優良堤防護坡植物假儉草草莖建植方式的比較研究

陶理志,周英雄,肖勝生

(1.江西省河道湖泊管理局,江西 南昌 330009;2.江西省水土保持科學研究院,江西 南昌 330029)

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優良堤防護坡植物假儉草草莖建植方式的比較研究

陶理志1,周英雄1,肖勝生2*

(1.江西省河道湖泊管理局,江西 南昌 330009;2.江西省水土保持科學研究院,江西 南昌 330029)

采用3種草莖建植方式進行了野生假儉草無性繁殖的對比試驗研究。結果表明：開溝植莖、草莖扦插兩種建植方式下假儉草的草坪高度顯著高于覆土碾壓建植方式下的(P<0.05),但在前兩種建植方式之間草坪高度不存在顯著性差異；在3種方式之間，假儉草的地上生物量、草莖長度、分蘗數以及后期的覆蓋度均沒有顯著差異，但草莖扦插方式下的前期覆蓋度顯著大于另外2種方式下的。最后指出撒莖覆土碾壓是一種適于大面積推廣應用的假儉草草坪建植方式。

堤防;植物護坡;無性繁殖;假儉草

堤防工程是防洪體系的基礎和主體,肩負著保護人民生命、財產安全的重要任務。據第一次水利普查公報,全國堤防總長度為4.14萬km[1],江西省各類堤防總長度也達到1.30萬km[2]。之前的堤防護坡多從防洪安保的角度出發,主要采用混凝土或六角塊等硬質護坡形式,造成生態功能缺失,視覺單一,不符合水生態文明的基本要求。土質護坡則存在大量侵蝕溝、水土流失嚴重并且危害堤防的穩定性。在土質邊坡基礎上自然恢復的植物護坡則存在灌木雜草叢生、影響堤防岸線景觀問題,并且嚴重影響到汛期堤防查險除險[3]。因此堤防的景觀生態護坡已經成為一個研究的熱點問題。

大量文獻研究表明,假儉草(Eremochloaophiuroides)是一種優良的堤防護坡目標草種；實地調查顯示，江西省贛江沿線6個采樣點假儉草植株平均高3 cm,優勢度達到95%以上,覆蓋度均達到95%以上。假儉草是禾本科蜈蚣草屬多年生草本植物,其匍匐生長性能極強,擴展蔓延迅速,具有植株低矮、耐貧瘠、耐粗放管理等顯著優點[4-6]。成坪后的假儉草草坪草層厚實,密度高,雜草基本上很難在其濃密的草層下萌發并造成危害[7-8]。但相關研究證實假儉草花粉與柱頭的親和力不足、自交不親和，造成其結實率低、干秕率高、草種產量低、種子成熟期不一致,使得其種子難以收獲[9-11]；實地調查表明，江西省贛江沿線6個采樣點假儉草種子平均產量0.23 g/m2,結實率35.52%,成熟率36.45%。因此,在生產上假儉草種子價格昂貴,如從美國進口的假儉草種子平均需要100美元/kg,限制了假儉草的大面積推廣應用。

利用植物的某些營養器官繁殖出新的個體是非常重要的快速繁殖手段[12-13]。對假儉草而言,利用其莖段材料作為外植體誘導叢生芽從而建立再生體系,是最直接、最簡便、成苗速度最快的繁殖途徑[14]。在生產實踐中多采用草莖扦插等營養體建植法。但是營養體扦插建植也面臨著插穗存活率較低、生根速度慢、個體生長發育遲緩、成坪速度慢等問題[15-16],從而在這期間要求保持土壤濕潤并經常清除雜草,這會增加建植假儉草幼坪的管理成本。如何讓假儉草匍匐莖快速生長、提高假儉草的成坪速度是生產實踐上亟需解決的問題。因此,我們在前期野外調查的基礎上,利用江西水土保持生態科技園科研平臺,進行了假儉草草莖不同建植方式的比較研究,以期為推廣假儉草護坡提供一定的參考。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

假儉草無性繁殖試驗小區位于江西省德安縣的江西水土保持生態科技園(115°42′38″～115°43′6″E、29°16′37″～29°17′40″N)。該科技園為國家第一批全國水土保持示范園區,海拔30～90 m,坡度5°～12°,屬亞熱帶濕潤季風氣候,年均氣溫16.7 ℃,多年平均降雨量1469 mm,降雨量年內分配不均,4～7月為雨季,占全年降水量的50%～60%。土壤為第四紀紅粘土發育而成的紅壤,坡面土層厚度約1.5 m。

