雷會(huì)義, 覃宗泉, 郭中茂, 婁秀偉, 鄭仕瓊
(1.安順市草地工作站, 貴州 安順 561000;2. 安順市獸藥飼料檢測(cè)檢驗(yàn)所, 貴州 安順 561000; 3.關(guān)嶺布依族苗族自治縣草地工作站, 貴州 關(guān)嶺 561300)
紫花苜蓿(Medicagosativa)素有“牧草之王”和“飼料皇后”之美譽(yù)[1-2],具有產(chǎn)量高、品質(zhì)好、營(yíng)養(yǎng)豐富等特點(diǎn),是世界上栽培歷史最悠久、面積最大的飼料作物[2]。紫花苜蓿既是優(yōu)良牧草,也是養(yǎng)地植物。適時(shí)收割加工的優(yōu)質(zhì)苜蓿草粉、草顆粒等產(chǎn)品,國(guó)際市場(chǎng)需求量大,價(jià)格較高,經(jīng)濟(jì)效益是種植糧食作物收入的2~3倍,故又被人們譽(yù)為“金錢作物”[3]。紫花苜蓿還具有強(qiáng)大的生態(tài)建設(shè)功能,也逐漸成為巖溶區(qū)主播豆科牧草和主推牧草品種之一。近10多年來(lái),通過引進(jìn)國(guó)外大量高秋眠級(jí)的紫花苜蓿品種進(jìn)行栽培,陸續(xù)篩選出一些適宜當(dāng)?shù)卦耘嗟淖匣ㄜ俎F贩N,并廣泛運(yùn)用于“石漠化綜合治理工程項(xiàng)目”、“退牧還草工程建設(shè)項(xiàng)目”、“南方現(xiàn)代草地畜牧業(yè)推進(jìn)行動(dòng)項(xiàng)目”和“糧改飼項(xiàng)目”等,紫花苜蓿已成為這一地區(qū)主推優(yōu)良牧草品種。
我國(guó)是巖溶大國(guó),巖溶面積約為344萬(wàn)km2,占國(guó)土面積的1/3,以貴州為中心的我國(guó)西南巖溶區(qū)是全球3大塊巖溶集中分布區(qū)之一[4],其面積達(dá)54萬(wàn)km2,貴州省巖溶面積11.61萬(wàn)km2,占全省國(guó)土面積61.2%。安順市巖溶出露面積比例高達(dá)71.53%,高出貴州省巖溶出露面積比例10個(gè)百分點(diǎn)。巖溶區(qū)具有土層瘠薄、保水性差,地表旱澇災(zāi)害頻繁、水土流失嚴(yán)重、土地生產(chǎn)力相對(duì)薄弱等特點(diǎn),一些地方出現(xiàn)了“一方水土養(yǎng)不活一方人”的現(xiàn)象[5],但光水熱資源充足,尤其適合草本植物及飼用灌木的生長(zhǎng),草地資源豐富。該地區(qū)主要發(fā)展耗糧型畜牧業(yè)豬禽為主,草食畜牧業(yè)發(fā)展相對(duì)滯后、水平低,這在一定程度上制約了當(dāng)?shù)貐^(qū)域經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展,當(dāng)?shù)剞r(nóng)民收入水平普遍低于全國(guó)平均水平,“資源豐富、生態(tài)惡化、經(jīng)濟(jì)貧困”成為巖溶區(qū)的真實(shí)寫照。
巖溶區(qū)大部分土地坡度大、土層薄、巖石多,用機(jī)械或牲畜耕地困難,大面積人工草地依靠人工開挖建植,不僅成本高,而且效率低。貴州小氣候、土壤差異較大。自上世紀(jì)80年代以來(lái),宋忠興等[6]、莫本田等[7-8]、孟軍江等[9]、杜令慧[10]、李裕榮等[11-12]、夏清陽(yáng)等[3]、徐忠惠等[13-14]、張瑞文等[15]、陳超等[16]、明煒等[17]先后在我省畢節(jié)、黔南、六盤水、貴陽(yáng)開展紫花苜蓿引種栽培、品比試驗(yàn)、適應(yīng)性、種植模式、結(jié)實(shí)性、根系生長(zhǎng)特性品種間比較等方面進(jìn)行研究,但在安順地區(qū)還未見相關(guān)報(bào)道。本研究結(jié)合安順巖溶區(qū)實(shí)際,采用免耕栽培建植紫花苜蓿人工草地,這一方法可降低成本、提高效率、操作方便易行,是巖溶區(qū)紫花苜蓿人工草地建植行之有效的技術(shù)措施,本研究對(duì)4種紫花苜蓿參試品種在巖溶區(qū)免耕栽培觀察其生長(zhǎng)表現(xiàn),篩選最適宜巖溶區(qū)栽培的紫花苜蓿品種,為其在巖溶區(qū)大面積推廣運(yùn)用提供科學(xué)依據(jù)。
