種植方式對(duì)隴中干旱區(qū)扁蓿豆種子產(chǎn)量及構(gòu)成因素的影響

王玉霞，柴錦隆，周洋洋，徐長(zhǎng)林，王琳，魚小軍

（甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院，草業(yè)生態(tài)系統(tǒng)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，中-美草地畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展研究中心，甘肅蘭州730070）

扁蓿豆（Medicago ruthenica），又叫花苜蓿、扁豆子、野苜蓿、網(wǎng)果葫蘆巴、扁豆草等，為豆科（Leguminosae）苜蓿屬多年生草本植物［1-2］。其主要分布于國(guó)外的朝鮮、蒙古、俄羅斯（西伯利亞）以及我國(guó)的甘肅、寧夏、內(nèi)蒙古、山西、陜西、河北、遼寧、吉林、黑龍江、新疆、青海、西藏、四川等地。扁蓿豆含有較高的粗蛋白且適口性好，各種家畜均喜采食，其具有抗旱、抗寒、耐鹽堿、耐貧瘠、耐踐踏等優(yōu)良特性，可以在紫花苜蓿不能越冬的寒冷地區(qū)及干旱區(qū)安全越冬和生長(zhǎng)。由于扁蓿豆能很好地適應(yīng)干旱和半干旱地區(qū)的不良環(huán)境，在人工草地建植和天然草地補(bǔ)播方面有很大前景［1，3-4］。目前，優(yōu)質(zhì)扁蓿豆種子供不應(yīng)求［5］，因此其種子生產(chǎn)顯得尤為重要。

隴中地區(qū)位于祁連山以東、隴山以西、甘南高原和隴南山以北的甘肅省中部。隴中干旱區(qū)屬典型的雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)區(qū)，占甘肅省面積的16.8%，海拔一般為1200~2500 m，氣候干燥溫涼，年降水量在250~350 mm，并伴有嚴(yán)重的水土流失現(xiàn)象［6-7］。水分不足是制約該地區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要因素，采用節(jié)水栽培方式把有限的降水合理充分利用，是發(fā)展旱地節(jié)水農(nóng)業(yè)、提高水分利用率的主要途徑，也對(duì)當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展具有極其重要的意義［8-9］。

近年來，干旱地區(qū)采用的節(jié)水栽培技術(shù)主要有地膜覆蓋、秸稈覆蓋和微壟溝集雨等［10-11］。這些種植方式皆能明顯提高降水和灌溉水利用效率，從而實(shí)現(xiàn)作物增產(chǎn)，達(dá)到提高經(jīng)濟(jì)效益的目的。大量文獻(xiàn)表明，覆蓋種植具有保墑?wù){(diào)溫作用，可以促進(jìn)農(nóng)作物生長(zhǎng)發(fā)育和提高種子產(chǎn)量［12-20］。目前，我國(guó)對(duì)于扁蓿豆的研究主要集中于其分布、形態(tài)指標(biāo)、生物學(xué)特性以及引種選育等方面［1，21］，但對(duì)種子生產(chǎn)方面還鮮見報(bào)道［22-24］，尤其對(duì)隴中干旱農(nóng)業(yè)區(qū)栽培方式的研究仍處于空白階段。因此，本試驗(yàn)利用不同種植方式對(duì)隴中干旱區(qū)扁蓿豆種子產(chǎn)量及構(gòu)成因素進(jìn)行研究，篩選出扁蓿豆種子生產(chǎn)的適宜種植方式，為該地區(qū)及類似區(qū)域扁蓿豆種子生產(chǎn)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試原材料扁蓿豆由甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院提供。于2012年采自甘肅寧縣，于2014年在甘肅省武威市黃羊鎮(zhèn)牧草實(shí)驗(yàn)站進(jìn)行擴(kuò)繁后用于本試驗(yàn)種植。

1.2 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地設(shè)在甘肅省定西市安定區(qū)鳳翔鎮(zhèn)安家坡六社，地理坐標(biāo)位于E 104°62′，N 35°58′），海拔2000 m，主要土壤類型為黃綿土。光照充足，年日照時(shí)數(shù)2408.6 h，年均氣溫6.3℃，≥5℃的年活動(dòng)積溫2782.5℃，≥10℃的年活動(dòng)積溫2239.1℃，極端最高溫度34.3℃，最低溫度-27.1℃，年均降水量427 mm，降水分布極不均勻，年平均蒸發(fā)量1510 mm，年均無霜期141 d。土壤p H 7.0~8.2。土壤全氮1.38 g·kg-1、全磷1.10 g·kg-1、全鉀8.36 g·kg-1、有機(jī)質(zhì)含量4.78%、堿解氮36.32 mg·kg-1、速效磷7.37 mg·kg-1、速效鉀159.89 mg·kg-1。2017-2019年月平均溫度和降水情況如圖1所示。

