侯宇, 郭蔭杰, 張金偉, 付悅, 孫海明, 趙桂云, 王鶴琪, 范高華,*, 張俊捷, 余顧杭, 王婷, 禹樸家

松嫩草地主要豆科牧草的適應(yīng)性與種植利用研究

侯宇1, 郭蔭杰2, 張金偉3, 付悅4, 孫海明1, 趙桂云1, 王鶴琪2, 范高華2,*, 張俊捷1, 余顧杭1, 王婷2, 禹樸家5

1. 北華大學(xué)理學(xué)院, 吉林 132021 2. 中國(guó)科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所, 吉林省草地畜牧重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 長(zhǎng)春 130102 3. 東北師范大學(xué) 草地科學(xué)研究所植被生態(tài)科學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 長(zhǎng)春 130024 4. 吉林市萬(wàn)信中學(xué)校, 吉林 132000 5. 重慶金佛山喀斯特生態(tài)系統(tǒng)野外科學(xué)觀測(cè)研究站, 西南大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院, 重慶 400715

通過(guò)比較松嫩草地主要豆科牧草種子萌發(fā)期耐鹽堿性的差異, 苗期出苗情況和病蟲(chóng)害及種植牧草后對(duì)土壤化學(xué)性質(zhì)的影響, 對(duì)該6種豆科牧草進(jìn)行綜合評(píng)價(jià), 并選出適宜在松嫩鹽堿化草地種植的豆科牧草。結(jié)果表明, 在萌發(fā)期, 紫花苜蓿 (L.)、扁蓿豆 ()、興安胡枝子 ()、細(xì)葉胡枝子 ()和黃花草木樨 () 5種小粒種子耐鹽堿性好于大粒種子廣布野豌豆 (), 尤其是紫花苜蓿 (L.), 其發(fā)芽率和活力指數(shù)在低鹽濃度 (≤ 0.4% NaCl)環(huán)境中高于對(duì)照條件; 苗期小粒種子出苗較快 (3—4 d), 大粒種子廣布野豌豆 () 出苗時(shí)間較長(zhǎng) (9 d); 細(xì)葉胡枝子 ()、興安胡枝子 ()和黃花草木樨 ()不易遭病蟲(chóng)害, 其余3種易受蚜蟲(chóng)和七星瓢蟲(chóng)危害。種植6種豆科牧草后土壤氮含量都有一定程度的提高, 尤其是興安胡枝子 (); 土壤pH也有了一定程度的降低, 尤其是紫花苜蓿 (L.)。綜合比較發(fā)現(xiàn)松嫩草地6種豆科牧草以種植小粒種子紫花苜蓿 (L.)和興安胡枝子 ()牧草為更好。

豆科牧草; 種子萌發(fā); 耐鹽堿性; 土壤含氮量

0 前言

豆科牧草是草地生態(tài)系統(tǒng)中重要的組成部分, 具有改善草地氮素平衡、提高牧草產(chǎn)量和營(yíng)養(yǎng)、改善土壤理化性能及防止水土流失等生物學(xué)特征。豆科牧草具有產(chǎn)量高、適應(yīng)性強(qiáng)、草質(zhì)優(yōu)良、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高、適口性好及易于牲畜消化等特點(diǎn), 目前其應(yīng)用在國(guó)內(nèi)外受到高度重視, 其種子也是改良鹽堿化退化草地、建植人工草地以提高畜牧業(yè)生產(chǎn)力的物質(zhì)基礎(chǔ)[1], 亦是鹽堿化地區(qū)生態(tài)工程建設(shè)的基礎(chǔ)材料。豆科牧草是東北農(nóng)牧交錯(cuò)帶草地畜牧業(yè)發(fā)展粗蛋白的重要來(lái)源之一, 不僅為牲畜提供高的蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng), 同時(shí)可以培肥地力、改良土壤[2], 還能通過(guò)根瘤菌固定大氣中的氮, 將其轉(zhuǎn)化為草地生態(tài)系統(tǒng)中的氮素營(yíng)養(yǎng), 使草地土質(zhì)肥沃, 達(dá)到提高草地生產(chǎn)力和持久穩(wěn)定的良性循環(huán), 并滿足草食牲畜日糧需求, 最終形成草地第二性生產(chǎn)—?jiǎng)游锏鞍踪|(zhì)。因此, 豆科牧草是優(yōu)良的種質(zhì)資源, 其具有豐富的遺傳多樣性, 可直接利用, 以改良牧場(chǎng)和建植人工草地; 也可間接利用其優(yōu)良性狀, 運(yùn)用遺傳和生物技術(shù)培育牧草新品種, 形成豐富的牧草種植結(jié)構(gòu), 不斷提高鹽堿化草地治理的質(zhì)量效益和增加社會(huì)的經(jīng)濟(jì)效益。

