荒漠草原野生草木樨狀黃芪種子發(fā)芽特性及繁種研究

彭文棟，劉定鑫，馬鋒茂

(鹽池縣農(nóng)牧科學(xué)研究所,寧夏 吳忠 751500)

草木樨狀黃芪為廣旱生植物，大多分布在森林草原、典型草原帶到荒漠草原帶。草木樨狀黃芪常作為伴生種出現(xiàn)，在寧夏中部的短花針茅、戈壁針茅荒漠草原區(qū)，也見于黃土高原丘陵、低山坡地的長芒草、大針茅干草原群落內(nèi)。在蒙古高原東部草甸草原地帶，草木樨狀黃芪散生在羊草、大針茅草原刈割草場中，也可見于碎石質(zhì)、礫質(zhì)輕砂或沙壤質(zhì)的山坡、山麓、丘陵坡地及河谷沖積平原鹽漬化的沙質(zhì)土上或固定、半固定沙丘間的低地。在寧夏鹽池荒漠草原以伴生種的形式分布，局部坡地也可以形成優(yōu)勢種但面積很小。一般情況下于5月返青，6月下旬至7月上旬現(xiàn)蕾，7～8月開花，8月中旬至10月上旬果實(shí)成熟。

草木樨狀黃芪產(chǎn)于寧夏賀蘭山及中衛(wèi)、銀川、賀蘭、平羅、鹽池等市(縣)，生長在山坡、溝旁、田邊〔1〕。它的開花期營養(yǎng)成分粗蛋白含量19.40%、粗脂肪3.12%、無氮浸出物28.41%、粗纖維30.53%、粗灰分5.80%、鈣1.42%、磷0.03%,成熟結(jié)果后營養(yǎng)期粗蛋白含量為18.73%、粗脂肪2.78%、粗纖維31.58%、無氮浸出物28.93%、粗灰分6.12%、鈣1.38%、磷0.04%，所以其適口性良好，是牲畜喜食的飼草。草木樨狀黃芪為早春發(fā)芽展葉早,而且耐牧,冬季牲畜喜食其當(dāng)年生枝梢及枯葉,花期更為牲畜所喜食〔2〕。

草木樨狀黃芪為中上等豆科牧草,多種家畜均喜食〔3-7〕，春季幼嫩時(shí)馬、牛喜食；因黃芪開花后莖稈粗老，適口性降低，山、綿羊喜食其莖上部和葉子；駱駝四季均喜食。因此草木樨狀黃芪是抓膘牧草，但缺點(diǎn)是葉量較少，產(chǎn)草不高?？梢酝ㄟ^人工改良栽培，發(fā)揮其適應(yīng)性強(qiáng)、根深耐旱、容易采種的優(yōu)點(diǎn)，并改善其莖葉比例。通過飛播,可增加天然草場中豆科牧草數(shù)量，改善天然草場品質(zhì)。草木樨狀黃芪根可入藥,屬于補(bǔ)益類藥物。將該品種培育為適應(yīng)干旱半干旱地區(qū)的優(yōu)良牧草之一，亦可作為沙區(qū)及黃土丘陵地區(qū)的水土保持草種。因此，本文通過對草木樨狀黃芪的種子發(fā)芽特性及繁種技術(shù)研究，為其潛在的社會、經(jīng)濟(jì)效益提供基礎(chǔ)性支撐。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)自然概況

