陳毛華

(阜陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院生化工程系，安徽 阜陽 236031)

香根草(Vetiveriazizanioides)是禾本科香根草屬的一種多年生草本植物[1]，起源于印度等南亞地區(qū)[1]，我國(guó)的海南[2]、廣東[3]等地曾報(bào)道有野生的香根草，現(xiàn)在仍可看到野生的香根草群落或零星生長(zhǎng)在荒野的香根草[4]。由于香根草有著巨大的應(yīng)用價(jià)值，很多地方開始引種香根草，香根草的引種推廣首先需要研究其在引入地的適應(yīng)性情況，各地在引種香根草的時(shí)間不一，溫、濕度和光照條件也存在著差異，尤其是不同的種植密度、采取刈割等栽培管理方式影響著植物個(gè)體生長(zhǎng)與群體生長(zhǎng)之間的關(guān)系。合適的種植密度和栽培管理對(duì)于維持種群資源，保持物種的穩(wěn)定性有著重要的作用。在我國(guó)上個(gè)世紀(jì)50年代，香根草主要是用來提取香精油[2]。1988年，理查德·格雷姆肖先生將香根草引入我國(guó)，用于治理南方省市的水土流失，恢復(fù)脆弱的生態(tài)環(huán)境。香根草再次進(jìn)入人們的研究視野，隨著香根草研究的深入，香根草可用于公路護(hù)坡[5-6]，綠色防控[7]，香根草可作為食用菌培養(yǎng)基[8]、沼氣[9]、紙漿和工藝品編織的原材料[10-12]，還可用于水體污染修復(fù)[13-15]等。阜陽市通過引種香根草，研究不同種植密度和刈割處理下香根草的株高、分蘗數(shù)、生物量等生長(zhǎng)指標(biāo)動(dòng)態(tài)，以期確定適合阜陽當(dāng)?shù)氐姆N植密度，更好的指導(dǎo)香根草引種栽培實(shí)踐，為阜陽市引進(jìn)和應(yīng)用香根草提供一定的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

1 研究地區(qū)與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

栽培試驗(yàn)用地在安徽省阜陽市潁州區(qū)，阜陽市潁州區(qū)位于安徽省西北部，屬暖溫帶半濕潤(rùn)季風(fēng)氣候。四季分明，氣候溫和，雨量適中，光照充足。年實(shí)際日照數(shù)平均為2109 h，年平均氣溫為15.7 ℃，極端最高和最低氣溫分別為40.8 ℃和-14.2 ℃；歷年日平均氣溫穩(wěn)定通過5 ℃的積溫5231.3°，年均無霜期為222 d。年均降水量為890 mm。年平均蒸發(fā)量為931.6 mm，平均相對(duì)濕度為73%；冬季盛行北至東北風(fēng)；夏季盛行偏南風(fēng)；栽培試驗(yàn)用地土壤為粘土，最大凍結(jié)深度0.31 m；海拔17.5 m。試驗(yàn)地四周無遮擋。

1.2 研究方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2019年10月從江西省撫州市引種香根草0.5萬株，植株高度20 cm，根系長(zhǎng)度平均為5 cm。香根草主要栽植在阜陽市潁州區(qū)，栽植面積為100 m2。試驗(yàn)共設(shè)計(jì)3個(gè)種植密度，分別以2株、4株和6株為1兜，按行株距33×33 cm進(jìn)行分區(qū)種植，栽培密度分別為18株·m-2、36株·m-2、54株·m-2，各小區(qū)中間設(shè)置寬1 m的道路，種植面積均為30 m2，分別記作C1、C2、C3處理。定植時(shí)澆足定根水，定植7 d后澆第二遍水，定植14 d后澆第三遍水。

在翌年的1月對(duì)各處理進(jìn)行刈割處理，刈割留茬高度為20 cm，刈割面積為15 m2，分別記作F1、F2、F3，所有的處理均去雜草2遍，沒有施肥等其它農(nóng)事操作。

1.2.2 測(cè)定指標(biāo)與方法

各種植處理按“Z”字形進(jìn)行布點(diǎn)采樣5個(gè)點(diǎn)，分別測(cè)量香根草的株高、分蘗數(shù)、地上部和地下部生物量等生長(zhǎng)指標(biāo)。香根草株高用卷尺進(jìn)行測(cè)量，分蘗數(shù)按最終株數(shù)減去最初種植株數(shù)進(jìn)行計(jì)算，同時(shí)測(cè)定土壤溫度、土壤含水量和當(dāng)日氣溫等數(shù)據(jù)。逢雙月25日進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。2020年10月，將香根草地上部分連同地下根一并挖出帶回實(shí)驗(yàn)室，沖洗干凈后晾干，分別稱取香根草地上部和地下部的鮮重。稱取完畢后，放入105 ℃烘箱中殺青15 min，烘干至恒重，測(cè)定地上部和地下部干重。

