不同覆盖物对无芒隐子草建植的影响

邰建辉,王彦荣 ,李晓霞,魏学,陈谷

(1.兰州大学草地农业科技学院,甘肃兰州 730020;2.中国科学院植物研究所,北京 100093;3.百绿集团,北京 100025)

我国西北地区气候干旱,年降水量少,蒸发量大,土壤表层易形成干土层和板结,因而常造成植物种子萌发和出苗困难,进而影响到建植。目前,广泛采用播种后加覆盖物来解决表土干旱、板结、地温低、种子萌发难、出苗速度慢等问题。在生产中多种覆盖物已被利用[1,2],其中,应用最广的是地膜、稻草、砂子或小鹅卵石覆盖[3]。覆盖物可影响土壤温度、水分、盐分、肥力和质地等[4],但影响较大的是土壤温度和水分[4-7]。

无芒隐子草(Cleistogenessongorica)是我国西北荒漠草原的重要野生禾草,对荒漠生态系统的恢复和保育具重要作用。该草具有抗热、抗旱、耐寒、耐践踏,青绿期较长,营养生长期色泽墨绿,叶片美观等特点,具有作为优良草坪草和生态草引种驯化的利用价值[8,9]。成功建植是野生草引种驯化的关键,以往对无芒隐子草种子萌发条件[10-12]、水分与幼苗出土关系[9]的研究已有报道,但有关覆盖物对建植影响的研究未见报道。本研究探讨了不同土壤水分条件下,稻草、地膜和砂子覆盖对无芒隐子草幼苗建植和生长的影响,旨在为无芒隐子草成功建植提供技术依据。

1 材料与方法

1.1 研究材料

无芒隐子草种子于2004年9月采自内蒙古阿拉善荒漠草原。种子清选、风干后贮藏于兰州大学草地农业科技学院低温种子库(3～5℃)待用。试验前测得种子的发芽率为98%。

1.2 试验地概况

试验于2006年在张掖市临泽县,兰州大学草地农业科技学院张掖试验站进行,海拔1 450 m,年日照时数3 045.2 h。年均气温7.6℃,最高最低气温为39.1和-28℃,≥0℃和≥10℃年积温分别为 3 470.0和3 078.4℃。年均降水量116mm,年均蒸发量2 341mm,干燥度5.08,无霜期170 d。砂壤土,pH为6.8。

1.3 试验处理

试验设不同水分和不同覆盖物双因子处理。水分设每隔5 d和每隔15 d两个灌溉处理,每次灌水0.25 m3/m2;覆盖物设覆细土(对照)、覆稻草、覆地膜和覆沙4个处理。2个灌水试验区间隔3 m,在每个灌水区将覆盖物处理进行随机排列,每覆盖处理4次重复,每重复1 m×1 m,小区间隔为0.5 m。每小区播种8行,行距15cm,每行均匀撒播400粒种子。播种后,沙、土过4mm细筛,均匀筛撒于种子上,覆盖层为1cm左右;稻草(1 kg/m2)和地膜直接覆于撒播后的种子上;全部处理完成后进行漫灌。2006年6月9日播种,6月13-21日陆续出苗,至8月9日无芒隐子草分蘖数达3～6个时结束。

1.4 测定项目与方法

1.4.1 土壤温度与含水量测定 播种后逐日8:00,14:00和20:00时测定各处理5cm处的土壤温度。并采用烘干减重法(105℃烘12 h)测定0～10cm土层含水量。

1.4.2 出苗率与幼苗生长 试验期间逐日记录试验地各处理的出苗情况。8月9日,各处理随机取20单株,测定植株的高度、分蘖数、冠幅、叶片数、叶面积和地上生物量(75℃烘至恒重,万分之一天平称量),计算平均数。

1.4.3 统计分析 试验数据采用SPSS 15.0软件进行统计分析,Duncan方法进行多重比较,Excel制图。

2 结果与分析

2.1 覆盖物对土壤温度和土壤含水量的影响

在隔5 d灌溉和隔15 d灌溉条件下,不同覆盖物对土壤温度影响各异。早、中、晚3个时刻地膜和砂子覆盖的土壤温度始终高于对照;但稻草覆盖低于对照。在隔5 d灌溉条件下早、中、晚3个时刻对照的温度分别为14.0,29.9和20.1℃,盖地膜处理“增温效应”最显著,比对照平均提高5.1,8.0和10.4℃;其次为砂子覆盖比对照平均提高2.0,3.1和3.6℃;与对照比,稻草覆盖有明显的“降温效应”,平均比对照下降0,9.9和1.1℃(图1A)。隔15 d灌溉条件下,早、中、晚3个时刻对照的温度分别为14.7,31.9和22.1℃,各覆盖处理对地温的影响基本与隔5 d灌溉条件下的效应一致,但是各个时间段的平均地温上升1.5℃,各处理中午地温上升最为明显,平均上升3.2℃(图 1B)。

