留茬高度對紫花苜蓿根系生長及翌年返青的影響

王坤龍，王千玉，宋彥軍，劉燕，王偉，尹強

（1.遼寧輝山乳業(yè)集團有限公司，遼寧沈陽110000；2.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；3.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院草原研究所，內(nèi)蒙古呼和浩特010010）

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留茬高度對紫花苜蓿根系生長及翌年返青的影響

王坤龍1，王千玉1，宋彥軍1，劉燕2，王偉2，尹強3

（1.遼寧輝山乳業(yè)集團有限公司，遼寧沈陽110000；2.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；3.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院草原研究所，內(nèi)蒙古呼和浩特010010）

為解決生產(chǎn)中由于留茬高度不當(dāng)造成的紫花苜蓿返青率及翌年干草質(zhì)量降低的問題，本試驗以“WL354HQ”紫花苜蓿為供試材料，通過測定分析不同留茬高度對紫花苜蓿根系生長、儲藏性營養(yǎng)物質(zhì)含量、返青率及翌年第一茬干草質(zhì)量的影響，確定當(dāng)?shù)剡m宜留茬高度。結(jié)果表明：全年刈割中，不同處理的苜蓿根干重均呈先升高后降低的變化趨勢；隨著留茬高度的增加，主根直徑、根干重和側(cè)根總數(shù)均增加，但根頸分枝數(shù)減少。末茬刈割高度8～11 cm處理的苜蓿根內(nèi)儲藏性營養(yǎng)物質(zhì)、返青率和翌年第一茬苜蓿干草質(zhì)量極顯著高于其他處理（P＜0.01）。綜合分析認(rèn)為，凌海地區(qū)紫花苜蓿第一、二、三茬適宜留茬高度為5～8 cm，第四茬適宜留茬高度為8～11 cm。

紫花苜蓿；留茬高度；根系；儲藏性營養(yǎng)物質(zhì)；質(zhì)量

由于我國北方處在高緯度地區(qū)，紫花苜蓿越冬率普遍偏低，易發(fā)生根頸凍死現(xiàn)象，造成翌年紫花苜蓿草產(chǎn)量大幅降低（遲文峰和崔國文，2006）。因此，苜蓿能否安全返青已成為制約我國北方苜蓿產(chǎn)業(yè)健康持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵（崔國文，2009）。研究表明，紫花苜蓿根系的生長情況很大程度上可影響地上部分的生長、再生和翌年的返青率（Lamba等，2009；鄒琦，2000）。而適宜的留茬高度是形成龐大根系的重要保障。為此，本試驗結(jié)合生產(chǎn)實踐，通過對不同留茬高度對紫花苜蓿根系生長發(fā)育、越冬和翌年第一茬干草質(zhì)量的影響進(jìn)行了系統(tǒng)研究，以確定當(dāng)?shù)刈钸m留茬高度，旨在為該地區(qū)紫花苜蓿生產(chǎn)提供理論依據(jù)和技術(shù)指導(dǎo)。

1　材料與方法

1.1試驗地點及概況試驗地點位于遼寧省西南部凌海市沈陽茂源草業(yè)有限公司徐河作業(yè)區(qū)，地理位置介于北緯40°48'～41°26'，東經(jīng)120°42'～121°45'，屬溫帶季風(fēng)性氣候，四季分明，雨熱同季。年平均氣溫8.9℃，年平均降水量610 mm，無霜期160～180 d。土壤類型屬于砂質(zhì)壤土，肥力中等。

1.2試驗材料與試驗設(shè)計

1.2.1試驗材料選用北京正道生態(tài)科技有限公司“WL354HQ”紫花苜蓿為試驗材料，材料種植年限為2年，條播播量為25 kg/hm2（包衣種子）。試驗田地地勢平坦，苜蓿長勢良好，無灌水。

