邰建輝,王彥榮 ,李曉霞,魏學,陳谷

(1.蘭州大學草地農業(yè)科技學院,甘肅蘭州 730020;2.中國科學院植物研究所,北京 100093;3.百綠集團,北京 100025)

我國西北地區(qū)氣候干旱,年降水量少,蒸發(fā)量大,土壤表層易形成干土層和板結,因而常造成植物種子萌發(fā)和出苗困難,進而影響到建植。目前,廣泛采用播種后加覆蓋物來解決表土干旱、板結、地溫低、種子萌發(fā)難、出苗速度慢等問題。在生產(chǎn)中多種覆蓋物已被利用[1,2],其中,應用最廣的是地膜、稻草、砂子或小鵝卵石覆蓋[3]。覆蓋物可影響土壤溫度、水分、鹽分、肥力和質地等[4],但影響較大的是土壤溫度和水分[4-7]。

無芒隱子草(Cleistogenessongorica)是我國西北荒漠草原的重要野生禾草,對荒漠生態(tài)系統(tǒng)的恢復和保育具重要作用。該草具有抗熱、抗旱、耐寒、耐踐踏,青綠期較長,營養(yǎng)生長期色澤墨綠,葉片美觀等特點,具有作為優(yōu)良草坪草和生態(tài)草引種馴化的利用價值[8,9]。成功建植是野生草引種馴化的關鍵,以往對無芒隱子草種子萌發(fā)條件[10-12]、水分與幼苗出土關系[9]的研究已有報道,但有關覆蓋物對建植影響的研究未見報道。本研究探討了不同土壤水分條件下,稻草、地膜和砂子覆蓋對無芒隱子草幼苗建植和生長的影響,旨在為無芒隱子草成功建植提供技術依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究材料

無芒隱子草種子于2004年9月采自內蒙古阿拉善荒漠草原。種子清選、風干后貯藏于蘭州大學草地農業(yè)科技學院低溫種子庫(3～5℃)待用。試驗前測得種子的發(fā)芽率為98%。

1.2 試驗地概況

試驗于2006年在張掖市臨澤縣,蘭州大學草地農業(yè)科技學院張掖試驗站進行,海拔1 450 m,年日照時數(shù)3 045.2 h。年均氣溫7.6℃,最高最低氣溫為39.1和-28℃,≥0℃和≥10℃年積溫分別為 3 470.0和3 078.4℃。年均降水量116mm,年均蒸發(fā)量2 341mm,干燥度5.08,無霜期170 d。砂壤土,pH為6.8。

1.3 試驗處理

試驗設不同水分和不同覆蓋物雙因子處理。水分設每隔5 d和每隔15 d兩個灌溉處理,每次灌水0.25 m3/m2;覆蓋物設覆細土(對照)、覆稻草、覆地膜和覆沙4個處理。2個灌水試驗區(qū)間隔3 m,在每個灌水區(qū)將覆蓋物處理進行隨機排列,每覆蓋處理4次重復,每重復1 m×1 m,小區(qū)間隔為0.5 m。每小區(qū)播種8行,行距15cm,每行均勻撒播400粒種子。播種后,沙、土過4mm細篩,均勻篩撒于種子上,覆蓋層為1cm左右;稻草(1 kg/m2)和地膜直接覆于撒播后的種子上;全部處理完成后進行漫灌。2006年6月9日播種,6月13-21日陸續(xù)出苗,至8月9日無芒隱子草分蘗數(shù)達3～6個時結束。

1.4 測定項目與方法

1.4.1 土壤溫度與含水量測定 播種后逐日8:00,14:00和20:00時測定各處理5cm處的土壤溫度。并采用烘干減重法(105℃烘12 h)測定0～10cm土層含水量。

1.4.2 出苗率與幼苗生長 試驗期間逐日記錄試驗地各處理的出苗情況。8月9日,各處理隨機取20單株,測定植株的高度、分蘗數(shù)、冠幅、葉片數(shù)、葉面積和地上生物量(75℃烘至恒重,萬分之一天平稱量),計算平均數(shù)。

1.4.3 統(tǒng)計分析 試驗數(shù)據(jù)采用SPSS 15.0軟件進行統(tǒng)計分析,Duncan方法進行多重比較,Excel制圖。

2 結果與分析

2.1 覆蓋物對土壤溫度和土壤含水量的影響

在隔5 d灌溉和隔15 d灌溉條件下,不同覆蓋物對土壤溫度影響各異。早、中、晚3個時刻地膜和砂子覆蓋的土壤溫度始終高于對照;但稻草覆蓋低于對照。在隔5 d灌溉條件下早、中、晚3個時刻對照的溫度分別為14.0,29.9和20.1℃,蓋地膜處理“增溫效應”最顯著,比對照平均提高5.1,8.0和10.4℃;其次為砂子覆蓋比對照平均提高2.0,3.1和3.6℃;與對照比,稻草覆蓋有明顯的“降溫效應”,平均比對照下降0,9.9和1.1℃(圖1A)。隔15 d灌溉條件下,早、中、晚3個時刻對照的溫度分別為14.7,31.9和22.1℃,各覆蓋處理對地溫的影響基本與隔5 d灌溉條件下的效應一致,但是各個時間段的平均地溫上升1.5℃,各處理中午地溫上升最為明顯,平均上升3.2℃(圖 1B)。

