趙海欣， 朱曉艷， 崔亞壘， 王成章， 李德鋒*

(1. 河南農(nóng)業(yè)大學(xué)牧醫(yī)工程學(xué)院， 河南 鄭州450002； 2. 國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作河南中心， 河南 鄭州450046)

草坪草按科屬可分為禾本科類和非禾本科類，目前世界各地利用的草坪草多為禾本科[1]。草坪草混播是草坪建植中一種常用的方法，對禾本科草坪草的大量研究表明[2-3]，混播可使其遺傳背景更豐富、相互取長補(bǔ)短，合理搭配能充分發(fā)揮各自的生理和生態(tài)習(xí)性優(yōu)勢，與單播相比能形成品質(zhì)更優(yōu)良的草坪。草地早熟禾(PoapratensisL.)和多年生黑麥草(LoliumperenneL.)是目前河南省混播建坪中經(jīng)常使用的禾本科草坪草優(yōu)良組合[4-5]，其中多年生黑麥草可迅速覆蓋地面，起保護(hù)作用，最終的草坪則以建群種早熟禾為主。雖草地早熟禾具有極強(qiáng)的耐寒性，與多年生黑麥草混播時，能彌補(bǔ)多年生黑麥草冬季耐寒性差的缺點(diǎn)[6]；但草地早熟禾的發(fā)芽時間短、成坪速度慢[7]，而且它們都不耐旱，尤其是在河南省這種冬冷夏熱、四季雨水量分配不均的氣候下，單純的兩者混播很難形成四季青綠、蓋度好的優(yōu)質(zhì)草坪，如能找到新的草坪草種質(zhì)資源作為伴生種，可以提高綠地草坪的綜合性能，并在建群種生長受到環(huán)境影響時，由伴生種來彌補(bǔ)和維持綠地草坪的功能，這將成為解決現(xiàn)存問題的優(yōu)良方法。

天藍(lán)苜蓿(MedicagominimaL.)和小苜蓿(MedicagolupulinaL.)是豆科苜蓿屬的優(yōu)良野生種質(zhì)資源，二者都具有適應(yīng)性廣、抗逆性強(qiáng)、匍匐生長、耐踐踏性好、可以根瘤固氮提高土壤肥力等優(yōu)點(diǎn)。豆科與禾本科牧草的混播已有大量的報(bào)道，張永亮等[8]對苜蓿、無芒雀麥混播及單播產(chǎn)草量動態(tài)研究表明，混播草地生產(chǎn)力高于單播草地。豆科植物有共生的固氮根瘤菌能增加土壤中含氮量，氮素在維持草坪草正常生長方面起著至關(guān)重要的作用，會直接影響草坪的顏色、密度、綠期[9]。研究證明，豆、禾牧草混播，地上部群落結(jié)構(gòu)分配合理，比單播時更能充分利用陽光[10]。但是在草坪的混播建植中，關(guān)于豆科與禾本科混播組合的研究報(bào)道甚少。禾本科草坪草根系較淺不耐旱，而天藍(lán)苜蓿具有較強(qiáng)的耐旱性，針對目前水資源緊張且為尋找美觀、易養(yǎng)護(hù)的草坪新種質(zhì)資源來說有很大的應(yīng)用前景。

為此，本試驗(yàn)選用草地早熟禾作為建群種(70%)，多年生黑麥草作為保護(hù)種(20%)，天藍(lán)苜蓿和小苜蓿作為伴生種(10%)，選取能反映綠地草坪性能的典型指標(biāo)[11]，采用綜合評定分析方法評價(jià)成坪后草坪的景觀質(zhì)量和組合效果，最終為探索豆科與禾本科草坪草混播技術(shù)，并為建造美觀、優(yōu)質(zhì)的綠地草坪提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)選用天藍(lán)苜蓿、小苜蓿、草地早熟禾和多年生黑麥草作為試驗(yàn)材料，兩種野生苜蓿種子采自鄭州市惠濟(jì)區(qū)黃河灘區(qū)，兩種禾本科草坪草種子購于當(dāng)?shù)夭莘N公司。