根冠比為香根草地下部分與地上部分的鮮重的比值。

1.2.3 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理使用Excel 2016程序和SPSS 22.0統(tǒng)計(jì)分析軟件，其中單因素方差分析(one-way ANOVA)用LSD法比較數(shù)據(jù)間的差異顯著程度，采用Pearson相關(guān)分析栽培密度與生長(zhǎng)指標(biāo)之間的相關(guān)性。

2 結(jié)果和分析

2.1 不同栽培密度下的香根草株高

經(jīng)過一年的種植栽培，低密度處理C1香根草株高最高，平均值為232.22 cm，高密度處理C3香根草株高最低，平均值為191.82 cm。對(duì)不同栽培密度的香根草最終生長(zhǎng)高度數(shù)據(jù)做單因素方差分析(P<0.05)，不同栽培密度對(duì)香根草生長(zhǎng)高度影響顯著。在翌年的生長(zhǎng)期中，香根草生長(zhǎng)速度表現(xiàn)出逐漸加快的態(tài)勢(shì)，不同栽培密度對(duì)香根草生長(zhǎng)速度影響顯著。

從表1來看，香根草經(jīng)過刈割后，各處理株高相應(yīng)增加，其中F1最高，F(xiàn)3最低，相比較沒有刈割的處理來看，各處理株高比沒有刈割的處理要矮一些，但差距并不明顯。從增加的幅度來看，F(xiàn)1株高平均增加207.78 cm，F(xiàn)3株高平均增加169.72 cm，而C1株高平均增加200.77 cm，C3株高平均增加158.97 cm，說明刈割處理有利于香根草株高的增加，有利于香根草的生長(zhǎng)。

從各處理生長(zhǎng)速度來看，與未刈割的處理進(jìn)行比較，刈割處理香根草前期生長(zhǎng)增速稍快，后期增長(zhǎng)速度要低于沒有刈割的處理。從栽培密度上看，F(xiàn)1增加幅度高于F3，通過單因素方差分析，不同栽培密度對(duì)刈割處理香根草生長(zhǎng)速度影響顯著。

表1 不同栽培密度下香根草的生長(zhǎng)高度(cm)

2.2 不同栽培密度下的香根草分蘗數(shù)

從表2可以看出，低密度處理C1香根草分蘗最多，分蘗數(shù)的平均值達(dá)到13.4株，高密度處理C3香根草分蘗最少，平均增加為10.4株，表明低密度處理有利于香根草分蘗。

香根草經(jīng)過刈割后，各處理分蘗數(shù)相應(yīng)增加，其中F1最高，增加14.67株，F(xiàn)3最低，增加10.67株。與未刈割的處理進(jìn)行比較，經(jīng)過刈割的處理分蘗數(shù)比未刈割的處理要多一些，表明刈割處理有利于香根草分蘗的增加。

表2 不同栽培密度下香根草分蘗數(shù)(株)

2.3 不同栽培密度下的香根草生物量

通過測(cè)定種植一年后的香根草植株地上部分和地下部分的鮮重和干重，相關(guān)數(shù)值見表3。香根草生物量指標(biāo)數(shù)據(jù)顯示，不同栽培密度下的香根草地上部鮮重以C1最高，平均值達(dá)到743.50 g，隨著栽培密度的增加，香根草地上部鮮重平均值有所下降，高密度處理C3最低，平均值為494 g，表明低密度處理有利于香根草地上部的生長(zhǎng)。香根草地上部干重也相應(yīng)表現(xiàn)出相同的規(guī)律。采用單因素方差分析不同密度對(duì)香根草地上部生物量的影響，不同栽培密度對(duì)香根草地上部生物量影響不顯著。

不同栽培密度下香根草地下部鮮重以C1處理最高，平均值達(dá)到117.06 g，C2、C3處理平均值分別為106.77 g、109.62 g，兩者差距不明顯。香根草地下部干重表現(xiàn)出類似規(guī)律。數(shù)據(jù)表明，低密度處理有利于香根草根系的生長(zhǎng)。采用單因素方差分析不同密度對(duì)香根草地上部生物量的影響，表明不同栽培密度對(duì)香根草地下部生物量影響不顯著。

從根冠比來看，隨著栽培密度的增大，C1、C2、C3的香根草根冠比依次上升，主要原因是香根草地上部生物量依次降低，而地下部生物量差距不大。

香根草經(jīng)過刈割后，其地上部鮮重以F1最高，平均值達(dá)到840.83 g，隨著栽培密度的增加，香根草地上部鮮重平均值有所下降，高密度處理F3最低，地上部鮮重平均值為521.67 g，表明低密度處理同樣有利于刈割后香根草地上部的生長(zhǎng)。刈割后的香根草地上部干重也相應(yīng)表現(xiàn)出相同的規(guī)律。刈割后的香根草地下部的鮮重以F1處理最高，平均值達(dá)到228.66 g，F(xiàn)3處理平均值為136.69 g，香根草地下部干重表現(xiàn)出類似規(guī)律。結(jié)果表明，低密度處理有利于刈割后的香根草地下部生物量的提高。

