草原錦雞兒直播造林模式的比較研究

陳玉萍，黃俊華，胡成志，姚雨仙

(1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué) 林學(xué)與園藝學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830052；2.烏魯木齊縣水電林業(yè)局，新疆 烏魯木齊縣 830036)

錦雞兒屬植物主要分布于亞洲干旱和半干旱地區(qū)，集中分布在草原和荒漠區(qū)，中國是該屬的主要分布區(qū)[1]。錦雞兒屬植物具有繁殖性強、抗逆性強等特點[2]，其根系發(fā)達、具根瘤，能通過根瘤固氮改善土壤肥力[3]，在荒漠、草原地區(qū)是水土保持、防風固沙、改善環(huán)境、荒山綠化、植被恢復(fù)的先鋒樹種和優(yōu)質(zhì)牧草資源。國內(nèi)許多學(xué)者對其植物生理、種子萌發(fā)特性、無性繁殖等多個方面[4-5]進行了研究。

草原錦雞兒(CaraganapumilaPojark.)隸屬于錦雞兒屬，在新疆地區(qū)主要分布于阿爾泰山、天山、準噶兒西部山地，常形成地帶性植被。在西北山地、丘陵地區(qū)及新疆荒漠草原地區(qū)，直播造林技術(shù)簡單易行，對大面積缺水地區(qū)造林具有重要意義，但迄今為止，僅見李曉梅等對錦雞兒屬植物有關(guān)種子萌發(fā)進行了研究[6]，而關(guān)于其直播造林的技術(shù)未見報道。其他植物直播技術(shù)的研究表明，種子前期處理[5]、播種模式處理[7]和播種量處理[8]均對直播出苗率有一定的影響。探討草原錦雞兒的直播模式，可為新疆干旱半干旱區(qū)大面積無水源的瘠薄地區(qū)應(yīng)用直播造林技術(shù)提供依據(jù)，為草原錦雞兒在植被恢復(fù)及荒地造林中的應(yīng)用提供技術(shù)指導(dǎo)。

1 試驗材料與方法

1.1 試驗材料

草原錦雞兒種子于2012年9月采自新疆烏魯木齊縣的板房溝(43°31′10″N、87°41′49″E，海拔1 350 m)，采種區(qū)草原錦雞兒平均高度為(150±17.32)cm，平均冠幅為(146.83±26.65)cm，種子千粒重為(14.06±0.23)g。種子采收后置于通風條件良好的室內(nèi)風干，選取顆粒飽滿、大小均一、未受昆蟲和病菌侵害的成熟種子室溫下保存。

1.2 試驗地概況

試驗地位于烏魯木齊縣(水西溝)花卉基地，地理位置87°29′39″E、43°27′20″N，海拔1 776 m，地處南山腳下，屬于大陸性北溫帶溫和干旱氣候，光照充足，風力較大。春季干旱多風,夏季炎熱、雨量集中,秋季涼爽短促,冬季寒冷而漫長。年降水量不多，而且分布不均，年降水量的70%～80%集中在5—8月。年均氣溫2.5 ℃，極端最高氣溫39.5 ℃，極端最低氣溫-43.2 ℃。試驗區(qū)土質(zhì)為普通種植土。

1.3 試驗方法

1.3.1 播種試驗設(shè)計

穴播，行距20 cm，穴距15 cm，覆土厚2 cm[9]。秋播試驗于2012年10月下旬進行，種子不做處理；春播于2013年5月下旬完成，播前一周對試驗地噴灑除草劑、除蟲劑及整地，種子用始溫為70 ℃的溫水浸泡24 h后播種。定期測量記錄試驗區(qū)地溫、氣溫及土壤濕度情況。

試驗采用雙因素的隨機試驗設(shè)計，一為每穴播種粒數(shù)，分為5、10、20粒(對照)，二為播種模式，分為先覆膜后播種模式、先播種后覆膜模式、梁峁播種模式、直播模式(對照)，分別標記為XFB、XBF、LMN、ZB。雙因素交叉共得到 12個處理，春秋播共24個處理。小區(qū)排列采用二因素隨機區(qū)組排列。

1.3.2 出苗率、保存率、死亡率測定

播種后每2 d觀測1次出苗情況，出苗以幼苗出土0.5 mm計數(shù)，出苗終止調(diào)查時間以苗木連續(xù)5 d不萌發(fā)為止，死亡率從開始出苗統(tǒng)計至6月22日截止。計算公式為

