幾種牧草在分枝/分蘗期對不同水位脅迫的生長反應

徐桂花,劉水華,戴征煌,黃 棟,胡文婷,于徐根,甘興華

(江西省畜牧技術推廣站，江西 南昌 330046)

江西作為我國水稻主要產區,擁有水稻生產面積370.56萬hm2[1]。在全省水稻田中,高產、中產和低產田各占1/3左右。其中中低產田分布于地勢較低、地下水位較高的山丘垅田、坑田、沖田下部和平原低洼地段。由于犁底層以下長年處于積水狀態,鐵錳還原,土色呈明顯的灰黃或灰藍色,形成爛泥田、銹水田、冷浸田等。牧草作為非濕生植物,如何在長年處于積水狀態的爛泥田、銹水田、冷浸田中進行秋冬種植生產,以獲取較高的產量,是江西乃至整個南方冬閑田種好牧草的一個重要問題。本研究采用盆栽法模擬高水位水脅迫環境,觀測了幾種牧草的生長表現,以期為在冬閑田種好牧草提供技術支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于江西省南昌縣江西現代牧業科技園(江西省蠶桑茶葉研究所)百草園基地。地處亞熱帶季風氣候,為南方典型的紅壤區水稻田。北緯28°22′22″,東經115°59′08″,海拔32 m。主要的氣候條件為：全年降水量162.11 mm,年均溫17.6 ℃,最熱月均溫29.2 ℃,最冷月均溫5.3 ℃,年極端最高溫度40.9 ℃,年極端最低溫度-9.9 ℃,無霜期259 d,初霜日11月23日,終霜日3月2日,年積溫(≥0 ℃)6435.9 ℃·d,年有效積溫(≥10 ℃)5395 ℃·d。試驗用土取自水稻田,水稻田前茬為水稻。土壤有機質含量為34.9 g/kg，水解氮83.0 mg/kg，有效磷22.9 mg/kg，速效鉀43.0 mg/kg,土壤pH值為5.3。

1.2 參試品種

參試多花黑麥草品種為贛選黑麥草,由江西省畜牧技術推廣站提供;燕麥、小黑麥(冬牧70)、飼用豌豆、紫云英由鄭州華豐草業公司提供;箭筈豌豆、毛苕子由西南民族大學提供。

1.3 試驗設計

試驗采用盆栽法。選用直徑8 cm、高度18 cm的PP塑料直筒,每筒裝過篩、除雜、等量的農田熟土。試驗共設3個水位處理,每個處理5個重復,7個品種總共用105個塑料直筒。在分蘗期或分枝期,將同一處理的10個塑料直筒放置在裝有水的塑料花盆(寬25 cm×長45 cm×高15 cm)中,共計9個大花盆。其中處理1:花盆水位低于塑料直筒的土壤面5 cm(5 cm處理);處理2:花盆水位低于塑料直筒的土壤面10 cm(10 cm處理);處理3:花盆水位低于塑料直筒的土壤面15 cm(15 cm處理)。燕麥與黑麥草為一組,小黑麥與紫云英一組，箭筈豌豆與毛苕子一組，飼用豌豆一組。

1.4 田間管理

于2016年10月29日播種，播種量為10粒/筒；于11月20日間苗,禾本科每盆苗數5株,豆科每盆苗數8株。當幼苗生長至分枝/分蘗期時進行水位處理。水位處理日期:毛苕子2016年11月21日，箭筈豌豆12月1日，黑麥草和燕麥12月9日，小黑麥12月23日，飼用豌豆12月29日，紫云英2017年1月23日。水位處理結束后測定各項目的日期:飼用豌豆2017年2月15日;毛苕子、箭筈豌豆、小黑麥2017年3月8日;紫云英、黑麥草和燕麥2017年3月27日。在水位脅迫處理期間,將尿素溶解于水后作追肥施用,于2月16日對每個塑料直筒(飼用豌豆除外)施用尿素0.38 g；于3月10日對紫云英、黑麥草和燕麥的塑料直筒追施尿素0.76 g。

