禾本科草坪草混播天藍(lán)苜蓿、小苜蓿的效果研究

趙海欣， 朱曉艷， 崔亞壘， 王成章， 李德鋒*

(1. 河南農(nóng)業(yè)大學(xué)牧醫(yī)工程學(xué)院， 河南 鄭州450002； 2. 國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專(zhuān)利局專(zhuān)利審查協(xié)作河南中心， 河南 鄭州450046)

草坪草按科屬可分為禾本科類(lèi)和非禾本科類(lèi)，目前世界各地利用的草坪草多為禾本科[1]。草坪草混播是草坪建植中一種常用的方法，對(duì)禾本科草坪草的大量研究表明[2-3]，混播可使其遺傳背景更豐富、相互取長(zhǎng)補(bǔ)短，合理搭配能充分發(fā)揮各自的生理和生態(tài)習(xí)性優(yōu)勢(shì)，與單播相比能形成品質(zhì)更優(yōu)良的草坪。草地早熟禾(PoapratensisL.)和多年生黑麥草(LoliumperenneL.)是目前河南省混播建坪中經(jīng)常使用的禾本科草坪草優(yōu)良組合[4-5]，其中多年生黑麥草可迅速覆蓋地面，起保護(hù)作用，最終的草坪則以建群種早熟禾為主。雖草地早熟禾具有極強(qiáng)的耐寒性，與多年生黑麥草混播時(shí)，能彌補(bǔ)多年生黑麥草冬季耐寒性差的缺點(diǎn)[6]；但草地早熟禾的發(fā)芽時(shí)間短、成坪速度慢[7]，而且它們都不耐旱，尤其是在河南省這種冬冷夏熱、四季雨水量分配不均的氣候下，單純的兩者混播很難形成四季青綠、蓋度好的優(yōu)質(zhì)草坪，如能找到新的草坪草種質(zhì)資源作為伴生種，可以提高綠地草坪的綜合性能，并在建群種生長(zhǎng)受到環(huán)境影響時(shí)，由伴生種來(lái)彌補(bǔ)和維持綠地草坪的功能，這將成為解決現(xiàn)存問(wèn)題的優(yōu)良方法。

天藍(lán)苜蓿(MedicagominimaL.)和小苜蓿(MedicagolupulinaL.)是豆科苜蓿屬的優(yōu)良野生種質(zhì)資源，二者都具有適應(yīng)性廣、抗逆性強(qiáng)、匍匐生長(zhǎng)、耐踐踏性好、可以根瘤固氮提高土壤肥力等優(yōu)點(diǎn)。豆科與禾本科牧草的混播已有大量的報(bào)道，張永亮等[8]對(duì)苜蓿、無(wú)芒雀麥混播及單播產(chǎn)草量動(dòng)態(tài)研究表明，混播草地生產(chǎn)力高于單播草地。豆科植物有共生的固氮根瘤菌能增加土壤中含氮量，氮素在維持草坪草正常生長(zhǎng)方面起著至關(guān)重要的作用，會(huì)直接影響草坪的顏色、密度、綠期[9]。研究證明，豆、禾牧草混播，地上部群落結(jié)構(gòu)分配合理，比單播時(shí)更能充分利用陽(yáng)光[10]。但是在草坪的混播建植中，關(guān)于豆科與禾本科混播組合的研究報(bào)道甚少。禾本科草坪草根系較淺不耐旱，而天藍(lán)苜蓿具有較強(qiáng)的耐旱性，針對(duì)目前水資源緊張且為尋找美觀、易養(yǎng)護(hù)的草坪新種質(zhì)資源來(lái)說(shuō)有很大的應(yīng)用前景。

為此，本試驗(yàn)選用草地早熟禾作為建群種(70%)，多年生黑麥草作為保護(hù)種(20%)，天藍(lán)苜蓿和小苜蓿作為伴生種(10%)，選取能反映綠地草坪性能的典型指標(biāo)[11]，采用綜合評(píng)定分析方法評(píng)價(jià)成坪后草坪的景觀質(zhì)量和組合效果，最終為探索豆科與禾本科草坪草混播技術(shù)，并為建造美觀、優(yōu)質(zhì)的綠地草坪提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)選用天藍(lán)苜蓿、小苜蓿、草地早熟禾和多年生黑麥草作為試驗(yàn)材料，兩種野生苜蓿種子采自鄭州市惠濟(jì)區(qū)黃河灘區(qū)，兩種禾本科草坪草種子購(gòu)于當(dāng)?shù)夭莘N公司。