1.2.2試驗設(shè)計試驗采用人工鐮刀刈割，刈割期均在現(xiàn)蕾期至初花期進(jìn)行。試驗小區(qū)面積9 m2（3 m×3 m），年均刈割四次，分別為2014年5月25日、7月3日、8月10日、9月23日。留茬高度試驗結(jié)合當(dāng)?shù)厣a(chǎn)實際，設(shè)置0、2～5、5～8、8～11 cm四個刈割留茬高度處理，每個處理設(shè)置3個重復(fù)。第一、二、三茬苜蓿根系在下一茬刈割前進(jìn)行取樣，第四茬刈割后35 d對第四茬苜蓿根進(jìn)行取樣（各茬紫花苜蓿收獲時間間隔為35 d左右）。采用人工壕溝法于各小區(qū)隨機挖取3株長30 cm紫花苜蓿根系，用水沖洗干凈，并用吸水紙吸去根上的水分，立即帶回室內(nèi)對根系形態(tài)進(jìn)行測量，測量后，在105℃下殺青，烘箱烘干，測量干重。粉粹機粉粹混勻后放入紙袋中，測定其根內(nèi)儲藏性物質(zhì)含量。于翌年返青期進(jìn)行返青率測定。

1.3測定指標(biāo)及方法粗蛋白質(zhì)：利用FOSS 8400全自動凱氏定氮儀進(jìn)行測定。

主根直徑（cm）：以根中部為標(biāo)準(zhǔn)，用游標(biāo)卡尺測定直徑。

側(cè)根數(shù)：側(cè)根離主根0.5 cm處的側(cè)根直徑（d）≥0.1cm時，可計入，小于0.1 cm時，不計入。

側(cè)根位置：距主根頸最近的第1個側(cè)根位置。

根體積（mL）：排水法測定根系總體積。

根干重：將采集的根部樣品用水沖洗，在105℃下殺青，烘箱65℃烘干，均值作為單株根干重。

根內(nèi)可溶性糖、可溶性蛋白、丙二醛、脯氨酸：均利用Alpha 1506紫外可見分光光度計進(jìn)行測定（于輝，2007）。

返青率：返青期（正常生長發(fā)育的植株占整體植株40%～60%）采用田間目測進(jìn)行測定，選擇不同處理小區(qū)內(nèi)生長情況優(yōu)良的10株紫花苜蓿作為觀察對象，以春季越冬紫花苜蓿植株從根頸處長出新嫩枝芽露出地面、出現(xiàn)鮮綠色為記錄標(biāo)準(zhǔn)。

返青率/%=（返青枝條數(shù)/枝條總數(shù)）×100。

1.4數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)的前期處理均利用Excel 2003軟件進(jìn)行處理，圖利用SigmaPlot 10.0軟件進(jìn)行處理，數(shù)據(jù)的方差分析利用SPASS 17.0軟件進(jìn)行處理。

2　結(jié)果與分析

2.1留茬高度對紫花苜蓿根干重變化的影響由圖1可知，對苜蓿進(jìn)行不同留茬高度處理后，同一茬次不同處理之間，相同處理各茬次之間根干重均差異明顯。全年刈割中，不同留茬高度處理的苜蓿根干重均呈先升高后降低的變化趨勢，第二茬苜蓿根干重均達(dá)到最高，第四茬苜蓿根干重均最低，且8～11 cm＞5～8 cm＞2～5 cm＞0 cm處理。可知留茬高度在一定程度上影響紫花苜蓿根系干物質(zhì)積累的能力，隨著留茬高度的增加，根系干重增加幅度越大，在后期苜蓿再生時，所需根提供營養(yǎng)和能量越低，留茬8～11cm根干重降幅最小。

圖1　不同留茬高度對苜蓿根干重變化的影響

2.2留茬高度對第四茬苜蓿根形態(tài)的影響由表1可知，不同留茬高度處理的紫花苜蓿根形態(tài)指標(biāo)差異明顯，各處理之間紫花苜蓿主根直徑、根體積和側(cè)根總數(shù)均隨留茬高度增加而增加，且2～5、5～8、8～11cm處理的苜蓿側(cè)根總數(shù)均達(dá)到60個以上。其中，刈割留茬高度為8～11cm處理的紫花苜蓿根系形態(tài)指標(biāo)最優(yōu)，分別為2.65 cm、31.76 cm3和66個。在不同處理中，離主根最近的側(cè)根位置也同側(cè)根總數(shù)變化規(guī)律相同，但一定程度上呈現(xiàn)不規(guī)則變化。根莖分枝數(shù)隨留茬高度增加而減少，刈割留茬高度為0 cm處理的紫花苜蓿根頸分枝數(shù)最多（P＜0.01），為28枝。

