大渡河干旱河谷地區巨菌草發芽率和分蘗數及種植關鍵技術研究

吳曉彬，宋思夢，譚青青，黎 芳，向虹霖，成芳秀

(四川民族學院 橫斷山區生態修復與特色產業培育研究中心，四川 康定 626001)

1 引言

巨菌草(Pennisetumsp.) 也稱巨能草、太陽草、巨象草、甘蔗草、菌草，(隸屬)為一年種、多年生禾本科狼尾草屬植物[1]，由二倍體美洲狼尾草(又稱御谷、珍珠谷)作母本與四倍體象草(又稱紫狼尾草)雜交選育而成，故又稱雜交狼尾草，屬三倍體C4植物[2]。巨菌草原產非洲，是由福建農林大學菌草研究所從南非引進的一種多年生禾本科狼尾草屬直立叢生型植物[3]，因其生長旺盛，產量高，適口性好、抗逆性強、適應性廣、根系發達、極耐干旱貧瘠、極耐鹽堿性、粗蛋白和粗脂肪(補充百分比)含量高[4]；既可以作為食用菌和藥用菌的生產原料，又可作為動物飼料，且整個生產過程無病蟲害發生，不施任何農藥，生產的草飼料綠色安全，故種植該項目的經濟、生態和社會效益顯著[5]。在新疆、西藏、甘肅等地荒漠化、沙漠化地區種植巨菌草，既能提高土地利用率、改善生態環境，增加土地綠色覆蓋率，吸收二氧化碳[6，7]，又能為畜牧業發展提供優質綠色安全的草飼料、利于牧民定居、促進高寒冷涼地區畜牧業發展，具有巨大產業前景發展效益[8]。

甘孜州位于四川省西部，康藏高原東南，地處中國云貴高原和四川盆地過渡地帶，屬橫斷山系北段川西高山高原區，平均海拔3500 m[9]。

境內地勢復雜，相對高差懸殊，有雅礱江、金沙江和大渡河三大河流縱貫南北，是我國重要林區和牧區之一，也是長江上游的生態屏障，在整個長江流域和國家生態安全格局中占舉足輕重地位。其屬于典型的生態脆弱區[10]，氣候復雜及土壤退化引起地質災害頻發、水土流失嚴重、經濟發展滯后[11]，因此，甘孜州需要引種適應性強，具有水土保持效益的飼用草本植物來保護草原生態環境、修復退化生態系統、發展畜牧經濟，提升當地農牧民收入。

目前，人們對甘孜州水土保持飼用草本的引種集中在燕麥、披堿草等[12～15]，對菌草植物的引種栽培研究鮮有報道，尤其是近年來新興的巨菌草研究更為少見，尚缺乏較為詳細的研究理論，比如在甘孜州的苗期表現及栽培關鍵技術。近年來，巨菌草已在多個與甘孜氣候相似地區引種成功，如新疆、西藏攀枝花、金沙江等地區[16～22]，巨菌草的發芽率和分蘗數情況都表明能適應當地環境，并極大程度上改善環境、提高經濟效益，故了解發芽率和分蘗數情況不僅能了解巨菌草生長情況，還能判斷巨菌草是否適應當地環境、適合引種栽培，這為甘孜州的干旱河谷地區巨菌草的引種栽培提供了一定的參考性和可行性。因此，以川西干旱河谷區的核心區域為研究背景，選擇大渡河干旱河谷地區開展巨菌草發芽率與分蘗數及栽培關鍵技術的種植試驗研究，觀測巨菌草生長的發芽率和分蘗數來判斷巨菌草在該區域的生長適應性，同時總結栽培關鍵技術。擬回答以下科學問題：巨菌草在大渡河干旱河谷地區發芽情況；巨菌草在大渡河干旱河谷地區分蘗情況；巨菌草在大渡河干旱河谷地區種植的關鍵技術，以期為巨菌草在甘孜州的引種與推廣提供數據基礎與科學依據。

