平茬对北方地区巨菌草生长的影响研究

白茹梦，李钢铁，张军红

(内蒙古农业大学 沙漠治理学院，内蒙古 呼和浩特 011020)

1 引言

巨菌草(PennisetumgiganteumZ.X.Lin)是禾本科狼尾草属多年生直立丛生型植物，其具有非常强的分蘖能力、根系很发达。原产地位于非洲北部，地中海南岸，这是一种适应温带、亚热带和热带生长或人工栽培的高产优质菌草[1～3]。它的优点包括抗逆性强，植株高大，粗蛋白含量高，生物量高等。在温度适宜地区可多年生，可利用的期限长。作为畜牧饲料，其具有适口性不错和营养价值较高等特点[26～30]。巨菌草用途很广泛，既可作为优质的食、药用菌生产原料(可以代替木屑栽培菌类，品质好，生物学效率高)，又可作为饲料发展养殖业，可利用巨菌草代替煤炭应用于火力发电，还可用于生产沼气以及防止土壤风蚀、治理水土流失等作用[31，32,34～36]。巨菌草也具有很大栽培的潜力和社会效益、经济效益、生态效益，是菌草产业之中可以人工栽培的优势草种之一[4～8,20～25]。

菌草技术是一项新兴的技术，它是集农业技术、生物技术、工程技术于一体的跨行业的知识密集型新技术。目前，我国菌草科学研究与发展处在国际领先地位，开创了可持续发展的新的生态农业生产模式，使植物—菌物—动物三者对资源的利用形成多次循环转化和综合利用，构成农业生态系统的良性循环，使菌业生产的社会、经济和生态三大效益有机地结合起来[9～12,14～19]。菌草技术的优势在于能保护和改善生态，克服传统的用林木资源生产菌物造成破坏森林生态的弊端，对环境的保护、荒漠治理、增加就业、扶贫开发具有重要的战略意义[14～16]。目前为了实现高产，抗逆性强的巨菌草，采用平茬技术来实现；平茬处理一直是半干旱草原人为干扰灌丛最普遍的方式，其如何影响草原植物群落演替已成为生态学研究的热点[13,33]。在平茬影响植物生长状况方面，研究发现，对巨菌草进行平茬处理显著提高了巨菌草的生物量。受研究时间、研究尺度及干扰程度的影响，巨菌草的各项指标均会发生改变。因此了解巨菌草在平茬处理下各项指标不同变化具有重要意义。

本文以内蒙古呼和浩特市土默特左旗温室大棚内巨菌草为研究对象，分析了平茬前后对北方地区巨菌草的生长速度的影响，包括株高，叶片数，基部直径；分蘖形成的速度的变化；平茬前后生物量的变化；旨在从植物角度揭示平茬处理对巨菌草生长状况的影响，为北方地区巨菌草的发展提供技术支持和理论依据。

2 材料与方法

2.1 研究区域概况

本研究实验在内蒙古农业大学试验基地的白色塑料温室大棚中进行。试验区位于我国西北部的内蒙古自治区呼和浩特市土默特左旗，东经110°46′～112°10′，北纬40°51′～41°8′。土默特左旗为温带大陆性气候，深居内陆，远离海洋，冬季长而寒冷，夏季短而炎热，蒸发量大，气候干燥，无霜期短。而且寒暑变化剧烈，降雨量少，年平均气温7.3 ℃，最冷月为1月，月平均气温-11.4 ℃；最热月为7月，平均气温22.7 ℃。年平均无霜期133 d。初霜日一般在9月24日，终霜日在5月13日，最大冻结深度为1.31 m。年平均降水量为379.4 mm，全年降水日约为50 d，春季平均降水量在48.7 mm，夏季为247.5 mm，秋季为67.8 mm，冬季为15.4 mm。相对湿度较低，年平均湿度为54%，造成蒸发量大于降水量，年平均蒸发量为1851.7 mm[3]。

2.2 试验方法

2.2.1 实验设计

本实验于温室大棚内进行，大棚内共种植1000株巨菌草，密度为40 cm×60 cm，选取长势较为平均的一组作为实验对象，3月20日首次种植巨菌草，待巨菌草长到10 cm后开始进行实验，进行一次平茬实验，平茬时注意保证茬口平滑，无劈茬裂口，进行手工平茬试验，留茬高度为10 cm，进行整丛同一个高度的平茬，未平茬巨菌草作为对照，用手工完成23组重复。根据巨菌草的生长周期(一般为2个月)，分为平茬前与平茬后，平茬前：4月10日进行首次测量，对样地内所有巨菌草进行每丛调查，记录生长指标(株高、分蘖、叶片数)，求得平均值，隔10 d进行调查记录，5月30日进行第一次平茬并测定生物量，记录单株重与丛重；平茬后：从6月10日开始记录，对样地内所有巨菌草进行每丛调查，记录生长指标(株高、分蘖、叶片数)，求得平均值，同样每隔10 d进行测量，7月30日进行生物量测定，记录单株重与丛重，求得平均值。