圖1 試驗(yàn)區(qū)3年溫度和降水情況Fig.1 The temperature and precipitation of three years in the inspection area

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

設(shè)置壟溝覆膜、地膜平覆、壟溝覆秸、平作覆秸、壟溝和平作（對(duì)照）處理［地膜選用幅寬1.2 m、厚度為0.008 mm的白色地膜，秸稈選用長(zhǎng)20 cm的燕麥（Avena stiva）秸稈，覆蓋量為4500 kg·hm-2］（圖2）。壟為集雨區(qū)，溝為種植區(qū)，壟寬30 cm，壟高10 cm，壟坡45°，于2017年5月2日播種，每個(gè)小區(qū)面積2 m×5 m，小區(qū)間間隔0.5 m，重復(fù)3次，隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)。試驗(yàn)均為穴播，每穴播種5~10粒，播種深度2~3 cm，株距10 cm，行距30 cm，出苗后酌情補(bǔ)苗和減苗，確保每穴有3~5個(gè)植株成活。播種前，種子用硫酸浸泡15 min，大量流水沖洗干凈以打破種子硬實(shí)。

圖2 扁蓿豆種植示意圖Fig.2 Schematic diagram of M.ruthenica planting

1.4 測(cè)定指標(biāo)及方法

1.4.1 地上指標(biāo)測(cè)定 于10月上旬，在每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)內(nèi)遠(yuǎn)離邊行隨機(jī)選取10株具有代表性植株，測(cè)定植株絕對(duì)高度、一級(jí)分枝數(shù)、植株節(jié)數(shù)、主枝直徑，計(jì)算平均值。

于7月中旬，隨機(jī)選取小區(qū)長(zhǎng)勢(shì)一致，葉片節(jié)間相似的扁蓿豆葉片作為測(cè)定葉片，采用產(chǎn)于美國(guó)CID公司，型號(hào)為CI-202便攜式光電葉面積儀進(jìn)行掃描，測(cè)得葉面積，重復(fù)30次，計(jì)算平均值。

2017年7 月中旬晴朗天氣時(shí)，于上午9：00-11：00選擇扁蓿豆葉片進(jìn)行氣體交換參數(shù)的測(cè)定。

在種子成熟期，各小區(qū)隨機(jī)取10株扁蓿豆植株，每株上取其成熟莢果2個(gè)，測(cè)量莢果最長(zhǎng)處的長(zhǎng)度，計(jì)算平均值。

在盛花期，在各小區(qū)隨機(jī)取20株扁蓿豆植株統(tǒng)計(jì)每株的花序數(shù)、每花序的莢果數(shù)、每莢果的種子數(shù)，重復(fù)3次，計(jì)算平均值。

在種子成熟期，每個(gè)處理中隨機(jī)數(shù)出100粒種子，用電子天平稱量，重復(fù)10次。千粒重（g）=（百粒重/100）×1000。表現(xiàn)種子產(chǎn)量（kg·hm-2）=單位面積莢果數(shù)（m2）×每莢果種子數(shù)×種子千粒重（g）×10-2，重復(fù)3次，計(jì)算平均值。種子成熟期，遠(yuǎn)離邊行，在樣地中選取100 cm×100 cm樣方，測(cè)定實(shí)際種子產(chǎn)量（kg·hm-2），重復(fù)3次，計(jì)算平均值。

1.4.2 地下指標(biāo)測(cè)定 于10月上旬，在每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)內(nèi)遠(yuǎn)離邊行處隨機(jī)挖取15株扁蓿豆植株，用小鏟清除根旁土，取得完整根系，除去最大和最小植株，然后選取10株大小基本一致、具有代表性植株測(cè)定主根長(zhǎng)度、主根直徑、側(cè)根數(shù)、根頸芽數(shù)、根頸直徑等指標(biāo)。

1.5 數(shù)據(jù)分析

結(jié)果用“平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤”表示，利用SPSS version 22中Compare Means對(duì)不同種植方式下扁蓿豆各指標(biāo)進(jìn)行單因素方差分析，采用Duncan法進(jìn)行差異顯著性（P<0.05）多重比較分析；采用Excel 2010制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同種植方式對(duì)扁蓿豆地上部分特征的影響

在6種不同種植方式下，2017-2019年扁蓿豆植株絕對(duì)高度總體表現(xiàn)出壟溝覆膜>地膜平覆>平作覆秸>壟溝覆秸>壟溝>平作的變化趨勢(shì)（表1）。2017年壟溝覆膜和地膜平覆處理下扁蓿豆植株絕對(duì)高度顯著高于其他處理（P<0.05）。壟溝覆秸、平作覆秸和壟溝處理間植株絕對(duì)高度差異不顯著（P>0.05），壟溝覆膜、地膜平覆、壟溝覆秸和平作覆秸處理下扁蓿豆絕對(duì)高度顯著高于平作處理（P<0.05）；壟溝覆膜、地膜平覆、壟溝覆秸、平作覆秸、壟溝處理在2017、2018和2019年植株絕對(duì)高度較平作處理分別升高了100.6%、96.4%、15.4%、16.5%、12.7%和68.4%、51.6%、41.7%、46.9%、7.5%和46.7%、43.3%、41.9%、44.7%、4.2%。

