種植密度對香根草生長動態及生物量的影響

摘要：對不同種植密度下香根草（Vetiveria zizanioides）的株高、分蘗數、地上生物量、地下生物量和根冠比進行了研究，以期為香根草規范化栽培提供理論依據。結果表明，在香根草生長前期，種植密度對株高、分蘗數增長的影響不顯著；生長后期，種植密度對株高、分蘗數增長的影響顯著，且低密度處理的香根草株高、分蘗數增長速度比高密度處理的快。生長前期，高密度處理（T4、T5）的香根草地上生物量大，處理T2（4株/m2）、T3（7株/m2）的地下生物量占優勢；生長后期，處理T2、T3的地上生物量占優勢，處理T1（1株/m2）的地下生物量占優勢，所以低密度種植的香根草根冠比高于高密度種植的。4～7株/m2（T2、T3）為香根草的適宜種植密度。

關鍵詞：香根草（Vetiveria zizanioides）；種植密度；生長動態；生物量

中圖分類號：S543+.9 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2013）17-4126-04

Effects of Planting Density on Dynamic Growth and Biomass of Vetiver

LIU Jin-xiang，ZHANG Tao，XU Xiao-yu

（Institute of Tropical Pratacultural Science， Zhanjiang Normal University， Zhanjiang 524048， Guangdong， China）

Abstract： Aiming to provide a scientific basis for standardized cultivating measures， the effects of plantting density on plant height， tiller number， aboveground biomass， underground biomass and root to shoot ratio of vetiver were investigated. The results showed that， in the growth prophase， density had no siginificant influence on plant height and tiller number； however， at later stage， it became significant， and compared with the lower density treatment， the higher density treatment had higher plant height and faster tiller number increasing speed. In the early stage， T4， T5 treatments has bigger aboveground biomass， T2（4 plants/m2）， T3（7 plants/m2） treatments had bigger underground biomass. At later stages， T2， T3 treatments had bigger aboveground biomass， T1 （1 plants/m2） treatment had bigger underground biomass. So lower planting density had higher root to shoot ratio than higher density， and 4～7 plants/m2 was the optimum planting density of vetiver.

Key words： vetiver（Vetiveria zizanioides）； planting density； dynamic growth； biomass

收稿日期：2012-09-18

基金項目：國家級星火計劃項目（2012GA780024）；廣東高校邊緣熱帶特色植物工程開發中心項目（GCZX-B1002）；湛江市科技攻關資助項目

（2009C3110014）

作者簡介：劉金祥（1964-），男，陜西鳳翔人，教授，博士，主要從事草業科學研究及生態學的教學工作，（電話）13600382806（電子信箱）

lightlong@163.com。

香根草（Vetiveria zizanioides）又名巖蘭草，是自然界具有最長根系的禾本科多年生高大草本植物，具有生物量大、分蘗迅速、適應性強、生態幅寬、易栽種易管理等特點。香根草在提取香根油、生產食用菌、制造紙張、編織手工藝品、驅蟲治病、保持水土、凈化污水、土壤改良、受損生態環境的修復以及用作飼料、燃料等方面具有獨特的作用[1]。

由于生長資源的限制，種植密度能引起植株個體間的相互作用，種植密度增加導致植物種內競爭產生，競爭的實質是植物對地上光照和地下養分資源的利用，在共享資源有限的情況下競爭會導致植物個體生長量和地上、地下生物量降低。因此，適宜的種植密度可以維持種群對資源的合理利用，保持種群的穩定性[2，3]。

香根草已得到廣泛的應用，但相關基礎研究主要集中在其種質資源、繁殖方式、生理生態等方面[4]，對于不同種植密度下香根草生長動態及生物量的研究鮮見報道。試驗通過研究不同種植密度下香根草的株高、分蘗數及地上地下生物量等生長指標動態，以期確定適宜的種植密度，為香根草的生產管理提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗區概況及試驗材料

試驗在湛江師范學院熱帶草業試驗基地進行。試驗地處北回歸線以南的低緯度地區，屬熱帶和亞熱帶季風氣候，且終年受海洋氣候調節，年平均氣溫23 ℃，雨量較充沛，年均降雨量1 417～1 802 mm，夏秋之間熱帶風暴和臺風較頻繁[5]。

供試材料為粵西香根草，采自廣東吳川縣的野生香根草群落，該群落是我國目前惟一大面積分布的天然香根草群落[6]。

1.2 研究方法

1.2.1 試驗設計 2010年3月下旬，將留茬高度為20 cm的粵西香根草單株穴植于湛江師范學院草業試驗基地。試驗共設置5個種植密度：1株/m2（T1）、4株/m2（T2）、7株/m2（T3）、10株/m2（T4）、13株/m2（T5），每處理3次重復，共15個樣方，呈“Z”字形排列種植。每個樣方面積為1 m×2 m，種植面積30 m2，共栽植210株。田間常規管理。

