密度及水肥耦合对荒漠草原乡土植物牛枝子种子生产性能的影响

doi:10.13287/j.1001-9332.202604.010

应用生态学报 ›› 2026, Vol. 37 ›› Issue (4): 1066-1074.doi: 10.13287/j.1001-9332.202604.010

密度及水肥耦合对荒漠草原乡土植物牛枝子种子生产性能的影响

马婷婷¹, 高福洁¹, 妥海东², 魏浩男³, 刘定鑫⁴, 彭文栋⁴, 韩丙芳^5*, 马红彬¹

¹宁夏大学宁夏草牧业工程技术研究中心/农业农村部饲草高效生产模式创新重点实验室/宁夏大学林业与草业学院, 银川 750021;
²海原县林业和草原局, 宁夏中卫 755200;
³中宁县林业和草原局, 宁夏中卫 755100;
⁴盐池县科技服务中心, 宁夏吴忠 751500;
⁵宁夏大学土木与水利工程学院/旱区现代农业水资源高效利用教育部工程研究中心/宁夏节水灌溉与水资源调控工程技术研究中心, 银川 750021

收稿日期:2025-09-09 修回日期:2026-03-11 出版日期:2026-04-18 发布日期:2026-05-29
通讯作者: *E-mail: hanbf@nxu.edu.cn
作者简介:马婷婷, 女, 1999年生, 硕士研究生。主要从事草地生态与草地管理研究。E-mail: 2991950787@qq.com
基金资助:
海原县天然草原刈割和改良效应监测评价项目(2024)、中央财政林业科技推广示范项目(2024)、宁夏中央引导地方科技发展专项(2023FRD05035)和宁夏大学水利工程“一流学科”建设项目

Coupling effects of planting density, water, and fertilizer on seed production of native plant Lespedeza potaninii in desert steppe

MA Tingting¹, GAO Fujie¹, TUO Haidong², WEI Haonan³, LIU Dingxin⁴, PENG Wendong⁴, HAN Bingfang^5*, MA Hongbin¹

¹Grassland and Animal Husbandry Engineering Technology Research Center of Ningxia Province, Ningxia University/Key Laboratory of Forage Efficient Production Innovation, Ministry of Agriculture and Rural Affairs/College of Forestry and Prataculture, Ningxia University, Yinchuan 750021, China;
²Bureau of Forestry and Grassland of Haiyuan County, Zhongwei 755200, Ningxia, China;
³Bureau of Forestry and Grassland of Zhongning County, Zhongwei 755100, Ningxia, China;
⁴Scientific and Technical Service Center of Yanchi County, Wuzhong 751500, Ningxia, China;
⁵School of Civil and Hydraulic Engineering, Ningxia University/Engineering Research Center for Efficient Utilization of Modern Agricultural Water Resources in Arid Regions, Ministry of Education/Engineering Technology Research Center of Water-Saving and Water Resource Regulation in Ningxia, Yinchuan 750021, China

Received:2025-09-09 Revised:2026-03-11 Online:2026-04-18 Published:2026-05-29

摘要/Abstract

摘要： 合理的水肥管理和种植密度对提高牧草种子生产性能具有重要意义。本研究以宁夏荒漠草原乡土植物牛枝子为对象,采用五因素五水平二次回归正交旋转组合设计(1/2实施)方法,研究了种植密度及水肥耦合作用对牛枝子种子生产相关农艺性状、种子质量和产量的影响。结果表明:种植密度和灌溉定额均对牛枝子株高、叶片相对叶绿素含量和花序数有显著影响,施N、P、K肥对生殖枝数和荚果种子数有显著影响,适宜的种植密度和灌溉定额可以提高牛枝子叶片的相对叶绿素含量,从而增强光合能力,合理的N、P、K肥配比能够协调植株的营养生长和生殖生长,产生足够数量的生殖枝并最大限度地实现生产潜力,最终获得最高的种子产量。种植密度为8.5万株·hm^-2,灌溉定额为1475 m³·hm^-2,施N量为15.0 kg·hm^-2,施P量为27.5 kg·hm^-2,施K量为56.3 kg·hm^-2时牛枝子种子产量最高,为1525.48 kg·hm^-2。种子发芽率、发芽势、发芽指数和千粒重均在施P量为110.0 kg·hm^-2时达到最高,分别为80.0%、75.0%、29.8%和2.21 g。基于构建的数学模型,实现牛枝子高种子产量的最优组合方案为种植密度在8.05~8.20万株·hm^-2、灌溉定额在746.98～765.53 m³·hm^-2、施N量在29.07~30.93 kg·hm^-2、施P量在53.30～56.71 kg·hm^-2、施K量在36.33～38.67 kg·hm^-2。在荒漠草原生态条件下,通过调控牛枝子密度和水肥,既可实现高产,又能保障种子质量,本研究可为该地区草种生产及生态修复用种提供理论依据与技术支撑。