表1 不同種植方式對(duì)扁蓿豆地上部分特征的影響Table 1 Effects of different planting methods on the aboveground characteristics of M.ruthenica

扁蓿豆一級(jí)分枝數(shù)3年均表現(xiàn)為壟溝覆膜>地膜平覆>平作覆秸>壟溝覆秸>壟溝>平作處理（表1）。2017年壟溝覆膜、地膜平覆處理下扁蓿豆植株一級(jí)分枝數(shù)顯著高于壟溝覆秸和平作覆秸處理，壟溝和平作處理植株一級(jí)分枝數(shù)顯著低于其他處理（P<0.05），壟溝覆膜和地膜平覆、壟溝覆秸和平作覆秸、壟溝和平作處理間差異均不顯著（P>0.05）。2018年壟溝覆膜、地膜平覆、壟溝覆秸和平作覆秸處理下植株一級(jí)分枝數(shù)顯著高于壟溝和平作處理（P<0.05），且壟溝覆膜、地膜平覆、壟溝覆秸和平作覆秸處理間差異均不顯著。2019年一級(jí)分枝數(shù)在壟溝覆膜、地膜平覆、壟溝覆秸和平作覆秸處理間差異均不顯著，壟溝覆秸和壟溝處理間差異不顯著（P>0.05），但平作處理顯著低于壟溝覆膜、地膜平覆、壟溝覆秸和平作覆秸處理（P<0.05）。壟溝覆膜、地膜平覆、壟溝覆秸、平作覆秸和壟溝處理下2017、2018和2019年植株一級(jí)分枝數(shù)與平作處理相比，分別增加96.8%、95.0%、26.8%、28.3%、10.0%和29.1%、26.5%、16.9%、18.2%、0和35.8%、31.8%、19.9%、23.8%、6.7%。

2017年地膜平覆處理下扁蓿豆植株主枝直徑最大，為2.42 mm（表1）；其次是壟溝覆膜（2.28 mm）處理，且二者差異不顯著，但顯著高于其他處理（P<0.05），壟溝覆秸、壟溝和平作處理間差異均不顯著（P>0.05），且顯著低于平作覆秸處理（P<0.05）。2018和2019年植株主枝直徑均為壟溝覆膜處理最大，分別是2.46和2.47 mm。2018年地膜平覆、壟溝覆秸、平作覆秸、壟溝和平作處理間主枝直徑差異均不顯著（P>0.05）；2019年壟溝覆膜、地膜平覆、壟溝覆秸和平作覆秸處理下主枝直徑顯著高于壟溝和平作處理（P<0.05），壟溝覆膜、地膜平覆、壟溝覆秸和平作覆秸處理間差異均不顯著（P>0.05）。

扁蓿豆植株節(jié)數(shù)在2017-2019年均呈壟溝覆膜>地膜平覆>平作覆秸>壟溝覆秸>壟溝>平作處理的變化趨勢(shì)（表1）。3年植株節(jié)數(shù)均為壟溝覆膜處理最多，分別為18.73、33.50和34.44。2017年植株節(jié)數(shù)在各處理間均無顯著性差異（P>0.05）；2018年壟溝覆膜和地膜平覆處理下植株節(jié)數(shù)顯著高于壟溝和平作處理，壟溝顯著高于平作處理，壟溝覆膜和地膜平覆處理間差異不顯著。2019年植株節(jié)數(shù)在壟溝覆膜、地膜平覆、平作覆秸和壟溝覆秸處理間差異均不顯著（P>0.05），壟溝和平作處理顯著低于其他處理（P<0.05）。

植株葉面積在2017-2019年均表現(xiàn)為壟溝覆膜>地膜平覆>平作覆秸>壟溝覆秸>壟溝>平作處理（表1）。2017年壟溝覆膜處理下植株葉面積顯著高于其他處理，平作覆秸處理下葉面積顯著高于平作處理（P<0.05）；2018-2019年葉面積在壟溝覆膜和地膜平覆、壟溝覆秸和平作覆秸、壟溝和平作處理間差異均不顯著（P>0.05），且壟溝覆膜處理顯著高于壟溝和平作處理（P<0.05）。

