禾本科草坪草混播天蓝苜蓿、小苜蓿的效果研究

赵海欣， 朱晓艳， 崔亚垒， 王成章， 李德锋*

(1. 河南农业大学牧医工程学院， 河南 郑州450002； 2. 国家知识产权局专利局专利审查协作河南中心， 河南 郑州450046)

草坪草按科属可分为禾本科类和非禾本科类，目前世界各地利用的草坪草多为禾本科[1]。草坪草混播是草坪建植中一种常用的方法，对禾本科草坪草的大量研究表明[2-3]，混播可使其遗传背景更丰富、相互取长补短，合理搭配能充分发挥各自的生理和生态习性优势，与单播相比能形成品质更优良的草坪。草地早熟禾(PoapratensisL.)和多年生黑麦草(LoliumperenneL.)是目前河南省混播建坪中经常使用的禾本科草坪草优良组合[4-5]，其中多年生黑麦草可迅速覆盖地面，起保护作用，最终的草坪则以建群种早熟禾为主。虽草地早熟禾具有极强的耐寒性，与多年生黑麦草混播时，能弥补多年生黑麦草冬季耐寒性差的缺点[6]；但草地早熟禾的发芽时间短、成坪速度慢[7]，而且它们都不耐旱，尤其是在河南省这种冬冷夏热、四季雨水量分配不均的气候下，单纯的两者混播很难形成四季青绿、盖度好的优质草坪，如能找到新的草坪草种质资源作为伴生种，可以提高绿地草坪的综合性能，并在建群种生长受到环境影响时，由伴生种来弥补和维持绿地草坪的功能，这将成为解决现存问题的优良方法。

天蓝苜蓿(MedicagominimaL.)和小苜蓿(MedicagolupulinaL.)是豆科苜蓿属的优良野生种质资源，二者都具有适应性广、抗逆性强、匍匐生长、耐践踏性好、可以根瘤固氮提高土壤肥力等优点。豆科与禾本科牧草的混播已有大量的报道，张永亮等[8]对苜蓿、无芒雀麦混播及单播产草量动态研究表明，混播草地生产力高于单播草地。豆科植物有共生的固氮根瘤菌能增加土壤中含氮量，氮素在维持草坪草正常生长方面起着至关重要的作用，会直接影响草坪的颜色、密度、绿期[9]。研究证明，豆、禾牧草混播，地上部群落结构分配合理，比单播时更能充分利用阳光[10]。但是在草坪的混播建植中，关于豆科与禾本科混播组合的研究报道甚少。禾本科草坪草根系较浅不耐旱，而天蓝苜蓿具有较强的耐旱性，针对目前水资源紧张且为寻找美观、易养护的草坪新种质资源来说有很大的应用前景。

为此，本试验选用草地早熟禾作为建群种(70%)，多年生黑麦草作为保护种(20%)，天蓝苜蓿和小苜蓿作为伴生种(10%)，选取能反映绿地草坪性能的典型指标[11]，采用综合评定分析方法评价成坪后草坪的景观质量和组合效果，最终为探索豆科与禾本科草坪草混播技术，并为建造美观、优质的绿地草坪提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验选用天蓝苜蓿、小苜蓿、草地早熟禾和多年生黑麦草作为试验材料，两种野生苜蓿种子采自郑州市惠济区黄河滩区，两种禾本科草坪草种子购于当地草种公司。

1.2 试验地概况

试验地位于郑州市河南农业大学畜牧站(34°44′ N，113°42′ E)，土壤为壤土。该区气候属北温带大陆性季风气候，春季干旱，夏季炎热多雨，秋季晴朗，冬季寒冷少雨雪，年均温在14.3℃，1月份日均温1.5℃(最低-20℃)，7月份日均温27.5℃(最高40℃)；年降水量400～800 mm，平均600 mm左右；全年日照时数2 000～2 600 h，无霜期220～250 d。

