留茬高度对紫花苜蓿根系生长及翌年返青的影响

2016-10-26王坤龙王千玉宋彦军刘燕王伟尹强

中国饲料 2016年1期

王坤龙，王千玉，宋彦军，刘燕，王伟，尹强

（1.辽宁辉山乳业集团有限公司，辽宁沈阳110000；2.内蒙古农业大学生态环境学院，内蒙古呼和浩特010019；3.中国农业科学院草原研究所，内蒙古呼和浩特010010）

王坤龙1，王千玉1，宋彦军1，刘燕2，王伟2，尹强3

为解决生产中由于留茬高度不当造成的紫花苜蓿返青率及翌年干草质量降低的问题，本试验以“WL354HQ”紫花苜蓿为供试材料，通过测定分析不同留茬高度对紫花苜蓿根系生长、储藏性营养物质含量、返青率及翌年第一茬干草质量的影响，确定当地适宜留茬高度。结果表明：全年刈割中，不同处理的苜蓿根干重均呈先升高后降低的变化趋势；随着留茬高度的增加，主根直径、根干重和侧根总数均增加，但根颈分枝数减少。末茬刈割高度8～11 cm处理的苜蓿根内储藏性营养物质、返青率和翌年第一茬苜蓿干草质量极显著高于其他处理（P＜0.01）。综合分析认为，凌海地区紫花苜蓿第一、二、三茬适宜留茬高度为5～8 cm，第四茬适宜留茬高度为8～11 cm。

紫花苜蓿；留茬高度；根系；储藏性营养物质；质量

由于我国北方处在高纬度地区，紫花苜蓿越冬率普遍偏低，易发生根颈冻死现象，造成翌年紫花苜蓿草产量大幅降低（迟文峰和崔国文，2006）。因此，苜蓿能否安全返青已成为制约我国北方苜蓿产业健康持续发展的关键（崔国文，2009）。研究表明，紫花苜蓿根系的生长情况很大程度上可影响地上部分的生长、再生和翌年的返青率（Lamba等，2009；邹琦，2000）。而适宜的留茬高度是形成庞大根系的重要保障。为此，本试验结合生产实践，通过对不同留茬高度对紫花苜蓿根系生长发育、越冬和翌年第一茬干草质量的影响进行了系统研究，以确定当地最适留茬高度，旨在为该地区紫花苜蓿生产提供理论依据和技术指导。

1　材料与方法

1.1试验地点及概况试验地点位于辽宁省西南部凌海市沈阳茂源草业有限公司徐河作业区，地理位置介于北纬40°48'～41°26'，东经120°42'～121°45'，属温带季风性气候，四季分明，雨热同季。年平均气温8.9℃，年平均降水量610 mm，无霜期160～180 d。土壤类型属于砂质壤土，肥力中等。

1.2试验材料与试验设计

1.2.1试验材料选用北京正道生态科技有限公司“WL354HQ”紫花苜蓿为试验材料，材料种植年限为2年，条播播量为25 kg/hm2（包衣种子）。试验田地地势平坦，苜蓿长势良好，无灌水。

1.2.2试验设计试验采用人工镰刀刈割，刈割期均在现蕾期至初花期进行。试验小区面积9 m2（3 m×3 m），年均刈割四次，分别为2014年5月25日、7月3日、8月10日、9月23日。留茬高度试验结合当地生产实际，设置0、2～5、5～8、8～11 cm四个刈割留茬高度处理，每个处理设置3个重复。第一、二、三茬苜蓿根系在下一茬刈割前进行取样，第四茬刈割后35 d对第四茬苜蓿根进行取样（各茬紫花苜蓿收获时间间隔为35 d左右）。采用人工壕沟法于各小区随机挖取3株长30 cm紫花苜蓿根系，用水冲洗干净，并用吸水纸吸去根上的水分，立即带回室内对根系形态进行测量，测量后，在105℃下杀青，烘箱烘干，测量干重。粉粹机粉粹混匀后放入纸袋中，测定其根内储藏性物质含量。于翌年返青期进行返青率测定。

1.3测定指标及方法粗蛋白质：利用FOSS 8400全自动凯氏定氮仪进行测定。

主根直径（cm）：以根中部为标准，用游标卡尺测定直径。

侧根数：侧根离主根0.5 cm处的侧根直径（d）≥0.1cm时，可计入，小于0.1 cm时，不计入。

侧根位置：距主根颈最近的第1个侧根位置。

根体积（mL）：排水法测定根系总体积。

根干重：将采集的根部样品用水冲洗，在105℃下杀青，烘箱65℃烘干，均值作为单株根干重。

根内可溶性糖、可溶性蛋白、丙二醛、脯氨酸：均利用Alpha 1506紫外可见分光光度计进行测定（于辉，2007）。

返青率：返青期（正常生长发育的植株占整体植株40%～60%）采用田间目测进行测定，选择不同处理小区内生长情况优良的10株紫花苜蓿作为观察对象，以春季越冬紫花苜蓿植株从根颈处长出新嫩枝芽露出地面、出现鲜绿色为记录标准。

