不同種植方式對(duì)雜花苜蓿根系特征及地上生物量的影響＊

海 棠，馬鶴林，娜仁圖雅

（內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)生態(tài)環(huán)境學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010019）

1 引言

苜蓿是世界上栽培面積最廣泛的牧草，具有適應(yīng)性廣、產(chǎn)草量高、品質(zhì)好、營養(yǎng)豐富、并含有未知促生長因子、抗旱、耐鹽堿、固氮改土、保持水土、改善生態(tài)環(huán)境等特點(diǎn)，經(jīng)濟(jì)效益，生態(tài)效益、社會(huì)效益都好〔1〕。

苜蓿根系發(fā)達(dá)、耐干旱，在培肥土壤和保持水土、改善生態(tài)環(huán)境方面起著重要作用〔2〕。

無芒雀麥抗寒、抗旱性強(qiáng)，營養(yǎng)價(jià)值高，可用作制干草、放牧、青貯等，且由于地下根頸發(fā)達(dá)，具有較好的水土保持作用。無芒雀麥能適應(yīng)大部分溫帶氣候，而且在它的適應(yīng)區(qū)內(nèi)，干草產(chǎn)量要比一般的冷季型禾草高〔3〕。苜蓿和無芒雀麥?zhǔn)亲钸m合生長的豆科和禾本科優(yōu)質(zhì)多年生牧草，二者混播是最理想的草種組合〔3〕。

研究建立苜蓿＋無芒雀麥混播人工草地，在生長季進(jìn)行直接放牧利用或刈割調(diào)制青貯飼料，將有助于該地區(qū)的生態(tài)恢復(fù)和畜牧業(yè)的持續(xù)高效發(fā)展，對(duì)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義〔4〕。

草原3號(hào)雜花苜蓿（Medicago varia Martin.cv.Caoyuan No.3）是在草原2號(hào)苜蓿（Medicago variaMartin.cv.Caoyuan No.2）的基礎(chǔ)上由內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)采用集團(tuán)選擇法經(jīng)多年選育育成的一個(gè)新品系〔5〕。

目前有很多人對(duì)苜蓿和雀麥等豆科牧草和禾本科牧草混播進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。在2003～2004年在農(nóng)牧交錯(cuò)帶典型地段——內(nèi)蒙古自治區(qū)通遼市內(nèi)蒙古民族大學(xué)校內(nèi)試驗(yàn)農(nóng)場(chǎng)進(jìn)行，通過刈割次數(shù)和刈割時(shí)期試驗(yàn)，對(duì)草原3號(hào)雜花苜蓿＋無芒雀麥混播草地進(jìn)行了生理生態(tài)特性的研究。

2007年由張永亮、王建麗、胡自治等人對(duì)雜花苜蓿與無芒雀麥混播群落種間競爭及穩(wěn)定性進(jìn)行觀察結(jié)果表明：草地生物量的凈積累主要在生育前期，單播和混播草地中雜花苜蓿的AGR和RGR平均值高于敖漢苜蓿（Medicago sativa CV.Aohan）；同種苜?；觳ヅc單播草地生物量快速積累期相同，但不同品種間有所差異〔6〕。

2010年吳姝菊對(duì)紫花苜蓿與無芒雀麥、扁穗冰草混播效果進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，混播群體較禾本科單播群體草地利用效益分別提高12.71%和23.13%，牧草產(chǎn)量分別提高7.27%和15.46%，混播既便于牧草貯藏與利用，又可提高牧草的飼用價(jià)值，獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益。這方面還有很多關(guān)于豆科牧草和禾本科牧草混播特性的研究但對(duì)草原3號(hào)雜花苜?；觳サ难芯繀s少之甚少。

根系是植物吸收、轉(zhuǎn)化和儲(chǔ)藏養(yǎng)分的器官，其生長發(fā)育狀況直接影響著地上生物量〔7〕。強(qiáng)大的根系，能夠獲取更多的地下資源，使其在地下資源競爭中處于有利位置，但不同品種植物的根系在不同的環(huán)境條件下表現(xiàn)出不同的特點(diǎn)，即表現(xiàn)出各自的根系發(fā)育特性〔8〕。