鹽池縣位于寧夏回族自治區(qū)東部，地理坐標(biāo)為37°04′～38°10′N，106°30′～107°41′E；北接毛烏素沙地、南靠黃土高原，地理位置處于典型的過渡地帶；自南向北地貌是黃土高原向鄂爾多斯臺地過渡。鹽池縣氣候是由半干旱向干旱區(qū)過渡；植被是由干草原向荒漠草原過渡；資源利用和農(nóng)業(yè)類型是由農(nóng)業(yè)區(qū)向牧業(yè)區(qū)過渡。因此，鹽池縣的自然條件具有多樣性、復(fù)雜性和脆弱性的特點(diǎn)。鹽池氣候干燥，降水量少，年平均降水量僅296.5mm，年際變化幅度高達(dá)30%以上，降水多分布在7～9月，占全年降水量的65%以上；蒸發(fā)量為降水量的5～7倍；無霜期124d左右，≥10℃的有效積溫2945℃左右，年日照時(shí)數(shù)為2867.3h，全年太陽輻射總量為140kJ/cm2。鹽池地區(qū)最主要的氣候特點(diǎn)是風(fēng)多而大，常出現(xiàn)沙塵暴，最大風(fēng)力可達(dá)11級，多集中在11月和翌年4月，主要風(fēng)向?yàn)槲鞅憋L(fēng)，最常見風(fēng)速為8～9m/s(2m高處)，起沙風(fēng)速為4.83m/s(2m高處)〔8〕。

1.2 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地選在寧夏鹽池縣花馬池鎮(zhèn)四墩子農(nóng)林牧綜合試驗(yàn)基地。試驗(yàn)地土質(zhì)為沙壤土，土層深厚，土壤肥力為中等。灌溉用水為地下深層水。

1.3 供試材料

試驗(yàn)所用種子是2016年11月中旬在寧夏鹽池縣荒漠化草原封育草場人工采集。經(jīng)機(jī)械去殼后用種子風(fēng)選機(jī)對其進(jìn)行篩選，保留一級種子以備試驗(yàn)所用。

1.4 試驗(yàn)方法與設(shè)計(jì)

1.4.1 提高發(fā)芽率的試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)計(jì)不加任何處理(CK)、溫水浸種處理、用濃硫酸(98%)分不同時(shí)長進(jìn)行浸種處理、機(jī)械碾壓處理。

溫水浸種處理：使用64℃的溫水對所要處理的種子浸種20min。

98%濃硫酸處理：把待處理的種子分成6份，分別用濃硫酸拌種2、4、6、8、10、12min。處理后的種子，進(jìn)行第一輪多遍沖洗直至沖洗液的顏色變?yōu)闊o色為準(zhǔn)。10min后再進(jìn)行第二輪沖洗。

機(jī)械碾壓處理：用電動碾米機(jī)碾壓3～4次后，隨機(jī)各取3個(gè)平行樣，每個(gè)平行樣數(shù)100粒種子放入培養(yǎng)皿里加水，再放入恒溫箱進(jìn)行發(fā)芽試驗(yàn)。

1.4.2 提高發(fā)芽勢的試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)經(jīng)濃硫酸處理(浸種4min)〔8〕過的種子再用赤霉素“九二○”和吲乙·赤霉酸(1000倍液、1500倍液、2000倍液)進(jìn)行5min的浸種處理，然后進(jìn)行發(fā)芽試驗(yàn)。

1.4.3 不同栽培密度的繁種試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用行距60cm、80cm、100cm，株距30cm、40cm、50cm共9種株行距處理組合，3個(gè)重復(fù)，27個(gè)試驗(yàn)小區(qū)的隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì)。

1.5 測定項(xiàng)目

(1)種子發(fā)芽特性

把處理好的種子進(jìn)行發(fā)芽試驗(yàn)：培養(yǎng)皿底部鋪三層吸水紙,使吸水紙始終保持濕潤。待種子開始萌發(fā)后,每天定時(shí)把發(fā)芽的種子數(shù)、腐爛種子、硬實(shí)不吸水種子、吸水不發(fā)芽種子做記錄，計(jì)算公式如下：

發(fā)芽勢(%)=(培養(yǎng)第3d正常發(fā)芽種子數(shù)/供試種子數(shù))*100%

發(fā)芽率(%)=(培養(yǎng)第10d正常發(fā)芽種子數(shù)/供試種子數(shù))*100%

(2)種子產(chǎn)量

人工收割每小區(qū)凈面積16.68m2的種子，干燥、脫粒、清選后稱重。

1.6 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析和計(jì)算方法

使用SPSS 15.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析，使用Excel 2016軟件繪制圖表。

