禾本科草坪草混播天藍苜蓿、小苜蓿的效果研究

趙海欣， 朱曉艷， 崔亞壘， 王成章， 李德鋒*

(1. 河南農業大學牧醫工程學院， 河南 鄭州450002； 2. 國家知識產權局專利局專利審查協作河南中心， 河南 鄭州450046)

草坪草按科屬可分為禾本科類和非禾本科類，目前世界各地利用的草坪草多為禾本科[1]。草坪草混播是草坪建植中一種常用的方法，對禾本科草坪草的大量研究表明[2-3]，混播可使其遺傳背景更豐富、相互取長補短，合理搭配能充分發揮各自的生理和生態習性優勢，與單播相比能形成品質更優良的草坪。草地早熟禾(PoapratensisL.)和多年生黑麥草(LoliumperenneL.)是目前河南省混播建坪中經常使用的禾本科草坪草優良組合[4-5]，其中多年生黑麥草可迅速覆蓋地面，起保護作用，最終的草坪則以建群種早熟禾為主。雖草地早熟禾具有極強的耐寒性，與多年生黑麥草混播時，能彌補多年生黑麥草冬季耐寒性差的缺點[6]；但草地早熟禾的發芽時間短、成坪速度慢[7]，而且它們都不耐旱，尤其是在河南省這種冬冷夏熱、四季雨水量分配不均的氣候下，單純的兩者混播很難形成四季青綠、蓋度好的優質草坪，如能找到新的草坪草種質資源作為伴生種，可以提高綠地草坪的綜合性能，并在建群種生長受到環境影響時，由伴生種來彌補和維持綠地草坪的功能，這將成為解決現存問題的優良方法。

天藍苜蓿(MedicagominimaL.)和小苜蓿(MedicagolupulinaL.)是豆科苜蓿屬的優良野生種質資源，二者都具有適應性廣、抗逆性強、匍匐生長、耐踐踏性好、可以根瘤固氮提高土壤肥力等優點。豆科與禾本科牧草的混播已有大量的報道，張永亮等[8]對苜蓿、無芒雀麥混播及單播產草量動態研究表明，混播草地生產力高于單播草地。豆科植物有共生的固氮根瘤菌能增加土壤中含氮量，氮素在維持草坪草正常生長方面起著至關重要的作用，會直接影響草坪的顏色、密度、綠期[9]。研究證明，豆、禾牧草混播，地上部群落結構分配合理，比單播時更能充分利用陽光[10]。但是在草坪的混播建植中，關于豆科與禾本科混播組合的研究報道甚少。禾本科草坪草根系較淺不耐旱，而天藍苜蓿具有較強的耐旱性，針對目前水資源緊張且為尋找美觀、易養護的草坪新種質資源來說有很大的應用前景。

為此，本試驗選用草地早熟禾作為建群種(70%)，多年生黑麥草作為保護種(20%)，天藍苜蓿和小苜蓿作為伴生種(10%)，選取能反映綠地草坪性能的典型指標[11]，采用綜合評定分析方法評價成坪后草坪的景觀質量和組合效果，最終為探索豆科與禾本科草坪草混播技術，并為建造美觀、優質的綠地草坪提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗選用天藍苜蓿、小苜蓿、草地早熟禾和多年生黑麥草作為試驗材料，兩種野生苜蓿種子采自鄭州市惠濟區黃河灘區，兩種禾本科草坪草種子購于當地草種公司。

1.2 試驗地概況

試驗地位于鄭州市河南農業大學畜牧站(34°44′ N，113°42′ E)，土壤為壤土。該區氣候屬北溫帶大陸性季風氣候，春季干旱，夏季炎熱多雨，秋季晴朗，冬季寒冷少雨雪，年均溫在14.3℃，1月份日均溫1.5℃(最低-20℃)，7月份日均溫27.5℃(最高40℃)；年降水量400～800 mm，平均600 mm左右；全年日照時數2 000～2 600 h，無霜期220～250 d。