1.5 測定項目

1.5.1 株高 在測定生物產量前,測量每筒每株從地面至植株最高部位的絕對高度。

1.5.2 鮮草產量 測完株高后,以留茬高度1 cm的標準進行剪割；每個重復獨立用0.01 g天秤進行鮮草稱重。

1.5.3 干鮮比取樣與測定 在稱量后,對每個重復的草樣進行莖葉分離、青黃部分分離,用自封袋裝袋,帶回實驗室置于60～65 ℃烘箱烘干12 h；然后取出，放置在室內冷卻回潮24 h后稱重；再放入烘箱在60～65 ℃下烘干8 h,取出放置室內冷卻回潮24 h后稱重,直至兩次稱量之差不超過2.5 g,最后計算該小區的干鮮比。

1.5.4 干草產量 干草產量的計算公式為：干草產量=鮮草產量×干鮮比。

1.5.5 地下根干重 刈割后,將每個處理的3個塑料直筒,用尼龍袋裝袋浸泡于水塘,進行根部清洗,再用自來水將根部沖洗干凈,帶回實驗室放置于烘箱70 ℃烘干至恒重，稱重。

1.6 數據統計

使用Microsoft Excel對各項測量數據進行描述性統計分析;用SPSS 13.0軟件進行方差分析,以比較不同品種在不同處理下各性狀指標的差異性和變化。

2 結果與分析

2.1 水脅迫環境對牧草株高的影響

由圖1可知,隨著水位越來越高,牧草植株越來越低矮。與15 cm處理相比,5 cm處理的株高降幅較大,除黑麥草外,其他牧草存在顯著差異(P<0.05)，其中紫云英降幅最大,達50.5%；其次為小黑麥，降幅為37.9%；飼用豌豆和毛苕子的降幅分別為27.3%和26.6%；降幅最低的是多花黑麥草，為16.2%。與15 cm處理相比,10 cm處理的株高降幅較小，其中燕麥的株高僅降低了2.3%(P>0.05),多花黑麥草和飼用豌豆的株高降幅分別是3.8%和12.6%(P>0.05),而其他牧草表現出顯著差異(P<0.05)。

圖1 不同水位處理下各牧草株高的變化

2.2 水脅迫環境對牧草分枝/分蘗數的影響

由表1可知,隨著土壤水位的升高,牧草的分枝數/分蘗數逐漸下降。飼用豌豆、黑麥草、小黑麥的分枝/分蘗數在不同處理間無顯著差異。紫云英、燕麥和毛苕子15 cm處理的分枝數/分蘗數均顯著高于10 cm處理和5 cm處理的(P<0.05)。箭筈豌豆15 cm處理的分枝數顯著高于5 cm處理的(P<0.05),但與10 cm處理無顯著差異(P>0.05)。

2.3 水脅迫環境對牧草生物量的影響

2.3.1 地上生物量 隨著土壤水位的升高,牧草的單株干重逐漸下降(表2)。飼用豌豆、燕麥、箭筈豌豆的單株干重在3個處理間存在顯著差異(P<0.05)。多花黑麥草、紫云英、毛苕子、小黑麥在15 cm處理的單株干重顯著高于其它2個處理的(P<0.05)。

表1 在水脅迫下牧草的分枝/分蘗數個/株

注：同一行數據后附有相同小寫字母者表示無顯著差異(P>0.05)，否則表示有顯著差異(P<0.05)。下同。

與15 cm處理相比,5 cm處理的單株干重降幅較大,其中紫云英、箭筈豌豆、毛苕子、燕麥、小黑麥、飼用豌豆、多花黑麥草的降幅分別達66.2%、53.8%、53.0%、52.0%、49.5%、39.8%、26.8%。

與15 cm處理相比,10 cm處理的牧草單株干重降幅略有減小,紫云英、箭筈豌豆、毛苕子、燕麥、小黑麥、飼用豌豆、多花黑麥草的降幅分別是64.2%、32.3%、35.2%、31.1%、47.8%、21.0%、16.9%。

表2 在水脅迫環境下牧草單株干重的變化

2.3.2 地下生物量 7種牧草隨著土壤水位的升高,地下生物量逐漸下降(表3)。飼用豌豆、燕麥在5 cm處理的根干重顯著低于其它2個處理的(P<0.05)；黑麥草、紫云英、箭筈豌豆、毛苕子在5 cm處理的根干重顯著低于15 cm處理的,但在10 cm處理的根干重與其它處理無顯著差異;紫云英、小黑麥的根干重在5 cm處理和10 cm處理之間無顯著差異,但均顯著低于15 cm處理的(P<0.05)。