1.3 试验设计

本试验采取随机区组试验设计，按照混播目的性、兼容性和生物学一致性的原则[12]，设置3个混播组合，如表1所示。每个组合3个重复，每个小区面积2 m×2 m。禾本科草坪草参考前人研究的最佳混播播种量[13]，根据本试验测定的各种子纯净度和发芽率，最后计算禾禾混播时多年生黑麦草25 g·m-2，草地早熟禾15 g·m-2；豆禾混播时多年生黑麦草21 g·m-2，草地早熟禾14 g·m-2。两种豆科植物播前做是否去荚和覆土与否的多种播种方式的发芽试验，并根据试验结果确定最佳播种方式，二者播量计算后均为2 g·m-2。分别于6月1日、9月29日各进行一次播种，播种前对土壤进行深翻(20～30 cm)，耙平、精细整地，然后采用人工播种，压实，浇水，种子出苗前一直保持10 cm土壤表层湿润。生长期及时浇水，人工除杂草。第二年7月开始停止浇水，观察不同草坪草对干旱的耐受能力。

表1 天蓝苜蓿、小苜蓿与禾本科草坪草混播组合Table 1 Mixed sowing combinations of Medicago minima,Medicago lupulina and turfgrass

1.4 混播植物的播种方式

播前两种豆科植物做多种播种方式的发芽试验(表2)，根据结果本试验播种时采用天蓝苜蓿不去荚、不覆土；小苜蓿去荚、不覆土。

表2 发芽试验Table 2 Germination test

注：不同小写字母表示差异显著(P<0.05)

Note:Different lowercase letters indicate significant difference at the 0.05 level

1.5 测定指标与方法

本试验主要测定两方面指标：(1)成坪后地上部分密度、色泽；在当年成坪后和翌年返青后每月下旬按草坪品质5分制等级标准评分(表3)，遵循“统一评价、项目加权、分类比较”的原则[14]，分别对草坪密度、色泽、高度、盖度等典型易测且能反映草坪本质的指标进行打分，同时记录草坪的出苗期、成坪期，观察死亡、病害等情况。(2)禾本科和豆科植物地下根系的分布。通过这两方面指标分析混播豆科植物对禾本科草坪草生长及成坪效果的影响。

表3 草坪质量指标与评分标准Table 3 Turf quality index and grading standard

混播草坪各种植物密度的测定采用小样方法，在小区内设置5个10 cm×10 cm的样方，数取每个样方内禾本科草坪草和豆科植物的株数，然后计算每个小区单位面积的株数，用株·cm-2表示。盖度采用方格法，制成100 cm×100 cm的木架，内用线绳等分为100个小格，将其放在被测草坪上，目测每格中植物盖度，然后将每格的观测值统计取平均值表示草坪的盖度值。高度为植物的自然高度，每个小区各选取建群种早熟禾和豆科植物20株测定自然高度，取平均值。草坪的色泽采用目测法评定，时间选在阴天或早上进行，避免阳光太强造成的视觉误差。根系测定的具体方法是：挖取每个小区每种植物的完整根系，测定各植物的根系长度，并对豆科植物的根瘤进行解剖，观察根瘤剖面颜色，评价其固氮性能。第二年5月中旬测定建群种早熟禾和豆科植物的自然高度、叶长和叶宽(叶中部)，以及天蓝苜蓿和小苜蓿的冠幅，冠幅=(冠幅长+冠幅宽)/2。

1.6 数据处理

试验数据使用Excel 2007进行整理，并用SPSS 12.0做方差分析。在0.05水平下，各组处理间的差异显著性通过LSR多重比较进行分析。

2 结果与分析

2.1 混播对草坪草生长的影响

试验分别于6月份、9月份播种2次，结果发现6月份播种的草坪草长势较差，杂草危害严重，未能成坪；而9月份播种的长势良好，播种后天蓝苜蓿和小苜蓿的出苗时间均为5 d，多年生黑麦草为3 d，草地早熟禾为7 d；所建草坪11月中旬成坪，未见病虫害；第二年1月底出现轻度低温萎蔫，冬季仍呈现绿色，可安全越冬；3月返青，4月成坪，5月形成致密草坪，豆科6月开花结实后仍保持正常生长；7月停止浇水后禾本科部分出现枯萎，豆科生长正常。

从表4可以看到，豆禾混播处理的早熟禾叶长都显著高于对照，其早熟禾高度也都高于对照，但只有天蓝苜蓿+禾本科处理达到差异显著水平。天蓝苜蓿的叶宽和叶长都显著小于小苜蓿，天蓝苜蓿叶片更细小。天蓝苜蓿和小苜蓿均为匍匐生长，植株高度均在3 cm以下，二者差异不显著；天蓝苜蓿和小苜蓿的冠幅均在6 cm以上，二者差异不显著。

