干热河谷退化山地柱花草品种（系）比较试验

2011-06-08龙会英何华玄张德金杰史亮涛张明忠白昌军

草业学报 2011年6期

龙会英，何华玄，张德，金杰，史亮涛，张明忠，白昌军＊

（1.云南省农业科学院热区生态农业研究所，云南楚雄651300；2.中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所，海南儋州571737）

干热的气候条件和土壤严重退化是元谋干热河谷的主要特点。土壤以燥红土为主，抗蒸发能力弱，旱季土壤干旱相当严重，土壤水分严重亏缺，严重制约本区植被恢复。雨季由于高温高湿，土壤有机质分解极快，得不到补充。土壤侵蚀严重，有机质含量低，氮素磷素严重缺乏［1］。植被为南亚热带树灌草丛，优势草地为扭黄茅（Heteropogoncontortus）、孔颖草（Bothriochloapertusa），豆科牧草稀少［2］，加上过度放牧及自然环境自身的脆弱性等因素导致了自然草地退化加剧，局部地区草地这一唯一有效的生态屏障已破坏殆尽，水土流失频繁发生，草地难以恢复，严重制约着元谋乃至整个长江流域的可持续发展。如何提高本区退化土壤有机质和氮素磷素是值得研究的一个课题。国内外相关研究表明，种植豆科牧草可以提高土壤氮素含量，豆科植物的共生固氮作用相当于给系统施用了氮肥，从而增加了生态系统生产力［3］。在地中海气候干旱地区，通过种植固氮植物来实现土壤营养平衡的恢复，通过固氮作用来增加营养，或使用有机肥料增加土壤微生物的活性，逐渐恢复退化土壤的含磷量。非洲西部热带干旱地区或其他干热地区的退化土壤恢复主要是针对氮素缺乏开展豆科植物的恢复。有研究显示，在冈比亚发现西非部分豆科植物的结瘤能力，为这一干旱地区退化土壤修复提供了新途径［2］。干旱、半干旱草原区生态环境脆弱，土壤氮素含量低、有机质贫乏。豆科植物共生固氮作用在天然草地土壤氮素循环中具有重要意义［4］，是该地区氮素的潜在供给库。果园间种豆科牧草能抑制果园杂草生长，提高土壤肥力，促进果树生长［5］。

鉴于柱花草（Stylosanthesguianensis）是热带地区重要的优良豆科牧草［6］，具有茎叶产量高、草品质好、耐旱、耐酸性瘦土的特点，广泛用于青饲料、草粉生产、放牧、水土保持、果园覆盖和绿肥作物等［7］，在我国的海南、广东、广西、云南、福建、四川、贵州、重庆等省区推广种植面积超过20多万hm2，已形成了“北有苜蓿，南有柱花草”的草产业化发展新格局。云南省农业科学院热区生态农业研究所在多年生态恢复中，加强热带豆科牧草引种及利用研究，以豆科草本植物固氮，通过其固氮能力改善和稳定区域退化土壤理、化、生环境及覆盖固土保水增加退化土壤湿度为切入点，探讨系统内豆科草本植物在退化土壤恢复中的效应。龙会英等［8，9］对柱花草引种研究表明，柱花草是适应云南干热河谷区种植的优良牧草，具有保持水土、固氮、培肥改土及饲喂牲畜功能，但在柱花草选育方面研究工作刚刚起步。目前，中国热带农业科学院品种资源研究所已选育出了热研2号柱花草、热研5号柱花草、西卡柱花草等品种，但针对干热河谷气候环境耐热抗旱柱花草品种的选育方面研究不多，因此，根据本区自然资源及山地环境的实际，重视和加强退化山地耐旱、高产豆科牧草的引种、选育及利用工作，可为干旱及半干旱地区的农业生态环境的治理及农村畜牧业的发展提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

西卡柱花草（S.scabracv.Seca）、CIAT11362柱花草（S.guianensisTPRC90075）、热研5号柱花草（S.guianensiscv.Reyan No.5）、90089柱花草（S.guianensisTPRC90089）、CIAT1044（2）柱花草［S.guianensisCIAT1044（2）］、CIAT11363（2）柱花草［S.guianensisTPRC90074（3）］、TPRCR273柱花草（S.guianensisTPRC R273）、L8柱花草（S.guianensisTPRC L8）、L1（90096）柱花草（S.guianensisTPRC L1）、GC1480柱花草（S.guianensisGC1480）、GC1579柱花草［S.guianensisGC1579（EMBRAPA）］、热研 2 号柱花草（S.guianensiscv.Reyan No.2），所有参试材料均来自中国热带农业科学院品种资源研究所。

