魚小軍，景媛媛，徐長(zhǎng)林，師尚禮，張建文，陳陸軍，楊海磊，肖紅

(甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院，草業(yè)生態(tài)系統(tǒng)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，中-美草地畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展研究中心，甘肅省草業(yè)工程實(shí)驗(yàn)室，甘肅 蘭州730070)

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高寒區(qū)壟溝覆膜方式對(duì)苜蓿生長(zhǎng)、根頸及根系特征的影響

魚小軍，景媛媛，徐長(zhǎng)林，師尚禮，張建文，陳陸軍，楊海磊，肖紅

(甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院，草業(yè)生態(tài)系統(tǒng)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，中-美草地畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展研究中心，甘肅省草業(yè)工程實(shí)驗(yàn)室，甘肅 蘭州730070)

高寒區(qū)缺乏耐寒苜蓿品種和適宜的栽培技術(shù)，嚴(yán)重阻礙了該區(qū)域旱作苜蓿和草地畜牧業(yè)的發(fā)展。為高寒區(qū)苜蓿的高產(chǎn)栽培提供理論依據(jù)，在天祝高寒牧區(qū)研究了壟溝覆膜、壟溝覆膜+覆土、平膜全覆和壟溝4種種植方法下苜蓿生長(zhǎng)特性及第2年苜蓿返青時(shí)的根頸和根系形態(tài)特征。結(jié)果表明，壟溝覆膜處理顯著提高了高寒區(qū)苜蓿的生長(zhǎng)，促進(jìn)了苜蓿根頸、根頸芽和根系的生長(zhǎng)。在種植當(dāng)年，壟溝覆膜下苜蓿的自然株高可達(dá)41.2 cm，2級(jí)分枝數(shù)達(dá)25.1個(gè)，鮮草和干草產(chǎn)量分別達(dá)975.44和249.37 kg/hm2，均顯著高于壟溝覆膜+覆土、平膜全覆和壟溝處理(P<0.05)。與壟溝種植方式相比，壟溝覆膜種植方式下的苜蓿鮮草產(chǎn)量提高了74%，干草產(chǎn)量提高了73.2%。壟溝覆膜處理下苜蓿單株根頸返青芽數(shù)(17.0個(gè)/株)和根頸直徑(9.87 mm)分別是壟溝處理(6.5個(gè)/株，2.00 mm)的2.63和4.94倍。壟溝覆膜和平膜全覆的苜蓿根頸入土深度分別為3.37和3.35 cm，顯著低于壟溝覆膜+覆土處理(4.71 cm)與壟溝處理(4.73 cm)。壟溝覆膜處理下的苜蓿單株根體積(9.288 cm3/株)、根表面積(466.287 cm2/株)、根系生物量(7.76 g/株)、主根長(zhǎng)度(85.55 cm)、主根直徑(8.36 mm)和側(cè)根數(shù)(26.27個(gè))均顯著高于平膜全覆處理、壟溝覆膜+覆土處理和壟溝處理(P<0.05)。平膜全覆處理和壟溝覆膜+覆土處理間的根頸芽數(shù)、根頸直徑、根表面積、根體積和根系生物量差異不顯著(P>0.05)，但顯著高于壟溝處理(P<0.05)。平膜全覆處理、壟溝覆膜+覆土和壟溝處理間的主根長(zhǎng)度、主根直徑和根系生物量差異不顯著(P>0.05)。試驗(yàn)表明，壟溝覆膜處理極大地提高了苜蓿的根頸粗、根頸芽、主根深、根體積、根系表面積和根系生物量，提高了苜蓿產(chǎn)草量，建議在類似甘肅天祝高寒區(qū)的地區(qū)使用壟溝覆膜技術(shù)建植苜蓿人工草地。

