不同覆蓋物對(duì)無(wú)芒隱子草建植的影響

邰建輝,王彥榮 ,李曉霞,魏學(xué),陳谷

(1.蘭州大學(xué)草地農(nóng)業(yè)科技學(xué)院,甘肅蘭州 730020;2.中國(guó)科學(xué)院植物研究所,北京 100093;3.百綠集團(tuán),北京 100025)

我國(guó)西北地區(qū)氣候干旱,年降水量少,蒸發(fā)量大,土壤表層易形成干土層和板結(jié),因而常造成植物種子萌發(fā)和出苗困難,進(jìn)而影響到建植。目前,廣泛采用播種后加覆蓋物來(lái)解決表土干旱、板結(jié)、地溫低、種子萌發(fā)難、出苗速度慢等問(wèn)題。在生產(chǎn)中多種覆蓋物已被利用[1,2],其中,應(yīng)用最廣的是地膜、稻草、砂子或小鵝卵石覆蓋[3]。覆蓋物可影響土壤溫度、水分、鹽分、肥力和質(zhì)地等[4],但影響較大的是土壤溫度和水分[4-7]。

無(wú)芒隱子草(Cleistogenessongorica)是我國(guó)西北荒漠草原的重要野生禾草,對(duì)荒漠生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)和保育具重要作用。該草具有抗熱、抗旱、耐寒、耐踐踏,青綠期較長(zhǎng),營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期色澤墨綠,葉片美觀等特點(diǎn),具有作為優(yōu)良草坪草和生態(tài)草引種馴化的利用價(jià)值[8,9]。成功建植是野生草引種馴化的關(guān)鍵,以往對(duì)無(wú)芒隱子草種子萌發(fā)條件[10-12]、水分與幼苗出土關(guān)系[9]的研究已有報(bào)道,但有關(guān)覆蓋物對(duì)建植影響的研究未見(jiàn)報(bào)道。本研究探討了不同土壤水分條件下,稻草、地膜和砂子覆蓋對(duì)無(wú)芒隱子草幼苗建植和生長(zhǎng)的影響,旨在為無(wú)芒隱子草成功建植提供技術(shù)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究材料

無(wú)芒隱子草種子于2004年9月采自內(nèi)蒙古阿拉善荒漠草原。種子清選、風(fēng)干后貯藏于蘭州大學(xué)草地農(nóng)業(yè)科技學(xué)院低溫種子庫(kù)(3～5℃)待用。試驗(yàn)前測(cè)得種子的發(fā)芽率為98%。

1.2 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2006年在張掖市臨澤縣,蘭州大學(xué)草地農(nóng)業(yè)科技學(xué)院張掖試驗(yàn)站進(jìn)行,海拔1 450 m,年日照時(shí)數(shù)3 045.2 h。年均氣溫7.6℃,最高最低氣溫為39.1和-28℃,≥0℃和≥10℃年積溫分別為 3 470.0和3 078.4℃。年均降水量116mm,年均蒸發(fā)量2 341mm,干燥度5.08,無(wú)霜期170 d。砂壤土,pH為6.8。

1.3 試驗(yàn)處理

試驗(yàn)設(shè)不同水分和不同覆蓋物雙因子處理。水分設(shè)每隔5 d和每隔15 d兩個(gè)灌溉處理,每次灌水0.25 m3/m2;覆蓋物設(shè)覆細(xì)土(對(duì)照)、覆稻草、覆地膜和覆沙4個(gè)處理。2個(gè)灌水試驗(yàn)區(qū)間隔3 m,在每個(gè)灌水區(qū)將覆蓋物處理進(jìn)行隨機(jī)排列,每覆蓋處理4次重復(fù),每重復(fù)1 m×1 m,小區(qū)間隔為0.5 m。每小區(qū)播種8行,行距15cm,每行均勻撒播400粒種子。播種后,沙、土過(guò)4mm細(xì)篩,均勻篩撒于種子上,覆蓋層為1cm左右;稻草(1 kg/m2)和地膜直接覆于撒播后的種子上;全部處理完成后進(jìn)行漫灌。2006年6月9日播種,6月13-21日陸續(xù)出苗,至8月9日無(wú)芒隱子草分蘗數(shù)達(dá)3～6個(gè)時(shí)結(jié)束。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.4.1 土壤溫度與含水量測(cè)定 播種后逐日8:00,14:00和20:00時(shí)測(cè)定各處理5cm處的土壤溫度。并采用烘干減重法(105℃烘12 h)測(cè)定0～10cm土層含水量。

