刈割措施對(duì)紫花苜蓿根系內(nèi)可溶性糖含量及返青率的影響

■王 偉 賈玉山 周天榮 尹 強(qiáng) 格根圖

（1.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；2.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院草原研究所，內(nèi)蒙古呼和浩特 010010）

紫花苜蓿(Medicago sativa L.)為多年生豆科牧草，素有“牧草之王”的美譽(yù)[1]。隨著畜牧業(yè)的快速發(fā)展，紫花苜蓿已逐漸成為我國(guó)種植面積最大、應(yīng)用最廣的一種優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)牧草。伴隨我國(guó)農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變，紫花苜蓿在農(nóng)業(yè)中的作用也變得重要起來[2]。由于我國(guó)北方地區(qū)冬季氣溫較低，凍害嚴(yán)重影響苜蓿生長(zhǎng)分布[3]，制約了紫花苜蓿的越冬及返青。目前，紫花苜蓿返青率減低逐漸成為制約我國(guó)北方地區(qū)人工草地能否成功建植的關(guān)鍵問題[4]。刈割措施作為紫花苜蓿利用的一種重要方式[5]，能夠充分發(fā)揮紫花苜蓿的作用，提高其生產(chǎn)性能[6]。合理的刈割技術(shù)不僅影響紫花苜蓿的品質(zhì)，還會(huì)影響到翌年的返青率。紫花苜蓿的返青率與根系內(nèi)可溶性糖含量有著非常緊密的聯(lián)系[7]，根系內(nèi)可溶性糖含量增加，可適當(dāng)提高紫花苜蓿的抗寒能力[8]，并有助于提高返青率[9]。因此，本試驗(yàn)通過對(duì)不同刈割措施下紫花苜蓿的根系內(nèi)可溶性糖含量及返青率進(jìn)行測(cè)定，以此來確定最佳刈割技術(shù)，為提高紫花苜蓿生產(chǎn)能力以及提高返青率提供科學(xué)的理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)

在寧夏回族自治區(qū)銀川市賀蘭山農(nóng)牧場(chǎng)茂盛草業(yè)公司進(jìn)行試驗(yàn)，地理位置為北緯37.2°,東經(jīng)105.3°,年平均氣溫8.5℃，日溫差12～15℃，年平均日照時(shí)數(shù)2 800～3 000 h，是全國(guó)太陽(yáng)輻射和日照時(shí)數(shù)最多的地區(qū)之一。年平均降水量200 mm左右，無霜期185 d左右。

1.2 供試品種及試驗(yàn)設(shè)計(jì)

以“金皇后”紫花苜蓿(Medicago sativa L.)為試驗(yàn)原料。試驗(yàn)小區(qū)面積為9 m2(3 m×3 m)，采用人工刈割的方式，于2013年5月26日、7月11日、8月17日、9月20日進(jìn)行第1次、第2次、第3次、第4次刈割，結(jié)合當(dāng)?shù)厣a(chǎn)實(shí)際情況，以刈割留茬高度5～8 cm作為對(duì)照組（CK），設(shè)置0、2～5、8～11 cm刈割留茬高度處理，分別記為A1、A2、A3處理。以一年刈割4茬為對(duì)照組（CK），設(shè)置一年刈割1、2、3次刈割頻次處理，分別記為B1、B2、B3處理，每個(gè)處理設(shè)置3個(gè)重復(fù)（刈割頻度處理見表1）。

表1 不同刈割留茬高度處理下各茬次紫花

在對(duì)第2、3、4茬紫花苜蓿進(jìn)行刈割之前對(duì)第1、2、3茬紫花苜蓿根系進(jìn)行取樣，在第4茬刈割后35 d（各茬苜蓿收獲時(shí)間間隔為35 d左右）對(duì)第4茬苜蓿根系進(jìn)行取樣。在刈割完畢后，人工挖取3～5株30 cm長(zhǎng)的紫花苜蓿根系，用自來水沖洗干凈,并用吸水紙將根系上的水分吸去。將采集到的根部樣品在105℃下殺青,然后用烘箱于80℃烘干,將樣品用粉粹機(jī)粉粹,混勻后放入紙袋中備測(cè)。于翌年測(cè)定返青率。

