高寒区垄沟覆膜方式对苜蓿生长、根颈及根系特征的影响

鱼小军，景媛媛，徐长林，师尚礼，张建文，陈陆军，杨海磊，肖红

(甘肃农业大学草业学院，草业生态系统教育部重点实验室，中-美草地畜牧业可持续发展研究中心，甘肃省草业工程实验室，甘肃 兰州730070)



高寒区垄沟覆膜方式对苜蓿生长、根颈及根系特征的影响

鱼小军，景媛媛，徐长林，师尚礼，张建文，陈陆军，杨海磊，肖红

(甘肃农业大学草业学院，草业生态系统教育部重点实验室，中-美草地畜牧业可持续发展研究中心，甘肃省草业工程实验室，甘肃 兰州730070)

高寒区缺乏耐寒苜蓿品种和适宜的栽培技术，严重阻碍了该区域旱作苜蓿和草地畜牧业的发展。为高寒区苜蓿的高产栽培提供理论依据，在天祝高寒牧区研究了垄沟覆膜、垄沟覆膜+覆土、平膜全覆和垄沟4种种植方法下苜蓿生长特性及第2年苜蓿返青时的根颈和根系形态特征。结果表明，垄沟覆膜处理显著提高了高寒区苜蓿的生长，促进了苜蓿根颈、根颈芽和根系的生长。在种植当年，垄沟覆膜下苜蓿的自然株高可达41.2 cm，2级分枝数达25.1个，鲜草和干草产量分别达975.44和249.37 kg/hm2，均显著高于垄沟覆膜+覆土、平膜全覆和垄沟处理(P<0.05)。与垄沟种植方式相比，垄沟覆膜种植方式下的苜蓿鲜草产量提高了74%，干草产量提高了73.2%。垄沟覆膜处理下苜蓿单株根颈返青芽数(17.0个/株)和根颈直径(9.87 mm)分别是垄沟处理(6.5个/株，2.00 mm)的2.63和4.94倍。垄沟覆膜和平膜全覆的苜蓿根颈入土深度分别为3.37和3.35 cm，显著低于垄沟覆膜+覆土处理(4.71 cm)与垄沟处理(4.73 cm)。垄沟覆膜处理下的苜蓿单株根体积(9.288 cm3/株)、根表面积(466.287 cm2/株)、根系生物量(7.76 g/株)、主根长度(85.55 cm)、主根直径(8.36 mm)和侧根数(26.27个)均显著高于平膜全覆处理、垄沟覆膜+覆土处理和垄沟处理(P<0.05)。平膜全覆处理和垄沟覆膜+覆土处理间的根颈芽数、根颈直径、根表面积、根体积和根系生物量差异不显著(P>0.05)，但显著高于垄沟处理(P<0.05)。平膜全覆处理、垄沟覆膜+覆土和垄沟处理间的主根长度、主根直径和根系生物量差异不显著(P>0.05)。试验表明，垄沟覆膜处理极大地提高了苜蓿的根颈粗、根颈芽、主根深、根体积、根系表面积和根系生物量，提高了苜蓿产草量，建议在类似甘肃天祝高寒区的地区使用垄沟覆膜技术建植苜蓿人工草地。

垄沟覆膜；苜蓿；高寒区；生长特性；根颈和根系特征

苜蓿(Medicagosativa)是重要的多年生豆科牧草，具有营养价值高、适口性好、生物量大等特点，在全世界范围内广泛种植。在我国，苜蓿也是许多温带农区和牧区建植人工草地的首选牧草草种之一[1-2]。但在高寒地区，由于环境变化程度大，降雨量少，气温低，冬季寒冷，导致高寒区种植的苜蓿越冬率极低，造成草产量低，严重阻碍了高寒区旱作苜蓿和草地畜牧业的发展。研究高寒区覆膜处理对苜蓿根系生长的影响，发掘适宜的地膜覆盖技术，提高高寒区苜蓿越冬率，为建立优质的苜蓿人工草地和生产高蛋白苜蓿草提供基础技术，这对解决高寒区域草畜矛盾中缺草,尤其是缺乏优质豆科牧草和家畜营养不平衡问题具有重要意义。

苜蓿根颈是苜蓿生产性能和可持续利用的关键部位，也是冷冻害最为敏感的部位，对苜蓿的越冬和春季的返青至关重要[3-4]。苜蓿根颈的大小及入土深度关系苜蓿的抗寒和越冬，苜蓿根颈上着生的根颈芽可以生长形成地上枝条，根颈芽关系着苜蓿来年的草产量[1]，影响苜蓿的生产性能和可持久性利用[5]。因此通过保护越冬期的根颈，增强苜蓿根颈安全越冬对苜蓿在高寒区的返青、生长和提高草产量等方面具有重要意义。目前，关于如何保护和增强苜蓿根颈抗性以使其安全越冬的措施除了简单的覆盖(土或者草)、灌水措施之外[6]，尚未有较好的措施。根系从土壤中吸收水分、矿质元素及少量的有机物质参与体内代谢活动，所以地下部分的根系生长与地上部分的茎、叶等器官的生长密切相关[7]；根系深度和根系生物量的增加能够为植株吸取更多的养分，供应地上生长。苜蓿根系是吸收，转换和储藏养分的重要器官，其产量的高低在很大程度上取决于根系的发育状况，根系发达、活性强是作物高产的基础[8]；苜蓿以宿根的形式越冬，苜蓿根颈对寒冷的忍耐力很大程度上决定了其抗寒性的大小[9]。

