紀榮花，于 磊，魯為華，艾尼娃爾·艾合買提

（石河子大學 動物科技學院，新疆 石河子 832003）

紫花苜蓿（Medicago sativa）素有“牧草之王”的美稱，在我國有悠久的栽培歷史［1］。其蛋白質含量高，且含有多種礦物質及維生素，是多種家畜的優(yōu)質飼料［2］。新疆光熱資源豐富，有利于苜蓿的物質積累，具有獲得苜蓿高產得天獨厚的自然條件，同時苜蓿根系發(fā)達，在改良土壤和保持水土方面成效顯著，具有重要的生態(tài)意義。

苜蓿建植當年的生長發(fā)育狀況不僅直接關系到當年獲得的產量高低，而且對今后若干年的正常生長和飼草產量產生影響，苜蓿根系生長與地上部分關系密切［3］，強大的根系優(yōu)勢是苜蓿高產的生理基礎。選用了8個苜蓿品種為對象開展建植當年田間生長與根系發(fā)育狀況的研究，力求探尋苜蓿生長當年地上部分生長與根系發(fā)育變化，揭示苜蓿地上和地下兩部分生長發(fā)育相互之間的協(xié)調規(guī)律，并且比較了不同苜蓿品種之間的根系和地上部分生長發(fā)育的特征差異，為大田苜蓿生產選擇適宜的品種和苜蓿建植當年田間管理提供科學依據。

1 材料和方法

1.1 試驗地自然概況

試驗地設在新疆石河子大學牧草試驗地。石河子地處歐亞大陸腹地的準噶爾盆地南緣，海拔為444m。年均氣溫為6.6℃；極端低溫為－42.8℃，極端高溫為43.1℃。全年無霜期155～190d，年降水量115～200mm，年蒸發(fā)量1 500～1 900mm。年均日照時數2 526h。試驗地具有灌溉條件作保證。

1.2 試驗材料

供試苜蓿品種及來源見表1。

表1 供試紫花苜蓿品種名稱、原產地及來源Table 1 Name，producing area and origin of eight alfalfa varieties

1.3 試驗方法

1.3.1 試驗設計與田間管理 試驗采用完全隨機區(qū)組設計，8個處理，3次重復，共計24個小區(qū)。小區(qū)之間修筑田埂進行隔離。小區(qū)面積4m×7m。于2008年11月8日采用人工條播進行播種，行距30cm，播種量為12kg/hm2，播深1.5～2.0cm。在2009年苜蓿生長第1年的整個試驗期內，采用畦灌方式，灌溉4次，未進行施肥等處理，并及時清除田間雜草。

1.3.2 測定項目及方法 自然高度：每隔5d每個小區(qū)隨機取10株測定植株自然高度；植株生物量：在每個小區(qū)隨機選取3個1m樣段，采用壕溝法，每個小區(qū)隨機取10株，洗凈根端泥土，將樣品帶回實驗室自然風干測定植株風干重。每月測定1次。

根系指標測定：在每個小區(qū)內隨機選取3個1m樣段，采用壕溝法，每個小區(qū)隨機取10株，洗凈根端泥土，將樣品帶回實驗室測定根系指標［3］。

（1）主根直徑：在每次刈割后測定，利用游標卡尺進行測量。

（2）根頸直徑：第1次刈割后每月測定1次，利用游標卡尺進行測量。

（3）根頸分枝數：第1次刈割后每月測定1次。

（4）根體積：第1次刈割后每月測定1次，采用量筒排水法。

用邏輯斯蒂方程反映整個種群的動態(tài)生長過程［4］。其方程表達式為：

式中Nt經方程擬合后的擬合值，該值客觀上要優(yōu)于觀察值；K：生物積累量的上限，該值可以通過對觀察值的處理得到；e：自然對數的底；r：各苜蓿在特定時間點上的內稟增長率；a：模型的待定參數。

1.4 數據統(tǒng)計和分析

試驗數據采用Excel和DPS 6.05數據處理軟件進行統(tǒng)計分析。

2 結果與分析

2.1 生長發(fā)育擬合結果

采用邏輯斯蒂方程對不同苜蓿品種生長曲線進行擬合，對各苜蓿品種的生長規(guī)律進行研究。邏輯斯蒂方程反映生物種群的動態(tài)生長過程，運用其對生物的種群增長作描述，可反映出整個生長過程的動態(tài)規(guī)律［4］。K值反映了各品種的增長潛力，K值越大表明該品種在該環(huán)境條件下生長潛力越大。生長潛力較大的品種有皇冠、阿爾岡金、WL－323、寧苜一號、三得利，增長潛力較小的品種為亮苜2號、青睞、苜蓿王（表2）。r值反映了各品種的內稟增長率，其值越大，說明該品種對環(huán)境條件越敏感，各品種對環(huán)境的敏感性大小為：亮苜2號＞苜蓿王＞青睞＞WL－323＞寧苜一號＞阿爾岡金＞三得利＞皇冠。對環(huán)境條件敏感性大的品種生長潛力較小，可能是敏感性大的品種對環(huán)境條件要求較為苛刻，生長空間具有一定的局限性，導致其生長潛力較小。而對環(huán)境條件敏感性較小的品種生長潛力較大，表明了其對環(huán)境的適應性較大，生長空間也較大。