5 cm處理與15 cm處理相比,各牧草的單株根干重降幅較大,尤其是豆科牧草,其中飼用豌豆、紫云英、毛苕子、箭筈豌豆的降幅分別達69.7%、61.1、56.4%、55.4%；禾本科牧草降幅最大的是多花黑麥草(降幅為43.0%),其次是燕麥(31.5%)和小黑麥(26.9%)。

10 cm處理與15 cm處理相比,單株根干重降幅有所下降，降幅較大的是紫云英和箭筈豌豆,降幅分別達65.4%、33.3%；而飼用豌豆、毛苕子的降幅分別僅為9.5%、16.0%；禾本科牧草降幅最大的仍是多花黑麥草,為22.5%,其次是小黑麥,最低的為燕麥,僅為10.0%。

表3 在水脅迫環境下牧草根干重的變化

2.4 水脅迫環境對牧草枯黃率和莖葉比的影響

由表4可知,在不同水位脅迫環境下,各牧草的枯黃率和莖葉比變化不盡相同。具體來說，飼用豌豆和箭筈豌豆的莖葉比隨著土壤水位升高而呈上升趨勢,其他牧草則呈下降態勢；飼用豌豆的莖葉比在3個處理間存在顯著差異(P<0.05)；紫云英和小黑麥在15 cm處理的莖葉比顯著高于其他2個處理的(P<0.05)；其他牧草的莖葉比在3個處理間無顯著差異(P>0.05)。

隨著土壤水位增高,飼用豌豆和黑麥草的枯黃率呈上升趨勢,而燕麥正好相反。飼用豌豆的枯黃率在3個處理間存在顯著差異(P<0.05),燕麥在5 cm處理的枯黃率顯著低于其他2個處理的(P<0.05)。

3 討論與結論

植物對水的需求是有一定限度的,水分過多或過少均對植物生長不利,特別是地下高水位會嚴重影響作物的生長發育。當土壤水分過多時產生澇害,植物的光合速率迅速下降,葉綠素含量下降,葉片早衰、脫落,植物生長不好,甚至爛根死苗。土壤澇漬對中生植物和旱生植物而言是一種逆境[2]。在本試驗中,隨著土壤水位的升高,牧草的株高、分枝/分蘗數、地上生物量、地下生物量均逐漸降低,這與淹水環境下其他作物的研究結果[3-4]類似。莖葉比是反映牧草生產性能好壞的重要指標。本試驗發現，飼用豌豆和箭筈豌豆的莖葉比隨著土壤水位增高而呈上升趨勢,其他牧草呈下降態勢,這可能與各牧草的品種特性及其植株高度有關。

表4 在水脅迫環境下牧草莖葉比和枯黃率的變化

注：“/”表示未測。

在漬水條件下的產量可作為耐澇性的指標之一。在本試驗中，隨著土壤水位的升高,牧草的地上生物量、地下生物量均逐漸降低,但各牧草的降幅不一樣。多花黑麥草經水位處理108 d,5 cm處理的地上部分生物量比15 cm處理降低了26.8%,10 cm處理比15 cm處理降低了16.9%。而其他幾種牧草在水位處理時間短于108 d的條件下,地上生物量和地下生物量的下降幅度遠遠大于多花黑麥草的。總體而言,土壤地下水位5 cm和10 cm處理對牧草生產有顯著的減產效應;在耐澇性方面,以黑麥草的表現最佳。

牧草生產的目的主要是收獲較高的生物產量,并且在種植地的選擇和栽培管理方面要求較低。目前對高水位土壤環境下南方冬閑田種植牧草的研究基本上處于空白。本文通過模擬控制土壤地下水位,較為淺顯地研究了不同牧草對水位脅迫的生長反應,認為土壤地下水位高會嚴重影響各種牧草的生長,產量下降明顯,多數品種減產達50%以上。如何在高地下水位的冬閑田種好牧草還有待進一步深入研究。