1.4.2 出苗率與幼苗生長(zhǎng) 試驗(yàn)期間逐日記錄試驗(yàn)地各處理的出苗情況。8月9日,各處理隨機(jī)取20單株,測(cè)定植株的高度、分蘗數(shù)、冠幅、葉片數(shù)、葉面積和地上生物量(75℃烘至恒重,萬(wàn)分之一天平稱量),計(jì)算平均數(shù)。

1.4.3 統(tǒng)計(jì)分析 試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS 15.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,Duncan方法進(jìn)行多重比較,Excel制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 覆蓋物對(duì)土壤溫度和土壤含水量的影響

在隔5 d灌溉和隔15 d灌溉條件下,不同覆蓋物對(duì)土壤溫度影響各異。早、中、晚3個(gè)時(shí)刻地膜和砂子覆蓋的土壤溫度始終高于對(duì)照;但稻草覆蓋低于對(duì)照。在隔5 d灌溉條件下早、中、晚3個(gè)時(shí)刻對(duì)照的溫度分別為14.0,29.9和20.1℃,蓋地膜處理“增溫效應(yīng)”最顯著,比對(duì)照平均提高5.1,8.0和10.4℃;其次為砂子覆蓋比對(duì)照平均提高2.0,3.1和3.6℃;與對(duì)照比,稻草覆蓋有明顯的“降溫效應(yīng)”,平均比對(duì)照下降0,9.9和1.1℃(圖1A)。隔15 d灌溉條件下,早、中、晚3個(gè)時(shí)刻對(duì)照的溫度分別為14.7,31.9和22.1℃,各覆蓋處理對(duì)地溫的影響基本與隔5 d灌溉條件下的效應(yīng)一致,但是各個(gè)時(shí)間段的平均地溫上升1.5℃,各處理中午地溫上升最為明顯,平均上升3.2℃(圖 1B)。

各覆蓋處理均有良好的保墑作用。在相同條件下,稻草和地膜覆蓋的土壤含水量最高,對(duì)照的含水量最低,砂子覆蓋的含水量居中。結(jié)果表明,在隔5 d灌溉條件下,地膜、稻草和砂子覆蓋使0～10cm土層含水量分別達(dá)到27.3%,25.6%和21.2%,比對(duì)照提高10.6%,8.9%和4.5%。覆蓋物對(duì)最高土壤含水量的影響不大,但對(duì)最低含水量影響較大,地膜、稻草、砂子覆蓋和對(duì)照的最低含水量分別為15.1%,11.9%,7.7%和7.5%。隔15 d灌溉條件下,各覆蓋處理的含水量變化趨勢(shì)與隔5 d灌溉條件下基本相同,但各處理的平均、最高和最低含水量比隔5 d灌溉處理低5.1%,0.5%和7.4%(表1)。

圖1 隔5 d灌溉(A)和隔15 d灌溉(B)條件下覆蓋物對(duì)5cm處土壤溫度日變化的影響Fig.1 Effect of different mulching on 5cm soil layer temperature under once irrigation every 5 day(A)and once irrigation every 15 day(B)(Mean±SD)

2.2 覆蓋物對(duì)無(wú)芒隱子草建植的影響

在隔5 d灌溉條件下,不同覆蓋物對(duì)無(wú)芒隱子草的建植率影響不顯著,砂子、地膜和稻草覆蓋的建植率分別為33.9%,27.9%和26.4%;對(duì)照為31.6%。在隔15 d灌溉條件下,不同覆蓋物對(duì)無(wú)芒隱子草的建植率影響顯著。砂子覆蓋的建植率最高達(dá)40.7%,顯著高于其他處理;地膜覆蓋為23.6%,與對(duì)照(22.2%)無(wú)顯著差異,但顯著高于稻草覆蓋(15.9%)(圖2)。