出苗率=(田間出苗數(shù)/播種粒數(shù))×100%

死亡率=(死亡苗總數(shù)/出苗總數(shù))×100%

保存率=[(出苗總數(shù)-死亡苗總數(shù))/出苗總數(shù)]×100%

1.4 統(tǒng)計分析

本試驗數(shù)據(jù)和圖利用Excel 2010進行初步整理、繪圖, 應(yīng)用SPSS17.0及DPS統(tǒng)計軟件進行單因素和雙因素方差分析檢驗。不同季節(jié)、模式之間采用多重比較法，表、圖中所有數(shù)據(jù)均為3個重復(fù)指標的平均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同播種處理對出苗率的影響

2.1.1 不同播種季節(jié)對出苗率的影響

從春播、秋播試驗對比分析(表1)可以看出，春播、秋播對出苗率差異影響顯著，春播出苗率普遍高于秋播，其出苗率均值高于秋播20百分點以上。春播最高出苗率為92.7%，最低出苗率為39.1%；而秋播最高出苗率僅為74.7%，最低出苗率是36.1%；春播近一半的處理出苗率高于80%，而秋播均低于80%?？傮w而言，春季是草原錦雞兒適宜播種的季節(jié)。

表1 春、秋季不同播種模式條件下草原錦雞兒出苗率比較

2.1.2 播種模式和播種量對出苗率的影響

雙因素方差分析結(jié)果顯示(表2)：春播條件下，播種量對出苗率的影響不顯著(P>0.05)，播種模式對出苗率的影響極顯著(P<0.01)，雙因素交互作用對出苗率的影響顯著(0.01

秋播條件下，僅播種模式對出苗率的影響極顯著(P<0.01)；播種量、播種模式和播種量的交互作用對出苗率的影響均不顯著(P>0.05)。綜上所述，春、秋季播種量對出苗率的影響均不顯著，說明播種模式是影響種子出苗的重要因子。

表2 播種模式和播種量對出苗率影響的雙因素方差分析

(1)不同播種量對出苗率的影響。在春播時節(jié)，XFB、LMN、ZB三種播種模式中5粒/穴播種量處理的出苗率顯著高于20粒/穴，其中ZB播種模式中5粒/穴播種量處理與10、20粒/穴播種量處理均達到顯著差異;XBF播種模式條件下各播種量處理出苗率差異均不顯著(P>0.05)。春季播種條件下，出苗率隨著每穴播種量的增加呈現(xiàn)降低趨勢，各播種模式平均出苗率5粒/穴比10、20粒/穴分別高出12.55、19.62百分點。秋播條件下，僅在LMN播種模式下各播種量處理之間出苗率無顯著性差異(P>0.05)，XFB、XBF播種模式5粒/穴播種量的出苗率均高于其他播量，而ZB播種模式出苗率則表現(xiàn)為10粒/穴略高于5粒/穴、顯著高于20粒/穴。各播種模式出苗率均值也表現(xiàn)為5粒/穴略高于其他播種量處理。綜上所述，春、秋季草原錦雞兒播種量選擇5粒/穴最佳，既可保證出苗率又可以達到節(jié)約種子的目的。

(2)不同播種模式對出苗率的影響。由表1可知，春、秋季播種模式對出苗率的影響極顯著。整體上，春、秋季各播種模式之間普遍表現(xiàn)為：在不同播量下，XFB播種模式出苗率顯著大于對照的出苗率，XFB與XBF播種模式在春播時均無顯著差異，而在秋播時差異均顯著(P<0.05)。在各處理條件下，覆膜模式出苗率均大于未覆膜模式，并且同為覆膜模式，秋播20粒/穴XFB比XBF播種模式出苗率增長21.6百分點，先覆膜后播種更有利于出苗。綜上所述，XFB播種模式下種子具有相對的出苗優(yōu)勢。因此，XFB播種模式為草原錦雞兒播種最佳模式。

2.2 不同播種處理下幼苗存活率與時間的關(guān)系

根據(jù)每日統(tǒng)計的幼苗存活率與時間關(guān)系繪圖，見圖1—6。對比春、秋播幼苗存活率與時間關(guān)系圖可知，春播各模式出苗率高、出苗集中，且死亡率較低，因此幼苗存活率與時間關(guān)系圖無明顯波動，較穩(wěn)定(圖1、3、5)；秋播于次年4月10日左右開始出苗，各播種模式出苗時間差異較大，出苗持續(xù)時間均較長，短期內(nèi)幼苗出現(xiàn)嚴重死亡，導(dǎo)致幼苗存活率與時間關(guān)系圖波動較大(圖2、4、6)。