2.2.2 生长指标测定

株高：测定植株的自然高度，平茬前后测定，每隔10 d进行一次测量。

分蘖：对样方内每丛植株进行分蘖数的记录，平茬前后测定，每隔10 d进行一次记录。

叶片数：每丛中选取长势较均匀的一株进行记录，每隔10 d进行一次记录。

生物量：指所在样方内的巨菌草进入到了生长末季，对巨菌草进行生物量的测定，分别测定样方内的每丛重量与每丛中长势较均匀的单株重量。

3 数据分析

3.1 平茬对巨菌草株高的影响

追踪巨菌草平茬后巨菌草累积(对同一植株连续监测)株高生长随时间变化如图1，分析图1中数据可得，平荏后植株生长迅速，巨菌草植株平茬后，生长季株高长势明显，而未平茬巨菌草则生长缓慢，平茬后巨菌草植株一个生长季株高增幅最大为72 cm，最小为26 cm，相比对照未平茬一个生长季株高增幅有很大不同。分析原始数据仍可得出，巨菌草平茬后植株株高最大可达227 cm，最低的仅为168 cm，各植株自身差异的不同使得平茬后各株高生长的不同，故标准差较大。

与平茬前测得的巨菌草株高相比，平茬前的巨菌草株高均值为171.61 cm，平茬后生长季末巨菌草的株高为201.13 cm，较平茬前的巨菌草株高高了29.52 cm，而且，平茬后巨菌草植株累积生长迅速，平茬后株高高于平茬前同一时间段巨菌草株高。

图中C1、C2、C3、C4、C5分别代表后一次测量与前一次测量的株高差

3.2 平茬对巨菌草分蘖的影响

平茬后巨菌草生长状况如图2，分析图2中数据可得，巨菌草平茬后生长过程中，萌生新芽的数量随平茬时间的增加而增多，且平茬后萌生新芽的数量大于同期对照植株萌生新芽的数量，且平茬后萌生新芽的生长速度大于对照植株的萌生新芽的生长速度。平茬后巨菌草萌生新芽个数的生长规律一致，均是随时间的增加而新芽个数增多。

巨菌草平茬后分蘖数平均较对照植株分蘖数增加了4-6个，其中生长季末巨菌草萌生新芽较对照的多了5.18个，平茬前后的生长规律基本一致，在生长季初期分蘖数增长6个，生长季末增长较缓慢，增长4个，由此说明巨菌草在生长季初期，萌生新芽生长较迅速，而到生长季末，分蘖数增加减缓，但仍比未平茬的巨菌草分蘖数多。究其原因可能为，平茬后植株萌生新芽能够充足吸收地表养分，使其从地表生长出来，故其分蘖数均高于未平茬植株的分蘖数。

图2 平茬前后巨菌草分蘖变化

3.3 平茬对巨菌草叶片数的影响

平茬后巨菌草叶片数逐期变化如图3，平茬后植株叶片数生长较迅速，平茬较未平茬的巨菌草增加了1.57个叶片数，比对照高。平茬巨菌草叶片数逐期增加，由生长旺盛季到生长季末增加了8.61个叶片数，平茬前巨菌草叶片数逐期增加，由生长旺盛季到生长季末增加了7.08个叶片数。

对比分析平茬前巨菌草叶片数发现，平茬前巨菌草叶片数均值为12.65，平茬后，巨菌草叶片数均值为14.22，平茬前后巨菌草叶片的生长规律一致，均是随时间的增加而叶片数增多。

图3 平茬前后巨菌草叶片数变化

3.4 平茬对巨菌草生物量的影响

巨菌草平茬后生物量变化情况如图4所示，由图4可知，平茬后巨菌草生物量随平茬后时间的增加而增大，且平茬后单株重大于同期对照植株的生物量。丛重是对照植株丛重的1.9倍。分析原始数据可知，平茬后丛重最大质量为7.012 kg,平茬前丛重最大质量为3.172 kg；平茬后丛重平均质量为3.89kg，平茬前丛重平均质量为2.04 kg。

巨菌草平茬后单株重平均是对照植株单株重的1.29倍，分析原始数据可知，平茬后单株最大质量为0.397 kg,平茬前单株重最大质量为0.314 kg；平茬后单株平均质量为0.22 kg，平茬前单株平均质量为0.17 kg。由此说明平茬后巨菌草的生物量显著增加，究其原因为，平茬后植株分蘖数增长迅速，单株能够充足吸收地表养分，使其生长较快，故其生物量丛重均高于未平茬植株的生物量。

图4 平茬前后巨菌草生物量变化

4 结论

对北方地区巨菌草的发展与推广，在温室大棚中种植，通过平茬处理，平茬后的巨菌草植株得到更新复壮，为合理管理并科学利用巨菌草提供了科学依据，促使其持续发挥巨菌草的最大价值。得出以下结论：

巨菌草平茬后株高生长迅速，株高最大可达227 cm,平茬后巨菌草植株一个生长季株高增幅最大为72 cm，平茬前的巨菌草株高均值为171.61 cm，平茬后生长季末巨菌草的株高为201.13 cm，较平茬前的巨菌草株高高了29.52 cm；平茬后巨菌草分蘖数增加，巨菌草在生长季初期，萌生新芽生长较迅速，而到生长季末，分蘖数增加减缓，但仍比未平茬的巨菌草分蘖数多；巨菌草平茬后叶片数、分蘖数随平茬时间的增加而增加，且平茬后分蘖数、叶片数大于同期对照(未平茬)植株分蘖数、叶片数；巨菌草平茬后的生物量单株重稍大于同期对照(未平茬)的生物量，丛重远大于同期对照(未平茬)的生物量,由此可知，平茬对于巨菌草有重要的影响作用，同时对北方地区巨菌草的发展提供技术支持和理论依据。