返青率/%=（返青枝条数/枝条总数）×100。

1.4数据处理数据的前期处理均利用Excel 2003软件进行处理，图利用SigmaPlot 10.0软件进行处理，数据的方差分析利用SPASS 17.0软件进行处理。

2　结果与分析

2.1留茬高度对紫花苜蓿根干重变化的影响由图1可知，对苜蓿进行不同留茬高度处理后，同一茬次不同处理之间，相同处理各茬次之间根干重均差异明显。全年刈割中，不同留茬高度处理的苜蓿根干重均呈先升高后降低的变化趋势，第二茬苜蓿根干重均达到最高，第四茬苜蓿根干重均最低，且8～11 cm＞5～8 cm＞2～5 cm＞0 cm处理。可知留茬高度在一定程度上影响紫花苜蓿根系干物质积累的能力，随着留茬高度的增加，根系干重增加幅度越大，在后期苜蓿再生时，所需根提供营养和能量越低，留茬8～11cm根干重降幅最小。

图1　不同留茬高度对苜蓿根干重变化的影响

2.2留茬高度对第四茬苜蓿根形态的影响由表1可知，不同留茬高度处理的紫花苜蓿根形态指标差异明显，各处理之间紫花苜蓿主根直径、根体积和侧根总数均随留茬高度增加而增加，且2～5、5～8、8～11cm处理的苜蓿侧根总数均达到60个以上。其中，刈割留茬高度为8～11cm处理的紫花苜蓿根系形态指标最优，分别为2.65 cm、31.76 cm3和66个。在不同处理中，离主根最近的侧根位置也同侧根总数变化规律相同，但一定程度上呈现不规则变化。根茎分枝数随留茬高度增加而减少，刈割留茬高度为0 cm处理的紫花苜蓿根颈分枝数最多（P＜0.01），为28枝。

表1　不同留茬高度对第四茬苜蓿根形态的影响

2.3留茬高度对第四茬苜蓿根内储藏性物质与翌年返青率的影响由表2可以看出，通过对第四茬苜蓿根内储藏性物质进行测定，不同处理下根系内营养物质含量和翌年返青率差异极显著，其中留茬8～11 cm处理根系内可溶性糖、丙二醛、脯氨酸、可溶性蛋白含量分别为89.41、30.26、0.32、25.89 mg/g，极显著高于其他处理苜蓿（P＜0.01），且其翌年返青率达到79.89%，明显高于其他处理，说明最后一茬苜蓿留茬高度的高低会影响根系内储藏性物质含量，从而直接影响翌年紫花苜蓿返青率的高低。当最后一茬紫花苜蓿留茬高度高于10 cm时，翌年的返青率将高达79.89%。

表2　不同刈割留茬高度对第四茬苜蓿根系内储藏性物质与翌年返青率的影响

2.4不同留茬高度对翌年苜蓿第一茬干草产量及品质的影响由表3可知，通过对苜蓿进行不同留茬高度处理后，翌年第一茬紫花苜蓿干草产量及干草品质差异明显，随着刈割高度的增加，翌年第一茬苜蓿干草产量及品质呈上升趋势。翌年第一茬干草产量为8～11 cm＞5～8 cm＞2～5 cm＞0 cm处理。在干草营养品质方面，8～11 cm处理的粗蛋白质含量和相对饲用价值最高，分别为19.79%和134.87%（P＜0.01）。

表3　不同留茬高度对翌年苜蓿第一茬干草产量及品质的影响

3　讨论与分析

3.1刈割留茬高度对紫花苜蓿根形态的影响根系生长是紫花苜蓿生长的一个重要性状，其生长情况很大程度上会影响地上部分的生长，且与留茬高度密切相关（王富贵等，2011）。苜蓿根干重反映根系积累干物质的能力，当根干重越大时，说明根部吸收水分和营养物质的能力越强，积累干物质也就越多，从而更好地促进了根系的生长（万素梅等，2004）。本试验结果显示，留茬高度对根干重、直径、体积、根颈分枝数和侧根总数等形态指标产生了巨大的影响。在第一、二茬刈割，苜蓿根干重呈增加趋势，说明此时根系营养物质的积累量大于消耗量，第三、四茬苜蓿根系干重呈下降趋势，说明此时根系营养物质的积累量小于消耗量。在生长后期更应注重留茬高度的增加，利于根系贮藏性营养物质的积累，确保安全越冬。