1.2 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于鄭州市河南農(nóng)業(yè)大學(xué)畜牧站(34°44′ N，113°42′ E)，土壤為壤土。該區(qū)氣候?qū)俦睖貛Т箨懶约撅L(fēng)氣候，春季干旱，夏季炎熱多雨，秋季晴朗，冬季寒冷少雨雪，年均溫在14.3℃，1月份日均溫1.5℃(最低-20℃)，7月份日均溫27.5℃(最高40℃)；年降水量400～800 mm，平均600 mm左右；全年日照時(shí)數(shù)2 000～2 600 h，無(wú)霜期220～250 d。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)采取隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì)，按照混播目的性、兼容性和生物學(xué)一致性的原則[12]，設(shè)置3個(gè)混播組合，如表1所示。每個(gè)組合3個(gè)重復(fù)，每個(gè)小區(qū)面積2 m×2 m。禾本科草坪草參考前人研究的最佳混播播種量[13]，根據(jù)本試驗(yàn)測(cè)定的各種子純凈度和發(fā)芽率，最后計(jì)算禾禾混播時(shí)多年生黑麥草25 g·m-2，草地早熟禾15 g·m-2；豆禾混播時(shí)多年生黑麥草21 g·m-2，草地早熟禾14 g·m-2。兩種豆科植物播前做是否去莢和覆土與否的多種播種方式的發(fā)芽試驗(yàn)，并根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果確定最佳播種方式，二者播量計(jì)算后均為2 g·m-2。分別于6月1日、9月29日各進(jìn)行一次播種，播種前對(duì)土壤進(jìn)行深翻(20～30 cm)，耙平、精細(xì)整地，然后采用人工播種，壓實(shí)，澆水，種子出苗前一直保持10 cm土壤表層濕潤(rùn)。生長(zhǎng)期及時(shí)澆水，人工除雜草。第二年7月開(kāi)始停止?jié)菜?，觀察不同草坪草對(duì)干旱的耐受能力。

表1 天藍(lán)苜蓿、小苜蓿與禾本科草坪草混播組合Table 1 Mixed sowing combinations of Medicago minima,Medicago lupulina and turfgrass

1.4 混播植物的播種方式

播前兩種豆科植物做多種播種方式的發(fā)芽試驗(yàn)(表2)，根據(jù)結(jié)果本試驗(yàn)播種時(shí)采用天藍(lán)苜蓿不去莢、不覆土；小苜蓿去莢、不覆土。

表2 發(fā)芽試驗(yàn)Table 2 Germination test

注：不同小寫(xiě)字母表示差異顯著(P<0.05)

Note:Different lowercase letters indicate significant difference at the 0.05 level

1.5 測(cè)定指標(biāo)與方法

本試驗(yàn)主要測(cè)定兩方面指標(biāo)：(1)成坪后地上部分密度、色澤；在當(dāng)年成坪后和翌年返青后每月下旬按草坪品質(zhì)5分制等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)評(píng)分(表3)，遵循“統(tǒng)一評(píng)價(jià)、項(xiàng)目加權(quán)、分類(lèi)比較”的原則[14]，分別對(duì)草坪密度、色澤、高度、蓋度等典型易測(cè)且能反映草坪本質(zhì)的指標(biāo)進(jìn)行打分，同時(shí)記錄草坪的出苗期、成坪期，觀察死亡、病害等情況。(2)禾本科和豆科植物地下根系的分布。通過(guò)這兩方面指標(biāo)分析混播豆科植物對(duì)禾本科草坪草生長(zhǎng)及成坪效果的影響。

表3 草坪質(zhì)量指標(biāo)與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)Table 3 Turf quality index and grading standard

