不同种植方式对杂花苜蓿根系特征及地上生物量的影响＊

海 棠，马鹤林，娜仁图雅

（内蒙古农业大学生态环境学院，内蒙古 呼和浩特 010019）

1 引言

苜蓿是世界上栽培面积最广泛的牧草，具有适应性广、产草量高、品质好、营养丰富、并含有未知促生长因子、抗旱、耐盐碱、固氮改土、保持水土、改善生态环境等特点，经济效益，生态效益、社会效益都好〔1〕。

苜蓿根系发达、耐干旱，在培肥土壤和保持水土、改善生态环境方面起着重要作用〔2〕。

无芒雀麦抗寒、抗旱性强，营养价值高，可用作制干草、放牧、青贮等，且由于地下根颈发达，具有较好的水土保持作用。无芒雀麦能适应大部分温带气候，而且在它的适应区内，干草产量要比一般的冷季型禾草高〔3〕。苜蓿和无芒雀麦是最适合生长的豆科和禾本科优质多年生牧草，二者混播是最理想的草种组合〔3〕。

研究建立苜蓿＋无芒雀麦混播人工草地，在生长季进行直接放牧利用或刈割调制青贮饲料，将有助于该地区的生态恢复和畜牧业的持续高效发展，对当地经济发展具有重要的现实意义〔4〕。

草原3号杂花苜蓿（Medicago varia Martin.cv.Caoyuan No.3）是在草原2号苜蓿（Medicago variaMartin.cv.Caoyuan No.2）的基础上由内蒙古农业大学采用集团选择法经多年选育育成的一个新品系〔5〕。

目前有很多人对苜蓿和雀麦等豆科牧草和禾本科牧草混播进行了实验研究。在2003～2004年在农牧交错带典型地段——内蒙古自治区通辽市内蒙古民族大学校内试验农场进行，通过刈割次数和刈割时期试验，对草原3号杂花苜蓿＋无芒雀麦混播草地进行了生理生态特性的研究。

2007年由张永亮、王建丽、胡自治等人对杂花苜蓿与无芒雀麦混播群落种间竞争及稳定性进行观察结果表明：草地生物量的净积累主要在生育前期，单播和混播草地中杂花苜蓿的AGR和RGR平均值高于敖汉苜蓿（Medicago sativa CV.Aohan）；同种苜蓿混播与单播草地生物量快速积累期相同，但不同品种间有所差异〔6〕。

2010年吴姝菊对紫花苜蓿与无芒雀麦、扁穗冰草混播效果进行了研究。结果表明，混播群体较禾本科单播群体草地利用效益分别提高12.71%和23.13%，牧草产量分别提高7.27%和15.46%，混播既便于牧草贮藏与利用，又可提高牧草的饲用价值，获得较好的经济效益。这方面还有很多关于豆科牧草和禾本科牧草混播特性的研究但对草原3号杂花苜蓿混播的研究却少之甚少。

根系是植物吸收、转化和储藏养分的器官，其生长发育状况直接影响着地上生物量〔7〕。强大的根系，能够获取更多的地下资源，使其在地下资源竞争中处于有利位置，但不同品种植物的根系在不同的环境条件下表现出不同的特点，即表现出各自的根系发育特性〔8〕。

苜蓿根颈是产生分枝的重要部位，同时也是吸收、运输、储存养分和水分的重要器官，直接影响苜蓿生产性能和可持续利用，如再生性、耐寒性、抗旱性和抗病虫害性等都与其密切相关〔9〕。因此，根系的健康，是支撑苜蓿植株整体健康的根基，是草地健康评价中不可缺少的部分〔10〕。

2 研究目的及意义

豆科牧草和禾本科牧草混播会提高人工草地产量和节省利用时间，研究草原3号杂花苜蓿单播、草原3号杂花苜蓿与缘毛雀麦同行混播、间行混播方式下其地上生物量及地下根系特征的变化规律，根据地上与地下生物量的变化确定草原3号杂花苜蓿最适宜的种植方式。

3 材料与方法

3.1 试验地概况

和林格尔县属于中温带半干旱大陆性季风气候，其主要特征是干旱、多风、寒冷，日光充足，温差大，冬季漫长而寒冷，夏季时短而温热，春季升温快，秋天降温烈。年平均气温在6.2℃左右。一月平均气温为－12.8℃，极端最低气温为－31.7℃，七月平均气温为22.1℃，极端最高气温为37.9℃。年日均气温在5℃以上的持续时间为195d左右，年日均气温0℃以上持续的时间为233d左右。平均降水量为392.8mm。