覆膜种植技术已被广泛地应用于北方干旱、半干旱地区的玉米(Zeamays)、马铃薯(Solanumtuberosum)、小麦(Triticumaestivum)等农作物生产，有利于抗旱增墒等[10-15]。虽然对玉米、马铃薯、小麦等农作物覆膜技术的研究颇多，但覆膜技术对高寒区苜蓿生长特性、根颈形态特征及根系特征影响的研究还鲜有报道。因此，研究不同覆膜种植方式对高寒区苜蓿生长特性、根颈形态特征及根系特征的影响，以期为苜蓿的高产栽培提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试材料为甘农1号杂花苜蓿(Medicagovaria)，由甘肃农业大学曹致中教授提供。

1.2 试验方法

图1 试验区月均气温和降水量Fig.1 The temperature and rainfall in experiment area

1.2.1 试验地概况 研究地设在甘肃省武威市天祝藏族自治县抓喜秀龙乡甘肃农业大学天祝高山草原试验站(37°40′ N，102°32′ E)，海拔2960 m，该地区水热同期，无绝对无霜期，仅分冷、热两季，年均气温-0.1℃，最热月7月均温12.7℃，最冷月1月均温-18.3℃，≥0℃的年积温为1380℃；年均降水量416 mm，多集中于7,8和9月(图1)；土壤以亚高山草甸土、亚高山黑钙土等为主，土层厚度40～80 cm，土壤有机质含量10.4%，土壤全氮0.04%，铵态氮18.0 mg/kg，硝态氮16.6 mg/kg，速效磷含量16.8 mg/kg，速效钾含量为176.0 mg/kg，土壤pH为8.0[16]。

1.2.2 试验设计 采用垄沟覆膜、垄沟覆膜+覆土、平膜全覆和垄沟(不覆膜)的种植方式。垄沟覆膜、垄沟覆膜+覆土和垄沟处理中，垄为集雨区，沟为种植区，垄宽为30 cm，高为15 cm，垄坡约为45°(图2)。所用地膜为厚度 0.008 mm 的白色塑料薄膜。试验小区面积为4 m×5 m，重复3次，试验小区采用随机区组排列。于2013年5月6日-7日进行播种，所有处理均为穴播，每穴播种5～10粒，播种深度2～3 cm，株距5 cm，行距30 cm；出苗后酌情补苗和减苗，确保每穴有3～5个苜蓿植株成活。在冬季来临之前，将垄沟和垄沟覆膜+覆土处理进行抹平处理，覆土厚度为7.5 cm。在6月20日和7月15日，分别进行了人工拔除杂草。

图2 苜蓿种植示意图Fig.2 Schematic diagram of alfalfa planting

1.3 苜蓿生长特性的指标测定

在2013年9月底测定苜蓿株高、1级分枝数、2级分枝数、茎基部粗；参考《草原学与牧草学实习实验指导书》[17]中的方法，在各小区远离边行30 cm处随机选取2 m样段刈割，立即测定鲜草产量，然后将样品带回实验室，在105℃下杀青30 min，再在65℃烘箱内烘干至恒重，称得干物质重量。

1.4 根系特征及根颈特征测定指标及方法

2014年4月在天祝试验田进行采样并进行各项指标的测定。在各小区远离边行30 cm处，随机选取50 cm样段[18]，于植株旁 50 cm 处开始挖，用小铲掏去根旁土，取得完整苜蓿根系，每个品种挖取 20 株，去掉最大株和最小株，选取10株进行测量[19]，用以测定苜蓿根体积、根表面积、根系生物量、根长、主根直径、侧根数等根系特征和根颈特征。

1.4.1 根颈形态特征 采用 Marquez-Ortiz等[20]的方法：用游标卡尺测根颈膨大处为根颈直径；从地表到根颈上端为根颈入土深度；根颈芽数为从根颈直接长出的芽数。

1.4.2 根系形态特征 根形态特征采用 Johnson等[21-22]的方法测定。主根直径为根颈以下1 cm处直径；主根长度指根颈底端到主根直径 d≥0.1 cm处的长度；在侧根离主根0.5 cm处的直径d≥0.1 cm 时可计入侧根数，d<0.1 cm 时不计入；侧根位置为距离根颈最近的直径大于0.1 cm的侧根到根颈的距离。