苜蓿根頸是產(chǎn)生分枝的重要部位，同時(shí)也是吸收、運(yùn)輸、儲(chǔ)存養(yǎng)分和水分的重要器官，直接影響苜蓿生產(chǎn)性能和可持續(xù)利用，如再生性、耐寒性、抗旱性和抗病蟲害性等都與其密切相關(guān)〔9〕。因此，根系的健康，是支撐苜蓿植株整體健康的根基，是草地健康評(píng)價(jià)中不可缺少的部分〔10〕。

2 研究目的及意義

豆科牧草和禾本科牧草混播會(huì)提高人工草地產(chǎn)量和節(jié)省利用時(shí)間，研究草原3號(hào)雜花苜蓿單播、草原3號(hào)雜花苜蓿與緣毛雀麥同行混播、間行混播方式下其地上生物量及地下根系特征的變化規(guī)律，根據(jù)地上與地下生物量的變化確定草原3號(hào)雜花苜蓿最適宜的種植方式。

3 材料與方法

3.1 試驗(yàn)地概況

和林格爾縣屬于中溫帶半干旱大陸性季風(fēng)氣候，其主要特征是干旱、多風(fēng)、寒冷，日光充足，溫差大，冬季漫長而寒冷，夏季時(shí)短而溫?zé)?，春季升溫快，秋天降溫烈。年平均氣溫?.2℃左右。一月平均氣溫為－12.8℃，極端最低氣溫為－31.7℃，七月平均氣溫為22.1℃，極端最高氣溫為37.9℃。年日均氣溫在5℃以上的持續(xù)時(shí)間為195d左右，年日均氣溫0℃以上持續(xù)的時(shí)間為233d左右。平均降水量為392.8mm。

供試材料為草原3號(hào)雜花苜蓿（Medicago varia Martin.cv.Caoyuan No.3），來自內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)；緣毛雀麥（Bromus ciliatus），來自新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)。

3.2 試驗(yàn)樣地設(shè)置

試驗(yàn)設(shè)單播（條播）、同行混播、間行混播3種播種方式，小區(qū)面積為2m×5m，播種前對(duì)土壤進(jìn)行深耕、耙地、平整、鋤草等栽培措施，然后采用隨機(jī)區(qū)組法排列小區(qū)，播種行距30cm。分別以草原3號(hào)雜花苜蓿單播（CK）為對(duì)照，以草原3號(hào)雜花苜蓿與緣毛雀麥同行、間行混播，按1／3∶2／3（A1）、1／2∶1／2（A2）、2／3∶1／3（A3）的比例進(jìn)行混播。2010年6月14日播種，7月15日進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)定。（表1）

表1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

3.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

3.3.1 草原3號(hào)雜花苜蓿地上部分的觀測(cè)

3.3.1.1 株高

隨機(jī)選取健康植株從地面測(cè)量至植株頂端，重復(fù)5次。

3.3.1.2 單株鮮重

隨機(jī)選取5株雜花苜蓿稱鮮重并取平均值

3.3.2 草原3號(hào)雜花苜蓿根系形態(tài)觀測(cè)

