夏播时间与当年刈割时间对紫花苜蓿生长、产量和越冬率的影响

杨秀芳,梁庆伟，张晴晴，娜日苏，潘翔磊

(赤峰市农牧科学研究院，内蒙古 赤峰 024031)

科尔沁沙地北部的内蒙古赤峰市阿鲁科尔沁旗自2006年开始探索试验种植节水灌溉紫花苜蓿(Medicagosativa)人工草地，截止目前优质牧草种植面积已达4.7万hm2，主要种植牧草品种为紫花苜蓿和饲用燕麦，在科尔沁沙地初步形成了“紫花苜蓿—饲用燕麦—紫花苜蓿”的轮作模式.饲用燕麦每年播种2季，收获时间分别为当年6月末、10月初～10月中旬，收获燕麦后苜蓿的播种时间为当年7～8月初或翌年4月上旬.经调研发现，在本区域生产中，选择在7～8月初播种苜蓿的种植企业和农牧民，为了播种当年获得产量，播种当年进行1次刈割，刈割时间把握不准确，出现苜蓿翌年返青较差的现象，从而影响第2年及以后的产量，返青很差的甚至需要补播或重新播种，给企业和农牧民造成经济损失.近年来，国内学者王英哲等[1]、曾庆飞等[2]、田永雷等[3]、张晓华等[4]、牛犇等[5]也对不同播种时间对苜蓿生长及越冬率的影响进行研究，但均集中在未刈割状况下苜蓿越冬情况的研究.为了明确科尔沁沙地北部地区苜蓿夏播时间与秋季刈割时间的互作响应，在阿鲁科尔沁旗牧草种植核心区开展了7～8月上旬播种苜蓿同时进行播种当年秋季刈割的试验，研究不同夏播时间与当年刈割时间对紫花苜蓿生长、产量及越冬率的影响，同时对刈割后越冬前苜蓿根颈可溶性糖、可溶性蛋白对苜蓿抗寒性的影响进行分析，为阿鲁科尔沁旗夏播紫花苜蓿播期与当年刈割时间提供技术指导.

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于内蒙古赤峰市阿鲁科尔沁旗绍根镇国家牧草产业技术体系试验示范基地，地理位置N 43°37′，E 120°22′；属于中温带半干旱大陆性季风气候区，年日照时数2 767～3 034 h，年积温为2 900～3 400 ℃，年平均气温为 5.5 ℃，极端最高气温40.6 ℃，极端最低气温-32.7 ℃，无霜期125～135 d，年平均降水量300～400 mm.试验地土壤有机质含量10.0 g/kg，碱解氮47 mg/kg，速效磷14.4 mg/kg，速效钾97 mg/kg，土壤为沙土.阿鲁科尔沁旗试验地2016年10月～2017年4月气象数据如表1所示.气象资料由国家牧草产业技术体系试验示范基地提供.

表1 2016和2017年气象数据

1.2 试验材料与试验设计

试验材料为进口紫花苜蓿品种‘雪豹’，由北京佰青源畜牧业科技发展有限公司提供.试验小区人工条播，播种量15 kg/hm2，行距20 cm，3次重复，小区面积7 m×9 m=63 m2，于2016年7月2日开始播种，共播种4期；8月共播种2期，分别为8月2日、8月10日播种；根据不同播期，进行不同刈割处理，每个刈割处理面积2 m2(2 m×1 m)，3次重复，以秋季不刈割作为对照，试验设计如表2所示.试验期间根据土壤含水量及时进行灌溉，在越冬前和返青期分别灌溉越冬水和返青水，人工适时除杂草.

表2 试验设计

1.3 试验方法

株高：刈割前，每小区随机选取10株，计量绝对高度，10次重复.不刈割处理株高在11月2日测定.

根系特性：每个处理小区随机选取5株重复.采用壕沟法[6-7]，以军用铁锹完整挖取紫花苜蓿的根系部分，用自来水冲洗干净，并用吸水纸将根系上的水分吸去，立即带回室内进行根系表型性状的测量.根颈直径用游标卡尺测量根颈最膨大处直径；主根直径，根颈下5 cm处测定；主根质量，测地下0～10 cm深主根段质量[8-9].

越冬率：每个处理选择有代表性的样段3处，每样段长1 m，作好标记.在越冬前及第2年返青后分别统计样段中植株总数及返青数，计算越冬率.越冬率=存活总株数/植株总数×100%.于2017年苜蓿返青期测定.