关键词: 牛枝子, 水肥梯度, 种植密度, 耦合效应, 种子生产性能

Abstract: Optimizing planting density and water-fertilizer management is crucial for enhancing seed production performance of forage grasses. Based on an experiment with five-factor, five-level quadratic regression orthogonal rotary combinatorial design (1/2 implementation), we investigated the combined effects of planting density, water, and fertilizer on agronomic traits, seed yield and quality of Lespedeza potaninii, a native plant species in the desert steppe of Ningxia. The results showed that both planting density and irrigation quota significantly affected plant height, relative leaf chlorophyll content, and inflorescence number. Applications of N, P, and K fertilizers significantly influenced the number of reproductive branches and seeds per pod. Appropriate planting density and irrigation quota increased the relative chlorophyll content in leaves, and thus enhanced photosynthetic capacity. A balanced ratio of N, P, and K fertilizers coordinated vegetative and reproductive growth, maximizing production potential due to an adequate number of reproductive branches and ultimately achieving the highest seed yield. The maximum seed yield of 1525.48 kg·hm^-2 was obtained with a planting density of 8.5×10⁴ plants·hm^-2, an irrigation quota of 1475 m³·hm^-2, and the N, P, and K application rates of 15.0 kg·hm^-2, 27.5 kg·hm^-2, and 56.3 kg·hm^-2, respectively. Seed germination rate, germination potential, and germination index peaked at a P application rate of 110.0 kg·hm^-2, reaching 80.0%, 75.0%, and 29.8%, respectively, with a corresponding thousand-seed weight of 2.21 g. Based on the constructed mathematical model, the optimal combination for achieving high seed yield was a planting density of 8.05×10⁴-8.20×10⁴ individuals·hm^-2, an irrigation quota of 746.98-765.53 m³·hm^-2, an N application rate of 29.07-30.93 kg·hm^-2, a P application rate of 53.30-56.71 kg·hm^-2, and a K application rate of 36.33-38.67 kg·hm^-2. Our results demonstrated that both high yield and seed quality could be achieved through the integrated management of planting density, irrigation, and fertilization in desert steppe. These findings would provide a theoretical basis and technical support for seed production and ecological restoration in this region.

Key words: Lespedeza potaninii, water-fertilizer gradient, planting density, coupling effect, seed production performance

马婷婷, 高福洁, 妥海东, 魏浩男, 刘定鑫, 彭文栋, 韩丙芳, 马红彬. 密度及水肥耦合对荒漠草原乡土植物牛枝子种子生产性能的影响[J]. 应用生态学报, 2026, 37(4): 1066-1074.

MA Tingting, GAO Fujie, TUO Haidong, WEI Haonan, LIU Dingxin, PENG Wendong, HAN Bingfang, MA Hongbin. Coupling effects of planting density, water, and fertilizer on seed production of native plant Lespedeza potaninii in desert steppe[J]. Chinese Journal of Applied Ecology, 2026, 37(4): 1066-1074.

