播種期與移栽方式對籽粒莧生長和生物量的影響

游 璐，涂淑萍，劉細燕，胡冬南*

(1.江西農(nóng)業(yè)大學 園林與藝術(shù)學院，江西 南昌 330045，2.江西財經(jīng)大學藝術(shù)學院，江西南昌330045)

籽粒莧(Amaranthus hypochondriacus)，是莧科(Amaranthus)莧屬(Amaranthceae)的一年生草本植物，起源于中南美洲及東南亞地區(qū)。它具有光合作用能力強、營養(yǎng)價值高、抗逆性強、生長快、生物量高、利用土壤養(yǎng)分能力強等優(yōu)良性狀，不僅是優(yōu)良的飼用作物，而且可作為糧食和蔬菜供食用，是一種開發(fā)推廣潛力很大的糧飼兼用作物［1］。目前，國內(nèi)外對籽粒莧的研究主要集中在種質(zhì)資源收集、品種特性研究、優(yōu)良品種選育、蛋白質(zhì)提取技術(shù)、普通莧食品和保健食品開發(fā)利用等方面［2］，但對于播種期及栽培方式對籽粒莧生長規(guī)律、生物量積累與分配特征的基礎(chǔ)研究較少。

植物不同播種期影響土壤溫度，而土壤溫度是直接或間接影響植物生長和發(fā)育的重要生態(tài)因子，它的變化極大地影響土壤性質(zhì)和農(nóng)作物生長狀況［3-4］。植物許多生理過程，如種子發(fā)芽、幼苗出土及生長、根系發(fā)育以及微生物的活動都與溫度密切相關(guān)［5］。籽粒莧是一種喜溫作物，在土壤溫度低于10℃的溫度不出苗。播種過早，其土壤溫度偏低，導致從播種到出苗所需時間越長，達不到早播早出苗的目的，且缺苗嚴重。播種過晚，由于生育期縮短，積溫不足，籽粒不能正常成熟，影響豐產(chǎn)［2］。移栽措施能改變籽粒莧單株的營養(yǎng)面積，改善圃地通風、光照條件，直播在一定范圍內(nèi)能充分利用群體生長優(yōu)勢，有些植物不宜移栽而有的植物則移栽后會長得更好。因此，適期播種期及栽培方式對豐產(chǎn)很重要。

本試驗通過對不同播種期及栽培方式影響下籽粒莧形態(tài)因子和生物量進行定量分析，以掌握籽粒莧的形態(tài)特征、總生物量及其生物量的分配，為籽粒莧大面積培育推廣提供實驗依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地設(shè)在江西農(nóng)業(yè)大學氣象站，屬亞熱帶季風濕潤氣候，四季分明，雨量充沛，光照充足，無霜期長。年平均氣溫18.4℃，極端最低溫度－9.7℃，極端最高溫度43.1℃，年平均降雨量1 440 mm。試驗地排水性良好，地勢較平坦，土壤為酸性紅壤。

1.2 材料與方法

試驗材料為籽粒莧K112、R104兩品種。試驗采用隨機區(qū)組設(shè)計，設(shè)置4月15日直播、5月15日直播、5月15日直播、5月15日播種后7月1日移栽3種處理，每個小區(qū)種植面積約為30 m2，共設(shè)置3個區(qū)組重復，每個區(qū)組面積約為100 m2。2013年10月1日植株地上部基本停止生長后進行整株取樣，每個小區(qū)選取最接近平均苗高的植株5株用于生物量測定。測定株高、地徑、冠幅、葉綠度、葉面積、主根長、大于1 cm側(cè)根數(shù)等指標，各生長指標測定完畢后，按根、莖、葉分別用采集袋保存用于測定生物量。測定生物量時，將植株各部分放入80℃烘箱烘72 h使之達到恒重，用電子天平分別稱量根、莖、葉及總生物量。計算高徑比和UAR值(The radio of underground and aboveground)，其中高徑比=株高/地徑，UAR值=地下部分干物質(zhì)量/地上部分干物質(zhì)量。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用Excel和SPSS 17.0軟件對試驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同播種期及栽培方式籽粒莧地上部分生長性狀