圖1 春播5粒/穴幼苗存活率隨時間的變化

圖2 秋播5粒/穴幼苗存活率隨時間的變化

圖3 春播10粒/穴幼苗存活率隨時間的變化

圖4 秋播10粒/穴幼苗存活率隨時間的變化

不同播種模式對幼苗存活率與時間關(guān)系的影響差異非常明顯。春播XFB和XBF播種模式表現(xiàn)為出苗早、出苗速度快的特點，出苗較為集中，播種后5 d達到出苗高峰期，10 d左右出苗率達到最大值，并且出苗要比其他播種模式早5 d左右，死亡率也較低，分別為2%～3%和4%～8%，因此幼苗存活率較高；LMN播種模式出苗慢但穩(wěn)定，累計出苗率較高，集中出苗率較低，無明顯的出苗高峰期，出苗最為松散，出苗時間持續(xù)較長，死亡較少且死亡率持續(xù)平穩(wěn)，一般穩(wěn)定在10%以內(nèi)，因此幼苗存活率與時間關(guān)系圖波動變化不大；ZB播種模式出苗較晚，且出苗不集中，出苗時間持續(xù)25 d左右，出苗率也較低，死亡率高達16%～33%，因此幼苗存活率與時間關(guān)系圖波動變化明顯。秋播XBF與XFB播種模式受早春蟲害和低溫影響，幼苗死亡嚴重，幼苗存活率與時間關(guān)系圖前期波動較大，后期較為平穩(wěn)；而ZB和LMN模式出苗相對較晚，出苗率低，短期內(nèi)出苗過程中有死亡現(xiàn)象，且死亡率高達80%左右，導(dǎo)致幼苗存活率與時間關(guān)系圖稍有起伏波動。各播種模式相比而言，覆膜模式下草原錦雞兒種子由于出苗率較高且出苗集中、存活率較高，在持續(xù)陰雨天種子萌發(fā)受水分脅迫和天氣影響不明顯，因此幼苗存活率與時間關(guān)系圖波動較小，而其他模式受氣候條件的影響極為明顯。

圖5 春播20粒/穴幼苗存活率隨時間的變化

圖6 秋播20粒/穴幼苗存活率隨時間的變化

2.3 不同播種處理對幼苗保存率的影響

春秋播不同處理幼苗保存率見表3。由表3可知，春播各播種模式的保存率均在77%以上，均值為91.58%；而秋播各播種模式保存率不足20%，均值為11.53%，XBF模式幼苗全部死亡。而且，春播出苗率與保存率差異較小，大部分差異在20百分點以內(nèi)；秋播出苗率與保存率差異較大，近一半差異在50百分點以上。因此，春播各處理模式保存率明顯優(yōu)于秋播各處理模式，尤其是春播XFB模式可以大幅度提高幼苗的保存率。春季采用XFB模式5粒/穴處理，可使草原錦雞兒種子出苗率達92.7%，幼苗保存率達97%，在大面積直播綠化方面相對比較適宜。

表3 不同處理幼苗保存率比較

3 討 論

3.1 春播、秋播對比

不同的播種期不但影響植物的生長發(fā)育，而且影響種子的出苗率[8]。草原錦雞兒春播出苗率明顯高于秋播，這與河北地區(qū)臭椿直播造林的研究結(jié)果[10]一致，而與山西臭椿的直播造林結(jié)果[11]相反，究其原因主要是研究地點的氣候差異造成的。山西雨量充足，秋播種子在冬季層積催芽下吸足了水分，翌年春天隨著氣溫升高，種子自然萌發(fā)，出苗率較高，而春播由于春旱水分嚴重不足，整地時土壤水分散失影響種子的萌發(fā)；河北地區(qū)與本試驗區(qū)氣候條件相似，冬季雨雪多，春季隨氣溫升高冰雪融化，為春季播種提供了良好的水分條件，因此春播出苗率較高。此外，該研究區(qū)春播各處理模式出苗率及保存率比秋播高，還可能因為：①秋播經(jīng)覆膜處理翌年早春膜內(nèi)升溫快，出苗早，但試驗區(qū)晝夜溫度不穩(wěn)定，夜間溫度可降至0 ℃以下，可能導(dǎo)致幼苗細胞內(nèi)外結(jié)冰，對膜系統(tǒng)造成機械損傷[12]，使早期幼苗出現(xiàn)凍害致死[13]。②秋播覆膜模式種子出苗較早，試驗區(qū)早春擬步甲蟲害較為嚴重，5月為發(fā)生高峰期，覆膜后地溫升高，地溫變化幅度減小[14]，適宜的溫度容易吸引蟲子集聚，導(dǎo)致幼苗被食。③早春試驗區(qū)雪、雨水較多，溫度變化大，秋播的一部分種子長期在此環(huán)境下導(dǎo)致變質(zhì)、發(fā)霉并徹底失去萌發(fā)能力，即使出苗，也會因水分過多而致幼苗受脅迫死亡。對檸條錦雞兒的研究也表明過多的水分會強烈地抑制檸條種子在極高或極低的溫度下發(fā)芽[15]。而春播出苗晚，避開了這種種不利影響，且播種前種子經(jīng)溫水處理后提高了萌發(fā)率和集中萌發(fā)優(yōu)勢，為種子萌發(fā)及保存提供了可靠保障。

