徐桂花,劉水華,戴征煌,黃 棟,胡文婷,于徐根,甘興華

(江西省畜牧技術(shù)推廣站，江西 南昌 330046)

江西作為我國水稻主要產(chǎn)區(qū),擁有水稻生產(chǎn)面積370.56萬hm2[1]。在全省水稻田中,高產(chǎn)、中產(chǎn)和低產(chǎn)田各占1/3左右。其中中低產(chǎn)田分布于地勢較低、地下水位較高的山丘垅田、坑田、沖田下部和平原低洼地段。由于犁底層以下長年處于積水狀態(tài),鐵錳還原,土色呈明顯的灰黃或灰藍(lán)色,形成爛泥田、銹水田、冷浸田等。牧草作為非濕生植物,如何在長年處于積水狀態(tài)的爛泥田、銹水田、冷浸田中進(jìn)行秋冬種植生產(chǎn),以獲取較高的產(chǎn)量,是江西乃至整個南方冬閑田種好牧草的一個重要問題。本研究采用盆栽法模擬高水位水脅迫環(huán)境,觀測了幾種牧草的生長表現(xiàn),以期為在冬閑田種好牧草提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于江西省南昌縣江西現(xiàn)代牧業(yè)科技園(江西省蠶桑茶葉研究所)百草園基地。地處亞熱帶季風(fēng)氣候,為南方典型的紅壤區(qū)水稻田。北緯28°22′22″,東經(jīng)115°59′08″,海拔32 m。主要的氣候條件為：全年降水量162.11 mm,年均溫17.6 ℃,最熱月均溫29.2 ℃,最冷月均溫5.3 ℃,年極端最高溫度40.9 ℃,年極端最低溫度-9.9 ℃,無霜期259 d,初霜日11月23日,終霜日3月2日,年積溫(≥0 ℃)6435.9 ℃·d,年有效積溫(≥10 ℃)5395 ℃·d。試驗用土取自水稻田,水稻田前茬為水稻。土壤有機質(zhì)含量為34.9 g/kg，水解氮83.0 mg/kg，有效磷22.9 mg/kg，速效鉀43.0 mg/kg,土壤pH值為5.3。

1.2 參試品種

參試多花黑麥草品種為贛選黑麥草,由江西省畜牧技術(shù)推廣站提供;燕麥、小黑麥(冬牧70)、飼用豌豆、紫云英由鄭州華豐草業(yè)公司提供;箭筈豌豆、毛苕子由西南民族大學(xué)提供。

1.3 試驗設(shè)計

試驗采用盆栽法。選用直徑8 cm、高度18 cm的PP塑料直筒,每筒裝過篩、除雜、等量的農(nóng)田熟土。試驗共設(shè)3個水位處理,每個處理5個重復(fù),7個品種總共用105個塑料直筒。在分蘗期或分枝期,將同一處理的10個塑料直筒放置在裝有水的塑料花盆(寬25 cm×長45 cm×高15 cm)中,共計9個大花盆。其中處理1:花盆水位低于塑料直筒的土壤面5 cm(5 cm處理);處理2:花盆水位低于塑料直筒的土壤面10 cm(10 cm處理);處理3:花盆水位低于塑料直筒的土壤面15 cm(15 cm處理)。燕麥與黑麥草為一組,小黑麥與紫云英一組，箭筈豌豆與毛苕子一組，飼用豌豆一組。

1.4 田間管理

于2016年10月29日播種，播種量為10粒/筒；于11月20日間苗,禾本科每盆苗數(shù)5株,豆科每盆苗數(shù)8株。當(dāng)幼苗生長至分枝/分蘗期時進(jìn)行水位處理。水位處理日期:毛苕子2016年11月21日，箭筈豌豆12月1日，黑麥草和燕麥12月9日，小黑麥12月23日，飼用豌豆12月29日，紫云英2017年1月23日。水位處理結(jié)束后測定各項目的日期:飼用豌豆2017年2月15日;毛苕子、箭筈豌豆、小黑麥2017年3月8日;紫云英、黑麥草和燕麥2017年3月27日。在水位脅迫處理期間,將尿素溶解于水后作追肥施用,于2月16日對每個塑料直筒(飼用豌豆除外)施用尿素0.38 g；于3月10日對紫云英、黑麥草和燕麥的塑料直筒追施尿素0.76 g。

1.5 測定項目

1.5.1 株高 在測定生物產(chǎn)量前,測量每筒每株從地面至植株最高部位的絕對高度。

1.5.2 鮮草產(chǎn)量 測完株高后,以留茬高度1 cm的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行剪割；每個重復(fù)獨立用0.01 g天秤進(jìn)行鮮草稱重。