表3 不同栽培密度下香根草生物量

2.4 香根草生長(zhǎng)指標(biāo)的Pearson相關(guān)性分析

香根草生長(zhǎng)因子Pearson相關(guān)性分析結(jié)果見表4。結(jié)果表明：香根草栽培密度與株高有著顯著相關(guān)性。香根草的分蘗數(shù)與其地上部鮮重顯著相關(guān)，與地下部鮮重也有顯著相關(guān)。香根草的地上部鮮重與地下部鮮重顯著相關(guān)。

通過對(duì)刈割處理香根草進(jìn)行Pearson相關(guān)性分析，結(jié)果見表5，刈割后的香根草栽培密度與株高有著顯著相關(guān)性，刈割后的香根草的分蘗數(shù)與其地上部、地下部鮮重顯著相關(guān)。香根草地上部鮮重與地下部鮮重顯著相關(guān)，與沒有刈割處理香根草表現(xiàn)出相同的規(guī)律。

通過表4和表5可以看出，香根草的栽培密度與分蘗數(shù)、地上部鮮重、地下部鮮重沒有相關(guān)性，刈割后的香根草也表現(xiàn)出相同的規(guī)律。

表4 香根草生長(zhǎng)指標(biāo)的Pearson相關(guān)性分析

表5 刈割處理香根草生長(zhǎng)指標(biāo)的Pearson相關(guān)性分析

3 討論

3.1 香根草栽培密度對(duì)株高的影響

香根草生長(zhǎng)高度受到栽培密度的影響，合適的密度有利于株高的增加。低密度處理香根草植株種植空間較大，對(duì)于光照、水分和養(yǎng)分資源獲取機(jī)會(huì)較大，能夠滿足香根草的個(gè)體生長(zhǎng)需求，因而生長(zhǎng)速度較快。高密度處理香根草植株個(gè)體之間出現(xiàn)了對(duì)光熱、水分和養(yǎng)分資源的競(jìng)爭(zhēng)，出現(xiàn)了個(gè)體與群體之間爭(zhēng)奪資源的矛盾，個(gè)體生長(zhǎng)速度較慢。

刈割處理對(duì)香根草生長(zhǎng)高度有著一定的促進(jìn)作用，主要原因是改善了群體間的通風(fēng)透光條件，有利于香根草生長(zhǎng)，株高較高。Pearson相關(guān)性分析結(jié)果表明：刈割處理與香根草的生長(zhǎng)高度顯著相關(guān)，說明刈割處理能夠促進(jìn)香根草個(gè)體株高的生長(zhǎng)。張英等[16]研究認(rèn)為刈割處理對(duì)香根草的株高、葉寬、新根長(zhǎng)、最長(zhǎng)根等指標(biāo)有促進(jìn)作用，本研究也得出相同的結(jié)論。

3.2 香根草栽培密度對(duì)分蘗的影響

低密度處理香根草由于行株距空間較大，香根草的分蘗數(shù)增多。香根草行株距的增加雖然能增加單株(叢)的分蘗數(shù)，但單位面積的總體分蘗數(shù)卻較少，導(dǎo)致群體數(shù)量不足。在實(shí)際引種栽培過程中，為了保證盡快形成一定群體數(shù)量，通常要保持一個(gè)合理的栽植密度。一般情況下，按每蔸3～4株，保持20 cm×30～40 cm的行株距比較理想。按照這個(gè)密度和數(shù)量，增加了香根草種苗的需要量。如果按只種1個(gè)株，有時(shí)難以保證成活。因此在香根草種植過程中，推薦每叢種植2株，行株距為33×33 cm，既能保證成活率，又能保證群體數(shù)量。

刈割處理有利于香根草分蘗的增加，試驗(yàn)中香根草種植12月后，刈割的分蘗數(shù)比未刈割多，這和張英等[16]研究結(jié)論相同。香根草刈割后保留離地面一定高度的莖稈，夏漢平等[17]通過試驗(yàn)研究認(rèn)為留茬在30～40 cm的高度最有利于植物分蘗。在實(shí)際種植過程中為了方便運(yùn)輸和搬運(yùn)，可以將留茬高度控制在20～30 cm。本試驗(yàn)研究證明，香根草留茬高度為20 cm不影響在阜陽地區(qū)的成活率，在第二年的春季經(jīng)過刈割后，既能增加分蘗，保證合理的群體數(shù)量，同時(shí)又能收獲更多的生物量，提高香根草其他用途。