表4 早熟禾、天蓝苜蓿和小苜蓿的株高、叶长、叶宽和冠幅Table 4 The height,leaf length,leaf width and crown width of Poa pratensis,Medicago lupulina and Medicago minima

注：不同小写字母表示同一指标在不同处理间差异显著(P<0.05)，下同

Note:Different lowercase letters indicate significant difference among different treatments at the 0.05 level,the same as below

2.2 成坪后的质量评定

从表5中可看出，豆禾混播的综合评分最高，明显高于对照(禾禾混播)。其中天蓝苜蓿与禾本科草坪草混播组合表现最佳，豆禾混播草坪的密度、盖度和色泽评分都高于禾禾混播草坪。

表5 草坪性能综合评分Table 5 The comprehensive score of the turf

在色泽方面，天蓝苜蓿和小苜蓿的叶片颜色有明显的差别。天蓝苜蓿叶色为较深的鲜绿色，与多年生黑麦草及草地早熟禾的颜色较为接近，它们混播在一起叶色一致，可以形成色泽均一的草坪。小苜蓿叶色为灰绿色，较天蓝苜蓿叶片的颜色浅，与两种禾本科草坪草叶色相差稍大，形成的草坪能识别出色彩斑块。

2.3 混播植物根系的分布及根瘤解剖

测定豆科和禾本科两类植物的根系长度(表6)，豆科植物根系分布较禾本科深，禾本科根系主要分布在较浅层土壤中。对照的禾本科草坪草根系较豆禾混播的禾本科草坪草根系长一些，但差异不显著。在根系采挖时每株豆科植物都具有自然形成的根瘤，大部分呈珊瑚状，少量呈棒状，大小3～7 mm；根瘤全部着生在侧根上，而且数量较多，每株20个以上，0～20 cm土层均有分布，主要集中在10～20 cm土层；根瘤的解剖面呈现鲜艳的浅粉色，初步判断其根瘤具有固氮作用。

表6 根系长度Table 6 The length of root

3 讨论

3.1 播种方式及时间的确定

播种方式不同将会影响种子的萌发速度及出芽率，是建成品质优良草坪的关键，种子硬实度较高的豆科植物表现更加明显。在自然生长条件下，天蓝苜蓿、小苜蓿的种子自我繁殖，种子成熟后带荚脱落至土壤表面，在适宜生长的条件下发芽生长，但在人工条件下，其播种技术尚未见报道。因此，为寻找适宜的播种方法我们做了多种播种方式的发芽试验，最终确定天蓝苜蓿的播种方法为不去壳、不覆土；小苜蓿的播种方法为去壳、不覆土。在出苗时间上，多年生黑麦草仅为3 d，其次是天蓝苜蓿、小苜蓿为5 d，最晚的是草地早熟禾为7 d，这与孙吉雄[6]对混播草坪草中黑麦草的研究所得出的结果是一致的，即在混播组合中多年生黑麦草发芽迅速、成坪快，适宜作为保护草种。而天蓝苜蓿和小苜蓿的发芽时间较短，也弥补了草地早熟禾发芽时间晚的缺点。在播种时间上，我们发现6月播种后杂草生长茂盛，抑制草坪草生长，无法形成草坪[15]；而9月播种后杂草生长减弱，且气温降低土壤不易干旱，利于草坪草生长成坪，而且在自然条件下，天蓝苜蓿和小苜蓿的种子也是秋季萌发，所以秋季是此组合最佳的建坪时间。