扁蓿豆莢果長(zhǎng)在2017-2019年基本呈現(xiàn)出壟溝覆膜>地膜平覆>平作覆秸>壟溝覆秸>壟溝>平作處理的變化趨勢(shì)（表1）。2017年莢果長(zhǎng)地膜平覆處理最大，為13.58 cm。2018和2019年莢果長(zhǎng)在壟溝覆膜和地膜平覆處理下均顯著高于其他處理（P<0.05）。2017、2018和2019年在壟溝覆膜、地膜平覆、壟溝覆秸、平作覆秸和壟溝處理下扁蓿豆莢果長(zhǎng)較平作處理，分別上升了30.3%、31.6%、6.4%、6.6%、2.5%和34.2%、27.2%、18.1%、18.7%、14.4%和23.8%、17.7%、8.0%、8.6%、6.2%。

2.2 不同種植方式對(duì)扁蓿豆地下部分特征的影響

從表2可知，在6種不同種植方式下，2017-2019年扁蓿豆主根長(zhǎng)度均表現(xiàn)為：壟溝覆膜>地膜平覆>平作覆秸>壟溝覆秸>壟溝>平作處理。2017和2019年壟溝覆膜和地膜平覆處理下扁蓿豆植株主根長(zhǎng)度顯著高于其他處理（P<0.05），且壟溝覆膜和地膜平覆處理間主根長(zhǎng)度差異不顯著；2018年壟溝覆膜和地膜平覆處理下扁蓿豆主根長(zhǎng)度顯著高于壟溝和平作處理（P<0.05）。壟溝覆膜、地膜平覆、壟溝覆秸、平作覆秸和壟溝處理下2017、2018和2019年植株主根長(zhǎng)度較平作處理，分別增加了100.3%、82.0%、27.5%、39.4%、2.3%和37.9%、32.7%、19.7%、24.3%、7.4%和25.8%、23.8%、14.2%、15.3%、3.7%。

側(cè)根數(shù)在2018-2019年均表現(xiàn)為：壟溝覆膜>地膜平覆>平作覆秸>壟溝覆秸>壟溝>平作處理（表2）。2017年地膜平覆處理下側(cè)根數(shù)最多是9.48，其次是壟溝覆膜處理為8.81。2017-2018年壟溝覆膜和地膜平覆、壟溝覆秸和平作覆秸、壟溝和平作處理間差異均不顯著，壟溝覆膜和地膜平覆處理顯著高于壟溝和平作處理（P<0.05）。2019年植株側(cè)根數(shù)在壟溝覆膜處理下顯著高于其他處理，且壟溝處理顯著高于平作處理（P<0.05），壟溝覆秸和平作覆秸處理間差異不顯著。

2017年在壟溝覆膜處理下植株主根直徑最大，為9.39 mm，且顯著高于其他處理（P<0.05）。壟溝覆秸和平作覆秸、壟溝和平作處理間差異均不顯著（表2），2018-2019年壟溝覆膜和地膜平覆處理下植株主根直徑顯著高于其他處理（P<0.05），壟溝覆膜和地膜平覆、壟溝覆秸和平作覆秸、壟溝和平作處理間差異均不顯著（P>0.05）。

表2 不同種植方式對(duì)扁蓿豆地下部分特征的影響Table 2 Effects of differ ent planting methods on the under ground char acter istics of M.ruthenica

2017和2019 年的植株根頸直徑在壟溝覆膜和地膜平覆、壟溝覆秸和平作覆秸、壟溝和平作處理間差異均不顯著，但2017年壟溝覆膜和地膜平覆處理顯著高于其他處理（P<0.05）；2018年根頸直徑在壟溝覆膜和地膜平覆、壟溝覆秸和平作覆秸、壟溝和平作處理間根頸直徑差異均不顯著（P>0.05）（表2）。2017年根頸直徑地膜平覆處理最大，為3.17 mm。2018-2019年根頸直徑壟溝覆膜處理最大，分別為16.31和19.69 mm。

2017和2019 年壟溝覆膜和地膜平覆處理下扁蓿豆植株根頸芽數(shù)均顯著高于其他處理（P<0.05），且壟溝覆膜和地膜平覆處理間差異不顯著。2018年根頸芽數(shù)在壟溝覆膜、地膜平覆和平作覆秸處理間差異均不顯著，但顯著高于其他處理（P<0.05）。與平作處理相比（表2），2017、2018和2019年植株根頸芽數(shù)在壟溝覆膜、地膜平覆、壟溝覆秸、平作覆秸和壟溝處理下，分別提高111.5%、130.1%、18.6%、29.2%、15.1%和39.7%、36.8%、13.4%、29.4%、12.0%和83.0%、76.3%、29.4%、34.3%、4.8%。