壟溝覆膜；苜蓿；高寒區(qū)；生長(zhǎng)特性；根頸和根系特征

苜蓿(Medicagosativa)是重要的多年生豆科牧草，具有營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高、適口性好、生物量大等特點(diǎn)，在全世界范圍內(nèi)廣泛種植。在我國(guó)，苜蓿也是許多溫帶農(nóng)區(qū)和牧區(qū)建植人工草地的首選牧草草種之一[1-2]。但在高寒地區(qū)，由于環(huán)境變化程度大，降雨量少，氣溫低，冬季寒冷，導(dǎo)致高寒區(qū)種植的苜蓿越冬率極低，造成草產(chǎn)量低，嚴(yán)重阻礙了高寒區(qū)旱作苜蓿和草地畜牧業(yè)的發(fā)展。研究高寒區(qū)覆膜處理對(duì)苜蓿根系生長(zhǎng)的影響，發(fā)掘適宜的地膜覆蓋技術(shù)，提高高寒區(qū)苜蓿越冬率，為建立優(yōu)質(zhì)的苜蓿人工草地和生產(chǎn)高蛋白苜蓿草提供基礎(chǔ)技術(shù)，這對(duì)解決高寒區(qū)域草畜矛盾中缺草,尤其是缺乏優(yōu)質(zhì)豆科牧草和家畜營(yíng)養(yǎng)不平衡問題具有重要意義。

苜蓿根頸是苜蓿生產(chǎn)性能和可持續(xù)利用的關(guān)鍵部位，也是冷凍害最為敏感的部位，對(duì)苜蓿的越冬和春季的返青至關(guān)重要[3-4]。苜蓿根頸的大小及入土深度關(guān)系苜蓿的抗寒和越冬，苜蓿根頸上著生的根頸芽可以生長(zhǎng)形成地上枝條，根頸芽關(guān)系著苜蓿來年的草產(chǎn)量[1]，影響苜蓿的生產(chǎn)性能和可持久性利用[5]。因此通過保護(hù)越冬期的根頸，增強(qiáng)苜蓿根頸安全越冬對(duì)苜蓿在高寒區(qū)的返青、生長(zhǎng)和提高草產(chǎn)量等方面具有重要意義。目前，關(guān)于如何保護(hù)和增強(qiáng)苜蓿根頸抗性以使其安全越冬的措施除了簡(jiǎn)單的覆蓋(土或者草)、灌水措施之外[6]，尚未有較好的措施。根系從土壤中吸收水分、礦質(zhì)元素及少量的有機(jī)物質(zhì)參與體內(nèi)代謝活動(dòng)，所以地下部分的根系生長(zhǎng)與地上部分的莖、葉等器官的生長(zhǎng)密切相關(guān)[7]；根系深度和根系生物量的增加能夠?yàn)橹仓晡「嗟酿B(yǎng)分，供應(yīng)地上生長(zhǎng)。苜蓿根系是吸收，轉(zhuǎn)換和儲(chǔ)藏養(yǎng)分的重要器官，其產(chǎn)量的高低在很大程度上取決于根系的發(fā)育狀況，根系發(fā)達(dá)、活性強(qiáng)是作物高產(chǎn)的基礎(chǔ)[8]；苜蓿以宿根的形式越冬，苜蓿根頸對(duì)寒冷的忍耐力很大程度上決定了其抗寒性的大小[9]。

覆膜種植技術(shù)已被廣泛地應(yīng)用于北方干旱、半干旱地區(qū)的玉米(Zeamays)、馬鈴薯(Solanumtuberosum)、小麥(Triticumaestivum)等農(nóng)作物生產(chǎn)，有利于抗旱增墑等[10-15]。雖然對(duì)玉米、馬鈴薯、小麥等農(nóng)作物覆膜技術(shù)的研究頗多，但覆膜技術(shù)對(duì)高寒區(qū)苜蓿生長(zhǎng)特性、根頸形態(tài)特征及根系特征影響的研究還鮮有報(bào)道。因此，研究不同覆膜種植方式對(duì)高寒區(qū)苜蓿生長(zhǎng)特性、根頸形態(tài)特征及根系特征的影響，以期為苜蓿的高產(chǎn)栽培提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試材料為甘農(nóng)1號(hào)雜花苜蓿(Medicagovaria)，由甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)曹致中教授提供。