試驗(yàn)區(qū)位于貴州省安順市普定縣白巖鎮(zhèn)安順市農(nóng)業(yè)科學(xué)院試驗(yàn)地內(nèi)(26°18' N,105°50'E),海拔1 382 m。區(qū)內(nèi)屬北亞熱帶季風(fēng)濕潤(rùn)氣候,雨熱同季,水、熱、光充足,氣候溫和,年平均氣溫15.1℃,極端最低溫—11.1℃,極端最高溫34.7℃,≥10℃的活動(dòng)積溫4 500~6 000℃;年平均相對(duì)濕度79%;年太陽(yáng)總輻射量3 553 MJ·m-2,年日照時(shí)數(shù)1 184.6 h,無(wú)霜期289 d;年平均降水量1 392.8 mm,75%的降水量主要集中在5-9月,暴雨洪水多發(fā)生在5-8月,每年11月至次年3月為枯水期。試驗(yàn)地地勢(shì)平坦,土壤黃壤,土層深厚,肥力中等[18-19]pH值6.20。光照、通風(fēng)條件良好,前茬作物為大豆(Glycinemax)。
1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 紫花苜蓿參試品種4種(貴陽(yáng)神州生態(tài)科技有限公司提供),分別對(duì)各參試紫花苜蓿品種種子純凈度和千粒重進(jìn)行測(cè)定,三得利(sanditi)除外;各參試紫花苜蓿品種每個(gè)重復(fù)數(shù)300粒置入培養(yǎng)皿(培養(yǎng)皿中放入濾紙作為苗床,并保證苗床水分充足)中常溫下進(jìn)行發(fā)芽試驗(yàn)10 d,重復(fù)3次,計(jì)算出發(fā)芽率。參試紫花苜蓿品種名稱、秋眠級(jí)、原產(chǎn)地和種子質(zhì)量見表1。
表1 參試紫花苜蓿品種及其來(lái)源和種子質(zhì)量Table 1 The tested alfalfa varieties and their origin and seed quality
試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組排列,重復(fù)3次,小區(qū)面積15 m2(5 m×3 m),共12個(gè)小區(qū),區(qū)距0.5 m,走道寬1.5 m;周圍設(shè)4種參試紫花苜蓿品種寬度大于2.0 m保護(hù)行,同時(shí)也用于物候期、生育期、生長(zhǎng)期等觀察記載。本試驗(yàn)采用免耕栽培技術(shù),2012年10月19日播種,撒播;根據(jù)測(cè)定的種子用價(jià)(種子用價(jià)=發(fā)芽率×純凈度)和千粒重來(lái)計(jì)算播種量,免耕栽培法種子出苗率相對(duì)常規(guī)翻耕栽培法較低,加上保苗系數(shù),用種量為翻耕栽培的2倍;西部之星(Western star)、維多利亞(Victoria)、普通(Common)播種量為45 kg·hm-2,三得利(包衣種)播種量為60 kg·hm-2,整個(gè)試驗(yàn)地栽培與田間管理技術(shù)一致。
1.2.2 栽培管理
1.2.2.1 工藝流程
地面處理→播種→田間管理(灌溉、施肥、除雜草、病蟲害管理)→刈割與利用。
1.2.2.2 技術(shù)方法
1)地面處理
播種前用人工將試驗(yàn)地上原生植被、石塊及雜物除去。
2)播種
播種選擇在陰雨天,播種時(shí)將草種用漿糊狀的粘稠稀黃泥磋勻,再用少量磷肥(含P2O516%)將種子丸衣化,拌入750 kg·hm-2磷肥均勻撒播。
3)田間管理