1.2.2 測定指標 幼苗返青后，于5～11月每個月的19日在試驗田中測量全部樣方中香根草的株高和分蘗數；于6～11月每個月的19日，每個處理選取3株香根草將地上部分連同地下根一并挖出帶回實驗室，用高壓自來水沖洗根部泥土，除去最長和最短的根，隨機在每一單株中抽取6條根測量長度。然后將根、莖、葉和穗分別放入105 ℃烘箱中殺青15 min，65 ℃烘干至恒重測定生物量。根冠比=地下部干物質重/地上部干物質重。

1.3 數據分析

數據采用Excel 2003進行初步整理，用SPSS 17.0進行相關分析。

2 結果與分析

2.1 種植密度對香根草株高的影響

由圖1可知，5～8月各處理的香根草單株高度曲線幾乎平行，說明這段時間里各處理香根草的生長速度基本一致。8月后香根草進入生殖生長階段，各處理香根草的生長速度產生了差異。其中，處理T1香根草月株高變化最大，8～9月可長高69.00 cm。10月各處理的株高從大到小為T1、T3、T2、T4、T5，株高最高的處理T1平均株高為242.30 cm，株高最矮的處理T5平均株高為207.50 cm，兩者相差34.80 cm。

總的來說，在香根草生長前期種植密度對株高增長的影響不顯著（P>0.05）；生長后期種植密度對株高增長的影響顯著（P<0.05）。低密度處理的香根草株高增長速度比高密度處理的快，種植密度越小空間越大，種內競爭小，單個植株對土壤養分或光照的需求能夠滿足自身需要，而高密度因空間資源小，種內競爭激烈，對土壤養分或光照的需求達不到自身的需要[2]。

2.2 種植密度對香根草分蘗數的影響

香根草為叢生型禾本科植物，通過分蘗進行營養繁殖是種群更新和空間擴展的主要方式[6]。由圖2可以看出，各處理的香根草單株分蘗數變化趨勢10月以前基本一致。5月香根草開始分蘗，但分蘗數很少，每株只有1～2個。6～10月香根草進入分蘗增長期，10月香根草分蘗數達到高峰。11月處理T1的香根草單株分蘗數最高，達到50個。

5～7月種植密度對香根草單株分蘗數的影響不顯著，各處理的單株分蘗增長速度和增加量基本相同。7月后香根草各處理的分蘗數從大到小為T1、T2、T3、T4、T5。低密度處理的香根草單株分蘗增長速度和增加量明顯高于高密度處理。因此在香根草生長后期，種植密度與單株分蘗數呈負相關，種植密度越小單株分蘗數越多，種植密度越大單株分蘗數越少。

2.3 種植密度對香根草地上生物量的影響

從圖3可以看出，各處理香根草的地上生物量總體呈增長趨勢，處理T2、T5生物量后期呈下降趨勢。6月處理T5的香根草單株的平均地上生物量最大，為33.10 g，7月處理T4地上生物量最大，為47.50 g，8月處理T3地上生物量最大，為96.60 g，9月和10月處理T2占優勢，11月處理T3占優勢，地上生物量為241.60 g。即生長前期各處理的地上生物量差異不大，其中高密度處理的地上生物量最大，生長后期處理T2、T3的地上生物量占優勢。

莖、葉生物量和地上總生物量在一個生長季中一直呈增加趨勢，而花穗生物量隨生育期的推進呈先增后減的變化規律。花穗生物量占地上總生物量的比例極少，而莖、葉生物量占地上總生物量的絕大部分。5月花穗分化開始形成，8～9月花穗生物量增長速度最快，為6.10 g，隨著生殖生長趨于穩定，再加上種子的自然脫落，10、11月花穗生物量開始下降。而在整個生育期莖、葉的干重呈持續增加的趨勢，發育后期地上部分會有干枯死亡，但在一個生長季中不斷有腋芽分化成新分蘗株，增加莖、葉干物質的積累[7]。

2.4 種植密度對香根草地下生物量和根長的影響

由圖4可知，與6月相比，7月香根草各處理的單株平均地下生物量總體呈下降趨勢（處理T3除外）。7～9月處理T1、T2、T3的香根草地下生物量呈上升趨勢，處理T4、T5的地下生物量呈先上升后下降的趨勢，且處理T3的地下生物量占優勢。10月處理T1的地下生物量達到最高值，為25.20 g，處理T2、T3地下生物量減少，處理T4、T5的地下生物量上升。11月香根草處理T1、T2、T5的地下生物量下降，處理T3、T4地下生物量上升，但處理T1的地下生物量仍然最大。

7月香根草根的長度處理T2占優勢，8月處理T1根的長度最長，為21.55 cm，9月處理T2根的長度最長，為22.02 cm，10月處理T3根的長度最長，為17.32 cm，11月處理T1根的長度占優勢。在根的長度中，低密度處理T1、T2和中密度處理T3由于有了充分的營養空間個體得到了較充分的發育，而高密度處理T4、T5的香根草由于營養空間小競爭激烈[8]，根的長度比其他處理短。