Pearson相關(guān)性分析結(jié)果表明：香根草的分蘗與其生物量有著顯著相關(guān)，說明刈割處理也能提高香根草的生物量，有利于香根草的生長(zhǎng)。一般情況下，為了促進(jìn)香根草的分蘗，在每年的早春和秋初各刈割一次，也可根據(jù)實(shí)際需要情況進(jìn)行刈割。

3.3 香根草根系長(zhǎng)度對(duì)分蘗的影響

在香根草引種栽培時(shí)，一般要對(duì)種苗進(jìn)行修剪，以減少植物蒸騰作用導(dǎo)致的水分散失，有利于分蔸移栽[17]，提高香根草的成活率。對(duì)種苗的修剪還包括對(duì)根系的修剪，有報(bào)道認(rèn)為香根草移栽時(shí)保留15 cm的根系比保留4 cm的根系在3個(gè)月內(nèi)平均增加分蘗8.2%[18]。前人研究表明香根草保留5 cm的根系可能會(huì)對(duì)產(chǎn)生新的分蘗有促進(jìn)作用[17]，本試驗(yàn)也得出相同結(jié)論。在實(shí)際引種栽培中，要注意保留一定長(zhǎng)度的根系，既能提高香根草的成活率，又有利于香根草分蘗。

3.4 香根草栽培密度對(duì)生物量的影響

從Pearson相關(guān)性分析來看，香根草的栽培密度與地上部鮮重、地下部鮮重沒有相關(guān)性，刈割后的香根草也表現(xiàn)出同樣的規(guī)律。植物地上和地下器官生物量的分配是通過對(duì)光照、養(yǎng)分和水分的競(jìng)爭(zhēng)來實(shí)現(xiàn)的[19]，最優(yōu)分配理論認(rèn)為：當(dāng)光資源受到限制時(shí)，植物將增大地上器官生物量的分配；而當(dāng)水分或養(yǎng)分受限時(shí)，植物將增大根生物量的分配[20]。本試驗(yàn)中沒有進(jìn)行施肥的農(nóng)事操作，相應(yīng)增加了對(duì)地下部資源的分配。植物根冠比受水分、氮素等因素的影響，從試驗(yàn)數(shù)據(jù)上看，與栽培密度也有著一定的關(guān)系，在密度比較低的種植地塊，獲得的水熱和養(yǎng)分資源較多，相應(yīng)的地上部和地下部生物量大，相對(duì)密度高的地塊而言，根冠比反而減小。

香根草雖然對(duì)外界環(huán)境條件要求不嚴(yán)，但施肥可明顯促進(jìn)它的株高生長(zhǎng)和分蘗數(shù)增加，香根草喜磷肥，生產(chǎn)上要注意把磷肥與有機(jī)肥混合作為基肥施用[17]，在生長(zhǎng)季節(jié)可追施復(fù)合肥1～2次，以更好地促進(jìn)香根草的生長(zhǎng)。

4 結(jié)論

通過設(shè)計(jì)不同密度處理栽植香根草，低密度處理香根草的株高最高、分蘗數(shù)最多、地上部和地下部的鮮重、干重最大，根冠比最小。高密度處理香根草試驗(yàn)結(jié)果則與之相反。刈割處理得出相同的試驗(yàn)結(jié)論，刈割能夠改善香根草的通風(fēng)透光條件，更加有利于香根草的生長(zhǎng)，相應(yīng)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)比未刈割處理要高。

生產(chǎn)上要保證香根草種植成活率，又要有一定的分蘗數(shù)，一般按每叢種植2株，行株距為33×33 cm的合理密度，保證形成群體數(shù)量。用作種苗的話，刈割留茬高度20 cm，保留5 cm長(zhǎng)的根系，有利于香根草成活和增加分蘗。根據(jù)生產(chǎn)需要進(jìn)行刈割，有利于提高生物量。

香根草栽培密度與株高有著顯著相關(guān)性。香根草的分蘗數(shù)與地上部、地下部鮮重有顯著相關(guān)。香根草的地上部鮮重與地下部鮮重顯著相關(guān)。刈割處理也得出相同結(jié)論。生產(chǎn)上要施用一定的肥料，從而促進(jìn)香根草生物量的增加。

本試驗(yàn)所得出的結(jié)論僅限于阜陽地區(qū)當(dāng)前香根草的生長(zhǎng)變化情況，香根草是喜溫的C4植物，光合能力強(qiáng)，生長(zhǎng)速度快，在人為因素干擾比較少的情況下，受到溫度、光照和水分的影響比較大，隨著種植年限的增加，香根草的生長(zhǎng)指標(biāo)在連續(xù)幾年可能還存在著變化，需要定期觀測(cè)和研究討論。