大渡河干旱河谷地区巨菌草发芽率和分蘖数及种植关键技术研究

吴晓彬，宋思梦，谭青青，黎 芳，向虹霖，成芳秀

(四川民族学院 横断山区生态修复与特色产业培育研究中心，四川 康定 626001)

1 引言

巨菌草(Pennisetumsp.) 也称巨能草、太阳草、巨象草、甘蔗草、菌草，(隶属)为一年种、多年生禾本科狼尾草属植物[1]，由二倍体美洲狼尾草(又称御谷、珍珠谷)作母本与四倍体象草(又称紫狼尾草)杂交选育而成，故又称杂交狼尾草，属三倍体C4植物[2]。巨菌草原产非洲，是由福建农林大学菌草研究所从南非引进的一种多年生禾本科狼尾草属直立丛生型植物[3]，因其生长旺盛，产量高，适口性好、抗逆性强、适应性广、根系发达、极耐干旱贫瘠、极耐盐碱性、粗蛋白和粗脂肪(补充百分比)含量高[4]；既可以作为食用菌和药用菌的生产原料，又可作为动物饲料，且整个生产过程无病虫害发生，不施任何农药，生产的草饲料绿色安全，故种植该项目的经济、生态和社会效益显著[5]。在新疆、西藏、甘肃等地荒漠化、沙漠化地区种植巨菌草，既能提高土地利用率、改善生态环境，增加土地绿色覆盖率，吸收二氧化碳[6，7]，又能为畜牧业发展提供优质绿色安全的草饲料、利于牧民定居、促进高寒冷凉地区畜牧业发展，具有巨大产业前景发展效益[8]。

甘孜州位于四川省西部，康藏高原东南，地处中国云贵高原和四川盆地过渡地带，属横断山系北段川西高山高原区，平均海拔3500 m[9]。

境内地势复杂，相对高差悬殊，有雅砻江、金沙江和大渡河三大河流纵贯南北，是我国重要林区和牧区之一，也是长江上游的生态屏障，在整个长江流域和国家生态安全格局中占举足轻重地位。其属于典型的生态脆弱区[10]，气候复杂及土壤退化引起地质灾害频发、水土流失严重、经济发展滞后[11]，因此，甘孜州需要引种适应性强，具有水土保持效益的饲用草本植物来保护草原生态环境、修复退化生态系统、发展畜牧经济，提升当地农牧民收入。

目前，人们对甘孜州水土保持饲用草本的引种集中在燕麦、披碱草等[12～15]，对菌草植物的引种栽培研究鲜有报道，尤其是近年来新兴的巨菌草研究更为少见，尚缺乏较为详细的研究理论，比如在甘孜州的苗期表现及栽培关键技术。近年来，巨菌草已在多个与甘孜气候相似地区引种成功，如新疆、西藏攀枝花、金沙江等地区[16～22]，巨菌草的发芽率和分蘖数情况都表明能适应当地环境，并极大程度上改善环境、提高经济效益，故了解发芽率和分蘖数情况不仅能了解巨菌草生长情况，还能判断巨菌草是否适应当地环境、适合引种栽培，这为甘孜州的干旱河谷地区巨菌草的引种栽培提供了一定的参考性和可行性。因此，以川西干旱河谷区的核心区域为研究背景，选择大渡河干旱河谷地区开展巨菌草发芽率与分蘖数及栽培关键技术的种植试验研究，观测巨菌草生长的发芽率和分蘖数来判断巨菌草在该区域的生长适应性，同时总结栽培关键技术。拟回答以下科学问题：巨菌草在大渡河干旱河谷地区发芽情况；巨菌草在大渡河干旱河谷地区分蘖情况；巨菌草在大渡河干旱河谷地区种植的关键技术，以期为巨菌草在甘孜州的引种与推广提供数据基础与科学依据。

