圆叶决明Chamaecrista rotundifolia,作为适宜在热带亚热带种植的豆科牧草,产量高、有较强的抗逆性,经过多年培育、研究,适合在南方红壤山地推广种植。目前,关于水分、干旱、低温、铝毒等逆境胁迫下圆叶决明生理特征响应的大量研究表明[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7],圆叶决明用于土壤改良与生态恢复的效果尤为突出:种植圆叶决明能有效降低红壤山地的土壤容重,提高土壤肥力;在干旱高温季节可以通过降低土壤温度来减小土壤温度变化幅度,从而保持较高土壤含水量[8, 9, 10, 11, 12];雨季来临,还可减少径流次数和径流量,防控水土流失[12, 13, 14, 15, 16]。百喜草Paspalum notatum是从台湾引入的禾本科牧草,目前在华南、西南地区广泛种植。百喜草是一种抗逆性较强的植物,同样具有抗干旱、耐贫瘠、覆盖性好等特性,广泛应用于南方水土保持和植物绿化 [17, 18, 19]。相关研究表明[20,21],侵蚀地通过种植百喜草加以治理,生态系统碳库将趋于合理。百喜草在较干旱、肥力较低等恶劣土壤条件下生长能力仍很强,对山地、坡地水土流失治理具有很好的效果。但是优良草种的草产量和品质的形成除了受自身遗传控制外,还受气候因子、生态环境和栽培措施等外界因素的影响,为了更加有效地进行水土流失治理及防控,在长汀地区(水土流失严重)开展圆叶决明、百喜草这2种牧草不同播种期试验,探究春季最佳牧草播种时期,以期探索该地区牧草最佳播种时间,为大面积推广应用提供理论基础。
1 材料与方法 1.1 试验地概况试验地点设在长汀县水土保持试验站的试验基地内,位于长汀县河田镇,东经 116°25′,北纬25°41′。气候属中亚热带季风性湿润气候,全年平均气温19.0℃,极端最高气温39.8℃,极端最低气温-4.9℃,地表极端最高温度达76.6℃。全年无霜期274 d,夏长冬短,一年之中有6 个月平均气温在20℃ 以上。年均降雨量约1 700 mm,其中4~6月降雨量约占全年的一半,且降雨强度大。供试土壤为红壤土,基础肥力情况为有机质9.35 g·kg-1,铵态氮6.27 mg·kg-1,有效钾135.04 mg·kg-1,速效磷17.53 mg·kg-1,pH4.06。
1.2 试验设计于2014年选取百喜草、闽引圆叶决明2种适于在热带亚热带种植的草种,由福建省农业科学院农业生态研究所牧草种子库提供。分别设置3月5日、4月12日、5月5日、6月11日4个不同的播期处理,每个处理4次重复,试验小区为15 m2(3 m×5 m),采用随机区组设计。按照行距30 cm,每个小区播种10行进行条播,出苗后对物候期、出苗率、成活率、覆盖度、株高等指标进行观测记载。
1.3 生长指标观测出苗率的统计:在每小区种植行内选取3个样段(每样段0.5m),查看行内出苗数,根据播种量、千粒重和行距计算0.5 m内播种种子数,计算出苗率。出苗率=出苗数/播种种子数×100%。
成活率:植株成活率=成活株数/采样总植株数×100%
越夏率测定:在每小区中选择有代表性的样段2处,每样段长1 m,做好标记。在越夏前及越夏后分别统计样段中植株总数及返青数,计算越夏率。
覆盖度、株高测定:覆盖度采用目测法估计。株高测定在刈割测产之前进行,随机选取小区内10个植株作为样本,对其地上部分的绝对株高进行测量记载,数值精确到0.1 cm。
1.4 草产量测定所有试验小区在11月22日统一测产,测产时先割去试验小区两侧边行,再将余下的8行留足中间4 m,然后割去两头各50 cm,并移出小区(本部分不计入产量),将余下部分刈割测产。