2.5 種植密度對香根草根冠比的影響

根冠比是植物地下部分與地上部分的鮮重或干重的比值，它的大小反映了植物地下部分與地上部分的相關性。根冠干重比高表明根系活動能力強，低則弱[8]。由圖5可知，各處理香根草的根冠比均小于1，總體呈下降的趨勢。6月各處理的根冠比較大，其中處理T1的根冠比最大，為0.36。7月各處理的根冠比下降，處理T2、T3的根冠比較大。8～10月除處理T1的根冠比逐漸上升外，其余各處理的根冠比總體上繼續下降。10～11月各處理的根冠比都呈下降趨勢，但仍然是處理T1最大。

總體而言，香根草各處理生長前期的根冠比比生長后期的大，表明生長前期根系的生長占優勢，生長后期地上部分生長占優勢。

3 小結與討論

試驗結果表明，粵西香根草生長前期種植密度對株高、分蘗數增長的影響不顯著，生長后期變得顯著。這主要是因為在生長前期，各處理的空間配置都能夠滿足植株生長所需的空間大小，隨著植株生育期的推進，個體不斷增大，個體之間競爭不斷加劇，種植密度越大個體之間競爭越激烈[9]，所以低密度處理的粵西香根草株高和分蘗數的增長速度比高密度處理的快。

不同種植密度下粵西香根草的生長變化蘊涵著個體資源利用策略。低密度下（T2、T3）植株能將更多生物量分配給莖和葉，供其競爭空間和養分，另外在低密度條件下種群空間充足，個體之間對資源利用不存在競爭，個體可以在正常生存的條件下進行生殖生長，但密度過低（T1）也不利于植株生長，因為其不能充分利用資源；在高密度條件下（T4、T5）種群間個體對空間和資源均產生競爭，從而造成資源壓力，個體必然把更多能量投入到維持自身正常生存上，投入生殖生長的比例減少[10]。

在整個生長季節中，不同種植密度的粵西香根草的地上、地下生物量動態變化與季節氣候變化相適應[11]。5～6月由于田間通風透光良好，葉片產生的光合產物大量運輸到地下部，促進了根部的快速生長，根物質積累量大，根冠比值大[8]。7～11月隨著氣溫升高和降雨的增多，此時水熱條件供應充足，這一時期粵西香根草地上部分生長迅速，進入生殖生長階段，地上生物量增加幅度大，對養分的需求量增加，除利用光合作用產生的能量和營養物質外，還需根莖所積累的營養供給[7]。而根系為了滿足地上部分的生長需要，需供給其能量和養分，故地下生物量減少，根冠比不斷下降[12]。

合理的種植密度能使植株更充分地利用生長資源，從而獲得更高的產量[13]。因此，在實際推廣種植香根草時，建議密度為4～7株/m2，這個種植密度范圍內粵西香根草的分蘗數和地上生物量較多，獲得高產的同時還提高了其抗逆性。

參考文獻：

[1] TRUONG P，夏漢平，TRAN T V，等. 香根草系統技術應用手冊[M].廣州：廣東科學技術出版社，2008.

[2] EMETERIO L S， DAMGAARD C， CANALS R M. Modelling the combined effect of chemical interference and resource competition on the individual growth of two herbaceous populations[J]. Plant and Soil，2007，292（1-2）：95-103.

[3] STOLL P， WEINER J. A neighbourhood view of interactions among individual plants[A]. The Geometry of Ecological Interactions： Simplifying Spatial Complexity[M].Cambridge：Cambridge University Press，2000.

[4] 毛 萍，楊 宏，馬欣榮.香根草的研究及利用進展[J].中國農業科技導報，2011，13（1）：88-93.

[5] 李文送，劉金祥，蔡 瑜，等.湛江大氣環境質量現狀與分析研究[J].湛江師范學院學報，2003，24（6）：71-75.

[6] 劉金祥，陳 燕.我國大陸唯一的大面積成群落分布的優良水土保持植物——香根草的用途與保護問題[J].草業科學，2002， 19（7）：13-16.

[7] 劉文輝，周青平，顏紅波，等.青海扁莖早熟禾種群地上生物量積累動態[J].草業學報，2009，18（2）：18-24.

[8] 劉文輝. 青海扁莖早熟禾地下生物量季節動態變化[J].中國草地學報，2009，31（5）：47-52.

[9] 趙春燕，沈有信. 紫莖澤蘭種內競爭試驗[J].生態與農村環境學報，2008，24（2）：27-31.

[10] YU F H， WANG N， ALPERT P， et al. Physiological integration in an introduced， invasive plant increases its spread into experimental communities and modifies their structure[J]. American Journal of Botany，2009，96（11）：1983-1989.

[11] 劉海聰.香根草繁殖構件及光合特性研究[D].蘭州：甘肅農業大學，2009.

[12] 丁雪梅，李玉梅，周 嬋，等.不同建植密度對松嫩平原肥披堿草無性系種群構件結構的影響[J].東北農業大學學報，2010， 41（9）：55-59.

[13] 李雪林，張愛峰，吳忠祥，等.老芒麥種群密度制約特性初探[J].青海草業，2001，10（2）：9-11.

（責任編輯 王曉芳）