3.2 播種量對出苗率的影響

研究結(jié)果顯示，5粒/穴播種量出苗率及保存率均高于其他處理。隨著播量的增加，出苗率和保存率反而降低，這與劉功朋等[8]研究早稻的結(jié)果一致。這主要與幼苗出苗期間相互競爭空間和光照及養(yǎng)分有關(guān)。隨著播量的增加，種子萌發(fā)破土能力增強，大量萌發(fā)的種子集中破土時易使將要開始萌發(fā)的部分種子裸露，芽期易出現(xiàn)“閃芽”現(xiàn)象，隨著每穴播種量的增加，芽期出現(xiàn)“閃芽”現(xiàn)象的概率變大，導(dǎo)致出苗率降低。檸條高密種植下也會由于對水分條件的競爭使苗木生長不良，甚至死亡[16]。適宜的播量有利于提高幼苗保存率。

3.3 播種模式處理比較

種子萌發(fā)是受多種內(nèi)、外因素影響的復(fù)雜過程。水分是種子萌發(fā)的重要影響因素之一，草原錦雞兒種子在土壤水分含量3.75%～17.50%時萌發(fā)率最高[6]。覆膜可以有效地抑制水分的蒸發(fā)，增強土壤的蓄水和保水能力，使土壤濕度恒定在8.7%～16.8%之間，為種子萌發(fā)提供良好的水分條件。溫度也是種子萌發(fā)的必要條件，低溫會抑制種子生理活動，從而影響種子萌發(fā)。采取覆膜措施可以形成微環(huán)境，產(chǎn)生溫室效應(yīng)提高地溫[14]，使地溫迅速達到種子的最佳萌發(fā)溫度[4]，通過改善溫度條件促進種子與地面的水熱循環(huán)，提高種子萌發(fā)能力。研究認為，覆膜模式出苗率一般優(yōu)于未覆膜模式。這與小葉錦雞兒[17]、皂莢[7]的研究結(jié)果相似。

與直播出苗率相比，提高種子保存率是直播造林技術(shù)的又一重點難題。春、秋播覆膜模式的保存率差異顯著，可能是受春、秋播出苗時間差異的影響。秋播覆膜模式早春出苗早、膜下溫度高、蟲害嚴重；另外，秋播覆膜后，翌年早春雜草在高溫環(huán)境下先出苗，且無法鋤草，與幼苗競爭資源，從而降低了覆膜模式的幼苗成活率。而春播播種晚，避開了這些不利影響。宋彬[4]的研究表明，未萌發(fā)的草原錦雞兒種子在萌發(fā)策略上表現(xiàn)出在適宜水分條件下可再次萌發(fā)，秋播中，梁峁播種模式體現(xiàn)了這種萌發(fā)策略的優(yōu)勢，而直播(ZB)模式早春出苗則會遇到雨水腐爛種子現(xiàn)象，降低出苗率。

4 結(jié) 語

在該試驗地區(qū)，草原錦雞兒不適宜秋播，春播覆膜模式可保證較高的出苗率和保存率。在實際生產(chǎn)中，應(yīng)結(jié)合具體的自然地理條件采取適當?shù)牟シN方式。在降水量大的地區(qū)，可采用梁峁播種模式，降低造林覆膜成本；在干旱寒冷地區(qū)，可采用春播覆膜播種模式。該研究結(jié)論可為今后草原錦雞兒大面積推廣應(yīng)用提供參考依據(jù)，但在研究中發(fā)現(xiàn)草原錦雞兒幼苗及成苗期均出現(xiàn)根腐病，這一問題尚需要進一步研究。

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