刈割次數(shù)對紫穗槐生長和氮磷鉀含量的影響

郭 霞，顏淑云，周志宇，張洪榮，秦 彧，鄒麗娜

(蘭州大學(xué)草地農(nóng)業(yè)科技學(xué)院，甘肅 蘭州 730020)

紫穗槐(Amorphafruticosa)又名棉槐，是一種易繁殖、多年生豆科叢生灌木，原產(chǎn)于北美洲，20世紀20年代末作為觀賞綠化樹種引入我國，適應(yīng)性強，分布范圍廣、生長快、耐寒、耐旱、耐濕、抗風(fēng)沙、抗逆性極強，在荒坡、道旁、河岸均可很好生長[1-3]。紫穗槐枝葉對煙塵有較強的抵抗性和固定性，可用做工業(yè)區(qū)、化工區(qū)防護林帶下的灌木層；其枝葉繁密，根系發(fā)達，在園林上常種植作綠籬用；其根部的根瘤具有固氮作用，可改良土壤，所以又是很好的貧瘠地改良的先鋒灌木種[3-4]。此外，紫穗槐具有頗高的經(jīng)濟價值，其枝葉適合作綠肥；老的枝條可用以編筐、簍；果實含芳香油，種子含油達10%；根、莖、葉中都含有紫穗槐甙，可做藥用[5]。

對紫穗槐的研究，主要集中在其水土保持、飼用、綠肥方面。在干旱半干旱地區(qū)，紫穗槐充分發(fā)揮保持土地水分的潛力，能有效地防止水土流失[6]；刁乃宏[7]指出紫穗槐可廣泛用于高速公路、鐵路護坡，園林綠化，營造防護林，它對城市中SO2有一定的抗性，是難得的城市綠化樹種。在飼用價值方面，可通過打漿、水泡、干燥制葉粉、青貯等不同的方法提高家畜對紫穗槐的利用率[8]。王印川[5]對紫穗槐作綠肥也做了大量研究,認為利用紫穗槐當年生嫩枝葉漚制綠肥,肥效高,是一種優(yōu)良的綠肥植物。對紫穗槐抗性方面也有一定的研究，如袁玉欣等[9]研究發(fā)現(xiàn)，低溫雖然對紫穗槐有一定傷害，但其根系可以安全過冬；閆永慶等[10]通過分析鹽脅迫對紫穗槐生長發(fā)育及生理特性的影響，得出紫穗槐具有很強的抗鹽能力；楊娜等[11]通過研究土壤含水量對紫穗槐蒸騰速率與光合速率的影響，發(fā)現(xiàn)土壤含水量越低，紫穗槐葉片氣孔導(dǎo)度與蒸騰速率和光合速率的相關(guān)性越差，含水量越高其相關(guān)性越好。

黃土高原屬溫帶半干旱季風(fēng)氣候，多年平均氣溫8.5～9.5℃，年均降水量為250～450 mm。地帶性植被為干旱森林向森林草原的過渡地帶，自然植被由于多年墾荒種田遭到較大破壞，資源貧乏，水土流失嚴重，主要植被類型有天然樹林、人工林、雜生灌叢、天然草地、人工灌叢等，而紫穗槐作為水土保持的優(yōu)良灌木，是人工灌叢防護林的重要組成部分[12-13]，然而目前關(guān)于刈割對紫穗槐的研究鮮見報道。因此，本研究通過人為控制刈割次數(shù)，探究不同刈割頻度下紫穗槐的生長特性和氮磷鉀含量的變化，為提高家畜對紫穗槐的利用率和黃土高原地區(qū)植被優(yōu)化提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1試驗地概況 本試驗在蘭州大學(xué)榆中校區(qū)試驗田(35°57′ N，104°09′ E)進行，大陸性半干旱氣候，冬冷夏熱、干燥少雨、日照多、光能潛力大、氣候干燥、晝夜溫差大。年日照時數(shù)為2 600 h，年均溫7.7℃，降水382 mm，無霜期為180 d。土壤類型為灰鈣土。

