摘要 ［目的］探索12個品種柳枝稷對榆林地區(qū)鹽堿環(huán)境的適應(yīng)性，為榆林地區(qū)鹽堿地引種柳枝稷提供理論指導(dǎo)。［方法］通過對品種PB-1、PB-2、PB-3、PB-4、PB-5、PB-6、PB-7、PB-8、PB-9、PB-10、PB-11、PB-12進(jìn)行大田試驗，共12個小區(qū)，研究不同柳枝稷的植物農(nóng)藝指標(biāo)及土壤理化性質(zhì)。［結(jié)果］PB-4的出苗率最高，為46.53%；PB-1的長勢最好，株高達(dá)到160 cm。 PB-10的生物量顯著高于其他品種，為217.80 g/kg。9和10月PB-2的葉面積均較高，分別為47.48和53.31 cm2。土壤含水率會因天氣產(chǎn)生變化，8月PB-4的含水率最高，達(dá)16.59%，9月PB-3的含水率最高，達(dá)19.99%，10月PB-2的含水率最高，達(dá)11.09%。PB-4的土壤容重下降了2.29%。［結(jié)論］主成分分析表明，PB-2的得分為2.994，適應(yīng)性最強，為12個品種中最適合在陜北榆林鹽堿地種植推廣。

關(guān)鍵詞 柳枝稷；鹽堿地；適應(yīng)性；品種

中圖分類號 S543+.9" 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A" 文章編號 0517-6611（2025）03-0108-06

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2025.03.022

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

Adaptability of Different Panicum virgatum in Saline alkali Soil

LI Yi xuan， YANG Hang， LI Qiang et al

（Yulin University/Key Laboratory of Ecological Restoration in Northern Shaanxi Mining Area， Yulin， Shaanxi 719000）

Abstract ［Objective］To explore the adaptability of 12 varieties of Panicum virgatum to the saline alkali environment in Yulin area， in order to provide theoretical guidance for the introduction of Panicum virgatum in saline alkali land in Yulin area. ［Method］A total of 12 plots were tested in the field of PB 1， PB 2， PB 3， PB 4， PB 5， PB 6， PB 7， PB 8， PB 9， PB 10， PB 11 and PB 12. The plant agronomic indexes and soil physicochemical properties of different Panicum virgatum were analyzed. ［Result］PB 4 had the highest emergence rate， which was 46.53%. PB 1 grows best， reaching a height of 160 cm. The biomass of PB 10 was significantly higher than that of other varieties， which was 217.80 g/kg. The leaf area of PB 2 was relatively high in September and October， at 47.48 cm2 and 53.31 cm2， respectively.The soil moisture content may vary due to weather conditions， with PB 4 having the highest moisture content in August， reaching 16.59%; the moisture content of PB 3 was the highest in September， reaching 19.99%; the moisture content of PB 2 was the highest in October， reaching 17.58%. The soil bulk density of PB 4 decreased by 2.29%. The results indicated that the planting of PB 4 had a significantly better effect on the improvement of bulk density of saline alkali land than other varieties. ［Conclusion］Principal component analysis showed that PB 2 had the strongest adaptability with a score of 2.994， and was the most suitable among the 12 varieties for planting and promotion in the saline alkali land of Yulin， northern Shaanxi.