1.5.3 干鮮比取樣與測定 在稱量后,對每個重復(fù)的草樣進(jìn)行莖葉分離、青黃部分分離,用自封袋裝袋,帶回實驗室置于60～65 ℃烘箱烘干12 h；然后取出，放置在室內(nèi)冷卻回潮24 h后稱重；再放入烘箱在60～65 ℃下烘干8 h,取出放置室內(nèi)冷卻回潮24 h后稱重,直至兩次稱量之差不超過2.5 g,最后計算該小區(qū)的干鮮比。

1.5.4 干草產(chǎn)量 干草產(chǎn)量的計算公式為：干草產(chǎn)量=鮮草產(chǎn)量×干鮮比。

1.5.5 地下根干重 刈割后,將每個處理的3個塑料直筒,用尼龍袋裝袋浸泡于水塘,進(jìn)行根部清洗,再用自來水將根部沖洗干凈,帶回實驗室放置于烘箱70 ℃烘干至恒重，稱重。

1.6 數(shù)據(jù)統(tǒng)計

使用Microsoft Excel對各項測量數(shù)據(jù)進(jìn)行描述性統(tǒng)計分析;用SPSS 13.0軟件進(jìn)行方差分析,以比較不同品種在不同處理下各性狀指標(biāo)的差異性和變化。

2 結(jié)果與分析

2.1 水脅迫環(huán)境對牧草株高的影響

由圖1可知,隨著水位越來越高,牧草植株越來越低矮。與15 cm處理相比,5 cm處理的株高降幅較大,除黑麥草外,其他牧草存在顯著差異(P<0.05)，其中紫云英降幅最大,達(dá)50.5%；其次為小黑麥，降幅為37.9%；飼用豌豆和毛苕子的降幅分別為27.3%和26.6%；降幅最低的是多花黑麥草，為16.2%。與15 cm處理相比,10 cm處理的株高降幅較小，其中燕麥的株高僅降低了2.3%(P>0.05),多花黑麥草和飼用豌豆的株高降幅分別是3.8%和12.6%(P>0.05),而其他牧草表現(xiàn)出顯著差異(P<0.05)。

圖1 不同水位處理下各牧草株高的變化

2.2 水脅迫環(huán)境對牧草分枝/分蘗數(shù)的影響

由表1可知,隨著土壤水位的升高,牧草的分枝數(shù)/分蘗數(shù)逐漸下降。飼用豌豆、黑麥草、小黑麥的分枝/分蘗數(shù)在不同處理間無顯著差異。紫云英、燕麥和毛苕子15 cm處理的分枝數(shù)/分蘗數(shù)均顯著高于10 cm處理和5 cm處理的(P<0.05)。箭筈豌豆15 cm處理的分枝數(shù)顯著高于5 cm處理的(P<0.05),但與10 cm處理無顯著差異(P>0.05)。

2.3 水脅迫環(huán)境對牧草生物量的影響

2.3.1 地上生物量 隨著土壤水位的升高,牧草的單株干重逐漸下降(表2)。飼用豌豆、燕麥、箭筈豌豆的單株干重在3個處理間存在顯著差異(P<0.05)。多花黑麥草、紫云英、毛苕子、小黑麥在15 cm處理的單株干重顯著高于其它2個處理的(P<0.05)。

表1 在水脅迫下牧草的分枝/分蘗數(shù)個/株

注：同一行數(shù)據(jù)后附有相同小寫字母者表示無顯著差異(P>0.05)，否則表示有顯著差異(P<0.05)。下同。

與15 cm處理相比,5 cm處理的單株干重降幅較大,其中紫云英、箭筈豌豆、毛苕子、燕麥、小黑麥、飼用豌豆、多花黑麥草的降幅分別達(dá)66.2%、53.8%、53.0%、52.0%、49.5%、39.8%、26.8%。

與15 cm處理相比,10 cm處理的牧草單株干重降幅略有減小,紫云英、箭筈豌豆、毛苕子、燕麥、小黑麥、飼用豌豆、多花黑麥草的降幅分別是64.2%、32.3%、35.2%、31.1%、47.8%、21.0%、16.9%。

表2 在水脅迫環(huán)境下牧草單株干重的變化

2.3.2 地下生物量 7種牧草隨著土壤水位的升高,地下生物量逐漸下降(表3)。飼用豌豆、燕麥在5 cm處理的根干重顯著低于其它2個處理的(P<0.05)；黑麥草、紫云英、箭筈豌豆、毛苕子在5 cm處理的根干重顯著低于15 cm處理的,但在10 cm處理的根干重與其它處理無顯著差異;紫云英、小黑麥的根干重在5 cm處理和10 cm處理之間無顯著差異,但均顯著低于15 cm處理的(P<0.05)。