2 试验地概况与试验方法

2.1 试验地概况

甘孜藏族自治州(以下简称“甘孜州”)属四川省，位于四川西部，地理位置为东经97°22′～102°29′，北纬27°58′～34°20′，全州平均海拔3500 m，气温随海拔高低而异，年均温7.8 ℃，地貌依地势高程、河流切割深度和地表特征分为丘状高原区、高山原区、高山峡(深)谷区三大类型，因地处青藏高原和四川盆地过渡地带，地形复杂，使其成为气候垂直带谱与动植物资源垂直分布最多地区之一[16]。试验种植地位于康定市姑咱镇黑日村农耕地，东经102°17′，北纬30°12′，平均海拔1400 m，属于典型的干旱河谷气候，年均气温为14～16 ℃，年均降水量345～820 mm，年均日照时数1900～2400 h，年平均无霜期134～185 d，土壤为黄壤，养分贫瘠[17]。

2.2 试验材料及处理

巨菌草种苗(6月龄以上木质化)由福建农林大学国家菌草工程技术研究中心菌草种质资源圃存储并提供。种苗运送到试验地后立刻垂直切截成10～15 cm种节，每个种节上带有1～2个芽。浸水后用报纸包裹，再进行12～24 h的恒温储存。此后需分时间阶段进行补水，保持报纸浸湿状态，以保证种苗水分充足[23]。

2.3 试验方法

2.3.1 种植前准备

选择人为干扰因素较小区域设置试验地，考虑地貌、局部地形(坡位、坡度、坡向)、土壤条件等因素，同时考虑环境适宜性和经济划算原则为基础。清除试验地土壤表面的杂草、秸秆、残膜和石块等杂物；整地从头到边使得地面平整且无沟坎，用农具锄头松土使得土壤上松下实、无板结、土粒细碎。

2.3.2 种植方法

2020年9月23日采用条沟平埋法播种，开沟前先确定好开沟位置，然后拉绳子辅助开沟，开沟时要确保工具在拉绳的同侧，以保证行距一致，未使用石灰或石膏粉在小区里划线辅助开沟，避免其对种子发芽和幼苗生长造成影响。播种时保证行距40 cm，株距15 cm，沟深6～8 cm，在条沟中放置2个种节，种节的腋芽斜45°朝上放置，再覆4～5 cm厚土，栽植后浇水至土壤湿透，种植期间立标识牌，并禁止羊、牛等大型牲畜进入试验田间采食或践踏。

2.3.3 数据记录

巨菌草发芽后通过每隔7 d观测并记录巨菌草发芽情况和分蘖情况。

(1)发芽数。在试验地种植的穴位中选择50株健康正常的植株进行定株观察，巨菌草发芽的幼苗区别于其他杂草是接近地面的茎呈现红色，每7 d观察1次并记录发芽数。

(2)分蘖数。在已发芽的刈割小区内选50株健康正常的植株进行定株观察，巨菌草接近地面的茎部会发生分枝，除主茎外其余都为分蘖枝，每隔7 d对试验点的巨菌草进行分蘖观察并记录下分蘖枝的数目。

2.3.4 数据分析

采用Excel2010和SPSS2.0软件进行数据分析。

3 实验结果与分析

3.1 温度动态变化及其对巨菌草萌芽影响

由观测结果(表1)可知，地温总体呈逐步降低趋势，且下降速度较快。在种植7 d后，巨菌草的种节开始萌发，发芽数持续增加；种植21 d内，地温仍在20 ℃左右及以上，此时巨菌草种节开始快速发芽并分蘖；种植28 d后，地温持续降低，直接影响了分蘖生长速度；种植35 d后，突发降温，持续28 d，温差达8 ℃，42 d后地温均低于10 ℃后，在重霜冻气候下，则巨菌草种苗的腋芽易被冻伤，但茎基部分与地下茎仍然存活，却也导致种苗生长缓慢。因此，巨菌草在种植7 d后开始出苗，14 d后幼苗发紫出苗完成，只有第三列种植21 d(地温≥20 ℃)后出苗完成，28 d后开始拔高。