1.3 試驗設計

本試驗采取隨機區組試驗設計，按照混播目的性、兼容性和生物學一致性的原則[12]，設置3個混播組合，如表1所示。每個組合3個重復，每個小區面積2 m×2 m。禾本科草坪草參考前人研究的最佳混播播種量[13]，根據本試驗測定的各種子純凈度和發芽率，最后計算禾禾混播時多年生黑麥草25 g·m-2，草地早熟禾15 g·m-2；豆禾混播時多年生黑麥草21 g·m-2，草地早熟禾14 g·m-2。兩種豆科植物播前做是否去莢和覆土與否的多種播種方式的發芽試驗，并根據試驗結果確定最佳播種方式，二者播量計算后均為2 g·m-2。分別于6月1日、9月29日各進行一次播種，播種前對土壤進行深翻(20～30 cm)，耙平、精細整地，然后采用人工播種，壓實，澆水，種子出苗前一直保持10 cm土壤表層濕潤。生長期及時澆水，人工除雜草。第二年7月開始停止澆水，觀察不同草坪草對干旱的耐受能力。

表1 天藍苜蓿、小苜蓿與禾本科草坪草混播組合Table 1 Mixed sowing combinations of Medicago minima,Medicago lupulina and turfgrass

1.4 混播植物的播種方式

播前兩種豆科植物做多種播種方式的發芽試驗(表2)，根據結果本試驗播種時采用天藍苜蓿不去莢、不覆土；小苜蓿去莢、不覆土。

表2 發芽試驗Table 2 Germination test

注：不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)

Note:Different lowercase letters indicate significant difference at the 0.05 level

1.5 測定指標與方法

本試驗主要測定兩方面指標：(1)成坪后地上部分密度、色澤；在當年成坪后和翌年返青后每月下旬按草坪品質5分制等級標準評分(表3)，遵循“統一評價、項目加權、分類比較”的原則[14]，分別對草坪密度、色澤、高度、蓋度等典型易測且能反映草坪本質的指標進行打分，同時記錄草坪的出苗期、成坪期，觀察死亡、病害等情況。(2)禾本科和豆科植物地下根系的分布。通過這兩方面指標分析混播豆科植物對禾本科草坪草生長及成坪效果的影響。

表3 草坪質量指標與評分標準Table 3 Turf quality index and grading standard

混播草坪各種植物密度的測定采用小樣方法，在小區內設置5個10 cm×10 cm的樣方，數取每個樣方內禾本科草坪草和豆科植物的株數，然后計算每個小區單位面積的株數，用株·cm-2表示。蓋度采用方格法，制成100 cm×100 cm的木架，內用線繩等分為100個小格，將其放在被測草坪上，目測每格中植物蓋度，然后將每格的觀測值統計取平均值表示草坪的蓋度值。高度為植物的自然高度，每個小區各選取建群種早熟禾和豆科植物20株測定自然高度，取平均值。草坪的色澤采用目測法評定，時間選在陰天或早上進行，避免陽光太強造成的視覺誤差。根系測定的具體方法是：挖取每個小區每種植物的完整根系，測定各植物的根系長度，并對豆科植物的根瘤進行解剖，觀察根瘤剖面顏色，評價其固氮性能。第二年5月中旬測定建群種早熟禾和豆科植物的自然高度、葉長和葉寬(葉中部)，以及天藍苜蓿和小苜蓿的冠幅，冠幅=(冠幅長+冠幅寬)/2。

1.6 數據處理

試驗數據使用Excel 2007進行整理，并用SPSS 12.0做方差分析。在0.05水平下，各組處理間的差異顯著性通過LSR多重比較進行分析。

2 結果與分析

2.1 混播對草坪草生長的影響

試驗分別于6月份、9月份播種2次，結果發現6月份播種的草坪草長勢較差，雜草危害嚴重，未能成坪；而9月份播種的長勢良好，播種后天藍苜蓿和小苜蓿的出苗時間均為5 d，多年生黑麥草為3 d，草地早熟禾為7 d；所建草坪11月中旬成坪，未見病蟲害；第二年1月底出現輕度低溫萎蔫，冬季仍呈現綠色，可安全越冬；3月返青，4月成坪，5月形成致密草坪，豆科6月開花結實后仍保持正常生長；7月停止澆水后禾本科部分出現枯萎，豆科生長正常。

