不同保水劑施用量對甘孜州干旱河谷區引種巨菌草生長的影響

岳 銳，張 濤，范詩琪，趙小勇，吳佳芯，傅程洪，宋思夢

（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）

甘孜州干旱河谷區地處我國長江經濟帶發展、黃河流域生態保護和高質量發展重大戰略中的上游地區，其中大渡河流域是典型的干旱河谷區[1]，該地區年降雨量少，但氣溫高，水分蒸發量大，土壤通透性與蓄水保肥能力弱，導致植被減少，生態環境向半沙漠退化。為了當地的植被恢復和生態環境建設，可引種抗逆性和生態適應性強的生態治理先鋒物種[2]。前人對生態恢復的研究發現，在甘孜州引種核桃時，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。巨菌草具有優質、高產、抗逆性強、適應性廣、較強的固土保水能力，可作為畜牧的青(干)飼料及食(藥)用菌栽培原料[5]。甘孜州內菌草種類較少，干旱河谷區可以通過引種巨菌草，促進退化生態系統的修復和畜牧業的發展，提高當地農牧民收入。目前巨菌草已在甘肅、青海、內蒙古等干旱半干旱地區推廣種植，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產量在8.6～12.8 t；根系發達，根系鮮重每667 m2達5.15 t[6-8]。

巨菌草適宜在甘孜州大渡河干旱河谷區引種栽培，栽培管理簡單[9]。通過水分耦合的盆栽實驗發現巨菌草在水分脅迫條件下生長發育受到抑制，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治理中應用的重要因素，因此集中力量攻克巨菌草的水分利用規律將極大地提升巨菌草在甘孜州生態治理中的應用效果。

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，改良土壤結構，且無毒無害無副作用，是一種綠色環保產品[11]，目前已被廣泛應用于我國干旱地區的農業生產中，并表現出了良好的抗旱效果，例如玉米播種時施用西沃特保水劑，增產率達16.88%，增產效果顯著[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藝性狀（株高、莖圍、分蘗數、葉片數）差異，探明保水劑施用量對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的進一步推廣提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

甘孜州位于四川省西北部，平均海拔約3 500 m。試驗地位于四川省甘孜藏族自治區姑咱鎮林科所（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。測試時間段內（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）。

圖1 試驗期間巨菌草生長環境變化圖

1.2 試驗材料

試驗采用勝利油田公司生產的農林沃特保水劑，吸水倍率500～600，pH 值6.0～8.0。試驗材料是四川民族學院菌草項目組在甘孜州康定市姑咱鎮黑日村栽培的3年生巨菌草當年分蘗新莖稈，選擇健康、成熟、無病蟲害、無霉爛、稈徑在1.5～2 cm、保證莖稈上的腋芽均為16～18 個且腋芽飽滿未發芽的6 月齡以上成熟植株的莖稈作為種節，每段種節保留2～3個芽節。

1.3 試驗設計

將23 m×10 m 的長方形試驗地劃分成12 塊2 m×4.5 m的長方形小區作為樣地，設置每小區保水劑施用量分別為0、30、60、90 kg·hm-2等4個處理，以0 kg/hm-2施用量處理作對照，每處理3 次重復。小區內每條溝深10 cm，溝間隔50 cm，小區之間設置1 m寬的過道，并且為試驗地四周設置1 m 寬的保護行，兩兩并列平鋪放置18個種節（芽眼朝上），并覆土1～2 cm。

1.4 指標檢測

植株成苗后在每個小區隨機挑選5 株長勢一致且具有代表性的巨菌草植株進行標記，分別在2022 年7月21 日、8 月21 日、9 月21 日和10 月21 日進行測定相關指標。

株高：用皮尺測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 處測得巨菌草莖稈周長。

葉片數：植株總葉片數。

分蘗數：禾本科植物在地面以下或接近地面處所發生的分枝數。

1.5 數據處理

數據的前期處理和制圖在Excel 2007軟件中進行，采用SPSS 18.0 統計軟件對數據進行單因素方差分析（One-way ANOVA），并用Duncan 法進行處理間差異顯著性檢驗。