表1　不同留茬高度對第四茬苜蓿根形態(tài)的影響

2.3留茬高度對第四茬苜蓿根內(nèi)儲藏性物質(zhì)與翌年返青率的影響由表2可以看出，通過對第四茬苜蓿根內(nèi)儲藏性物質(zhì)進(jìn)行測定，不同處理下根系內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)含量和翌年返青率差異極顯著，其中留茬8～11 cm處理根系內(nèi)可溶性糖、丙二醛、脯氨酸、可溶性蛋白含量分別為89.41、30.26、0.32、25.89 mg/g，極顯著高于其他處理苜蓿（P＜0.01），且其翌年返青率達(dá)到79.89%，明顯高于其他處理，說明最后一茬苜蓿留茬高度的高低會影響根系內(nèi)儲藏性物質(zhì)含量，從而直接影響翌年紫花苜蓿返青率的高低。當(dāng)最后一茬紫花苜蓿留茬高度高于10 cm時，翌年的返青率將高達(dá)79.89%。

表2　不同刈割留茬高度對第四茬苜蓿根系內(nèi)儲藏性物質(zhì)與翌年返青率的影響

2.4不同留茬高度對翌年苜蓿第一茬干草產(chǎn)量及品質(zhì)的影響由表3可知，通過對苜蓿進(jìn)行不同留茬高度處理后，翌年第一茬紫花苜蓿干草產(chǎn)量及干草品質(zhì)差異明顯，隨著刈割高度的增加，翌年第一茬苜蓿干草產(chǎn)量及品質(zhì)呈上升趨勢。翌年第一茬干草產(chǎn)量為8～11 cm＞5～8 cm＞2～5 cm＞0 cm處理。在干草營養(yǎng)品質(zhì)方面，8～11 cm處理的粗蛋白質(zhì)含量和相對飼用價值最高，分別為19.79%和134.87%（P＜0.01）。

表3　不同留茬高度對翌年苜蓿第一茬干草產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

3　討論與分析

3.1刈割留茬高度對紫花苜蓿根形態(tài)的影響根系生長是紫花苜蓿生長的一個重要性狀，其生長情況很大程度上會影響地上部分的生長，且與留茬高度密切相關(guān)（王富貴等，2011）。苜蓿根干重反映根系積累干物質(zhì)的能力，當(dāng)根干重越大時，說明根部吸收水分和營養(yǎng)物質(zhì)的能力越強，積累干物質(zhì)也就越多，從而更好地促進(jìn)了根系的生長（萬素梅等，2004）。本試驗結(jié)果顯示，留茬高度對根干重、直徑、體積、根頸分枝數(shù)和側(cè)根總數(shù)等形態(tài)指標(biāo)產(chǎn)生了巨大的影響。在第一、二茬刈割，苜蓿根干重呈增加趨勢，說明此時根系營養(yǎng)物質(zhì)的積累量大于消耗量，第三、四茬苜蓿根系干重呈下降趨勢，說明此時根系營養(yǎng)物質(zhì)的積累量小于消耗量。在生長后期更應(yīng)注重留茬高度的增加，利于根系貯藏性營養(yǎng)物質(zhì)的積累，確保安全越冬。

根頸分枝數(shù)對地上部分產(chǎn)量具有重要意義，根頸分枝數(shù)與品種和管理有關(guān)，也可客觀反映根內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)及能量的積累量，對紫花苜蓿的再生能力具有非常重要的意義（郭彥軍，2002）。本試驗中根頸分枝數(shù)隨著刈割留茬高度的增加呈降低趨勢，表明低留茬可刺激紫花苜蓿增加根頸分枝數(shù)，因此，在實際生產(chǎn)中，適當(dāng)降低留茬高度，可增加根頸分枝數(shù)，獲得較高的草產(chǎn)量。側(cè)根總數(shù)也隨著留茬高度的增加呈增加的趨勢，側(cè)根總數(shù)越多，吸取地下水分和營養(yǎng)的能力越強，越有助于根系積累更多的儲藏性物質(zhì)。