以往對(duì)豆科牧草的研究多集中在抗旱[3-11]、抗鹽堿性[12-18]、打破硬實(shí)[19-22]和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值[23-25]等方面的研究。其中, 影響豆科牧草生長(zhǎng)和產(chǎn)量的主要因素是鹽脅迫和干旱脅迫, 與生長(zhǎng)相比, 種子萌發(fā)時(shí)期是整個(gè)植物生活史中最易受鹽堿毒害的時(shí)期[26], 尤其是在堿脅迫下, 植物種子還需調(diào)節(jié)高pH值的脅迫; 在鹽、堿脅迫處理下, 堿脅迫下的發(fā)芽率、發(fā)芽速率、胚芽長(zhǎng)、胚根長(zhǎng)及活力指數(shù)等受脅迫影響更為嚴(yán)重, 主要是由于堿脅迫不僅承受離子的毒害, 還有高pH值所帶來(lái)的脅迫反應(yīng)。研究發(fā)現(xiàn), 50 mmol·L-1堿溶液脅迫下豆科牧草大粒種子不能萌發(fā), 但小粒種子仍可以相對(duì)萌發(fā)[26]; 但在100 mmol·L-1鹽溶液脅迫下, 苗中Na+含量達(dá)到最大值, 在100—200 mmol·L-1范圍內(nèi)呈下降趨勢(shì), 隨后又有增加的趨勢(shì); 也有研究發(fā)現(xiàn), 紫花苜蓿CW400和黃花苜蓿均在60 mmol·L-1NaCl中達(dá)到最大總發(fā)芽率100%[27]; 說(shuō)明堿脅迫比鹽脅迫具有更大的生態(tài)破壞力。目前, 對(duì)牧草資源抗逆性 (包括抗旱, 抗寒, 抗鹽堿, 抗病蟲(chóng)害等) 及對(duì)土壤改良方面的綜合研究較少, 特別是對(duì)于土壤鹽堿化問(wèn)題比較嚴(yán)重的松嫩平原, 鹽堿化問(wèn)題不僅是影響作物苗全苗壯進(jìn)而影響產(chǎn)量的主要因素, 而且更是造成牧草種子萌發(fā)困難, 生長(zhǎng)及產(chǎn)量下降的主要因素。隨著我國(guó)草業(yè)的快速發(fā)展, 土壤鹽堿化問(wèn)題已嚴(yán)重地制約著半人工草地和人工草地的建設(shè)步伐, 目前已成為亟待解決的問(wèn)題之一。本研究選取松嫩草原最常見(jiàn)、最具代表性且以有性繁殖為主的 6 種豆科牧草, 探討不同鹽堿濃度下豆科牧草種子的出苗特征、遭受病蟲(chóng)害類(lèi)型及對(duì)不同程度鹽化、堿化和鹽堿化的響應(yīng)情況, 旨在篩選出在我國(guó)鹽堿化草原地區(qū)適宜種植的優(yōu)良豆科牧草, 為不同鹽堿化草地豆科牧草的布局、草地的改良和恢復(fù)及人工草地的建設(shè)提供理論依據(jù), 以期促進(jìn)草地畜牧業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境的綜合改善。

1 實(shí)驗(yàn)材料與方法

1.1 供試材料

供試材料共有6種豆科牧草種子, 分別是公農(nóng)1號(hào)紫花苜蓿 (L.)品種、扁蓿豆 ()﹑細(xì)葉胡枝子 ()﹑興安胡枝子 ()﹑黃花草木樨 ()和廣布野豌豆 ()。

1.2 種子萌發(fā)試驗(yàn)方法

1.2.1 種子預(yù)處理

各供試牧草種子在做種子發(fā)芽試驗(yàn)前, 除公農(nóng)1號(hào)紫花苜蓿 (L.)品種外, 其余5種種子均采取了用濃硫酸 (98%)破除豆科牧草種子硬實(shí)的預(yù)處理。其中扁蓿豆 ()﹑細(xì)葉胡枝子 ()﹑興安胡枝子 ()﹑黃花草木樨 ()小粒種子處理時(shí)間為15—20 min, 廣布野豌豆 ()大粒種子處理時(shí)間為25 min。