1.3 試驗(yàn)方法

用蒽酮比色法測(cè)定可溶性糖含量[9]。稱取干樣粉末5～100 mg，放入大試管，放15 ml蒸餾水，在沸水浴中煮沸20 min，取出冷卻，過濾入100 ml容量瓶，用蒸餾水洗殘?jiān)鼣?shù)次，定容至刻度。將各管快速搖動(dòng)混勻后，在沸水浴中煮10 min，取出冷卻，在620 mm波長(zhǎng)下調(diào)零測(cè)定光密度，以光密度為縱坐標(biāo)，葡萄糖含量（10-3mg）為橫坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

取待測(cè)樣品提取液1.0 ml加蒽酮試劑5 ml，同以上操作顯色測(cè)定光密度，重復(fù)3次。

計(jì)算公式如下：

可溶性糖含量（%）=(C×VT)/(W×V1×106)×100。式中：C——從標(biāo)準(zhǔn)曲線查得葡萄糖量(10-3mg)；

VT——樣品提取液總體積(ml)；

V1——顯色時(shí)取樣品液量(ml)；

W——樣品重(g)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

本試驗(yàn)數(shù)據(jù)的前期處理利用Microsoft Office Excel 2003軟件進(jìn)行，數(shù)據(jù)的方差分析利用SAS 9.0軟件進(jìn)行分析，所有數(shù)據(jù)均以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差來表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同留茬高度對(duì)每一茬次紫花苜蓿根系內(nèi)可溶性糖含量的影響（見表2）

表2 不同刈割留茬高度處理下各茬次紫花苜蓿根系內(nèi)可溶性糖含量

對(duì)不同茬次紫花苜蓿進(jìn)行不同刈割留茬高度處理，對(duì)各茬次紫花苜蓿根系內(nèi)可溶性糖含量進(jìn)行測(cè)定。

苜蓿根系內(nèi)可溶性糖含量與植物受逆境脅迫程度有關(guān)。從表2可知，在留茬高度條件對(duì)紫花苜蓿根系內(nèi)可溶性糖含量的影響中，不同留茬高度處理對(duì)紫花苜蓿根系中可溶性糖含量的影響差異極顯著(P＜0.01)。除A3處理外，其他刈割留茬高度處理組的可溶性糖含量均低于對(duì)照組(P＜0.01)。在5月26日刈割第一茬紫花苜蓿后，對(duì)照組、A3、A2處理之間差異不顯著，但均極顯著高于A1處理(P＜0.01)。在7月11日刈割第二茬紫花苜蓿后，對(duì)照組和A3處理組之間差異不顯著(P＞0.05)，均極顯著高于A1、A2處理組，且A1、A2處理組之間差異不顯著。在8月17日刈割第三茬紫花苜蓿后，對(duì)照組與各處理組之間呈現(xiàn)極顯著差異(P＜0.01)，刈割留茬高度對(duì)紫花苜蓿根系內(nèi)可溶性糖含量的作用為A3＞CK＞A2＞A1。9月20日刈割第四茬紫花苜蓿后，對(duì)照組和各處理組根系內(nèi)可溶性糖含量差異極顯著，其中，A3處理組內(nèi)可溶性糖含量最高，對(duì)照組次之，A1、A2處理之間差異不顯著，但A2要高于A1。

2.2 刈割留茬高度對(duì)返青率的影響

最后一茬紫花苜蓿留茬高度的高低將會(huì)充分影響返青率。本試驗(yàn)在9月20日刈割第四茬紫花苜蓿后，于翌年4月27日測(cè)定不同處理組的返青率，進(jìn)行差異性顯著分析，結(jié)果見表3。

