不同種植方式對雜花苜蓿根系特征及地上生物量的影響＊

海 棠，馬鶴林，娜仁圖雅

（內蒙古農業大學生態環境學院，內蒙古 呼和浩特 010019）

1 引言

苜蓿是世界上栽培面積最廣泛的牧草，具有適應性廣、產草量高、品質好、營養豐富、并含有未知促生長因子、抗旱、耐鹽堿、固氮改土、保持水土、改善生態環境等特點，經濟效益，生態效益、社會效益都好〔1〕。

苜蓿根系發達、耐干旱，在培肥土壤和保持水土、改善生態環境方面起著重要作用〔2〕。

無芒雀麥抗寒、抗旱性強，營養價值高，可用作制干草、放牧、青貯等，且由于地下根頸發達，具有較好的水土保持作用。無芒雀麥能適應大部分溫帶氣候，而且在它的適應區內，干草產量要比一般的冷季型禾草高〔3〕。苜蓿和無芒雀麥是最適合生長的豆科和禾本科優質多年生牧草，二者混播是最理想的草種組合〔3〕。

研究建立苜蓿＋無芒雀麥混播人工草地，在生長季進行直接放牧利用或刈割調制青貯飼料，將有助于該地區的生態恢復和畜牧業的持續高效發展，對當地經濟發展具有重要的現實意義〔4〕。

草原3號雜花苜蓿（Medicago varia Martin.cv.Caoyuan No.3）是在草原2號苜蓿（Medicago variaMartin.cv.Caoyuan No.2）的基礎上由內蒙古農業大學采用集團選擇法經多年選育育成的一個新品系〔5〕。

目前有很多人對苜蓿和雀麥等豆科牧草和禾本科牧草混播進行了實驗研究。在2003～2004年在農牧交錯帶典型地段——內蒙古自治區通遼市內蒙古民族大學校內試驗農場進行，通過刈割次數和刈割時期試驗，對草原3號雜花苜蓿＋無芒雀麥混播草地進行了生理生態特性的研究。

2007年由張永亮、王建麗、胡自治等人對雜花苜蓿與無芒雀麥混播群落種間競爭及穩定性進行觀察結果表明：草地生物量的凈積累主要在生育前期，單播和混播草地中雜花苜蓿的AGR和RGR平均值高于敖漢苜蓿（Medicago sativa CV.Aohan）；同種苜蓿混播與單播草地生物量快速積累期相同，但不同品種間有所差異〔6〕。

2010年吳姝菊對紫花苜蓿與無芒雀麥、扁穗冰草混播效果進行了研究。結果表明，混播群體較禾本科單播群體草地利用效益分別提高12.71%和23.13%，牧草產量分別提高7.27%和15.46%，混播既便于牧草貯藏與利用，又可提高牧草的飼用價值，獲得較好的經濟效益。這方面還有很多關于豆科牧草和禾本科牧草混播特性的研究但對草原3號雜花苜蓿混播的研究卻少之甚少。

根系是植物吸收、轉化和儲藏養分的器官，其生長發育狀況直接影響著地上生物量〔7〕。強大的根系，能夠獲取更多的地下資源，使其在地下資源競爭中處于有利位置，但不同品種植物的根系在不同的環境條件下表現出不同的特點，即表現出各自的根系發育特性〔8〕。

苜蓿根頸是產生分枝的重要部位，同時也是吸收、運輸、儲存養分和水分的重要器官，直接影響苜蓿生產性能和可持續利用，如再生性、耐寒性、抗旱性和抗病蟲害性等都與其密切相關〔9〕。因此，根系的健康，是支撐苜蓿植株整體健康的根基，是草地健康評價中不可缺少的部分〔10〕。

2 研究目的及意義

豆科牧草和禾本科牧草混播會提高人工草地產量和節省利用時間，研究草原3號雜花苜蓿單播、草原3號雜花苜蓿與緣毛雀麥同行混播、間行混播方式下其地上生物量及地下根系特征的變化規律，根據地上與地下生物量的變化確定草原3號雜花苜蓿最適宜的種植方式。

3 材料與方法

3.1 試驗地概況

和林格爾縣屬于中溫帶半干旱大陸性季風氣候，其主要特征是干旱、多風、寒冷，日光充足，溫差大，冬季漫長而寒冷，夏季時短而溫熱，春季升溫快，秋天降溫烈。年平均氣溫在6.2℃左右。一月平均氣溫為－12.8℃，極端最低氣溫為－31.7℃，七月平均氣溫為22.1℃，極端最高氣溫為37.9℃。年日均氣溫在5℃以上的持續時間為195d左右，年日均氣溫0℃以上持續的時間為233d左右。平均降水量為392.8mm。