1.2試驗設(shè)計 于2008年4月17日播種，株行距均為1 m，樣地面積為6 m×50 m和10 m×50 m，于2009年4月20日對試驗田的所有植株齊根平茬。于2009年5月30日定株，共選取長勢相近的植株21株，試驗設(shè)3組不同刈割次數(shù)處理，每組刈割處理包括7株植株，編號1-7株為刈割1次處理(1-Ⅰ)、編號8-14株為刈割2次處理(2-Ⅰ，2-Ⅱ)、編號15-21株為刈割3次處理(3-Ⅰ，3-Ⅱ，3-Ⅲ)(以下為了敘述方便以代號表示)。每次刈割都為齊根平茬。剪下的新鮮植株莖、葉分離稱鮮質(zhì)量，之后在120℃殺青30 min，再在65℃下烘48 h，稱干質(zhì)量。莖、葉干樣分別粉碎后待用。刈割時間見表1。

表1 刈割時間

1.3測定方法與統(tǒng)計分析 在每次刈割前測定地上部分自然高度、冠幅(指用鋼尺測得的南北和東西垂直方向的寬度的平均值)、枝條數(shù)(指從根部長出的枝條總數(shù))，刈割之后測定莖長、莖粗(平茬處)、葉質(zhì)量、莖質(zhì)量等。

再生速度(cm/d) = 再生草株高/再生草生長天數(shù)[14]。

粉碎莖、葉干樣分別測定氮、磷、鉀含量：全氮含量用凱氏消化法消化，F(xiàn)IAstar 5000全自動流動注射儀(瑞典FOSS公司生產(chǎn))測定；磷含量用鉬銻抗比色法，在721型分光光度計上于波長660 nm處測定；鉀含量用火焰分光光度計測定[15-16]。

數(shù)據(jù)采用SPSS 17.0 進行統(tǒng)計分析。單因子方差分析(ANOVA)和最小顯著差數(shù)法(LSD)用于不同刈割處理下各指標間的比較和差異顯著性檢驗(P<0.05)。

2 結(jié)果與分析

2.1刈割次數(shù)對紫穗槐株高、冠幅、枝條數(shù)的影響 隨著刈割次數(shù)的增加，紫穗槐植株高度與冠幅明顯下降(表2)。刈割1次平均株高和冠幅分別為125.0和117.0 cm，刈割3次的平均株高和冠幅則分別為67.5和66.0 cm；而且刈割1次的株高和統(tǒng)一冠幅均顯著高于其他處理每次刈割的(P<0.05)。刈割2次的處理中，2-Ⅰ的株高顯著高于2-Ⅱ，但2次刈割時冠幅差異不顯著(P>0.05)。刈割3次的處理中，3-Ⅲ的株高顯著低于3-Ⅰ，冠幅顯著低于3-Ⅱ，而3-Ⅰ和3-Ⅱ的株高和冠幅差異不顯著，說明多次刈割會減緩紫穗槐的生長。再生速度則隨刈割次數(shù)的增加而提高，刈割1次、2次和3次的平均再生速度分別為1.06、1.44和1.52 cm/d。多次刈割有利于紫穗槐的再生生長，枝條數(shù)隨著刈割次數(shù)增加而明顯增加，刈割2次處理的2-Ⅱ和刈割3次處理的3-Ⅲ的枝條數(shù)均顯著高于其他刈割時期(P<0.05)。刈割1次平均每株枝條數(shù)僅為15枝，刈割2次平均為26枝，刈割3次最高，平均為28枝。

表2 不同刈割次數(shù)下紫穗槐的株高、冠幅、枝條數(shù)

2.2刈割次數(shù)對紫穗槐莖粗和莖長的影響 不同刈割次數(shù)對莖粗和莖長有顯著影響(P<0.05)。莖粗和莖長總趨勢表現(xiàn)為刈割1次>刈割2次>刈割3次，且刈割2次處理的第1次刈割顯著高于第2次刈割，而刈割3次處理的3次刈割間差異不顯著(P>0.05)。刈割1次處理的植株，莖桿直徑都在10 mm左右，莖粗遠大于刈割2次和3次的植株(圖1)。