Key words Panicum virgatum;Saline alkali land;Adaptability;Variety

基金項目 陜西省教育廳服務(wù)地方專項（SXJYT-30）；陜西省特支計劃人才項目（2022TZRC04）。

作者簡介 李懿軒（2000—），男，陜西西安人，碩士研究生，研究方向：固廢生態(tài)農(nóng)業(yè)利用。

*通信作者，教授，博士，從事固廢協(xié)同礦山生態(tài)修復(fù)研究。

收稿日期 2024-04-15；修回日期 2024-05-15

柳枝稷（Panicum virgatum），是一種起源于北美落基山脈以東、55°N以南大草原的多年生草本C4作物，其植株高大，生長速度快，產(chǎn)量大，適應(yīng)性強，抗寒，抗旱及耐鹽堿等優(yōu)點，能夠適應(yīng)不同土壤環(huán)境，且其根系可與真菌互惠共生形成菌根，對其應(yīng)對干旱、病原菌、貧瘠、重金屬污染等惡劣環(huán)境具有調(diào)節(jié)功能^［1-2］，通常被用于水土保持、牧草等領(lǐng)域。柳枝稷作為能源作物，通過燃燒、氣化和液化等方式進(jìn)行能源生產(chǎn)^［3］。同時，具有在各種貧瘠土壤環(huán)境能保持高產(chǎn)的特點，且抗病蟲害能力較強^［4］。目前，國內(nèi)外學(xué)者對柳枝稷品種選擇、耐鹽生理、栽培管理、種植方式、肥料施用等方面做了大量研究，但對柳枝稷在鹽堿地的生長特性研究報道較少。此外，柳枝稷在鹽堿地種植產(chǎn)量較高，可增加土壤生物多樣性，從而改善鹽堿地等劣質(zhì)土地^［5］。作為外來物種并未表現(xiàn)出生物入侵等不良特征，對周邊生物影響較小^［6］。

土壤鹽堿化在世界范圍內(nèi)廣泛存在，土壤鹽堿化已嚴(yán)重影響糧食安全及土地可持續(xù)利用。根據(jù)聯(lián)合國教科文組織和糧農(nóng)組織不完全統(tǒng)計，全世界鹽堿土面積為 9.54億hm2，我國鹽堿地總面積約0.37億 hm2^［7］，且鹽堿地面積隨時間變化呈不同程度的增加，大量鹽堿地荒滯，種植耐鹽堿植物迫在眉睫^［8］。作為非生物脅迫之一的鹽脅迫，可能會導(dǎo)致土壤滲透性差、離子毒性及離子分布不平衡，阻止植物對礦物質(zhì)營養(yǎng)的吸收和拾取，從而嚴(yán)重影響植物的生長發(fā)育，嚴(yán)重降低作物產(chǎn)量^［9-10］。目前利用相關(guān)技術(shù)對鹽堿地進(jìn)行改良、修復(fù)，以及如何同時有效利用鹽堿地也成為研究熱點之一。充分利用鹽堿地種植耐鹽堿能源類作物，符合我國“不與糧爭地、不與人爭糧”大力發(fā)展非糧生物質(zhì)能源的政策導(dǎo)向^［11］，對提高鹽堿地的利用率、發(fā)展農(nóng)村經(jīng)濟等具有重要意義。

為此，筆者利用大田試驗，通過種植不同品種的柳枝稷，探討不同柳枝稷品種在榆林地區(qū)鹽堿地的適應(yīng)性，尋找適宜榆林地區(qū)鹽堿地的柳枝稷品種，旨在為該地區(qū)柳枝稷科學(xué)合理的引種管理提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于陜西省榆林市榆陽區(qū)芹河鎮(zhèn)黃沙七墩村（109°54′84″E，38°20′57″N），海拔1 131 m。試驗地多年平均降水量為414 mm，年平均氣溫8.1 ℃，年無霜期151 d，年平均光照輻射量為139.23 kJ/cm2，日照充分，光能資源充足。雨量多集中于 7—9月^［12］。土壤水解氮、有效磷、速效鉀含量分別為18.07、14.50和 67.00 mg/kg，有機質(zhì)含量為5.1 g/kg，土壤總鹽分為2.3 g/kg，屬于中度鹽堿地，春季地下水位上升，地溫低，容易翻漿，春夏之交容易受鹽堿脅迫。試驗期間氣溫和降水量變化見圖1、2。

1.2 試驗設(shè)計

該引種試驗共有柳枝稷品種12個，分別為德單1266（PB-1）、華農(nóng)887（PB-2）、甘鑫217（PB-3）、先正達(dá)408（PB-4）、樹地2016（PB-5）、先玉252（PB-6）、大民899（PB-7）、雷潤609（PB-8）、五谷568（PB-9）、西蒙青貯707（PB-10）、九圣禾（PB-11）、不知名（PB-12）。共設(shè)12個小區(qū)（圖3），于2023年5月13日播種，大田面積為130.68 m2，小區(qū)面積為10.89 m2。采用人工開溝進(jìn)行條播，行距40 cm，播種深度為1.5 cm。柳枝稷種子施用量為1.0 g/m2。出苗后每隔30 d測定相應(yīng)指標(biāo)并記錄。不施用肥料，以便觀測柳枝稷在自然鹽堿條件下的生長情況。

