guān)研究表明，隨著春夏氣溫的上升，推遲播期會(huì)明顯縮短植株的生育天數(shù)[12]，這與本研究結(jié)果一致。本研究結(jié)果表明，受不同播期影響最明顯的生育時(shí)期分別為播種期－苗期和結(jié)莢期－收獲期兩個(gè)階段，這兩個(gè)階段受溫度變化的影響最大，是毛葉苕子取得高產(chǎn)的重要階段，這與鄭洪建等[13]對(duì)玉米品種生長(zhǎng)發(fā)育研究的結(jié)果一致。播期對(duì)植株的干物質(zhì)分配與轉(zhuǎn)運(yùn)有重要的調(diào)控作用[14]，作物籽粒產(chǎn)量與干物質(zhì)積累密切相關(guān)，通常干物質(zhì)積累越多，籽粒產(chǎn)量也就越高[15]。呂新等[16]研究表明，不同生態(tài)條件下玉米的干物質(zhì)積累速率均呈慢－快－慢生長(zhǎng)模式，在作物成熟后干物質(zhì)積累量達(dá)到峰值，這與本研究結(jié)果類似。在本試驗(yàn)中，在毛葉苕子苗期－盛花期階段，2019年干物質(zhì)量較2018年高，在結(jié)莢期－收獲期發(fā)生突變，這可能由于毛葉苕子結(jié)莢期降水太多，不利于干物質(zhì)向籽粒轉(zhuǎn)運(yùn)所致，其轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制有待深入研究。本試驗(yàn)結(jié)果表明，推遲播期后出苗率會(huì)下降，這與夏光利等[17]研究結(jié)果一致，但在不同年際間表現(xiàn)不一致，2019年毛葉苕子的出苗率高于2018年，這可能是因?yàn)?019年播種至苗期階段的降雨量比2018年高，有利于出苗。

3.2 播期對(duì)毛葉苕子農(nóng)藝性狀的影響

播期對(duì)小麥的生長(zhǎng)指標(biāo)影響顯著[18]。本試驗(yàn)中，隨著播期的推遲，毛葉苕子的株高、主莖節(jié)數(shù)、主莖分枝數(shù)和單株莢數(shù)等農(nóng)藝性狀指標(biāo)呈逐漸降低趨勢(shì)，且不同處理間差異明顯。這與李樹臣等[19]和魏云山等[20]研究結(jié)果相似。劉春增等[21]研究表明，不同播期的紫云英盛花期分枝數(shù)已無(wú)明顯差異，但在本試驗(yàn)中毛葉苕子盛花期的分枝數(shù)在早播和晚播處理下差異顯著，早播（ST1）較晚播（ST2）單株分枝數(shù)顯著增加55.65%～59.10%，這可能是因?yàn)槊~苕子同紫云英相比花期更長(zhǎng)，在同一生育期內(nèi)營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和生殖生長(zhǎng)并進(jìn)，最終導(dǎo)致早播較晚播處理分枝數(shù)增多。此外，本試驗(yàn)研究表明，推遲播期會(huì)降低毛葉苕子的主根結(jié)瘤能力，根瘤數(shù)會(huì)減少；毛葉苕子的各農(nóng)藝性狀間存在不同水平正相關(guān)關(guān)系，這與張曉明等[22]和張曉龍等[23]研究結(jié)果相似。

3.3 播期氣候因子對(duì)毛葉苕子籽粒產(chǎn)量的影響

溫度、光照等生態(tài)因子是影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的關(guān)鍵因素，直接或間接影響作物的生命活動(dòng)，最終影響產(chǎn)量的形成[24]。產(chǎn)量與積溫和降水量的關(guān)系均呈正相關(guān)，但降水量與產(chǎn)量的相關(guān)系數(shù)較小[25-26]，本試驗(yàn)研究結(jié)果與其基本一致。在本試驗(yàn)中，2018年毛葉苕子籽粒產(chǎn)量較2019年高，且2019年降水量與毛葉苕子籽粒產(chǎn)量的相關(guān)關(guān)系很大，是因?yàn)樵?019年毛葉苕子生長(zhǎng)后期降雨較2018年增多，溫度升高，營(yíng)養(yǎng)體生長(zhǎng)迅速，使得毛葉苕子至收獲期仍不斷花，導(dǎo)致干物質(zhì)不能集中向籽粒轉(zhuǎn)運(yùn)，最終影響了產(chǎn)量形成?？傊?，積溫與降水量共同影響植株的生育進(jìn)程，只有選擇適宜的播期，植株才能在所處生態(tài)環(huán)境中正常生長(zhǎng)。

4 結(jié)論

播期顯著影響毛葉苕子生長(zhǎng)發(fā)育進(jìn)程，隨著播期的推遲，毛葉苕子各農(nóng)藝性狀指標(biāo)、生育期持續(xù)時(shí)間和干物質(zhì)積累量在不同年際間變化規(guī)律一致，均呈下降趨勢(shì)。不同播期下毛葉苕子產(chǎn)量差異顯著，不同年際均以4月20日（ST2）播期表現(xiàn)最好，年平均籽粒產(chǎn)量在942.45～1 056.75kg/hm2之間，結(jié)合環(huán)境因子分析發(fā)現(xiàn)積溫對(duì)毛葉苕子產(chǎn)量的影響最大。綜上所述，在內(nèi)蒙古黃土高原地區(qū)種植毛葉苕子的適宜播期為4月20日。