供試材料為草原3號雜花苜蓿（Medicago varia Martin.cv.Caoyuan No.3），來自內蒙古農業大學；緣毛雀麥（Bromus ciliatus），來自新疆農業大學。

3.2 試驗樣地設置

試驗設單播（條播）、同行混播、間行混播3種播種方式，小區面積為2m×5m，播種前對土壤進行深耕、耙地、平整、鋤草等栽培措施，然后采用隨機區組法排列小區，播種行距30cm。分別以草原3號雜花苜蓿單播（CK）為對照，以草原3號雜花苜蓿與緣毛雀麥同行、間行混播，按1／3∶2／3（A1）、1／2∶1／2（A2）、2／3∶1／3（A3）的比例進行混播。2010年6月14日播種，7月15日進行數據測定。（表1）

表1 實驗設計

3.3 測定項目與方法

3.3.1 草原3號雜花苜蓿地上部分的觀測

3.3.1.1 株高

隨機選取健康植株從地面測量至植株頂端，重復5次。

3.3.1.2 單株鮮重

隨機選取5株雜花苜蓿稱鮮重并取平均值

3.3.2 草原3號雜花苜蓿根系形態觀測

3.3.2.1 根頸粗

選擇生長健康植株，用小鐵鍬將其根頸挖得露出土面，用游標卡尺測定根頸粗度，重復5次。

3.3.2.2 根長度

隨機選取幾株雜花苜蓿用小鐵鍬將其根系挖出土，用尺子量其長度，重復5次。

3.3.2.3 根系體積

隨機選取5株雜花苜蓿將挖出根系，浸入稱有水量筒中觀察量筒里水的高度的變化測出體積，取平均值。

4 結果分析

4.1 不同種植方式對草原3號雜花苜蓿根系特征的影響

4.1.1 根頸粗

表2 草原3號雜花苜蓿不同種植方式下的根頸粗

分析得出：7月份單播苜蓿的根頸粗為1mm；不同比例的同行混播情況下苜蓿根頸最粗為1.2mm，最細為1.1mm；不同比例的間行混播的苜蓿根莖最粗為1.1mm，最細為0.8mm。8月份單播苜蓿的根頸粗為1.28mm；不同比例的同行混播情況下苜蓿根頸最粗為2.3mm，最細為2mm；不同比例的間行混播的苜蓿根莖最粗為2.1mm，最細為1.95mm。9月份單播苜蓿的根頸粗為3.2mm；不同比例的同行混播情況下苜蓿根頸最粗為2.9mm，最細為2.6mm；不同比例的間行混播的苜蓿根莖最粗為5mm，最細為3.2mm。

4.1.2 根長度

表3 草原3號雜花苜蓿不同種植方式下的根長度

觀測日期7月份 8月份 9月份播種方式 根長度（cm）播種方式根長度（cm）播種方式根長度（cm）間行混播 3.6 間行混播 11 間行混播23 1／3∶2／3 1／3∶2／3 1／3∶2／3間行混播 3.2 間行混播 13 間行混播 20 1／2∶2／2 1／2∶1／2 1／2∶1／2間行混播 3.7 間行混播 11 間行混播 18 2／3∶1／3 2／3∶1／3 2／3∶1／3

分析得出：7月份單播苜蓿的根長度為2.4cm；不同比例的同行混播情況下苜蓿根最長為8cm，最短為4cm；不同比例的間行混播的苜蓿根最長為3.7cm，最短為3.2cm。8月份單播苜蓿的根長度為8.7cm；不同比例的同行混播情況下苜蓿根最長為15cm，最短為13cm；不同比例的間行混播的苜蓿根最長為13cm，最短為11cm。9月份單播苜蓿的根長度為14cm；不同比例的同行混播情況下苜蓿根最長為28cm，最短為25cm；不同比例的間行混播的苜蓿根最長為23cm，最短為18cm。

草原3號雜花苜蓿根長度大小的順序為：同行混播＞間行混播＞單播。（表3）

4.1.3 根系體積

表4 草原3號雜花苜蓿不同種植方式下的根體積

從表中得出混播方式下的草原3號雜化苜蓿的根系體積比單播下的體積要大。在7月份同行混播的根系體積比間行混播的大，同行混播比例1／3∶2／3的根體積最大（0.12mL），混播比例2／3∶1／3的根體積最小（0.08mL），在8月份同行混播比例2／3∶1／3時的根體積最大（1mL），混播比例1／2∶2／2時的根體積最小（0.4mL）間行混播比例2／3∶1／3時根體積最大（0.8mL），混播比例1／2∶2／2時的根體積最小（0.5mL），9月份的數據表明同行混播的要比間行混播的要長，同行混播比例中1／2∶2／2根體積最大（6.5mL），比例2／3∶1／3的根體積最小（5mL）。（表4）