根颈分枝数对地上部分产量具有重要意义，根颈分枝数与品种和管理有关，也可客观反映根内营养物质及能量的积累量，对紫花苜蓿的再生能力具有非常重要的意义（郭彦军，2002）。本试验中根颈分枝数随着刈割留茬高度的增加呈降低趋势，表明低留茬可刺激紫花苜蓿增加根颈分枝数，因此，在实际生产中，适当降低留茬高度，可增加根颈分枝数，获得较高的草产量。侧根总数也随着留茬高度的增加呈增加的趋势，侧根总数越多，吸取地下水分和营养的能力越强，越有助于根系积累更多的储藏性物质。

3.2刈割留茬高度对紫花苜蓿根内储藏性物质及返青率的影响根部是吸收、储存水分和营养物质的重要部位（王伟等，2015）。初霜期后，外界温度逐渐降低，为抵御外界低温环境，植物通过积累的储藏性营养物质，如可溶性糖、脯氨酸、丙二醛，以增加细胞液单位面积的容量，降低渗透势，来维持细胞的正常生理活动，使其在寒冷的环境抵抗胁迫（霍智慧等，2015；冯昌军等，2005）。根内储藏性营养物质含量的提高，有利于增强细胞的持水能力，显著提高植物细胞对水分的束缚力，降低植物细胞内的冰点，对提高植物高水平的抗寒、抗冻能力具有重要作用（乔洁等，2010）。本试验中，通过对紫花苜蓿进行不同留茬高度处理，对第四茬紫花苜蓿根内储藏性营养物质含量进行测定，发现刈割留茬高度会极显著改变根内储藏性营养物质含量，进而影响苜蓿安全越冬。根内可溶性糖、脯氨酸、丙二醛、可溶性蛋白含量均随刈割留茬高度增加而增加，且在翌年测定返青率后发现，刈割留茬高度越高，其根内储藏性物质越多，返青情况越好。

3.3不同留茬高度对翌年苜蓿第一茬干草产量及品质的影响刈割是生产中紫花苜蓿主要的利用方式，适宜的留茬高度可在当茬获得高产的基础上，提高紫花苜蓿的分蘖、再生和返青能力，而庞大的根系是苜蓿再生和越冬的基础（孙德智等，2005）。在我国北方地区，最后一茬紫花苜蓿刈割留茬高度应相对高些，较高的留茬可在入冬前使根颈内存储足量的储藏性营养物质，确保苜蓿安全越冬（朱建玲，2008；李龙，2007）。本试验发现，末茬留茬高度对翌年第一茬苜蓿的干草产量和品质具有明显的促进作用，末次刈割留茬高度越高，翌年第一茬苜蓿的干草产量和品质越好，是由于较高的留茬，不仅保证其顺利度过冬季，而且可充分满足苜蓿翌年再生所需的营养物质和能量。留茬过低，虽然当茬可获得较高的产草量，但不利于苜蓿根系营养物质和能量的储存，且无法满足翌年苜蓿再生枝的生长，刈割过低甚至会造成苜蓿大面积死亡。本试验还发现，初霜来临之前的紫花苜蓿根系干物质含量比初霜后高21.03%，主要是由于初霜来临之前紫花苜蓿根内的储藏性物质高于初霜后，因为在进入初霜期之前紫花苜蓿根部仍在储存营养物质，而在进入初霜期后，为抵抗低温胁迫，根部需消耗自身营养物质和能量来维持生存，并为翌年返青及再生提供营养。

4　结论

本试验结果表明，留茬越高，利于苜蓿根生长发育，返青率及翌年第一茬干草质量提高，但其根颈分枝数减少，草产量降低。综合分析认为，凌海地区生产中紫花苜蓿第一、二、三茬以留茬高度在5～8 cm为宜，第四茬应留茬8～11 cm。

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In order to solve the problem of unsuitable stubble height on spring rate and hay quality degradation in next year of alfalfa in production，“WL354HQ”alfalfa was used as material in this experiment，through the analysis of influence of different stubble height on alfalfa root growth storage nutrients content，green rate and hay quality，the suitable stubble height were chosen.The results showed that：during the annual mowing，alfalfa root dry weight trend of every treatment was first increased and then decreased.With the increase of stubble height，the main root diameter，root dry weight and total number of lateral root were increased，but the number of root cervical branches reduced.The inside alfalfa root storage of nutrients，spring rate and hay quality degradation in next year of the last mowing stubble height 8～11 cm were significantly higher than other treatments（P＜0.01）.It was concluded that the cutting heights at 5～8 cm was suitable for the first，second，third cutting and 8～11 cm was suitable for the last mowing stubble height is in Linghai area.

alfalfa；stubble height；root；storage nutrients；quality

S816

1004-3314（2016）01-0017-04

10.15906/j.cnki.cn11-2975/s.20160106

现代农业国家牧草产业技术体系（CARS-35）