1.2 試驗(yàn)方法

圖1 試驗(yàn)區(qū)月均氣溫和降水量Fig.1 The temperature and rainfall in experiment area

1.2.1 試驗(yàn)地概況 研究地設(shè)在甘肅省武威市天祝藏族自治縣抓喜秀龍鄉(xiāng)甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)天祝高山草原試驗(yàn)站(37°40′ N，102°32′ E)，海拔2960 m，該地區(qū)水熱同期，無絕對(duì)無霜期，僅分冷、熱兩季，年均氣溫-0.1℃，最熱月7月均溫12.7℃，最冷月1月均溫-18.3℃，≥0℃的年積溫為1380℃；年均降水量416 mm，多集中于7,8和9月(圖1)；土壤以亞高山草甸土、亞高山黑鈣土等為主，土層厚度40～80 cm，土壤有機(jī)質(zhì)含量10.4%，土壤全氮0.04%，銨態(tài)氮18.0 mg/kg，硝態(tài)氮16.6 mg/kg，速效磷含量16.8 mg/kg，速效鉀含量為176.0 mg/kg，土壤pH為8.0[16]。

1.2.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 采用壟溝覆膜、壟溝覆膜+覆土、平膜全覆和壟溝(不覆膜)的種植方式。壟溝覆膜、壟溝覆膜+覆土和壟溝處理中，壟為集雨區(qū)，溝為種植區(qū)，壟寬為30 cm，高為15 cm，壟坡約為45°(圖2)。所用地膜為厚度 0.008 mm 的白色塑料薄膜。試驗(yàn)小區(qū)面積為4 m×5 m，重復(fù)3次，試驗(yàn)小區(qū)采用隨機(jī)區(qū)組排列。于2013年5月6日-7日進(jìn)行播種，所有處理均為穴播，每穴播種5～10粒，播種深度2～3 cm，株距5 cm，行距30 cm；出苗后酌情補(bǔ)苗和減苗，確保每穴有3～5個(gè)苜蓿植株成活。在冬季來臨之前，將壟溝和壟溝覆膜+覆土處理進(jìn)行抹平處理，覆土厚度為7.5 cm。在6月20日和7月15日，分別進(jìn)行了人工拔除雜草。

圖2 苜蓿種植示意圖Fig.2 Schematic diagram of alfalfa planting

1.3 苜蓿生長(zhǎng)特性的指標(biāo)測(cè)定

在2013年9月底測(cè)定苜蓿株高、1級(jí)分枝數(shù)、2級(jí)分枝數(shù)、莖基部粗；參考《草原學(xué)與牧草學(xué)實(shí)習(xí)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書》[17]中的方法，在各小區(qū)遠(yuǎn)離邊行30 cm處隨機(jī)選取2 m樣段刈割，立即測(cè)定鮮草產(chǎn)量，然后將樣品帶回實(shí)驗(yàn)室，在105℃下殺青30 min，再在65℃烘箱內(nèi)烘干至恒重，稱得干物質(zhì)重量。

1.4 根系特征及根頸特征測(cè)定指標(biāo)及方法

2014年4月在天祝試驗(yàn)田進(jìn)行采樣并進(jìn)行各項(xiàng)指標(biāo)的測(cè)定。在各小區(qū)遠(yuǎn)離邊行30 cm處，隨機(jī)選取50 cm樣段[18]，于植株旁 50 cm 處開始挖，用小鏟掏去根旁土，取得完整苜蓿根系，每個(gè)品種挖取 20 株，去掉最大株和最小株，選取10株進(jìn)行測(cè)量[19]，用以測(cè)定苜蓿根體積、根表面積、根系生物量、根長(zhǎng)、主根直徑、側(cè)根數(shù)等根系特征和根頸特征。

1.4.1 根頸形態(tài)特征 采用 Marquez-Ortiz等[20]的方法：用游標(biāo)卡尺測(cè)根頸膨大處為根頸直徑；從地表到根頸上端為根頸入土深度；根頸芽數(shù)為從根頸直接長(zhǎng)出的芽數(shù)。

