陕北风沙寒冷地区巨菌草栽培关键技术研究

马三保

(黄河水利委员会 绥德水土保持科学试验站，陕西 榆林 719000)

陕北风沙寒冷地区地处农牧交错地带中心，畜牧业一直是当地的传统优势产业。该区域土地辽阔，南北跨度从陕西榆林至内蒙古达拉特旗，东西跨度从内蒙古准格尔旗至宁夏吴忠市黄河以西地区，面积达8.9万多km2，荒漠化程度较高，土壤类型主要有沙质土壤、沙质盐碱土壤和半沙半土质土壤。

巨菌草(Pennisetumsp.)原产于非洲，隶属于被子植物门单子叶植物纲禾本科狼尾草属，适宜在热带、亚热带生长[1]，是典型的C4植物，太阳能利用率极高，生物转化率是阔叶树的4～7.5倍。巨菌草抗逆性强、根系发达、植株高大、直立丛生、分蘖能力强，株高一般为3～5 m，最高达7.08 m，年产鲜草200～400 t/hm2，粗蛋白含量高(种植4周达10.8%)[2]，具有治理水土流失、增加土壤微生物多样性、提高土壤肥力等作用，并在修复Cu、Cd污染土壤上有一定的潜力[3-4]，且植株幼嫩期营养价值高、适口性好，可作为牛、羊、鹿、兔、鹅、鱼的饲料[5]。陕西榆林试种后将其与紫花苜蓿营养成分进行比较，巨菌草地上部分生物产量是紫花苜蓿的9.9倍，营养成分除粗蛋白是紫花苜蓿的74.3%以外，粗纤维、灰分、木质素、酸性洗涤纤维、中性洗涤纤维、相对饲养价值均优于紫花苜蓿[6]。巨菌草已在我国南方地区广泛种植，近年来北方地区包括新疆、陕西北部、内蒙古阿拉善等地也均有试种成功的报道。

鉴于以上原因，笔者以陕北风沙寒冷地区的核心区域为研究背景，选择在沙质土壤、半沙半土质土壤、沙质盐碱土壤3种典型土壤上开展巨菌草试验种植，观测土壤水分、地温、土壤类型等对巨菌草种苗发芽、生长的影响，旨在为该地区快速发展巨菌草提供科学依据。

1 试验地概况与研究方法

1.1 试验地概况

试验地选择在能代表3种典型土壤的陕西省神木市大柳塔哈拉沟沙质梁峁地(A样地，沙质土壤)、内蒙古准格尔旗黑岱沟半沙半土质梁峁台地(B样地，半沙半土质土壤)和陕西省定边县梁镇堆子梁村重度沙质盐碱地(C样地，沙质盐碱土壤)上。A、B、C样地海拔分别为1 250、1 295、1 187 m，均为半干旱大陆性季风气候，均呈现干燥、风沙频繁、昼夜温差大的气候特征，年平均气温均不足8 ℃，6月初3个样地地温均不到12 ℃，年均降水量均不足400 mm且降水均集中在7—9月份。

1.2 研究方法

2019年5月10日和6月10日，分别从广西和海南引进6月龄以上木质化程度大于80%、腋芽饱满的优质巨菌草种苗。种苗运至试验基地后及时进行浸泡处理，第二天将种苗茎秆截为长15～20 cm的种苗截秆，每根种苗截秆上确保有2～3个饱满芽。在A(1 hm2)、B(3.33 hm2)、C(0.33 hm2)3个典型地块上分别按照“S”形采样法采集10个土样，进行土壤背景值化验。根据项目组2017年和2018年在陕西绥德县进行的引种栽培试验，土壤含水量在13.5%～15.0%时最适宜巨菌草发育和生长，故本试验不再进行水分对比试验。为了保证种苗栽培墒情，在3个典型样地均布设了浇灌系统，栽培前对样地土壤进行了微喷灌，栽培后土壤含水量经过测定均≥13.5%。采用机械开沟，深度为8 cm、行距为80 cm，人工点播株距为60 cm左右，点播后及时平埋，压埋厚度7～9 cm。栽培后每5 d观测地温、土壤含水量和种苗发芽、出苗、幼苗发育、分蘖、生长情况。

2 观测结果与分析

2.1 地温动态变化及其对发芽、出苗、幼苗发育的影响

由观测结果(表1)可知，地温总体上呈逐步升高趋势，但是第一次种植3 d后(5月19日)突发降温霜冻，持续10 d昼夜温差达7.5 ℃，导致腋芽被冻死，25 d后3个样地出苗率均不足30%，为此进行了二次补种。观测发现，第二次种植后与往年同期比较地温偏低4～5 ℃且上升速度较慢，除A样地种植15 d后地温持续在18 ℃以上外，其他两个样地地温均偏低并出现波动，直接影响腋芽发育。根据观测，第二次种植10 d后腋芽萌动，15 d后普遍开始发芽，20 d后开始破土，25 d后普遍出苗，截秆在25 d后普遍出现白色幼根，只有C样地在种植10 d发生萌动后，部分腋芽、截秆出现发黄现象；30 d后出苗率基本稳定，而且幼苗出现分蘖；40 d后出苗完成。