1.3 試驗材料

12種柳枝稷種子、電子秤、環(huán)刀、鋁盒、小型翻耕機等。

1.4 指標(biāo)測試

待柳枝稷出苗7 d后觀測出苗情況，每月中旬觀測植物生物學(xué)性狀及鹽堿土特性指標(biāo)。

土壤容重：利用環(huán)刀采土樣，將土樣放置105 ℃烘干5 h，自然降至恒溫后測量。

土壤含水率：鋁盒+烘干法測定，五點法取樣。

土壤pH：采用pH測定儀現(xiàn)場測定pH。每個小區(qū)均按照五點法采樣10株進(jìn)行測量。

出苗率：每小區(qū)取同樣位置的2列進(jìn)行測量。

株高：使用卡尺測量每株從地面至頂端生長點的高度。

葉面積：取植物中部葉片測量葉長和葉寬。

生物量：將采集到的柳枝稷分成地上和地下2個部分，放入同規(guī)格信封中，75 ℃殺青后恒溫烘干24 h，獲得恒質(zhì)量后稱量干重，再將鮮重與干重對比，獲得生物量。

1.5 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)處理采用Excel 2019，數(shù)據(jù)分析采用IBM SPSS Statistics 25，作圖使用OriginPro 2021完成。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同品種柳枝稷在鹽堿地的農(nóng)藝指標(biāo)

2.1.1 出苗率。出苗率可以直接反映土壤對植物出苗期生長的影響。從圖4可以看出，PB-3、PB-4、PB-11的出苗情況較好，出苗率分別為45.88%、46.53%、44.05%，其中PB-4的出苗率最高；PB-1、PB-2、PB-8、PB-10的出苗率在鹽堿脅迫下相對受到抑制，出苗率低，僅27.72%、27.60%、22.67%和24.28%。綜上所述，12個柳枝稷品種中PB-4在鹽堿條件下的出苗情況較好。

2.1.2 株高。

株高指測量植物地面所有的裸露部分，從地面一直至植株最高的胚芽之間的距離，可以直接反映出植株的生長狀況。從圖5可以看出，8—10月為柳枝稷拔尖期，生長速度較快，不同品種呈現(xiàn)出不同的快速生長期，PB-10、PB-11、PB-4在8月生長較快，其中PB-10最大，株高達(dá)91 cm；PB-1、PB-2、PB-8在9月生長較快，其中PB-1最大，株高生長至141 cm；PB-1、PB-8、PB-7、PB-11在10月生長較快，其中PB-1最大，株高達(dá)160 cm。綜上所述，PB-1的株高在8、9、10 3個月生長較快。

2.1.3

生物量。生物量是指某一時刻單位面積內(nèi)實存生活的有

機物質(zhì)的總量，也是植物最重要的指標(biāo)之一。從圖6可以看出，8月PB-10和PB-9的地上部分長勢顯著，生物量分別為193.56和162.09 g/kg，PB-7和PB-4的地下部分長勢顯著，生物量分別為32.17和31.28 g/kg；8月PB-10的綜合生物量長勢顯著，為225.73 g/kg。9月PB-9和PB-3的地上部分長勢顯著，生物量分別為186.25和179.70 g/kg，PB-2和PB-4的地下部分長勢顯著，生物量分別為28.68和27.42 g/kg；9月PB-9綜合生物量長勢顯著，為212.05 g/kg。10月PB-11和PB-1地上部分長勢顯著，生物量分別為158.77和151.03 g/kg，PB-11和PB-2的地下部分長勢顯著，生物量分別為37.56和34.76 g/kg；10月 PB-11綜合生物量長勢顯著，為196.33 g/kg。綜合分析，PB-10鹽堿條件下生物量最高，達(dá)217.80 g/kg。

2.1.4 葉面積。

植物生長中通過葉片吸收養(yǎng)分，而葉片的葉面積大小很大程度上決定了植物的生長速度與產(chǎn)量，也能夠反映植物的生長狀況^［13］。從圖7可以看出，8月PB-7的葉面積最大，為38.97 cm2，PB-10的葉面積最小，僅20.93 cm2；9月PB-2的葉面積最大，為47.48 cm2，PB-8的葉面積最小，僅24.17 cm2；10月PB-2的葉面積仍為最高，達(dá)53.31 cm2，達(dá)到3個月份中最高，PB-6的葉面積最低，僅24.88 cm2。綜上所述，品種PB-2的葉面積顯著優(yōu)于其他品種。

2.1.5 葉凈光合速率。

凈光合速率一般指植物吸收二氧化碳和有機物的累積速率，是植物干物質(zhì)生長情況的體現(xiàn)之一。從圖8可見，PB-9、PB-5、PB-2的凈光合速率表現(xiàn)較好，其中PB-9的凈光合速率優(yōu)勢明顯，為12.85 μmol/（m2·s）；PB-12、PB-10、PB-6的凈光合速率表現(xiàn)較差，其中PB-12的凈光合速率最低，僅3.28 μmol/（m2·s）。綜上所述，PB-9的凈光合速率顯著優(yōu)于其他品種。