参考文献

[1] 韩丙芳, 田军仓, 杨金忠, 等. 膜侧灌甜菜水肥耦合产量效应研究. 中国农村水利水电, 2008(3): 39-43
[2] 常甜, 谷晓博, 蔡文璟, 等. 适宜种植密度和施氮量对提高冬小麦产量和水氮利用效率的影响. 农业工程学报, 2023, 39(24): 56-68
[3] 本转林, 金慧兴, 吴晓娟, 等. 河西走廊绿洲区灌溉和施氮肥下苜蓿生殖期叶片养分特性及其与种子产量的关联. 草业学报, 2025, 34(1): 94-106
[4] 李泽华, 马旭, 陈林涛, 等. 育秧播种密度与取秧面积耦合对杂交稻机插质量和产量的影响. 农业工程学报, 2019, 35(24): 20-30
[5] Dong LL, Berg B, Gu WP, et al. Effects of different forms of nitrogen addition on microbial extracellular enzyme activity in temperate grassland soil. Ecological Processes, 2022, 11: 36
[6] 肖爱萍, 马榕, 王斌, 等. 氮磷钾配施对长芒草种子生产性能和发芽特性的影响. (2025-06-03) [2026-03-07]. 草业科学. https://link.cnki.net/urlid/62.1069.S.20250603.1420.002
[7] 李培英, 阿不来提, 石定燧, 等. 灌水次数对新疆狗牙根种子生产性能的影响. 草原与草坪, 2002, 22(3): 38-39
[8] 赵梦雨, 王斌, 王腾飞, 等. 不同播种量对紫花苜蓿种子产量及构成因素的影响. 草业科学, 2023, 40(11): 2871-2878
[9] 伏兵哲, 周燕飞, 李雪, 等. 宁夏引黄灌区羊草水肥耦合效应研究. 草业学报, 2020, 29(5): 98-108
[10] 王星, 黄薇, 余淑艳, 等. 宁夏地区地下滴灌水肥耦合对紫花苜蓿种子产量及构成因素的影响. 草业学报, 2022, 31(9): 76-85
[11] 肖云月. 牛枝子LpDUF707-1调控根系生长响应干旱的分子机制研究. 硕士论文. 兰州: 兰州大学, 2024
[12] 张立杰, 尹娟, 李文证. 不同水肥处理对马铃薯氮素利用率的影响. 节水灌溉, 2015(4): 23-26
[13] Zhang F, Chen MR, Fu JT, et al. Coupling effects of irrigation amount and fertilization rate on yield, quality, water and fertilizer use efficiency of different potato varieties in northwest China. Agricultural Water Management, 2023, 287: 108446
[14] 李煜龙. 不同栽培措施对冰草新品系生产性能及饲草品质的影响. 硕士论文. 呼和浩特: 内蒙古农业大学, 2024
[15] 刘水苗, 关小康, 刘长硕, 等. 适宜耕作模式提高黄淮海平原冬小麦产量并改善土壤水肥状况. 农业工程学报, 2023, 39(18): 82-91
[16] Guo JJ, Fan JL, Xiang YZ, et al. Coupling effects of irrigation amount and nitrogen fertilizer type on grain yield, water productivity and nitrogen use efficiency of drip-irrigated maize. Agricultural Water Management, 2022, 261: 107389
[17] 何进宇, 田军仓. 膜下滴灌旱作水稻水肥耦合模型及组合方案优化. 农业工程学报, 2015, 31(13): 77-82
[18] 马婷婷, 高福洁, 韩丙芳, 等. 荒漠草原乡土植物牛枝子种子生产的灌溉制度筛选. 应用生态学报, 2024, 35(12): 3401-3408
[19] 蔺雄奎, 南万璐, 董月唯, 等. 灌枝覆盖和氮添加对荒漠草地土壤理化性质及牛枝子叶功能性状的影响. 草原与草坪, 2025, 45(2): 160-169
[20] 杨彦东, 马静利, 马红彬, 等. 封育对荒漠草原优势植物根系性状特征的影响. 草业科学, 2023, 40(6): 1507-1517
[21] 高福洁, 崔鸿娇, 韩丙芳, 等. 亏缺灌溉对干旱区两种乡土植物种子生产性能及其水分利用效率的影响. 应用生态学报, 2022, 33(9): 2379-2387
[22] 刘定鑫, 彭文栋, 马锋茂, 等. 荒漠草原野生牛枝子种子发芽特性及人工繁种研究. 草原与草业, 2020, 32(4): 35-39