2 結(jié)果與分析

2.1 草木樨狀黃芪常見病蟲害防控

2.1.1 草木樨狀黃芪蟲害影響

蚜蟲群集在草木樨狀黃芪分枝期幼嫩的枝條莖葉上，尤其以植株上部幼嫩莖葉為主，利用刺吸式口器刺入植物組織，吸食汁液，使葉脈和葉片失綠，呈發(fā)黃或發(fā)白，葉片死亡并脫落，從而使幼苗死亡、植株生長停滯或矮化；嚴(yán)重時(shí)田間植株成片死亡，對草木樨狀黃芪的產(chǎn)量有嚴(yán)重的影響，一般會造成減產(chǎn)25%左右〔9-11〕。蚜蟲在吸食汁液的同時(shí)，還會將分泌的唾液溶入葉片，唾液中的有毒有害物質(zhì)常刺激草木樨狀黃芪的莖和葉，使其莖葉出現(xiàn)斑點(diǎn)、縮葉、卷葉、蟲等多種畸形害狀〔12〕。

2.1.2 草木樨狀黃芪病蟲害防控方法

2.1.2.1 草木樨狀黃芪根腐病及其防治

土壤溫度和水分是影響根腐病的兩個(gè)主要環(huán)境因素，其不但影響真菌和其他微生物的自身生長,亦可顯著改變寄主與真菌的相互作用。需要指出的是,實(shí)踐中溫度、水分及其他環(huán)境因素相互影響很難彼此分開〔13〕。草木樨狀黃芪繁種地如果不平整，灌后形成積水容易導(dǎo)致草木樨狀黃芪形成根腐病，在覆膜種植中如果造成積水，80%以上的苗子會得此病而死去。采用覆膜的方式進(jìn)行草木樨狀黃芪種子繁殖特別要重視這一點(diǎn)。一旦發(fā)生立即灌藥防控，用甲霜·惡霉靈、惡霉福美雙、新生等農(nóng)藥進(jìn)行防治。

2.1.2.2 草木樨狀黃芪白粉病及其防治

豆科牧草受到白粉病菌侵染后，其共同特征是：在葉片上形成白色粉層，菌絲體生于葉背，初為白色粉狀，后擴(kuò)展成灰白色的氈狀斑片，使葉片卷曲枯死，病部出現(xiàn)由黃到黑的小點(diǎn)，小黑點(diǎn)多聚生于葉背，少葉面生。受害葉片較健康葉片重降低10%(興安黃耆)和19.51%～31.2%(黃花草木樨)。白粉病一般在氣溫20～24℃、相對濕度50%～75%以上適宜發(fā)病〔14〕。草木樨狀黃芪與豆科牧草發(fā)病后特征相同或相近。如果草木樨狀黃芪發(fā)生白粉病用肟菌·戊唑醇、百菌清、苦參·蛇床素等農(nóng)藥進(jìn)行防治，最好連續(xù)進(jìn)行兩次防治效果最好。

2.2 草木樨狀黃芪發(fā)芽特性

2.2.1 草木樨狀黃芪種子硬實(shí)與發(fā)芽特性

在不加任何處理的情況下荒漠草原野生草木樨狀黃芪種子發(fā)芽試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表1?？梢缘贸霭l(fā)芽勢很低只有9.00%；發(fā)芽率也只有38.50%；硬實(shí)率達(dá)34.50%；吸水不發(fā)芽種子占27.00%。說明如果對荒漠草原野生草木樨狀黃芪不加任何處理進(jìn)行天然草原補(bǔ)播，補(bǔ)播效果顯而易見是很差的。出現(xiàn)這種結(jié)果的原因有兩點(diǎn)，第一，在荒漠草原進(jìn)行補(bǔ)播3d過后發(fā)芽種子容易因干旱而死亡；第二，播種后種子再次得到天然降水而發(fā)芽很難保證其能夠越冬。因其沒有足夠的時(shí)間進(jìn)行生長來積累越冬所需的養(yǎng)分和根生長的較淺而越不了冬，也是造成補(bǔ)播效果不理想的主要原因。因此，解決此問題的突破口是首先破除種皮降低硬實(shí)率，其次要提高發(fā)芽勢。