2 試驗地概況與試驗方法

2.1 試驗地概況

甘孜藏族自治州(以下簡稱“甘孜州”)屬四川省，位于四川西部，地理位置為東經97°22′～102°29′，北緯27°58′～34°20′，全州平均海拔3500 m，氣溫隨海拔高低而異，年均溫7.8 ℃，地貌依地勢高程、河流切割深度和地表特征分為丘狀高原區、高山原區、高山峽(深)谷區三大類型，因地處青藏高原和四川盆地過渡地帶，地形復雜，使其成為氣候垂直帶譜與動植物資源垂直分布最多地區之一[16]。試驗種植地位于康定市姑咱鎮黑日村農耕地，東經102°17′，北緯30°12′，平均海拔1400 m，屬于典型的干旱河谷氣候，年均氣溫為14～16 ℃，年均降水量345～820 mm，年均日照時數1900～2400 h，年平均無霜期134～185 d，土壤為黃壤，養分貧瘠[17]。

2.2 試驗材料及處理

巨菌草種苗(6月齡以上木質化)由福建農林大學國家菌草工程技術研究中心菌草種質資源圃存儲并提供。種苗運送到試驗地后立刻垂直切截成10～15 cm種節，每個種節上帶有1～2個芽。浸水后用報紙包裹，再進行12～24 h的恒溫儲存。此后需分時間階段進行補水，保持報紙浸濕狀態，以保證種苗水分充足[23]。

2.3 試驗方法

2.3.1 種植前準備

選擇人為干擾因素較小區域設置試驗地，考慮地貌、局部地形(坡位、坡度、坡向)、土壤條件等因素，同時考慮環境適宜性和經濟劃算原則為基礎。清除試驗地土壤表面的雜草、秸稈、殘膜和石塊等雜物；整地從頭到邊使得地面平整且無溝坎，用農具鋤頭松土使得土壤上松下實、無板結、土粒細碎。

2.3.2 種植方法

2020年9月23日采用條溝平埋法播種，開溝前先確定好開溝位置，然后拉繩子輔助開溝，開溝時要確保工具在拉繩的同側，以保證行距一致，未使用石灰或石膏粉在小區里劃線輔助開溝，避免其對種子發芽和幼苗生長造成影響。播種時保證行距40 cm，株距15 cm，溝深6～8 cm，在條溝中放置2個種節，種節的腋芽斜45°朝上放置，再覆4～5 cm厚土，栽植后澆水至土壤濕透，種植期間立標識牌，并禁止羊、牛等大型牲畜進入試驗田間采食或踐踏。

2.3.3 數據記錄

巨菌草發芽后通過每隔7 d觀測并記錄巨菌草發芽情況和分蘗情況。

(1)發芽數。在試驗地種植的穴位中選擇50株健康正常的植株進行定株觀察，巨菌草發芽的幼苗區別于其他雜草是接近地面的莖呈現紅色，每7 d觀察1次并記錄發芽數。

(2)分蘗數。在已發芽的刈割小區內選50株健康正常的植株進行定株觀察，巨菌草接近地面的莖部會發生分枝，除主莖外其余都為分蘗枝，每隔7 d對試驗點的巨菌草進行分蘗觀察并記錄下分蘗枝的數目。

2.3.4 數據分析

采用Excel2010和SPSS2.0軟件進行數據分析。

3 實驗結果與分析

3.1 溫度動態變化及其對巨菌草萌芽影響

由觀測結果(表1)可知，地溫總體呈逐步降低趨勢，且下降速度較快。在種植7 d后，巨菌草的種節開始萌發，發芽數持續增加；種植21 d內，地溫仍在20 ℃左右及以上，此時巨菌草種節開始快速發芽并分蘗；種植28 d后，地溫持續降低，直接影響了分蘗生長速度；種植35 d后，突發降溫，持續28 d，溫差達8 ℃，42 d后地溫均低于10 ℃后，在重霜凍氣候下，則巨菌草種苗的腋芽易被凍傷，但莖基部分與地下莖仍然存活，卻也導致種苗生長緩慢。因此，巨菌草在種植7 d后開始出苗，14 d后幼苗發紫出苗完成，只有第三列種植21 d(地溫≥20 ℃)后出苗完成，28 d后開始拔高。