2.2 土壤理化性質(zhì)

2.2.1 土壤含水率。

土壤含水率是描述土壤理化性質(zhì)的重要指標(biāo)之一。從圖9可知，不同品種柳枝稷對土壤理化性質(zhì)的影響存在差異，8月PB-4的含水率最高，達(dá)到16.59%，PB-10含水率最低，僅5.25%，為3個月份中最低；9月PB-3的含水率最高，達(dá)到19.99%，為3個月份中最高，PB-8最低，僅5.68%；10月PB-2的含水率最高，為11.09%，PB-9最低，為7.15%。綜合分析，PB-3在3個月的含水率表現(xiàn)最優(yōu)。

2.2.2 土壤pH。

土壤pH是能夠直接反映土壤鹽堿化的重要指標(biāo)之一，通常pHgt;10的土壤植物難以生長。根據(jù)圖10可知，8月不同品種柳枝稷對土壤pH的影響較明顯，其中PB-10在12個品種中下降最為顯著，下降至5.73；PB-7的pH在12個品種最高，為6.89。9月PB-3在12個品種中下降最明顯，下降至7.48；PB-11在12個品種中最高，為8.14。10月PB-10在12個品種中下降最明顯，下降至7.69；PB-12的pH在12個品種中最高，為8.07。隨著拔尖期的推進(jìn)，每個品種的pH有明顯上升趨勢。綜合分析，8—10月鹽堿地的pH明顯上升，綜合各月數(shù)據(jù)表明，柳枝稷對鹽堿地pH有降低作用。

2.2.3 土壤容重。

土壤容重是土壤重要的理化指標(biāo)。由于鹽堿土土質(zhì)緊密，孔隙度小，保水保墑能力差等，導(dǎo)致土壤容重增加，一般植物無法生長^［14］。根據(jù)圖11可知，不同品種柳枝稷對鹽堿地土壤容重的影響不一致，其中PB-4、PB-8、PB-10的容重呈下降趨勢，其中PB-4的容重從1.310 g/cm2下降至1.280 g/cm2，下降了2.29%；PB-8的容重從1.360 g/cm2下降至1.350 g/cm2，下降了0.74%；PB-10的容重從1.348 g/cm2下降至1.343 g/cm2下降了0.37%。PB-11的容重增加最多，從1.130 g/cm2增加到1.600 g/cm2，增加了41.59%。綜合分析，PB-4的土壤容重相較于其他品種下降較多，其對鹽堿地的滲透性有較大提高。

2.3 主成分分析

在陜北地區(qū)鹽堿地條件下，柳枝稷各時期的生理指標(biāo)變化均不一致，各品種間差別較大。主成分分析顯示，PB-2的綜合得分為2.994，表現(xiàn)優(yōu)于其他品種（圖12）。PB-3的綜合得分為2.861，可以觀察其在第2年的表現(xiàn)。綜上所述，PB-2的綜合得分最高，為12個品種中最適合在陜北鹽堿地規(guī)模化種植的柳枝稷品種（表1、圖12）。

3 討論

3.1 不同柳枝稷在鹽堿地的農(nóng)藝指標(biāo)

在不同自然形成的

鹽堿條件下，柳枝稷基本都能夠生長，一般第3年產(chǎn)量開始有顯著提升^［15］。同時不同柳枝稷品種的出苗期、株高、葉面積、凈光合速率差異明顯，適應(yīng)性強的品種表現(xiàn)明顯。研究表明，柳枝稷的生物質(zhì)由纖維素、半纖維素和木質(zhì)素組成，且土壤相對含水率只對地上生物量影響顯著，鹽堿地對于柳枝稷營養(yǎng)生長期的地上、地下生物量和分蘗有明顯影響^［16］，這直接影響柳枝稷在乙醇制備過程中體內(nèi)纖維素、半纖維素的含量，纖維素、半纖維素的含量越高，乙醇出產(chǎn)率越高^［17］。

研究表明，柳枝稷的倒三葉為壯齡葉，凈光合速率日變化較平緩且穩(wěn)定，在鹽堿條件下，柳枝稷的倒三葉尺寸、葉綠素a含量、地上和地下生物量，總生物量、籽粒產(chǎn)量和根冠比均有所下降，不同鹽分類型柳枝稷適應(yīng)性呈較大差異^［18-19］。因此，同一種柳枝稷吸收二氧化碳和有機物累積的速率相對