1.2 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于鄭州市河南農(nóng)業(yè)大學(xué)畜牧站(34°44′ N，113°42′ E)，土壤為壤土。該區(qū)氣候?qū)俦睖貛Т箨懶约撅L(fēng)氣候，春季干旱，夏季炎熱多雨，秋季晴朗，冬季寒冷少雨雪，年均溫在14.3℃，1月份日均溫1.5℃(最低-20℃)，7月份日均溫27.5℃(最高40℃)；年降水量400～800 mm，平均600 mm左右；全年日照時數(shù)2 000～2 600 h，無霜期220～250 d。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)采取隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì)，按照混播目的性、兼容性和生物學(xué)一致性的原則[12]，設(shè)置3個混播組合，如表1所示。每個組合3個重復(fù)，每個小區(qū)面積2 m×2 m。禾本科草坪草參考前人研究的最佳混播播種量[13]，根據(jù)本試驗(yàn)測定的各種子純凈度和發(fā)芽率，最后計(jì)算禾禾混播時多年生黑麥草25 g·m-2，草地早熟禾15 g·m-2；豆禾混播時多年生黑麥草21 g·m-2，草地早熟禾14 g·m-2。兩種豆科植物播前做是否去莢和覆土與否的多種播種方式的發(fā)芽試驗(yàn)，并根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果確定最佳播種方式，二者播量計(jì)算后均為2 g·m-2。分別于6月1日、9月29日各進(jìn)行一次播種，播種前對土壤進(jìn)行深翻(20～30 cm)，耙平、精細(xì)整地，然后采用人工播種，壓實(shí)，澆水，種子出苗前一直保持10 cm土壤表層濕潤。生長期及時澆水，人工除雜草。第二年7月開始停止?jié)菜?，觀察不同草坪草對干旱的耐受能力。

表1 天藍(lán)苜蓿、小苜蓿與禾本科草坪草混播組合Table 1 Mixed sowing combinations of Medicago minima,Medicago lupulina and turfgrass

1.4 混播植物的播種方式

播前兩種豆科植物做多種播種方式的發(fā)芽試驗(yàn)(表2)，根據(jù)結(jié)果本試驗(yàn)播種時采用天藍(lán)苜蓿不去莢、不覆土；小苜蓿去莢、不覆土。

表2 發(fā)芽試驗(yàn)Table 2 Germination test

注：不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)

Note:Different lowercase letters indicate significant difference at the 0.05 level

1.5 測定指標(biāo)與方法

本試驗(yàn)主要測定兩方面指標(biāo)：(1)成坪后地上部分密度、色澤；在當(dāng)年成坪后和翌年返青后每月下旬按草坪品質(zhì)5分制等級標(biāo)準(zhǔn)評分(表3)，遵循“統(tǒng)一評價(jià)、項(xiàng)目加權(quán)、分類比較”的原則[14]，分別對草坪密度、色澤、高度、蓋度等典型易測且能反映草坪本質(zhì)的指標(biāo)進(jìn)行打分，同時記錄草坪的出苗期、成坪期，觀察死亡、病害等情況。(2)禾本科和豆科植物地下根系的分布。通過這兩方面指標(biāo)分析混播豆科植物對禾本科草坪草生長及成坪效果的影響。

表3 草坪質(zhì)量指標(biāo)與評分標(biāo)準(zhǔn)Table 3 Turf quality index and grading standard