3.3.2.1 根頸粗

選擇生長健康植株，用小鐵鍬將其根頸挖得露出土面，用游標(biāo)卡尺測(cè)定根頸粗度，重復(fù)5次。

3.3.2.2 根長度

隨機(jī)選取幾株雜花苜蓿用小鐵鍬將其根系挖出土，用尺子量其長度，重復(fù)5次。

3.3.2.3 根系體積

隨機(jī)選取5株雜花苜蓿將挖出根系，浸入稱有水量筒中觀察量筒里水的高度的變化測(cè)出體積，取平均值。

4 結(jié)果分析

4.1 不同種植方式對(duì)草原3號(hào)雜花苜蓿根系特征的影響

4.1.1 根頸粗

表2 草原3號(hào)雜花苜蓿不同種植方式下的根頸粗

分析得出：7月份單播苜蓿的根頸粗為1mm；不同比例的同行混播情況下苜蓿根頸最粗為1.2mm，最細(xì)為1.1mm；不同比例的間行混播的苜蓿根莖最粗為1.1mm，最細(xì)為0.8mm。8月份單播苜蓿的根頸粗為1.28mm；不同比例的同行混播情況下苜蓿根頸最粗為2.3mm，最細(xì)為2mm；不同比例的間行混播的苜蓿根莖最粗為2.1mm，最細(xì)為1.95mm。9月份單播苜蓿的根頸粗為3.2mm；不同比例的同行混播情況下苜蓿根頸最粗為2.9mm，最細(xì)為2.6mm；不同比例的間行混播的苜蓿根莖最粗為5mm，最細(xì)為3.2mm。

4.1.2 根長度

表3 草原3號(hào)雜花苜蓿不同種植方式下的根長度

觀測(cè)日期7月份 8月份 9月份播種方式 根長度（cm）播種方式根長度（cm）播種方式根長度（cm）間行混播 3.6 間行混播 11 間行混播23 1／3∶2／3 1／3∶2／3 1／3∶2／3間行混播 3.2 間行混播 13 間行混播 20 1／2∶2／2 1／2∶1／2 1／2∶1／2間行混播 3.7 間行混播 11 間行混播 18 2／3∶1／3 2／3∶1／3 2／3∶1／3

分析得出：7月份單播苜蓿的根長度為2.4cm；不同比例的同行混播情況下苜蓿根最長為8cm，最短為4cm；不同比例的間行混播的苜蓿根最長為3.7cm，最短為3.2cm。8月份單播苜蓿的根長度為8.7cm；不同比例的同行混播情況下苜蓿根最長為15cm，最短為13cm；不同比例的間行混播的苜蓿根最長為13cm，最短為11cm。9月份單播苜蓿的根長度為14cm；不同比例的同行混播情況下苜蓿根最長為28cm，最短為25cm；不同比例的間行混播的苜蓿根最長為23cm，最短為18cm。

草原3號(hào)雜花苜蓿根長度大小的順序?yàn)椋和谢觳ィ鹃g行混播＞單播。（表3）

4.1.3 根系體積

表4 草原3號(hào)雜花苜蓿不同種植方式下的根體積

從表中得出混播方式下的草原3號(hào)雜化苜蓿的根系體積比單播下的體積要大。在7月份同行混播的根系體積比間行混播的大，同行混播比例1／3∶2／3的根體積最大（0.12mL），混播比例2／3∶1／3的根體積最?。?.08mL），在8月份同行混播比例2／3∶1／3時(shí)的根體積最大（1mL），混播比例1／2∶2／2時(shí)的根體積最?。?.4mL）間行混播比例2／3∶1／3時(shí)根體積最大（0.8mL），混播比例1／2∶2／2時(shí)的根體積最?。?.5mL），9月份的數(shù)據(jù)表明同行混播的要比間行混播的要長，同行混播比例中1／2∶2／2根體積最大（6.5mL），比例2／3∶1／3的根體積最?。?mL）。（表4）

4.2 不同種植方式對(duì)草原3號(hào)雜花苜蓿地上生物量的影響

表5 草原3號(hào)雜花苜蓿地上生物量

圖1 草原3號(hào)雜花苜蓿地上生物量

從圖中分析出在不同混播方式中單播方式下的草原3號(hào)雜花苜蓿的生長慢并且植株矮；同行混播的草原3號(hào)雜花苜蓿的株高普遍較高。其草原3號(hào)和緣毛雀麥的混播比例為1／2∶1／2時(shí)的植株最高。間行混播下草原3號(hào)雜花苜蓿的混播比例1／3∶2／3時(shí)出現(xiàn)了最高的植株。（圖1）

圖2 草原3號(hào)雜花苜蓿單株鮮重比較

從圖分析出單播情況下草原3號(hào)雜花苜蓿的鮮重比同行混播比例為1／3∶2／3、間行混播比例為1／3∶2／3時(shí)的重。但同行混播和間行混播其他比例的單株鮮重都比單播情況下的要重。最高達(dá)到了4.6（g），而單播卻只有3.61（g）。（圖2）