1.4.2 根系形態(tài)特征 根形態(tài)特征采用 Johnson等[21-22]的方法測(cè)定。主根直徑為根頸以下1 cm處直徑；主根長(zhǎng)度指根頸底端到主根直徑 d≥0.1 cm處的長(zhǎng)度；在側(cè)根離主根0.5 cm處的直徑d≥0.1 cm 時(shí)可計(jì)入側(cè)根數(shù)，d<0.1 cm 時(shí)不計(jì)入；側(cè)根位置為距離根頸最近的直徑大于0.1 cm的側(cè)根到根頸的距離。

根體積和根表面積：挑選3株具有代表性的苜蓿根系，按照苜蓿在土壤中的生長(zhǎng)將根系自然平展到實(shí)驗(yàn)桌上，每10 cm剪開，在清水中分別清洗浸泡后用掃描儀(Epson Perfection 4990 Photo 型)對(duì)各層根樣進(jìn)行掃描，掃描儀的分辨率為300 dpi，用Win RH IZO根系軟件分析掃描圖像，測(cè)得根表面積和根體積[23-24]。

根系生物量：將上述掃描后所得的根系脫水，在65℃烘箱內(nèi)烘干至恒重，稱量即為根干重。

1.5 數(shù)據(jù)分析方法

用Excel 2003軟件整理數(shù)據(jù)，用SPSS 17.0完成方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 覆膜對(duì)高寒區(qū)苜蓿生長(zhǎng)特性的影響

由表1可知，壟溝覆膜種植方式的苜蓿植株自然高度最高，為41.22 cm，顯著高于平膜全覆、壟溝覆膜+覆土處理和壟溝處理(P<0.05)。苜蓿植株自然高度其次依次為平膜全覆、壟溝覆膜+覆土處理，壟溝處理最小(20.8 cm)，三者間差異顯著(P<0.05)。

表1 高寒區(qū)壟溝覆膜方式對(duì)苜蓿生長(zhǎng)特性的影響

同列不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)，下同。The different small letters within the same column mean the significant differences atP<0.05, the same below.

壟溝覆膜和平膜全覆種植方式下苜蓿植株的絕對(duì)高度分別為45.52和42.18 cm，二者之間差異不顯著(P>0.05)，但均顯著高于壟溝覆膜+覆土處理與壟溝處理(P<0.05)(表1)；壟溝處理?xiàng)l件下的苜蓿絕對(duì)株高最低，為21.83 cm，顯著低于其他處理(P<0.05)。

壟溝處理苜蓿單株的1級(jí)分枝數(shù)(2.8個(gè))和2級(jí)分枝數(shù)(6.2個(gè))最低，顯著低于其余3種處理(P<0.05)(表1)。壟溝覆膜處理苜蓿單株的1級(jí)分枝數(shù)最高，為4.2個(gè)；其次為平膜全覆(3.7個(gè))、壟溝覆膜+覆土處理(3.5個(gè))，但三者之間差異不顯著(P>0.05)。壟溝覆膜處理苜蓿單株的2級(jí)分枝數(shù)為25.1個(gè)，顯著高于其余處理(P<0.05)；其次為平膜全覆，顯著高于壟溝覆膜+覆土處理(P<0.05)。

壟溝覆膜處理下苜蓿的莖基部直徑最粗，為3.67 mm，其次為平膜全覆處理(3.37 mm)和壟溝覆膜+覆土處理(2.92 mm)，前二者和后二者間差異均不顯著(P>0.05)，但壟溝覆膜處理顯著高于壟溝覆膜+覆土處理(P<0.05)(表1)。平膜全覆處理下的苜蓿莖基部直徑顯著高于壟溝處理(P<0.05)；壟溝覆膜+覆土處理下的苜蓿莖基部直徑高于壟溝處理，但差異不顯著(P>0.05)。

壟溝覆膜處理的苜蓿鮮草和干草產(chǎn)量最高，分別為9754.8 和2493.9 kg/hm2，皆顯著高于其余各處理(P<0.05)。平膜全覆與壟溝覆膜+覆土處理下的苜蓿鮮草和干草產(chǎn)量之間差異均不顯著(P>0.05)，但均顯著高于壟溝處理(P<0.05)。