2.3 不同種植方式對(duì)種植當(dāng)年扁蓿豆葉片光合指標(biāo)的影響

不同種植方式下，種植當(dāng)年扁蓿豆胞間CO2濃度在壟溝和平作處理下顯著高于其他處理（P<0.05），平作處理下數(shù)值最大，為322.14×10-6，壟溝覆膜處理下最小，為263.65×10-6。扁蓿豆胞間CO2濃度在壟溝覆秸和平作覆秸處理下差異不顯著，但顯著低于壟溝和平作處理。扁蓿豆的胞間CO2濃度在壟溝覆膜、地膜平覆、壟溝覆秸、平作覆秸和壟溝較平作處理，分別下降18.2%、14.2%、9.9%、10.5%和2.7%（表3）。

表3 不同種植方式對(duì)種植當(dāng)年扁蓿豆葉片光合指標(biāo)的影響Table 3 Effects of differ ent planting methods on photosynthetic index of M.ruthenica in the planting year

扁蓿豆凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率和水分利用率均表現(xiàn)為：壟溝覆膜>地膜平覆>平作覆秸>壟溝覆秸>壟溝>平作處理。凈光合速率在平作處理下顯著低于其他處理，壟溝覆膜和地膜平覆處理下顯著高于壟溝覆秸和平作覆秸處理，且壟溝覆膜和地膜平覆處理間差異顯著。氣孔導(dǎo)度在壟溝覆膜和地膜平覆處理間差異不顯著，但均顯著高于其他處理（P<0.05），壟溝覆秸和平作覆秸處理間差異不顯著（P>0.05）。與平作處理相比，凈光合速率和氣孔導(dǎo)度在壟溝覆膜、地膜平覆、壟溝覆秸、平作覆秸和壟溝處理下，分別上升了64.0%、46.5%、26.4%、32.6%、17.7%和35.9%、32.9%、3.3%、12.6%、0.5%。蒸騰速率和水分利用率在壟溝覆膜和地膜平覆處理下均顯著高于平作處理（P<0.05），壟溝覆秸和平作覆秸、壟溝覆膜和地膜平覆處理間差異均不顯著（P>0.05）。壟溝覆膜、地膜平覆、壟溝覆秸、平作覆秸和壟溝處理下蒸騰速率和水分利用率較平作處理，分別上升了34.0%、27.2%、13.4%、16.1%、8.0%和28.2%、19.7%、11.1%、14.5%、8.8%。

2.4 不同種植方式對(duì)扁蓿豆繁殖特征的影響

在不同種植方式下，2017-2018年扁蓿豆每枝花序數(shù)均表現(xiàn)為：壟溝覆膜>地膜平覆>平作覆秸>壟溝覆秸>壟溝>平作處理（表4）。2019年每枝花序數(shù)呈壟溝覆膜>平作覆秸>地膜平覆>壟溝覆秸>壟溝>平作處理的變化趨勢(shì)。每枝花序數(shù)在壟溝覆膜和地膜平覆、壟溝覆秸和平作覆秸、壟溝和平作處理間差異均不顯著（P>0.05）。壟溝覆膜、地膜平覆、壟溝覆秸、平作覆秸和壟溝處理下2017、2018和2019年每枝花序數(shù)與平作處理相比，分別升高13.2%、10.6%、5.2%、7.6%、1.2%和27.2%、25.4%、18.1%、19.9%、4.5%和19.4%、11.8%、6.6%、14.2%、4.3%。

3年扁蓿豆每花序莢果數(shù)均表現(xiàn)為：壟溝覆膜>地膜平覆>平作覆秸>壟溝覆秸>壟溝>平作處理（表4）。2017和2018年壟溝覆膜和地膜平覆處理下每花序莢果數(shù)顯著高于其他處理（P<0.05），且壟溝覆膜和地膜平覆處理間差異不顯著。2019年每花序莢果數(shù)在壟溝覆膜、地膜平覆、平作覆秸和壟溝覆秸處理間差異均不顯著（P>0.05），但均顯著高于平作處理（P<0.05）。壟溝覆膜、地膜平覆、壟溝覆秸、平作覆秸和壟溝處理下2017、2018和2019年每花序莢果數(shù)與平作處理相比，分別增加了46.3%、44.2%、24.8%、26.9%、0.5%和20.9%、17.4%、9.6%、11.6%、5.0%和21.1%、17.4%、15.0%、16.0%、6.5%。

2017年扁蓿豆每莢果種子數(shù)在地膜平覆處理下最大，為4.59。2018-2019年扁蓿豆每莢果種子數(shù)均表現(xiàn)為：壟溝覆膜>地膜平覆>平作覆秸>壟溝覆秸>壟溝>平作處理（表4）。3年扁蓿豆每莢果種子數(shù)在壟溝覆膜和地膜平覆、壟溝覆秸和平作覆秸、壟溝和平作處理間均無顯著性差異（P>0.05），2017年壟溝覆膜和地膜平覆處理顯著高于其他處理（P<0.05）。壟溝覆膜、地膜平覆、壟溝覆秸、平作覆秸和壟溝處理在2017、2018和2019年每莢果種子數(shù)較平作處理，分別提高23.5%、23.7%、7.5%、8.4%、0.3%和43.2%、35.5%、13.0%、14.7%、1.0%和39.9%、38.0%、14.9%、17.5%、12.3%。