從表4可以看到，豆禾混播處理的早熟禾葉長都顯著高于對照，其早熟禾高度也都高于對照，但只有天藍苜蓿+禾本科處理達到差異顯著水平。天藍苜蓿的葉寬和葉長都顯著小于小苜蓿，天藍苜蓿葉片更細小。天藍苜蓿和小苜蓿均為匍匐生長，植株高度均在3 cm以下，二者差異不顯著；天藍苜蓿和小苜蓿的冠幅均在6 cm以上，二者差異不顯著。

表4 早熟禾、天藍苜蓿和小苜蓿的株高、葉長、葉寬和冠幅Table 4 The height,leaf length,leaf width and crown width of Poa pratensis,Medicago lupulina and Medicago minima

注：不同小寫字母表示同一指標在不同處理間差異顯著(P<0.05)，下同

Note:Different lowercase letters indicate significant difference among different treatments at the 0.05 level,the same as below

2.2 成坪后的質量評定

從表5中可看出，豆禾混播的綜合評分最高，明顯高于對照(禾禾混播)。其中天藍苜蓿與禾本科草坪草混播組合表現最佳，豆禾混播草坪的密度、蓋度和色澤評分都高于禾禾混播草坪。

表5 草坪性能綜合評分Table 5 The comprehensive score of the turf

在色澤方面，天藍苜蓿和小苜蓿的葉片顏色有明顯的差別。天藍苜蓿葉色為較深的鮮綠色，與多年生黑麥草及草地早熟禾的顏色較為接近，它們混播在一起葉色一致，可以形成色澤均一的草坪。小苜蓿葉色為灰綠色，較天藍苜蓿葉片的顏色淺，與兩種禾本科草坪草葉色相差稍大，形成的草坪能識別出色彩斑塊。

2.3 混播植物根系的分布及根瘤解剖

測定豆科和禾本科兩類植物的根系長度(表6)，豆科植物根系分布較禾本科深，禾本科根系主要分布在較淺層土壤中。對照的禾本科草坪草根系較豆禾混播的禾本科草坪草根系長一些，但差異不顯著。在根系采挖時每株豆科植物都具有自然形成的根瘤，大部分呈珊瑚狀，少量呈棒狀，大小3～7 mm；根瘤全部著生在側根上，而且數量較多，每株20個以上，0～20 cm土層均有分布，主要集中在10～20 cm土層；根瘤的解剖面呈現鮮艷的淺粉色，初步判斷其根瘤具有固氮作用。

表6 根系長度Table 6 The length of root

3 討論

3.1 播種方式及時間的確定

播種方式不同將會影響種子的萌發速度及出芽率，是建成品質優良草坪的關鍵，種子硬實度較高的豆科植物表現更加明顯。在自然生長條件下，天藍苜蓿、小苜蓿的種子自我繁殖，種子成熟后帶莢脫落至土壤表面，在適宜生長的條件下發芽生長，但在人工條件下，其播種技術尚未見報道。因此，為尋找適宜的播種方法我們做了多種播種方式的發芽試驗，最終確定天藍苜蓿的播種方法為不去殼、不覆土；小苜蓿的播種方法為去殼、不覆土。在出苗時間上，多年生黑麥草僅為3 d，其次是天藍苜蓿、小苜蓿為5 d，最晚的是草地早熟禾為7 d，這與孫吉雄[6]對混播草坪草中黑麥草的研究所得出的結果是一致的，即在混播組合中多年生黑麥草發芽迅速、成坪快，適宜作為保護草種。而天藍苜蓿和小苜蓿的發芽時間較短，也彌補了草地早熟禾發芽時間晚的缺點。在播種時間上，我們發現6月播種后雜草生長茂盛，抑制草坪草生長，無法形成草坪[15]；而9月播種后雜草生長減弱，且氣溫降低土壤不易干旱，利于草坪草生長成坪，而且在自然條件下，天藍苜蓿和小苜蓿的種子也是秋季萌發，所以秋季是此組合最佳的建坪時間。