分別測定每個品種在3種不同栽培方式下的5棵最接近平均苗高的成熟籽粒莧，并測定了株高、地徑、冠幅、葉面積和葉綠度，同時計算出高徑比(表1)。多重比較結(jié)果分析可得出，K112移栽籽粒莧與5月直播籽粒莧在株高、葉面積2個指標上差異達到極顯著，地徑達到顯著差異;4月直播籽粒莧與5月直播籽粒莧在株高、地徑上差異達到顯著水平。R104移栽籽粒莧與5月直播籽粒莧株高、地徑、葉面積達到極顯著差異，葉綠度、高徑比達到顯著差異;4月直播與5月直播在株高、地徑、葉綠度、高徑比指標上均達到顯著差異。綜合兩品種統(tǒng)計分析結(jié)果可發(fā)現(xiàn)，相同播種期，移栽籽粒莧與直播籽粒莧形態(tài)指標差異顯著;相同栽培方式下，早播與晚播形態(tài)指標差異顯著。2個品種對比分析可知，直播K112品種籽粒莧各性狀要優(yōu)于R104品種;但移栽過后R104品種各性狀顯著提高，反而略優(yōu)于K112移栽處理。對于以生產(chǎn)刈青飼料為主的籽粒莧來說，莖葉產(chǎn)量的多少決定其青飼產(chǎn)量。因而認為移栽籽粒莧要顯著優(yōu)于直播籽粒莧，早播要優(yōu)于晚播;與K112相比，移栽措施對R104品種地上部分生長的促進作用更大。

表1 不同播種期及栽培方式籽粒莧地上部分各生長指標均值Tab.1 The mean growth indexes of aboveground ingredients of A.Hypochondriacus under different planting dates and cultivation patterns

圖1 不同播種期及栽培方式籽粒莧主根長度Fig.1 The main roots length of A.Hypochondriacus under different planting dates and cultivation patterns

圖2 不同播種期及栽培方式籽粒莧側(cè)根數(shù)Fig.2 The lateral root numbers of A.Hypochondriacus under different planting dates and cultivation patterns

2.2 不同播種期及栽培方式籽粒莧地下部分生長性狀

植物的根系作為直接與土壤接觸的器官，起著吸收水分、保護土壤安定、支撐植物本身等作用，主要由主根和側(cè)根構(gòu)成［6］。籽粒莧是主根系植物，增加其側(cè)根及須根數(shù)目是促進籽粒莧生長發(fā)育和結(jié)實量的方法之一。分別測定每個品種在3種不同栽培方式下的5棵最接近平均苗高的成熟籽粒莧的地下部分，包括主根長度和側(cè)根數(shù)量(圖1、圖2)。結(jié)果表明，3種栽培方式下籽粒莧主根均分布在10～20 cm表土層，說明籽粒莧屬于淺根層物種，但移栽籽粒莧主根長＞4月直播主根長＞5月直播主根長。多重比較結(jié)果顯示:K112品種移栽籽粒莧與直播籽粒莧主根長度差異達到極顯著水平，4月直播與5月直播主根長度差異達到顯著水平;側(cè)根數(shù)在不同措施間有差異，但差異未達到顯著水平。R104品種移栽籽粒莧與4月直播籽粒莧側(cè)根數(shù)無差異，但與5月直播籽粒莧側(cè)根數(shù)存在顯著差異。移栽措施刺激了籽粒莧根系的生長，對K112品種主根長度的影響大于R104品種，而R104品種在側(cè)根上的影響大于K112。

