末次刈割時間對科爾沁沙地苜蓿越冬率及根系營養(yǎng)物質(zhì)含量的影響

王偉東， 鄧 波， 王顯國， 高 凱*， 朱國立

(1.內(nèi)蒙古民族大學(xué)農(nóng)學(xué)院， 內(nèi)蒙古 通遼 028042； 2.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科技學(xué)院， 北京 100193)

苜蓿(MedicagosativaL.)是世界上栽培最廣泛也是最重要的豆科牧草之一，不僅具有適應(yīng)性強(qiáng)、產(chǎn)量高、粗蛋白含量高等優(yōu)點(diǎn)，還能夠起到防風(fēng)固沙、改善環(huán)境的作用[1]。目前國內(nèi)已對紫花苜蓿做了很多非常系統(tǒng)、全面的研究，主要致力于提高紫花苜蓿干草產(chǎn)量，為種植苜蓿的企業(yè)及農(nóng)戶提供有力依據(jù)，創(chuàng)造更高的經(jīng)濟(jì)效益[2]。但是在我國北方建植的人工苜蓿草場普遍存在著越冬率低、易發(fā)生凍害和死亡現(xiàn)象,這一問題也一直是制約我國北方地區(qū)苜蓿草地成功建植和草地可持續(xù)利用的關(guān)鍵問題[3]。我國關(guān)于紫花苜蓿秋季刈割的研究處于剛剛起步階段[4-6]，且大部分學(xué)者都認(rèn)為秋季不適宜進(jìn)行刈割[7]，武瑞鑫等[8]認(rèn)為殺霜前刈割越冬后頭茬草產(chǎn)量顯著高于殺霜后刈割。苜蓿的抗寒性很大程度上取決于其根系，龐大的根系優(yōu)勢是紫花苜蓿草產(chǎn)量提高的重要生理基礎(chǔ)?？茽柷呱车赝临|(zhì)松散，保水保肥能力差，在該地區(qū)建植紫花苜蓿，其關(guān)鍵要素之一是苜蓿根系能否安全越冬。苜蓿的抗寒能力與其根系可溶性糖及淀粉含量也密切相關(guān)，根系可溶性糖對植物抗寒能力起很大作用，其含量多少直接影響苜蓿越冬及第二年返青[9]。目前關(guān)于科爾沁沙地不同末次刈割時間對苜蓿根系營養(yǎng)物質(zhì)含量的變化以及越冬率的研究尚未見報道，為此本研究依據(jù)科爾沁沙地特性，對當(dāng)?shù)剀俎２扇〔煌瑫r間末次刈割處理，同時對苜蓿根系營養(yǎng)物質(zhì)含量進(jìn)行測定，對照翌年返青率，以期揭示科爾沁沙地苜蓿末次刈割時間對根系營養(yǎng)物質(zhì)含量的影響以及對翌年返青率的影響，為沙地苜蓿的生產(chǎn)實(shí)踐提供科學(xué)的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)及概況

試驗(yàn)地設(shè)在內(nèi)蒙古民族大學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)基地(農(nóng)牧科技示范園區(qū)，N 43.3°，E 122.2°)，海拔高度178 m左右，年平均氣溫6.4℃，≥10℃活動積溫平均為3 184℃，極端低溫-30.9℃。無霜期為145 d左右，年平均降水量為399.1 mm左右，土壤為沙壤土。

1.2 試驗(yàn)材料

本試驗(yàn)選用2014年5月份播種，播量為22.5 kg·hm-2，行距30 cm的紫花苜蓿人工草地作為試驗(yàn)對象，采取正常田間管理措施。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計

將試驗(yàn)地劃分為25個小區(qū)，每個小區(qū)面積為3×4 m2，小區(qū)總面積300 m2。從試驗(yàn)地苜蓿播種開始均采取統(tǒng)一管理措施，2014年均在現(xiàn)蕾期進(jìn)行刈割，刈割3次，2015年在苜?，F(xiàn)蕾期進(jìn)行刈割，共刈割2次，2015年8月23日第三茬苜蓿進(jìn)入現(xiàn)蕾期，開始對試驗(yàn)地苜蓿進(jìn)行刈割，每隔7天一個刈割梯度，共刈割5次，依次標(biāo)號為A1，A2，A3，A4和A5，每次刈割做5個重復(fù)。試驗(yàn)地除刈割時間不同外，其他管理?xiàng)l件均相同。2015年11月15日對各處理苜蓿根系進(jìn)行取樣并用水沖洗干凈，然后進(jìn)行烘干、粉碎，對樣品進(jìn)行測定。于2016年4月15日測定苜蓿返青率。

1.4 測定指標(biāo)與方法

蒽酮比色法測定可溶性糖及淀粉含量；凱氏定氮儀測定根系全氮。

1.5 數(shù)據(jù)分析

利用Microsoft Office Excel 2007和SAS System Release 8.1數(shù)據(jù)分析軟件進(jìn)行處理分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 末次刈割時間對苜蓿越冬率的影響

隨著末次刈割時間的推遲，苜蓿越冬率呈現(xiàn)先降后升的趨勢，越冬率由高到低順序?yàn)锳1>A5>A2>A3>A4。其中A1，A5處理越冬率顯著高于A2，A3和A4(P<0.05)，而A2處理又顯著高于A3，A4(P<0.05)(圖1)。