2.2 不同種植方式對(duì)高寒區(qū)苜蓿根頸形態(tài)特征的影響

由表2可知，壟溝覆膜處理下的苜蓿單株的返青根頸芽數(shù)最高，為17.0個(gè)，顯著高于平膜全覆處理、壟溝覆膜+覆土和壟溝處理(P<0.05)。其次為平膜全覆處理(11.3個(gè)/株)和壟溝覆膜+覆土處理(9.96個(gè)/株)，二者之間差異不顯著(P>0.05)。壟溝處理下的苜蓿單株返青根頸芽數(shù)最低，顯著低于壟溝覆膜、平膜全覆處理和壟溝覆膜+覆土處理(P<0.05)。

壟溝覆膜處理下的苜蓿根頸最粗，為9.87 mm，顯著高于平膜全覆處理、壟溝覆膜+覆土和壟溝處理(P<0.05)(表2)。其次為平膜全覆處理和壟溝覆膜+覆土處理，二者之間差異不顯著(P>0.05)。壟溝處理下的苜蓿根頸粗最小，為2.00 mm，顯著低于壟溝覆膜+覆土處理和平膜全覆處理(P<0.05)；后二者間的差異不顯著(P>0.05)。

壟溝處理和壟溝覆膜+覆土處理下的苜蓿根頸入土深度顯著高于平膜全覆處理、壟溝覆膜處理(P<0.05)(表2)。壟溝處理和壟溝覆膜+覆土處理間的差異不顯著(P>0.05)，平膜全覆處理與壟溝覆膜處理間的差異也不顯著(P>0.05)。

表2 高寒區(qū)壟溝覆膜方式對(duì)苜蓿根頸形態(tài)特征的影響

2.3 不同種植方式對(duì)高寒區(qū)苜蓿根系形態(tài)特征的影響

由表3可知，壟溝覆膜處理下苜蓿主根長(zhǎng)度最深，為85.55 cm，顯著高于平膜全覆處理、壟溝覆膜+覆土和壟溝處理(P<0.05)。平膜全覆、壟溝覆膜+覆土和壟溝處理下苜蓿主根長(zhǎng)度間差異不顯著(P>0.05)。

壟溝覆膜處理下的苜蓿主根直徑最粗，為8.36 mm，顯著高于平膜全覆處理、壟溝覆膜+覆土和壟溝處理(P<0.05)。其次為平膜全覆處理，和壟溝覆膜+覆土處理間的差異不顯著(P>0.05)，但二者均顯著高于壟溝處理(P<0.05)。

各處理下苜蓿側(cè)根發(fā)生的位置間均無顯著差異(P>0.05)。壟溝覆膜處理下苜蓿單株的側(cè)根數(shù)最高，為26.3，顯著高于其他處理(P<0.05)(表3)。平膜全覆處理、壟溝覆膜+覆土處理和壟溝處理中，苜蓿單株側(cè)根數(shù)最少的是壟溝處理，但相互間差異性不顯著(P>0.05)。

由表4可知，壟溝覆膜種植方式下0～90 cm、0～10 cm、10～20 cm、20～30 cm土層的苜蓿單株根體積最高，與其他處理相比均達(dá)顯著水平(P<0.05)。與壟溝覆膜+覆土、平膜全覆和壟溝處理相比，壟溝覆膜種植方式下0～90 cm苜蓿單株的根體積分別增加了109.5%,139.4%和503.9%；0～10 cm苜蓿單株的根體積分別增加了119.1%,152.5%和333.0%；10～20 cm苜蓿單株的根體積分別增加了160.4%,210.1%和762.5%；20～30 cm苜蓿單株的根體積分別增加了56.8%,84.0%和282.3%。30～90 cm苜蓿單株的根體積在不同處理下變化不大。0～10 cm、10～20 cm深度范圍內(nèi)，壟溝覆膜+覆土和平膜全覆間的差異不顯著(P>0.05)，但均顯著高于壟溝處理(P<0.05)。30～40 cm的根體積表現(xiàn)為：壟溝覆膜>壟溝覆膜+覆土>平膜全覆>壟溝處理，但差異不顯著(P>0.05)；40～50 cm處則表現(xiàn)為壟溝顯著低于其余3種處理(P<0.05)；60～90 cm的根體積表現(xiàn)為：壟溝覆膜>平膜全覆>壟溝覆膜+覆土>壟溝處理。

