不同保水劑施用量對(duì)甘孜州干旱河谷區(qū)引種巨菌草生長的影響

摘 要 為促進(jìn)巨菌草在甘孜州干旱河谷地區(qū)的進(jìn)一步推廣種植，緩解干旱脅迫對(duì)其影響，推動(dòng)當(dāng)?shù)刂脖换謴?fù)和生態(tài)建設(shè)，研究0、30、60、90 kg·hm-2等4個(gè)保水劑施用量處理對(duì)巨菌草生長期間莖圍、株高、分蘗數(shù)、葉片數(shù)的影響，以篩選出巨菌草生長特征表現(xiàn)最佳的保水劑施用量。結(jié)果：施用低濃度保水劑可以促進(jìn)巨菌草生長，株高顯著增高，莖圍、分蘗數(shù)、葉片數(shù)顯著增大，而高濃度保水劑會(huì)抑制巨菌草生長；保水劑施用量為30 kg·hm-2處理的巨菌草長勢(shì)最好，其莖圍、株高、分蘗數(shù)和葉片數(shù)均為最大值。結(jié)果表明，在大渡河干旱河谷地區(qū)引種巨菌草時(shí)，施用保水劑可以緩解干旱脅迫對(duì)其生長的影響，且保水劑施用量宜為30 kg·hm-2。

關(guān)鍵詞 巨菌草；保水劑；生長特征；甘孜州干旱河谷區(qū)

中圖分類號(hào)：S-3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2023.19.022

甘孜州干旱河谷區(qū)地處我國長江經(jīng)濟(jì)帶發(fā)展、黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展重大戰(zhàn)略中的上游地區(qū)，其中大渡河流域是典型的干旱河谷區(qū)[1]，該地區(qū)年降雨量少，但氣溫高，水分蒸發(fā)量大，土壤通透性與蓄水保肥能力弱，導(dǎo)致植被減少，生態(tài)環(huán)境向半沙漠退化。為了當(dāng)?shù)氐闹脖换謴?fù)和生態(tài)環(huán)境建設(shè)，可引種抗逆性和生態(tài)適應(yīng)性強(qiáng)的生態(tài)治理先鋒物種[2]。前人對(duì)生態(tài)恢復(fù)的研究發(fā)現(xiàn)，在甘孜州引種核桃時(shí)，部分品種抗旱性弱，不適宜在甘孜州干旱河谷地帶生長[3]；在干旱河谷區(qū)引種的柳樹、刺槐等也難以成活[4]。目前，極高的地面溫度與極度干旱問題仍是影響植物引種及植被恢復(fù)的重要限制性因素。

巨菌草（Cenchrus fungigraminus） ，隸屬蒺藜科 （ Zygophyllaceae ） 蒺藜屬 （ Tribulus ） ，是由二倍體珍珠谷作母本與四倍體象草雜交選育而成的三倍體C4植物。巨菌草具有優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、抗逆性強(qiáng)、適應(yīng)性廣、較強(qiáng)的固土保水能力，可作為畜牧的青（干）飼料及食（藥）用菌栽培原料[5]。甘孜州內(nèi)菌草種類較少，干旱河谷區(qū)可以通過引種巨菌草，促進(jìn)退化生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù)和畜牧業(yè)的發(fā)展，提高當(dāng)?shù)剞r(nóng)牧民收入。目前巨菌草已在甘肅、青海、內(nèi)蒙古等干旱半干旱地區(qū)推廣種植，例如在青海貴德沙地種植，巨菌草生長期為100～125 d，鮮草667 m2產(chǎn)量在8.6～12.8 t；根系發(fā)達(dá)，根系鮮重每667 m2達(dá)5.15 t[6-8]。

巨菌草適宜在甘孜州大渡河干旱河谷區(qū)引種栽培，栽培管理簡單[9]。通過水分耦合的盆栽實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)巨菌草在水分脅迫條件下生長發(fā)育受到抑制，甚至在重度干旱下死亡[10]，水分問題仍是限制巨菌草在甘孜州生態(tài)治理中應(yīng)用的重要因素，因此集中力量攻克巨菌草的水分利用規(guī)律將極大地提升巨菌草在甘孜州生態(tài)治理中的應(yīng)用效果。