3.2刈割留茬高度對紫花苜蓿根內(nèi)儲藏性物質(zhì)及返青率的影響根部是吸收、儲存水分和營養(yǎng)物質(zhì)的重要部位（王偉等，2015）。初霜期后，外界溫度逐漸降低，為抵御外界低溫環(huán)境，植物通過積累的儲藏性營養(yǎng)物質(zhì)，如可溶性糖、脯氨酸、丙二醛，以增加細(xì)胞液單位面積的容量，降低滲透勢，來維持細(xì)胞的正常生理活動，使其在寒冷的環(huán)境抵抗脅迫（霍智慧等，2015；馮昌軍等，2005）。根內(nèi)儲藏性營養(yǎng)物質(zhì)含量的提高，有利于增強細(xì)胞的持水能力，顯著提高植物細(xì)胞對水分的束縛力，降低植物細(xì)胞內(nèi)的冰點，對提高植物高水平的抗寒、抗凍能力具有重要作用（喬潔等，2010）。本試驗中，通過對紫花苜蓿進(jìn)行不同留茬高度處理，對第四茬紫花苜蓿根內(nèi)儲藏性營養(yǎng)物質(zhì)含量進(jìn)行測定，發(fā)現(xiàn)刈割留茬高度會極顯著改變根內(nèi)儲藏性營養(yǎng)物質(zhì)含量，進(jìn)而影響苜蓿安全越冬。根內(nèi)可溶性糖、脯氨酸、丙二醛、可溶性蛋白含量均隨刈割留茬高度增加而增加，且在翌年測定返青率后發(fā)現(xiàn)，刈割留茬高度越高，其根內(nèi)儲藏性物質(zhì)越多，返青情況越好。

3.3不同留茬高度對翌年苜蓿第一茬干草產(chǎn)量及品質(zhì)的影響刈割是生產(chǎn)中紫花苜蓿主要的利用方式，適宜的留茬高度可在當(dāng)茬獲得高產(chǎn)的基礎(chǔ)上，提高紫花苜蓿的分蘗、再生和返青能力，而龐大的根系是苜蓿再生和越冬的基礎(chǔ)（孫德智等，2005）。在我國北方地區(qū)，最后一茬紫花苜蓿刈割留茬高度應(yīng)相對高些，較高的留茬可在入冬前使根頸內(nèi)存儲足量的儲藏性營養(yǎng)物質(zhì)，確保苜蓿安全越冬（朱建玲，2008；李龍，2007）。本試驗發(fā)現(xiàn)，末茬留茬高度對翌年第一茬苜蓿的干草產(chǎn)量和品質(zhì)具有明顯的促進(jìn)作用，末次刈割留茬高度越高，翌年第一茬苜蓿的干草產(chǎn)量和品質(zhì)越好，是由于較高的留茬，不僅保證其順利度過冬季，而且可充分滿足苜蓿翌年再生所需的營養(yǎng)物質(zhì)和能量。留茬過低，雖然當(dāng)茬可獲得較高的產(chǎn)草量，但不利于苜蓿根系營養(yǎng)物質(zhì)和能量的儲存，且無法滿足翌年苜蓿再生枝的生長，刈割過低甚至?xí)斐绍俎４竺娣e死亡。本試驗還發(fā)現(xiàn)，初霜來臨之前的紫花苜蓿根系干物質(zhì)含量比初霜后高21.03%，主要是由于初霜來臨之前紫花苜蓿根內(nèi)的儲藏性物質(zhì)高于初霜后，因為在進(jìn)入初霜期之前紫花苜蓿根部仍在儲存營養(yǎng)物質(zhì)，而在進(jìn)入初霜期后，為抵抗低溫脅迫，根部需消耗自身營養(yǎng)物質(zhì)和能量來維持生存，并為翌年返青及再生提供營養(yǎng)。

4　結(jié)論

本試驗結(jié)果表明，留茬越高，利于苜蓿根生長發(fā)育，返青率及翌年第一茬干草質(zhì)量提高，但其根頸分枝數(shù)減少，草產(chǎn)量降低。綜合分析認(rèn)為，凌海地區(qū)生產(chǎn)中紫花苜蓿第一、二、三茬以留茬高度在5～8 cm為宜，第四茬應(yīng)留茬8～11 cm。

［1］遲文峰，崔國文.不同刈割次數(shù)對紫花苜蓿主根中可溶性糖含量及越冬率影響的研究［J］.四川草原，2006，3：4～6.