3.2 混播效果的綜合評價

草坪是人工創建的植物群落，生態學研究表明，群落的穩定性與其組成成分的遺傳多樣性之間有著高度的相關性[16]。因此，實際應用中草坪草群落組分的構建常采用多種(品種)組合配伍的方法，以增強草坪在逆境脅迫下的耐受力，使之具有更強的環境適應性和更好的綜合表現。本試驗中豆禾混播處理的早熟禾高度和葉長都顯著高于禾禾混播，說明豆禾混播對禾本科草坪草的生長有促進作用[17]。混播組合成坪后，通過對密度、蓋度等指標進行綜合評價，結果表明天藍苜蓿與禾本科混播的效果要好于小苜蓿與禾本科的混播組合，且明顯優于禾禾混播，其中混播的效果在色澤和蓋度方面表現優異，即豆禾混播色澤、蓋度要好于禾禾混播。蓋度的提高分析認為是因為天藍苜蓿和小苜蓿的冠幅較大，比禾本科草坪草對土地的遮蓋能力強，可以顯著提高草坪的蓋度。而且豆禾混播，群落結構分配合理，比單播時更能充分利用空間，提高生物量，增加密度和蓋度。此外，天藍苜蓿和小苜蓿是匍匐生長，植株低矮，在高度上不影響禾本科草坪草的觀賞效果，修剪草坪時也不會對其植株和生長造成較大的影響。因此，在城市綠化中應大力提倡豆禾草坪草的混播，從而豐富草坪組合的多樣性、提高草坪的穩定性。綜合看來，豆禾混播效果好于禾禾混播，能形成較致密的草坪，進而提高草坪的觀賞性，同時較好的蓋度能保護冬春季裸露的地面，具有良好的生態效益。

色澤是外觀質量評定的一個重要指標，能較為直觀地反映混播組合的優劣。在葉色方面，我們發現天藍苜蓿和小苜蓿的葉片顏色有明顯的差別，天藍苜蓿葉片的顏色比小苜蓿葉片的顏色深。根據混播原則知，葉片顏色差異大的草種不宜混播建坪[13]。雖然天藍苜蓿、小苜蓿在生長特性上極為相似，都適合與禾本科草坪草進行混播，但在實際建坪時，我們要根據混播的禾本科草坪草的葉片顏色來選擇與之混播的最佳對象，以便形成顏色美觀均一的草坪。多年生黑麥草及草地早熟禾與天藍苜蓿的葉片顏色較為接近，而且天藍苜蓿比小苜蓿葉片更小，對草坪的外觀一致性影響不大。因此，天藍苜蓿與兩種禾本科草坪草混播效果較好，可以形成色澤均一的草坪。而小苜蓿葉色比試驗中的兩種禾本科草坪草淺，色澤不一致不適宜混播，但是與高羊茅葉色相似，可以考慮它們組合在一起。

3.3 根系分布深度及豆科植物根瘤固氮性

根系是植物與土壤進行物質交換的橋梁，其形態和分布直接影響植物對土壤養分的利用狀況。在試驗中我們對根系分布進行了研究，結果表明豆科植物的根系均比禾本科草坪草的根系分布深，須根系的多年生黑麥草和草地早熟禾的根系主要分布在地下15 cm以上的土壤層，兩種豆科植物是直根系，根系較長，主要分布在地下20 cm左右土壤層。混播建坪時，兩者根系分布深度不同，可以減少競爭，利用不同深度土壤的營養物質，提高對土壤養分的利用率[18]。同時豆科植物根系較深能彌補禾本科不耐旱的特性、延長草坪綠期[19]。此外在測量根系時，我們看到兩種野生苜蓿的根系上均懸著根瘤，剖檢發現，這時的根瘤剖面是粉紅色的，初步判斷是具有固氮功能的根瘤[20-21]，推測豆科植物可以通過共生的根瘤固氮為自身及伴生的禾本科草提供氮素營養，促進禾本科草坪草的生長[22-23]。

4 結論

天藍苜蓿、小苜蓿與禾本科草坪草混播能促進禾本科草坪草生長，所形成的綠地草坪在密度、蓋度等方面均優于禾禾草坪草混播，其中天藍苜蓿和草地早熟禾、多年生黑麥草混播為最佳混播組合。天藍苜蓿適合與葉片顏色較深的禾本科草坪草混播，小苜蓿適合與葉片顏色稍淺的禾本科草坪草混播，且兩種野生苜蓿葉片小，與葉色相似禾本科草坪草混播后可形成顏色均一的草坪，可提高綠地草坪的美觀性。這兩種豆科植物與禾本科草坪草混播在鄭州地區最佳的播種時間為9月份，天藍苜蓿可帶莢播種，但播種時密度不宜過大，較適宜的播量兩種豆科植物均為2 g·m-2。