表3 刈割留茬高度對(duì)紫花苜及返青率的影響

由表3可以看出，在對(duì)不同留茬高度紫花苜蓿返青率進(jìn)行顯著性分析后，A1、A2和A3處理組較對(duì)照處理差異極顯著(P＜0.01)。通過差異性顯著分析可得出隨著刈割留茬高度的增加，各處理的返青率也存在極顯著差異(P＜0.01)，其中A3處理的返青率要極顯著高于CK、A1、A2處理組，且較CK、A1、A2高4.4%、20.80%、17.24%。CK的返青率要極顯著低于A3處理，但降低幅度較小，可知適當(dāng)降低留茬高度對(duì)苜蓿翌年的返青率影響較小；CK的返青率要極顯著高于A1、A2處理組，且較 A1、A2處理組高 15.4%、13.46%。A2處理較對(duì)照組和A3處理返青率降低幅度較大；留茬高度為A1處理的返青率為最低，且較CK、A3、A2處理差異極顯著(P＜0.01)?？芍詈笠徊缱匣ㄜ俎Ａ舨绺叨鹊慕档蛯?duì)苜蓿翌年的返青率具有較大的影響。

2.3 不同刈割頻次對(duì)紫花苜蓿根系內(nèi)可溶性糖含量的影響（見表4）

對(duì)苜蓿進(jìn)行不同刈割頻度處理后，測(cè)得不同處理根內(nèi)可溶性糖含量如表4所示。

表4 不同刈割頻次對(duì)紫花苜蓿根系內(nèi)可溶性糖含量的影響（mg/g）

由表4可以看出，在整個(gè)生長(zhǎng)季期間，紫花苜蓿根系中的可溶性糖含量一直在變化，不同刈割頻次的紫花苜蓿根系中可溶性糖含量表現(xiàn)為不同的趨勢(shì)。CK在整個(gè)生長(zhǎng)季中呈現(xiàn)先降低后升高的變化趨勢(shì)，在5月26日刈割第一茬紫花苜蓿后，各處理根系內(nèi)可溶性糖含量差異不顯著（P＞0.05），但CK根系內(nèi)可溶性糖含量要高于B1、B2、B3處理，其中B1、B2、B3處理之間可溶性糖含量變化較小。在7月11日刈割第二茬紫花苜蓿后，各處理之間差異極顯著（P＜0.01），且呈現(xiàn)不同升高或降低趨勢(shì)，B1、CK組中可溶性糖含量較5月26日降低，B2、B3處理組根系內(nèi)可溶性糖含量較5月26日明顯升高，升高幅度較大。在8月17日刈割第三茬紫花苜蓿后，由于當(dāng)時(shí)氣溫較高，各處理組之間差異極顯著（P＜0.01），且根系內(nèi)可溶性糖含量較5月26日、7月11日下降幅度較大，各處理之間可溶性糖含量為CK＞B3＞B1＞B2。在9月20日對(duì)紫花苜蓿進(jìn)行第四次刈割后，B1、B2、B3處理之間差異不顯著（P＞0.05），較8月17日B1、B2、B3處理根系內(nèi)可溶性糖含量升高幅度為37.85、41.24、35.19 mg/g；CK根系內(nèi)可溶性糖含量則為整個(gè)處理組中含量最低，且較8月17日CK處理根系內(nèi)可溶性糖含量升高8.76 mg/g。各處理組在9月20日進(jìn)行最后一次刈割后所測(cè)得根系內(nèi)可溶性糖含量為B3＞B1＞B2＞CK。

2.4 不同刈割頻次對(duì)紫花苜蓿返青率的影響

對(duì)紫花苜蓿進(jìn)行不同刈割頻次處理后，于翌年測(cè)定返青率，結(jié)果見表5。

表5 刈割頻次與紫花苜蓿返青率之間的關(guān)系

從表5可以看出，刈割頻次對(duì)紫花苜蓿的返青率具有顯著影響，隨著刈割次數(shù)的增加，返青率呈現(xiàn)顯著降低趨勢(shì)。通過顯著性分析可以看出，B1、B2、B3處理與CK之間返青率差異極顯著(P＜0.01)，且返青率均高于對(duì)照組；B3處理的苜蓿返青率極顯著高于B1和B2處理(P＜0.01)，分別高2.2%和1.9%；B2和B1處理之間差異不顯著(P＞0.05)，但B2處理組的返青率要稍高于B1處理組。對(duì)照組的返青率值則為整個(gè)處理組中最低值，僅為70.5%。各處理之間返青率值大小為B3＞B2＞B1＞CK。

