留茬高度對紫花苜蓿根系生長及翌年返青的影響

王坤龍，王千玉，宋彥軍，劉燕，王偉，尹強

（1.遼寧輝山乳業集團有限公司，遼寧沈陽110000；2.內蒙古農業大學生態環境學院，內蒙古呼和浩特010019；3.中國農業科學院草原研究所，內蒙古呼和浩特010010）

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留茬高度對紫花苜蓿根系生長及翌年返青的影響

王坤龍1，王千玉1，宋彥軍1，劉燕2，王偉2，尹強3

（1.遼寧輝山乳業集團有限公司，遼寧沈陽110000；2.內蒙古農業大學生態環境學院，內蒙古呼和浩特010019；3.中國農業科學院草原研究所，內蒙古呼和浩特010010）

為解決生產中由于留茬高度不當造成的紫花苜蓿返青率及翌年干草質量降低的問題，本試驗以“WL354HQ”紫花苜蓿為供試材料，通過測定分析不同留茬高度對紫花苜蓿根系生長、儲藏性營養物質含量、返青率及翌年第一茬干草質量的影響，確定當地適宜留茬高度。結果表明：全年刈割中，不同處理的苜蓿根干重均呈先升高后降低的變化趨勢；隨著留茬高度的增加，主根直徑、根干重和側根總數均增加，但根頸分枝數減少。末茬刈割高度8～11 cm處理的苜蓿根內儲藏性營養物質、返青率和翌年第一茬苜蓿干草質量極顯著高于其他處理（P＜0.01）。綜合分析認為，凌海地區紫花苜蓿第一、二、三茬適宜留茬高度為5～8 cm，第四茬適宜留茬高度為8～11 cm。

紫花苜蓿；留茬高度；根系；儲藏性營養物質；質量

由于我國北方處在高緯度地區，紫花苜蓿越冬率普遍偏低，易發生根頸凍死現象，造成翌年紫花苜蓿草產量大幅降低（遲文峰和崔國文，2006）。因此，苜蓿能否安全返青已成為制約我國北方苜蓿產業健康持續發展的關鍵（崔國文，2009）。研究表明，紫花苜蓿根系的生長情況很大程度上可影響地上部分的生長、再生和翌年的返青率（Lamba等，2009；鄒琦，2000）。而適宜的留茬高度是形成龐大根系的重要保障。為此，本試驗結合生產實踐，通過對不同留茬高度對紫花苜蓿根系生長發育、越冬和翌年第一茬干草質量的影響進行了系統研究，以確定當地最適留茬高度，旨在為該地區紫花苜蓿生產提供理論依據和技術指導。

1　材料與方法

1.1試驗地點及概況試驗地點位于遼寧省西南部凌海市沈陽茂源草業有限公司徐河作業區，地理位置介于北緯40°48'～41°26'，東經120°42'～121°45'，屬溫帶季風性氣候，四季分明，雨熱同季。年平均氣溫8.9℃，年平均降水量610 mm，無霜期160～180 d。土壤類型屬于砂質壤土，肥力中等。

1.2試驗材料與試驗設計

1.2.1試驗材料選用北京正道生態科技有限公司“WL354HQ”紫花苜蓿為試驗材料，材料種植年限為2年，條播播量為25 kg/hm2（包衣種子）。試驗田地地勢平坦，苜蓿長勢良好，無灌水。

1.2.2試驗設計試驗采用人工鐮刀刈割，刈割期均在現蕾期至初花期進行。試驗小區面積9 m2（3 m×3 m），年均刈割四次，分別為2014年5月25日、7月3日、8月10日、9月23日。留茬高度試驗結合當地生產實際，設置0、2～5、5～8、8～11 cm四個刈割留茬高度處理，每個處理設置3個重復。第一、二、三茬苜蓿根系在下一茬刈割前進行取樣，第四茬刈割后35 d對第四茬苜蓿根進行取樣（各茬紫花苜蓿收獲時間間隔為35 d左右）。采用人工壕溝法于各小區隨機挖取3株長30 cm紫花苜蓿根系，用水沖洗干凈，并用吸水紙吸去根上的水分，立即帶回室內對根系形態進行測量，測量后，在105℃下殺青，烘箱烘干，測量干重。粉粹機粉粹混勻后放入紙袋中，測定其根內儲藏性物質含量。于翌年返青期進行返青率測定。

1.3測定指標及方法粗蛋白質：利用FOSS 8400全自動凱氏定氮儀進行測定。

主根直徑（cm）：以根中部為標準，用游標卡尺測定直徑。

側根數：側根離主根0.5 cm處的側根直徑（d）≥0.1cm時，可計入，小于0.1 cm時，不計入。

側根位置：距主根頸最近的第1個側根位置。

根體積（mL）：排水法測定根系總體積。

根干重：將采集的根部樣品用水沖洗，在105℃下殺青，烘箱65℃烘干，均值作為單株根干重。

根內可溶性糖、可溶性蛋白、丙二醛、脯氨酸：均利用Alpha 1506紫外可見分光光度計進行測定（于輝，2007）。

返青率：返青期（正常生長發育的植株占整體植株40%～60%）采用田間目測進行測定，選擇不同處理小區內生長情況優良的10株紫花苜蓿作為觀察對象，以春季越冬紫花苜蓿植株從根頸處長出新嫩枝芽露出地面、出現鮮綠色為記錄標準。

