不同來源油莎豆品種的農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量構(gòu)成因素比較分析

李曉蘭李瑞輝王韶婉于龍君鄭宇慧宋媛媛許志鵬陸鳴

(1.赤峰學(xué)院化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院，內(nèi)蒙古 赤峰 024000；2.赤峰市林西縣新林鎮(zhèn)人民政府，內(nèi)蒙古 赤峰 025258)

引言

油莎豆(Cyperus esculentus)是原產(chǎn)于非洲和地中海地區(qū)的植物，喜溫且喜濕潤[1]。引進(jìn)我國種植已有幾十年的歷史，但由于難收獲，阻礙了油莎豆大面積推廣。近些年來，隨著機(jī)械化水平的提高，油莎豆本身含油量高和耐貧瘠、病蟲害少等特點[2]，油莎豆在全國各地開始種植并推廣，且部分地區(qū)已進(jìn)行了產(chǎn)品的深加工，形成了產(chǎn)業(yè)鏈。油莎豆是須根系作物，比較適合種植在土質(zhì)疏松的沙壤土中，其分蘗強(qiáng)，具有防風(fēng)固沙的優(yōu)點[3]。油莎豆還可以作為鹽堿地改良的重要植物之一[4,5]。油莎豆的塊莖是逐漸形成的，已有研究表明，大部分油莎豆從出苗到部分塊莖膨大的時間約為28～45d，第45天時已有部分塊莖成型[6]。赤峰地區(qū)的作物生育期約為110～130d，可以滿足油莎豆塊莖成型的時間。所以本文引進(jìn)油莎豆品種8份，種植在位于半干旱風(fēng)沙區(qū)的赤峰市翁牛特旗，該旗位于科爾沁沙地西部，區(qū)域內(nèi)農(nóng)田沙化嚴(yán)重。在該區(qū)域引入油莎豆可為當(dāng)?shù)氐纳a(chǎn)實踐儲備資源，同時為大力發(fā)展油莎豆產(chǎn)業(yè)做準(zhǔn)備，也為沙化農(nóng)田生產(chǎn)力提高和風(fēng)沙危害的減少做貢獻(xiàn)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

2019年從全國各地搜集油莎豆品種資源8份，分別引自海南、北京、湖北武漢(中油莎1號)、河北定州、河北正定、云南寶山、湖北隨州、四川涼山。

1.2 試驗方法

2019年，從搜集的塊莖中挑選飽滿的塊莖，5月7日用清水浸種，每天換水1次，5月10日種植，每個小區(qū)面積為5m×5m，株距20cm，行距40cm,每穴種植1粒塊莖，每個小區(qū)內(nèi)種植325穴，每個品種種植3個小區(qū)。試驗地土壤為風(fēng)沙土，土壤肥力較低，灌溉條件為微噴灌，整個生育期保證水分的正常供應(yīng)，其他田間管理與大田一致。5月30日和6月10日分別記錄各小區(qū)的出苗情況。

1.3 性狀考察與統(tǒng)計分析

在油莎豆生長期內(nèi)，除觀察出苗情況外，待葉片開始泛黃，每個小區(qū)內(nèi)取3叢油莎豆，測定每叢的株高(自然株高)、分蘗數(shù)、根長、塊莖數(shù)、每叢粒重等指標(biāo)。

經(jīng)濟(jì)系數(shù)(%)=塊莖干重(g)/[植株干重(g)+塊莖干重(g)]

數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析主要應(yīng)用Excel 2010軟件和SPSS 20.0軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同來源品種間出苗率差異性比較

由圖1可知，8個引進(jìn)的油莎豆品種出苗率之間存在極顯著差異(F=226.47，P<0.01)。平均出苗率范圍為62.56%～97.59%，平均出苗率由高到低順序為北京(97.95%±0.21%)>海南(77.64%±0.74%)>湖北武漢(76.40%±0.54%)>湖北隨州(76.10%±0.27%)>四川涼山(73.13%±0.91%)>河北正定(71.49%±0.27%)>云南寶山(63.90%±1.42%)>河北定州(62.56%±0.54%)，且引自河北正定與四川涼山，湖北隨州、湖北武漢與海南，河北定州與云南寶山的油莎豆品種出苗率無顯著差異。但引自北京的品種與其他品種的出苗率均有顯著差別。