2 結果與分析

2.1 不同保水劑施用量對巨菌草株高的影響

由圖2 可知，不同保水劑施用量對巨菌草株高具有顯著影響，且隨時間延長，影響更加明顯。施用保水劑的巨菌草平均株高均高于對照組，處理組的巨菌草平均株高呈上升趨勢，且生長速度不斷加快，而未施用保水劑的對照組從8 月21 日開始巨菌草全部死亡；巨菌草平均株高表現為30 kg·hm-2處理＞60 kg·hm-2處理＞90 kg·hm-2處理＞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。

圖2 不同保水劑施用量對巨菌草株高的影響

2.2 不同保水劑施用量對巨菌草分蘗數的影響

由圖3 可知，不同保水劑施用量對巨菌草分蘗數影響顯著，且隨時間延長，影響不斷加劇。施用保水劑處理的分蘗數均高于對照組，對照組從8 月21 日開始巨菌草全部死亡；巨菌草的分蘗數表現為30 kg·hm-2處理＞60 kg·hm-2處理＞90 kg·hm-2處理＞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巨菌草莖圍的影響

由圖4 可知，不同保水劑施用量對巨菌草莖圍影響顯著，且隨時間延長，莖圍呈現先增加后減少，最后趨于穩定。施用保水劑處理的平均莖圍均高于對照組，且差異顯著；巨菌草平均莖圍表現為30 kg·hm-2處理＞60 kg·hm-2處理＞90 kg·hm-2處理＞0 kg·hm-2處理；3個施用保水劑處理組之間差異不顯著。

圖4 不同保水劑施用量對巨菌草莖圍的影響

2.4 不同保水劑施用量對巨菌草葉片數的影響

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

圖5 不同保水劑施用量對巨菌草葉片數的影響

3 結論與討論

通過觀測巨菌草生長期間的株高、莖圍、分蘗數、葉片數來判斷不同施用量的保水劑對巨菌草生長的影響。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巨菌草不同時期的生長速度和狀態，研究發現巨菌草株高隨保水劑施用量增加呈先升高后降低的趨勢，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。總葉片數可以觀測植株的健康狀態，是否出現大面積枯黃、葉片凋落等現象。研究發現巨菌草葉片數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建成和產量，是研究植物生長狀況好壞的指標；研究發現巨菌草分蘗數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重，甚至在重度干旱脅迫中無法正常生長[10]。本研究發現試驗期間當地降雨量少，導致未施用保水劑的對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生長，而且其株高、莖圍、分蘗數和葉片數呈逐漸增長趨勢。由此可見施用保水劑對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、分蘗數和葉片數均高于其他2 個處理組，且隨著保水劑施用量的增加，各項農藝性狀呈先增加后減少的趨勢。

有研究表明，施用保水劑可減緩沙質土壤水分入滲率，降低土壤容重，增加土壤孔隙度，提高沙質土壤的儲水能力[13]。保水劑通過吸收外界水分和養分，干旱時釋放，可以改善土壤對水分和養分的供應[14-15]。分析原因可能是保水劑的施用降低了土壤容重，促進了土壤結構的改善，相應地增加了土壤有效水貯量，且土壤儲水能力增加，其供水條件的明顯改善促進巨菌草的生長和根系發育，隨著巨菌草的生長，又可以提高土壤水分涵養能力[16]。當保水劑施用量增加后，土壤中的供水能力增強，巨菌草的農藝性狀反而下降，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]。本研究也發現巨菌草農藝性狀受保水劑的施用量調控情況表現為30 kg·hm-2處理＞60 kg·hm-2處理＞90 kg·hm-2處理＞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會使巨菌草生存環境類似于水淹條件，對其生長的促進作用不明顯，而保水劑施用量為30 kg·hm-2更有利于巨菌草生長。

試驗結果表明，干旱脅迫下巨菌草株高、莖圍、分蘗數、葉片數均為最小值，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、葉片數顯著增大。當保水劑施用量為30 kg·hm-2時，巨菌草增高，莖圍、分蘗數、葉片數為最大值；保水劑施用量大于30 kg·hm-2后，巨菌草增高，莖圍、分蘗數、葉片數逐漸降低。初步得出在大渡河干旱河谷地區引種巨菌草時，施用保水劑可以緩解干旱脅迫對其生長的影響，且保水劑施用量為30 kg·hm-2的巨菌草長勢最好。