保水劑是一種新型高分子吸水材料，能迅速吸收水分、釋放水分，改良土壤結(jié)構(gòu)，且無毒無害無副作用，是一種綠色環(huán)保產(chǎn)品[11]，目前已被廣泛應(yīng)用于我國干旱地區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，并表現(xiàn)出了良好的抗旱效果，例如玉米播種時(shí)施用西沃特保水劑，增產(chǎn)率達(dá)16.88%，增產(chǎn)效果顯著[12]。

通過研究不同保水劑施用量處理下甘孜州干旱河谷的巨菌草生長農(nóng)藝性狀（株高、莖圍、分蘗數(shù)、葉片數(shù)）差異，探明保水劑施用量對(duì)巨菌草生長及抗旱生理特征的影響，以為巨菌草在甘孜州干旱河谷區(qū)的進(jìn)一步推廣提供參考。

1" 材料與方法

1.1" 研究區(qū)概況

甘孜州位于四川省西北部，平均海拔約3 500 m。試驗(yàn)地位于四川省甘孜藏族自治區(qū)姑咱鎮(zhèn)林科所（30°7′11.46″ N，102°10′24.44″ E），海拔1 400 m，屬于大渡河流域分布區(qū)。測(cè)試時(shí)間段內(nèi)（2022年6月27日至10月20日），最高氣溫31.68 ℃，最低氣溫10.48 ℃，平均氣溫23.32 ℃；最大濕度94.8%，最小濕度46.18%，平均濕度68.68%；2022年平均降雨量為901 mm（見圖1）。

1.2" 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)采用勝利油田公司生產(chǎn)的農(nóng)林沃特保水劑，吸水倍率500～600，pH值6.0～8.0。試驗(yàn)材料是四川民族學(xué)院菌草項(xiàng)目組在甘孜州康定市姑咱鎮(zhèn)黑日村栽培的3年生巨菌草當(dāng)年分蘗新莖稈，選擇健康、成熟、無病蟲害、無霉?fàn)€、稈徑在1.5～2 cm、保證莖稈上的腋芽均為16～18個(gè)且腋芽飽滿未發(fā)芽的6月齡以上成熟植株的莖稈作為種節(jié)，每段種節(jié)保留2～3個(gè)芽節(jié)。

1.3" 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

將23 m×10 m的長方形試驗(yàn)地劃分成12塊2 m×4.5 m的長方形小區(qū)作為樣地，設(shè)置每小區(qū)保水劑施用量分別為0、30、60、90 kg·hm-2等4個(gè)處理，以0 kg/hm-2施用量處理作對(duì)照，每處理3次重復(fù)。小區(qū)內(nèi)每條溝深10 cm，溝間隔50 cm，小區(qū)之間設(shè)置1 m寬的過道，并且為試驗(yàn)地四周設(shè)置1 m寬的保護(hù)行，兩兩并列平鋪放置18個(gè)種節(jié)（芽眼朝上），并覆土1～2 cm。

1.4" 指標(biāo)檢測(cè)

植株成苗后在每個(gè)小區(qū)隨機(jī)挑選5株長勢(shì)一致且具有代表性的巨菌草植株進(jìn)行標(biāo)記，分別在2022年7月21日、8月21日、9月21日和10月21日進(jìn)行測(cè)定相關(guān)指標(biāo)。

株高：用皮尺測(cè)定從根頸至葉心的垂直高度。

莖圍：用軟尺在高于地面1～3 cm處測(cè)得巨菌草莖稈周長。

葉片數(shù)：植株總?cè)~片數(shù)。

分蘗數(shù)：禾本科植物在地面以下或接近地面處所發(fā)生的分枝數(shù)。

1.5" 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)的前期處理和制圖在Excel 2007軟件中進(jìn)行，采用SPSS 18.0統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析（One-way ANOVA），并用Duncan法進(jìn)行處理間差異顯著性檢驗(yàn)。