根体积和根表面积：挑选3株具有代表性的苜蓿根系，按照苜蓿在土壤中的生长将根系自然平展到实验桌上，每10 cm剪开，在清水中分别清洗浸泡后用扫描仪(Epson Perfection 4990 Photo 型)对各层根样进行扫描，扫描仪的分辨率为300 dpi，用Win RH IZO根系软件分析扫描图像，测得根表面积和根体积[23-24]。

根系生物量：将上述扫描后所得的根系脱水，在65℃烘箱内烘干至恒重，称量即为根干重。

1.5 数据分析方法

用Excel 2003软件整理数据，用SPSS 17.0完成方差分析。

2 结果与分析

2.1 覆膜对高寒区苜蓿生长特性的影响

由表1可知，垄沟覆膜种植方式的苜蓿植株自然高度最高，为41.22 cm，显著高于平膜全覆、垄沟覆膜+覆土处理和垄沟处理(P<0.05)。苜蓿植株自然高度其次依次为平膜全覆、垄沟覆膜+覆土处理，垄沟处理最小(20.8 cm)，三者间差异显著(P<0.05)。

表1 高寒区垄沟覆膜方式对苜蓿生长特性的影响

同列不同小写字母表示差异显著(P<0.05)，下同。The different small letters within the same column mean the significant differences atP<0.05, the same below.

垄沟覆膜和平膜全覆种植方式下苜蓿植株的绝对高度分别为45.52和42.18 cm，二者之间差异不显著(P>0.05)，但均显著高于垄沟覆膜+覆土处理与垄沟处理(P<0.05)(表1)；垄沟处理条件下的苜蓿绝对株高最低，为21.83 cm，显著低于其他处理(P<0.05)。

垄沟处理苜蓿单株的1级分枝数(2.8个)和2级分枝数(6.2个)最低，显著低于其余3种处理(P<0.05)(表1)。垄沟覆膜处理苜蓿单株的1级分枝数最高，为4.2个；其次为平膜全覆(3.7个)、垄沟覆膜+覆土处理(3.5个)，但三者之间差异不显著(P>0.05)。垄沟覆膜处理苜蓿单株的2级分枝数为25.1个，显著高于其余处理(P<0.05)；其次为平膜全覆，显著高于垄沟覆膜+覆土处理(P<0.05)。

垄沟覆膜处理下苜蓿的茎基部直径最粗，为3.67 mm，其次为平膜全覆处理(3.37 mm)和垄沟覆膜+覆土处理(2.92 mm)，前二者和后二者间差异均不显著(P>0.05)，但垄沟覆膜处理显著高于垄沟覆膜+覆土处理(P<0.05)(表1)。平膜全覆处理下的苜蓿茎基部直径显著高于垄沟处理(P<0.05)；垄沟覆膜+覆土处理下的苜蓿茎基部直径高于垄沟处理，但差异不显著(P>0.05)。

垄沟覆膜处理的苜蓿鲜草和干草产量最高，分别为9754.8 和2493.9 kg/hm2，皆显著高于其余各处理(P<0.05)。平膜全覆与垄沟覆膜+覆土处理下的苜蓿鲜草和干草产量之间差异均不显著(P>0.05)，但均显著高于垄沟处理(P<0.05)。

2.2 不同种植方式对高寒区苜蓿根颈形态特征的影响

由表2可知，垄沟覆膜处理下的苜蓿单株的返青根颈芽数最高，为17.0个，显著高于平膜全覆处理、垄沟覆膜+覆土和垄沟处理(P<0.05)。其次为平膜全覆处理(11.3个/株)和垄沟覆膜+覆土处理(9.96个/株)，二者之间差异不显著(P>0.05)。垄沟处理下的苜蓿单株返青根颈芽数最低，显著低于垄沟覆膜、平膜全覆处理和垄沟覆膜+覆土处理(P<0.05)。

垄沟覆膜处理下的苜蓿根颈最粗，为9.87 mm，显著高于平膜全覆处理、垄沟覆膜+覆土和垄沟处理(P<0.05)(表2)。其次为平膜全覆处理和垄沟覆膜+覆土处理，二者之间差异不显著(P>0.05)。垄沟处理下的苜蓿根颈粗最小，为2.00 mm，显著低于垄沟覆膜+覆土处理和平膜全覆处理(P<0.05)；后二者间的差异不显著(P>0.05)。

垄沟处理和垄沟覆膜+覆土处理下的苜蓿根颈入土深度显著高于平膜全覆处理、垄沟覆膜处理(P<0.05)(表2)。垄沟处理和垄沟覆膜+覆土处理间的差异不显著(P>0.05)，平膜全覆处理与垄沟覆膜处理间的差异也不显著(P>0.05)。