混播草坪各種植物密度的測(cè)定采用小樣方法，在小區(qū)內(nèi)設(shè)置5個(gè)10 cm×10 cm的樣方，數(shù)取每個(gè)樣方內(nèi)禾本科草坪草和豆科植物的株數(shù)，然后計(jì)算每個(gè)小區(qū)單位面積的株數(shù)，用株·cm-2表示。蓋度采用方格法，制成100 cm×100 cm的木架，內(nèi)用線繩等分為100個(gè)小格，將其放在被測(cè)草坪上，目測(cè)每格中植物蓋度，然后將每格的觀測(cè)值統(tǒng)計(jì)取平均值表示草坪的蓋度值。高度為植物的自然高度，每個(gè)小區(qū)各選取建群種早熟禾和豆科植物20株測(cè)定自然高度，取平均值。草坪的色澤采用目測(cè)法評(píng)定，時(shí)間選在陰天或早上進(jìn)行，避免陽(yáng)光太強(qiáng)造成的視覺(jué)誤差。根系測(cè)定的具體方法是：挖取每個(gè)小區(qū)每種植物的完整根系，測(cè)定各植物的根系長(zhǎng)度，并對(duì)豆科植物的根瘤進(jìn)行解剖，觀察根瘤剖面顏色，評(píng)價(jià)其固氮性能。第二年5月中旬測(cè)定建群種早熟禾和豆科植物的自然高度、葉長(zhǎng)和葉寬(葉中部)，以及天藍(lán)苜蓿和小苜蓿的冠幅，冠幅=(冠幅長(zhǎng)+冠幅寬)/2。

1.6 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)使用Excel 2007進(jìn)行整理，并用SPSS 12.0做方差分析。在0.05水平下，各組處理間的差異顯著性通過(guò)LSR多重比較進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 混播對(duì)草坪草生長(zhǎng)的影響

試驗(yàn)分別于6月份、9月份播種2次，結(jié)果發(fā)現(xiàn)6月份播種的草坪草長(zhǎng)勢(shì)較差，雜草危害嚴(yán)重，未能成坪；而9月份播種的長(zhǎng)勢(shì)良好，播種后天藍(lán)苜蓿和小苜蓿的出苗時(shí)間均為5 d，多年生黑麥草為3 d，草地早熟禾為7 d；所建草坪11月中旬成坪，未見(jiàn)病蟲(chóng)害；第二年1月底出現(xiàn)輕度低溫萎蔫，冬季仍呈現(xiàn)綠色，可安全越冬；3月返青，4月成坪，5月形成致密草坪，豆科6月開(kāi)花結(jié)實(shí)后仍保持正常生長(zhǎng)；7月停止?jié)菜蠛瘫究撇糠殖霈F(xiàn)枯萎，豆科生長(zhǎng)正常。

從表4可以看到，豆禾混播處理的早熟禾葉長(zhǎng)都顯著高于對(duì)照，其早熟禾高度也都高于對(duì)照，但只有天藍(lán)苜蓿+禾本科處理達(dá)到差異顯著水平。天藍(lán)苜蓿的葉寬和葉長(zhǎng)都顯著小于小苜蓿，天藍(lán)苜蓿葉片更細(xì)小。天藍(lán)苜蓿和小苜蓿均為匍匐生長(zhǎng)，植株高度均在3 cm以下，二者差異不顯著；天藍(lán)苜蓿和小苜蓿的冠幅均在6 cm以上，二者差異不顯著。

表4 早熟禾、天藍(lán)苜蓿和小苜蓿的株高、葉長(zhǎng)、葉寬和冠幅Table 4 The height,leaf length,leaf width and crown width of Poa pratensis,Medicago lupulina and Medicago minima

注：不同小寫(xiě)字母表示同一指標(biāo)在不同處理間差異顯著(P<0.05)，下同

Note:Different lowercase letters indicate significant difference among different treatments at the 0.05 level,the same as below

2.2 成坪后的質(zhì)量評(píng)定

從表5中可看出，豆禾混播的綜合評(píng)分最高，明顯高于對(duì)照(禾禾混播)。其中天藍(lán)苜蓿與禾本科草坪草混播組合表現(xiàn)最佳，豆禾混播草坪的密度、蓋度和色澤評(píng)分都高于禾禾混播草坪。

表5 草坪性能綜合評(píng)分Table 5 The comprehensive score of the turf

在色澤方面，天藍(lán)苜蓿和小苜蓿的葉片顏色有明顯的差別。天藍(lán)苜蓿葉色為較深的鮮綠色，與多年生黑麥草及草地早熟禾的顏色較為接近，它們混播在一起葉色一致，可以形成色澤均一的草坪。小苜蓿葉色為灰綠色，較天藍(lán)苜蓿葉片的顏色淺，與兩種禾本科草坪草葉色相差稍大，形成的草坪能識(shí)別出色彩斑塊。