混播草坪各種植物密度的測定采用小樣方法，在小區(qū)內(nèi)設(shè)置5個10 cm×10 cm的樣方，數(shù)取每個樣方內(nèi)禾本科草坪草和豆科植物的株數(shù)，然后計(jì)算每個小區(qū)單位面積的株數(shù)，用株·cm-2表示。蓋度采用方格法，制成100 cm×100 cm的木架，內(nèi)用線繩等分為100個小格，將其放在被測草坪上，目測每格中植物蓋度，然后將每格的觀測值統(tǒng)計(jì)取平均值表示草坪的蓋度值。高度為植物的自然高度，每個小區(qū)各選取建群種早熟禾和豆科植物20株測定自然高度，取平均值。草坪的色澤采用目測法評定，時間選在陰天或早上進(jìn)行，避免陽光太強(qiáng)造成的視覺誤差。根系測定的具體方法是：挖取每個小區(qū)每種植物的完整根系，測定各植物的根系長度，并對豆科植物的根瘤進(jìn)行解剖，觀察根瘤剖面顏色，評價(jià)其固氮性能。第二年5月中旬測定建群種早熟禾和豆科植物的自然高度、葉長和葉寬(葉中部)，以及天藍(lán)苜蓿和小苜蓿的冠幅，冠幅=(冠幅長+冠幅寬)/2。

1.6 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)使用Excel 2007進(jìn)行整理，并用SPSS 12.0做方差分析。在0.05水平下，各組處理間的差異顯著性通過LSR多重比較進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 混播對草坪草生長的影響

試驗(yàn)分別于6月份、9月份播種2次，結(jié)果發(fā)現(xiàn)6月份播種的草坪草長勢較差，雜草危害嚴(yán)重，未能成坪；而9月份播種的長勢良好，播種后天藍(lán)苜蓿和小苜蓿的出苗時間均為5 d，多年生黑麥草為3 d，草地早熟禾為7 d；所建草坪11月中旬成坪，未見病蟲害；第二年1月底出現(xiàn)輕度低溫萎蔫，冬季仍呈現(xiàn)綠色，可安全越冬；3月返青，4月成坪，5月形成致密草坪，豆科6月開花結(jié)實(shí)后仍保持正常生長；7月停止?jié)菜蠛瘫究撇糠殖霈F(xiàn)枯萎，豆科生長正常。

從表4可以看到，豆禾混播處理的早熟禾葉長都顯著高于對照，其早熟禾高度也都高于對照，但只有天藍(lán)苜蓿+禾本科處理達(dá)到差異顯著水平。天藍(lán)苜蓿的葉寬和葉長都顯著小于小苜蓿，天藍(lán)苜蓿葉片更細(xì)小。天藍(lán)苜蓿和小苜蓿均為匍匐生長，植株高度均在3 cm以下，二者差異不顯著；天藍(lán)苜蓿和小苜蓿的冠幅均在6 cm以上，二者差異不顯著。

表4 早熟禾、天藍(lán)苜蓿和小苜蓿的株高、葉長、葉寬和冠幅Table 4 The height,leaf length,leaf width and crown width of Poa pratensis,Medicago lupulina and Medicago minima

注：不同小寫字母表示同一指標(biāo)在不同處理間差異顯著(P<0.05)，下同

Note:Different lowercase letters indicate significant difference among different treatments at the 0.05 level,the same as below

2.2 成坪后的質(zhì)量評定

從表5中可看出，豆禾混播的綜合評分最高，明顯高于對照(禾禾混播)。其中天藍(lán)苜蓿與禾本科草坪草混播組合表現(xiàn)最佳，豆禾混播草坪的密度、蓋度和色澤評分都高于禾禾混播草坪。

表5 草坪性能綜合評分Table 5 The comprehensive score of the turf

在色澤方面，天藍(lán)苜蓿和小苜蓿的葉片顏色有明顯的差別。天藍(lán)苜蓿葉色為較深的鮮綠色，與多年生黑麥草及草地早熟禾的顏色較為接近，它們混播在一起葉色一致，可以形成色澤均一的草坪。小苜蓿葉色為灰綠色，較天藍(lán)苜蓿葉片的顏色淺，與兩種禾本科草坪草葉色相差稍大，形成的草坪能識別出色彩斑塊。