待各參試紫花苜蓿品種苗長(zhǎng)出3~4片真葉時(shí),施用尿素(含N≥46%)作為提苗肥,以促進(jìn)幼苗生長(zhǎng),用量為60 kg·hm-2,同時(shí)用人工拔除各小區(qū)雜草。2013年5月27日,第1次追施復(fù)合肥(含N 20%~P2O510%~K2O 10%),用量為225 kg·hm-2;7月30日,第2次追施復(fù)合肥,用量為22.5 kg·hm-2;越冬前,12月4日,追施復(fù)合肥,用量為22.5 kg·hm-2。整個(gè)試驗(yàn)期間未進(jìn)行灌溉,未發(fā)生病蟲害。
4)刈割
2013年4月18日,待參試紫花苜蓿品種生長(zhǎng)最慢的紫花苜蓿長(zhǎng)至20 cm左右時(shí)第1次刈割,以促進(jìn)紫花苜蓿分枝;第2茬、3茬、4茬、5茬、6茬待紫花苜蓿在初花期刈割,時(shí)間分別為5月27日、6月25日、7月30日、9月9日和10月11日,留茬5 cm。
1.3.1 物候期、生育期及生長(zhǎng)天數(shù) 紫花苜蓿物候期觀測(cè)參考韓清芳和賈志寬[20]的方法。當(dāng)50%的植株達(dá)到某一生育階段即為達(dá)到該生育期,10%~20%的植株達(dá)到為初期,70%~80%的植株達(dá)到為盛期。主要觀測(cè)不同參試品種的出苗期、分枝期、現(xiàn)蕾期、開花期和結(jié)實(shí)期等主要生育期。分別統(tǒng)計(jì)不同參試紫花苜蓿品種生育動(dòng)態(tài)及次年生長(zhǎng)天數(shù)。
1.3.2 植株高度 在每個(gè)小區(qū)用鋼卷尺隨機(jī)測(cè)量10株植株的絕度高度,求其平均值。測(cè)量值除第1次測(cè)量的數(shù)值外,其他數(shù)值均為再生性指標(biāo)數(shù)值(以下相同)。全年生長(zhǎng)總高度參照魏臻武等[20]方法,即:全年生長(zhǎng)總高度=第1次刈割+第2次刈割+第3次刈割+第4次刈割+第5次刈割+第6次刈割+休眠高度-返青期高度。
1.3.3 分枝數(shù) 每個(gè)小區(qū)測(cè)完產(chǎn)量后,在樣方內(nèi)隨機(jī)選取10株植株的分枝數(shù),求其平均值。
1.3.4 莖粗 每個(gè)小區(qū)測(cè)完產(chǎn)量后,隨機(jī)選取10株植株,用游標(biāo)卡尺測(cè)量莖的直徑(刈割后植株基部,大約離地面5 cm處),求其平均值。
1.3.5 產(chǎn)草量、莖葉比及干鮮比 產(chǎn)草量為1年內(nèi)各茬產(chǎn)草量之和。各茬在初花期每小區(qū)隨機(jī)取樣1 m2(1 m×1 m),留茬5 cm刈割后稱其鮮重。然后取樣1 000 g帶回實(shí)驗(yàn)室測(cè)定莖重、葉重和烘干重。其方法:把鮮樣莖、葉分開,分別稱量,再置入105℃烘干箱殺青10 min,然后把溫度降至65℃烘干至恒重,再稱量,烘干后莖和葉重量之和為烘干重。計(jì)算莖葉比和鮮干比:莖葉比=莖質(zhì)量/葉質(zhì)量;干鮮比=烘干質(zhì)量/鮮草質(zhì)量。
1.3.6 生長(zhǎng)(再生)速度 產(chǎn)量生長(zhǎng)(再生)速度=烘干重/產(chǎn)量形成天數(shù);
株高生長(zhǎng)(再生)速度=株高(再生)株高/生長(zhǎng)天數(shù)。
用手持GPS定位經(jīng)度、緯度和海拔,氣象資料由普定縣氣象局提供。采用Microsoft Excel2003和DPS7.05軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和作圖,并用LSD方法對(duì)處理間數(shù)據(jù)進(jìn)行單因子方差分析(ANOVA)。