返青率/%=（返青枝條數/枝條總數）×100。

1.4數據處理數據的前期處理均利用Excel 2003軟件進行處理，圖利用SigmaPlot 10.0軟件進行處理，數據的方差分析利用SPASS 17.0軟件進行處理。

2　結果與分析

2.1留茬高度對紫花苜蓿根干重變化的影響由圖1可知，對苜蓿進行不同留茬高度處理后，同一茬次不同處理之間，相同處理各茬次之間根干重均差異明顯。全年刈割中，不同留茬高度處理的苜蓿根干重均呈先升高后降低的變化趨勢，第二茬苜蓿根干重均達到最高，第四茬苜蓿根干重均最低，且8～11 cm＞5～8 cm＞2～5 cm＞0 cm處理。可知留茬高度在一定程度上影響紫花苜蓿根系干物質積累的能力，隨著留茬高度的增加，根系干重增加幅度越大，在后期苜蓿再生時，所需根提供營養和能量越低，留茬8～11cm根干重降幅最小。

圖1　不同留茬高度對苜蓿根干重變化的影響

2.2留茬高度對第四茬苜蓿根形態的影響由表1可知，不同留茬高度處理的紫花苜蓿根形態指標差異明顯，各處理之間紫花苜蓿主根直徑、根體積和側根總數均隨留茬高度增加而增加，且2～5、5～8、8～11cm處理的苜蓿側根總數均達到60個以上。其中，刈割留茬高度為8～11cm處理的紫花苜蓿根系形態指標最優，分別為2.65 cm、31.76 cm3和66個。在不同處理中，離主根最近的側根位置也同側根總數變化規律相同，但一定程度上呈現不規則變化。根莖分枝數隨留茬高度增加而減少，刈割留茬高度為0 cm處理的紫花苜蓿根頸分枝數最多（P＜0.01），為28枝。

表1　不同留茬高度對第四茬苜蓿根形態的影響

2.3留茬高度對第四茬苜蓿根內儲藏性物質與翌年返青率的影響由表2可以看出，通過對第四茬苜蓿根內儲藏性物質進行測定，不同處理下根系內營養物質含量和翌年返青率差異極顯著，其中留茬8～11 cm處理根系內可溶性糖、丙二醛、脯氨酸、可溶性蛋白含量分別為89.41、30.26、0.32、25.89 mg/g，極顯著高于其他處理苜蓿（P＜0.01），且其翌年返青率達到79.89%，明顯高于其他處理，說明最后一茬苜蓿留茬高度的高低會影響根系內儲藏性物質含量，從而直接影響翌年紫花苜蓿返青率的高低。當最后一茬紫花苜蓿留茬高度高于10 cm時，翌年的返青率將高達79.89%。

表2　不同刈割留茬高度對第四茬苜蓿根系內儲藏性物質與翌年返青率的影響

2.4不同留茬高度對翌年苜蓿第一茬干草產量及品質的影響由表3可知，通過對苜蓿進行不同留茬高度處理后，翌年第一茬紫花苜蓿干草產量及干草品質差異明顯，隨著刈割高度的增加，翌年第一茬苜蓿干草產量及品質呈上升趨勢。翌年第一茬干草產量為8～11 cm＞5～8 cm＞2～5 cm＞0 cm處理。在干草營養品質方面，8～11 cm處理的粗蛋白質含量和相對飼用價值最高，分別為19.79%和134.87%（P＜0.01）。

表3　不同留茬高度對翌年苜蓿第一茬干草產量及品質的影響

3　討論與分析

3.1刈割留茬高度對紫花苜蓿根形態的影響根系生長是紫花苜蓿生長的一個重要性狀，其生長情況很大程度上會影響地上部分的生長，且與留茬高度密切相關（王富貴等，2011）。苜蓿根干重反映根系積累干物質的能力，當根干重越大時，說明根部吸收水分和營養物質的能力越強，積累干物質也就越多，從而更好地促進了根系的生長（萬素梅等，2004）。本試驗結果顯示，留茬高度對根干重、直徑、體積、根頸分枝數和側根總數等形態指標產生了巨大的影響。在第一、二茬刈割，苜蓿根干重呈增加趨勢，說明此時根系營養物質的積累量大于消耗量，第三、四茬苜蓿根系干重呈下降趨勢，說明此時根系營養物質的積累量小于消耗量。在生長后期更應注重留茬高度的增加，利于根系貯藏性營養物質的積累，確保安全越冬。

根頸分枝數對地上部分產量具有重要意義，根頸分枝數與品種和管理有關，也可客觀反映根內營養物質及能量的積累量，對紫花苜蓿的再生能力具有非常重要的意義（郭彥軍，2002）。本試驗中根頸分枝數隨著刈割留茬高度的增加呈降低趨勢，表明低留茬可刺激紫花苜蓿增加根頸分枝數，因此，在實際生產中，適當降低留茬高度，可增加根頸分枝數，獲得較高的草產量。側根總數也隨著留茬高度的增加呈增加的趨勢，側根總數越多，吸取地下水分和營養的能力越強，越有助于根系積累更多的儲藏性物質。