2.2 物質積累動態(tài)

表2 不同苜蓿品種當年生長曲線擬合參數Table 2 Logistic paramete of fit of each variety growth curve

不同苜蓿品種整個植株物質積累呈現出“慢－快－慢－快”的規(guī)律。在苜蓿生長早期，由于苜蓿植株地上部分生長葉片數較少，光合作用能力很弱，根系處于發(fā)育初期，物質積累較為緩慢。之后，隨著光合作用能力的增強，物質積累加快；在第1次刈割后，刈割使地上部分光合作用生產力降低，根系生長受到抑制，物質積累變得緩慢，在刈割后10～15d，苜蓿已經長出一定數量的葉片，其光合作用能力增強，根系生長恢復正常，物質積累加快［5］（圖1）。

圖1 不同苜蓿品種當年物質積累動態(tài)Fig.1 The dynamic state of matter accumulation of varieties

2.3 根系特性

根系是植物吸收和貯存營養(yǎng)物質的重要器官，根系生長發(fā)育的狀況直接影響到地上部分的產量。苜蓿為軸根型植物，根系發(fā)達。不同苜蓿品種在不同土層中主根直徑表現出規(guī)律性變化，即隨著土層的加深，主根直徑變?。ū?），呈倒立的圓錐形，這與康俊梅等［7］的研究結果一致。各品種生長當年第1茬苜蓿主根直徑在10～20cm土層顯著差異（P＜0.05）。青睞主根直徑最粗，為5.16mm，極顯著（P＜0.01）高于寧苜一號、皇冠和阿爾岡金，顯著（P＜0.05）高于 WL－323、亮苜2號，與苜蓿王、三得利差異不顯著。而苜蓿王與三得利顯著（P＜0.05）高于寧苜一號和皇冠。在20～30 cm土層，WL－323、青睞、亮苜2號、三得利、苜蓿王差異不顯著；青睞主根直徑最粗為，3.32mm，極顯著（P＜0.01）高于寧苜一號，顯著（P＜0.05）高于皇冠和阿爾岡金。在大于30cm土層時，此時阿爾岡金和寧苜一號的根系長度低于30cm，與除皇冠以外的幾個品種表現出極顯著差異（P＜0.01）。在第2次刈割時，苜蓿主根直徑明顯變粗，在0～10cm土層，寧苜一號變化最大，與第1次刈割相比，主根直徑加粗2.57mm；在低于30cm土層，寧苜一號和阿爾岡金的主根直徑分別為2.30mm和2.27mm。

根頸分枝數、根頸直徑影響地上部分產量。不同苜蓿品種生長當年第1茬根頸分枝數存在顯著差異（表4）。以亮苜2號根頸分枝數最多，為5.4個，極顯著（P＜0.01）高于其他幾個品種；皇冠次之，為3.2個分枝數，極顯著（P＜0.01）高于苜蓿王；其他幾個品種均顯著（P＜0.05）高于苜蓿王，苜蓿王僅為0.6個分枝數。在試驗期內各苜蓿品種根頸直徑前后變化較大的有三得利、皇冠、寧苜一號、亮苜2號、WL－323。其中以三得利變化最大，比試驗初期增加了6.29mm；皇冠次之，增加4.92mm；亮苜2號、寧苜一號、WL－323根頸直徑較試驗前期分別增加了4.88mm、4.76mm、4.59mm；苜蓿王變化最小，僅比試驗前期增加2.15 mm，青睞增加了2.51mm，阿爾岡金3.07mm。

根系體積直接反映了植物根系與土壤的接觸面積，接觸面積越大，植物根系吸收養(yǎng)分和水分的能力也就越強［6］。在刈割前（6月30日），阿爾岡金的根體積為9.07cm3，比 WL－323、寧苜一號分別高4.29cm3、4.11cm3（圖2）。刈割后（7月31日）不同苜蓿品種其根系體積變化較小，說明刈割抑制了植株根系體積的增加。在試驗期內阿爾岡金根系體積增加最為緩慢，在試驗結束時，與刈割前體積相比，僅增加8.05%；而WL－323、寧苜一號、三得利與刈割前體積相比，則增加60.17%、57.61%、50.09%，體積變化較大。

2.4 苜蓿物質積累和根系特性的相關性分析

苜蓿的地上部分物質積累與根系的生長發(fā)育緊密相關，苜蓿的物質積累與根體積、根頸直徑極顯著相關，與0～10cm土層主根直徑顯著相關，與根頸分枝數、主根在10～20、20～30cm、＞30cm土層直徑正相關。與根體積相關系數最大，為0.72，根頸直徑次之，為0.61（表5）。

