覆蓋、灌水對準(zhǔn)格爾苜蓿越冬率及田間土壤溫濕度的影響＊

姚江華，劉惠青，楊 濤，趙曉慧，于 輝

（1.內(nèi)蒙古鄂爾多斯市草原工作站，內(nèi)蒙古 東勝區(qū) 017000；2.內(nèi)蒙古鄂爾多斯市杭錦旗草原站，內(nèi)蒙古 杭錦旗 017400；3.內(nèi)蒙古鄂爾多斯市農(nóng)牧學(xué)校，內(nèi)蒙古 達(dá)拉特旗 014300）

紫花苜蓿（Medicago.sativa L.）在我國種植歷史悠久，特別是近年來隨著西部生態(tài)環(huán)境建設(shè)和畜牧業(yè)發(fā)展，其在農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的作用逐漸增加〔1〕。紫花苜蓿是最重要的豆科作物之一，較高的產(chǎn)量和優(yōu)良的品質(zhì)使其優(yōu)于其他飼料作物〔2〕。它適應(yīng)性強(qiáng)、根系發(fā)達(dá)、分枝多、產(chǎn)量高，既可防風(fēng)固沙，又是優(yōu)質(zhì)的高蛋白飼料〔3〕。由于苜蓿具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益，生態(tài)建設(shè)和退耕還草中越來越受到重視，種植面積不斷增加〔4〕。同時由于紫花苜蓿具有保持水土、改良土壤、抗旱性較強(qiáng)等優(yōu)點，被認(rèn)為是有較好推廣前景的牧草〔5〕。鄂爾多斯地處北方地區(qū)，種植紫花苜蓿不僅要考慮到當(dāng)年的產(chǎn)草量，還要兼顧能否安全越冬〔6〕。越冬性是指冬春季節(jié)對外界綜合的不良條件的抵抗能力，除冷害這一因素外，尚包括霜凍、雪害、冬季病害、濕害及春季地表晝消夜凍造成的機(jī)械損傷等〔7〕。為此，分析不同時間覆蓋、灌水處理下準(zhǔn)格爾苜蓿越冬率及田間土壤溫濕度的差異對鄂爾多斯地區(qū)的紫花苜蓿生產(chǎn)有重要的意義。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2009～2010年在鄂爾多斯納林希里實驗站進(jìn)行，地理位置為東經(jīng)108°58′、北緯39°49′，海拔1 556m。年降雨量340mm，全年蒸發(fā)量2 163mm；年平均氣溫6.2℃，極端最低氣溫－31.4℃，極端最高氣溫36.6℃，無霜期130d；年日照時數(shù)3 100h，屬溫帶大陸性氣候，土壤為栗鈣土。

1.2 試驗設(shè)計與方法

1.2.1 試驗材料

供試紫花苜蓿品種為準(zhǔn)格爾苜蓿，來源于鄂爾多斯市草原工作站。

1.2.2 試驗設(shè)計

試驗采用隨機(jī)區(qū)組試驗設(shè)計，每個處理設(shè)3次重復(fù)，每個重復(fù)小區(qū)面積4m×3m。2005年5月初播種，播種量為15kg／hm2，條播，行距60cm。紫花苜蓿在2009年、2010年（種植第2年、3年）每年均刈割2次，均在初花期刈割。

紫花苜蓿在2009年、2010年均設(shè)如下處理：WW（封凍前灌水），WC（封凍前至解凍前覆蓋），SW（解凍后灌水），SC（解凍前至返青覆蓋），CK（對照不灌水不覆蓋）。覆蓋：將玉米秸稈均勻覆蓋于苜蓿田地表，厚度20cm，苜蓿田間全部覆蓋。灌水：灌水量由水表控制并測量，各小區(qū)間鋪埋防滲膜，埋入地下約100cm處，灌水量0.33m3／m2。

1.2.3 試驗方法

1.2.3.1 土壤溫度測定

越冬、返青期間測定土壤5cm處溫度，計算平均溫度。在地表下5cm處，用WQG－16曲管地溫表（錦州利誠生產(chǎn)）測定各處理的土壤溫度。每處理每次測量3個地方，取其平均值。測定時間與土壤濕度測定同時進(jìn)行〔8〕。