干草产量：留茬高度为5～8 cm，测产面积1 m2，重复3次.取样200 g置于烘箱烘干后折算干草产量.于2016年播种当年和2017年第1茬测定.

生理指标：可溶性糖含量采用硫酸蒽酮法测定，可溶性蛋白含量采用考马斯亮蓝比色法测定[10].在2016年11月7日，采集所有处理苜蓿根系，实验室洗净，烘干至恒质量，粉碎后测定.

1.4 数据处理

用SPSS 19.0统计软件进行方差分析和相关分析，方差分析结果用Duncan氏方法进行显著比较(α=0.01,α=0.05).

2 结果与分析

2.1 夏播时间与当年刈割时间对紫花苜蓿生长的影响

夏播时间的早晚和当年刈割时间对紫花苜蓿生长发育的影响显著(表3).夏播时间越早，株高较高，根颈直径、主根直径较粗，主根质量也较大.处理T1系列、T2系列、T3系列和T4系列的株高均极显著高于T5和T6处理(P<0.01).从播种到10月11日，7月2日播种，株高达49.0 cm，根颈直径为0.542 cm，主根质量为1.776 g，而8月10日播种，株高较矮，根颈较细，主根质量较小，分别为17.5，0.346 cm，0.98 g.从不同播期的苜蓿植株的生长性状来看，阿鲁科尔沁旗种植紫花苜蓿夏播最晚不宜晚于7月末.

表3 夏播时间与当年刈割时间对紫花苜蓿生长的影响

2.2 夏播时间与当年刈割时间对紫花苜蓿越冬率、根颈可溶性糖含量和可溶性蛋白含量的影响

由表4可知，随着夏播时间的延迟，从7月2日～8月10日，未刈割处理苜蓿的越冬率呈现出逐渐降低的趋势，7月2日～8月2日之间播种的苜蓿，未刈割处理越冬率可达75%以上，其中处理T1-7的越冬率最高，为94.95%，处理T6的越冬率最低，为42.27%.7月播种的苜蓿， T1系列中，9月4日刈割处理的越冬率高于未刈割处理，但差异不显著(P>0.01)，处理T2系列、T3系列和T4系列播种当年秋季未刈割的越冬率均高于各刈割处理，在7月初播种，在9月初至11月初之间刈割越冬率在70%以上，在7月中旬播种，只有在9月上旬和11月初刈割越冬率可达80%，在7月下旬播种，在9月下旬至11月初之间刈割越冬率介于70.73%～75.67%之间，在7月末播种，在9月末至11月初之间刈割越冬率平均仅为45.29%.

表4 夏播时间与当年刈割时间对紫花苜蓿越冬率、根颈可溶性糖和可溶性蛋白含量的影响

随着夏播时间和刈割时间的延迟，各处理间苜蓿根颈可溶性糖含量差异极显著，但变化规律性不强，可溶性糖含量介于211.89～270.87 mg/g之间(表4).处理T1系列、T2系列、T3系列和T4系列4个播期处理中，与未刈割相比，播种当年刈割的紫花苜蓿入冬前根颈中可溶性蛋白含量有降低的趋势.未刈割处理越冬率与可溶性蛋白含量呈极显著正相关关系(P<0.01)，相关系数为0.744.

2.3 夏播时间与当年刈割时间对紫花苜蓿当年刈割干草产量及翌年头茬干草产量的影响

由表5可知，处理T1系列、T2系列、T3系列中各刈割处理播种当年刈割干草产量差异不显著(P>0.05)，T4系列中处理T4-4、T4-5的干草产量显著高于处理T4-6(P<0.05)，播种当年刈割干草产量介于1 447.55～2 016.22 kg/hm2之间.处理T5-7、T6-7因苜蓿植株较小，未进行刈割.

T1系列、T2系列、T3系列和T4系列2017年第1茬干草产量未刈割处理产量均高于各刈割处理，其中处理T1系列，2017年第1茬未刈割处理(T1-7)干草产量最高，达4 486.00 kg/hm2，显著高于处理T1-3、T1-5、 T1-6的产量(P<0.05)；处理T2系列，未刈割处理T2-7的2017年第1茬干草产量显著高于除处理T2-2外的其他处理(P<0.05)，达5 150.74 kg/hm2；处理T3系列，未刈割处理T3-7的2017年第1茬干草产量显著高于处理T4-4、T4-5和T4-6的产量(P<0.05)，为4 901.12 kg/hm2.