圖1 不同來源品種的出苗率比較注：圖中小寫字母表示各品種間多重比較結(jié)果,下同。

2.2 不同來源品種間株高差異性比較

由圖2可知，8個引進(jìn)品種株高之間存在顯著差異(F=25.98，P<0.01)。平均株高范圍為55.5～66.25cm，由高到低順序為湖北隨州(68.00±2.07cm)>北京(66.25±2.49cm)>河北定州(65.25±2.92cm)>海南(62.50±2.27cm)>湖北武漢(58.75±3.62cm)>云南寶山(55.75±3.45cm)=四川涼山(55.75±3.11cm)>河北正定(55.50±2.67cm)，且湖北隨州、北京、河北定州3個品種間株高無顯著差異；但引自湖北隨州和北京的品種株高顯著高于引自海南、河北正定、云南寶山、四川涼山和湖北武漢的品種。8個品種中河北正定和云南寶山2個品種的株高偏低。

圖2 不同來源品種的株高比較

2.3 不同來源品種間分蘗數(shù)差異性比較

由圖3可知，8個地區(qū)品種分蘗數(shù)間存在極顯著差異(F=139.93，P<0.01)。分蘗數(shù)量范圍為43～116株/叢。由高到低順序為云南寶山(116±10株)>河北正定(81±9株)>湖北武漢(72±3株)>四川涼山(54±6株)>北京(53±5株)>河北定州(47±3株)>湖北隨州(46±2株)>海南(43±2株)。其中，引自云南寶山的油莎豆分蘗數(shù)最多，顯著高于其他7個品種。海南、河北定州、湖北隨州的分蘗數(shù)較少，且3個品種間不存在顯著差異。

圖3 不同來源品種的分蘗數(shù)比較

2.4 不同來源品種間根長差異性比較

由圖4可知，8個地區(qū)引進(jìn)的品種根長間存在顯著差異(F=5.32，P<0.01)。根長范圍為21.56～27.19cm。由高到低順序為云南寶山(27.19±3.90cm)>河北正定(26.64±3.85cm)>四川涼山(25.44±3.35cm)>河北定州(24.26±1.09cm)>湖北武漢(23.43±1.46cm)>海南(23.06±1.74cm)>北京(21.98±1.90cm)>湖北隨州(21.56±0.88cm)。其中，云南寶山、四川涼山和河北正定3個地區(qū)引進(jìn)的品種根長無顯著差異；海南、河北定州、湖北隨州、北京和湖北武漢5個品種間根長無顯著差異，但云南寶山與這5個品種間均有顯著差異(P<0.01)。

圖4 不同來源品種的根長比較

2.5 不同來源品種間單叢根干重差異性比較

由圖5可知，8個地區(qū)品種間單叢根干重存在顯著差異(F=115.91，P<0.01)。單叢根干重范圍為15.58～31.87g。由高到低順序為云南寶山(31.87±2.59g)>河北正定(26.92±1.38g)>河北定州(24.26±1.09g)>四川涼山(25.44±3.35g)>海南(19.54±1.10g)>北京(18.56±0.91g)>湖北武漢(18.12±1.87g)>湖北隨州(15.58±0.74g)。其中，海南、北京和湖北武漢3個地區(qū)引進(jìn)的品種單叢根干重?zé)o顯著差異；河北定州和四川涼山2個品種間無顯著差異；但云南寶山、河北正定與其他6個品種間均有顯著差異(P<0.01)。

圖5 不同來源品種的單叢根干重比較

2.6 不同來源品種間單叢干草重差異性比較

由圖6可知，8個品種間單叢干草重存在極顯著差異(F=86.67，P<0.01)。單叢干草重范圍為15.59～31.39g/叢。由高到低順序為云南寶山(31.39±1.57g)>河北正定(28.73±1.36g)>四川涼山(21.40±2.81g)>河北定州(19.91±1.38g)>海南(17.63±2.56g)>湖北隨州(17.18±1.90g)>北京(15.98±0.98g)>湖北武漢(15.59±1.00g)。其中，海南、北京和湖北隨州3個地區(qū)引進(jìn)的品種單叢干草重?zé)o顯著差異，北京、湖北隨州、湖北武漢品種間也無顯著差異；河北定州和四川涼山2個品種間無顯著差異；但云南寶山、河北正定與其他6個品種間均有顯著差異(P<0.01)。