2.3 不同播種期及栽培方式籽粒莧生物量

植株的生物量指干物質(zhì)量，干物質(zhì)量的多少在一定程度上反映了群體光合能力的大小，一般干物質(zhì)量越多，供給籽粒實體的營養(yǎng)也越高，最終形成的產(chǎn)量較高［7］。在本實驗中，兩品種籽粒莧各部分生物量均呈現(xiàn)相似規(guī)律，移栽籽粒莧生物量＞4月直播籽粒莧生物量＞5月直播籽粒莧生物量(表2)。K112移栽籽粒莧總生物量為202 g，分別比4月直播籽粒莧總生物量178.4 g提高了13.23%，比5月直播籽粒莧總生物量45.2 g提高了3.47倍;4月直播比5月直播籽粒莧總生物量提高了2.9倍。R104移栽籽粒莧總生物量為212 g，分別比4月直播籽粒莧總生物量163.33 g提高了29.7%，比5月直播籽粒莧總生物量9.67 g提高了20.9倍;4月直播比5月直播籽粒莧總生物量提高了15.8倍。由此說明，移栽比直播、早播比晚播提高了籽粒莧生物量。比較籽粒莧地下與地上生物量配比可知，移栽和直播籽粒莧UAR值(地下/地上生物量)之比均小于1，直播籽粒莧UAR值要大于移栽籽粒莧。多重比較結(jié)果顯示，R104品種移栽與5月直播UAR值差異顯著(P=0.039＜0.05)，其余處理差異均不顯著。說明不同播種期及移栽措施不會引起較大的地下和地上生物量積累變化，對其資源利用變化的影響較小。

表2 不同播種期及栽培方式籽粒莧生物量Tab.2 The biomass of A.Hypochondriacus under different planting dates and cultivation patterns

不同播種期及栽培方式籽粒莧各部分生物量分配如圖3所示。籽粒莧莖生物量＞葉生物量＞根生物量。對數(shù)據(jù)進行方差分析可知，3種不同栽培方式對K112籽粒莧葉生物量有顯著性差異(P=0.015＜0.05)，其余各部分生物量均無顯著差異。多重比較結(jié)果表明(表2)，K112品種5月直播與4月直播籽粒莧莖生物量、葉生物量、根生物量均有顯著差異;移栽與5月直播籽粒莧葉生物量有極顯著差異(P=0.005＜0.05)，莖生物量有顯著差異，根生物量無差異。R104品種兩直播籽粒莧間各部分生物量均無差異;移栽與5月直播莖生物量有顯著差異(P=0.045＜0.05);且移栽籽粒莧各部分生物量均要大于直播籽粒莧各部分生物量(表2)。

2.4 籽粒莧生物量與各生長指標相關(guān)關(guān)系

對籽粒莧生物量與各生長指標進行相關(guān)分析發(fā)現(xiàn)，對于K112品種其生物量與株高、地徑、總根長、根干質(zhì)量和側(cè)根數(shù)呈極顯著正相關(guān)，與冠幅、葉面積呈顯著正相關(guān)，與根冠比呈負相關(guān)。對于R104品種其生物量除與根冠比呈負相關(guān)外，其余生長指標均呈正相關(guān)，其中與株高、地徑、冠幅、總根長、根干質(zhì)量和側(cè)根數(shù)呈極顯著正相關(guān)。通過對各生理指標進行多元回歸分析發(fā)現(xiàn)，根干質(zhì)量和株高是影響籽粒莧K112生物總量的主要因素(y=－81.514+6.219x1+0.682x2;根干質(zhì)量P1≈0，地莖P2=0.02);而影響籽粒莧R104生物總量的主要因素是根干質(zhì)量和地莖(y=－59.5+6.273x1+6.805x2;根干質(zhì)量P1=0.001，地莖P2=0.011)。綜合兩品種籽粒莧回歸分析結(jié)果可知，根干質(zhì)量對總生物量影響P值均達到極顯著水平，反映出籽粒莧根干質(zhì)量對其總生物量的影響程度。

圖3 不同播種期及栽培方式籽粒莧各部分生物量的分配Fig.3 The allocation of biomass of A.Hypochondriacus under different planting dates and cultivation patterns

表3 生物量與各生長指標間相關(guān)關(guān)系Tab.3 The correlation relationship between biomass and all growth indexes