1.2.2 種子發(fā)芽實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)于2015年3月初進(jìn)行, 選擇大小均一、籽粒飽滿的植物種子, 置于2層浸有蒸餾水濾紙的培養(yǎng)皿中, 每個(gè)培養(yǎng)皿放100粒種子, 3次重復(fù), 以蒸餾水作對(duì)照。設(shè)置 0.2、0.4、0.6……2.4% (選擇濃度根據(jù)預(yù)實(shí)驗(yàn)中6種豆科牧草種子的耐受性確定)[26, 28]的12個(gè)NaCl溶液濃度梯度和0.2、0.4、0.6、0.8、1.0% 的5個(gè)Na2CO3溶液濃度梯度。將種子置于光照與黑暗比為12︰12 h, 20 ℃培養(yǎng)箱內(nèi)進(jìn)行發(fā)芽實(shí)驗(yàn), 發(fā)芽時(shí)間設(shè)置為為10 d (發(fā)芽時(shí)間根據(jù)預(yù)實(shí)驗(yàn)中6種豆科牧草種子的發(fā)芽天數(shù)確定)。

1.2.3 萌發(fā)期調(diào)查項(xiàng)目

每天觀察并統(tǒng)計(jì)種子的發(fā)芽數(shù) (露白作為發(fā)芽標(biāo)準(zhǔn))、開(kāi)始萌發(fā)時(shí)間、第10 d發(fā)芽率; 并在第10 d每培養(yǎng)皿中隨機(jī)挑選10株幼苗, 測(cè)量并統(tǒng)計(jì)胚根和胚軸的長(zhǎng)度 (mm)。

紫花苜蓿(L.)、扁蓿豆 ()、細(xì)葉胡枝子 ()﹑興安胡枝子 ()和黃花草木樨 ()幼苗為子葉出土型幼苗, 其胚軸是連接子葉和胚根生長(zhǎng)點(diǎn)的下胚軸, 廣布野豌豆 ()為上胚軸, 幼苗為子葉留土型幼苗?；盍χ笖?shù)的計(jì)算為:(胚根長(zhǎng)+胚軸長(zhǎng))× 發(fā)芽率。

1.3 苗期調(diào)查

在苗期觀察并統(tǒng)計(jì)6種豆科牧草的出苗天數(shù)、出苗類(lèi)型及出苗后各物種遭蟲(chóng)害的類(lèi)型。

1.4 土壤化學(xué)性質(zhì)的測(cè)定

供試種子經(jīng)過(guò)濃硫酸(98%)打破硬實(shí)后, 在5—7月間, 采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)種植于東北師范大學(xué)草地所生態(tài)研究實(shí)驗(yàn)站的實(shí)驗(yàn)田中, 該區(qū)地勢(shì)平坦, 土壤類(lèi)型復(fù)雜多樣, 主要為鹽堿草甸土, 肥力中等, pH為8—10.0[28-29]。紫花苜蓿(L.)、扁蓿豆 ()﹑細(xì)葉胡枝子 ()﹑興安胡枝子 () ﹑黃花草木樨 () 和廣布野豌豆 ()種植最佳深度分別為2 cm、2 cm、2 cm、2 cm、3 cm、5 cm。于播種前取0—30 cm土壤, 3次重復(fù)。在當(dāng)年供試種完成一個(gè)生長(zhǎng)季后取根際0—30 cm的土壤, 3次重復(fù)。帶回實(shí)驗(yàn)試后陰干, 用凱式定氮儀測(cè)土壤的氮含量, pH計(jì)測(cè)量土壤pH。

1.5 數(shù)據(jù)處理

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)用SPSS17.0 (SPSS Inc) 進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析, Duncan進(jìn)行多重比較, 用Excel 2007進(jìn)行制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 NaCl處理對(duì)6種豆科牧草種子發(fā)芽率和活力指數(shù)的影響