2.3 混播植物根系的分布及根瘤解剖

測(cè)定豆科和禾本科兩類(lèi)植物的根系長(zhǎng)度(表6)，豆科植物根系分布較禾本科深，禾本科根系主要分布在較淺層土壤中。對(duì)照的禾本科草坪草根系較豆禾混播的禾本科草坪草根系長(zhǎng)一些，但差異不顯著。在根系采挖時(shí)每株豆科植物都具有自然形成的根瘤，大部分呈珊瑚狀，少量呈棒狀，大小3～7 mm；根瘤全部著生在側(cè)根上，而且數(shù)量較多，每株20個(gè)以上，0～20 cm土層均有分布，主要集中在10～20 cm土層；根瘤的解剖面呈現(xiàn)鮮艷的淺粉色，初步判斷其根瘤具有固氮作用。

表6 根系長(zhǎng)度Table 6 The length of root

3 討論

3.1 播種方式及時(shí)間的確定

播種方式不同將會(huì)影響種子的萌發(fā)速度及出芽率，是建成品質(zhì)優(yōu)良草坪的關(guān)鍵，種子硬實(shí)度較高的豆科植物表現(xiàn)更加明顯。在自然生長(zhǎng)條件下，天藍(lán)苜蓿、小苜蓿的種子自我繁殖，種子成熟后帶莢脫落至土壤表面，在適宜生長(zhǎng)的條件下發(fā)芽生長(zhǎng)，但在人工條件下，其播種技術(shù)尚未見(jiàn)報(bào)道。因此，為尋找適宜的播種方法我們做了多種播種方式的發(fā)芽試驗(yàn)，最終確定天藍(lán)苜蓿的播種方法為不去殼、不覆土；小苜蓿的播種方法為去殼、不覆土。在出苗時(shí)間上，多年生黑麥草僅為3 d，其次是天藍(lán)苜蓿、小苜蓿為5 d，最晚的是草地早熟禾為7 d，這與孫吉雄[6]對(duì)混播草坪草中黑麥草的研究所得出的結(jié)果是一致的，即在混播組合中多年生黑麥草發(fā)芽迅速、成坪快，適宜作為保護(hù)草種。而天藍(lán)苜蓿和小苜蓿的發(fā)芽時(shí)間較短，也彌補(bǔ)了草地早熟禾發(fā)芽時(shí)間晚的缺點(diǎn)。在播種時(shí)間上，我們發(fā)現(xiàn)6月播種后雜草生長(zhǎng)茂盛，抑制草坪草生長(zhǎng)，無(wú)法形成草坪[15]；而9月播種后雜草生長(zhǎng)減弱，且氣溫降低土壤不易干旱，利于草坪草生長(zhǎng)成坪，而且在自然條件下，天藍(lán)苜蓿和小苜蓿的種子也是秋季萌發(fā)，所以秋季是此組合最佳的建坪時(shí)間。

3.2 混播效果的綜合評(píng)價(jià)

草坪是人工創(chuàng)建的植物群落，生態(tài)學(xué)研究表明，群落的穩(wěn)定性與其組成成分的遺傳多樣性之間有著高度的相關(guān)性[16]。因此，實(shí)際應(yīng)用中草坪草群落組分的構(gòu)建常采用多種(品種)組合配伍的方法，以增強(qiáng)草坪在逆境脅迫下的耐受力，使之具有更強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性和更好的綜合表現(xiàn)。本試驗(yàn)中豆禾混播處理的早熟禾高度和葉長(zhǎng)都顯著高于禾禾混播，說(shuō)明豆禾混播對(duì)禾本科草坪草的生長(zhǎng)有促進(jìn)作用[17]?；觳ソM合成坪后，通過(guò)對(duì)密度、蓋度等指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，結(jié)果表明天藍(lán)苜蓿與禾本科混播的效果要好于小苜蓿與禾本科的混播組合，且明顯優(yōu)于禾禾混播，其中混播的效果在色澤和蓋度方面表現(xiàn)優(yōu)異，即豆禾混播色澤、蓋度要好于禾禾混播。蓋度的提高分析認(rèn)為是因?yàn)樘焖{(lán)苜蓿和小苜蓿的冠幅較大，比禾本科草坪草對(duì)土地的遮蓋能力強(qiáng)，可以顯著提高草坪的蓋度。而且豆禾混播，群落結(jié)構(gòu)分配合理，比單播時(shí)更能充分利用空間，提高生物量，增加密度和蓋度。此外，天藍(lán)苜蓿和小苜蓿是匍匐生長(zhǎng)，植株低矮，在高度上不影響禾本科草坪草的觀賞效果，修剪草坪時(shí)也不會(huì)對(duì)其植株和生長(zhǎng)造成較大的影響。因此，在城市綠化中應(yīng)大力提倡豆禾草坪草的混播，從而豐富草坪組合的多樣性、提高草坪的穩(wěn)定性。綜合看來(lái)，豆禾混播效果好于禾禾混播，能形成較致密的草坪，進(jìn)而提高草坪的觀賞性，同時(shí)較好的蓋度能保護(hù)冬春季裸露的地面，具有良好的生態(tài)效益。