4.3 不同種植方式對(duì)草原3號(hào)雜花苜蓿生長速率的影響

圖3 草原3號(hào)雜花苜蓿生長速率比較

分析得出草原3號(hào)雜花苜蓿在單播的情況下生長速度沒有多大的變化。在同行混播的方式下的草原3號(hào)雜花苜蓿7月到8月的生長速度比8月到9月的快。在間行混播的方式下的草原3號(hào)雜花苜蓿7月到8月的生長速度比8月到9月份的生長速度要慢。（圖3）

4.4 不同種植方式下草原3號(hào)雜花苜蓿地上及地下生物量的關(guān)系

表6 地上及地下生物量

圖4 根莖粗與地上生物量的關(guān)系圖

分析得知在同一時(shí)間草原3號(hào)雜花苜蓿和緣毛雀麥間行混播比例為1／2∶1／2時(shí)根頸粗為5mm其單株鮮重為4.0g，株高為37cm，同行混播比例為2／3∶1／3根頸粗為2.6mm其單株鮮重為4.2g，株高為44cm，可以看出不同混播方式與對(duì)照相比地上生物量相對(duì)高，而且地上生物量的多少與根頸粗有著直接的關(guān)系。（圖4）

表7 根頸粗

圖5 根莖粗與根長度及體積的關(guān)系圖

間行混播的草原3號(hào)雜花苜蓿的根頸粗和根系體積比單播和同行混播苜蓿的要高，但是其根系總長度卻比同行混播的要短。間行混播比例2／3∶1／3時(shí)草原3號(hào)雜花苜蓿的根頸粗與對(duì)照沒有差異。（圖5）

5 結(jié)論與討論

5.1 討論

本實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在草原3號(hào)雜花苜蓿和緣毛雀麥混播比例為1／3∶2／3時(shí)，草原3號(hào)雜花苜蓿的地上生物量明顯降低（圖4），尤其在間行混播情況下更明顯，這可能是由于兩種牧草品種間存在競爭，產(chǎn)生了化感效應(yīng)所致，有關(guān)這方面的問題還需進(jìn)一步做實(shí)驗(yàn)證實(shí)。

研究表明同行混播的草原3號(hào)雜花苜蓿根頸較細(xì)，根系較長，地上生物量多，間行混播的草原3號(hào)雜花苜蓿根頸粗，根系較短，地上生物量相對(duì)少，可能更有利于抗旱、抗寒、抗逆境，這還需繼續(xù)做相關(guān)實(shí)驗(yàn)論證。

5.2 結(jié)論

（1）不同種植方式對(duì)草原3號(hào)雜花苜蓿根頸粗有重要的影響，草原3號(hào)雜花苜蓿間行混播的根頸粗＞單播的根頸粗＞同行混播的根頸粗。

（2）不同種植方式影響草原3號(hào)雜花苜蓿根長的分布，草原3號(hào)雜花苜蓿同行混播的根長度＞單播的根長度＞間行混播的根長度。

（3）草原3號(hào)雜花苜蓿根頸粗和地上生物量之間存在著密切關(guān)系，當(dāng)草原3號(hào)雜花苜蓿根頸粗度大時(shí)其地上生物量相對(duì)少（草原3號(hào)雜花苜蓿同行混播時(shí)）；草原3號(hào)雜花苜蓿根頸粗度小時(shí)其地上生物量相對(duì)多（草原3號(hào)雜花苜蓿同行混播時(shí)）。

（4）不同種植方式下的草原3號(hào)雜花苜蓿根頸粗、根長度和根體積之間有著密切的聯(lián)系，當(dāng)草原3號(hào)雜花苜蓿根頸粗和根系體積都大時(shí)其根長度相對(duì)短（間行混播時(shí)）；當(dāng)草原3號(hào)雜花苜蓿根頸粗和根體積都小時(shí)其根長度相對(duì)長（同行混播時(shí)）。

（5）間行混播使草原3號(hào)雜花苜蓿根頸變粗，更易于抵抗逆境；同行混播使草原3號(hào)雜花苜蓿根頸變細(xì)，地上生物量增加，適宜建立高產(chǎn)人工草地。

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