Effects of planting method on seed yield and its components in Medicago ruthenica in an arid area of Longzhong

doi:10.11686/cyxb2020273

Abstract

Abstract:

This research evaluated alternative cultivation methods for Medicago ruthenica seed production in arid regions， and the results provide a theoretical basis and practical guidance for seed production practice in the study region. We set up experiments in Dingxi， Gansu Province， from 2017 to 2019 to study seed yield and its components in M. ruthenica. The experiment comprised 6 planting configurations， all in 30 cm rows： i） planted on flat ground without mulch （F0， Control）， ii） planted on flat ground with a white 0.008 mm thick plastic film mulch （FP）， iii） planted on flat ground with 4500 kg·hm^-2 straw mulch （FS）； iv） planted in furrows between 10 cm-high rain harvesting ridges （R0）， v） as for （iv） but with a plastic film mulch （RP） and vi） as for （iv） but with straw mulch （RS）. It was found that the absolute height， branch number， taproot length， photosynthetic characteristics， pod number， seed number， harvested seed yield and seed yield of M. ruthenica over the 3 years ranked as follows： RP>FP>FS>RS>R0>Control. For RP and FP treatments in 2017， the absolute height， branch number， photosynthetic characteristics and harvested seed yield of plants were significantly higher than those of other treatments. Differences between the treatments RP and FP were not significant in 2018-2019， and the treatments FS and RS did not differ in absolute plant height， branch number and harvested seed yield of plants in 2018-2019. Over the 3 years， the harvested seed yield of treatment RP was highest， with increases of 110.4%， 38.6% and 20.4%， respectively compared with the Control. After RP， the second highest performance was obtained in FP and FS treatments， with the FP treatment producing， respectively 94.6%， 38.4% and 15.5% more harvested seed than the Control in 2018-2019， and the FS treatment producing， respectively 48.0%， 37.1%， 13.3% more than the Control in the three years. Considering a range of factors including yield， plastic film cost， soil pollution and the convenience of cultivation， it was concluded that the FS treatment should be recommended for M. ruthenica seed production in the Longzhong area.

Key words: Longzhong arid area, Medicago ruthenica, planting method, film straw to the ground, seed yield

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Figures/Tables 7

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处理 Treatment	绝对高度Absolute altitude （cm）			一级分枝数Number of first-order branches			主枝直径Major branch diameter （mm）
处理 Treatment	2017	2018	2019	2017	2018	2019	2017	2018	2019
RP	56.37±1.93a	133.77±4.31a	135.13±2.88a	7.87±0.35a	14.20±0.53a	15.45±0.80a	2.28±0.14a	2.46±0.17a	2.47±0.06a
FP	55.20±2.25a	120.43±5.42b	132.00±4.92a	7.80±0.29a	13.91±0.37a	15.00±0.54a	2.42±0.12a	2.26±0.17ab	2.45±0.02a
RS	32.43±1.12b	112.53±3.48b	130.71±1.74a	5.07±0.19b	12.86±0.67a	13.64±0.31ab	1.47±0.06c	1.88±0.21b	2.46±0.12a
FS	32.73±0.63b	116.67±4.32b	133.29±7.68a	5.13±0.16b	13.00±0.55a	14.09±0.65a	1.77±0.09b	1.93±0.10b	2.46±0.12a
R0	31.67±1.15bc	85.40±5.17c	96.00±2.24b	4.40±0.16c	11.00±0.71b	12.14±0.55bc	1.39±0.04c	1.88±0.13b	1.88±0.17b
F0	28.10±0.94c	79.43±2.83c	92.14±3.30b	4.00±0.18c	11.00±0.58b	11.38±0.75c	1.23±0.07c	1.80±0.16b	1.62±0.18b
处理 Treatment	节数Pitch number			叶面积Leaf area （cm²）			荚果长Pod length （cm）
处理 Treatment	2017	2018	2019	2017	2018	2019	2017	2018	2019
RP	18.73±0.61a	33.50±0.56a	34.44±0.47a	1.10±0.06a	1.12±0.41a	1.10±0.02a	13.45±0.18a	14.73±0.30a	13.82±0.33a
FP	17.20±0.34a	32.67±0.80a	33.00±0.69a	0.96±0.05b	1.02±0.30ab	1.09±0.01a	13.58±0.22a	13.97±0.25a	13.13±0.30a
RS	13.53±0.34a	29.33±1.26b	32.50±0.69a	0.75±0.03cd	0.88±0.26bc	0.86±0.07ab	10.98±0.20b	12.97±0.28b	12.05±0.32b
FS	14.63±0.31a	31.00±1.03ab	33.33±0.67a	0.78±0.03c	0.93±0.30bc	0.93±0.03a	11.00±0.19b	13.03±0.33b	12.12±0.32b
R0	12.63±0.38a	26.50±1.18c	29.89±0.77b	0.70±0.05cd	0.87±0.34c	0.84±0.05b	10.58±0.25bc	12.56±0.23bc	11.85±0.26b
R0	12.37±0.28a	22.83±0.65d	27.89±0.92b	0.62±0.03d	0.81±0.32c	0.79±0.04b	10.32±0.18c	10.98±0.23c	11.16±0.23b