不同濃度NaCl溶液處理對(duì)供試種子發(fā)芽率影響的調(diào)查結(jié)果發(fā)現(xiàn), 6種供試豆科牧草種子發(fā)芽率均隨NaCl溶液濃度的增加而下降 (表1)。紫花苜蓿(L.)、扁蓿豆 ()和興安胡枝子()的種子在0—1.0% NaCl鹽脅迫下發(fā)芽率變化不顯著 (> 0.05), 從1.2%開(kāi)始顯著下降 (< 0.05)。細(xì)葉胡枝子()、黃花草木樨() 的種子在1.0% NaCl鹽脅迫下發(fā)芽率開(kāi)始顯著下降。廣布野豌豆 () 的種子在0.4% NaCl鹽脅迫下發(fā)芽率開(kāi)始顯著下降, 1.6% NaCl鹽脅迫下發(fā)芽率下降到0。紫花苜蓿(L.)和細(xì)葉胡枝子() 的種子在2.2% NaCl鹽脅迫下發(fā)芽率下降到0, 其余3種豆科牧草種子在2.4% NaCl鹽脅迫下發(fā)芽率下降到0。

不同NaCl處理對(duì)供試種子活力指數(shù)的調(diào)查結(jié)果顯示, 6種供試豆科牧草種子活力指數(shù)均隨NaCl濃度的升高而降低 (圖1), 但在1.0—2.4% NaCl脅迫下種子活力指數(shù)變化不顯著 (≥ 0.05)。細(xì)葉胡枝子()、興安胡枝子() 的種子活力指數(shù)從0.2%開(kāi)始顯著下降; 扁蓿豆 ()從0.4%開(kāi)始顯著下降; 黃花草木樨 ()和廣布野豌豆 ()從0.8%開(kāi)始顯著下降; 紫花苜蓿(L.) 的種子活力指數(shù)則在0.2—0.6% NaCl脅迫下與對(duì)照相比顯著提高, 從1.0%開(kāi)始顯著下降。6種豆科牧草均從2.2—2.4% 活力指數(shù)下降到0。

表 1 NaCl 鹽脅迫下對(duì)供試種發(fā)芽率(%)的影響

注: 同列標(biāo)有相同字母的表示無(wú)顯著差異, 顯著水平為0.05。

圖1 不同濃度NaCl溶液脅迫對(duì)供試種活力指數(shù)的影響

Figure 1 Effect of different NaCl treatment on seed index of vigour of tested species

2.2 Na2CO3處理對(duì)6種豆科牧草種子發(fā)芽率和活力指數(shù)的影響

不同Na2CO3處理對(duì)供試種子發(fā)芽率的調(diào)查結(jié)果得出, 6種豆科牧草種子發(fā)芽率均隨Na2CO3溶液濃度的提高而下降 (表2)。種子發(fā)芽率在0—0.2%濃度范圍內(nèi)變化不顯著 (> 0.05), 從0.4%開(kāi)始顯著下降 (≤0.05)。紫花苜蓿(L.)、細(xì)葉胡枝子()和廣布野豌豆 () 的種子從0.8% Na2CO3溶液濃度脅迫下發(fā)芽率開(kāi)始下降到0; 扁蓿豆 () 的種子從0.6% Na2CO3溶液濃度脅迫下發(fā)芽率開(kāi)始下降到0; 興安胡枝子()和黃花草木樨 () 的種子從1.0% Na2CO3溶液濃度脅迫下發(fā)芽率下降到0。

表2 不同處理對(duì)供試種子發(fā)芽率(%)的影響

注: 同列標(biāo)有相同字母的表示無(wú)顯著差異, 顯著水平為0.05

不同Na2CO3處理對(duì)供試種子活力指數(shù)的調(diào)查結(jié)果表明, 6種供試豆科牧草種子活力指數(shù)均隨Na2CO3濃度的升高而降低 (圖2)。細(xì)葉胡枝子()、黃花草木樨 ()、興安胡枝子 ()和紫花苜蓿(L.) 的種子在0.2% Na2CO3溶液脅迫下, 活力指數(shù)與對(duì)照相比無(wú)顯著差異 (≥ 0.05), 從0.4%開(kāi)始顯著下降 (< 0.05); 廣布野豌豆()和扁蓿豆() 的種子在0.2—0.4% Na2CO3溶液脅迫下, 活力指數(shù)與對(duì)照相比變化不顯著 (≥ 0.05), 從0.6%脅迫下開(kāi)始顯著下降; 細(xì)葉胡枝子()、廣布野豌豆()、黃花草木樨()、興安胡枝子()和紫花苜蓿(L.) 的種子在0.8% Na2CO3溶液脅迫下, 活力指數(shù)下降到0; 扁蓿豆()在0.6% 脅迫下, 活力指數(shù)下降到0。