表2 高寒区垄沟覆膜方式对苜蓿根颈形态特征的影响

2.3 不同种植方式对高寒区苜蓿根系形态特征的影响

由表3可知，垄沟覆膜处理下苜蓿主根长度最深，为85.55 cm，显著高于平膜全覆处理、垄沟覆膜+覆土和垄沟处理(P<0.05)。平膜全覆、垄沟覆膜+覆土和垄沟处理下苜蓿主根长度间差异不显著(P>0.05)。

垄沟覆膜处理下的苜蓿主根直径最粗，为8.36 mm，显著高于平膜全覆处理、垄沟覆膜+覆土和垄沟处理(P<0.05)。其次为平膜全覆处理，和垄沟覆膜+覆土处理间的差异不显著(P>0.05)，但二者均显著高于垄沟处理(P<0.05)。

各处理下苜蓿侧根发生的位置间均无显著差异(P>0.05)。垄沟覆膜处理下苜蓿单株的侧根数最高，为26.3，显著高于其他处理(P<0.05)(表3)。平膜全覆处理、垄沟覆膜+覆土处理和垄沟处理中，苜蓿单株侧根数最少的是垄沟处理，但相互间差异性不显著(P>0.05)。

由表4可知，垄沟覆膜种植方式下0～90 cm、0～10 cm、10～20 cm、20～30 cm土层的苜蓿单株根体积最高，与其他处理相比均达显著水平(P<0.05)。与垄沟覆膜+覆土、平膜全覆和垄沟处理相比，垄沟覆膜种植方式下0～90 cm苜蓿单株的根体积分别增加了109.5%,139.4%和503.9%；0～10 cm苜蓿单株的根体积分别增加了119.1%,152.5%和333.0%；10～20 cm苜蓿单株的根体积分别增加了160.4%,210.1%和762.5%；20～30 cm苜蓿单株的根体积分别增加了56.8%,84.0%和282.3%。30～90 cm苜蓿单株的根体积在不同处理下变化不大。0～10 cm、10～20 cm深度范围内，垄沟覆膜+覆土和平膜全覆间的差异不显著(P>0.05)，但均显著高于垄沟处理(P<0.05)。30～40 cm的根体积表现为：垄沟覆膜>垄沟覆膜+覆土>平膜全覆>垄沟处理，但差异不显著(P>0.05)；40～50 cm处则表现为垄沟显著低于其余3种处理(P<0.05)；60～90 cm的根体积表现为：垄沟覆膜>平膜全覆>垄沟覆膜+覆土>垄沟处理。

表3 高寒区垄沟覆膜方式对苜蓿根系形态特征的影响

由表5可知，垄沟覆膜种植方式下0～90 cm深土层的苜蓿单株总根表面积与垄沟覆膜+覆土、平膜全覆和垄沟处理相比，分别增加了115.8%,72.1%和417.8%。垄沟覆膜种植方式下，在0～10 cm、10～20 cm、20～30 cm苜蓿单株的根表面积最高，与其他处理相比差异均达显著水平(P<0.05)。与垄沟覆膜+覆土、平膜全覆和垄沟处理相比，0～10 cm苜蓿单株的根表面积分别增加了86.03%,129.1%和317.5%；10～20 cm苜蓿单株的根表面积分别增加了60.9%,145.8%和530.8%；20～30 cm苜蓿单株的根表面积分别增加了45.9%,104.0%和331.2%。平膜全覆种植下苜蓿根表面积略低于垄沟覆膜+覆土种植，但差异不显著(P>0.05)，垄沟种植的苜蓿根表面积最低。30～50 cm依然为垄沟覆膜种植下最高，但与垄沟覆膜+覆土、平膜全覆之间的差异不显著(P>0.05)。60～90 cm深的苜蓿根表面积表现为各处理间无显著差异(P>0.05)，但具体仍然表现为，垄沟覆膜>平膜全覆>垄沟覆膜+覆土>垄沟。

由表6可知，垄沟覆膜种植方式下苜蓿的总根系单株干重与垄沟覆膜+覆土、平膜全覆和垄沟处理相比，分别增加了189.6%,197.3%和569.0%。平膜全覆种植下苜蓿根系单株干重略低于垄沟覆膜+覆土种植，但差异不显著(P>0.05)，垄沟种植的苜蓿根系单株干重显著低于其他处理(P<0.05)。垄沟覆膜种植方式下，在0～10 cm、10～20 cm、20～30 cm深土层的苜蓿单株根系干重最高，与其他处理相比均达显著水平(P<0.05)。与垄沟覆膜+覆土、平膜全覆和垄沟处理相比，0～10 cm苜蓿单株的根系干重分别增加了204.8%,400.0%和553.1%；10～20 cm苜蓿单株的根系干重分别增加了257.9%,300%和558.1%；20～30 cm苜蓿单株的根系干重分别增加了86.5%,115.6%和304.2%。