表3 高寒區(qū)壟溝覆膜方式對(duì)苜蓿根系形態(tài)特征的影響

由表5可知，壟溝覆膜種植方式下0～90 cm深土層的苜蓿單株總根表面積與壟溝覆膜+覆土、平膜全覆和壟溝處理相比，分別增加了115.8%,72.1%和417.8%。壟溝覆膜種植方式下，在0～10 cm、10～20 cm、20～30 cm苜蓿單株的根表面積最高，與其他處理相比差異均達(dá)顯著水平(P<0.05)。與壟溝覆膜+覆土、平膜全覆和壟溝處理相比，0～10 cm苜蓿單株的根表面積分別增加了86.03%,129.1%和317.5%；10～20 cm苜蓿單株的根表面積分別增加了60.9%,145.8%和530.8%；20～30 cm苜蓿單株的根表面積分別增加了45.9%,104.0%和331.2%。平膜全覆種植下苜蓿根表面積略低于壟溝覆膜+覆土種植，但差異不顯著(P>0.05)，壟溝種植的苜蓿根表面積最低。30～50 cm依然為壟溝覆膜種植下最高，但與壟溝覆膜+覆土、平膜全覆之間的差異不顯著(P>0.05)。60～90 cm深的苜蓿根表面積表現(xiàn)為各處理間無顯著差異(P>0.05)，但具體仍然表現(xiàn)為，壟溝覆膜>平膜全覆>壟溝覆膜+覆土>壟溝。

由表6可知，壟溝覆膜種植方式下苜蓿的總根系單株干重與壟溝覆膜+覆土、平膜全覆和壟溝處理相比，分別增加了189.6%,197.3%和569.0%。平膜全覆種植下苜蓿根系單株干重略低于壟溝覆膜+覆土種植，但差異不顯著(P>0.05)，壟溝種植的苜蓿根系單株干重顯著低于其他處理(P<0.05)。壟溝覆膜種植方式下，在0～10 cm、10～20 cm、20～30 cm深土層的苜蓿單株根系干重最高，與其他處理相比均達(dá)顯著水平(P<0.05)。與壟溝覆膜+覆土、平膜全覆和壟溝處理相比，0～10 cm苜蓿單株的根系干重分別增加了204.8%,400.0%和553.1%；10～20 cm苜蓿單株的根系干重分別增加了257.9%,300%和558.1%；20～30 cm苜蓿單株的根系干重分別增加了86.5%,115.6%和304.2%。

3 討論

3.1 不同種植方式對(duì)高寒區(qū)苜蓿生長(zhǎng)特性的影響

當(dāng)前，我國(guó)苜蓿品種的栽培和生產(chǎn)主要在干旱半干旱地區(qū)，而苜蓿在高寒區(qū)的建植依然相當(dāng)困難[1]。高寒區(qū)苜蓿不能成功建植的原因主要是受溫度和水分等自然因素的限制，使得苜蓿在高寒區(qū)的植株生長(zhǎng)矮小，產(chǎn)量低；加之冬春季的寒冷，造成苜蓿不能安全越冬。本研究通過壟溝覆膜、平膜全覆、壟溝覆膜+覆土處理、壟溝4種種植方式，結(jié)果發(fā)現(xiàn)覆膜可以顯著提高苜蓿的株高、分枝數(shù)和產(chǎn)量；壟溝覆膜種植甚至可使苜蓿當(dāng)年的生長(zhǎng)絕對(duì)高度達(dá)到45 cm，2級(jí)分枝數(shù)為25個(gè)，干草產(chǎn)量為2490 kg/hm2；而采用壟溝、秋季覆土技術(shù)的苜蓿當(dāng)年絕對(duì)株高只有21 cm，2級(jí)分枝數(shù)為6個(gè)，干草產(chǎn)量為660 kg/hm2。壟溝覆膜較壟溝提高苜蓿生長(zhǎng)高度2倍以上，2級(jí)分枝數(shù)和干草產(chǎn)量4倍，極大地提高了苜蓿莖粗、株高、分枝數(shù)、產(chǎn)草量等苜蓿的生長(zhǎng)特性。