色澤是外觀質(zhì)量評(píng)定的一個(gè)重要指標(biāo)，能較為直觀地反映混播組合的優(yōu)劣。在葉色方面，我們發(fā)現(xiàn)天藍(lán)苜蓿和小苜蓿的葉片顏色有明顯的差別，天藍(lán)苜蓿葉片的顏色比小苜蓿葉片的顏色深。根據(jù)混播原則知，葉片顏色差異大的草種不宜混播建坪[13]。雖然天藍(lán)苜蓿、小苜蓿在生長(zhǎng)特性上極為相似，都適合與禾本科草坪草進(jìn)行混播，但在實(shí)際建坪時(shí)，我們要根據(jù)混播的禾本科草坪草的葉片顏色來(lái)選擇與之混播的最佳對(duì)象，以便形成顏色美觀均一的草坪。多年生黑麥草及草地早熟禾與天藍(lán)苜蓿的葉片顏色較為接近，而且天藍(lán)苜蓿比小苜蓿葉片更小，對(duì)草坪的外觀一致性影響不大。因此，天藍(lán)苜蓿與兩種禾本科草坪草混播效果較好，可以形成色澤均一的草坪。而小苜蓿葉色比試驗(yàn)中的兩種禾本科草坪草淺，色澤不一致不適宜混播，但是與高羊茅葉色相似，可以考慮它們組合在一起。

3.3 根系分布深度及豆科植物根瘤固氮性

根系是植物與土壤進(jìn)行物質(zhì)交換的橋梁，其形態(tài)和分布直接影響植物對(duì)土壤養(yǎng)分的利用狀況。在試驗(yàn)中我們對(duì)根系分布進(jìn)行了研究，結(jié)果表明豆科植物的根系均比禾本科草坪草的根系分布深，須根系的多年生黑麥草和草地早熟禾的根系主要分布在地下15 cm以上的土壤層，兩種豆科植物是直根系，根系較長(zhǎng)，主要分布在地下20 cm左右土壤層?；觳ソㄆ簳r(shí)，兩者根系分布深度不同，可以減少競(jìng)爭(zhēng)，利用不同深度土壤的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，提高對(duì)土壤養(yǎng)分的利用率[18]。同時(shí)豆科植物根系較深能彌補(bǔ)禾本科不耐旱的特性、延長(zhǎng)草坪綠期[19]。此外在測(cè)量根系時(shí)，我們看到兩種野生苜蓿的根系上均懸著根瘤，剖檢發(fā)現(xiàn)，這時(shí)的根瘤剖面是粉紅色的，初步判斷是具有固氮功能的根瘤[20-21]，推測(cè)豆科植物可以通過(guò)共生的根瘤固氮為自身及伴生的禾本科草提供氮素營(yíng)養(yǎng)，促進(jìn)禾本科草坪草的生長(zhǎng)[22-23]。

4 結(jié)論

天藍(lán)苜蓿、小苜蓿與禾本科草坪草混播能促進(jìn)禾本科草坪草生長(zhǎng)，所形成的綠地草坪在密度、蓋度等方面均優(yōu)于禾禾草坪草混播，其中天藍(lán)苜蓿和草地早熟禾、多年生黑麥草混播為最佳混播組合。天藍(lán)苜蓿適合與葉片顏色較深的禾本科草坪草混播，小苜蓿適合與葉片顏色稍淺的禾本科草坪草混播，且兩種野生苜蓿葉片小，與葉色相似禾本科草坪草混播后可形成顏色均一的草坪，可提高綠地草坪的美觀性。這兩種豆科植物與禾本科草坪草混播在鄭州地區(qū)最佳的播種時(shí)間為9月份，天藍(lán)苜?？蓭v播種，但播種時(shí)密度不宜過(guò)大，較適宜的播量?jī)煞N豆科植物均為2 g·m-2。