3 讨论

3.1 不同种植方式对高寒区苜蓿生长特性的影响

当前，我国苜蓿品种的栽培和生产主要在干旱半干旱地区，而苜蓿在高寒区的建植依然相当困难[1]。高寒区苜蓿不能成功建植的原因主要是受温度和水分等自然因素的限制，使得苜蓿在高寒区的植株生长矮小，产量低；加之冬春季的寒冷，造成苜蓿不能安全越冬。本研究通过垄沟覆膜、平膜全覆、垄沟覆膜+覆土处理、垄沟4种种植方式，结果发现覆膜可以显著提高苜蓿的株高、分枝数和产量；垄沟覆膜种植甚至可使苜蓿当年的生长绝对高度达到45 cm，2级分枝数为25个，干草产量为2490 kg/hm2；而采用垄沟、秋季覆土技术的苜蓿当年绝对株高只有21 cm，2级分枝数为6个，干草产量为660 kg/hm2。垄沟覆膜较垄沟提高苜蓿生长高度2倍以上，2级分枝数和干草产量4倍，极大地提高了苜蓿茎粗、株高、分枝数、产草量等苜蓿的生长特性。

3.2 不同种植方式对高寒区苜蓿根颈特征的影响

苜蓿根颈是苜蓿的根上部膨大处，是联系地上部分和地下部分的关键部位[4,25]，也是吸收运输养分和水分的重要器官，更是产生枝条的重要部位，其直接影响苜蓿生产性能和可持续特性诸如再生性、耐寒性、抗旱性和抗病害等[20,26-28]。苜蓿根颈是冷冻害最为敏感的部位，苜蓿根颈对苜蓿的越冬和春季的返青至关重要[3-4]。Schwab等[29]的研究表明，苜蓿根颈和根的直径越大，苜蓿的抗寒性就越强，其越冬率就越高。孙启忠等[30]的研究表明，根颈直径越大和根颈芽数增加可促进生长量和有机物质积累，从而提高根颈和根的耐寒力、降低受冻率。本试验结果表明，垄沟覆膜种植方式下苜蓿的根颈芽数、根颈直径都表现最佳，平膜全覆和垄沟覆膜+覆土处理都可以相应地增加苜蓿的根颈芽数和根颈直径，这说明覆膜可促进苜蓿种植当年根颈的生长，促进苜蓿根颈直径和根颈芽的增加，且一定的覆土可以增加苜蓿根颈的入土深度。由于苜蓿根颈入土深度越深其抗寒性就越强[4]，垄沟覆膜+覆土处理可以在冬季更好地保护苜蓿根颈，提高越冬率；且苜蓿根颈直径越大、根颈芽数增加则促进生长量和有机物质积累，提高根颈和根的耐寒力，降低受冻率[29-30]。垄沟覆膜处理可以有效增加苜蓿种植当年的根颈直径和根颈芽数量，较大的根颈相应地可以贮存更多营养物质，为翌年返青提供保障；根颈芽可长成地上部枝条[4]，关系着苜蓿来年的产量。

3.3 不同种植方式对高寒区苜蓿根系特征的影响

植物根系是吸收水分和土壤养分的主要器官，植物对土壤水分和养分的利用直接影响植物地上部分的生长和发育，进而影响植物的产草量等[31-32]。由于在不同降雨量地带，垄沟集雨种植对作物的根系特征影响不同[23,33-34]，降雨量为230和340 mm 的条件下，垄沟集雨种植可明显增加夏玉米根干重、根长、根表面积和根体积，降雨量为440 mm 时，垄沟集雨种植则明显减小夏玉米根干重、根长、根表面积和根体积[33]。本研究区域位于年平均降雨量416 mm、海拔为2960 m的高寒区，垄沟覆膜种植方式下的苜蓿根长、主根直径、根体积、根表面积及根系生物量最高，平膜全覆和垄沟覆膜+覆土处理的根系指标次之，垄沟最差。主根直径、根体积、根表面积、侧根数及生物量间关系紧密相连，共同决定着苜蓿植株对土壤水分和养分的吸收等[34-35]。在覆膜条件下，尤其是垄沟覆膜处理可以改变苜蓿生长的微环境，促进苜蓿根系对水分、养分的利用。另外，苜蓿根系越发达，其地下空间占有量越大，越有利于苜蓿植株大范围吸收土壤水分、养分，从而为苜蓿地上的生长提供更加充沛的营养物质等，为地上苜蓿的高产作基础。本研究结果显示，高寒地区垄沟覆膜处理可以显著地提高苜蓿的根体积、根系表面积和地下生物量，从而保证在干旱和寒冷的冬春季节，苜蓿根颈不会由于干旱致死，提高了越冬率。另外，垄沟覆膜有益于集雨和增加土壤的温度[36]，有助于减小土壤水分的蒸发，这也是此处理优于其他处理的重要原因。

4 小结

覆膜种植方式可以有效地促进高寒区苜蓿植株、根颈及根系的生长。垄沟覆膜处理极大地提高了苜蓿的根颈粗、根颈芽、主根深、根体积、根系表面积和根系生物量，提高了苜蓿产草量，建议在类似甘肃天祝高寒区的地区使用垄沟覆膜技术建植苜蓿人工草地。

[1] Pantalone V R, Rebetzke G J, Burton J W,etal. Phenotypic evaluation of root traits in soybean and applicability to plant breeding. Crop Science, 1996, 36(2): 456-459.