2.3刈割次數(shù)對紫穗槐葉、莖鮮質(zhì)量、干質(zhì)量的影響 不同刈割次數(shù)下紫穗槐葉片鮮、干質(zhì)量差異顯著(P<0.05)(圖2)，其中刈割處理2-Ⅰ與2-Ⅱ葉鮮質(zhì)量之和(601.7 g)遠大于刈割1次處理(451.7 g)和刈割3次處理葉鮮質(zhì)量之和(332.5 g)，同時葉干質(zhì)量和葉鮮質(zhì)量趨勢相同：刈割2次>刈割1次>刈割3次，其中刈割2次處理葉鮮質(zhì)量和葉干質(zhì)量，2-Ⅰ顯著高于2-Ⅱ，而刈割3次處理的3次刈割間差異不顯著(P>0.05)。

圖1 不同刈割次數(shù)下紫穗槐的莖粗、莖長

圖2 不同刈割次數(shù)下紫穗槐的莖、葉鮮、干質(zhì)量

刈割1次與2次平均每株莖鮮質(zhì)量為373.3和330.0 g(2-Ⅰ與2-Ⅱ之和)，刈割3次平均每株莖鮮質(zhì)量總量為159.1 g(3-Ⅰ、3-Ⅱ和3-Ⅲ之和)，顯著低于前兩組刈割(P<0.05)。其中刈割2次處理莖鮮質(zhì)量，2-Ⅰ顯著高于2-Ⅱ。莖干質(zhì)量無顯著差異，而刈割3次處理的3次刈割間差異不顯著(P>0.05)。

2.4刈割次數(shù)對紫穗槐葉、莖氮磷鉀含量的影響 在不同刈割次數(shù)下，刈割3次>刈割2次>刈割1次(圖3)。刈割3次處理的葉含氮量在35 g/kg左右，莖含氮量為20 mg/g左右，而2次刈割葉氮含量在25 mg/g左右，莖含氮量在12～15 mg/g，只刈割1次的葉含氮量僅為24.6 mg/g，莖含氮量小于12.1 mg/g。其中刈割2次處理的葉全氮含量兩次刈割間無顯著差異(P>0.05)，莖全氮含量2-Ⅰ顯著高于2-Ⅱ(P<0.05)，而刈割3次處理的3次刈割間差異不顯著。

刈割3次≥刈割2次>刈割1次的葉、莖含磷量(圖3)；刈割處理3-Ⅰ莖的含磷量2.8 mg/g，顯著高于其他刈割處理(1.3～1.9 mg/g)(P<0.05)；刈割2次處理葉全磷含量，2-Ⅱ顯著高于2-Ⅰ，莖全磷含量無顯著差異(P>0.05)；而刈割3次處理葉全磷含量3-Ⅰ>3-Ⅲ>3-Ⅱ，莖全磷含量3-Ⅰ顯著大于3-Ⅱ和3-Ⅲ。

紫穗槐莖的鉀含量低于葉中鉀含量，其中刈割3次處理的植株，葉和莖中鉀含量明顯高于刈割1次的(圖3)。刈割3次處理葉中最高鉀含量為12.1 mg/g，莖中最高鉀含量為8.2 mg/kg；而刈割1次處理的葉中鉀含量僅為6.8 mg/g，莖中為3.8 mg/g，顯著低于刈割3次處理(P<0.05)；刈割2次處理葉全鉀含量2次處理間無顯著差異(P>0.05)，莖全鉀含量2-Ⅰ顯著高于2-Ⅱ；而刈割3次處理的，葉全鉀含量3次刈割處理間差異不顯著，莖全鉀含量3-Ⅰ顯著大于3-Ⅱ和3-Ⅲ。