從4種參試紫花苜蓿品種播種后的物候期及生育期觀測(cè)結(jié)果來(lái)看(表2),2012年10月19日播種,在播種后8~11 d基本出苗,分枝期相差11 d,為播種后112 d左右,各品種間無(wú)差異。第2年4月中旬開始現(xiàn)蕾,5月上旬進(jìn)入開花期,很快開始結(jié)莢。返青最早為西部之星,現(xiàn)蕾最早為西部之星和三得利,開花、盛花、結(jié)莢最早為三得利,西部之星、維多利亞、三得利都出現(xiàn)結(jié)莢不久就脫落,生育天數(shù)為205 d左右,整個(gè)生育期未見普通出現(xiàn)結(jié)莢。參試紫花苜蓿品種生長(zhǎng)天數(shù)均為322 d,秋眠級(jí)高的品種返青期較早,進(jìn)入休眠期也相應(yīng)提前。從2016年參試紫花苜蓿品種有效植株總分枝數(shù)來(lái)看,普通>維多利亞>三得利>西部之星。
表2 參試紫花苜蓿品種物候期及生育動(dòng)態(tài)觀測(cè)Table 2 Observation of phenological period and growth dynamics of four alfalfa varieties
植物高度是描述植物生長(zhǎng)狀況和評(píng)價(jià)高產(chǎn)的主要指標(biāo)之一[22]。不同參試品種之間株高每次刈割時(shí)高度變化規(guī)律基本一致(表3),全年總株高差異極顯著(P<0.01),西部之星全年總高度最高,高度為346.17 cm,普通最低,高度為260.23 cm,兩者相差85.94 cm。西部之星、維多利亞、三得利各刈割茬次時(shí)株高與普通相比呈極顯著(P<0.01),西部之星與維多利亞、三得利在第1茬、4茬間差異極顯著(P<0.01),第2茬和休眠期間差異不顯著,西部之星與維多利亞差異不顯著,維多利亞與三得利間差異不顯著;維多利亞與三得利在第3茬、5茬、6茬差異極顯著(P<0.01)。從刈割時(shí)株高來(lái)看,再生株高隨著氣溫、降水量(圖1)逐漸升高(增加)達(dá)到峰值(7月30日),反之亦反,第2年內(nèi)再生株高呈“二次曲線”變化。
表3 參試紫花苜蓿品種不同茬次高度、再生高度及休眠期高度間比較Table 3 Comparison of different stubble heights,regeneration heights and dormancy heights of tested alfalfa varieties/cm
注:不同大寫字母表示差異極顯著(P<0.01),不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05),下同
Note:Different lowercase letter indicate significant difference at the 0.05 level,different capital letter indicate significant difference at the 0.01 level,the same as below
圖1 試驗(yàn)區(qū)月平均氣溫、月平均降水量和≥10℃的月活動(dòng)積溫分布Fig.1 Distribution of monthly mean temperature, monthly mean precipitation and monthly active accumulated temperature(10℃)in the experimental Area
從表4得知,參試紫花苜蓿品種年總分枝數(shù)維多利亞最多,普通最少,兩者間相差4.95株,與西部之星、三得利和普通之間差異顯著(P<0.05)。除普通外的3個(gè)參試紫花苜蓿品種間分枝數(shù)差異不顯著。從表5看出,各參試紫花苜蓿品種莖粗變化在1.54~2.39 mm之間,除第6茬,維多利亞莖粗都要高于其他參試紫花苜蓿品種,但與西部之星、三得利差異不顯著。
表4 參試紫花苜蓿品種不同茬次分枝數(shù)間比較Table 4 Comparison of branch number of alfalfa varieties in different stubbles/branch·plant-1