2.3 供試豆科牧草苗期特性及病蟲(chóng)害情況

人工種植的6種豆科牧草苗期調(diào)查結(jié)果顯示, 廣布野豌豆()出苗最晚為9 d, 其余5種出苗時(shí)間大致相同為3—4 d(表3)。出土類(lèi)型分為2種, 廣布野豌豆()為子葉留土類(lèi)型, 其余5種為子葉出土類(lèi)型。苗期病蟲(chóng)害情況也有不同之處, 除6種豆科牧草均不受病害影響外, 紫花苜蓿(L.)、扁蓿豆()和廣布野豌豆()易遭蟲(chóng)害, 多以蚜蟲(chóng)和七星瓢蟲(chóng)為主, 細(xì)葉胡枝子()、興安胡枝子()和黃花草木樨()幾乎不遭蟲(chóng)害。

圖2 不同濃度Na2CO3溶液脅迫對(duì)供試種活力指數(shù)的影響

Figure 2 Effect of different Na2CO3treatment on seed index of vigour of tested species

2.4 供試豆科牧草對(duì)土壤特性的影響

人工種植的6種豆科牧草對(duì)土壤化學(xué)性質(zhì)調(diào)查結(jié)果發(fā)現(xiàn), 對(duì)于氮含量的變化, 興安胡枝子()氮含量相對(duì)提高的值顯著高于黃花草木樨()和廣布野豌豆() (< 0.05), 興安胡枝子()與黃花草木樨()和廣布野豌豆()間氮含量差異顯著 (< 0.05), 其他供試種間無(wú)顯著差異 (≥ 0.05); 對(duì)于pH值的變化情況, 短期種植6種豆科牧草后土壤pH相對(duì)提高無(wú)顯著差異 (≥ 0.05) (表4)。

注: 同列標(biāo)有相同字母的表示無(wú)顯著差異, 顯著水平為0.05

3 討論與結(jié)論

對(duì)于干旱和土壤鹽堿化程度比較嚴(yán)重的松嫩平原, 篩選出適合當(dāng)?shù)貧夂蚝屯寥拉h(huán)境生長(zhǎng)的豆科牧草十分重要。

3.1 豆科牧草種子發(fā)芽率和活力指數(shù)分析

萌發(fā)期種子的抗鹽、堿性伴隨鹽[16]、堿[30]濃度的增加, 發(fā)芽率指數(shù)呈下降趨勢(shì), 這與前人研究結(jié)果相一致。小粒種子紫花苜蓿 (L.)、扁蓿豆 ()和興安胡枝子 ()的種子在0—1.0% NaCl鹽脅迫下發(fā)芽率差異不顯著(> 0.05), 說(shuō)明低鹽度會(huì)促進(jìn)紫花苜蓿 (L.)、扁蓿豆 ()和興安胡枝子 ()的萌發(fā)及胚根胚軸的生長(zhǎng), 這與楊光[31]對(duì)紫花苜蓿的研究一致; 紫花苜蓿 (L.)的種子活力指數(shù)在0.2—0.6% NaCl脅迫下與對(duì)照相比顯著提高, 表明紫花苜蓿 (L.)具有更明顯的萌發(fā)優(yōu)勢(shì)。大粒種子廣布野豌豆 ()則在0.4% NaCl鹽脅迫下發(fā)芽率開(kāi)始顯著下降, 對(duì)比小粒種子, 大粒種子的萌發(fā)對(duì)低鹽濃度更為敏感。說(shuō)明在松嫩鹽堿化草地種植小粒種子牧草為佳, 尤其紫花苜蓿 (L.)可能更為適宜。

分析不同NaCl和Na2CO3處理對(duì)6種豆科牧草種子活力指數(shù)的影響發(fā)現(xiàn), Na2CO3脅迫處理對(duì)種子活力指數(shù)的影響比NaCl脅迫處理的下降變化顯著, 說(shuō)明堿脅迫比鹽脅迫具有更大的生態(tài)破壞力[26]。鹽堿脅迫程度不同, 6種植物的種子活力指數(shù)呈現(xiàn)不同的變化趨勢(shì), 說(shuō)明種子本身的理化性質(zhì)對(duì)于鹽堿脅迫的響應(yīng)具有很大的作用[26, 28, 31]。其中, 紫花苜蓿 (L.)的活力指數(shù)在0.4% NaCl處理下達(dá)到最高值, 說(shuō)明紫花苜蓿 (L.)的耐鹽性顯著強(qiáng)于其他物種, 長(zhǎng)期種植可促進(jìn)土壤有機(jī)質(zhì)、全氮在土壤表層的積累[27]。有兩種豆科在1.6% NaCl處理下活力指數(shù)有一段明顯的上升, 其余物種也有上升的跡象, 這可能與實(shí)驗(yàn)過(guò)程中溶液中水分的含量變化有關(guān), 使植物出現(xiàn)了復(fù)萌現(xiàn)象, 表明它們可能比正常生長(zhǎng)的植物更耐鹽, 具有重要的生態(tài)學(xué)意義[27]。