3.2 溫度動態變化及其對巨菌草分蘗影響

由觀測結果可知，甘孜州秋季溫度較低且降溫速度快。數據表明:試驗期間巨菌草種苗總分蘗數持續增加，且在分蘗期間分蘗數增加迅速，巨菌草的總莖數增加。但越接近越冬期，隨溫度降低，巨菌草分蘗增長遲緩。栽植14 d后(10月13日)，溫度25 ℃左右，植株的葉片細胞光合速率達到最高，光合產物積累量達到最大，促進了種苗快速分蘗；種植42 d時，當地溫度持續下降，種苗在低溫脅迫下，細胞原生質膜易受損傷,細胞膜的滲透調節能力降低，致使細胞滲透物質外流越多、細胞膜遭到破壞，種苗各種生化反應受到影響，分蘗率相應也降低。綜上，隨地溫變化種苗分蘗率總體上呈增加趨勢但增幅卻極為緩慢。

表1 試驗地種苗發芽率與分蘗數動態變化

3.3 巨菌草發芽數、分蘗數與地溫的相關性分析

相關分析結果表明(表2)，地溫與試驗地的巨菌草發芽數、分蘗數存在極顯著的正相關關系，顯著性均小于0.01；而發芽數與分蘗數之間也存在顯著的正相關關系(p<0.05)。說明巨菌草生長過程發芽率與分蘗情況受到地溫的調控，地溫是影響甘孜地區巨菌草引種的關鍵因子，且發芽與分蘗情況間關系緊密。

表2 發芽數、分蘗數與地溫的相關分析

4 討論

4.1 干旱河谷地區巨菌草發芽數與分蘗數

巨菌草的發芽率指的是發芽苗數占總種植的種苗總數的百分比，發芽率越高，巨菌草出苗情況越好[2]；分蘗數指的是禾本科類植物在地面以下或接近地面處的莖基部所長出的分枝數[4]，分蘗數越多則巨菌草生長越好；發芽數和分蘗數都是觀測巨菌草不可缺少的生長指標。試驗數據顯示，雖受干旱河谷區環境影響，但綜合來看大渡河干旱河谷地區適合引種巨菌草。從試驗地發芽率和分蘗數可知，在種植21 d內，地溫≥20 ℃，此時根系生長良好，代謝活躍，發芽及分蘗情況較好，在21 d后，地溫急劇降低，巨菌草種苗的發芽率及分蘗情況受到極大影響，總體生長進展緩慢、發芽率和分蘗率降低。試驗數據顯示，參與試驗的巨菌草幼苗在地溫為20 ℃的環境中可正常發芽，且分蘗能力較強，低于20 ℃地溫環境后，其生長將受到抑制，日生長量、發芽數、分蘗數仍在增加但速度極緩，低于10 ℃地溫后生長趨于停滯。因此，若甘孜州地溫達到20 ℃及以上的季節(如新疆、甘肅等冷涼地區通常在5月初播種)[22～24]，采用巨菌草種節作為種苗種植出苗率可達到規模化種植要求。

4.2 干旱河谷地區巨菌草種植的關鍵技術

我國已開展許多與巨菌草相關的種植試驗，而巨菌草在甘孜地區的引種栽培研究極少。通過甘孜當地自然條件下引種栽培巨菌草的初步試驗內容，大致總結在甘孜州大渡河干旱河谷地區巨菌草引種栽培的關鍵種植技術和要求。

(1)規模化種植巨菌草的地溫條件。適宜的地溫(≥ 20 ℃)是巨菌草萌發的必要條件，可為巨菌草規模化種植提供合適環境，并保證種苗在適宜溫度下正常萌發生長。試驗結果表明，低溫低于20 ℃的環境下巨菌草發芽與分蘗緩慢，地溫低于10 ℃的環境下生長趨于停滯。

(2)規模化種植對種苗處理的要求。首先，種苗自身條件是否優良是其在種植后能否健康生長發育的重要前提。種苗應截取6月齡以上，苗稈木質化程度需大于80%且腋芽飽滿的成熟優質植株，種植所需的種苗則取自優質植株的莖稈種節，以保證在種苗下土后，其自身的營養儲備、含水量都較為充足，利于苗芽的萌發[25]；其次，是種苗從種源地轉運到種植地的過程中會因用時過長、溫度升高等外部原因導致莖稈種節過度失水，故到達種植地后需要對種節進行浸泡處理；在浸泡處理結束后，及時對種節進行短截處理，得到下土所需的種苗[26]。一般短截后的種苗至少2個莖節、1個腋芽，長度為7～13 cm，切口上端距腋芽3～5 cm，下切口距腋芽3～7 cm，整個處理過程中，要保持室內環境偏陰、保濕恒溫，以防止種苗失水萎蔫；最后，在短截處理后注意對種苗進行適當澆水，以增加種植后的腋芽發育需要的水分，促進種苗發芽、出苗。