2.3 混播植物根系的分布及根瘤解剖

測定豆科和禾本科兩類植物的根系長度(表6)，豆科植物根系分布較禾本科深，禾本科根系主要分布在較淺層土壤中。對照的禾本科草坪草根系較豆禾混播的禾本科草坪草根系長一些，但差異不顯著。在根系采挖時每株豆科植物都具有自然形成的根瘤，大部分呈珊瑚狀，少量呈棒狀，大小3～7 mm；根瘤全部著生在側(cè)根上，而且數(shù)量較多，每株20個以上，0～20 cm土層均有分布，主要集中在10～20 cm土層；根瘤的解剖面呈現(xiàn)鮮艷的淺粉色，初步判斷其根瘤具有固氮作用。

表6 根系長度Table 6 The length of root

3 討論

3.1 播種方式及時間的確定

播種方式不同將會影響種子的萌發(fā)速度及出芽率，是建成品質(zhì)優(yōu)良草坪的關(guān)鍵，種子硬實(shí)度較高的豆科植物表現(xiàn)更加明顯。在自然生長條件下，天藍(lán)苜蓿、小苜蓿的種子自我繁殖，種子成熟后帶莢脫落至土壤表面，在適宜生長的條件下發(fā)芽生長，但在人工條件下，其播種技術(shù)尚未見報(bào)道。因此，為尋找適宜的播種方法我們做了多種播種方式的發(fā)芽試驗(yàn)，最終確定天藍(lán)苜蓿的播種方法為不去殼、不覆土；小苜蓿的播種方法為去殼、不覆土。在出苗時間上，多年生黑麥草僅為3 d，其次是天藍(lán)苜蓿、小苜蓿為5 d，最晚的是草地早熟禾為7 d，這與孫吉雄[6]對混播草坪草中黑麥草的研究所得出的結(jié)果是一致的，即在混播組合中多年生黑麥草發(fā)芽迅速、成坪快，適宜作為保護(hù)草種。而天藍(lán)苜蓿和小苜蓿的發(fā)芽時間較短，也彌補(bǔ)了草地早熟禾發(fā)芽時間晚的缺點(diǎn)。在播種時間上，我們發(fā)現(xiàn)6月播種后雜草生長茂盛，抑制草坪草生長，無法形成草坪[15]；而9月播種后雜草生長減弱，且氣溫降低土壤不易干旱，利于草坪草生長成坪，而且在自然條件下，天藍(lán)苜蓿和小苜蓿的種子也是秋季萌發(fā)，所以秋季是此組合最佳的建坪時間。

3.2 混播效果的綜合評價(jià)

草坪是人工創(chuàng)建的植物群落，生態(tài)學(xué)研究表明，群落的穩(wěn)定性與其組成成分的遺傳多樣性之間有著高度的相關(guān)性[16]。因此，實(shí)際應(yīng)用中草坪草群落組分的構(gòu)建常采用多種(品種)組合配伍的方法，以增強(qiáng)草坪在逆境脅迫下的耐受力，使之具有更強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性和更好的綜合表現(xiàn)。本試驗(yàn)中豆禾混播處理的早熟禾高度和葉長都顯著高于禾禾混播，說明豆禾混播對禾本科草坪草的生長有促進(jìn)作用[17]?；觳ソM合成坪后，通過對密度、蓋度等指標(biāo)進(jìn)行綜合評價(jià)，結(jié)果表明天藍(lán)苜蓿與禾本科混播的效果要好于小苜蓿與禾本科的混播組合，且明顯優(yōu)于禾禾混播，其中混播的效果在色澤和蓋度方面表現(xiàn)優(yōu)異，即豆禾混播色澤、蓋度要好于禾禾混播。蓋度的提高分析認(rèn)為是因?yàn)樘焖{(lán)苜蓿和小苜蓿的冠幅較大，比禾本科草坪草對土地的遮蓋能力強(qiáng)，可以顯著提高草坪的蓋度。而且豆禾混播，群落結(jié)構(gòu)分配合理，比單播時更能充分利用空間，提高生物量，增加密度和蓋度。此外，天藍(lán)苜蓿和小苜蓿是匍匐生長，植株低矮，在高度上不影響禾本科草坪草的觀賞效果，修剪草坪時也不會對其植株和生長造成較大的影響。因此，在城市綠化中應(yīng)大力提倡豆禾草坪草的混播，從而豐富草坪組合的多樣性、提高草坪的穩(wěn)定性。綜合看來，豆禾混播效果好于禾禾混播，能形成較致密的草坪，進(jìn)而提高草坪的觀賞性，同時較好的蓋度能保護(hù)冬春季裸露的地面，具有良好的生態(tài)效益。