圖3 不同刈割次數(shù)下紫穗槐葉、莖全氮、全磷和全鉀含量

3 討論

刈割是草地利用的主要方式之一。在確定適宜割期時,必須考慮牧草生育期內(nèi)生物量的增長和營養(yǎng)物質(zhì)的動態(tài)變化,以獲取單位面積營養(yǎng)物質(zhì)的最大產(chǎn)量[17]。刈割首先影響植物形態(tài)結(jié)構(gòu)，并且在時間尺度上產(chǎn)生較長遠的影響。如對個體株高、分枝數(shù)、生物量等產(chǎn)生影響，進而導(dǎo)致生理生態(tài)學(xué)特征的改變[18-19]，本研究在測定刈割對紫穗槐形態(tài)結(jié)構(gòu)影響的同時測定了刈割對紫穗槐莖葉氮磷鉀營養(yǎng)元素含量的影響，結(jié)果表明,隨刈割次數(shù)的增加，紫穗槐莖葉中氮磷鉀的含量都有上升趨勢，但是過度刈割卻抑制了其生長高度。

刈割時間會影響牧草的株高。一般而言，初次刈割時間越晚，植株高度越高。同時，隨刈割次數(shù)的增加，牧草再生草在一定刈割生育期的植株高度逐漸降低[20]，本研究表現(xiàn)出相似規(guī)律。刈割過程對植物的生長產(chǎn)生影響。適度的刈割能促進牧草的分蘗和再生，從而提高地上部分的生物量，但過度刈割反而抑制牧草地上部分生長[21]。在一定強度內(nèi)，刈割可刺激植物的分蘗(枝)，這可能是通過影響芽的生長、芽的頂端優(yōu)勢、活性芽的數(shù)目及生長的微氣候狀況等因素而產(chǎn)生的[22]。本研究發(fā)現(xiàn)，刈割有利于紫穗槐分枝，最后一次刈割時，在刈割3次處理和刈割2次處理的植株中均有二級分枝的枝條(未統(tǒng)計)，但只刈割1次處理的植株中沒有發(fā)現(xiàn)，而且枝條數(shù)隨著刈割次數(shù)的增加而增加。本研究發(fā)現(xiàn)，不同刈割次數(shù)下紫穗槐葉、莖鮮質(zhì)量、干質(zhì)量差異顯著(P<0.05)，而且刈割2次處理的葉鮮質(zhì)量遠大于刈割1次處理和刈割處理3次處理，在其生長期內(nèi)，生物量積累量是刈割2次>刈割1次>刈割3次，這充分證明合理的刈割處理對于紫穗槐生物量的積累具有重要的作用，說明在紫穗槐快速生長期(6-9月)，要提高產(chǎn)量適宜的刈割次數(shù)為2次。

不同刈割次數(shù)處理的紫穗槐莖葉中氮磷鉀的含量也不同。本研究表明，莖葉中氮磷鉀含量刈割3次>刈割2次>刈割1次，說明多次刈割有利于提高紫穗槐氮磷鉀含量，這是由于多次刈割的植株生長時間較短，處于幼齡階段[23]，所以氮磷鉀含量顯著高于刈割1次處理的。但是結(jié)合生物量，由于刈割3次的植株，生物量最低，單株氮磷鉀含量明顯是刈割2次>刈割1次>刈割3次，所以在紫穗槐生長期進行適度刈割，可增加營養(yǎng)物質(zhì)產(chǎn)量，有利于紫穗槐作為飼草料和綠肥。

