平茬對(duì)北方地區(qū)巨菌草生長(zhǎng)的影響研究

白茹夢(mèng)，李鋼鐵，張軍紅

(內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué) 沙漠治理學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 011020)

1 引言

巨菌草(PennisetumgiganteumZ.X.Lin)是禾本科狼尾草屬多年生直立叢生型植物，其具有非常強(qiáng)的分蘗能力、根系很發(fā)達(dá)。原產(chǎn)地位于非洲北部，地中海南岸，這是一種適應(yīng)溫帶、亞熱帶和熱帶生長(zhǎng)或人工栽培的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)菌草[1～3]。它的優(yōu)點(diǎn)包括抗逆性強(qiáng)，植株高大，粗蛋白含量高，生物量高等。在溫度適宜地區(qū)可多年生，可利用的期限長(zhǎng)。作為畜牧飼料，其具有適口性不錯(cuò)和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值較高等特點(diǎn)[26～30]。巨菌草用途很廣泛，既可作為優(yōu)質(zhì)的食、藥用菌生產(chǎn)原料(可以代替木屑栽培菌類，品質(zhì)好，生物學(xué)效率高)，又可作為飼料發(fā)展養(yǎng)殖業(yè)，可利用巨菌草代替煤炭應(yīng)用于火力發(fā)電，還可用于生產(chǎn)沼氣以及防止土壤風(fēng)蝕、治理水土流失等作用[31，32,34～36]。巨菌草也具有很大栽培的潛力和社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益，是菌草產(chǎn)業(yè)之中可以人工栽培的優(yōu)勢(shì)草種之一[4～8,20～25]。

菌草技術(shù)是一項(xiàng)新興的技術(shù)，它是集農(nóng)業(yè)技術(shù)、生物技術(shù)、工程技術(shù)于一體的跨行業(yè)的知識(shí)密集型新技術(shù)。目前，我國(guó)菌草科學(xué)研究與發(fā)展處在國(guó)際領(lǐng)先地位，開創(chuàng)了可持續(xù)發(fā)展的新的生態(tài)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式，使植物—菌物—?jiǎng)游锶邔?duì)資源的利用形成多次循環(huán)轉(zhuǎn)化和綜合利用，構(gòu)成農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)，使菌業(yè)生產(chǎn)的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和生態(tài)三大效益有機(jī)地結(jié)合起來[9～12,14～19]。菌草技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于能保護(hù)和改善生態(tài)，克服傳統(tǒng)的用林木資源生產(chǎn)菌物造成破壞森林生態(tài)的弊端，對(duì)環(huán)境的保護(hù)、荒漠治理、增加就業(yè)、扶貧開發(fā)具有重要的戰(zhàn)略意義[14～16]。目前為了實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)，抗逆性強(qiáng)的巨菌草，采用平茬技術(shù)來實(shí)現(xiàn)；平茬處理一直是半干旱草原人為干擾灌叢最普遍的方式，其如何影響草原植物群落演替已成為生態(tài)學(xué)研究的熱點(diǎn)[13,33]。在平茬影響植物生長(zhǎng)狀況方面，研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)巨菌草進(jìn)行平茬處理顯著提高了巨菌草的生物量。受研究時(shí)間、研究尺度及干擾程度的影響，巨菌草的各項(xiàng)指標(biāo)均會(huì)發(fā)生改變。因此了解巨菌草在平茬處理下各項(xiàng)指標(biāo)不同變化具有重要意義。

本文以內(nèi)蒙古呼和浩特市土默特左旗溫室大棚內(nèi)巨菌草為研究對(duì)象，分析了平茬前后對(duì)北方地區(qū)巨菌草的生長(zhǎng)速度的影響，包括株高，葉片數(shù)，基部直徑；分蘗形成的速度的變化；平茬前后生物量的變化；旨在從植物角度揭示平茬處理對(duì)巨菌草生長(zhǎng)狀況的影響，為北方地區(qū)巨菌草的發(fā)展提供技術(shù)支持和理論依據(jù)。

2 材料與方法

2.1 研究區(qū)域概況

本研究實(shí)驗(yàn)在內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)試驗(yàn)基地的白色塑料溫室大棚中進(jìn)行。試驗(yàn)區(qū)位于我國(guó)西北部的內(nèi)蒙古自治區(qū)呼和浩特市土默特左旗，東經(jīng)110°46′～112°10′，北緯40°51′～41°8′。土默特左旗為溫帶大陸性氣候，深居內(nèi)陸，遠(yuǎn)離海洋，冬季長(zhǎng)而寒冷，夏季短而炎熱，蒸發(fā)量大，氣候干燥，無霜期短。而且寒暑變化劇烈，降雨量少，年平均氣溫7.3 ℃，最冷月為1月，月平均氣溫-11.4 ℃；最熱月為7月，平均氣溫22.7 ℃。年平均無霜期133 d。初霜日一般在9月24日，終霜日在5月13日，最大凍結(jié)深度為1.31 m。年平均降水量為379.4 mm，全年降水日約為50 d，春季平均降水量在48.7 mm，夏季為247.5 mm，秋季為67.8 mm，冬季為15.4 mm。相對(duì)濕度較低，年平均濕度為54%，造成蒸發(fā)量大于降水量，年平均蒸發(fā)量為1851.7 mm[3]。