1.2 试验设计

试验地采取完全随机区组设计，4次重复，小区面积为2.0m×2.5m＝5m2，株行距为50cm×50cm，每小区种植20塘穴，重复与重复相距1.5m，小区与小区相距1.0m。

1.3 试验区自然概况

试验地设在云南省农业科学院热区生态农业研究所羊开窝基地退化生态系统综合治理技术研究试验示范区（25°50′67.7″N，101°49′35.3″E）进行，海拔1 071m。该区夏季高温多雨，冬季低温干旱，试验从2007年6月－2009年11月，跨度3年，30个月，试验期月均温21.7℃，最高气温33.4℃，最低气温7.5℃，平均相对湿度61.5%，平均地表温度25.9℃，最高地表温度61.7℃，最低地表温度5.8℃。30个月合计的降水量1 737.7mm，蒸发量3 681.3mm，是降水量的2.12倍，日照时数合计5 998.9h，土壤为沙壤土，种植初0～20cm土层有机质0.395%，全氮0.046%，速效磷7.79mg／kg，速效钾104.0mg／kg，pH 值6.65。20～40cm土层有机质0.534%，全氮0.053%，速效磷25.1mg／kg，速效钾95.5mg／kg，pH 值6.46。

1.4 种植与田间管理

育苗移栽，2007年6月22日移栽种植成活后雨养栽培（未灌溉），未追肥，年清除杂草2～3次。柱花草种子硬实率较高，播种前对柱花草材料进行硬实处理（用85℃热水浸泡3min）［10］，播种深2cm，理论播种量为37.5 kg／hm2，种植样地施底肥15 000kg／hm2农家肥［11，12］。

1.5 测定内容与方法

观测时间为2007年7月－2009年11月，采用常规方法观察或观测参试牧草各品种（系）的生育期、植株的绝对株高与分枝数、茎叶比、产草量、青干比等指标［13，14］。其中，生育期从移栽成活采用定株法5d观测1次；每年7，9，11月测定产量，3年合计测产6次，每次测产均测定青干比。2007年11月初测定产量时从重复1小区选10株测定植株的株高和分枝数，并取样分析各品种营养成分，牧草营养成分由昆明诚尔信农业分析测试技术有限公司协助测试。2008年测产时测定各品种叶茎比、越旱率、增产性。2009年测定种植3年后植株的保存率。

参照层次分析法［15］，对柱花草抗旱性、产量、品质性状等进行量化分析，以评价引种柱花草的综合性能。设年均产量重要值为7个（7为20.00～22.00t／hm2，6为18.00～20.00t／hm2，5为16.00～18.00t／hm2，4为14.00～16.00t／hm2，3为12.00～14.00t／hm2，2为12.00～10.00t／hm2，1为8.00～10.00t／hm2）。设旱季产量重要值为7个（7为7.00～8.00t／hm2，6为6.00～7.00t／hm2，5为5.00～6.00t／hm2，4为4.00～5.00 t／hm2，3为3.00～4.00t／hm2，2为2.00～3.00t／hm2，1为1.00～2.00t／hm2）。设保存率重要值7个（7为85.00%以上，6为80.00%～85.00%，5为75.00%～80.00%，4为70.00%～75.00%，3为65.00%～70.00%，2为60.00%～65.00%，1为55.00%～60.00%）。设干鲜比重要值为9个（9为0.3以上，8为0.29，7为0.28，6为0.27，5为0.26，4为0.25，3为0.24，2为0.23，1为0.22）。设叶茎比重要值为5个（5为1.05～1.10，4为1.00～1.05，3为0.95～0.99，2为0.91～0.94，1为0.85～0.90）。设粗蛋白重要值为6个（6为70.0%，5为16.0%～16.9%，4为15.0%～15.9%，3为14.0%～14.9%，2为13.0%～13.9%，1为12.0%～12.9%）。设粗纤维重要值为7个（7为20%以下，6为20.0%～24.9%，5为25.0%～29.9%，4为30.0%～34.9%，3为35.0%～39.9%，2为40.0%～45.9%，1以下为46.0%）。