3.2 豆科牧草種子苗期生長(zhǎng)特性及病蟲(chóng)害情況分析

苗期調(diào)查表明, 小粒種子出苗快, 大粒種子相對(duì)出苗慢, 這對(duì)植物的成活率很重要, 因?yàn)榉N植豆科牧草在出苗前易遭地老虎危害。子葉作為種子中儲(chǔ)藏營(yíng)養(yǎng)的結(jié)構(gòu)在種子萌發(fā)時(shí)提供營(yíng)養(yǎng), 子葉出土后及時(shí)的進(jìn)行光合作用, 在幼苗初期和真葉一起行使“源”的功能[32]。對(duì)比子葉留土類(lèi)型的種子, 從生理角度講, 子葉出土型能增加植株的光合作用面積, 而光是重要的生態(tài)因子, 是植物萌發(fā)、生長(zhǎng)發(fā)育的必須資源之一, 植物對(duì)光環(huán)境變化的能力很大程度上決定了它的分布模式和物種豐度[33]。同時(shí), 光是植物萌發(fā)、生長(zhǎng)發(fā)育的基礎(chǔ)和能量來(lái)源, 光合作用的面積的增大會(huì)使植株更快的生長(zhǎng), 盡管關(guān)于這方面的研究還有爭(zhēng)議, 是因?yàn)檫@方面研究角度的不同。研究發(fā)現(xiàn), 一些子葉出土型種子開(kāi)始發(fā)芽后過(guò)度的埋深會(huì)抑制幼苗出土, 很可能會(huì)造成幼苗在出土之前得不到足夠的能量而停止生長(zhǎng), 導(dǎo)致幼苗死亡[34], 因此, 選擇合適的埋深對(duì)于促進(jìn)幼苗出土及后續(xù)的生長(zhǎng)至關(guān)重要。

對(duì)大多數(shù)植物而言, 種子階段是植物生活史中抗性最高的階段, 而幼苗期是最為脆弱的時(shí)期。本研究中, 同為子葉出土植物的紫花苜蓿(L.)和扁蓿豆()易遭蟲(chóng)害, 而細(xì)葉胡枝子()、興安胡枝子()和黃花草木樨()幾乎不遭蟲(chóng)害, 這可能與紫花苜蓿(L.)和扁蓿豆()的幼苗子葉的幼嫩多汁有關(guān), 其所含的營(yíng)養(yǎng)成分及氣味可能容易導(dǎo)致蚜蟲(chóng)和七星瓢蟲(chóng)喜食, 具體子葉的特性、營(yíng)養(yǎng)成分及理化性質(zhì)還需進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