圖6 不同來源品種的單叢干草重比較

2.7 各品種產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的差異

對8個品種的產(chǎn)量性狀進(jìn)行方差分析和多重比較可知，各品種間產(chǎn)量、單穴粒數(shù)、千粒重、每叢塊莖重等均達(dá)到極顯著水平(P<0.01)。產(chǎn)量高的品種單穴粒數(shù)、千粒重和每叢塊莖重、經(jīng)濟(jì)系數(shù)均較高。小區(qū)產(chǎn)量最高的是引自北京的油莎豆品種，其經(jīng)濟(jì)系數(shù)也較高。引自四川涼山的品種的單穴粒數(shù)顯著高于其他品種；海南品種的千粒重顯著高于其他品種；小區(qū)產(chǎn)量以北京品種顯著高于其他品種；引自北京、湖北隨州和海南的油莎豆品種的經(jīng)濟(jì)系數(shù)無顯著差異，均顯著高于其他5個品種(P<0.01)。

表1 不同來源品種的產(chǎn)量構(gòu)成性狀比較

2.8 各指標(biāo)相關(guān)性分析

為了明確8個品種各性狀間的關(guān)系，對9個性狀進(jìn)行相關(guān)分析，結(jié)果表明小區(qū)產(chǎn)量與其他8個性狀均存在顯著的相關(guān)性，且其他性狀之間多對性狀存在顯著的相關(guān)性，見表2。小區(qū)產(chǎn)量與株高、每叢塊莖數(shù)、每叢塊莖重和千粒重均呈現(xiàn)顯著的正相關(guān)關(guān)系，但與分蘗數(shù)、根長、每叢根干重、每叢干草重均呈現(xiàn)顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系。這說明地上分蘗數(shù)越多、產(chǎn)草量越大、地下根量越多卻使得塊莖產(chǎn)量降低。

表2 不同來源品種的產(chǎn)量構(gòu)成性狀比較

為了進(jìn)一步探討產(chǎn)量與其他性狀的關(guān)系，分別進(jìn)行完全回歸和逐步回歸分析，獲得產(chǎn)量的回歸方程：

y=1.804+0.060x1+0.022x2-0.008x3-0.127x4-0.098x5+0.005x6+0.250x7-0.007x8

y=5.938-0.187x4+0.196x7

式中，x1、x2、x3、x4、x5、x6、x7、x8分別代表株高、分蘗數(shù)、根長、每叢根干重、每叢干草重、每叢塊莖數(shù)、每叢塊莖重和千粒重。

2個方程的相關(guān)系數(shù)R分別為0.909和0.902，決定系數(shù)R2分別為0.827和0.813，均達(dá)到極顯著水平(P<0.01)，說明8個性狀雖然對產(chǎn)量均有顯著影響，但每叢塊莖重和根干重對產(chǎn)量的影響更顯著。

由于河北正定和云南寶山2個品種是長粒，其他6個品種是圓粒。如果將所有圓粒品種的檢測性狀進(jìn)行相關(guān)分析，如表3所示，從表3可以看出，小區(qū)產(chǎn)量只與分蘗數(shù)存在顯著負(fù)相關(guān)性、與每叢塊莖數(shù)和每叢塊莖重呈現(xiàn)顯著的正相關(guān)關(guān)系。株高與分蘗數(shù)、根長、每叢根干重、每叢干草重、每叢塊莖數(shù)均呈現(xiàn)顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系，而與千粒重呈現(xiàn)顯著的正相關(guān)性。分蘗數(shù)顯著影響了每叢塊莖重和千粒重。

表3 不同來源圓粒品種的產(chǎn)量構(gòu)成性狀比較

進(jìn)一步探討圓粒品種產(chǎn)量與顯著相關(guān)性狀的關(guān)系，分別進(jìn)行完全回歸和逐步回歸分析，獲得產(chǎn)量的回歸方程：

y=1.967+0.008x2-0.015x6+0.229x7

y=2.604+0.187x7

式中，x2、x6、x7分別代表分蘗數(shù)、每叢塊莖數(shù)和每叢塊莖重。

2個方程的相關(guān)系數(shù)R分別為0.496和0.494，決定系數(shù)R2分別為0.246和0.244，均達(dá)到極顯著水平(P<0.01)，說明6個圓粒品種的分蘗數(shù)、每叢塊莖數(shù)和每叢塊莖重對產(chǎn)量均有顯著影響，但每叢塊莖重對圓粒品種的產(chǎn)量影響更顯著。