表5 夏播时间与当年刈割时间对干草产量的影响

3 讨论

3.1 夏播时间与当年刈割时间对紫花苜蓿生长的影响

在内蒙古大部分地区，播种紫花苜蓿宜在夏季进行，夏播苜蓿正值雨热同期，气温回升快，水热效应好，紫花苜蓿播种后出苗速度快，有利于苜蓿幼苗生长[11].本研究对7～8月上旬夏播紫花苜蓿不同播期的苜蓿株高及根系特性研究结果表明，7月份播种苜蓿的株高极显著高于8月份播种的苜蓿；夏播时间越晚，株高较低，根颈直径、主根直径较细，主根质量也较小.这是由于播种期较晚，尤其在8月份之后，气温变化幅度较大，尤其夜间温度较低，不利于紫花苜蓿幼苗植株生长[2].

3.2 夏播时间与当年刈割时间对紫花苜蓿越冬率的影响

本研究表明，夏播时间对苜蓿越冬率的影响显著，随着夏播时间的延迟，未刈割处理苜蓿的越冬率呈现出逐渐降低的趋势，7月份播种苜蓿的越冬率均极显著高于8月2日和8月10日.紫花苜蓿于8月后播种，因紫花苜蓿有秋眠的特性，此时气温降低，生长周期缩短，严重影响紫花苜蓿的越冬[1]，早播更利于苜蓿越冬[12].从夏播时间与当年刈割时间对紫花苜蓿越冬率的影响来看，阿鲁科尔沁旗8月不适宜播种，与未刈割相比，7月初播种的苜蓿适宜在9月初刈割；7月12日～7月29日播种的苜蓿秋季未刈割越冬率均要高于刈割处理，建议播种当年不进行刈割，如果遇到冬季及返青季气候异常，刈割更会增加越冬风险.

3.3 夏播时间与当年刈割时间对紫花苜蓿根颈可溶性糖和可溶性蛋白含量的影响

秋季刈割会影响紫花苜蓿根内可溶性糖和可溶性蛋白含量的积累，对翌年越冬率也有一定影响，晚秋刈割会明显削弱苜蓿的抗寒性能[13].孙浩等[14]对科尔沁沙地建植当年的苜蓿进行秋季刈割，越冬率均处于较低水平，在24.1%～54.8%之间，不进行末次刈割苜蓿越冬率显著高于其他处理，新建植苜蓿当年不宜进行刈割.有研究表示，播种时期(7月1日、7月15日、8月1日和8月15日)与可溶性蛋白含量及翌年所测苜蓿越冬率呈极显著负相关关系，越冬率与可溶性蛋白含量呈极显著正相关关系[15].本研究试验结果显示，播种当年刈割对苜蓿越冬率的影响显著，除了处理T1-1外，处理T2系列、T3系列和T4系列播种当年秋季未刈割的越冬率均高于各刈割处理；7月2日～7月24日不同播期与刈割期苜蓿平均越冬率达到70%以上，显著高于其他播期与刈割组合处理；与未刈割相比，秋季刈割的紫花苜蓿入冬前主根中可溶性蛋白含量有降低的趋势，未刈割处理越冬率与可溶性蛋白含量呈极显著正相关关系.合理的秋季刈割对苜蓿越冬影响较小，不合理秋季刈割因导致紫花苜蓿主根中碳水化合物和含氮化合物含量降低，且刈割后苜蓿再生长消耗根系营养物质不利于紫花苜蓿越冬[17-18].

3.4 夏播时间与当年刈割时间对紫花苜蓿当年刈割干草产量及翌年头茬干草产量的影响

Haagenson等[18]，Bélanger等[19]研究显示，秋季刈割显著降低紫花苜蓿越冬后头茬草产量；而Irvine等[20]的研究表明与未刈割相比，8～9月下旬进行秋季刈割显著降低了越冬后头茬草产量而10月初～10月中旬却没有显著影响.本研究结果表明，T1系列、T2系列、T3系列和T4系列各刈割处理越冬后头茬草产量均低于未刈割处理，7月2日和7月12日播种，在9月4日、9月11日刈割越冬后头茬草产量与未刈割相比差异不显著，7月24日和7月29日播种的苜蓿，与未刈割相比，秋季刈割显著降低了越冬后头茬草产量，这可能是因为苜蓿播期太晚，苜蓿植株弱小，加之刈割不利于根系营养物质的积累所造成.

4 结论

在阿鲁科尔沁旗紫花苜蓿夏播时间最佳播期为7月2日～7月24日；7月2日播种的苜蓿适宜在9月初刈割，7月12日以后播种苜蓿当年不宜进行刈割.