1.2.3.2 土壤含水量測定

封凍前、解凍后測定土壤60cm深的容積含水量，計算平均含水量。在60cm深度，用CNC100型智能中子水分儀（北京超能生產(chǎn)）進(jìn)行土壤含水量監(jiān)測，每處理分別埋入中子測定管2根，每根深度100cm。土壤含水量監(jiān)測平均10d測量1次，取其平均值。

1.2.3.3 越冬率調(diào)查

在紫花苜蓿開始返青后，定點測定成活株數(shù)和死亡株數(shù)。越冬率（%）＝存活總株數(shù)／植株總數(shù)×100。

1.3 統(tǒng)計分析

文中數(shù)據(jù)均用EXCEL、DPS軟件〔9〕進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和方差分析。

通過DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)軟件進(jìn)行回歸分析：以越冬率作為不同處理下準(zhǔn)格爾苜蓿越冬性（越冬能力）的衡量標(biāo)準(zhǔn)，利用兩年間X1（封凍期土壤溫度）、X2（返青期土壤溫度）、X3（封凍前土壤容積含水量）、X4（解凍后土壤容積含水量）與Y（越冬率）建立回歸方程，分別進(jìn)行相關(guān)分析、偏相關(guān)分析、通徑分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 越冬率

越冬率（Winter survival rate）是植物經(jīng)過冬季寒冷脅迫后的返青存活率，是體現(xiàn)植物抗寒性的關(guān)鍵指標(biāo)之一〔10〕。由表1可看出，2009年，WW（封凍前灌水）越冬率高于其他品種，與SW（解凍后灌水）差異不顯著；SW與 WC（封凍前至解凍前覆蓋）差異不顯著，但均顯著高于SC（解凍前至返青覆蓋）；各處理越冬率均極顯著高于CK（對照不灌水不覆蓋）。2010年，WW越冬率極顯著高于其他品種；SW與 WC差異不顯著，但均極顯著高于SC；各處理越冬率均極顯著高于CK。

表1 不同處理下準(zhǔn)格爾苜蓿的越冬率（%）

2.2 土壤溫度和土壤含水量

2.2.1 土壤溫度

土壤溫度（soil temperature）是指地面以下土壤中的溫度，主要指與植物生長發(fā)育直接有關(guān)的地面下淺層內(nèi)的溫度〔11〕。表2可知，2009、2010年封凍期，WC地溫極顯著高于其他處理。2009年返青期，SC、WC、CK3者差異不顯著，但土壤溫度均顯著高于 WW、SW，WW 與SW 差異不顯著。2010年返青期，各處理差異不顯著，SC土壤溫度最高，SW最低。

2.2.2 土壤含水量

土壤含水量（Soil moisture）是土壤中所含水分的數(shù)量，土壤容積含水量是指土壤中水分占有的體積和土壤總體積的比值。由表3可知，2009、2010年封凍前，WW土壤容積含水量極顯著高于其他各處理。2009年解凍后，SW土壤容積含水量極顯著高于其他各處理，WW次之，WC再次，SC與CK最低且差異不顯著。2010年解凍后，各處理土壤容積含水量狀況與2009年基本相同。

表3 準(zhǔn)格爾苜蓿不同處理的土壤容積含水量（%）

2.3 回歸分析

根據(jù)以上分析，以越冬率作為不同處理下準(zhǔn)格爾苜蓿越冬能力的衡量標(biāo)準(zhǔn)，利用DPS統(tǒng)計軟件，對兩年間X1（封凍期土壤溫度）、X2（返青期土壤溫度）、X3（封凍前土壤容積含水量）、X4（解凍后土壤容積含水量）與Y（越冬率）進(jìn)行回歸分析，建立關(guān)于準(zhǔn)格爾苜蓿越冬率的回歸方程：

經(jīng)檢驗，F(xiàn)＝5.3465，p＝0.0473，達(dá)到顯著水平，回歸方程成立。

表4 準(zhǔn)格爾苜蓿不同處理的相關(guān)系數(shù)

由表4可以看出，準(zhǔn)格爾苜蓿兩年間的X1、X3、X4均與Y呈正相關(guān)，其中X4與Y正相關(guān)達(dá)到極顯著水平；而X2與Y呈負(fù)相關(guān)，且不顯著。