2017-2019 年種子千粒重總體表現(xiàn)為：壟溝覆膜>地膜平覆>平作覆秸>壟溝覆秸>壟溝>平作處理（表4）。2017年壟溝覆膜和地膜平覆處理下的千粒重顯著高于其他各處理，且壟溝和平作處理顯著低于其他各處理（P<0.05）；2018年壟溝覆膜和地膜平覆處理顯著高于其他處理，平作覆秸、壟溝覆秸、壟溝和平作處理間均無顯著性差異。2019年壟溝覆膜、地膜平覆、平作覆秸處理間差異均不顯著，但顯著高于壟溝和平作處理（P<0.05）。2017、2018和2019年壟溝覆膜、地膜平覆、壟溝覆秸、平作覆秸和壟溝處理下種子千粒重分別較平作處理增大11.7%、11.1%、5.6%、9.9%、0.6%和6.6%、7.2%、1.7%、2.8%、2.2%和3.4%、2.8%、1.1%、1.7%、1.1%。

表4 不同種植方式對(duì)扁蓿豆繁殖特征的影響Table 4 Effects of different planting methods on reproductive characteristics of M.ruthenica

2.5 不同種植方式對(duì)扁蓿豆種子產(chǎn)量的影響

在6種不同種植方式下，3年扁蓿豆的表現(xiàn)種子產(chǎn)量均表現(xiàn)為：壟溝覆膜>地膜平覆>平作覆秸>壟溝覆秸>壟溝>平作處理（圖3），壟溝和平作處理顯著低于其他處理（P<0.05），壟溝覆膜和地膜平覆、壟溝覆秸和平作覆秸、壟溝和平作處理間差異均不顯著（P>0.05）。壟溝覆膜、地膜平覆、壟溝覆秸、平作覆秸和壟溝處理下2017、2018和2019年表現(xiàn)種子產(chǎn)量與平作處理相比，分別提高165.8%、131.4%、68.4%、74.5%、8.9%和72.9%、66.6%、49.6%、55.5%、11.5%和56.4%、51.8%、33.1%、36.2%、6.9%。

圖3 不同種植方式對(duì)扁蓿豆表現(xiàn)種子產(chǎn)量和實(shí)際種子產(chǎn)量的影響Fig.3 Effects of different planting methods on performance seed yield and actual seed yield of M.ruthenica

3年實(shí)際種子產(chǎn)量均表現(xiàn)為：壟溝覆膜>地膜平覆>平作覆秸>壟溝覆秸>壟溝>平作處理。2017和2018年平作和壟溝處理顯著低于其他處理（P<0.05），壟溝覆膜和地膜平覆、壟溝覆秸和平作覆秸處理間均無顯著性差異（P>0.05）；2019年實(shí)際種子產(chǎn)量平作處理下顯著低于其他處理（P<0.05）。壟溝覆膜、地膜平覆、壟溝覆秸、平作覆秸和壟溝處理下2017、2018和2019年實(shí)際種子產(chǎn)量與平作處理相比，分別提高110.4%、94.6%、37.2%、48.0%、4.5%和38.6%、38.4%、35.6%、37.1%、9.5%和20.4%、15.5%、6.9%、13.3%、5.6%。