1.5 数据处理采用 Excel 2007 和 SPSS 16. 0 软件进行数据统计分析和作图,采用单因素方差分析 (one-way ANO-VA) 进行差异显著性检验,Duncan 法进行多重比较。
2 结果与分析 2.1 出苗期和出苗率从表 1出苗期可看出,播种时间为3月、4月的2个处理,虽然播种时间较早,但出苗时间并没有提前很多,原因可能是前期地温较低、气温不稳定,不利于种子萌发,5月、6月2个处理中的草种在播种后都很快出苗,说明该月份的气候条件更适合种子萌发、生长。
结合不同播种期草种的出苗率情况(表 2),发现在3、4月份播种后,牧草的出苗率均低于5、6月处理。由于种子没有及时萌发、出苗,而杂草生长很快,一方面对供试草种的出苗造成抑制作用,另一方面给人工除草带来很大困难,最终导致出苗期延后,出苗率偏低。
在圆叶决明、百喜草出苗后期分别进行成活率统计,结果2个品种的成活率均为100%。在入夏前及越夏后分别观测2个草品种的存活植株数,数据显示圆叶决明、百喜草越夏率均为100%,在长汀地区均能够成功越夏。
2.3 覆盖度从8月份开始,对试验草种进行覆盖度的观测(表 3),圆叶决明、百喜草都呈现生长前期覆盖度略低,生长中后期覆盖度有所提升并保持稳定。不同播种期的覆盖度差别明显:在5、6月份播种的圆叶决明,在整个小区建植成功后覆盖度达到最大,在之后的生长月份并没有变化,而3、4月份播种的圆叶决明,9月份同样达到覆盖度满值,但之后的10、11月份出现下降趋势,说明长势不均匀,没有完全抑制杂草的生长。百喜草随着生长时间的持续,覆盖度逐步增加,没有出现下降趋势,只是5、6月份播种的百喜草更快达到小区覆盖,长势更均一。
在测产前对试验草种进行绝对株高测定(图 1),圆叶决明和百喜草在不同播种期试验中,株高的变化趋势是一致的,都是5月份播种株高达到最大值,3月份播种株高与5月份播种相差不大,圆叶决明、百喜草分别在4、6月份播种株高最低。不同月份播种牧草株高间的差异均不显著(P>0.05)。
在霜期之前对试验草种进行刈割测产(图 2),不同播种期处理圆叶决明的鲜草产量存在差异,5月播种草产量最大,4月播种草产量最小,其中5月播种分别与3、4月播种草产量差异显著(P<0.05),与6月播种草产草量差异不显著;百喜草同样在5月播种鲜草产量最高,且与其余3个播种期的草产量差异均显著(P<0.05)。
不同播种期处理下,作物生育期间日照、温度等生态条件不同,会造成该品种生长发育进程不同,品种和播种期对作物产量有显著的互作效应[22,23]。相关研究也表明,随着播种期的延迟,生育进程相应推迟,生育期缩短,同时产量也有一定幅度变化[24]。本试验研究结果显示,圆叶决明较早播种(3、4月),出苗期间隔时间较长,从而造成长势不均一,整齐度不一致,在后期的覆盖度及株高等性状指标及鲜草产量都有所下降,分析其原因,应该与当地气候条件有极大关系,3、4月份播种时,整体气温偏低,水分不均一,造成出苗率不高[25,26],最终影响鲜草产量。5月播种,由于生态条件更加适宜,圆叶决明呈现出良好的生长态势,覆盖度更加稳定,株高及产量均为最高值;百喜草生长状况与圆叶决明基本一致,但5月播种的产草量显著高于3、4月播种期的产草量,同时出苗率及覆盖度表现也更佳,这与相关研究的结果是一致的[27,28],因此,从水土保持功能出发,圆叶决明、百喜草在长汀及周边地区最佳播种时间应为5月初,对于后期植株生长、覆盖地表能力、鲜草产量等都有更好的效果。
因此,在长汀及周边地区,豆科牧草可适当推迟播种期,可以避开季节性干旱,提高植株出苗率及生育期内的覆盖度,同时鲜草产量也可达到最佳,但播种期不能晚于6月初。
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