郭 霞，顏淑云，周志宇，張洪榮，秦 彧，鄒麗娜

(蘭州大學(xué)草地農(nóng)業(yè)科技學(xué)院，甘肅 蘭州 730020)

紫穗槐(Amorphafruticosa)又名棉槐，是一種易繁殖、多年生豆科叢生灌木，原產(chǎn)于北美洲，20世紀(jì)20年代末作為觀賞綠化樹種引入我國，適應(yīng)性強(qiáng)，分布范圍廣、生長快、耐寒、耐旱、耐濕、抗風(fēng)沙、抗逆性極強(qiáng)，在荒坡、道旁、河岸均可很好生長[1-3]。紫穗槐枝葉對(duì)煙塵有較強(qiáng)的抵抗性和固定性，可用做工業(yè)區(qū)、化工區(qū)防護(hù)林帶下的灌木層；其枝葉繁密，根系發(fā)達(dá)，在園林上常種植作綠籬用；其根部的根瘤具有固氮作用，可改良土壤，所以又是很好的貧瘠地改良的先鋒灌木種[3-4]。此外，紫穗槐具有頗高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，其枝葉適合作綠肥；老的枝條可用以編筐、簍；果實(shí)含芳香油，種子含油達(dá)10%；根、莖、葉中都含有紫穗槐甙，可做藥用[5]。

對(duì)紫穗槐的研究，主要集中在其水土保持、飼用、綠肥方面。在干旱半干旱地區(qū)，紫穗槐充分發(fā)揮保持土地水分的潛力，能有效地防止水土流失[6]；刁乃宏[7]指出紫穗槐可廣泛用于高速公路、鐵路護(hù)坡，園林綠化，營造防護(hù)林，它對(duì)城市中SO2有一定的抗性，是難得的城市綠化樹種。在飼用價(jià)值方面，可通過打漿、水泡、干燥制葉粉、青貯等不同的方法提高家畜對(duì)紫穗槐的利用率[8]。王印川[5]對(duì)紫穗槐作綠肥也做了大量研究,認(rèn)為利用紫穗槐當(dāng)年生嫩枝葉漚制綠肥,肥效高,是一種優(yōu)良的綠肥植物。對(duì)紫穗槐抗性方面也有一定的研究，如袁玉欣等[9]研究發(fā)現(xiàn)，低溫雖然對(duì)紫穗槐有一定傷害，但其根系可以安全過冬；閆永慶等[10]通過分析鹽脅迫對(duì)紫穗槐生長發(fā)育及生理特性的影響，得出紫穗槐具有很強(qiáng)的抗鹽能力；楊娜等[11]通過研究土壤含水量對(duì)紫穗槐蒸騰速率與光合速率的影響，發(fā)現(xiàn)土壤含水量越低，紫穗槐葉片氣孔導(dǎo)度與蒸騰速率和光合速率的相關(guān)性越差，含水量越高其相關(guān)性越好。

黃土高原屬溫帶半干旱季風(fēng)氣候，多年平均氣溫8.5～9.5℃，年均降水量為250～450 mm。地帶性植被為干旱森林向森林草原的過渡地帶，自然植被由于多年墾荒種田遭到較大破壞，資源貧乏，水土流失嚴(yán)重，主要植被類型有天然樹林、人工林、雜生灌叢、天然草地、人工灌叢等，而紫穗槐作為水土保持的優(yōu)良灌木，是人工灌叢防護(hù)林的重要組成部分[12-13]，然而目前關(guān)于刈割對(duì)紫穗槐的研究鮮見報(bào)道。因此，本研究通過人為控制刈割次數(shù)，探究不同刈割頻度下紫穗槐的生長特性和氮磷鉀含量的變化，為提高家畜對(duì)紫穗槐的利用率和黃土高原地區(qū)植被優(yōu)化提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1試驗(yàn)地概況 本試驗(yàn)在蘭州大學(xué)榆中校區(qū)試驗(yàn)田(35°57′ N，104°09′ E)進(jìn)行，大陸性半干旱氣候，冬冷夏熱、干燥少雨、日照多、光能潛力大、氣候干燥、晝夜溫差大。年日照時(shí)數(shù)為2 600 h，年均溫7.7℃，降水382 mm，無霜期為180 d。土壤類型為灰鈣土。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì) 于2008年4月17日播種，株行距均為1 m，樣地面積為6 m×50 m和10 m×50 m，于2009年4月20日對(duì)試驗(yàn)田的所有植株齊根平茬。于2009年5月30日定株，共選取長勢(shì)相近的植株21株，試驗(yàn)設(shè)3組不同刈割次數(shù)處理，每組刈割處理包括7株植株，編號(hào)1-7株為刈割1次處理(1-Ⅰ)、編號(hào)8-14株為刈割2次處理(2-Ⅰ，2-Ⅱ)、編號(hào)15-21株為刈割3次處理(3-Ⅰ，3-Ⅱ，3-Ⅲ)(以下為了敘述方便以代號(hào)表示)。每次刈割都為齊根平茬。剪下的新鮮植株莖、葉分離稱鮮質(zhì)量，之后在120℃殺青30 min，再在65℃下烘48 h，稱干質(zhì)量。莖、葉干樣分別粉碎后待用。刈割時(shí)間見表1。