3 討論

3.1 種植方式對(duì)扁蓿豆地上、地下部分特征的影響

隴中干旱區(qū)為雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)，降水量低蒸發(fā)量高，僅靠自然降水很難滿足扁蓿豆作物生長(zhǎng)對(duì)水分的需要，水分是傳統(tǒng)平作種植方式的主要限制因素，篩選出最佳覆膜或覆秸的種植方式對(duì)于該地區(qū)扁蓿豆種子的生產(chǎn)顯得極其重要。本試驗(yàn)首次在隴中干旱雨養(yǎng)地區(qū)采用不同節(jié)水栽培技術(shù)，通過不同栽培方式探討隴中地區(qū)連續(xù)3年牧草扁蓿豆種子產(chǎn)量和構(gòu)成因素的影響機(jī)制，結(jié)果表明，2017-2019年隴中干旱區(qū)扁蓿豆植株絕對(duì)高度、一級(jí)分枝數(shù)和節(jié)數(shù)都表現(xiàn)為：壟溝覆膜>地膜平覆>平作覆秸>壟溝覆秸>壟溝>平作處理。賈玉柱等［25］，王小亮等［26］就小麥（Triticum aestivum）壟作研究發(fā)現(xiàn)，壟作栽培提高了小麥的個(gè)體發(fā)育情況以及各種農(nóng)藝性狀，本試驗(yàn)與此研究結(jié)果一致。壟作栽培通過改變土地地形，不僅增大了通風(fēng)受熱面積，而且改善了土壤的理化性和透氣性，同時(shí)壟作種植方式的集雨疊加效應(yīng)增加了土壤水分利用效率，促使扁蓿豆生長(zhǎng)發(fā)育，從而提高了其種子產(chǎn)量［27］。本試驗(yàn)扁蓿豆植株地上和地下特征均表現(xiàn)為地膜覆蓋>秸稈覆蓋>無覆蓋，壟溝處理>平作處理，這與鄧浩亮等［28］，張萬文等［29］和唐偉［30］的研究結(jié)果一致。3年扁蓿豆植株分枝數(shù)均表現(xiàn)為地表覆蓋地膜>無覆蓋處理，景媛媛等［31］就高寒半干旱地區(qū)的苜蓿（Medicago sativa）生長(zhǎng)特征影響研究發(fā)現(xiàn)，苜蓿生長(zhǎng)狀況覆膜優(yōu)于不覆蓋處理，本研究結(jié)果與其一致。地膜覆蓋栽培通過在膜內(nèi)形成水分小循環(huán)，使得地表土壤含水量提高，地膜覆蓋吸收的熱量在相對(duì)封閉環(huán)境內(nèi)土壤上下傳遞，提高了土壤保溫性，促進(jìn)扁蓿豆生長(zhǎng)發(fā)育以及提高了扁蓿豆種子產(chǎn)量［32］。而秸稈覆蓋提高土壤含水量的機(jī)制和地膜覆蓋相似，但秸稈覆蓋可以攔截和吸收地表太陽(yáng)輻射，平抑了土壤溫度變化，降溫作用提高了土壤的有機(jī)物質(zhì)源，以及土壤透氣孔隙，從而促進(jìn)作物生長(zhǎng)發(fā)育［33］。本試驗(yàn)研究表明，平作覆秸處理種子產(chǎn)量始終高于壟溝覆秸處理，秸稈覆蓋具有降溫作用，且壟溝覆秸處理含水量高于平作覆秸處理，壟溝覆秸溫度低于平作覆秸處理，導(dǎo)致作物生育期延遲，而扁蓿豆種子具有花期長(zhǎng)，莢果極易開裂、種子成熟不一等特點(diǎn)，從而導(dǎo)致壟溝覆秸扁蓿豆種子產(chǎn)量低于平作覆秸。本試驗(yàn)中第3年扁蓿豆植株絕對(duì)高度表現(xiàn)出平作覆秸>地膜平覆>壟溝覆秸>無覆蓋處理的變化趨勢(shì)，這與徐磊等［34］就秸稈覆蓋與可降解地膜覆蓋對(duì)大蒜（Allium satirum）品質(zhì)和產(chǎn)量的研究結(jié)果不一致，可能原因與地膜覆蓋處理后期的“青干現(xiàn)象”和過度耗水有關(guān)。牟鴻燕等［35］通過半干旱區(qū)不同秋覆蓋方式對(duì)農(nóng)田土壤水溫效應(yīng)及玉米（Zea mays）水分利用效率影響的研究表明，干旱區(qū)空間降水極不均勻，是導(dǎo)致后期作物生長(zhǎng)水分不足的主要原因。

3.2 種植方式對(duì)扁蓿豆種植當(dāng)年植株光合指標(biāo)的影響

光合作用是植物干物質(zhì)積累和產(chǎn)量的基礎(chǔ)。許大全［36］研究發(fā)現(xiàn)植物干物質(zhì)的95%左右來自光合作用同化的CO2。本試驗(yàn)結(jié)果表明，在種植當(dāng)年扁蓿豆的葉面積、凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率和水分利用率均表現(xiàn)為：壟溝覆膜>地膜平覆>平作覆秸>壟溝覆秸>壟溝>平作處理，與徐成忠等［37］就壟作栽培夏玉米葉片生長(zhǎng)發(fā)育的研究結(jié)果相一致。壟溝種植方式不僅增加了受熱面積，而且集雨疊加提高了水分利用率，促進(jìn)了作物生長(zhǎng)。不同處理下扁蓿豆葉片光合指標(biāo)基本呈現(xiàn)出地膜覆蓋>秸稈覆蓋的變化趨勢(shì)，這與Li等［38］、于曉蕾等［39］、張靜等［40］、張春明等［41］的研究結(jié)果一致。與裸地?zé)o覆蓋相比，秸稈覆蓋和地膜覆蓋栽培具有保墑?wù){(diào)溫、抑制雜草生長(zhǎng)的作用，促進(jìn)作物根系數(shù)量增加和向下生長(zhǎng)，增強(qiáng)吸收水分和養(yǎng)分的能力，從而使更多有機(jī)物分配給扁蓿豆葉片和根系，最終促進(jìn)了扁蓿豆植株地上、地下部的生長(zhǎng)發(fā)育［42］。