4.2 不同種植方式對草原3號雜花苜蓿地上生物量的影響

表5 草原3號雜花苜蓿地上生物量

圖1 草原3號雜花苜蓿地上生物量

從圖中分析出在不同混播方式中單播方式下的草原3號雜花苜蓿的生長慢并且植株矮；同行混播的草原3號雜花苜蓿的株高普遍較高。其草原3號和緣毛雀麥的混播比例為1／2∶1／2時的植株最高。間行混播下草原3號雜花苜蓿的混播比例1／3∶2／3時出現了最高的植株。（圖1）

圖2 草原3號雜花苜蓿單株鮮重比較

從圖分析出單播情況下草原3號雜花苜蓿的鮮重比同行混播比例為1／3∶2／3、間行混播比例為1／3∶2／3時的重。但同行混播和間行混播其他比例的單株鮮重都比單播情況下的要重。最高達到了4.6（g），而單播卻只有3.61（g）。（圖2）

4.3 不同種植方式對草原3號雜花苜蓿生長速率的影響

圖3 草原3號雜花苜蓿生長速率比較

分析得出草原3號雜花苜蓿在單播的情況下生長速度沒有多大的變化。在同行混播的方式下的草原3號雜花苜蓿7月到8月的生長速度比8月到9月的快。在間行混播的方式下的草原3號雜花苜蓿7月到8月的生長速度比8月到9月份的生長速度要慢。（圖3）

4.4 不同種植方式下草原3號雜花苜蓿地上及地下生物量的關系

表6 地上及地下生物量

圖4 根莖粗與地上生物量的關系圖

分析得知在同一時間草原3號雜花苜蓿和緣毛雀麥間行混播比例為1／2∶1／2時根頸粗為5mm其單株鮮重為4.0g，株高為37cm，同行混播比例為2／3∶1／3根頸粗為2.6mm其單株鮮重為4.2g，株高為44cm，可以看出不同混播方式與對照相比地上生物量相對高，而且地上生物量的多少與根頸粗有著直接的關系。（圖4）

表7 根頸粗

圖5 根莖粗與根長度及體積的關系圖

間行混播的草原3號雜花苜蓿的根頸粗和根系體積比單播和同行混播苜蓿的要高，但是其根系總長度卻比同行混播的要短。間行混播比例2／3∶1／3時草原3號雜花苜蓿的根頸粗與對照沒有差異。（圖5）

5 結論與討論

5.1 討論

本實驗發現在草原3號雜花苜蓿和緣毛雀麥混播比例為1／3∶2／3時，草原3號雜花苜蓿的地上生物量明顯降低（圖4），尤其在間行混播情況下更明顯，這可能是由于兩種牧草品種間存在競爭，產生了化感效應所致，有關這方面的問題還需進一步做實驗證實。

研究表明同行混播的草原3號雜花苜蓿根頸較細，根系較長，地上生物量多，間行混播的草原3號雜花苜蓿根頸粗，根系較短，地上生物量相對少，可能更有利于抗旱、抗寒、抗逆境，這還需繼續做相關實驗論證。

5.2 結論

（1）不同種植方式對草原3號雜花苜蓿根頸粗有重要的影響，草原3號雜花苜蓿間行混播的根頸粗＞單播的根頸粗＞同行混播的根頸粗。

（2）不同種植方式影響草原3號雜花苜蓿根長的分布，草原3號雜花苜蓿同行混播的根長度＞單播的根長度＞間行混播的根長度。

（3）草原3號雜花苜蓿根頸粗和地上生物量之間存在著密切關系，當草原3號雜花苜蓿根頸粗度大時其地上生物量相對少（草原3號雜花苜蓿同行混播時）；草原3號雜花苜蓿根頸粗度小時其地上生物量相對多（草原3號雜花苜蓿同行混播時）。

（4）不同種植方式下的草原3號雜花苜蓿根頸粗、根長度和根體積之間有著密切的聯系，當草原3號雜花苜蓿根頸粗和根系體積都大時其根長度相對短（間行混播時）；當草原3號雜花苜蓿根頸粗和根體積都小時其根長度相對長（同行混播時）。

（5）間行混播使草原3號雜花苜蓿根頸變粗，更易于抵抗逆境；同行混播使草原3號雜花苜蓿根頸變細，地上生物量增加，適宜建立高產人工草地。

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