供试材料为草原3号杂花苜蓿（Medicago varia Martin.cv.Caoyuan No.3），来自内蒙古农业大学；缘毛雀麦（Bromus ciliatus），来自新疆农业大学。

3.2 试验样地设置

试验设单播（条播）、同行混播、间行混播3种播种方式，小区面积为2m×5m，播种前对土壤进行深耕、耙地、平整、锄草等栽培措施，然后采用随机区组法排列小区，播种行距30cm。分别以草原3号杂花苜蓿单播（CK）为对照，以草原3号杂花苜蓿与缘毛雀麦同行、间行混播，按1／3∶2／3（A1）、1／2∶1／2（A2）、2／3∶1／3（A3）的比例进行混播。2010年6月14日播种，7月15日进行数据测定。（表1）

表1 实验设计

3.3 测定项目与方法

3.3.1 草原3号杂花苜蓿地上部分的观测

3.3.1.1 株高

随机选取健康植株从地面测量至植株顶端，重复5次。

3.3.1.2 单株鲜重

随机选取5株杂花苜蓿称鲜重并取平均值

3.3.2 草原3号杂花苜蓿根系形态观测

3.3.2.1 根颈粗

选择生长健康植株，用小铁锹将其根颈挖得露出土面，用游标卡尺测定根颈粗度，重复5次。

3.3.2.2 根长度

随机选取几株杂花苜蓿用小铁锹将其根系挖出土，用尺子量其长度，重复5次。

3.3.2.3 根系体积

随机选取5株杂花苜蓿将挖出根系，浸入称有水量筒中观察量筒里水的高度的变化测出体积，取平均值。

4 结果分析

4.1 不同种植方式对草原3号杂花苜蓿根系特征的影响

4.1.1 根颈粗

表2 草原3号杂花苜蓿不同种植方式下的根颈粗

分析得出：7月份单播苜蓿的根颈粗为1mm；不同比例的同行混播情况下苜蓿根颈最粗为1.2mm，最细为1.1mm；不同比例的间行混播的苜蓿根茎最粗为1.1mm，最细为0.8mm。8月份单播苜蓿的根颈粗为1.28mm；不同比例的同行混播情况下苜蓿根颈最粗为2.3mm，最细为2mm；不同比例的间行混播的苜蓿根茎最粗为2.1mm，最细为1.95mm。9月份单播苜蓿的根颈粗为3.2mm；不同比例的同行混播情况下苜蓿根颈最粗为2.9mm，最细为2.6mm；不同比例的间行混播的苜蓿根茎最粗为5mm，最细为3.2mm。

4.1.2 根长度

表3 草原3号杂花苜蓿不同种植方式下的根长度

观测日期7月份 8月份 9月份播种方式 根长度（cm）播种方式根长度（cm）播种方式根长度（cm）间行混播 3.6 间行混播 11 间行混播23 1／3∶2／3 1／3∶2／3 1／3∶2／3间行混播 3.2 间行混播 13 间行混播 20 1／2∶2／2 1／2∶1／2 1／2∶1／2间行混播 3.7 间行混播 11 间行混播 18 2／3∶1／3 2／3∶1／3 2／3∶1／3

分析得出：7月份单播苜蓿的根长度为2.4cm；不同比例的同行混播情况下苜蓿根最长为8cm，最短为4cm；不同比例的间行混播的苜蓿根最长为3.7cm，最短为3.2cm。8月份单播苜蓿的根长度为8.7cm；不同比例的同行混播情况下苜蓿根最长为15cm，最短为13cm；不同比例的间行混播的苜蓿根最长为13cm，最短为11cm。9月份单播苜蓿的根长度为14cm；不同比例的同行混播情况下苜蓿根最长为28cm，最短为25cm；不同比例的间行混播的苜蓿根最长为23cm，最短为18cm。

草原3号杂花苜蓿根长度大小的顺序为：同行混播＞间行混播＞单播。（表3）

4.1.3 根系体积

表4 草原3号杂花苜蓿不同种植方式下的根体积

从表中得出混播方式下的草原3号杂化苜蓿的根系体积比单播下的体积要大。在7月份同行混播的根系体积比间行混播的大，同行混播比例1／3∶2／3的根体积最大（0.12mL），混播比例2／3∶1／3的根体积最小（0.08mL），在8月份同行混播比例2／3∶1／3时的根体积最大（1mL），混播比例1／2∶2／2时的根体积最小（0.4mL）间行混播比例2／3∶1／3时根体积最大（0.8mL），混播比例1／2∶2／2时的根体积最小（0.5mL），9月份的数据表明同行混播的要比间行混播的要长，同行混播比例中1／2∶2／2根体积最大（6.5mL），比例2／3∶1／3的根体积最小（5mL）。（表4）