[23] 杨泽宇, 吕慎强, 李嘉, 等. 氮肥和品种及种植密度对春玉米机械化收获性状及产量的影响. 农业工程学报, 2023, 39(18): 41-50
[24] 连彩云, 马忠明, 王智琦, 等. 膜下微喷灌条件下水氮耦合对制种玉米产量及水肥效应的影响. 寒旱农业科学, 2025, 4(1): 39-46
[25] 梁书荣, 赵会杰, 李洪岐, 等. 密度、种植方式和品种对夏玉米群体发育特征的影响. 生态学报, 2010, 30(7): 1927-1931
[26] 赵引, 李国安, 夏江宝, 等. 覆膜和灌水量对制种玉米根系分布及产量的影响. 农业工程学报, 2022, 38(15): 104-114
[27] 王琴, 王旭成, 李小云, 等. “3414”施肥效应对宁夏干旱区无芒雀麦种子产量和质量的影响. 草地学报, 2022, 30(12): 3470-3480
[28] 申忠宝, 张月学, 潘多锋, 等. 施氮对人工草地羊草种子产量和构成因素的影响. 中国草地学报, 2012, 34(5): 58-62
[29] 石正海, 刘文辉, 张永超, 等. 季节性氮磷配施提升环湖寒生羊茅生产性能. 草业学报, 2024, 33(1): 149-158
[30] Zhang Z, Wang LC, Liu J, et al. The effect of simulated sheep grazing on male and female reproductive perfor-mance in Caragana microphylla Lam. (Leguminosae). Israel Journal of Ecology and Evolution, 2019, 65: 85-91
[31] 张浩, 胡海英, 李惠霞, 等. 荒漠草原优势植物牛枝子对干旱胁迫的生理响应与转录组分析. 草业学报, 2023, 32(7): 188-205
[32] Xie LN, Li YC, Lin MY, et al. Sexual reproduction is not responsible for Caragana shrub encroachment in grasslands. Agronomy, 2023, 13: 1848
[33] Yao GQ, Li FP, Nie ZF, et al. Ethylene, not ABA, is closely linked to the recovery of gas exchange after drought in four caragana species. Plant, Cell & Environment, 2021, 44: 399-411
[34] 赵洁. 三种胡枝子对干旱和增强UV-B辐射的生理响应. 硕士论文. 杨凌: 西北农林科技大学, 2013
[35] 仇春辰, 胡雨彤, 严涵, 等. 施氮量和收获时间对羊草种子产量的影响. 草业科学, 2024, 41(11): 2695-2705
[36] 曹立娟. 灌水与施肥对紫花苜蓿种子生产性能及土壤理化性质的影响. 硕士论文. 银川: 宁夏大学, 2023
[37] 俞慧云, 韩天虎, 俞联平, 等. 关键生长期氮磷肥组合对本土老芒麦种子产量及萌发力的影响. 中国草食动物科学, 2024, 44(4): 22-29
[38] 王晓颖, 朱慧森, 黄志超, 等. 不同浸种处理对野生草地早熟禾种子萌发特性的影响. 山西农业科学, 2020, 48(9): 1418-1423
[39] 徐东东, 李鲜花, 徐奕琳, 等. 镉胁迫对玉米种子萌发的影响. 农业工程技术, 2025, 45(4): 26-29
[40] Yang B, Peng Y, Zhang G, et al. Regulation of glucosylceramide synthase and sphingolipid remodeling in the plant response to phosphate deficiency. The Plant Cell, 2025, 37: koaf138
[41] Rodríguez-Souilla J, Chaves JE, Lencinas MV, et al. Quality evaluation of Nothofagus pumilio seeds linked to forest management and climatic events. Ecological Processes, 2024, 13: 7
[42] 吴宣毅, 佟玲, 康德奎, 等. 调亏灌溉对西北地区不同种植密度玉米耗水和产量的影响. 农业工程学报, 2022, 38(增刊1): 59-67
[43] 黄紫岳, 王园园, 马守田, 等. 种植品种与密度互作对玉米根系形态的影响. 生态学杂志, 2025, 44(11): 3613-3619
[44] 连彩云, 马忠明. 水氮耦合及种植密度对垄膜沟灌制种玉米产量和种子活力的调控效应. 节水灌溉, 2022(1): 31-35