3.2 不同種植方式對(duì)高寒區(qū)苜蓿根頸特征的影響

苜蓿根頸是苜蓿的根上部膨大處，是聯(lián)系地上部分和地下部分的關(guān)鍵部位[4,25]，也是吸收運(yùn)輸養(yǎng)分和水分的重要器官，更是產(chǎn)生枝條的重要部位，其直接影響苜蓿生產(chǎn)性能和可持續(xù)特性諸如再生性、耐寒性、抗旱性和抗病害等[20,26-28]。苜蓿根頸是冷凍害最為敏感的部位，苜蓿根頸對(duì)苜蓿的越冬和春季的返青至關(guān)重要[3-4]。Schwab等[29]的研究表明，苜蓿根頸和根的直徑越大，苜蓿的抗寒性就越強(qiáng)，其越冬率就越高。孫啟忠等[30]的研究表明，根頸直徑越大和根頸芽數(shù)增加可促進(jìn)生長(zhǎng)量和有機(jī)物質(zhì)積累，從而提高根頸和根的耐寒力、降低受凍率。本試驗(yàn)結(jié)果表明，壟溝覆膜種植方式下苜蓿的根頸芽數(shù)、根頸直徑都表現(xiàn)最佳，平膜全覆和壟溝覆膜+覆土處理都可以相應(yīng)地增加苜蓿的根頸芽數(shù)和根頸直徑，這說明覆膜可促進(jìn)苜蓿種植當(dāng)年根頸的生長(zhǎng)，促進(jìn)苜蓿根頸直徑和根頸芽的增加，且一定的覆土可以增加苜蓿根頸的入土深度。由于苜蓿根頸入土深度越深其抗寒性就越強(qiáng)[4]，壟溝覆膜+覆土處理可以在冬季更好地保護(hù)苜蓿根頸，提高越冬率；且苜蓿根頸直徑越大、根頸芽數(shù)增加則促進(jìn)生長(zhǎng)量和有機(jī)物質(zhì)積累，提高根頸和根的耐寒力，降低受凍率[29-30]。壟溝覆膜處理可以有效增加苜蓿種植當(dāng)年的根頸直徑和根頸芽數(shù)量，較大的根頸相應(yīng)地可以貯存更多營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，為翌年返青提供保障；根頸芽可長(zhǎng)成地上部枝條[4]，關(guān)系著苜蓿來年的產(chǎn)量。

3.3 不同種植方式對(duì)高寒區(qū)苜蓿根系特征的影響

植物根系是吸收水分和土壤養(yǎng)分的主要器官，植物對(duì)土壤水分和養(yǎng)分的利用直接影響植物地上部分的生長(zhǎng)和發(fā)育，進(jìn)而影響植物的產(chǎn)草量等[31-32]。由于在不同降雨量地帶，壟溝集雨種植對(duì)作物的根系特征影響不同[23,33-34]，降雨量為230和340 mm 的條件下，壟溝集雨種植可明顯增加夏玉米根干重、根長(zhǎng)、根表面積和根體積，降雨量為440 mm 時(shí)，壟溝集雨種植則明顯減小夏玉米根干重、根長(zhǎng)、根表面積和根體積[33]。本研究區(qū)域位于年平均降雨量416 mm、海拔為2960 m的高寒區(qū)，壟溝覆膜種植方式下的苜蓿根長(zhǎng)、主根直徑、根體積、根表面積及根系生物量最高，平膜全覆和壟溝覆膜+覆土處理的根系指標(biāo)次之，壟溝最差。主根直徑、根體積、根表面積、側(cè)根數(shù)及生物量間關(guān)系緊密相連，共同決定著苜蓿植株對(duì)土壤水分和養(yǎng)分的吸收等[34-35]。在覆膜條件下，尤其是壟溝覆膜處理可以改變苜蓿生長(zhǎng)的微環(huán)境，促進(jìn)苜蓿根系對(duì)水分、養(yǎng)分的利用。另外，苜蓿根系越發(fā)達(dá)，其地下空間占有量越大，越有利于苜蓿植株大范圍吸收土壤水分、養(yǎng)分，從而為苜蓿地上的生長(zhǎng)提供更加充沛的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)等，為地上苜蓿的高產(chǎn)作基礎(chǔ)。本研究結(jié)果顯示，高寒地區(qū)壟溝覆膜處理可以顯著地提高苜蓿的根體積、根系表面積和地下生物量，從而保證在干旱和寒冷的冬春季節(jié)，苜蓿根頸不會(huì)由于干旱致死，提高了越冬率。另外，壟溝覆膜有益于集雨和增加土壤的溫度[36]，有助于減小土壤水分的蒸發(fā)，這也是此處理優(yōu)于其他處理的重要原因。