3.2刈割留茬高度對紫花苜蓿根內儲藏性物質及返青率的影響根部是吸收、儲存水分和營養物質的重要部位（王偉等，2015）。初霜期后，外界溫度逐漸降低，為抵御外界低溫環境，植物通過積累的儲藏性營養物質，如可溶性糖、脯氨酸、丙二醛，以增加細胞液單位面積的容量，降低滲透勢，來維持細胞的正常生理活動，使其在寒冷的環境抵抗脅迫（霍智慧等，2015；馮昌軍等，2005）。根內儲藏性營養物質含量的提高，有利于增強細胞的持水能力，顯著提高植物細胞對水分的束縛力，降低植物細胞內的冰點，對提高植物高水平的抗寒、抗凍能力具有重要作用（喬潔等，2010）。本試驗中，通過對紫花苜蓿進行不同留茬高度處理，對第四茬紫花苜蓿根內儲藏性營養物質含量進行測定，發現刈割留茬高度會極顯著改變根內儲藏性營養物質含量，進而影響苜蓿安全越冬。根內可溶性糖、脯氨酸、丙二醛、可溶性蛋白含量均隨刈割留茬高度增加而增加，且在翌年測定返青率后發現，刈割留茬高度越高，其根內儲藏性物質越多，返青情況越好。

3.3不同留茬高度對翌年苜蓿第一茬干草產量及品質的影響刈割是生產中紫花苜蓿主要的利用方式，適宜的留茬高度可在當茬獲得高產的基礎上，提高紫花苜蓿的分蘗、再生和返青能力，而龐大的根系是苜蓿再生和越冬的基礎（孫德智等，2005）。在我國北方地區，最后一茬紫花苜蓿刈割留茬高度應相對高些，較高的留茬可在入冬前使根頸內存儲足量的儲藏性營養物質，確保苜蓿安全越冬（朱建玲，2008；李龍，2007）。本試驗發現，末茬留茬高度對翌年第一茬苜蓿的干草產量和品質具有明顯的促進作用，末次刈割留茬高度越高，翌年第一茬苜蓿的干草產量和品質越好，是由于較高的留茬，不僅保證其順利度過冬季，而且可充分滿足苜蓿翌年再生所需的營養物質和能量。留茬過低，雖然當茬可獲得較高的產草量，但不利于苜蓿根系營養物質和能量的儲存，且無法滿足翌年苜蓿再生枝的生長，刈割過低甚至會造成苜蓿大面積死亡。本試驗還發現，初霜來臨之前的紫花苜蓿根系干物質含量比初霜后高21.03%，主要是由于初霜來臨之前紫花苜蓿根內的儲藏性物質高于初霜后，因為在進入初霜期之前紫花苜蓿根部仍在儲存營養物質，而在進入初霜期后，為抵抗低溫脅迫，根部需消耗自身營養物質和能量來維持生存，并為翌年返青及再生提供營養。

4　結論

本試驗結果表明，留茬越高，利于苜蓿根生長發育，返青率及翌年第一茬干草質量提高，但其根頸分枝數減少，草產量降低。綜合分析認為，凌海地區生產中紫花苜蓿第一、二、三茬以留茬高度在5～8 cm為宜，第四茬應留茬8～11 cm。

［1］遲文峰，崔國文.不同刈割次數對紫花苜蓿主根中可溶性糖含量及越冬率影響的研究［J］.四川草原，2006，3：4～6.

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［4］郭彥軍.紫花苜蓿根系形態學研究［J］.西南農業大學學報，2002，24（6）：484～486.

［5］霍智慧，宋麗莉，陳月，等.紫花苜蓿耐寒育種研究進展.草業與畜牧［J］. 2015，1：8～10.

［6］李龍.影響紫花苜蓿越冬率的主要因素及解決對策［J］.現代化農業，2007，12：15～16.

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In order to solve the problem of unsuitable stubble height on spring rate and hay quality degradation in next year of alfalfa in production，“WL354HQ”alfalfa was used as material in this experiment，through the analysis of influence of different stubble height on alfalfa root growth storage nutrients content，green rate and hay quality，the suitable stubble height were chosen.The results showed that：during the annual mowing，alfalfa root dry weight trend of every treatment was first increased and then decreased.With the increase of stubble height，the main root diameter，root dry weight and total number of lateral root were increased，but the number of root cervical branches reduced.The inside alfalfa root storage of nutrients，spring rate and hay quality degradation in next year of the last mowing stubble height 8～11 cm were significantly higher than other treatments（P＜0.01）.It was concluded that the cutting heights at 5～8 cm was suitable for the first，second，third cutting and 8～11 cm was suitable for the last mowing stubble height is in Linghai area.

alfalfa；stubble height；root；storage nutrients；quality

S816

A

1004-3314（2016）01-0017-04

10.15906/j.cnki.cn11-2975/s.20160106

現代農業國家牧草產業技術體系（CARS-35）