[2] Yue Y H, Qi X, Wang Y R,etal. Persistence of 35Medicagosativavarieties at the 10th year after establishment. Acta Prataculturae Sinica, 2014, 23(1): 58-64.

[3] Zhang B T, Mu C S, Li Z J,etal. The approach to promote regrowth of root tap after winter injury for alfalfa. Chinese Journal of Grassland, 2003, 25(5): 48-52.

[4] Hong F Z. Alfalfa Science (First edition)[M]. Beijing: Chinese Agricultural Press, 2009.

[5] Peng L Q, Li X Y, Qi X,etal. The relationship of root traits with persistence and biomass in 10 alfalfa varieties. Acta Prataculturae Sinica, 2014, 23(2): 147-153.

[6] Cao Z Z, Jia D J, Wang X,etal. Selection and breeding of Gannong No.1 hybrid lucerne (Medicagosativa). Pratacultural Science, 1991, 8(6): 38-39.

[7] Jiang H M, Baoyin T. Study on the root growth characteristics ofMedicagofalcataL. Chinese Journal of Grassland, 2014, (1): 53-57.

[8] Nan L L, Shi S L, Zhang J H. Study on root system development ability of different root-type alfalfa. Acta Prataculturae Sinica, 2014, 23(2): 117-124.

[9] Wang B. The Effect of Low Temperature Stress on Fatty Acid of Cell Membrane in Alfalfa Crowns[D]. Changchun: The Northeast Normal University, 2011.

[10] Cao Y Q, Liu Y M, Wang M C,etal. Testing study of cultivation technique of water collection by ridge and furrow mulching rainfed farmlands. Agricultural Research in the Arid Areas, 1994, 12(1): 74-78.

[11] Li F M, Wang P, Wang J,etal. Effects of irrigation before sowing and plastic film mulching on yield and water uptake of spring wheat in semiarid Loess Plateau of China. Agricultural Water Management, 2004, 67(2): 77-88.

[12] Zhou L M, Li F M, Jin S L,etal. How two ridges and the furrow mulched with plastic film affect soil water, soil temperature and yield of maize on the semiarid Loess Plateau of China. Field Crops Research, 2009, 113(1): 41-47.

[13] Zhang S F, Chai S X, Lin Y C,etal. Effects of plastic film mulching on soil moisture in winter wheat field. Journal of Gansu Agricultural University, 2011, 46(2): 45-52.

[14] Liu C A, Li F R, Zhou L M,etal. Effects of water management with plastic film in a semi-arid agricultural system on available soil carbon fractions. European Journal of Soil Biology, 2013, 57: 9-12.

[15] Qin S, Zhang J, Dai H,etal. Effect of ridge-furrow and plastic-mulching planting patterns on yield formation and water movement of potato in a semi-arid area. Agricultural Water Management, 2014, 131: 87-94.

[16] Xu C L. A study on growth characteristics of different cultivars of oat (Avenasativa) in alpine region. Acta Prataculturae Sinica, 2012, 21(2): 280-285.

[17] Chen B S. Experimental Guiding Books of Grassland and Forage Science Practice[M]. Lanzhou: Gansu Science and Technology Press, 1991.

[18] Zhao Y. Study on Root System Growth Character and Their Correlation with the Yield of Alfalfa[D]. Lanzhou: Gansu Agricultural University, 2008.

[19] Zhao Z J. The Study of Branch and Root Morphpmetrics ofMedicagofalcata[D]. Changchun: The Northeast Normal University, 2007.

[20] Marquez-Ortiz J J, Johnson L D, Basigalup D H,etal. Crown morphology relationships among alfalfa plant introduction and cultivars. Crop Science, 1996, 36(3): 766-770.

[21] Johnson L D, Marquez-Ortiz J J, Barnes D K,etal. Inheritance of root traits in alfalfa. Crop Science, 1996, 36(6): 1482-1487.

[22] Johnson L D, Marquez J J, Lamb J F S,etal. Root morphology of alfalfa plant introductions and cultivars. Crop Science, 1998, 38(2): 497-502.

[23] Li Y F, Li J S, Rao M J. Effects of drip fertigation strategies on root distribution and yield of tomato. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2006, 22(7): 205-207.

[24] Li F C, Ren X, Wang Q,etal. Effects of rainfall harvesting in ridges and furrows on root distribution patterns of oat in semi-arid area of Gansu, Northwest China. Chinese Journal of Ecology, 2013, 32(11): 2966-2972.

[25] Geng H Z, Wu Y F, Cao Z Z. Chinese Alfalfa[M]. Beijing: Chinese Agricultural Press, 1995.