处理 Treatment	绝对高度Absolute altitude （cm）			一级分枝数Number of first-order branches			主枝直径Major branch diameter （mm）
处理 Treatment	2017	2018	2019	2017	2018	2019	2017	2018	2019
RP	56.37±1.93a	133.77±4.31a	135.13±2.88a	7.87±0.35a	14.20±0.53a	15.45±0.80a	2.28±0.14a	2.46±0.17a	2.47±0.06a
FP	55.20±2.25a	120.43±5.42b	132.00±4.92a	7.80±0.29a	13.91±0.37a	15.00±0.54a	2.42±0.12a	2.26±0.17ab	2.45±0.02a
RS	32.43±1.12b	112.53±3.48b	130.71±1.74a	5.07±0.19b	12.86±0.67a	13.64±0.31ab	1.47±0.06c	1.88±0.21b	2.46±0.12a
FS	32.73±0.63b	116.67±4.32b	133.29±7.68a	5.13±0.16b	13.00±0.55a	14.09±0.65a	1.77±0.09b	1.93±0.10b	2.46±0.12a
R0	31.67±1.15bc	85.40±5.17c	96.00±2.24b	4.40±0.16c	11.00±0.71b	12.14±0.55bc	1.39±0.04c	1.88±0.13b	1.88±0.17b
F0	28.10±0.94c	79.43±2.83c	92.14±3.30b	4.00±0.18c	11.00±0.58b	11.38±0.75c	1.23±0.07c	1.80±0.16b	1.62±0.18b
处理 Treatment	节数Pitch number			叶面积Leaf area （cm²）			荚果长Pod length （cm）
处理 Treatment	2017	2018	2019	2017	2018	2019	2017	2018	2019
RP	18.73±0.61a	33.50±0.56a	34.44±0.47a	1.10±0.06a	1.12±0.41a	1.10±0.02a	13.45±0.18a	14.73±0.30a	13.82±0.33a
FP	17.20±0.34a	32.67±0.80a	33.00±0.69a	0.96±0.05b	1.02±0.30ab	1.09±0.01a	13.58±0.22a	13.97±0.25a	13.13±0.30a
RS	13.53±0.34a	29.33±1.26b	32.50±0.69a	0.75±0.03cd	0.88±0.26bc	0.86±0.07ab	10.98±0.20b	12.97±0.28b	12.05±0.32b
FS	14.63±0.31a	31.00±1.03ab	33.33±0.67a	0.78±0.03c	0.93±0.30bc	0.93±0.03a	11.00±0.19b	13.03±0.33b	12.12±0.32b
R0	12.63±0.38a	26.50±1.18c	29.89±0.77b	0.70±0.05cd	0.87±0.34c	0.84±0.05b	10.58±0.25bc	12.56±0.23bc	11.85±0.26b
R0	12.37±0.28a	22.83±0.65d	27.89±0.92b	0.62±0.03d	0.81±0.32c	0.79±0.04b	10.32±0.18c	10.98±0.23c	11.16±0.23b

性状Trait	年份Year	RP	FR	RS	FS	R0	F0
主根长度 Taproot length （cm）	2017	30.13±3.43a	27.38±1.32a	19.17±1.17bc	20.96±1.31b	15.38±1.02c	15.04±0.74c
	2018	117.71±4.05a	113.20±3.56ab	102.14±4.47bc	106.10±3.29ab	91.67±4.54cd	85.33±7.60d
	2019	129.14±0.88a	127.15±0.60a	117.20±1.69b	118.38±0.63b	106.50±1.89c	102.67±0.71d
侧根数 Lateral root number	2017	8.81±0.90a	9.48±0.86a	4.74±0.45b	5.07±0.42b	2.85±0.27c	2.78±0.33c
	2018	16.00±0.72a	15.86±1.10a	13.00±1.17ab	13.90±0.92ab	12.00±1.14b	11.83±1.85b
	2019	18.71±0.29a	17.29±0.18b	13.60±0.40c	14.13±0.23c	13.50±0.22c	12.67±0.21d
主根直径 Taproot diameter （mm）	2017	9.39±0.40a	7.64±0.28b	4.98±0.12cd	5.36±0.18c	4.36±0.19de	4.16±0.14e
	2018	11.07±0.60a	9.54±0.38a	8.01±0.69b	8.36±0.63b	7.99±0.80b	7.47±0.59b
	2019	11.92±0.27a	11.00±0.21a	9.13±0.15bc	9.58±0.11b	8.43±0.79c	8.47±0.35c
根颈直径 Root collar diameter （mm）	2017	3.11±0.22a	3.17±0.17a	2.15±0.12b	2.08±0.13b	1.77±0.11bc	1.49±0.09c
	2018	16.31±0.92a	15.04±0.28ab	13.27±0.38bcd	14.22±0.35bc	12.61±0.65cd	11.88±0.59d
	2019	19.69±0.33a	18.83±0.18ab	18.14±0.38b	18.81±0.24ab	17.97±0.34b	15.67±0.74c
根颈芽数 Root collar bud number	2017	15.59±1.76a	16.96±0.98a	8.74±0.60b	9.52±1.12b	8.48±1.00b	7.37±0.65b
	2018	68.00±3.13a	66.57±2.10a	55.20±1.02b	63.00±0.87a	54.50±1.31b	48.67±2.16c
	2019	69.86±1.90a	67.29±4.14a	49.40±3.3bc	51.25±4.60b	40.00±3.54bc	38.17±4.39c