1.6 数据处理

采用Microsoft Excel软件对数据进行统计和处理，株高与分枝之间的关系进行线性回归分析，多重比较采用DPS数据处理系统处理。

2 结果与分析

2.1 生育时期

牧草生育期是指牧草在生长发育过程中，在形态上发生显著变化的各时期。牧草在不同的发育时期，不仅形态上有了显著变化，而且对环境条件的要求上也可能发生改变［16］。所有参试材料的成活率为90%以上（表1），均能完成其生长周期，其中，早花材料是西卡柱花草，始花期是8月25日，其次是90089柱花草、CIAT1044（2）柱花草、TPRCR273柱花草，这些种质可以作为种子繁育材料。晚花材料是L8柱花草，始花期是11月5日，晚花种质可以作为鲜食的饲草材料。在元谋干热河谷，10月进入干旱季节，空气湿度较低，不利作物开花结实，对于种子生产的材料生殖生长期越早越好。而这个时期是饲草作物较短缺时期，对于饲草饲料材料应越晚越好。所有参试材料种子成熟时间为2月10日－3月10日，早熟与后熟材料相差10～60d。

表1 生育期观测表Table 1 Period of duration observation

2.2 生长量

CIAT11363（2）柱花草株高最高，10月底生长量为108.80cm，显著高于L8柱花草，而与L1（90096）柱花草无差异（表2）。西卡柱花草分枝数最高，10月底分枝为28.60，显著高于L8柱花草，而与其他柱花草材料无差异。通过测定各参试材料分枝数、株高生长量及与各自产草量的相关性分析发现，所有参试材料间比较而言，植株的株高和分枝数对产量的影响显著（P＜0.05），与产量均为正相关关系。产量与株高的相关性y＝19.41x＋13 752，R2＝0.016 4，产量与分枝的相关性y＝188.12x＋10 461，R2＝0.040 6。

表2 柱花草各品种植株分枝数、株高与产量Table 2 The branching number，height and the output of S.guianensis

2.3 干草产量

CIAT11362柱花草产量最高，3年年均产量达到20.31t／hm2，显著高于其他品种（P＜0.05）。因此，CIAT11362柱花草在产量上占据优势，GC1579柱花草和CIAT1044（2）柱花草的干草产量也相当可观（表2）。

2.4 营养价值

干鲜比是衡量牧草水分含量和干物质指标，干鲜比高说明该品种干物质积累性能较好，是晒制干草和青贮的理化依据之一。所有参试材料平均干鲜比为0.20～0.31，干鲜比最高的是西卡柱花草，为0.31，显著高于90089柱花草（表3）。说明西卡柱花草是晒制干草较好的材料，90089柱花草干鲜比最低，是直接饲喂牲畜的优质牧草。叶茎比能够较好地反映牧草的适口性及品质，是牧草评价中的一项重要指标，叶茎比的高低直接决定牧草营养价值的高低与牧草品质的好坏［17］。叶茎比高，表明叶量大，纤维含量较低，营养价值高，利用价值也高，反之越低。叶茎比最高的材料是90089柱花草（表3），显著高于GC1480柱花草（P＜0.05）。

在常规分析中，通常把粗蛋白、粗纤维作为饲用植物评价营养价值的指标，粗蛋白高的种质等级越高，粗纤维越高的种质等级越差［18］。热研5号柱花草、90089柱花草、L1（90096）柱花草和热研2号柱花草粗蛋白含量大于16%，为上等。其他在10%～15%，为中等。CIAT11363（2）柱花草、GC1579柱花草粗纤维小于28%，为上等。CIAT11362柱花草、热研5号柱花草、CIAT1044（2）柱花草、TPRCR273柱花草、L1（90096）柱花草、热研2号柱花草粗纤维大于34%，为下等（表2，3）。

2.5 抗旱性

冬季产量是衡量牧草抗旱指标之一，冬季产量高抗旱能力强。旱季产量最高的品种是CIAT11362柱花草（表4），显著高于西卡柱花草。旱季排列前3名分别是CIAT11362柱花草、CIAT11363（2）柱花草和GC1579柱花草，它们的产量分别是7.17，5.60，4.85t／hm2，说明这3个柱花草材料比较耐旱，适宜在干旱半干旱地区种植。另外，保存率也是评价牧草抗旱的指标，3年保存率越高抗旱力越强，CIAT11362柱花草保存率为87.50%，显著高于GC1480柱花草（P＜0.05），与热研5号柱花草之间无差异，但与其他柱花草有差异。

表3 柱花草各品种干鲜比、叶茎比及营养成分测定表Table 3 The analysis result of nutrition quality，Dry／Fresh and Leaf／Stem of S.guianensis