3.3 種植方式對(duì)扁蓿豆種子產(chǎn)量的影響

本試驗(yàn)結(jié)果表明，3年扁蓿豆每枝花序數(shù)、每花序莢果數(shù)、每莢果種子數(shù)和種子千粒重均表現(xiàn)為：壟溝覆膜>地膜平覆>平作覆秸>壟溝覆秸>壟溝>平作處理的變化趨勢(shì)，這與谷曉博［43］，黃明等［44］，Stagnari等［45］以及張萬文［29］的研究結(jié)果一致，地表覆蓋和壟溝處理均可以提高土壤含水量，改善土壤溫度，引起土壤微生物與土壤肥力變化，從而促進(jìn)作物生長(zhǎng)發(fā)育［46］。本試驗(yàn)研究顯示，3年扁蓿豆種子產(chǎn)量皆為地膜覆蓋>秸稈覆蓋>平作，這與王平等［19］、Ma等［47］、馮梅等［48］、Li等［49］的研究結(jié)果一致，其原因是地表覆蓋處理和壟溝種植方式主要通過蓄積自然降水，提高降水利用率的方式實(shí)現(xiàn)種子產(chǎn)量增加，而壟溝對(duì)自然降水有疊加效應(yīng)，地膜覆蓋在作物生育前期保水性較覆秸稈處理效果好，且覆蓋地膜栽培在增溫、促進(jìn)耗水作用下使作物各生育期提前并增加單株干重，所以地膜覆蓋處理扁蓿豆種子產(chǎn)量高于秸稈覆蓋處理［50-51］。

本研究結(jié)果表明，平作處理的扁蓿豆實(shí)際種子產(chǎn)量占表現(xiàn)種子產(chǎn)量最高為7.4%，地膜平覆處理的實(shí)際種子產(chǎn)量占表現(xiàn)種子產(chǎn)量最低為6.1%。有研究表明，牧草的潛在種子產(chǎn)量很高，但最終實(shí)際種子產(chǎn)量都很低，潛在種子產(chǎn)量和實(shí)際種子產(chǎn)量之間存在很大差距，且牧草種子實(shí)際種子產(chǎn)量是潛在種子產(chǎn)量的12%~20%或者更低［52］。由于扁蓿豆開花期長(zhǎng)，種子成熟期不一致，裂莢性強(qiáng)、種子落粒性嚴(yán)重，嚴(yán)重導(dǎo)致了扁蓿豆實(shí)際種子產(chǎn)量減少［23］。李海賢等［53-54］的研究結(jié)果表明，在扁蓿豆種子完全成熟時(shí)有92.8%的裂莢率，在全田大部分莢果種子成熟時(shí)收獲，產(chǎn)量?jī)H只有120 kg·hm-2。另外，收獲過程中種子損失也會(huì)造成實(shí)際種子產(chǎn)量降低。

綜上所述，不同種植方式下，無論扁蓿豆植株地上、地下部分，還是其植株光合特性和實(shí)際種子產(chǎn)量，都是覆蓋地膜最好，其次是秸稈覆蓋，無覆蓋效果最差。但是由于地膜覆蓋容易殘留在土壤中，且具有不降解性，嚴(yán)重危害到農(nóng)作物的出苗和正常生長(zhǎng)，對(duì)土壤理化性質(zhì)也具有潛在風(fēng)險(xiǎn)，除此之外，地膜殘留造成的“白色污染”也成為造成土壤污染的另一個(gè)嚴(yán)重問題［55-56］。因此在隴中干旱區(qū)進(jìn)行種植扁蓿豆種子生產(chǎn)，優(yōu)先考慮秸稈覆蓋種植方式。

4 結(jié)論

在隴中干旱地區(qū)采用不同種植方式對(duì)扁蓿豆種子產(chǎn)量和構(gòu)成因素影響進(jìn)行研究，經(jīng)過扁蓿豆地上、地下、光合指標(biāo)和種子產(chǎn)量的測(cè)定，通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析得出，扁蓿豆株高、分枝數(shù)、莢果數(shù)和種子產(chǎn)量均表現(xiàn)出壟溝覆膜>地膜平覆>平作覆秸>壟溝覆秸>壟溝>平作處理的變化趨勢(shì)。但綜合各方面考慮，以及覆膜種植成本、耕作便捷程度和對(duì)土壤污染等情況，在隴中黃土高原區(qū)進(jìn)行扁蓿豆種子生產(chǎn)，最適宜的種植方式首選平作覆秸種植。