3 討論

3.1 最后一茬紫花苜蓿適宜刈割留茬高度的確定

苜蓿最后一茬留茬高度的不同會(huì)極顯著影響根系內(nèi)可溶性糖的含量，可溶性糖在此過程中作為一種低溫保護(hù)物質(zhì)，能夠提高苜蓿對(duì)低溫脅迫的適應(yīng)[10]，在溫度降低的情況下，苜蓿會(huì)發(fā)生相應(yīng)的生理生化方面的變化，在此過程中，所有植物組織中的可溶性糖含量都會(huì)升高，這是比較普遍的生理現(xiàn)象[11]。此外，可溶性糖還可以提高細(xì)胞液濃度和細(xì)胞持水組織中的非結(jié)冰水濃度，有助于降低細(xì)胞質(zhì)的冰點(diǎn)，能夠緩沖細(xì)胞質(zhì)因過度脫水而造成凝固[12-13]，可見可溶性糖是一種低溫保護(hù)物質(zhì)。本試驗(yàn)中在9月20日刈割最后一茬苜蓿時(shí)，已進(jìn)入初秋，隨著氣溫的降低苜蓿根系中可溶性糖含量會(huì)持續(xù)增加。氣溫下降造成苜蓿根部積累了大量的可溶性糖，而最后一茬苜蓿留茬高度不同，對(duì)應(yīng)根系內(nèi)可溶性糖積累量也顯著不同。因此，可以推斷最后一茬留茬高度越高越有助于根系可溶性糖含量的增加。

3.2 刈割頻次對(duì)紫花苜蓿根系內(nèi)可溶性糖含量的影響

紫花苜蓿刈割頻次和可溶性糖含量一直被認(rèn)為是相互對(duì)立的，刈割頻次的增加意味著可溶性糖含量的降低。楊恒山在研究中指出，在內(nèi)蒙古通遼地區(qū)紫花苜蓿刈割4茬以上，根系營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)用于再生生長(zhǎng)消耗較多，致使根中總糖含量顯著偏低，直接影響到紫花苜蓿的安全越冬和來年的再生生長(zhǎng)[14]。多次刈割不利于紫花苜蓿保持較高的可溶性糖含量[15]，因此從可溶性糖含量方面看刈割次數(shù)越少越好。遲文峰在哈爾濱地區(qū)對(duì)當(dāng)年種植的紫花苜蓿進(jìn)行不同刈割次數(shù)處理后，結(jié)果表明刈割次數(shù)與紫花苜蓿根系中可溶性糖含量及越冬率呈顯著負(fù)相關(guān)[3]。本試驗(yàn)結(jié)果與以上研究相似，隨著刈割頻次的增加，各處理組苜蓿根系內(nèi)的可溶性糖含量明顯呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，并在最后一茬刈割后，CK組降低到整個(gè)生長(zhǎng)季最低值58.90 mg/g。雖然刈割次數(shù)的增多會(huì)提高飼草產(chǎn)量，卻導(dǎo)致苜蓿根系內(nèi)的可溶性糖含量明顯下降。

4 結(jié)論

通過對(duì)“金皇后”紫花苜蓿進(jìn)行不同留茬高度及頻次的刈割處理研究，探討了刈割留茬高度及頻次對(duì)紫花苜蓿根系內(nèi)可溶性糖含量以及返青率的影響，確定了苜蓿的最佳刈割方式。主要結(jié)論如下：

①建議銀川地區(qū)末茬刈割留茬高度為8～11 cm，對(duì)翌年苜蓿生長(zhǎng)有利。

②最佳刈割頻次為一年刈割3次，此刈割頻次下的苜蓿根系內(nèi)可溶性糖含量較高，有利于提高返青率。