表1 刈割時(shí)間

1.3測(cè)定方法與統(tǒng)計(jì)分析 在每次刈割前測(cè)定地上部分自然高度、冠幅(指用鋼尺測(cè)得的南北和東西垂直方向的寬度的平均值)、枝條數(shù)(指從根部長出的枝條總數(shù))，刈割之后測(cè)定莖長、莖粗(平茬處)、葉質(zhì)量、莖質(zhì)量等。

再生速度(cm/d) = 再生草株高/再生草生長天數(shù)[14]。

粉碎莖、葉干樣分別測(cè)定氮、磷、鉀含量：全氮含量用凱氏消化法消化，F(xiàn)IAstar 5000全自動(dòng)流動(dòng)注射儀(瑞典FOSS公司生產(chǎn))測(cè)定；磷含量用鉬銻抗比色法，在721型分光光度計(jì)上于波長660 nm處測(cè)定；鉀含量用火焰分光光度計(jì)測(cè)定[15-16]。

數(shù)據(jù)采用SPSS 17.0 進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。單因子方差分析(ANOVA)和最小顯著差數(shù)法(LSD)用于不同刈割處理下各指標(biāo)間的比較和差異顯著性檢驗(yàn)(P<0.05)。

2 結(jié)果與分析

2.1刈割次數(shù)對(duì)紫穗槐株高、冠幅、枝條數(shù)的影響 隨著刈割次數(shù)的增加，紫穗槐植株高度與冠幅明顯下降(表2)。刈割1次平均株高和冠幅分別為125.0和117.0 cm，刈割3次的平均株高和冠幅則分別為67.5和66.0 cm；而且刈割1次的株高和統(tǒng)一冠幅均顯著高于其他處理每次刈割的(P<0.05)。刈割2次的處理中，2-Ⅰ的株高顯著高于2-Ⅱ，但2次刈割時(shí)冠幅差異不顯著(P>0.05)。刈割3次的處理中，3-Ⅲ的株高顯著低于3-Ⅰ，冠幅顯著低于3-Ⅱ，而3-Ⅰ和3-Ⅱ的株高和冠幅差異不顯著，說明多次刈割會(huì)減緩紫穗槐的生長。再生速度則隨刈割次數(shù)的增加而提高，刈割1次、2次和3次的平均再生速度分別為1.06、1.44和1.52 cm/d。多次刈割有利于紫穗槐的再生生長，枝條數(shù)隨著刈割次數(shù)增加而明顯增加，刈割2次處理的2-Ⅱ和刈割3次處理的3-Ⅲ的枝條數(shù)均顯著高于其他刈割時(shí)期(P<0.05)。刈割1次平均每株枝條數(shù)僅為15枝，刈割2次平均為26枝，刈割3次最高，平均為28枝。

表2 不同刈割次數(shù)下紫穗槐的株高、冠幅、枝條數(shù)