綜合各種因素考慮，在紫穗槐生長期內(nèi)2次刈割處理為最優(yōu)，建議在紫穗槐快速生長期內(nèi)刈割2次，間隔期可以為60 d。

[1] 王麗華，王靜，佘洪軍．紫穗槐播種育苗技術(shù)[J]．林業(yè)實用技術(shù)，2007(4)：46-47．

[2] 趙淑梅，張從景．紫穗槐的綜合利用及栽培技術(shù)[J]．防護林科技，2005(3)：125-126．

[3] 梁占訓(xùn)．紫穗槐在青藏鐵路路基邊坡防護中的引種初探[J]．山西建筑，2008，34(20)：341-342．

[4] 冉秀瓊，屠劍斌．紫穗槐在公路邊坡綠化中的栽培技術(shù)[J]．陜西林業(yè)科技，2008(2)：168-169．

[5] 王印川．紫穗槐及其經(jīng)濟利用價值[J]．山西水土保持科技，2003(1)：21-23．

[6] 孫飛達，于洪波，陳文業(yè)．安家溝流域農(nóng)林草復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)類型及模式優(yōu)化設(shè)計[J]．草業(yè)學(xué)報，2009，18(6)：23-30．

[7] 刁乃宏．種植紫穗槐防止水土流失效益顯著[J]．黑龍江水利科技，2006，34(5)：120．

[8] 趙軍，趙和平，張志峰.優(yōu)良飼料樹種——紫穗槐[J]. 當代畜禽養(yǎng)殖業(yè)，2001(8)：32.

[9] 袁玉欣，王穎，裴保華，等．低溫誘導(dǎo)對紫穗槐、刺槐抗寒性的影響[J]．植物生態(tài)學(xué)報，1996，20(1)：65-73．

[10] 閆永慶，朱虹，劉興亮，等．鹽脅迫對紫穗槐生長發(fā)育及生理特性的影響[J]．東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2008，39(12)：31-35．

[11] 楊娜，王冬梅，王百田，等．土壤含水量對紫穗槐蒸騰速率與光合速率影響研究[J]．水土保持應(yīng)用技術(shù)，2006(3)：6-9．

[12] 王晗生．黃土高原植被恢復(fù)策略回顧[J]．中國水土保持科學(xué)，2004，2(1)：42-45．

[13] 王曉亞，文儉平，蔣飛躍，等．河道整治工程中灌草植物應(yīng)用研究淺議[J]．草業(yè)科學(xué)，2009，26(7)：165-172．

[14] 張永亮，胡自治，趙海新，等．刈割對混播當年生物量及再生速率的影響[J]．草地學(xué)報，2004，12(4)：308-312．

[15] 祝麗香，王建華，孫印石，等. 杭白菊氮磷鉀吸收、積累及分配規(guī)律研究[J]．中國中藥雜志，2009,34(23)：2999-3003.

[16] 羅濤，翁伯奇，林允欽，等．三種豆科決明的干物質(zhì)與氮磷鉀含量變化動態(tài)研究[J]．草業(yè)學(xué)報，2003，12(1)：94-98．

[17] 沈艷，楊鵬，覃強．不同刈割處理對蘇丹草生產(chǎn)性能的影響[J]．草原與草坪，2009(2)：25-28．

[18] 樊江文．紅三葉再生草的生物學(xué)特性研究[J]．草業(yè)科學(xué)，2001，18(4)：18-23．

[19] Chapman D F, Robson M J, Snaydon R W. The growth and carbon allocation patterns of white clover (TrifoliumrepensL.) plants of contrasting branching structure[J]. Journal of Experimental Botany, 1992, 69: 523-531.

[20] 鄭慶福，楊恒山，趙蘭坡．刈割次數(shù)對雜交甜高粱草產(chǎn)量及品質(zhì)的影響[J]．草業(yè)科學(xué)，2009，26(2)：76-79．

[21] 張曉艷，董樹亭，劉鋒，等．氮肥運籌對雜交蘇丹草產(chǎn)量飼用品質(zhì)及再生系數(shù)的影響[J]．草業(yè)學(xué)報，2007，16(1)：94-99．

[22] 劉震，劉金祥，張世偉．刈割對豆科牧草的影響[J]．草業(yè)科學(xué)，2008，8(25)：79-84．

[23] 高聚林，劉克禮，李慧智，等.大豆群體對氮、磷、鉀的平衡吸收關(guān)系的研究[J]．大豆科學(xué)，2004,23(2)：106-110.