5 cm處理與15 cm處理相比,各牧草的單株根干重降幅較大,尤其是豆科牧草,其中飼用豌豆、紫云英、毛苕子、箭筈豌豆的降幅分別達(dá)69.7%、61.1、56.4%、55.4%；禾本科牧草降幅最大的是多花黑麥草(降幅為43.0%),其次是燕麥(31.5%)和小黑麥(26.9%)。

10 cm處理與15 cm處理相比,單株根干重降幅有所下降，降幅較大的是紫云英和箭筈豌豆,降幅分別達(dá)65.4%、33.3%；而飼用豌豆、毛苕子的降幅分別僅為9.5%、16.0%；禾本科牧草降幅最大的仍是多花黑麥草,為22.5%,其次是小黑麥,最低的為燕麥,僅為10.0%。

表3 在水脅迫環(huán)境下牧草根干重的變化

2.4 水脅迫環(huán)境對牧草枯黃率和莖葉比的影響

由表4可知,在不同水位脅迫環(huán)境下,各牧草的枯黃率和莖葉比變化不盡相同。具體來說，飼用豌豆和箭筈豌豆的莖葉比隨著土壤水位升高而呈上升趨勢,其他牧草則呈下降態(tài)勢；飼用豌豆的莖葉比在3個處理間存在顯著差異(P<0.05)；紫云英和小黑麥在15 cm處理的莖葉比顯著高于其他2個處理的(P<0.05)；其他牧草的莖葉比在3個處理間無顯著差異(P>0.05)。

隨著土壤水位增高,飼用豌豆和黑麥草的枯黃率呈上升趨勢,而燕麥正好相反。飼用豌豆的枯黃率在3個處理間存在顯著差異(P<0.05),燕麥在5 cm處理的枯黃率顯著低于其他2個處理的(P<0.05)。

3 討論與結(jié)論

植物對水的需求是有一定限度的,水分過多或過少均對植物生長不利,特別是地下高水位會嚴(yán)重影響作物的生長發(fā)育。當(dāng)土壤水分過多時產(chǎn)生澇害,植物的光合速率迅速下降,葉綠素含量下降,葉片早衰、脫落,植物生長不好,甚至爛根死苗。土壤澇漬對中生植物和旱生植物而言是一種逆境[2]。在本試驗中,隨著土壤水位的升高,牧草的株高、分枝/分蘗數(shù)、地上生物量、地下生物量均逐漸降低,這與淹水環(huán)境下其他作物的研究結(jié)果[3-4]類似。莖葉比是反映牧草生產(chǎn)性能好壞的重要指標(biāo)。本試驗發(fā)現(xiàn)，飼用豌豆和箭筈豌豆的莖葉比隨著土壤水位增高而呈上升趨勢,其他牧草呈下降態(tài)勢,這可能與各牧草的品種特性及其植株高度有關(guān)。

表4 在水脅迫環(huán)境下牧草莖葉比和枯黃率的變化

注：“/”表示未測。

在漬水條件下的產(chǎn)量可作為耐澇性的指標(biāo)之一。在本試驗中，隨著土壤水位的升高,牧草的地上生物量、地下生物量均逐漸降低,但各牧草的降幅不一樣。多花黑麥草經(jīng)水位處理108 d,5 cm處理的地上部分生物量比15 cm處理降低了26.8%,10 cm處理比15 cm處理降低了16.9%。而其他幾種牧草在水位處理時間短于108 d的條件下,地上生物量和地下生物量的下降幅度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于多花黑麥草的?？傮w而言,土壤地下水位5 cm和10 cm處理對牧草生產(chǎn)有顯著的減產(chǎn)效應(yīng);在耐澇性方面,以黑麥草的表現(xiàn)最佳。

牧草生產(chǎn)的目的主要是收獲較高的生物產(chǎn)量,并且在種植地的選擇和栽培管理方面要求較低。目前對高水位土壤環(huán)境下南方冬閑田種植牧草的研究基本上處于空白。本文通過模擬控制土壤地下水位,較為淺顯地研究了不同牧草對水位脅迫的生長反應(yīng),認(rèn)為土壤地下水位高會嚴(yán)重影響各種牧草的生長,產(chǎn)量下降明顯,多數(shù)品種減產(chǎn)達(dá)50%以上。如何在高地下水位的冬閑田種好牧草還有待進(jìn)一步深入研究。