2.2刈割次數(shù)對(duì)紫穗槐莖粗和莖長的影響 不同刈割次數(shù)對(duì)莖粗和莖長有顯著影響(P<0.05)。莖粗和莖長總趨勢(shì)表現(xiàn)為刈割1次>刈割2次>刈割3次，且刈割2次處理的第1次刈割顯著高于第2次刈割，而刈割3次處理的3次刈割間差異不顯著(P>0.05)。刈割1次處理的植株，莖桿直徑都在10 mm左右，莖粗遠(yuǎn)大于刈割2次和3次的植株(圖1)。

2.3刈割次數(shù)對(duì)紫穗槐葉、莖鮮質(zhì)量、干質(zhì)量的影響 不同刈割次數(shù)下紫穗槐葉片鮮、干質(zhì)量差異顯著(P<0.05)(圖2)，其中刈割處理2-Ⅰ與2-Ⅱ葉鮮質(zhì)量之和(601.7 g)遠(yuǎn)大于刈割1次處理(451.7 g)和刈割3次處理葉鮮質(zhì)量之和(332.5 g)，同時(shí)葉干質(zhì)量和葉鮮質(zhì)量趨勢(shì)相同：刈割2次>刈割1次>刈割3次，其中刈割2次處理葉鮮質(zhì)量和葉干質(zhì)量，2-Ⅰ顯著高于2-Ⅱ，而刈割3次處理的3次刈割間差異不顯著(P>0.05)。

圖1 不同刈割次數(shù)下紫穗槐的莖粗、莖長

圖2 不同刈割次數(shù)下紫穗槐的莖、葉鮮、干質(zhì)量

刈割1次與2次平均每株莖鮮質(zhì)量為373.3和330.0 g(2-Ⅰ與2-Ⅱ之和)，刈割3次平均每株莖鮮質(zhì)量總量為159.1 g(3-Ⅰ、3-Ⅱ和3-Ⅲ之和)，顯著低于前兩組刈割(P<0.05)。其中刈割2次處理莖鮮質(zhì)量，2-Ⅰ顯著高于2-Ⅱ。莖干質(zhì)量無顯著差異，而刈割3次處理的3次刈割間差異不顯著(P>0.05)。

2.4刈割次數(shù)對(duì)紫穗槐葉、莖氮磷鉀含量的影響 在不同刈割次數(shù)下，刈割3次>刈割2次>刈割1次(圖3)。刈割3次處理的葉含氮量在35 g/kg左右，莖含氮量為20 mg/g左右，而2次刈割葉氮含量在25 mg/g左右，莖含氮量在12～15 mg/g，只刈割1次的葉含氮量僅為24.6 mg/g，莖含氮量小于12.1 mg/g。其中刈割2次處理的葉全氮含量兩次刈割間無顯著差異(P>0.05)，莖全氮含量2-Ⅰ顯著高于2-Ⅱ(P<0.05)，而刈割3次處理的3次刈割間差異不顯著。

刈割3次≥刈割2次>刈割1次的葉、莖含磷量(圖3)；刈割處理3-Ⅰ莖的含磷量2.8 mg/g，顯著高于其他刈割處理(1.3～1.9 mg/g)(P<0.05)；刈割2次處理葉全磷含量，2-Ⅱ顯著高于2-Ⅰ，莖全磷含量無顯著差異(P>0.05)；而刈割3次處理葉全磷含量3-Ⅰ>3-Ⅲ>3-Ⅱ，莖全磷含量3-Ⅰ顯著大于3-Ⅱ和3-Ⅲ。

紫穗槐莖的鉀含量低于葉中鉀含量，其中刈割3次處理的植株，葉和莖中鉀含量明顯高于刈割1次的(圖3)。刈割3次處理葉中最高鉀含量為12.1 mg/g，莖中最高鉀含量為8.2 mg/kg；而刈割1次處理的葉中鉀含量僅為6.8 mg/g，莖中為3.8 mg/g，顯著低于刈割3次處理(P<0.05)；刈割2次處理葉全鉀含量2次處理間無顯著差異(P>0.05)，莖全鉀含量2-Ⅰ顯著高于2-Ⅱ；而刈割3次處理的，葉全鉀含量3次刈割處理間差異不顯著，莖全鉀含量3-Ⅰ顯著大于3-Ⅱ和3-Ⅲ。