3.3 豆科牧草對(duì)土壤化學(xué)特性的影響分析

播種豆科牧草后對(duì)土壤化學(xué)性質(zhì)的改變對(duì)于改良土壤方面是十分重要的, 在本研究中分析了種植各物種對(duì)土壤氮含量和土壤pH值的影響, 結(jié)果顯示種植6種豆科牧草后土壤氮含量都有了一定程度的提高, 尤其是興安胡枝子(), 土壤pH也有了一定程度的降低, 尤其是紫花苜蓿(L.), 這是因?yàn)橹参镂湛諝庵械牡? 通過(guò)固氮作用轉(zhuǎn)化為NO3-和NH4+, 同時(shí)也降低了土壤的pH。楊玉海在研究種植苜蓿后對(duì)土壤肥力的改變也得到了同樣的結(jié)果[35]。對(duì)比6種豆科牧草氮含量的相對(duì)提高發(fā)現(xiàn), 雖然除興安胡枝子()氮含量相對(duì)提高的值顯著高于黃花草木樨()和廣布野豌豆() (表4), 且興安胡枝子()與黃花草木樨()和廣布野豌豆()間氮含量差異顯著 (< 0.05)外, 其他供試種間無(wú)顯著差異 (≥ 0.05), 但對(duì)于土壤含氮量相對(duì)變化而言, 最小的相對(duì)提高量也有0.013%, 而且小粒種子牧草的氮含量相對(duì)提高程度均要高于大粒種子廣布野豌豆(), 其中, 小粒種子興安胡枝子()氮含量相對(duì)提高的值顯著大粒種子廣布野豌豆() (< 0.05); 同樣, 對(duì)比pH值的變化情況, 雖然短期種植6種豆科牧草后土壤pH相對(duì)提高無(wú)顯著差異 (≥ 0.05), 但對(duì)于土壤pH值的相對(duì)提高而言, 均有不同程度提高, 尤其是紫花苜蓿(L.)。因此, 種植豆科牧草不僅會(huì)改良土壤理化性質(zhì), 而且對(duì)于土壤氮含量的提高以小粒種子牧草為佳, 其中, 紫花苜蓿(L.)和興安胡枝子()更為適宜。

致謝 感謝黃迎新研究員、王穎師姐和張紅香副研究員在文章撰寫(xiě)及修改中給予的幫助。

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Study of the adaptability and planting on several main legumes in Songnen grassland

HOU Yu1, GUO Yinjie2, ZHANG Jinwei3, FU Yue4, SUN Haiming1, ZHAO Guiyun1, WANG Heqi2, FAN Gaohua2,*, ZHANG Junjie1, YU Guhang1, WANG Ting2, YU Pujia5

1. College of Science, Beihua University, Jilin 132021, China 2.Northeast Institute of Geography and Agroecology, Chinese Academy of Sciences, Jilin Provincial Key Laboratory of Grassland Farming, Changchun 130102, China 3. Key Laboratory of Vegetation Ecology, Ministry of Education, Institute of Grassland Science, Northeast Normal University, Changchun 130024, China 4. Jilin Wanxin High School, Jilin 132000, China 5.Chongqing Jinfo Mountain Field Scientific Observation and Research Station for Karst Ecosystem, School of Geographical Sciences, Southwest University, Chongqing 400715, China

By comparing the difference of the tolerance to saline and alkaline salts during germination period, seedling emergence, plant diseases and insect pests of six legumes in Songnen grassland, and the effects on soil chemical characteristics after planting these legumes, we evaluated these forages comprehensively and selected the optimal legume species adapting to the saline-alkaline Songnen grassland. The results showed that, during germination period, the tolerance to NaCl and Na2CO3of small-seeded species (L.,,and) was greater than that of the big-seeded species (). EspeciallyforL., the germination percentage and vigour index at low salinity (under 0.4% NaCl) were higher than those in control. The seedling emergence of the small-seeded species (3—4 d) was faster than the big-seeded species (9 d).,andwere noteasily suffered by disease and insect pests, while the other three species were prone to be suffered by aphid and ladybug. The soil N content increased after planting the six legumes, especially. Soil pH decreased to a certain extent, especially plantingL..In conclusion, small-seeded legume species such asL. andwere more suitable to be planted in Songnen grassland.

legume forages; seed germination; salt and alkali tolerance; soil N content

10.14108/j.cnki.1008-8873.2019.04.009

Q1; Q14

A

1008-8873(2019)04-056-07

2018-09-17;

2018-10-25

國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃(2016YFC0500606); 國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(31500446; 31201225); 吉林省科技計(jì)劃項(xiàng)目(20180101259JC); 吉林省優(yōu)秀青年人才基金項(xiàng)目(20190103013JH)

侯宇(1979—), 男, 吉林松原人, 碩士, 高級(jí)實(shí)驗(yàn)工程師, 主要從事草地生態(tài)學(xué)研究, Email: 18189402@qq.com

范高華, 男, 碩士, 研究實(shí)習(xí)員, 主要從事植物功能生態(tài)學(xué)研究, Email: fangaohua@iga.ac.cn

侯宇, 郭蔭杰, 張金偉, 等. 松嫩草地主要豆科牧草的適應(yīng)性與種植利用研究[J]. 生態(tài)科學(xué), 2019, 38(4): 56-62.

HOU Yu, GUO Yinjie, ZHANG Jinwei, et al. Study of the adaptability and plantingon several main legumes in Songnen grassland[J]. Ecological Science, 2019, 38(4): 56-62.