2" 結(jié)果與分析

2.1" 不同保水劑施用量對(duì)巨菌草株高的影響

由圖2可知，不同保水劑施用量對(duì)巨菌草株高具有顯著影響，且隨時(shí)間延長，影響更加明顯。施用保水劑的巨菌草平均株高均高于對(duì)照組，處理組的巨菌草平均株高呈上升趨勢(shì)，且生長速度不斷加快，而未施用保水劑的對(duì)照組從8月21日開始巨菌草全部死亡；巨菌草平均株高表現(xiàn)為30 kg·hm-2處理gt;60 kg·hm-2處理gt;90 kg·hm-2處理gt;0 kg·hm-2處理；處理組中，從8月21日開始60 kg·hm-2與30 kg·hm-2處理組的巨菌草株高無顯著性差異。

2.2" 不同保水劑施用量對(duì)巨菌草分蘗數(shù)的影響

由圖3可知，不同保水劑施用量對(duì)巨菌草分蘗數(shù)影響顯著，且隨時(shí)間延長，影響不斷加劇。施用保水劑處理的分蘗數(shù)均高于對(duì)照組，對(duì)照組從8月21日開始巨菌草全部死亡；巨菌草的分蘗數(shù)表現(xiàn)為30 kg·hm-2處理gt;60 kg·hm-2處理gt;90 kg·hm-2處理gt;0 kg·hm-2處理；處理組之間差異不顯著。

2.3" 不同保水劑施用量對(duì)巨菌草莖圍的影響

由圖4可知，不同保水劑施用量對(duì)巨菌草莖圍影響顯著，且隨時(shí)間延長，莖圍呈現(xiàn)先增加后減少，最后趨于穩(wěn)定。施用保水劑處理的平均莖圍均高于對(duì)照組，且差異顯著；巨菌草平均莖圍表現(xiàn)為30 kg·hm-2處理gt;60 kg·hm-2處理gt;90 kg·hm-2處理gt;0 kg·hm-2處理；3個(gè)施用保水劑處理組之間差異不顯著。

2.4" 不同保水劑施用量對(duì)巨菌草葉片數(shù)的影響

由圖5可知，不同保水劑施用量對(duì)巨菌草葉片數(shù)影響顯著。施用保水劑處理的平均葉片數(shù)均高于對(duì)照組，且差異顯著；巨菌草的平均莖圍表現(xiàn)為30 kg·hm-2處理gt;60 kg·hm-2處理gt;90 kg·hm-2處理gt;0 kg·hm-2處理；施用保水劑處理組之間差異不顯著。

3" 結(jié)論與討論

通過觀測(cè)巨菌草生長期間的株高、莖圍、分蘗數(shù)、葉片數(shù)來判斷不同施用量的保水劑對(duì)巨菌草生長的影響。株高為巨菌草從根頸至葉心的垂直高度，莖圍是指巨菌草莖稈周長，植株的高矮和莖稈的周長均可以體現(xiàn)巨菌草不同時(shí)期的生長速度和狀態(tài)，研究發(fā)現(xiàn)巨菌草株高隨保水劑施用量增加呈先升高后降低的趨勢(shì)，30 kg·hm-2處理為最大值；莖圍隨保水劑施用量增加呈先增大后降低，在30 kg·hm-2處有最大值，表明巨菌草生長速度隨保水劑施用量增加而先升高后降低。總?cè)~片數(shù)可以觀測(cè)植株的健康狀態(tài)，是否出現(xiàn)大面積枯黃、葉片凋落等現(xiàn)象。研究發(fā)現(xiàn)巨菌草葉片數(shù)隨保水劑施用量增加呈先升高后降低，在30 kg·hm-2處有最大值。分蘗主要影響植株的形態(tài)建成和產(chǎn)量，是研究植物生長狀況好壞的指標(biāo)；研究發(fā)現(xiàn)巨菌草分蘗數(shù)隨保水劑施用量增加呈先升高后降低，30 kg·hm-2處理為最大值。