2.2 試驗(yàn)方法

2.2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

本實(shí)驗(yàn)于溫室大棚內(nèi)進(jìn)行，大棚內(nèi)共種植1000株巨菌草，密度為40 cm×60 cm，選取長(zhǎng)勢(shì)較為平均的一組作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，3月20日首次種植巨菌草，待巨菌草長(zhǎng)到10 cm后開始進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行一次平茬實(shí)驗(yàn)，平茬時(shí)注意保證茬口平滑，無劈茬裂口，進(jìn)行手工平茬試驗(yàn)，留茬高度為10 cm，進(jìn)行整叢同一個(gè)高度的平茬，未平茬巨菌草作為對(duì)照，用手工完成23組重復(fù)。根據(jù)巨菌草的生長(zhǎng)周期(一般為2個(gè)月)，分為平茬前與平茬后，平茬前：4月10日進(jìn)行首次測(cè)量，對(duì)樣地內(nèi)所有巨菌草進(jìn)行每叢調(diào)查，記錄生長(zhǎng)指標(biāo)(株高、分蘗、葉片數(shù))，求得平均值，隔10 d進(jìn)行調(diào)查記錄，5月30日進(jìn)行第一次平茬并測(cè)定生物量，記錄單株重與叢重；平茬后：從6月10日開始記錄，對(duì)樣地內(nèi)所有巨菌草進(jìn)行每叢調(diào)查，記錄生長(zhǎng)指標(biāo)(株高、分蘗、葉片數(shù))，求得平均值，同樣每隔10 d進(jìn)行測(cè)量，7月30日進(jìn)行生物量測(cè)定，記錄單株重與叢重，求得平均值。

2.2.2 生長(zhǎng)指標(biāo)測(cè)定

株高：測(cè)定植株的自然高度，平茬前后測(cè)定，每隔10 d進(jìn)行一次測(cè)量。

分蘗：對(duì)樣方內(nèi)每叢植株進(jìn)行分蘗數(shù)的記錄，平茬前后測(cè)定，每隔10 d進(jìn)行一次記錄。

葉片數(shù)：每叢中選取長(zhǎng)勢(shì)較均勻的一株進(jìn)行記錄，每隔10 d進(jìn)行一次記錄。

生物量：指所在樣方內(nèi)的巨菌草進(jìn)入到了生長(zhǎng)末季，對(duì)巨菌草進(jìn)行生物量的測(cè)定，分別測(cè)定樣方內(nèi)的每叢重量與每叢中長(zhǎng)勢(shì)較均勻的單株重量。

3 數(shù)據(jù)分析

3.1 平茬對(duì)巨菌草株高的影響

追蹤巨菌草平茬后巨菌草累積(對(duì)同一植株連續(xù)監(jiān)測(cè))株高生長(zhǎng)隨時(shí)間變化如圖1，分析圖1中數(shù)據(jù)可得，平荏后植株生長(zhǎng)迅速，巨菌草植株平茬后，生長(zhǎng)季株高長(zhǎng)勢(shì)明顯，而未平茬巨菌草則生長(zhǎng)緩慢，平茬后巨菌草植株一個(gè)生長(zhǎng)季株高增幅最大為72 cm，最小為26 cm，相比對(duì)照未平茬一個(gè)生長(zhǎng)季株高增幅有很大不同。分析原始數(shù)據(jù)仍可得出，巨菌草平茬后植株株高最大可達(dá)227 cm，最低的僅為168 cm，各植株自身差異的不同使得平茬后各株高生長(zhǎng)的不同，故標(biāo)準(zhǔn)差較大。

與平茬前測(cè)得的巨菌草株高相比，平茬前的巨菌草株高均值為171.61 cm，平茬后生長(zhǎng)季末巨菌草的株高為201.13 cm，較平茬前的巨菌草株高高了29.52 cm，而且，平茬后巨菌草植株累積生長(zhǎng)迅速，平茬后株高高于平茬前同一時(shí)間段巨菌草株高。

圖中C1、C2、C3、C4、C5分別代表后一次測(cè)量與前一次測(cè)量的株高差

3.2 平茬對(duì)巨菌草分蘗的影響

平茬后巨菌草生長(zhǎng)狀況如圖2，分析圖2中數(shù)據(jù)可得，巨菌草平茬后生長(zhǎng)過程中，萌生新芽的數(shù)量隨平茬時(shí)間的增加而增多，且平茬后萌生新芽的數(shù)量大于同期對(duì)照植株萌生新芽的數(shù)量，且平茬后萌生新芽的生長(zhǎng)速度大于對(duì)照植株的萌生新芽的生長(zhǎng)速度。平茬后巨菌草萌生新芽個(gè)數(shù)的生長(zhǎng)規(guī)律一致，均是隨時(shí)間的增加而新芽個(gè)數(shù)增多。