3 討論

油莎豆的產(chǎn)量由每叢塊莖數(shù)、總塊莖數(shù)和千粒重構(gòu)成[7]。已有研究表明，油莎豆的產(chǎn)量為5700～17500kg·hm-2[8-10]。在不同地區(qū)，土壤養(yǎng)分狀況、有效積溫、蒸發(fā)量等均可影響油莎豆的生長。在本研究中，8個品種的油莎豆產(chǎn)量在1400～5200kg·hm-2，遠(yuǎn)低于前人已有的研究。這可能是因為引進(jìn)的品種的原種植區(qū)域均位于本試驗地的南方，首次將品種引進(jìn)并種植在溫度相對較低的區(qū)域，對環(huán)境的適應(yīng)能力還較差。有學(xué)者認(rèn)為，油莎豆的生育期為110～150d左右[1,11]，且不同的品種的生育期也有差異，而本試驗中的種植區(qū)域的作物的生育期一般在120d左右，試驗引進(jìn)的8種油莎豆品種存在部分塊莖未達(dá)到成熟，但葉片已經(jīng)泛黃即已達(dá)到收獲期，如不及時收獲遇霜凍后則不能收獲，會造成很大的損失。油莎豆在山東、江蘇等地種植，其葉片長度均能達(dá)到120cm[12]，本試驗中株高均低于100cm，葉片長度也均低于120cm。分蘗數(shù)是油莎豆發(fā)育過程中形成的一種分支，其數(shù)量可以表現(xiàn)出的群體長勢的情況。楊敏曾在新疆干旱地區(qū)進(jìn)行種植不同品種油莎豆，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，分蘗數(shù)越少，塊莖分散，結(jié)豆率低，產(chǎn)量較低[10]。但在本試驗中，分蘗數(shù)多的品種，每叢塊莖數(shù)和塊莖重量均較低，與前人的研究結(jié)果不一致。河北正定品種和云南寶山品種是長粒，其他均為圓粒，將圓粒品種的性狀和產(chǎn)量進(jìn)行相關(guān)分析和回歸分析可知，分蘗數(shù)與產(chǎn)量、每叢塊莖重和千粒重呈現(xiàn)顯著負(fù)相關(guān)。從地上的產(chǎn)草量看，分蘗數(shù)多的品種產(chǎn)草量均較高，根長和根干重也較高，但長粒品種的出苗率和株高均較低。

因為油莎豆品種的根系固沙能力較強(qiáng)，引進(jìn)油莎豆品種，目的是能對半干旱風(fēng)沙區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)服務(wù)。由于該8個品種是第1年在赤峰地區(qū)種植，生長表現(xiàn)出現(xiàn)了明顯的差異，在該區(qū)域的適應(yīng)性還需要再進(jìn)行種植之后篩選出適合本區(qū)域種植，且能夠為區(qū)域農(nóng)業(yè)增效、農(nóng)民增收服務(wù)，進(jìn)一步提高半干旱風(fēng)沙區(qū)經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益，為防風(fēng)固沙和改善生態(tài)環(huán)境作鋪墊。

4 結(jié)論

從塊莖產(chǎn)量上看，引自北京、海南、四川涼山、湖北隨州的品種小區(qū)產(chǎn)量均較高，千粒重也比較高，地上產(chǎn)草量較低，但經(jīng)濟(jì)系數(shù)卻較高，從第1年的種植結(jié)果看，比較適合在赤峰地區(qū)種植。但2個長粒品種的產(chǎn)草量均較高，但小區(qū)產(chǎn)量均較低，經(jīng)濟(jì)系數(shù)也較低。但如果能找到更適合在赤峰地區(qū)種植的油莎豆品種，需要再進(jìn)行試種且對各品種的性狀表現(xiàn)進(jìn)行綜合分析確定。