表5 參試紫花苜蓿品種不同茬次莖粗間比較Table 5 Comparison of secondary stem thickness of alfalfa varieties in different stubbles/mm
產(chǎn)量是品種適應(yīng)性和生產(chǎn)性的綜合體現(xiàn),是評(píng)價(jià)牧草品質(zhì)的重要指標(biāo)[23]。從表6得知,各參試紫花苜蓿品種間年總產(chǎn)草量差異顯著(P<0.05),西部之星為最高,達(dá)16 218.1 kg·hm-2,普通最低,達(dá)14 008.7 kg·hm-2,兩者間產(chǎn)草量差異極顯著(P<0.01),總產(chǎn)草量次序?yàn)槲鞑恐?維多利亞>三得利>普通。從表7看出,各茬間干鮮比差異不顯著,但各茬次間干鮮比有差異,干鮮比高低與降水量有關(guān)。從表8來(lái)看,各參試紫花苜蓿品種間年平均莖葉比差異不顯著,莖葉比從高到低次序?yàn)槲鞑恐?維多利亞>三得利>普通。
表6 參試紫花苜蓿品種不同茬次產(chǎn)草量及年總產(chǎn)草量間比較Table 6 Comparison of secondary yield and annual total yield of alfalfa varieties tested under different cropping conditions/kg·hm-2
生長(zhǎng)速度指牧草植株高度和葉片出現(xiàn)的快慢,它在一定程度上反映牧草生長(zhǎng)能力的強(qiáng)弱,決定著某一草種的生物產(chǎn)量和利用方式。生長(zhǎng)速度快的草種耐牧、耐刈割,產(chǎn)草量和利用率高,且生長(zhǎng)快可減少雜草入侵,迅速形成草場(chǎng)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量具有重要意義[24]。不同參試紫花苜蓿品種各茬次間株高生長(zhǎng)(再生)速度(圖2),除第1茬、第4茬外,各茬次、休眠期及年平均不同參試紫花苜蓿品種間株高生長(zhǎng)(再生)速度差異極顯著(P<0.01),第2茬、3茬、4茬、5茬、6茬都要高于年平均生長(zhǎng)速度,各參試紫花苜蓿品種第3茬株高生長(zhǎng)速度最快,西部之星2.32 cm·d-1、維多利亞2.24 cm·d-1、三得利2.09 cm·d-1、普通1.87 cm·d-1;第1茬株高生長(zhǎng)最慢。從產(chǎn)草量形成生長(zhǎng)速度來(lái)看(圖3),除第1茬和第3茬外,各茬次不同參試紫花苜蓿品種間產(chǎn)草量生長(zhǎng)(再生)速度差異極顯著(P<0.01),總體上,均在第3茬產(chǎn)草量生長(zhǎng)速度最快。從各參試紫花苜蓿品種個(gè)體來(lái)看,西部之星在第1茬(1.73 g·d-1)、第4茬(10.08 g·d-1)和第6茬(5.29 g·d-1)居所有參試紫花苜蓿品種生長(zhǎng)速度最快,維多利亞第3茬(11.99 g·d-1)和第5茬(6.01 g·d-1)生長(zhǎng)速度最快,三得利第2茬(7.89 g·d-1)生長(zhǎng)速度最快。
表7 參試紫花苜蓿品種不同茬次干鮮比間比較Table 7 Comparison of dry-fresh ratio of alfalfa varieties in different stubbles
表8 參試紫花苜蓿品種不同茬次莖葉比間比較Table 8 Comparison of stem-leaf ratio of alfalfa varieties in different stubbles
圖2 不同參試紫花苜蓿品種株高速度間比較Fig.2 Camparison of plant speed of different alfalfa varieties
圖3 不同參試紫花苜蓿品種產(chǎn)草量生長(zhǎng)速度間比較Fig.3 Comparison of yield and growth speed of different alfalfa varieties