巨菌草平茬后分蘗數(shù)平均較對(duì)照植株分蘗數(shù)增加了4-6個(gè)，其中生長(zhǎng)季末巨菌草萌生新芽較對(duì)照的多了5.18個(gè)，平茬前后的生長(zhǎng)規(guī)律基本一致，在生長(zhǎng)季初期分蘗數(shù)增長(zhǎng)6個(gè)，生長(zhǎng)季末增長(zhǎng)較緩慢，增長(zhǎng)4個(gè)，由此說明巨菌草在生長(zhǎng)季初期，萌生新芽生長(zhǎng)較迅速，而到生長(zhǎng)季末，分蘗數(shù)增加減緩，但仍比未平茬的巨菌草分蘗數(shù)多。究其原因可能為，平茬后植株萌生新芽能夠充足吸收地表養(yǎng)分，使其從地表生長(zhǎng)出來，故其分蘗數(shù)均高于未平茬植株的分蘗數(shù)。

圖2 平茬前后巨菌草分蘗變化

3.3 平茬對(duì)巨菌草葉片數(shù)的影響

平茬后巨菌草葉片數(shù)逐期變化如圖3，平茬后植株葉片數(shù)生長(zhǎng)較迅速，平茬較未平茬的巨菌草增加了1.57個(gè)葉片數(shù)，比對(duì)照高。平茬巨菌草葉片數(shù)逐期增加，由生長(zhǎng)旺盛季到生長(zhǎng)季末增加了8.61個(gè)葉片數(shù)，平茬前巨菌草葉片數(shù)逐期增加，由生長(zhǎng)旺盛季到生長(zhǎng)季末增加了7.08個(gè)葉片數(shù)。

對(duì)比分析平茬前巨菌草葉片數(shù)發(fā)現(xiàn)，平茬前巨菌草葉片數(shù)均值為12.65，平茬后，巨菌草葉片數(shù)均值為14.22，平茬前后巨菌草葉片的生長(zhǎng)規(guī)律一致，均是隨時(shí)間的增加而葉片數(shù)增多。

圖3 平茬前后巨菌草葉片數(shù)變化

3.4 平茬對(duì)巨菌草生物量的影響

巨菌草平茬后生物量變化情況如圖4所示，由圖4可知，平茬后巨菌草生物量隨平茬后時(shí)間的增加而增大，且平茬后單株重大于同期對(duì)照植株的生物量。叢重是對(duì)照植株叢重的1.9倍。分析原始數(shù)據(jù)可知，平茬后叢重最大質(zhì)量為7.012 kg,平茬前叢重最大質(zhì)量為3.172 kg；平茬后叢重平均質(zhì)量為3.89kg，平茬前叢重平均質(zhì)量為2.04 kg。

巨菌草平茬后單株重平均是對(duì)照植株單株重的1.29倍，分析原始數(shù)據(jù)可知，平茬后單株最大質(zhì)量為0.397 kg,平茬前單株重最大質(zhì)量為0.314 kg；平茬后單株平均質(zhì)量為0.22 kg，平茬前單株平均質(zhì)量為0.17 kg。由此說明平茬后巨菌草的生物量顯著增加，究其原因?yàn)椋讲绾笾仓攴痔Y數(shù)增長(zhǎng)迅速，單株能夠充足吸收地表養(yǎng)分，使其生長(zhǎng)較快，故其生物量叢重均高于未平茬植株的生物量。

圖4 平茬前后巨菌草生物量變化

4 結(jié)論

對(duì)北方地區(qū)巨菌草的發(fā)展與推廣，在溫室大棚中種植，通過平茬處理，平茬后的巨菌草植株得到更新復(fù)壯，為合理管理并科學(xué)利用巨菌草提供了科學(xué)依據(jù)，促使其持續(xù)發(fā)揮巨菌草的最大價(jià)值。得出以下結(jié)論：

巨菌草平茬后株高生長(zhǎng)迅速，株高最大可達(dá)227 cm,平茬后巨菌草植株一個(gè)生長(zhǎng)季株高增幅最大為72 cm，平茬前的巨菌草株高均值為171.61 cm，平茬后生長(zhǎng)季末巨菌草的株高為201.13 cm，較平茬前的巨菌草株高高了29.52 cm；平茬后巨菌草分蘗數(shù)增加，巨菌草在生長(zhǎng)季初期，萌生新芽生長(zhǎng)較迅速，而到生長(zhǎng)季末，分蘗數(shù)增加減緩，但仍比未平茬的巨菌草分蘗數(shù)多；巨菌草平茬后葉片數(shù)、分蘗數(shù)隨平茬時(shí)間的增加而增加，且平茬后分蘗數(shù)、葉片數(shù)大于同期對(duì)照(未平茬)植株分蘗數(shù)、葉片數(shù)；巨菌草平茬后的生物量單株重稍大于同期對(duì)照(未平茬)的生物量，叢重遠(yuǎn)大于同期對(duì)照(未平茬)的生物量,由此可知，平茬對(duì)于巨菌草有重要的影響作用，同時(shí)對(duì)北方地區(qū)巨菌草的發(fā)展提供技術(shù)支持和理論依據(jù)。