末次刈割時間對科爾沁沙地苜蓿越冬率及根系營養物質含量的影響

王偉東， 鄧 波， 王顯國， 高 凱*， 朱國立

(1.內蒙古民族大學農學院， 內蒙古 通遼 028042； 2.中國農業大學動物科技學院， 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，不僅具有適應性強、產量高、粗蛋白含量高等優點，還能夠起到防風固沙、改善環境的作用[1]。目前國內已對紫花苜蓿做了很多非常系統、全面的研究，主要致力于提高紫花苜蓿干草產量，為種植苜蓿的企業及農戶提供有力依據，創造更高的經濟效益[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、易發生凍害和死亡現象,這一問題也一直是制約我國北方地區苜蓿草地成功建植和草地可持續利用的關鍵問題[3]。我國關于紫花苜蓿秋季刈割的研究處于剛剛起步階段[4-6]，且大部分學者都認為秋季不適宜進行刈割[7]，武瑞鑫等[8]認為殺霜前刈割越冬后頭茬草產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，龐大的根系優勢是紫花苜蓿草產量提高的重要生理基礎。科爾沁沙地土質松散，保水保肥能力差，在該地區建植紫花苜蓿，其關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，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]。目前關于科爾沁沙地不同末次刈割時間對苜蓿根系營養物質含量的變化以及越冬率的研究尚未見報道，為此本研究依據科爾沁沙地特性，對當地苜蓿采取不同時間末次刈割處理，同時對苜蓿根系營養物質含量進行測定，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物質含量的影響以及對翌年返青率的影響，為沙地苜蓿的生產實踐提供科學的理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地點及概況

試驗地設在內蒙古民族大學實驗實習基地(農牧科技示范園區，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 試驗材料

本試驗選用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對象，采取正常田間管理措施。

1.3 試驗設計

將試驗地劃分為25個小區，每個小區面積為3×4 m2，小區總面積300 m2。從試驗地苜蓿播種開始均采取統一管理措施，2014年均在現蕾期進行刈割，刈割3次，2015年在苜蓿現蕾期進行刈割，共刈割2次，2015年8月23日第三茬苜蓿進入現蕾期，開始對試驗地苜蓿進行刈割，每隔7天一個刈割梯度，共刈割5次，依次標號為A1，A2，A3，A4和A5，每次刈割做5個重復。試驗地除刈割時間不同外，其他管理條件均相同。2015年11月15日對各處理苜蓿根系進行取樣并用水沖洗干凈，然后進行烘干、粉碎，對樣品進行測定。于2016年4月15日測定苜蓿返青率。

1.4 測定指標與方法

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 數據分析

利用Microsoft Office Excel 2007和SAS System Release 8.1數據分析軟件進行處理分析。

2 結果與分析

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，苜蓿越冬率呈現先降后升的趨勢，越冬率由高到低順序為A1>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出先降后升的變化趨勢，各處理根系全氮含量大小順序為A1>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為：A1>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為: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]通過試驗表明，晚秋刈割明顯地減少了冬季苜蓿根中蛋白質及淀粉濃度，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主要的滲透調節物質，用于減少逆境對植物造成的傷害。本文通過末次刈割試驗表明，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，進一步說明根系營養物質含量是苜蓿安全越冬的關鍵所在。通過對不同時間末次刈割處理，對翌年苜蓿返青率進行測定，發現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，而在初霜期之后進行刈割，則對苜蓿越冬無顯著影響。原因是苜蓿刈割后，會進行下茬草的生長，此時根系營養物質會對新生莖葉提供大量的能量，根系營養物質會隨之減少，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行光合積累，營養物質又開始返還地下，所以早期刈割的苜蓿根系營養物質更豐富，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，營養物質返還較少甚至還未來得及返還就已經進入休眠狀態；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分轉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 結論

綜上所述，隨著末次刈割時間的推遲，苜蓿根系營養物質含量會隨之減少，使得次年苜蓿返青時根系養分無法提供給地上部分，從而導致越冬率降低，而苜蓿越冬率的高低會直接影響到第2年頭茬草的產量和品質。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行早期刈割或于初霜期之后進行刈割以保證苜蓿安全越冬。