通過紫花苜蓿引種試驗(yàn)觀察記載,了解掌握各參試紫花苜蓿品種植物學(xué)特性和生物特性,篩選出適宜本地區(qū)栽培的紫花苜蓿品種。本試驗(yàn)4種參試紫花苜蓿品種均能正常生長(zhǎng)、開花,西部之星、維多利亞和三得利能結(jié)實(shí),但不久脫落,普通不能結(jié)實(shí),均不能完成整個(gè)生育期,其主要原因是安順乃至貴州大部分地區(qū)多雨寡日照、空氣潮濕、有效活動(dòng)積溫不足和缺少紫花苜蓿媒介傳播授粉等,這與明煒等[17]研究結(jié)果相一致,本試驗(yàn)4種參試紫花苜蓿品種的越冬率、越夏率幾乎達(dá)100%;西部之星抗倒伏差,除第1茬,每次刈割倒伏率達(dá)30%~40%,其他3個(gè)參試紫花苜蓿品種無(wú)倒伏發(fā)生。
鮮干比指牧草鮮重與干重的比例,它反映牧草的干物質(zhì)積累程度,直接影響干草產(chǎn)量和質(zhì)量,同時(shí)也是評(píng)價(jià)紫花苜蓿適口性的重要指標(biāo)[25]。通常鮮干比越高,適口性越好[22]。株高、單株分枝數(shù)對(duì)全年產(chǎn)草量起關(guān)鍵性作用。Davis報(bào)道植株高度決定產(chǎn)量的65%[26]。本試驗(yàn)研究表明,高產(chǎn)紫花苜蓿植株與低產(chǎn)植株相比,株型直立,植株較高,這與韓璐[25]、呂林有[28]和鄭紅梅[29]研究一致。各參試紫花苜蓿品種在第3茬生長(zhǎng)速度為最快,水熱條件更適宜紫花苜蓿生長(zhǎng);而第1茬生長(zhǎng)速度最慢[30],主要受低溫、少雨影響;再生植株高度與產(chǎn)草量呈正相關(guān)關(guān)系。普通在分枝期植株形狀呈蓮座狀,莖葉比低,葉片數(shù)量多,品質(zhì)好,能持久耐用,產(chǎn)量相對(duì)其他參試品種低(P<0.01),適宜放牧草地建植使用。
莖葉比是衡量牧草經(jīng)濟(jì)性狀的基本指標(biāo)[31]。莖葉比越小,葉量越豐富,飼料價(jià)值越高[32]。要獲得高品質(zhì)的牧草,必須適時(shí)刈割[33]。本研究表明,除普通品種外,其他參試紫花苜蓿品種同茬次鮮草莖葉比低于干草莖葉比5~9個(gè)百分點(diǎn),普通鮮、干草莖葉比變化基本一致,呈“低~高~低”變化趨勢(shì),各參試紫花苜蓿品種莖葉比、莖粗均在第3茬為全年最高,且變化相一致。在相同的形態(tài)下,第1茬莖葉比比再生草的莖葉比小,居全年最低。在試驗(yàn)期間,各參試紫花苜蓿品種分枝數(shù)差異不顯著。Kephart[34]研究表明,莖葉比隨刈割次數(shù)的增加而降低,在刈割次數(shù)相同的條件下,第1茬草利用早則莖葉比低,利用時(shí)間推遲則莖葉比偏高,這一結(jié)論與本試驗(yàn)結(jié)果相一致。
西部之星、維多利亞、三得利、普通第2茬、3茬、4茬、5茬產(chǎn)草量分別占總產(chǎn)草量的75.5%,77.6%,77.9%,81.5%,產(chǎn)草量、生長(zhǎng)速度與水熱條件呈正相關(guān)。本試驗(yàn)表明,各參試紫花苜蓿品種6,7月份再生速度最快,早春、秋季再生速度慢。這與徐麗君[22]研究結(jié)果相一致,由于每個(gè)月的水熱條件不同,紫花苜蓿的生長(zhǎng)速度存在差異性(P<0.05),生長(zhǎng)速度峰值出現(xiàn)在7月,而品種間生長(zhǎng)速度有差異。
從參試紫花苜蓿品種的生長(zhǎng)表現(xiàn)情況來(lái)看,西部之星4年后植株保有量最差、抗倒伏性差,普通生長(zhǎng)速度慢,地上產(chǎn)草量較低,綜合分析得出,在安順巖溶區(qū)海拔1 200~1 400 m區(qū)域,維多利亞、三得利在本區(qū)域生長(zhǎng)表現(xiàn)良好,適宜在本區(qū)域推廣栽培。