表1 不加任何處理下草木樨狀黃芪種子發(fā)芽試驗(yàn)

2.2.2 提高草木樨狀黃芪發(fā)芽率和發(fā)芽勢

2.2.2.1 破除種皮降低硬實(shí)率提高發(fā)芽率

第一種，用強(qiáng)酸堿的強(qiáng)腐蝕性使種皮少部分灼傷后讓水分進(jìn)入種子內(nèi)部來促進(jìn)種子萌發(fā)。用濃硫酸分別對種子進(jìn)行2、4、6、8、10、12min的處理，做發(fā)芽試驗(yàn)觀測其發(fā)芽勢和發(fā)芽率。用濃硫酸對草木樨狀黃芪種子進(jìn)行不同時(shí)長的處理，其結(jié)果如圖1和表2。建立濃硫酸處理時(shí)間與發(fā)芽率回歸模擬方程y=-1.1642x2+7.118x+57.956(R2=0.7637)，通過計(jì)算當(dāng)時(shí)間為3.057分鐘，發(fā)芽率值最大68.835%。這個(gè)結(jié)果說明在生產(chǎn)實(shí)踐中用純硫酸對野生草木樨狀黃芪種子進(jìn)行3min處理效果最佳。但從補(bǔ)播效果來考慮更注重發(fā)芽勢的高低。從表2可以得出6min的發(fā)芽勢最高為27.17%。通過此試驗(yàn)說明用濃硫酸破除種皮能夠提高草木樨狀黃芪種子的發(fā)芽勢與發(fā)芽率，并且選擇6min處理效果更好。

表2 濃硫酸不同處理時(shí)間對草木樨狀黃芪種子的發(fā)芽勢與發(fā)芽率的影響

第二，用溫水浸種。用溫水可以使種子的種皮軟化后進(jìn)水。由表3得使用溫水處理與硫酸處理(4min)和機(jī)械碾壓處理的種子發(fā)芽勢和發(fā)芽率均差異顯著(P<0.05)；與不加任何處理的種子發(fā)芽勢和發(fā)芽率均差異不顯著。

第三，用電動碾米機(jī)輕微碾3～4遍，碾至種子發(fā)熱達(dá)到微弱燙手即可。這樣不會導(dǎo)致種皮蠟質(zhì)層不均勻或嚴(yán)重破裂，通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)對比發(fā)現(xiàn)用機(jī)械碾壓破除蠟質(zhì)種皮層效果更好(見表3)。從安全和在生產(chǎn)實(shí)踐可操作性考慮，機(jī)械碾壓是破除草木樨黃芪蠟質(zhì)種皮最佳方法。

表3 不同處理草木樨狀黃芪種子的發(fā)芽特性

注：同一列小寫字母完全不同表示差異顯著(P<0.05),含相同小寫字母表示差異不顯著(P>0.05)

2.2.2.2 提高發(fā)芽勢技術(shù)