圖3 不同刈割次數(shù)下紫穗槐葉、莖全氮、全磷和全鉀含量

3 討論

刈割是草地利用的主要方式之一。在確定適宜割期時(shí),必須考慮牧草生育期內(nèi)生物量的增長和營養(yǎng)物質(zhì)的動(dòng)態(tài)變化,以獲取單位面積營養(yǎng)物質(zhì)的最大產(chǎn)量[17]。刈割首先影響植物形態(tài)結(jié)構(gòu)，并且在時(shí)間尺度上產(chǎn)生較長遠(yuǎn)的影響。如對(duì)個(gè)體株高、分枝數(shù)、生物量等產(chǎn)生影響，進(jìn)而導(dǎo)致生理生態(tài)學(xué)特征的改變[18-19]，本研究在測(cè)定刈割對(duì)紫穗槐形態(tài)結(jié)構(gòu)影響的同時(shí)測(cè)定了刈割對(duì)紫穗槐莖葉氮磷鉀營養(yǎng)元素含量的影響，結(jié)果表明,隨刈割次數(shù)的增加，紫穗槐莖葉中氮磷鉀的含量都有上升趨勢(shì)，但是過度刈割卻抑制了其生長高度。

刈割時(shí)間會(huì)影響牧草的株高。一般而言，初次刈割時(shí)間越晚，植株高度越高。同時(shí)，隨刈割次數(shù)的增加，牧草再生草在一定刈割生育期的植株高度逐漸降低[20]，本研究表現(xiàn)出相似規(guī)律。刈割過程對(duì)植物的生長產(chǎn)生影響。適度的刈割能促進(jìn)牧草的分蘗和再生，從而提高地上部分的生物量，但過度刈割反而抑制牧草地上部分生長[21]。在一定強(qiáng)度內(nèi)，刈割可刺激植物的分蘗(枝)，這可能是通過影響芽的生長、芽的頂端優(yōu)勢(shì)、活性芽的數(shù)目及生長的微氣候狀況等因素而產(chǎn)生的[22]。本研究發(fā)現(xiàn)，刈割有利于紫穗槐分枝，最后一次刈割時(shí)，在刈割3次處理和刈割2次處理的植株中均有二級(jí)分枝的枝條(未統(tǒng)計(jì))，但只刈割1次處理的植株中沒有發(fā)現(xiàn)，而且枝條數(shù)隨著刈割次數(shù)的增加而增加。本研究發(fā)現(xiàn)，不同刈割次數(shù)下紫穗槐葉、莖鮮質(zhì)量、干質(zhì)量差異顯著(P<0.05)，而且刈割2次處理的葉鮮質(zhì)量遠(yuǎn)大于刈割1次處理和刈割處理3次處理，在其生長期內(nèi)，生物量積累量是刈割2次>刈割1次>刈割3次，這充分證明合理的刈割處理對(duì)于紫穗槐生物量的積累具有重要的作用，說明在紫穗槐快速生長期(6-9月)，要提高產(chǎn)量適宜的刈割次數(shù)為2次。

不同刈割次數(shù)處理的紫穗槐莖葉中氮磷鉀的含量也不同。本研究表明，莖葉中氮磷鉀含量刈割3次>刈割2次>刈割1次，說明多次刈割有利于提高紫穗槐氮磷鉀含量，這是由于多次刈割的植株生長時(shí)間較短，處于幼齡階段[23]，所以氮磷鉀含量顯著高于刈割1次處理的。但是結(jié)合生物量，由于刈割3次的植株，生物量最低，單株氮磷鉀含量明顯是刈割2次>刈割1次>刈割3次，所以在紫穗槐生長期進(jìn)行適度刈割，可增加營養(yǎng)物質(zhì)產(chǎn)量，有利于紫穗槐作為飼草料和綠肥。

綜合各種因素考慮，在紫穗槐生長期內(nèi)2次刈割處理為最優(yōu)，建議在紫穗槐快速生長期內(nèi)刈割2次，間隔期可以為60 d。

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