1.2 試驗設計

在科技園選出一塊總面積約為120 m2的區域作為假儉草無性繁殖試驗區,該區域的土壤條件、坡向、坡度(約為6°)均一致。首先清除試驗區范圍內的地表植被,移除25 cm厚度的表土層,對下層進行松土處理,清除石塊及可見根系。之后在假儉草草莖建植前約2個月(4月5日)用非選擇性除草劑(農達)全部噴施一次,徹底清除雜草及其土壤種子庫。

在草莖建植前,對試驗小區土壤的基礎條件進行了取樣分析(兩個層次,每層共6個取樣點),分析結果見表1。

表1 在草莖建植前試驗區表層(0～20 cm)土壤的性質

試驗區分為3種處理(開溝植莖法、草莖扦插法和撒莖覆土碾壓法),每種處理3個重復,共9個小區,每個小區面積均為9 m2(3 m×3 m)。

在江西省新建縣贛東大堤背水面沙灘上采集當年生或一年生健壯的假儉草莖段作為建坪材料。把假儉草匍匐莖切成8～10 cm長的莖段,每個莖段至少含3個節。采用3種無性繁殖之前,為有效地提高假儉草的存活生根率,用4%的尿素溶液統一對草莖進行浸泡5 min處理[17]。在建植初期,3種繁殖方法的單位面積上的草莖數量基本一致,約為20根/m2。

在試驗過程中,草坪不修剪，不追肥,不施用殺菌劑、殺蟲劑,只是人工拔除雜草。在草莖建植完畢后立即充分灌水濕透。在監測過程中每隔1 d在上午7:00～10:00澆水,每次澆水量以土壤不滲漏為宜。

1.3 處理方法及調查項目

開溝植莖法：在整理好的苗床上開溝,溝寬10 cm,溝深5 cm,溝間距40 cm。將處理好的假儉草草莖擺在溝中(平均每隔12 cm擺1根),注意將莖段兩個莖節埋入土中,另一個莖節露在外面，然后覆土回填。確保當天采莖當天種完。

草莖扦插法:扦插時確保每個莖段至少有2個節在土內,并且將莖段周圍的土壤輕輕壓緊。扦插規格為25 cm×20 cm(行距×株距),每穴1株。

撒莖覆土碾壓法:把提前準備好的8～10 cm長的莖節小段均勻地撒在已整好的苗床上,覆蓋2～3 cm厚的土,之后用石碾輕壓1遍,使莖節與土壤結合緊密。

植株自然高度:在每個試驗小區中沿對角線選取3株進行紅線標記；每次定株測定植株的自然高度；監測期從6月10日至8月22日草坪高度穩定止。草莖長度:用鋼尺直接對標記的3株測量草莖長度；監測從2014年6月10日開始，至9月5日停止生長時結束,平均每5 d 1次。覆蓋度:利用植被覆蓋度攝影測量儀JZ-SH11對試驗小區范圍進行照片采集和數據處理，分析覆蓋度；監測期從2014年6月10日開始,至9月16日結束。分蘗數:每個監測日測量3株定株的假儉草的分蘗數；從2014年6月10日開始觀測,至9月5日結束。地上生物量:在假儉草旺盛生長期(選取2014年8月10日),每個小區沿對角線設3個20 cm×20 cm的小樣方，測量地上生物量；收獲地上部分材料,稱鮮重,然后在105 ℃烘箱內烘干至恒重。

1.4 數據分析

采用Microsoft Excel 2007和SPSS 19.0統計軟件進行數據分析。采用單因素方差分析(one-way ANOVA)和多重比較(Duncan test)方法檢驗不同繁殖方法之間的上述各項監測指標的差異顯著性。

2 結果與分析

2.1 植株高度、地上生物量

草坪高度影響草坪景觀效果。就絕大多數用途的草坪而言,草坪高度越低,草坪越平坦,越顯得美觀;并且草坪草自然高度低,有利于人們對草坪的管理。對于堤防護坡這一特殊用途來說就更是如此,草坪自然高度低便于汛期查險除險。監測結果(圖1)表明：3種草坪建植方式下假儉草草坪的自然高度在監測期間總體上都在增加,偶爾幾次的下降變化主要是由假儉草干旱倒伏造成的；在假儉草植株高度相對穩定后,植莖、扦插和碾壓3種建植方式下的草坪高度分別保持在14.4、14.5和12.5 cm。這與劉建秀等[18]得到的研究結果“在自然狀況下假儉草草層的高度約為10 cm”基本相符。方差分析結果表明,開溝植莖、草莖扦插兩種方式下假儉草的草坪高度顯著高于覆土碾壓方式下的(P<0.05),但開溝植莖與扦插之間不存在顯著性差異。