在荒漠草原退化草地進(jìn)行補(bǔ)播改良，補(bǔ)播種子的發(fā)芽勢是決定成敗的關(guān)鍵因素之一。而從表3可以得知在常態(tài)下草木樨狀黃芪的發(fā)芽勢水準(zhǔn)很低，因此研究提高種子發(fā)芽勢至關(guān)重要。目前常規(guī)的方法是利用激素類藥浸種來提高其發(fā)芽勢，由表4得，試驗(yàn)用赤霉素“九二○”處理草木樨狀黃芪種子發(fā)芽勢與不處理差異很微??；但用吲乙·赤霉酸1000倍液與2000倍液處理種子發(fā)芽勢顯著差異(P<0.05)，然而2000倍液與機(jī)械碾種子發(fā)芽勢17.3%沒有明顯性的突破。所以在提高草木樨狀黃芪發(fā)芽勢方面需要進(jìn)一步研究探討，否則修復(fù)退化草地的效果沒有質(zhì)的提高。

表4 使用激素類藥浸種處理的種子發(fā)芽勢

注：同一列小寫字母完全不同表示差異顯著(P<0.05),含相同小寫字母表示差異不顯著(P>0.05)

2.3 草木樨狀黃芪繁種研究

2.3.1 草木樨狀黃芪野外采種基地產(chǎn)種量與效益分析

草種子的采集主要有兩個(gè)途徑：一是在野外建立采種基地進(jìn)行采集，從表5得種子產(chǎn)量為2.55kg/hm2，說明建立草木樨狀黃芪野外采種基地這條路是行不通的；二是研究人工繁育種子技術(shù)來滿足對種子需求。

表5 草木樨狀黃芪野生采種基地測產(chǎn)(2017年9月四墩子南灘)

2.3.2 草木樨狀黃芪人工繁種密度與產(chǎn)量關(guān)系研究

從表6分析結(jié)果，經(jīng)方差分析數(shù)據(jù)得，草木樨狀黃芪株距40cm與株距30cm、50cm均顯著差異(P<0.05)，行距100cm與60cm、80cm均顯著差異(P<0.05)，可以得出不同株行距處理組合中在100cm行距時(shí)平均產(chǎn)量最高為934.3kg/hm2，在株距40cm時(shí)平均產(chǎn)量最高為926.2kg/hm2。其模擬一元二次回歸方程為y=-2.4108x2+195.97x-2 886.7(R2=0.99)。經(jīng)模擬公式計(jì)算當(dāng)株距為40.64cm行距為100cm時(shí)產(chǎn)量最高為1 095.82kg/hm2。

表6 草木樨狀黃芪試驗(yàn)地產(chǎn)量測定(單位：kg/hm2)

注：同一列小寫字母完全不同表示差異顯著(P<0.05),含相同小寫字母表示差異不顯著(P>0.05)

3 討論與結(jié)論

不加任何處理的草木樨狀黃芪種子發(fā)芽勢、發(fā)芽率、硬實(shí)率分別是9.0%、38.5%、34.5%，說明不加任何處理的草木樨狀黃芪種子進(jìn)行補(bǔ)播效果很差。建設(shè)草木樨狀黃芪野外采種基地沒必要，因其成本高，且種子產(chǎn)量僅為2.55kg/hm2。草木樨狀黃芪種子處理的目前首選方法是機(jī)械碾壓。碾壓后的種子發(fā)芽勢、發(fā)芽率分別達(dá)到了17.3%和51.7%。

建立人工繁種基地進(jìn)行繁種是滿足市場對草木樨狀黃芪種子需求是一條有效途徑。經(jīng)試驗(yàn)研究在行距為100cm的前提下，株距與種子產(chǎn)量模擬回歸方程式為y=-2.4108x2+195.97x-2 886.7(R2=0.99)，經(jīng)計(jì)算當(dāng)株距為40.64cm行距為100cm時(shí)產(chǎn)量最高為1 095.82kg/hm2。

需要探討草木樨狀黃芪種子貯存年限與種子的發(fā)芽勢與發(fā)芽率的關(guān)系。有研究報(bào)告豆科牧草種子隨著貯存年限的增加對降低硬實(shí)種子有一定的效果，但也不是貯存年限越長越好。同時(shí)需要在提高草木樨狀黃芪種子發(fā)芽勢上進(jìn)行多方面探討。