各覆蓋處理均有良好的保墑作用。在相同條件下,稻草和地膜覆蓋的土壤含水量最高,對照的含水量最低,砂子覆蓋的含水量居中。結果表明,在隔5 d灌溉條件下,地膜、稻草和砂子覆蓋使0～10cm土層含水量分別達到27.3%,25.6%和21.2%,比對照提高10.6%,8.9%和4.5%。覆蓋物對最高土壤含水量的影響不大,但對最低含水量影響較大,地膜、稻草、砂子覆蓋和對照的最低含水量分別為15.1%,11.9%,7.7%和7.5%。隔15 d灌溉條件下,各覆蓋處理的含水量變化趨勢與隔5 d灌溉條件下基本相同,但各處理的平均、最高和最低含水量比隔5 d灌溉處理低5.1%,0.5%和7.4%(表1)。

圖1 隔5 d灌溉(A)和隔15 d灌溉(B)條件下覆蓋物對5cm處土壤溫度日變化的影響Fig.1 Effect of different mulching on 5cm soil layer temperature under once irrigation every 5 day(A)and once irrigation every 15 day(B)(Mean±SD)

2.2 覆蓋物對無芒隱子草建植的影響

在隔5 d灌溉條件下,不同覆蓋物對無芒隱子草的建植率影響不顯著,砂子、地膜和稻草覆蓋的建植率分別為33.9%,27.9%和26.4%;對照為31.6%。在隔15 d灌溉條件下,不同覆蓋物對無芒隱子草的建植率影響顯著。砂子覆蓋的建植率最高達40.7%,顯著高于其他處理;地膜覆蓋為23.6%,與對照(22.2%)無顯著差異,但顯著高于稻草覆蓋(15.9%)(圖2)。

表1 不同覆蓋物對0～10cm土壤層含水量的影響Table 1 Effect of different mulching on 0-10cm layer soil water content

2.3 覆蓋物對無芒隱子草幼苗生長的影響

覆蓋物對無芒隱子草的生長具顯著影響。2種灌溉條件下,砂子覆蓋處理的株高、葉片數(shù)、分蘗數(shù)、冠幅、葉面積(表2)和地上生物量(圖3)顯著高于其他處理(對照處理的株高除外)。地膜覆蓋對生長有促進作用,但效果不顯著。稻草覆蓋對生長有抑制作用。隔5 d灌溉條件下,株高、葉片數(shù)、分蘗數(shù)、冠幅、葉面積和地上生物量高于隔15 d灌溉處理。

圖2 不同覆蓋物對無芒隱子草建植率的影響Fig.2 Effect of different mulchings on establishment rate of C.songorica

圖3 不同覆蓋物對無芒隱子草地上生物量的影響Fig.3 Effect of different mulchings on above ground biomass of C.songorica

表2 不同覆蓋物對無芒隱子草幼苗生長的影響Table 2 Effect of different mulchings on seedling growth of C.songorica

3 討論

幼苗建植是野生草人工栽培成功的前提。覆蓋處理可以有效調節(jié)土壤溫度、水分、鹽分、肥力和質地等因素,進而有效提高了植物的建植率和幼苗生長[4,13],并且有利于雜草防除;但不同覆蓋物影響不同。本研究結果表明,砂子和地膜覆蓋可以提高土壤溫度,而稻草覆蓋降低土壤溫度,這與以往研究結果一致[5]。

地表的覆蓋物減弱了土壤與大氣之間的水分交換強度,這不但減少了土壤水分的蒸發(fā),還將土壤深層水分提升到土壤表層,而且提高了水分利用效率[14]。在植物生長早期覆蓋物可以保持土壤表層水分,植物生長中后期植株本身遮蓋可以替代覆蓋處理起到保墑的效果[15]。這說明苗期覆蓋處理對于干旱地區(qū)植物成功建植具有重要意義。本研究結果進一步證明,各覆蓋處理均有良好的保墑作用。其中,稻草和地膜覆蓋土壤含水量較高,其次為砂子覆蓋,對照含水量最低。

砂子覆蓋可以顯著提高無芒隱子草的建植率和幼苗生長(圖1,2)。這可能是由于砂子的質地比較疏松,有利于種子出土成苗,通透性好,有利于透氣并能形成上干下濕的環(huán)境。另外,砂子覆蓋有效提高了土壤含水量、溫度和晝夜溫差,十分有利于小種子的萌發(fā)出苗和幼苗生長。地膜和稻草覆蓋雖然能大幅度提高土壤含水量,但是地膜覆蓋土壤溫度過高,溫度上升過快,但下降速度較慢,導致土壤溫度長時間處在過高的水平(一般處在30～38℃),會造成種子的次生休眠,以及萌發(fā)后幼苗灼傷和根系過早的老化等,不利于無芒隱子草建植生長。稻草覆蓋導致最高土壤溫度也低于20℃,嚴重抑制了種子的萌發(fā)出苗。

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