說明根體積和根頸直徑對植株整體物質積累的影響最大，主根在0～10cm土層直徑對植株物質積累影響次之，而根體積與根頸直徑、主根直徑極顯著相關，根頸直徑與主根直徑呈極顯著相關，主根在0～10cm土層直徑與主根在10～20、20～30、＞30cm土層直徑極顯著相關。根系的生長發(fā)育各項指標間緊密相關，根系是植物吸收、貯存營養(yǎng)物質的重要營養(yǎng)器官，根系發(fā)育的好壞直接影響到整個植株的物質積累。

圖2 苜蓿品種根體積變化動態(tài)Fig.2 The root volum characteristic of each variety

表3 苜蓿品種不同土層深度主根直徑Table 3 The taproot diameter under different soil horizons of each variety mm

表4 不同苜蓿品種根頸直徑與分枝數Table 4 The crown characteristic of each variety

表5 苜蓿物質積累與根系參數的相關系數Table 5 The coefficient correlation of matter accumulation and root system parameter

3 討論

牧草生長力的強弱與牧草的生物量和利用方式有關［7］。王秀領等［8］研究表明苜蓿日增長高度在品種間、茬次間存在差異。指出各苜蓿品種均以第3茬草日增長量（1.5～2.0cm/d）最大，第4茬草日增長量（平均1.2cm/d左右）最小，這與苜蓿生長期間的溫度、水分和光照有關。本研究中，環(huán)境敏感性越大的品種其生長潛力相對較小，這是由于敏感性大的品種適應能力較差，植物機體不能夠及時積極地應對環(huán)境條件變化。

有研究指出，在苜蓿生長期內出現兩個遲滯期，第1個遲滯期是在早春，由于光熱條件較差，導致苜蓿生長緩慢，第2個遲滯期出現在生長后期，此時苜蓿開始生殖生長導致營養(yǎng)生長減弱，造成生長緩慢。本試驗中苜蓿物質積累呈現“慢－快－慢－快”的規(guī)律，在刈割后植株物質積累變慢是由于刈割導致光合葉面積大幅減少，呼吸作用增強，光合效率降低，植物本身在進行一定時間的生理調整之后光合作用逐漸恢復，物質積累增加。對各苜蓿品種根系特征的研究表明，不同苜蓿品種根系特性具有一定差異。在第1次刈割時青睞、苜蓿王、阿爾岡金主根直徑最粗；亮苜2號、皇冠根頸分枝數較多。在第2次刈割時，各品種苜蓿在上述兩個指標上沒有差異。阿爾岡金在整個生育期內根體積變化小且均維持在較高水平。就物質積累動態(tài)綜合分析可得知各苜蓿品種在初期生長發(fā)育時，根系生長發(fā)育特性影響地上部分物質積累狀況。根系發(fā)育較好的品種如阿爾岡金，干物質積累明顯較高。在第2次刈割時，不同品種根系指標差異減小，地上部分物質積累差異表現出相同規(guī)律。這表明地上部分的物質積累與根系的生長發(fā)育緊密相關。本試驗中相關性分析表明苜蓿物質積累與根體積、根頸直徑極顯著相關，與主根在0～10cm土層直徑顯著相關，與根頸分枝數、主根在10～20、20～30、＞30cm土層直徑正相關。

4 結論

（1）參試各品種的生長擬合曲線表明皇冠、阿爾岡金、WL－323、寧苜一號、三得利在理想條件下具有較大的生長潛力，其對環(huán)境的敏感性較小。

（2）各品種的物質積累動態(tài)均表現為“慢－快－慢－快”，在刈割后，植株光合作用能力的降低導致了植株生長速度的降低。

（3）參試苜蓿品種各根系參數間存在差異。第1茬苜蓿以青睞、苜蓿王、三得利主根直徑最粗，刈割后各苜蓿品種主根直徑差異不顯著；亮苜2號和皇冠根頸分枝數明顯高于其他幾個品種；阿爾岡金的根體積在整個測定期內變化不大且均維持在較高水平，試驗結束時WL－323、寧苜一號、三得利根體積均顯著高于刈割前。綜合分析可知，三得利、青睞、寧苜一號、WL－323根系發(fā)育較好。

（4）物質積累與根系各指標的相關性分析表明，物質積累與根體積、根頸直徑極顯著相關，與主根在0～10cm土層直徑顯著相關，與根頸分枝數、主根在10～20、20～30、＞30cm土層直徑呈正相關。因此，在選擇苜蓿品種時，結合地上部分生長發(fā)育狀況，應選擇根系生長發(fā)育能力較強的品種，則可實現苜蓿的優(yōu)質高產。

［1］焦亮，李陽春，魏臻武，等.10個紫花苜蓿品種比較試驗［J］.草原與草坪，2006（5）：21－25.

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