4 小結(jié)

覆膜種植方式可以有效地促進(jìn)高寒區(qū)苜蓿植株、根頸及根系的生長(zhǎng)。壟溝覆膜處理極大地提高了苜蓿的根頸粗、根頸芽、主根深、根體積、根系表面積和根系生物量，提高了苜蓿產(chǎn)草量，建議在類似甘肅天祝高寒區(qū)的地區(qū)使用壟溝覆膜技術(shù)建植苜蓿人工草地。

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Effects of film mulching on growth and crown and root characteristics of alfalfa in an alpine meadow

YU Xiao-Jun, JING Yuan-Yuan, XU Chang-Lin, SHI Shang-Li, ZHANG Jian-Wen, CHEN Lu-Jun,YANG Hai-Lei, XIAO Hong

PrataculturalCollege,GansuAgriculturalUniversity,KeyLaboratoryofGrasslandEcosystemofMinistryofEducation,Sino-U.S.CentersforGrazingLandEcosystemSustainability,Lanzhou730070,China

The lack of cold-resistant alfalfa varieties and appropriate cultivation techniques has greatly restricted the development of dry land alfalfa production and animal husbandry in alpine areas. This study compared four establishment treatments; plastic film mulching on ridges and furrows (A); film mulching parallel to the ground (B); film mulching on ridges and furrows+soil cover (C) and standard ridge and furrow planting (D). The study was conducted in an alpine region at Tianzhu. The growth characteristics of alfalfa were assessed in year 1 and crown and root characteristics in year 2. Treatment ‘A’ significantly (P<0.05) increased alfalfa growth in the 1st year (249.37 kg/hm2) compared to all other treatments. Total root volume (9.288 cm3/plant) root surface area (466.287 cm2/plant), root biomass (7.76 g/plant), root length (85.55 cm), root diameter (8.36 mm) and lateral root number (26.27) of treatment A were significantly higher than that of all other treatments (P<0.05). Crown bud numbers, crown diameter, root volume, root surface area and root biomass of treatments B and C were not significantly different but were significantly higher than treatment D (P<0.05). There were no differences in tap root depth, diameter and root biomass between treatments B, C and D. The present study showed that film mulching on ridges and furrows greatly improved alfalfa crown diameter, crown bud numbers, tap root depth, root volume, root surface area, root biomass and forage yield indicating considerable potential for the use of this technique in alpine areas.

film mulching on ridge and over furrow; alfalfa; alpine region; growth characteristics; crown and root characteristics

10.11686/cyxb2014295

http://cyxb.lzu.edu.cn

2014-06-26；改回日期：2014-08-14

公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(xiàng)(201203010)資助。

魚小軍(1977-)，男，甘肅隴西人，副教授，博士。E-mail：yuxj@gsau.edu.cn

魚小軍，景媛媛，徐長(zhǎng)林，師尚禮，張建文，陳陸軍，楊海磊，肖紅.高寒區(qū)壟溝覆膜方式對(duì)苜蓿生長(zhǎng)、根頸及根系特征的影響. 草業(yè)學(xué)報(bào), 2015, 24(6): 43-52.

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