圖1 3種草莖建植方式下假儉草植株自然高度的變化

生物量是草坪草光合作用積累有機物的量。對一定時期內地上部分生物量的測定可以從側面了解該草坪草積累物質的能力，從而反映草坪的整體生長狀況。研究結果(表2)表明,植莖和扦插之間地上生物量較為接近,但都稍低于撒莖碾壓處理下的地上生物量,但方差分析進一步表明三者之間的地上生物量不存在顯著差異。將地上生物量和植株種群的自然高度相結合來看,撒莖覆土碾壓方式既能達到較大的生物量,且草坪的整體高度也較低。這說明這種草莖建植方式下假儉草地上部的莖稈、葉片的密集程度較大,更符合堤防植草護坡的理想狀況。

表2 3種草莖建植繁殖方式之間地上生物量的比較 g/m2

2.2 草莖長度、覆蓋度、分蘗數

匍匐莖是假儉草重要的營養器官,其長度的大小會影響植物的生長以及種群的擴散。在整個定位觀測期間,各處理的假儉草匍匐莖均呈不斷生長的趨勢,表現出匍匐莖旺盛的生長力(圖2)。在9月上旬停止變化后,植莖、扦插和碾壓3種建植方式下假儉草草莖長度分別穩定在79.5、88.9和82.8 cm。方差分析進一步得到,開溝植莖、草莖扦插和撒莖覆土碾壓3種無性繁殖方式對假儉草草莖長度生長沒有顯著性影響。

圖2 3種草莖建植方式下假儉草匍匐莖長度的變化

覆蓋度是草坪建植需要特別注意的一個指標。覆蓋度變化越大,成坪越快，越有利于提升目標草種的生態位,降低雜草入侵的可能性,從而降低后期草坪除雜和水肥管理的成本。監測結果表明,3種草莖建植方式下草坪覆蓋度都在逐步增加(圖3),至9月上中旬覆蓋度都穩定在90%。在7月中旬之前,草莖扦插方式下的覆蓋度顯著大于開溝植莖和覆土碾壓兩種方式下的(P<0.05),但從8月開始3種草莖建植方式之間草坪覆蓋度不存在明顯差異。

圖3 3種草莖建植方式下假儉草草坪覆蓋度的變化

在草莖建植后,各處理組假儉草的分蘗數穩步增長,特別是從7月中旬開始假儉草的分蘗進入快速增長期(圖4),這也說明假儉草占據生態位點的能力極強。同時在整個觀測期間,3種草莖建植方式之間假儉草的分蘗數都不存在明顯差異。9月初假儉草停止分蘗后,開溝植莖、草莖扦插和撒莖碾壓處理下定株觀測的假儉草分蘗數量分別平均為68、83和74個；在整個觀測期間它們的分蘗速度分別平均為0.43、0.37和0.42個/d。

3 結論與討論

假儉草被稱為“懶人的草”或“窮人的草”,是一種非常理想的低水平養護管理的闊葉類草種,是一種優良的固土護堤和植草護坡的水土保持植物。在堤防坡面上,相較于其他草種,假儉草草坪具有低矮、耐踐踏、耐旱[19]、耐瘠薄[20]、抗病蟲害能力強[21-22]等特點,生態景觀效益好,可以大大減少堤防日常管理維護(控高除雜)的成本,特別是有利于汛期開展堤防的查險除險工作。

圖4 3種草莖建植方式下假儉草分蘗數的變化

鑒于假儉草結實率和成熟率較低的原因,目前較少涉及通過雜交、基因改良等手段培育結實率高的假儉草品系等方面的研究[5,23-24],而研究重點集中在優質野生假儉草種質資源篩選和草莖無性繁殖上[25]。傳統上主要采用扦插和分株的方式來進行假儉草的無性繁殖,偶爾可見草莖埋植(開溝植莖)和移植草塊的方式。但無論是植莖還是扦插都只適于小面積的小區移植,由于其費工費力、效率低下，不適于大面積的推廣應用。因此本文在實踐工作中考慮到在不缺水的條件下假儉草草莖移植成活率較高的因素,提出了撒莖覆土碾壓的方式,試圖探索一種低成本、高效率的草莖繁殖方式,為大面積的推廣應用提供參考。