圖1 末次刈割時間對越冬率的影響Fig.1 The effect of different last harvest time on the winter survival rate

2.2 末次刈割時間對苜蓿根系全氮含量的影響

如圖2所示，隨著末次刈割時間的推遲，苜蓿根系全氮含量呈現(xiàn)出先降后升的變化趨勢，各處理根系全氮含量大小順序?yàn)锳1>A2>A3>A5>A4。其中A1(8月23日)處理根系全氮含量最高，最高值為0.57% ；A4(9月14日)最低，全氮含量為0.46%；A2處理顯著高于A3，A4，A5處理(P<0.05)，A3，A4，A5處理之間無顯著差異。

圖2 不同刈割時間對根系全氮含量的影響Fig.2 The effect of different last cutting time on total nitrogen content of root

2.3 末次刈割時間對可溶性糖含量的影響

隨著最遲刈割時間的推遲,苜蓿根系可溶性糖含量呈先降低后增加的變化趨勢。各處理根系可溶性糖含量大小順序?yàn)椋篈1>A2>A5>A4>A3。8月23日刈割的苜蓿根系可溶性糖含量最高，最高值為12.08%，9月7日處理的根系可溶性糖含量最低，含量為11.38%；其中A1，A2處理根系可溶性糖含量顯著高于A3，A4，A5(P<0.05)，A4，A5處理根系可溶性糖含量又顯著高于A3(P<0.05)，A1和A2以及A4和A5之間無顯著差異(圖3)。

圖3 末次刈割時間對根系可溶性糖含量的影響Fig.3 The effect of different last cutting time on soluble sugar content in root

2.4 末次刈割時間對沙地苜蓿淀粉含量的影響

由圖4可知，各處理根系淀粉含量大小順序?yàn)?A2>A3>A1>A5>A4，8月31日處理的苜蓿根系淀粉含量最高，9月14日處理的苜蓿根系淀粉含量最低，最大值為2.65%，最小值為1.62%；其中A2處理根系淀粉含量顯著高于A1，A3，A4，A5(P<0.05)，而A1，A3，A4和A5處理之間無顯著差異。

3 討論

有學(xué)者研究表明，隨著末茬草刈割時間的推遲，苜蓿的越冬率會隨之下降，Haagenson 等[10]通過試驗(yàn)表明，晚秋刈割明顯地減少了冬季苜蓿根中蛋白質(zhì)及淀粉濃度，但卻提高了根中糖濃度，同時也削弱了其抗寒性及再生活力。在逆境脅迫下，植物體內(nèi)可溶性糖和淀粉會大量積累，一方面作為能量儲存，另一方面作為植物體內(nèi)主要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，用于減少逆境對植物造成的傷害。本文通過末次刈割試驗(yàn)表明，隨著最遲刈割時間的延后，苜蓿根系可溶性糖、淀粉、全氮含量均呈現(xiàn)不同程度減少的變化趨勢，而這種變化趨勢和苜蓿翌年返青率的變化趨勢相近，進(jìn)一步說明根系營養(yǎng)物質(zhì)含量是苜蓿安全越冬的關(guān)鍵所在。通過對不同時間末次刈割處理，對翌年苜蓿返青率進(jìn)行測定，發(fā)現(xiàn)隨著末次刈割時間的推遲，苜蓿越冬率逐漸下降，但是最后一次即9月21日處理越冬率卻又有所升高，這說明在初霜期來臨之前對苜蓿進(jìn)行刈割，刈割時間愈接近初霜期，苜蓿越冬率會愈低，而在初霜期之后進(jìn)行刈割，則對苜蓿越冬無顯著影響。原因是苜蓿刈割后，會進(jìn)行下茬草的生長，此時根系營養(yǎng)物質(zhì)會對新生莖葉提供大量的能量，根系營養(yǎng)物質(zhì)會隨之減少，而早期刈割后，苜蓿仍有很長的生長時間，新生的莖葉到了一定階段就開始進(jìn)行光合積累，營養(yǎng)物質(zhì)又開始返還地下，所以早期刈割的苜蓿根系營養(yǎng)物質(zhì)更豐富，有助于越冬；而隨著刈割時間的推遲，苜蓿地上生長時間越來越少，營養(yǎng)物質(zhì)返還較少甚至還未來得及返還就已經(jīng)進(jìn)入休眠狀態(tài)；而最晚處理組越冬率反而較好是由苜蓿的生理特性決定的，苜蓿到了寒冷時期，會停止地上部分的生長而將養(yǎng)分轉(zhuǎn)移至地下根系用以越冬儲備。

圖4 末次刈割時間對根系淀粉含量的影響Fig.4 The effect of different last cutting time on starch content in root

4 結(jié)論

綜上所述，隨著末次刈割時間的推遲，苜蓿根系營養(yǎng)物質(zhì)含量會隨之減少，使得次年苜蓿返青時根系養(yǎng)分無法提供給地上部分，從而導(dǎo)致越冬率降低，而苜蓿越冬率的高低會直接影響到第2年頭茬草的產(chǎn)量和品質(zhì)。所以綜合考慮，建議在科爾沁沙地種植苜蓿末茬草在初霜期來臨之前盡量進(jìn)行早期刈割或于初霜期之后進(jìn)行刈割以保證苜蓿安全越冬。