各覆盖处理均有良好的保墒作用。在相同条件下,稻草和地膜覆盖的土壤含水量最高,对照的含水量最低,砂子覆盖的含水量居中。结果表明,在隔5 d灌溉条件下,地膜、稻草和砂子覆盖使0～10cm土层含水量分别达到27.3%,25.6%和21.2%,比对照提高10.6%,8.9%和4.5%。覆盖物对最高土壤含水量的影响不大,但对最低含水量影响较大,地膜、稻草、砂子覆盖和对照的最低含水量分别为15.1%,11.9%,7.7%和7.5%。隔15 d灌溉条件下,各覆盖处理的含水量变化趋势与隔5 d灌溉条件下基本相同,但各处理的平均、最高和最低含水量比隔5 d灌溉处理低5.1%,0.5%和7.4%(表1)。

图1 隔5 d灌溉(A)和隔15 d灌溉(B)条件下覆盖物对5cm处土壤温度日变化的影响Fig.1 Effect of different mulching on 5cm soil layer temperature under once irrigation every 5 day(A)and once irrigation every 15 day(B)(Mean±SD)

2.2 覆盖物对无芒隐子草建植的影响

在隔5 d灌溉条件下,不同覆盖物对无芒隐子草的建植率影响不显著,砂子、地膜和稻草覆盖的建植率分别为33.9%,27.9%和26.4%;对照为31.6%。在隔15 d灌溉条件下,不同覆盖物对无芒隐子草的建植率影响显著。砂子覆盖的建植率最高达40.7%,显著高于其他处理;地膜覆盖为23.6%,与对照(22.2%)无显著差异,但显著高于稻草覆盖(15.9%)(图2)。

表1 不同覆盖物对0～10cm土壤层含水量的影响Table 1 Effect of different mulching on 0-10cm layer soil water content

2.3 覆盖物对无芒隐子草幼苗生长的影响

覆盖物对无芒隐子草的生长具显著影响。2种灌溉条件下,砂子覆盖处理的株高、叶片数、分蘖数、冠幅、叶面积(表2)和地上生物量(图3)显著高于其他处理(对照处理的株高除外)。地膜覆盖对生长有促进作用,但效果不显著。稻草覆盖对生长有抑制作用。隔5 d灌溉条件下,株高、叶片数、分蘖数、冠幅、叶面积和地上生物量高于隔15 d灌溉处理。

图2 不同覆盖物对无芒隐子草建植率的影响Fig.2 Effect of different mulchings on establishment rate of C.songorica

图3 不同覆盖物对无芒隐子草地上生物量的影响Fig.3 Effect of different mulchings on above ground biomass of C.songorica

表2 不同覆盖物对无芒隐子草幼苗生长的影响Table 2 Effect of different mulchings on seedling growth of C.songorica

3 讨论

幼苗建植是野生草人工栽培成功的前提。覆盖处理可以有效调节土壤温度、水分、盐分、肥力和质地等因素,进而有效提高了植物的建植率和幼苗生长[4,13],并且有利于杂草防除;但不同覆盖物影响不同。本研究结果表明,砂子和地膜覆盖可以提高土壤温度,而稻草覆盖降低土壤温度,这与以往研究结果一致[5]。

地表的覆盖物减弱了土壤与大气之间的水分交换强度,这不但减少了土壤水分的蒸发,还将土壤深层水分提升到土壤表层,而且提高了水分利用效率[14]。在植物生长早期覆盖物可以保持土壤表层水分,植物生长中后期植株本身遮盖可以替代覆盖处理起到保墒的效果[15]。这说明苗期覆盖处理对于干旱地区植物成功建植具有重要意义。本研究结果进一步证明,各覆盖处理均有良好的保墒作用。其中,稻草和地膜覆盖土壤含水量较高,其次为砂子覆盖,对照含水量最低。

砂子覆盖可以显著提高无芒隐子草的建植率和幼苗生长(图1,2)。这可能是由于砂子的质地比较疏松,有利于种子出土成苗,通透性好,有利于透气并能形成上干下湿的环境。另外,砂子覆盖有效提高了土壤含水量、温度和昼夜温差,十分有利于小种子的萌发出苗和幼苗生长。地膜和稻草覆盖虽然能大幅度提高土壤含水量,但是地膜覆盖土壤温度过高,温度上升过快,但下降速度较慢,导致土壤温度长时间处在过高的水平(一般处在30～38℃),会造成种子的次生休眠,以及萌发后幼苗灼伤和根系过早的老化等,不利于无芒隐子草建植生长。稻草覆盖导致最高土壤温度也低于20℃,严重抑制了种子的萌发出苗。

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