本試驗得到江西省野生假儉草3種建植方式下草莖的平均生長速度分別為0.77、0.82和0.78 cm/d,這與吳佳海等[6]在貴州的研究結果(0.52 cm/d)較為接近,但遠遠低于任健等[26]在四川進行的野生假儉草扦插引種栽培試驗得到的草莖生長速度(峨眉山假儉草和雅安假儉草草莖的平均生長速度均達到4.5 cm/d),這可能主要是由不同的種質資源以及土壤等環境條件差異造成的。

小區試驗結果表明,與傳統的草莖埋植和扦插相比,撒莖覆土碾壓方式對草莖生長速度、分蘗數和成坪覆蓋度沒有產生不利影響,能夠取得與傳統的草莖埋植和扦插一樣的效果,甚至該處理既能達到較高的地上生物量,也能獲得更為理想的草坪整體高度,因此撒莖覆土碾壓是一種可以考慮的無性繁殖方式。另外,在較大面積實施時,與草莖埋植和扦插相比,撒莖覆土碾壓更能體現施工便利性和成本控制。因此,綜合考慮,在較大面積的推廣應用時,撒莖覆土碾壓是一種值得推薦的假儉草無性繁殖方式。

4 研究展望

筆者只對假儉草3種草莖建植方式進行了某些指標的對比研究,初步探討了撒莖覆土碾壓方式的可行性。接下來還需要深化相關研究,特別是要細化撒莖覆土碾壓建植的具體程序和規范,提供一整套低成本、高效率、操作簡便的種植技術,為假儉草的快速繁殖與大規模應用推廣奠定基礎。

假儉草無性繁殖覆蓋度要達到80%至少也要2個多月的時間,而在這期間清熱高濕,雜草生長迅速。在實際工作中發現由于假儉草不能快速覆蓋,即使對試驗小區土壤基質進行了前期處理,但還存在較為嚴重的雜草入侵問題。在野外假儉草大面積的推廣應用中就面臨著更為嚴重的類似問題。因此,如何通過噴施葉面肥、添加復合肥等手段加快假儉草草莖的生長擴張能力,促進覆蓋和盡快成坪是需要考慮的問題。

在試驗小區尺度上,在保障水分供應的情況下假儉草草莖繁殖的存活率基本上可以達到95%。前期試驗也表明采用適量濃度的萘乙酸、生根粉及吲哚乙酸等預處理插穗對扦插存活率沒有顯著影響。但是在野外大面積推廣的背景下,如何保證假儉草草莖的存活率就是一個必須解決的問題。

相關研究表明,假儉草在不同土壤上的生長表現差異較大。因此進一步探討假儉草草莖在不同土壤基質上的繁殖表現,特別是土壤結構、機械組成等土壤特性因素對草莖存活率、生長速度和成坪速度的具體影響,可以為假儉草在野外大面積推廣應用提供科學依據。

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(責任編輯:黃榮華)

Comparative Study on Three Modes of Stolon Asexual Reproduction forEremochloaophiuroides

TAO Li-zhi1, ZHOU Ying-xiong1, XIAO Sheng-sheng2*

(1. Jiangxi River and Lake Management Bureau, Nanchang 330009, China;2. Jiangxi Academy of Soil and Water Conservation Sciences, Nanchang 330029, China)

The comparative study on three modes of stolon asexual reproduction [planting stolon in ditch (PSD), stolon cuttage (SC), and covering the broadcasted stolons with soil and then pressing them (CBSSP)] for wildEremochloaophiuroideswas conducted. The results showed that the lawn height ofEremochloaophiuroidesunder the modes of PSD and SC was significantly higher than that under the mode of CBSSP (P<0.05), but there was no significant difference in lawn height between the former two modes. There was no significant difference in aboveground biomass, stolon length, number of tillers, and late-stage cover degree ofEremochloaophiuroidesamong three modes, but the early-stage cover degree under the mode of SC was significantly higher than that under the other two modes. Finally, it was pointed out that CBSSP was a suitable mode for the large-area lawn establishment ofEremochloaophiuroidesin levees.

Levee; Slope protection by plant; Asexual reproduction;Eremochloaophiuroides

2016-08-25

江西省水利科技重大項目“江西省堤防植草護坡技術體系構建及效益評價”(KT201313)。

陶理志(1968─),男,高級工程師,主要從事河道湖泊堤防護坡等方面的研究與管理工作。*通訊作者:肖勝生。

S157.433

A

1001-8581(2016)12-0023-05