[26] Sun Q Z, Han J G, Gui R,etal. Root and crown trait of alfalfa in Kerqin sandy land. Acta Agrestia Sinica, 2001, 9(4): 269-276.

[27] Han Q F, Wu X W, Jia Z K,etal. An alysis on dynamic variety of crown characteristics of different fall dormancyMedicagosativacultivars. Acta Prataculturae Sinica, 2008, 17(4): 85-91.

[28] Wang Y S, Yu L Q, Zhang L J. Primary study on root system of alfalfa in the sowing year. Acta Agrestia Sinica, 2008, 16(3): 313-315.

[29] Schwab P M, Barnes D K, Sheaffer C C,etal. Factor affecting laboratory evaluation of alfalfa cold tolerance. Crop Science, 1996, 36(2): 318-325.

[30] Sun Q Z, Hou X Y, Wang Y Q. Alfalfa winter survival research. In: The Second China Alfalfa Development Conference Proceedings[C]. Beijing: Chinese Agricultural Press, 2003: 34-37.

[31] Wu W, Chen Y H, Zhou X B,etal. Effect of different planting patterns on maize’s growth and yield. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2005, 21(8): 101-106.

[32] Wang S F, Zhang X Y, Pei Y D. Impacts of different water supplied conditions on root distribution, yield and water utilization efficiency of winter wheat. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2006, 22(2): 27-32.

[33] Ren X L, Jia Z K, Chen X L,etal. Effect of ridge and furrow planting of rainfall harvesting on soil available nutrient distribution and root growth of summer corn under simulated rainfall conditions. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2007, 23(12): 94-99.

[34] Ren X L, Jia Z K, Han Q F,etal. Effect of ridge and furrow rainfall harvesting planting system on production of summer corn (ZeamaysL.) under simulated rainfall conditions in semi-arid areas. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2007, 23(10): 45-50.

[35] Liu R F, Zhang X Q, Liu J P,etal. Effect of three different purple soils on development and biomass composition of alfalfa. Journal of Anhui Agricultural Sciences, 2005, 33(10): 1817-1818.

[36] Ren X L, Jia Z K, Chen X L,etal. Effect of corn (ZeamaysL.) water and temperature of ridge and furrow planting of rainfall harvesting under simulated rainfall conditions. Scientia Aagricultura Sinica, 2008, 41(1): 70-77.

参考文献：

[2] 岳彦红, 齐晓, 王彦荣, 等. 35 个 10 龄紫花苜蓿品种的持久性比较. 草业学报, 2014, 23(1): 58-64.

[3] 张宝田, 穆春生, 李志坚, 等. 紫花苜蓿受冻害后促进根颈枝条再生方法的研究. 中国草地, 2003, 25(5): 48-52.

[4] 洪绂曾. 苜蓿科学(第1版) [M]. 北京: 中国农业出版社, 2009.

[5] 彭岚清, 李欣勇, 齐晓, 等. 紫花苜蓿品种根部特性与持久性和生物量的关系. 草业学报, 2014, 23(2): 147-153.

[6] 曹致中, 贾笃敬, 汪玺, 等.甘农一号杂花苜蓿品种选育报告.草业科学, 1991, 8(6): 38-39.

[7] 姜慧敏, 宝音陶格涛. 黄花苜蓿根系生长特征研究.中国草地学报, 2014, (1): 53-57.

[8] 南丽丽, 师尚礼, 张建华. 不同根型苜蓿根系发育能力研究. 草业学报, 2014, 23(2): 117-124.

[9] 王柏. 低温胁迫对紫花苜蓿根颈膜脂脂肪酸含量的影响[D]. 长春: 东北师范大学, 2011.

[10] 曹玉琴, 刘彦明, 王梅春, 等. 旱作农田沟垄覆盖集水栽培技术的试验研究. 干旱地区农业研究, 1994, 12(1): 74-78.

[13] 张淑芳, 柴守玺, 蔺艳春, 等. 冬小麦地膜覆盖的水分效应. 甘肃农业大学学报, 2011, 46(2): 45-52.

[16] 徐长林. 高寒牧区不同燕麦品种生长特性比较研究. 草业学报, 2012, 21(2): 280-285.

[17] 陈宝书. 草原学与牧草学实习实验指导书[M]. 兰州: 甘肃科学技术出版社, 1991.

[18] 赵艳. 不同苜蓿品种根系特征及其与草产量关系的研究[D]. 兰州: 甘肃农业大学, 2008.

[19] 赵占军. 黄花苜蓿分枝与根系形态的研究[D]. 长春: 东北师范大学, 2007.

[23] 栗岩峰, 李久生, 饶敏杰. 滴灌施肥时水肥顺序对番茄根系分布和产量的影响. 农业工程学报, 2006, 22(7): 205-207.

[24] 李富春, 任祥, 王琦, 等. 沟垄集雨种植对燕麦根系分布特征的影响. 生态学杂志, 2013, 32(11): 2966-2972.