(3)規模化種植巨菌草對種植土壤情況的要求。土壤是植物生長的基石，優良的土壤與植物生長茂盛息息相關。首先，要求種植土地平整且無大型碎石塊、薄膜膠袋殘余、農作物殘根等雜物[27]，若土地平整，則便于觀察種苗的萌發、生長等過程并對其生長情況進行分析；土地高低不平、雜物較多，則會影響種苗的扎根、發芽，出苗率大幅度降低。其次，要求種植土地的耕層松軟，用鋤具深耕以保障土壤疏松，種苗根部土壤的孔隙度與透氣性增大，保證巨菌草的根系正常呼吸，促進根系良性生長，而土壤中富含有關種苗的生長發育的營養物質和微量元素，能加速種苗內有機物的積累，提高發芽率[28]；最后，要求對種植土地進行定期澆水，保持土壤濕潤，使得種苗生長得到充足的水分。

(4)規模化種植巨菌草的關鍵技術要求。甘孜地區環境特點和巨菌草種苗特性決定規模化種植關鍵技術內容。甘孜州立體氣候明顯，大渡河干旱河谷地區起風時間長、風速快，降雨少、早晚溫差大，土壤易干燥失水變得堅硬[29]；巨菌草種苗特點是:腋芽破土能力弱。綜上，種植關鍵技術：首先，合適的種苗掩埋深度是栽植基本要求。種苗埋土過深，腋芽沖破土壤的力度不夠使得幼芽無法伸出地面接觸陽光，更無法進行光合作用儲存能量而凋萎；種植過淺，甘孜州大渡河干旱河谷地區的環境造成苗稈失水快致使種苗發芽率降低甚至不發芽。試驗結果表明：首先，種植開溝和覆土深度保持在7～9 cm為宜，種苗后還需定期進行澆水管理；其次，提高載種質量，要求合理密植；適宜的空間能有效保障巨菌草幼苗接觸陽光、空氣從而生長壯實；最后，保障巨菌草生長發育，需要定期噴水灌溉幼苗，干旱河谷區的環境需要定期澆水以保證萌芽有充足水分，特別是在巨菌草處于開始分蘗時需要大量水分補給。

5 結語

引種試驗表明，巨菌草適宜在甘孜州大渡河干旱河谷地區生長。大渡河干旱河谷地區10～11月份連續40 d氣溫低下的極端天氣，且外界降水量極少的情況下不僅能正常萌發，而且發芽后分蘗數也較高；地溫對巨菌草發芽率與分蘗數有顯著影響，種苗在地溫高于20 ℃時發芽速度快、分蘗數較多，地溫低于20 ℃后生長緩慢，地溫低于10 ℃后種節生長趨于停滯；巨菌草適合在甘孜州大渡河干旱河谷區引種栽培，種植后的巨菌草在1～2個月內發芽并分蘗，10月分蘗數11.32個/從，11月分蘗數21.02個/從，12月分蘗數25.28個/從。綜上，巨菌草適宜在甘孜州地溫高于20 ℃的季節播種，且要求土壤疏松透氣，覆土不宜過深，種節播種前需24 h浸泡處理有利于出苗。

巨菌草在整個生長過程中不引起生物入侵,不易發生病蟲害,且無須施加任何農藥也可生長旺盛。大渡河干旱河谷地區選擇溝道地埋莖栽植巨菌草，其栽培技術簡單，發芽率較高、分蘗能力較強，分蘗數最多可達20株，較耐干旱、寒冷，各種牧畜均喜愛；且根系水土保持發、抗蝕防沖作用較強、生態經濟利用價值較高。巨菌草的草質優良、適口性好，具備優良植物的條件，對甘孜州的畜牧業發展、菌草栽培、水土保持等經濟和生態方面有廣闊的推廣前景。