穩(wěn)定，適宜大規(guī)模種植。鹽堿環(huán)境下柳枝稷的出苗率降低，干物質(zhì)積累量下降，活力受到明顯抑制^［20］。

3.2 不同柳枝稷對鹽堿地土壤理化性質(zhì)的作用

研究表明，因鹽堿化土壤pH高，鹽分的聚集使其不斷堿化，導(dǎo)致土壤理化性質(zhì)差，土壤緊實，有機質(zhì)分解速度快，透氣透水性差等使得植物難于在鹽堿地上生長。研究表明，柳枝稷對地表的覆蓋使得地表蒸發(fā)量減少，土壤含水率提高，pH下降。柳枝稷生命活動在7—10月活躍，且種植柳枝稷5年的空白鹽堿地土壤含水率有顯著提升，土壤物理性狀得到改善，土壤容重降低，土壤結(jié)構(gòu)和滲透性提高，土壤的返鹽和鹽積累狀況減弱，這與柳枝稷根系構(gòu)造有緊密聯(lián)系^［21］。這與該研究結(jié)果相似。

在鹽堿環(huán)境中，植物體的生長發(fā)育過程中會發(fā)生不同程度的變化，植物的不同品種或不同植物對鹽堿環(huán)境有不同的對應(yīng)機制來維持其生命活動，當(dāng)植物體的適應(yīng)機制難以維持其正常生長時，其熱值下降，導(dǎo)致品質(zhì)下降^［22-23］。因此，不同品種柳枝稷呈現(xiàn)出不同的適應(yīng)效果，且不同品種柳枝稷的種植對鹽堿土的保水能力影響不同。

該研究通過12種柳枝稷的一個生育期中的各項表現(xiàn)，判斷更適宜在陜北地區(qū)種植的品種。該研究表明，柳枝稷對于土壤含水量的提高作用最為明顯，適宜在陜北地區(qū)種植并可用于鹽堿地土壤理化性質(zhì)改良。趙春橋等^［24］研究表明，柳枝稷可有效地保水保墑，被廣泛用于水土保持、草地退化以及飼料生產(chǎn)等領(lǐng)域。從出苗率、葉面積、株高、生物量等指標(biāo)來看，柳枝稷對鹽堿環(huán)境的耐受性較好，通過12種柳枝稷對鹽堿環(huán)境的適應(yīng)差異推測，可能由于不同的進(jìn)化途徑或變異反應(yīng)使得不同柳枝稷對鹽堿環(huán)境的響應(yīng)機制不同。這與朱毅等^［25］研究結(jié)果相似。

該研究主要針對陜北榆林當(dāng)?shù)佧}堿環(huán)境，研究了不同品種（系）柳枝稷在陜北榆林鹽堿地的適應(yīng)性，結(jié)果表明PB-2適應(yīng)性強，為12個試驗品種中最適宜在陜北榆林地區(qū)種植推廣，但僅僅適宜陜北地區(qū)，對于國內(nèi)其他地區(qū)是否適宜，還需進(jìn)行進(jìn)一步試驗。

4 結(jié)論

（1）12個品種中，總體來看，PB-3、PB-4、PB-11的出苗率均超過40%。PB-4的出苗率最高，達(dá)到46.53%。PB-10鹽堿條件下生物量最高，達(dá)217.81 g/kg。PB-1的最終長勢最好，株高為160 cm，增長了50.63%。PB-2的葉面積在12個品種中最高，達(dá)到53.31 cm2，相比于最低的31.67 cm2，增加了40.59%。PB-9的二氧化碳吸收和有機物的累積表現(xiàn)最好，其凈光合速率最高。

（2）8月PB-4的土壤含水率相較于PB-10提高了11.34百分點，9月PB-3的土壤含水率相較于PB-8提高了14.31百分點，10月PB-2的土壤含水率相較于PB-12提高了1.95百分點，PB-3的促進(jìn)保水能力最佳。只有PB-4、PB-8、PB-10的土壤容重呈下降趨勢，其中PB-4的土壤容重下降較多，下降了2.29%，說明PB-4的種植對鹽堿地的容重有改善作用。

（3）主成分分析得出，PB-2的綜合得分為2.994，PB-3的綜合得分為2.861，因此PB-2在12個品種中，更適宜在榆林地區(qū)鹽堿地種植。

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