4.2 不同种植方式对草原3号杂花苜蓿地上生物量的影响

表5 草原3号杂花苜蓿地上生物量

图1 草原3号杂花苜蓿地上生物量

从图中分析出在不同混播方式中单播方式下的草原3号杂花苜蓿的生长慢并且植株矮；同行混播的草原3号杂花苜蓿的株高普遍较高。其草原3号和缘毛雀麦的混播比例为1／2∶1／2时的植株最高。间行混播下草原3号杂花苜蓿的混播比例1／3∶2／3时出现了最高的植株。（图1）

图2 草原3号杂花苜蓿单株鲜重比较

从图分析出单播情况下草原3号杂花苜蓿的鲜重比同行混播比例为1／3∶2／3、间行混播比例为1／3∶2／3时的重。但同行混播和间行混播其他比例的单株鲜重都比单播情况下的要重。最高达到了4.6（g），而单播却只有3.61（g）。（图2）

4.3 不同种植方式对草原3号杂花苜蓿生长速率的影响

图3 草原3号杂花苜蓿生长速率比较

分析得出草原3号杂花苜蓿在单播的情况下生长速度没有多大的变化。在同行混播的方式下的草原3号杂花苜蓿7月到8月的生长速度比8月到9月的快。在间行混播的方式下的草原3号杂花苜蓿7月到8月的生长速度比8月到9月份的生长速度要慢。（图3）

4.4 不同种植方式下草原3号杂花苜蓿地上及地下生物量的关系

表6 地上及地下生物量

图4 根茎粗与地上生物量的关系图

分析得知在同一时间草原3号杂花苜蓿和缘毛雀麦间行混播比例为1／2∶1／2时根颈粗为5mm其单株鲜重为4.0g，株高为37cm，同行混播比例为2／3∶1／3根颈粗为2.6mm其单株鲜重为4.2g，株高为44cm，可以看出不同混播方式与对照相比地上生物量相对高，而且地上生物量的多少与根颈粗有着直接的关系。（图4）

表7 根颈粗

图5 根茎粗与根长度及体积的关系图

间行混播的草原3号杂花苜蓿的根颈粗和根系体积比单播和同行混播苜蓿的要高，但是其根系总长度却比同行混播的要短。间行混播比例2／3∶1／3时草原3号杂花苜蓿的根颈粗与对照没有差异。（图5）

5 结论与讨论

5.1 讨论

本实验发现在草原3号杂花苜蓿和缘毛雀麦混播比例为1／3∶2／3时，草原3号杂花苜蓿的地上生物量明显降低（图4），尤其在间行混播情况下更明显，这可能是由于两种牧草品种间存在竞争，产生了化感效应所致，有关这方面的问题还需进一步做实验证实。

研究表明同行混播的草原3号杂花苜蓿根颈较细，根系较长，地上生物量多，间行混播的草原3号杂花苜蓿根颈粗，根系较短，地上生物量相对少，可能更有利于抗旱、抗寒、抗逆境，这还需继续做相关实验论证。

5.2 结论

（1）不同种植方式对草原3号杂花苜蓿根颈粗有重要的影响，草原3号杂花苜蓿间行混播的根颈粗＞单播的根颈粗＞同行混播的根颈粗。

（2）不同种植方式影响草原3号杂花苜蓿根长的分布，草原3号杂花苜蓿同行混播的根长度＞单播的根长度＞间行混播的根长度。

（3）草原3号杂花苜蓿根颈粗和地上生物量之间存在着密切关系，当草原3号杂花苜蓿根颈粗度大时其地上生物量相对少（草原3号杂花苜蓿同行混播时）；草原3号杂花苜蓿根颈粗度小时其地上生物量相对多（草原3号杂花苜蓿同行混播时）。

（4）不同种植方式下的草原3号杂花苜蓿根颈粗、根长度和根体积之间有着密切的联系，当草原3号杂花苜蓿根颈粗和根系体积都大时其根长度相对短（间行混播时）；当草原3号杂花苜蓿根颈粗和根体积都小时其根长度相对长（同行混播时）。

（5）间行混播使草原3号杂花苜蓿根颈变粗，更易于抵抗逆境；同行混播使草原3号杂花苜蓿根颈变细，地上生物量增加，适宜建立高产人工草地。

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