密度及水肥耦合对荒漠草原乡土植物牛枝子种子生产性能的影响

Coupling effects of planting density, water, and fertilizer on seed production of native plant Lespedeza potaninii in desert steppe

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[1]	李晶晶, 范文峰, 梁冰, 龚静云, 蒲甜, 王小春, 杨文钰. 种植密度与化控时期对北疆带状间作大豆和玉米茎秆抗倒伏特性的影响 [J]. 应用生态学报, 2026, 37(1): 93-102.
[2]	马婷婷, 高福洁, 韩丙芳, 彭文栋, 刘定鑫, 刘超, 沈艳, 马红彬. 荒漠草原乡土植物牛枝子种子生产的灌溉制度筛选 [J]. 应用生态学报, 2024, 35(12): 3401-3408.
[3]	高福洁, 崔鸿娇, 韩丙芳, 贺彦玲, 彭文栋, 刘定鑫, 伏兵哲, 马红彬. 亏缺灌溉对干旱区两种乡土植物种子生产性能及其水分利用效率的影响 [J]. 应用生态学报, 2022, 33(9): 2379-2387.
[4]	张秀, 朱文美, 董述鑫, 初金鹏, 费立伟, 郑飞娜, 代兴龙, 贺明荣. 灌水量与密度互作对冬小麦籽粒产量和水分利用效率的影响 [J]. 应用生态学报, 2021, 32(1): 163-174.
[5]	罗振, 辛承松, 李维江, 张冬梅, 董合忠. 部分根区灌溉与合理密植对旱区棉花产量和水分生产率的影响 [J]. 应用生态学报, 2019, 30(9): 3137-3144.
[6]	高慧, 朱倩, 张荣, 莫天录. 不同种植密度下玉米与豌豆间作对群体总产量的影响 [J]. 应用生态学报, 2016, 27(11): 3548-3558.
[7]	陈涛, 宋振伟, 张明, 闫孝贡, 朱平, 任军, 邓艾兴, 张卫建. 遮阴和种植密度对东北春玉米穗部发育和植株生产力的影响 [J]. 应用生态学报, 2016, 27(10): 3237-3246.
[8]	张娟1,2,武同华2,代兴龙1,王西芝2,李洪梅2,蒋明洋2,贺明荣1**. 种植密度和施氮水平对小麦吸收利用土壤氮素的影响 [J]. 应用生态学报, 2015, 26(6): 1727-1734.
[9]	朱元刚1,2,高凤菊1**,曹鹏鹏1,王乐政1. 种植密度对玉米-大豆间作群体产量和经济产值的影响 [J]. 应用生态学报, 2015, 26(6): 1751-1758.
[10]	刘小刚1,2,张富仓2**,杨启良1,田育丰2,李志军2. 石羊河流域武威绿洲春玉米水氮耦合效应 [J]. 应用生态学报, 2013, 24(8): 2222-2228.
[11]	李培岭1**,张富仓2. 膜下分区交替滴灌和施氮对棉花干物质累积与氮肥利用的影响 [J]. 应用生态学报, 2013, 24(2): 416-422.
[12]	王树丽,贺明荣**,代兴龙,周晓虎. 种植密度对冬小麦根系时空分布和氮素利用效率的影响 [J]. 应用生态学报, 2012, 23(07): 1839-1845.
[13]	张树杰,李玲,张春雷**. 播种期和种植密度对冬油菜籽粒产量和含油率的影响 [J]. 应用生态学报, 2012, 23(05): 1326-1332.
[14]	. 喀斯特峰丛洼地土壤矿物质的组成特征与作用 [J]. 应用生态学报, 2012, 23(03): 685-693.
[15]	. 施氮量和种植密度对东北特早熟棉区棉铃生物量和氮素累积的影响 [J]. 应用生态学报, 2012, 23(02): 403-410.