[25] 耿华珠, 吴永敷, 曹致中. 中国苜蓿[M]. 北京: 中国农业出版社, 1995.

[26] 孙启忠, 韩建国, 桂荣, 等. 科尔沁沙地苜蓿根系和根颈特性. 草地学报, 2001, 9(4): 269-276.

[27] 韩清芳, 吴新卫, 贾志宽, 等. 不同秋眠级数苜蓿品种根颈变化特征分析. 草业学报, 2008, 17(4): 85-91.

[28] 王月胜, 于林清, 张利军. 播种当年苜蓿根系研究初报. 草地学报, 2008, 16(3): 313-315.

[30] 孙启忠, 侯向阳, 王育青. 苜蓿越冬性研究. 第二届中国苜蓿发展大会论文集[C]. 北京: 中国农业出版社, 2003: 34-37.

[31] 吴巍, 陈雨海, 周勋波, 等. 沟垄集雨栽培对夏玉米生长发育及其产量的影响. 中国农学通报, 2005, 21(8): 101-106.

[32] 王淑芬, 张喜英, 裴摇冬. 不同供水条件对冬小麦根系分布、产量及水分利用效率的影响. 农业工程学报, 2006, 22(2): 27-32.

[33] 任小龙, 贾志宽, 陈小莉, 等. 模拟降雨量条件下沟垄集雨种植对土壤养分分布及夏玉米根系生长的影响. 农业工程学报, 2007, 23(12): 94-99.

[34] 任小龙, 贾志宽, 韩清芳, 等. 半干旱区模拟降雨下沟垄集雨种植对夏玉米生产影响. 农业工程学报, 2007, 23(10): 45-50.

[35] 刘瑞峰, 张新全, 刘金平, 等. 3种紫色土对紫花苜蓿根系发育及生物量构成的影响. 安徽农业科学, 2005, 33(10): 1817-1818.

[36] 任小龙, 贾志宽, 陈小莉, 等. 模拟降雨量下沟垄微型集雨种植玉米的水温效应. 中国农业科学, 2008, 41(1): 70-77.

Effects of film mulching on growth and crown and root characteristics of alfalfa in an alpine meadow

YU Xiao-Jun, JING Yuan-Yuan, XU Chang-Lin, SHI Shang-Li, ZHANG Jian-Wen, CHEN Lu-Jun,YANG Hai-Lei, XIAO Hong

PrataculturalCollege,GansuAgriculturalUniversity,KeyLaboratoryofGrasslandEcosystemofMinistryofEducation,Sino-U.S.CentersforGrazingLandEcosystemSustainability,Lanzhou730070,China

The lack of cold-resistant alfalfa varieties and appropriate cultivation techniques has greatly restricted the development of dry land alfalfa production and animal husbandry in alpine areas. This study compared four establishment treatments; plastic film mulching on ridges and furrows (A); film mulching parallel to the ground (B); film mulching on ridges and furrows+soil cover (C) and standard ridge and furrow planting (D). The study was conducted in an alpine region at Tianzhu. The growth characteristics of alfalfa were assessed in year 1 and crown and root characteristics in year 2. Treatment ‘A’ significantly (P<0.05) increased alfalfa growth in the 1st year (249.37 kg/hm2) compared to all other treatments. Total root volume (9.288 cm3/plant) root surface area (466.287 cm2/plant), root biomass (7.76 g/plant), root length (85.55 cm), root diameter (8.36 mm) and lateral root number (26.27) of treatment A were significantly higher than that of all other treatments (P<0.05). Crown bud numbers, crown diameter, root volume, root surface area and root biomass of treatments B and C were not significantly different but were significantly higher than treatment D (P<0.05). There were no differences in tap root depth, diameter and root biomass between treatments B, C and D. The present study showed that film mulching on ridges and furrows greatly improved alfalfa crown diameter, crown bud numbers, tap root depth, root volume, root surface area, root biomass and forage yield indicating considerable potential for the use of this technique in alpine areas.

film mulching on ridge and over furrow; alfalfa; alpine region; growth characteristics; crown and root characteristics

10.11686/cyxb2014295

http://cyxb.lzu.edu.cn

2014-06-26；改回日期：2014-08-14

公益性行业(农业)科研专项(201203010)资助。

鱼小军(1977-)，男，甘肃陇西人，副教授，博士。E-mail：yuxj@gsau.edu.cn

鱼小军，景媛媛，徐长林，师尚礼，张建文，陈陆军，杨海磊，肖红.高寒区垄沟覆膜方式对苜蓿生长、根颈及根系特征的影响. 草业学报, 2015, 24(6): 43-52.

Yu X J, Jing Y Y, Xu C L, Shi S L, Zhang J W, Chen L J, Yang H L, Xiao H. Effects of film mulching on growth and crown and root characteristics of alfalfa in an alpine meadow. Acta Prataculturae Sinica, 2015, 24(6): 43-52.