表5 準(zhǔn)格爾苜蓿不同處理的偏相關(guān)系數(shù)

偏相關(guān)系數(shù)表示在其他各個變量都保持一定時，指定的2個變量間相關(guān)的密切程度。在多個變量錯綜復(fù)雜的關(guān)系中，簡單相關(guān)分析沒有考慮其他變量對2個相關(guān)變量的影響，不能真實反映2個變量的相關(guān)關(guān)系，偏相關(guān)系數(shù)可幫助排除假象相關(guān)，找到真實聯(lián)系最為密切的變量〔12〕。由表5可見，X4與Y的偏相關(guān)系數(shù)達(dá)到顯著水平，而X1、X2、X3與Y偏相關(guān)均不顯著。說明兩年間不同時間的土壤溫濕度在影響準(zhǔn)格爾苜蓿越冬率時，解凍后土壤容積含水量起了最主要的作用。

表6 準(zhǔn)格爾苜蓿不同處理的通徑系數(shù)

根據(jù)相關(guān)系數(shù)的組成效應(yīng)將其剖分為各指標(biāo)的直接影響（直接通徑系數(shù)P）和間接影響（間接通徑系數(shù)→X）兩部分，因此，通徑系數(shù)分析能準(zhǔn)確反映各自變量如何直接和間接地影響依變量。從表6中比較兩年間不同時間的土壤溫濕度與準(zhǔn)格爾苜蓿越冬率的通徑系數(shù)，X4對Y產(chǎn)生很大的直接影響；X3通過X4對Y產(chǎn)生較大的間接影響；X1、X2、X3對Y的直接影響均較小，間接影響也都很小。說明兩年間解凍后土壤容積含水量對準(zhǔn)格爾苜蓿越冬率產(chǎn)生了最直接的作用，貢獻(xiàn)率最大。

3 討論與結(jié)論

3.1 兩年間，各處理越冬率均極顯著高于對照不灌水不覆蓋的處理，其中封凍前灌水的處理越冬率最高。2009、2010年封凍期，封凍前至解凍前覆蓋的處理地溫極顯著高于其他處理。2009、2010年返青期，解凍前至返青覆蓋的處理土壤溫度最高，解凍后灌水的處理最低。2009、2010年解凍后，解凍后灌水的處理土壤容積含水量極顯著高于其他各處理，解凍前至返青覆蓋的處理與對照不灌水不覆蓋的處理最低且差異不顯著。

3.2 試驗發(fā)現(xiàn)，解凍后土壤容積含水量與準(zhǔn)格爾苜蓿越冬率呈極顯著正相關(guān)，并且對苜蓿越冬能力起了最主要和最直接的作用，說明影響鄂爾多斯地區(qū)苜蓿越冬的最主要因素是春季干旱，而最佳解決方式是封凍前灌水。封凍前土壤容積含水量對苜蓿越冬能力起到的直接作用比封凍期土壤溫度要大，并通過解凍后土壤容積含水量起了較大的間接作用。而返青期土壤溫度對苜蓿越冬能力起到直接的副作用，說明返青期溫度偏高促使苜蓿較早發(fā)芽，容易受到倒春寒、晝消夜凍等的影響。

3.3 準(zhǔn)格爾苜蓿封凍前灌水其越冬率表現(xiàn)最優(yōu)，該方式適合在本地區(qū)應(yīng)用。但由于紫花苜蓿品種、種植地點不同，覆蓋、灌水對紫花苜蓿兩年間越冬率的影響也不盡相同，因此試驗結(jié)果應(yīng)只針對準(zhǔn)格爾苜蓿在鄂爾多斯的應(yīng)用。

3.4 試驗選取生長第2、3年的測定數(shù)據(jù)，因其表現(xiàn)比較穩(wěn)定，且在整個生長過程中受外界因素干擾較小，所測定的數(shù)據(jù)代表了該品種在本地區(qū)的性狀表現(xiàn)，具有一定的說服力。苜蓿越冬性的深層次評價應(yīng)該采用露地越冬與實驗室溫度、水分、凍融交替等脅迫試驗相結(jié)合，在研究中未做此項工作，將在今后的試驗中進(jìn)一步完善。

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