性状Trait	年份Year	RP	FR	RS	FS	R0	F0
主根长度 Taproot length （cm）	2017	30.13±3.43a	27.38±1.32a	19.17±1.17bc	20.96±1.31b	15.38±1.02c	15.04±0.74c
	2018	117.71±4.05a	113.20±3.56ab	102.14±4.47bc	106.10±3.29ab	91.67±4.54cd	85.33±7.60d
	2019	129.14±0.88a	127.15±0.60a	117.20±1.69b	118.38±0.63b	106.50±1.89c	102.67±0.71d
侧根数 Lateral root number	2017	8.81±0.90a	9.48±0.86a	4.74±0.45b	5.07±0.42b	2.85±0.27c	2.78±0.33c
	2018	16.00±0.72a	15.86±1.10a	13.00±1.17ab	13.90±0.92ab	12.00±1.14b	11.83±1.85b
	2019	18.71±0.29a	17.29±0.18b	13.60±0.40c	14.13±0.23c	13.50±0.22c	12.67±0.21d
主根直径 Taproot diameter （mm）	2017	9.39±0.40a	7.64±0.28b	4.98±0.12cd	5.36±0.18c	4.36±0.19de	4.16±0.14e
	2018	11.07±0.60a	9.54±0.38a	8.01±0.69b	8.36±0.63b	7.99±0.80b	7.47±0.59b
	2019	11.92±0.27a	11.00±0.21a	9.13±0.15bc	9.58±0.11b	8.43±0.79c	8.47±0.35c
根颈直径 Root collar diameter （mm）	2017	3.11±0.22a	3.17±0.17a	2.15±0.12b	2.08±0.13b	1.77±0.11bc	1.49±0.09c
	2018	16.31±0.92a	15.04±0.28ab	13.27±0.38bcd	14.22±0.35bc	12.61±0.65cd	11.88±0.59d
	2019	19.69±0.33a	18.83±0.18ab	18.14±0.38b	18.81±0.24ab	17.97±0.34b	15.67±0.74c
根颈芽数 Root collar bud number	2017	15.59±1.76a	16.96±0.98a	8.74±0.60b	9.52±1.12b	8.48±1.00b	7.37±0.65b
	2018	68.00±3.13a	66.57±2.10a	55.20±1.02b	63.00±0.87a	54.50±1.31b	48.67±2.16c
	2019	69.86±1.90a	67.29±4.14a	49.40±3.3bc	51.25±4.60b	40.00±3.54bc	38.17±4.39c

处理 Treatment	胞间CO₂浓度 Intercellular CO₂ concentration （C_i， ×10^-6）	净光合速率 Net photosynthetic rate （P_n， μmol·m^-2·s^-1）	气孔导度 Stomatal conductance （G_s， μmol·m^-2·s^-1）	蒸腾速率 Transpiration rate （T_r， mmol·m^-2·s^-1）	水分利用率 Water utilization ratio （WUE， μmol·mmol^-1）
RP	263.65±3.75d	24.79±0.72a	502.42±12.14a	17.35±0.57a	1.51±0.08a
FP	276.48±6.62c	22.13±0.25b	491.02±16.97a	16.47±0.60a	1.41±0.06ab
RS	290.28±4.45b	19.10±0.20c	381.61±6.99bc	14.68±0.18b	1.31±0.02bc
FS	288.26±1.72b	20.03±0.22c	416.26±12.95b	15.02±0.31b	1.35±0.03b
R0	313.29±3.83a	17.79±0.48d	371.35±24.67c	13.97±0.21bc	1.28±0.04bc
F0	322.14±3.04a	15.11±0.23e	369.57±11.06c	12.94±0.18c	1.18±0.03c