3 結(jié)論與討論

植株生理狀況和根系形態(tài)可以為評價植株潛力提供更為準確的指標［8］。植株的冠幅、葉面積和葉綠度與光合作用有關(guān)，植株冠幅、葉面積越大，由光合作用所獲得的能量越多，就越能促進植株的生長;葉面積過小，光能利用不足，植株生長不良，影響籽實產(chǎn)量［9-10］。本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩品種籽粒莧均表現(xiàn)出:以直播方式種植時，4月直播籽粒莧各性狀均要優(yōu)于5月直播籽粒莧，在株高、地徑上差異顯著。播種期相同時，移栽籽粒莧與直播籽粒莧在株高、地徑、葉面積等多個形態(tài)指標差異達到顯著水平。與K112相比，移栽措施對R104品種地上部分生長的促進作用更大。從根系生長性狀分析得出，移栽措施刺激了籽粒莧根系的生長，移栽籽粒莧側(cè)根數(shù)要遠遠大于直播籽粒莧側(cè)根數(shù)，可能由于植株在移栽過程中，主根受到一定程度的損害，主根生長在植株定植期受到限制，從而促進了側(cè)根的生長，并增加了側(cè)根的向地性。對不同品種而言，移栽措施對K112品種主根長度的影響大于R104品種，對R104品種在側(cè)根上的影響大于K112品種。結(jié)合前人研究籽粒莧生長最適宜溫度為25℃，莖葉生長速度有2個高峰期:第1個在出苗后60 d左右(抽穗期);第2個在出苗后80 d前后(開花期)［11］。移栽籽粒莧2個生長高峰期單株營養(yǎng)面積大，通風、透光條件優(yōu)良，移栽過程中根系損傷得到恢復，根系的生長速度高于直播籽粒莧，到成熟期時，莖葉總產(chǎn)量積累大。4月早播，可以在苗期獲得較高的地溫，土壤增溫明顯，生長高峰期溫度與它的生長最適溫度相當，且營養(yǎng)生育期長，有足夠的時間滿足籽粒莧各物候期生長需求，從而保證植物生長所需積溫及干物質(zhì)積累［12-13］。因而認為，移栽籽粒莧要優(yōu)于直播籽粒莧，4月早播要優(yōu)于5月播種。

對籽粒莧生物量研究表明，不同栽培方式籽粒莧各部分生物量均呈現(xiàn)相似規(guī)律，即移栽籽粒莧生物量＞4月直播籽粒莧生物量＞5月直播籽粒莧生物量。移栽和直播籽粒莧UAR值(地下/地上生物量)之比均小于1。Tilman［14］和Brown［15］等研究認為，UAR值的大小反映了植物對土壤養(yǎng)分或光照的需求和競爭力，地下/地上生物量小于1表明植株對光照的需求和競爭力強。直播籽粒莧UAR值要大于移栽籽粒莧，可能是因為移栽籽粒莧地上部分生物量過大，UAR值可衡量多少根系負責單位重量的植物地上部的養(yǎng)分需求［16］，移栽籽粒莧單位重量根系負責的地上部養(yǎng)分更多，對地上光照資源的利用能力更強。不同栽培方式下籽粒莧總生物量與多個生長指標之間呈極顯著相關(guān)關(guān)系，多元回歸分析結(jié)果顯示根干質(zhì)量是影響籽粒莧生物量最主要的因素。

綜上，在酸性紅壤為典型代表地區(qū)移栽籽粒莧要優(yōu)于直播籽粒莧，4月早播要優(yōu)于5月播種。對于飼用型籽粒莧以收獲莖葉為目標，在有條件的情況下盡量選擇移栽，但對于大規(guī)模種植需要，4月早播籽粒莧在一定范圍內(nèi)能充分利用群體生長優(yōu)勢，避開生長期高溫干旱的影響，不需育苗和移栽，省工節(jié)本，能夠較好地解決當前農(nóng)村勞動力緊張的問題。

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