表1 不同覆蓋物對(duì)0～10cm土壤層含水量的影響Table 1 Effect of different mulching on 0-10cm layer soil water content

2.3 覆蓋物對(duì)無(wú)芒隱子草幼苗生長(zhǎng)的影響

覆蓋物對(duì)無(wú)芒隱子草的生長(zhǎng)具顯著影響。2種灌溉條件下,砂子覆蓋處理的株高、葉片數(shù)、分蘗數(shù)、冠幅、葉面積(表2)和地上生物量(圖3)顯著高于其他處理(對(duì)照處理的株高除外)。地膜覆蓋對(duì)生長(zhǎng)有促進(jìn)作用,但效果不顯著。稻草覆蓋對(duì)生長(zhǎng)有抑制作用。隔5 d灌溉條件下,株高、葉片數(shù)、分蘗數(shù)、冠幅、葉面積和地上生物量高于隔15 d灌溉處理。

圖2 不同覆蓋物對(duì)無(wú)芒隱子草建植率的影響Fig.2 Effect of different mulchings on establishment rate of C.songorica

圖3 不同覆蓋物對(duì)無(wú)芒隱子草地上生物量的影響Fig.3 Effect of different mulchings on above ground biomass of C.songorica

表2 不同覆蓋物對(duì)無(wú)芒隱子草幼苗生長(zhǎng)的影響Table 2 Effect of different mulchings on seedling growth of C.songorica

3 討論

幼苗建植是野生草人工栽培成功的前提。覆蓋處理可以有效調(diào)節(jié)土壤溫度、水分、鹽分、肥力和質(zhì)地等因素,進(jìn)而有效提高了植物的建植率和幼苗生長(zhǎng)[4,13],并且有利于雜草防除;但不同覆蓋物影響不同。本研究結(jié)果表明,砂子和地膜覆蓋可以提高土壤溫度,而稻草覆蓋降低土壤溫度,這與以往研究結(jié)果一致[5]。

地表的覆蓋物減弱了土壤與大氣之間的水分交換強(qiáng)度,這不但減少了土壤水分的蒸發(fā),還將土壤深層水分提升到土壤表層,而且提高了水分利用效率[14]。在植物生長(zhǎng)早期覆蓋物可以保持土壤表層水分,植物生長(zhǎng)中后期植株本身遮蓋可以替代覆蓋處理起到保墑的效果[15]。這說(shuō)明苗期覆蓋處理對(duì)于干旱地區(qū)植物成功建植具有重要意義。本研究結(jié)果進(jìn)一步證明,各覆蓋處理均有良好的保墑作用。其中,稻草和地膜覆蓋土壤含水量較高,其次為砂子覆蓋,對(duì)照含水量最低。

砂子覆蓋可以顯著提高無(wú)芒隱子草的建植率和幼苗生長(zhǎng)(圖1,2)。這可能是由于砂子的質(zhì)地比較疏松,有利于種子出土成苗,通透性好,有利于透氣并能形成上干下濕的環(huán)境。另外,砂子覆蓋有效提高了土壤含水量、溫度和晝夜溫差,十分有利于小種子的萌發(fā)出苗和幼苗生長(zhǎng)。地膜和稻草覆蓋雖然能大幅度提高土壤含水量,但是地膜覆蓋土壤溫度過(guò)高,溫度上升過(guò)快,但下降速度較慢,導(dǎo)致土壤溫度長(zhǎng)時(shí)間處在過(guò)高的水平(一般處在30～38℃),會(huì)造成種子的次生休眠,以及萌發(fā)后幼苗灼傷和根系過(guò)早的老化等,不利于無(wú)芒隱子草建植生長(zhǎng)。稻草覆蓋導(dǎo)致最高土壤溫度也低于20℃,嚴(yán)重抑制了種子的萌發(fā)出苗。

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