有研究表明在甘孜州干旱河谷種植巨菌草，巨菌草有一定的耐干旱能力，但其生長受水分影響嚴(yán)重，甚至在重度干旱脅迫中無法正常生長[10]。本研究發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)期間當(dāng)?shù)亟涤炅可伲瑢?dǎo)致未施用保水劑的對(duì)照組的巨菌草無法正常生長，集中在7—8月死亡；施用保水劑的巨菌草卻可以繼續(xù)生長，而且其株高、莖圍、分蘗數(shù)和葉片數(shù)呈逐漸增長趨勢(shì)。由此可見施用保水劑對(duì)巨菌草的抗旱性有顯著影響。

本研究表明，保水劑施用量為30 kg·hm-2處理的巨菌草株高、莖圍、分蘗數(shù)和葉片數(shù)均高于其他2個(gè)處理組，且隨著保水劑施用量的增加，各項(xiàng)農(nóng)藝性狀呈先增加后減少的趨勢(shì)。

有研究表明，施用保水劑可減緩沙質(zhì)土壤水分入滲率，降低土壤容重，增加土壤孔隙度，提高沙質(zhì)土壤的儲(chǔ)水能力[13]。保水劑通過吸收外界水分和養(yǎng)分，干旱時(shí)釋放，可以改善土壤對(duì)水分和養(yǎng)分的供應(yīng)[14-15]。分析原因可能是保水劑的施用降低了土壤容重，促進(jìn)了土壤結(jié)構(gòu)的改善，相應(yīng)地增加了土壤有效水貯量，且土壤儲(chǔ)水能力增加，其供水條件的明顯改善促進(jìn)巨菌草的生長和根系發(fā)育，隨著巨菌草的生長，又可以提高土壤水分涵養(yǎng)能力[16]。當(dāng)保水劑施用量增加后，土壤中的供水能力增強(qiáng)，巨菌草的農(nóng)藝性狀反而下降，分析原因可能是巨菌草在水淹條件下生長狀況比正常情況差。有研究表明巨菌草生長期間株高、葉寬、葉長均受水分調(diào)控，其中正常水量（75%田間持水量）下巨菌草生長最好，水淹（100%田間持水量）其次，輕度干旱脅迫（50%田間持水量）次之[10]。本研究也發(fā)現(xiàn)巨菌草農(nóng)藝性狀受保水劑的施用量調(diào)控情況表現(xiàn)為30 kg·hm-2處理gt;60 kg·hm-2處理gt;90 kg·hm-2處理gt;0 kg·hm-2處理，且在甘孜州大渡河干旱河谷地帶保水劑施用量超過60 kg·hm-2會(huì)使巨菌草生存環(huán)境類似于水淹條件，對(duì)其生長的促進(jìn)作用不明顯，而保水劑施用量為30 kg·hm-2更有利于巨菌草生長。

試驗(yàn)結(jié)果表明，干旱脅迫下巨菌草株高、莖圍、分蘗數(shù)、葉片數(shù)均為最小值，其生長受限。施用保水劑可減輕干旱脅迫帶來的傷害，巨菌草株高顯著增高，莖圍、分蘗數(shù)、葉片數(shù)顯著增大。當(dāng)保水劑施用量為30 kg·hm-2時(shí)，巨菌草增高，莖圍、分蘗數(shù)、葉片數(shù)為最大值；保水劑施用量大于30 kg·hm-2后，巨菌草增高，莖圍、分蘗數(shù)、葉片數(shù)逐漸降低。初步得出在大渡河干旱河谷地區(qū)引種巨菌草時(shí)，施用保水劑可以緩解干旱脅迫對(duì)其生長的影響，且保水劑施用量為30 kg·hm-2的巨菌草長勢(shì)最好。

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