［2］崔國文.紫花苜蓿田間越冬期抗寒生理研究［J］.草地學(xué)報，2009，17（2）：145～150.

［3］馮昌軍，羅新義，沙偉，等.低溫脅迫對紫花苜蓿品種幼苗SOD、POD活性和脯氨酸含量的影響［J］.草業(yè)科學(xué)，2005，22（6）：29～32

［4］郭彥軍.紫花苜蓿根系形態(tài)學(xué)研究［J］.西南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2002，24（6）：484～486.

［5］霍智慧，宋麗莉，陳月，等.紫花苜蓿耐寒育種研究進(jìn)展.草業(yè)與畜牧［J］. 2015，1：8～10.

［6］李龍.影響紫花苜蓿越冬率的主要因素及解決對策［J］.現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)，2007，12：15～16.

［7］喬潔，劉元和，姚永華，等.4種豆科牧草抗寒性能比較研究［J］.草原與草坪，2010，30（1）：68～73.

［8］孫德智，李鳳山，楊恒山，等.刈割次數(shù)對紫花苜蓿翌年生長及草產(chǎn)量的影響［J］.中國草地，2005，24（5）：33～34.

［9］王富貴，于林清，田自華，等.18份紫花苜蓿材料根系形態(tài)特征及地上生物量關(guān)系的研究［J］.中國草地學(xué)報，2011，33（4）：51～57.

［10］萬素梅，胡守林，黃勤慧，等.不同紫花苜蓿品種根系發(fā)育能力的研究［J］.西北植物學(xué)報，2004，24（11）：2048～2052.

［11］王偉，賈玉山，周天榮，刈割措施對紫花苜蓿根系內(nèi)可溶性糖含量及返青率的影響［J］.飼料工業(yè)，2015，36（11）：31～34.

［12］于輝.刈割次數(shù)對紫花苜蓿草產(chǎn)量、品質(zhì)及抗寒性的研究：［碩士學(xué)位論文］［D］.哈爾濱：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)，2007.

［13］鄒琦.植物生理學(xué)實驗指導(dǎo)［M］.北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2000.60～61.

［14］朱建玲.貯藏性碳水化合物對紫花苜?？购缘挠绊懷芯浚海鄞T士學(xué)位論文］［D］.長春：東北師范大學(xué)，2008.

［15］Lamba P S，Ahlgren H L，Muekenhim R J.Root growth of alalfa，medium redelover，brome grass，and timothy under various eonditions［J］.Agronomy jounal，2009，41（10）：451～458.

In order to solve the problem of unsuitable stubble height on spring rate and hay quality degradation in next year of alfalfa in production，“WL354HQ”alfalfa was used as material in this experiment，through the analysis of influence of different stubble height on alfalfa root growth storage nutrients content，green rate and hay quality，the suitable stubble height were chosen.The results showed that：during the annual mowing，alfalfa root dry weight trend of every treatment was first increased and then decreased.With the increase of stubble height，the main root diameter，root dry weight and total number of lateral root were increased，but the number of root cervical branches reduced.The inside alfalfa root storage of nutrients，spring rate and hay quality degradation in next year of the last mowing stubble height 8～11 cm were significantly higher than other treatments（P＜0.01）.It was concluded that the cutting heights at 5～8 cm was suitable for the first，second，third cutting and 8～11 cm was suitable for the last mowing stubble height is in Linghai area.

alfalfa；stubble height；root；storage nutrients；quality

S816

A

1004-3314（2016）01-0017-04

10.15906/j.cnki.cn11-2975/s.20160106

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)國家牧草產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系（CARS-35）