色澤是外觀質(zhì)量評定的一個重要指標(biāo)，能較為直觀地反映混播組合的優(yōu)劣。在葉色方面，我們發(fā)現(xiàn)天藍(lán)苜蓿和小苜蓿的葉片顏色有明顯的差別，天藍(lán)苜蓿葉片的顏色比小苜蓿葉片的顏色深。根據(jù)混播原則知，葉片顏色差異大的草種不宜混播建坪[13]。雖然天藍(lán)苜蓿、小苜蓿在生長特性上極為相似，都適合與禾本科草坪草進(jìn)行混播，但在實(shí)際建坪時，我們要根據(jù)混播的禾本科草坪草的葉片顏色來選擇與之混播的最佳對象，以便形成顏色美觀均一的草坪。多年生黑麥草及草地早熟禾與天藍(lán)苜蓿的葉片顏色較為接近，而且天藍(lán)苜蓿比小苜蓿葉片更小，對草坪的外觀一致性影響不大。因此，天藍(lán)苜蓿與兩種禾本科草坪草混播效果較好，可以形成色澤均一的草坪。而小苜蓿葉色比試驗(yàn)中的兩種禾本科草坪草淺，色澤不一致不適宜混播，但是與高羊茅葉色相似，可以考慮它們組合在一起。

3.3 根系分布深度及豆科植物根瘤固氮性

根系是植物與土壤進(jìn)行物質(zhì)交換的橋梁，其形態(tài)和分布直接影響植物對土壤養(yǎng)分的利用狀況。在試驗(yàn)中我們對根系分布進(jìn)行了研究，結(jié)果表明豆科植物的根系均比禾本科草坪草的根系分布深，須根系的多年生黑麥草和草地早熟禾的根系主要分布在地下15 cm以上的土壤層，兩種豆科植物是直根系，根系較長，主要分布在地下20 cm左右土壤層?；觳ソㄆ簳r，兩者根系分布深度不同，可以減少競爭，利用不同深度土壤的營養(yǎng)物質(zhì)，提高對土壤養(yǎng)分的利用率[18]。同時豆科植物根系較深能彌補(bǔ)禾本科不耐旱的特性、延長草坪綠期[19]。此外在測量根系時，我們看到兩種野生苜蓿的根系上均懸著根瘤，剖檢發(fā)現(xiàn)，這時的根瘤剖面是粉紅色的，初步判斷是具有固氮功能的根瘤[20-21]，推測豆科植物可以通過共生的根瘤固氮為自身及伴生的禾本科草提供氮素營養(yǎng)，促進(jìn)禾本科草坪草的生長[22-23]。

4 結(jié)論

天藍(lán)苜蓿、小苜蓿與禾本科草坪草混播能促進(jìn)禾本科草坪草生長，所形成的綠地草坪在密度、蓋度等方面均優(yōu)于禾禾草坪草混播，其中天藍(lán)苜蓿和草地早熟禾、多年生黑麥草混播為最佳混播組合。天藍(lán)苜蓿適合與葉片顏色較深的禾本科草坪草混播，小苜蓿適合與葉片顏色稍淺的禾本科草坪草混播，且兩種野生苜蓿葉片小，與葉色相似禾本科草坪草混播后可形成顏色均一的草坪，可提高綠地草坪的美觀性。這兩種豆科植物與禾本科草坪草混播在鄭州地區(qū)最佳的播種時間為9月份，天藍(lán)苜?？蓭v播種，但播種時密度不宜過大，較適宜的播量兩種豆科植物均為2 g·m-2。