表4 不同柱花草材料综合评价Table 4 General appraise of S.guianensisin the experiment

3 讨论与结论

1）在元谋干热河谷，雨量集中于6－10月，冬季干旱加上不是热带牧草的生长季节，需要选育晚花品种，这样可缓解一些饲草饲料短缺现状。参试材料中晚花材料是L8柱花草，始花期是11月5日，但年均产量不高。

2）所有参试材料间比较而言，植株的株高和分枝数对产量的影响显著（P＜0.05），与产量均为正相关关系。CIAT11363（2）柱花草例外，其株高最高，10月底生长量为108.80cm，但年均产量不高。

3）干热的气候条件和土壤严重退化是元谋干热河谷的主要特点，因此在本区柱花草选育中应侧重于耐热抗旱指标。通过本试验研究发现，CIAT11362柱花草、GC1579柱花草是综合性能最好的品种（表4）。CIAT11362柱花草年均产量（20.31t／hm2）、旱季产量（7.17t／hm2）和保存率（87.50%），在参试材料中为第一，是产量最高及抗旱性较强的种质，与他人研究结果一致［15，19，20］。即满足了牧草高产的要求，也比较耐旱，营养价值也有保障，适应退化山地种植，唯一不足的是粗纤维较高。其次，GC1579柱花草产量高，品质也好。

4）在柱花草优良材料的筛选中，对于某方面具有优越性的种质也不能忽视。比如，90089柱花草、热研5号柱花草和西卡柱花草3个柱花草材料各有不同优点。CIAT11362柱花草产量虽高但粗纤维高；GC1579柱花草产量排列第二，其叶茎比大于1，粗纤维最小，品质较好；90089柱花草虽然产量低但叶茎比最高，粗蛋白排列第三，品质中上，是直接鲜饲的牧草；热研5号柱花草虽然产量低但粗蛋白最高，叶茎比大于1，品质优良；西卡柱花草粗蛋白最低，产量也不高，但其干鲜比最高，是晒制干草的最佳材料。

［1］朱红业.封禁恢复扭黄茅群落对退化燥红土土壤结构、水分和肥力的影响［D］.北京：中国农业大学，2005.

［2］张映翠.乡土草本植物对干热河谷退化土壤修复的生态效应及机制研究－以金沙江干热河谷为例［D］.重庆：西南农业大学，2005.

［3］Temperton Vicky M，Mwangi Peter N.Scherer－lorenzen michael schmid bernhard，Buchmann Nina.Positive interactions between nitrogen－fixing legumes and four different neighbouring species in a biodiversity experiment［J］.Oecologia，2007，151：190－205.

［4］王平，周道玮，姜世成.半干旱地区禾－豆混播草地生物固氮作用研究［J］.草业学报，2010，19（6）：276－280.

［5］易显凤，赖志强，蔡小艳，等.果园套种豆科牧草试验研究［J］.草业科学，2010，27（8）：161－165.

［6］王小华，庄南生，王英，等.DES诱变与离体培养结合筛选柱花草抗寒突变体的研究［J］.草业学报，2010，19（1）：263－267.

［7］莫亿伟，郭振飞，谢江辉，等.温度胁迫对柱花草叶绿素荧光参数和光合速，率的影响［J］.草业学报，2011，20（1）：96－101.

［8］龙会英，沙毓沧，朱红业，等.元谋干热区种植豆科草本植物和灌木生态效应［J］.水土保持研究，2009，（16）：250－253.

［9］龙会英，金杰，张德，等.豆科牧草和灌木在元谋干热河谷小流域综合治理的应用研究［J］.水土保持研究，2010，（2）：254－258.

［10］刘国道.海南饲用植物志［M］.北京：中国农业大学出版社，1999.

［11］龙会英，张映翠，朱宏业，等.热研2号柱花草在元谋干热河谷区的栽培技术［J］.中国草地，2003，（6）：21－23.

［12］史亮涛，金杰，张名忠，等.云南热带优质牧草栽培及利用技术［M］.昆明：云南科技出版社，2009.

［13］白昌军，刘国道.热带牧草种质资源描述规范［M］.北京：中国农业出版社，2005.

［14］何华玄，易克贤，蔡碧云，等.22个柱花草品系比较试验［J］.热带农业科学，2004，（4）：14－18.

［15］龙会英，沙毓沧，张映翠，等.元谋干热河谷热带优良牧草柱花草引种试验［J］.云南农业大学学报，2006，21：376－382.