3.2 混播效果的综合评价

草坪是人工创建的植物群落，生态学研究表明，群落的稳定性与其组成成分的遗传多样性之间有着高度的相关性[16]。因此，实际应用中草坪草群落组分的构建常采用多种(品种)组合配伍的方法，以增强草坪在逆境胁迫下的耐受力，使之具有更强的环境适应性和更好的综合表现。本试验中豆禾混播处理的早熟禾高度和叶长都显著高于禾禾混播，说明豆禾混播对禾本科草坪草的生长有促进作用[17]。混播组合成坪后，通过对密度、盖度等指标进行综合评价，结果表明天蓝苜蓿与禾本科混播的效果要好于小苜蓿与禾本科的混播组合，且明显优于禾禾混播，其中混播的效果在色泽和盖度方面表现优异，即豆禾混播色泽、盖度要好于禾禾混播。盖度的提高分析认为是因为天蓝苜蓿和小苜蓿的冠幅较大，比禾本科草坪草对土地的遮盖能力强，可以显著提高草坪的盖度。而且豆禾混播，群落结构分配合理，比单播时更能充分利用空间，提高生物量，增加密度和盖度。此外，天蓝苜蓿和小苜蓿是匍匐生长，植株低矮，在高度上不影响禾本科草坪草的观赏效果，修剪草坪时也不会对其植株和生长造成较大的影响。因此，在城市绿化中应大力提倡豆禾草坪草的混播，从而丰富草坪组合的多样性、提高草坪的稳定性。综合看来，豆禾混播效果好于禾禾混播，能形成较致密的草坪，进而提高草坪的观赏性，同时较好的盖度能保护冬春季裸露的地面，具有良好的生态效益。

色泽是外观质量评定的一个重要指标，能较为直观地反映混播组合的优劣。在叶色方面，我们发现天蓝苜蓿和小苜蓿的叶片颜色有明显的差别，天蓝苜蓿叶片的颜色比小苜蓿叶片的颜色深。根据混播原则知，叶片颜色差异大的草种不宜混播建坪[13]。虽然天蓝苜蓿、小苜蓿在生长特性上极为相似，都适合与禾本科草坪草进行混播，但在实际建坪时，我们要根据混播的禾本科草坪草的叶片颜色来选择与之混播的最佳对象，以便形成颜色美观均一的草坪。多年生黑麦草及草地早熟禾与天蓝苜蓿的叶片颜色较为接近，而且天蓝苜蓿比小苜蓿叶片更小，对草坪的外观一致性影响不大。因此，天蓝苜蓿与两种禾本科草坪草混播效果较好，可以形成色泽均一的草坪。而小苜蓿叶色比试验中的两种禾本科草坪草浅，色泽不一致不适宜混播，但是与高羊茅叶色相似，可以考虑它们组合在一起。

3.3 根系分布深度及豆科植物根瘤固氮性

根系是植物与土壤进行物质交换的桥梁，其形态和分布直接影响植物对土壤养分的利用状况。在试验中我们对根系分布进行了研究，结果表明豆科植物的根系均比禾本科草坪草的根系分布深，须根系的多年生黑麦草和草地早熟禾的根系主要分布在地下15 cm以上的土壤层，两种豆科植物是直根系，根系较长，主要分布在地下20 cm左右土壤层。混播建坪时，两者根系分布深度不同，可以减少竞争，利用不同深度土壤的营养物质，提高对土壤养分的利用率[18]。同时豆科植物根系较深能弥补禾本科不耐旱的特性、延长草坪绿期[19]。此外在测量根系时，我们看到两种野生苜蓿的根系上均悬着根瘤，剖检发现，这时的根瘤剖面是粉红色的，初步判断是具有固氮功能的根瘤[20-21]，推测豆科植物可以通过共生的根瘤固氮为自身及伴生的禾本科草提供氮素营养，促进禾本科草坪草的生长[22-23]。

4 结论

天蓝苜蓿、小苜蓿与禾本科草坪草混播能促进禾本科草坪草生长，所形成的绿地草坪在密度、盖度等方面均优于禾禾草坪草混播，其中天蓝苜蓿和草地早熟禾、多年生黑麦草混播为最佳混播组合。天蓝苜蓿适合与叶片颜色较深的禾本科草坪草混播，小苜蓿适合与叶片颜色稍浅的禾本科草坪草混播，且两种野生苜蓿叶片小，与叶色相似禾本科草坪草混播后可形成颜色均一的草坪，可提高绿地草坪的美观性。这两种豆科植物与禾本科草坪草混播在郑州地区最佳的播种时间为9月份，天蓝苜蓿可带荚播种，但播种时密度不宜过大，较适宜的播量两种豆科植物均为2 g·m-2。