注：观测时间为每天中午11—12时，所测地温、含水量为地表下10 cm处数值；5月19日3个试验区出现严重霜冻，持续10 d昼夜温差达7.5 ℃，蔬菜苗木多被冻死。

2.2 土壤盐碱程度对发芽、出苗、幼苗发育的影响

A、B、C样地土壤全盐量分别为0.38%、0.62%和0.85%，pH值分别为7.31、8.12和9.15(表2)。根据观测(表1)，第二次种植10 d后A、B、C样地种苗普遍出现腋芽萌动；15 d后A、B样地种苗开始发芽，但C样地部分腋芽、截秆出现发黄现象；20 d后A、B样地普遍开始破土，而C样地40%的种苗腋芽出现发黑、截秆出现干枯现象；25 d后A、B样地80%左右的种苗出现白色幼根，而C样地出现幼根的种苗只有40%；40 d后出苗完成，A样地出苗率为91%、幼苗生长量为25 cm、分蘖6支，B样地出苗率为87%、幼苗生长量为20 cm、分蘖4支，C样地出苗率只有45%、幼苗生长量仅为12 cm、分蘖3支。由此可知，3个样地出苗率、生长量、分蘖数出现分异，均表现为A样地>B样地>C样地，C样地幼叶发黄，生长缓慢，幼苗分蘖能力弱，生长情况明显弱于A、B样地。

表2 试验样地土壤背景值

3 研究结果

两次种植试验，第一次受到降温霜冻影响，3个试验样地出苗率均较低；第二次补种以后，地温升高，A、B样地出苗率和生长量较高，C样地较低。根据生长环境分析，3个样地水分基本一致，地温A样地稍高，B、C样地基本一样，C样地盐碱度较高直接影响了巨菌草的出苗和生长。因此，巨菌草规模化种植，除满足土壤水分条件(土壤含水量≥13.5%)外，地温是关键性因素，地温≥18 ℃，种苗发育正常、分蘖能力强、生长速度快，根据对幼苗分蘖期的观测，每天生长量可达8 cm以上；同时，土壤盐碱度也是重要影响因素，土壤pH值≥9.15、全盐量≥0.85%时，采用巨菌草茎秆作为种苗种植出苗率极低，无法达到规模化种植要求。

4 规模化种植的关键性技术分析及建议

我国北方不少地区开展了巨菌草试验种植，并有成功的报道，但根据本研究及前期试验观测，在北方寒冷风沙地区种植巨菌草必须满足其生理需求的关键性条件。

4.1 规模化种植对气温和土壤环境的要求

适宜的地温环境是巨菌草规模化种植的先决条件，也是丰产高产的必要条件，根据本引种试验，栽培巨菌草要求地温≥18 ℃；同时土壤含水量必须确保在13.5%以上，小于11.0%时需要及时补灌，否则直接影响出苗率和生长；另外，根据对C样地巨菌草发芽、出苗和前期的生长观测，土壤pH值≥9.15、全盐量≥0.85%时，不适宜用巨菌草茎秆作为种苗进行规模化种植，带根的容器苗木栽培有待进一步深化研究。

4.2 规模化种植对苗木处理的要求

巨菌草规模化种植首先要选择好种苗，优质种苗要求苗秆木质化程度大于80%，而且腋芽饱满，这样才能确保种苗持水时间长、抗逆性强；其次是从种源地拉运到种植地后，由于拉运过程中苗秆失水严重，需要浸泡补水，浸泡最佳时间12～24 h，太短达不到补水效果，太长容易造成腋芽脱落或腐烂；再次是要及时短截处理，如果浸泡后不及时短截，苗秆堆放容易发热变质，造成腋芽坏死，且短截要保留双节作为一个完整的种苗，这样既能保证每个种苗有两个腋芽，又能使苗秆不易失水，延长种苗种植后腋芽发育需要的水分和营养供给时间。

4.3 规模化种植关键技术要求

规模化种植作业面积大，时效性强，春夏之交起风时间多、风速快、土壤墒情差，土壤含水率很难持续在13.5%以上，而巨菌草种苗发芽、破土能力弱，种植太深种苗腋芽易因破土力不足而凋萎，种植太浅苗秆失水快也易造成腋芽枯萎而死，因此该区域种植巨菌草开沟和覆土深度保持在7～9 cm为宜。种苗播种方式根据实地试验以平埋为最佳。