3.2 温度动态变化及其对巨菌草分蘖影响

由观测结果可知，甘孜州秋季温度较低且降温速度快。数据表明:试验期间巨菌草种苗总分蘖数持续增加，且在分蘖期间分蘖数增加迅速，巨菌草的总茎数增加。但越接近越冬期，随温度降低，巨菌草分蘖增长迟缓。栽植14 d后(10月13日)，温度25 ℃左右，植株的叶片细胞光合速率达到最高，光合产物积累量达到最大，促进了种苗快速分蘖；种植42 d时，当地温度持续下降，种苗在低温胁迫下，细胞原生质膜易受损伤,细胞膜的渗透调节能力降低，致使细胞渗透物质外流越多、细胞膜遭到破坏，种苗各种生化反应受到影响，分蘖率相应也降低。综上，随地温变化种苗分蘖率总体上呈增加趋势但增幅却极为缓慢。

表1 试验地种苗发芽率与分蘖数动态变化

3.3 巨菌草发芽数、分蘖数与地温的相关性分析

相关分析结果表明(表2)，地温与试验地的巨菌草发芽数、分蘖数存在极显著的正相关关系，显著性均小于0.01；而发芽数与分蘖数之间也存在显著的正相关关系(p<0.05)。说明巨菌草生长过程发芽率与分蘖情况受到地温的调控，地温是影响甘孜地区巨菌草引种的关键因子，且发芽与分蘖情况间关系紧密。

表2 发芽数、分蘖数与地温的相关分析

4 讨论

4.1 干旱河谷地区巨菌草发芽数与分蘖数

巨菌草的发芽率指的是发芽苗数占总种植的种苗总数的百分比，发芽率越高，巨菌草出苗情况越好[2]；分蘖数指的是禾本科类植物在地面以下或接近地面处的茎基部所长出的分枝数[4]，分蘖数越多则巨菌草生长越好；发芽数和分蘖数都是观测巨菌草不可缺少的生长指标。试验数据显示，虽受干旱河谷区环境影响，但综合来看大渡河干旱河谷地区适合引种巨菌草。从试验地发芽率和分蘖数可知，在种植21 d内，地温≥20 ℃，此时根系生长良好，代谢活跃，发芽及分蘖情况较好，在21 d后，地温急剧降低，巨菌草种苗的发芽率及分蘖情况受到极大影响，总体生长进展缓慢、发芽率和分蘖率降低。试验数据显示，参与试验的巨菌草幼苗在地温为20 ℃的环境中可正常发芽，且分蘖能力较强，低于20 ℃地温环境后，其生长将受到抑制，日生长量、发芽数、分蘖数仍在增加但速度极缓，低于10 ℃地温后生长趋于停滞。因此，若甘孜州地温达到20 ℃及以上的季节(如新疆、甘肃等冷凉地区通常在5月初播种)[22～24]，采用巨菌草种节作为种苗种植出苗率可达到规模化种植要求。

4.2 干旱河谷地区巨菌草种植的关键技术

我国已开展许多与巨菌草相关的种植试验，而巨菌草在甘孜地区的引种栽培研究极少。通过甘孜当地自然条件下引种栽培巨菌草的初步试验内容，大致总结在甘孜州大渡河干旱河谷地区巨菌草引种栽培的关键种植技术和要求。

(1)规模化种植巨菌草的地温条件。适宜的地温(≥ 20 ℃)是巨菌草萌发的必要条件，可为巨菌草规模化种植提供合适环境，并保证种苗在适宜温度下正常萌发生长。试验结果表明，低温低于20 ℃的环境下巨菌草发芽与分蘖缓慢，地温低于10 ℃的环境下生长趋于停滞。

(2)规模化种植对种苗处理的要求。首先，种苗自身条件是否优良是其在种植后能否健康生长发育的重要前提。种苗应截取6月龄以上，苗秆木质化程度需大于80%且腋芽饱满的成熟优质植株，种植所需的种苗则取自优质植株的茎秆种节，以保证在种苗下土后，其自身的营养储备、含水量都较为充足，利于苗芽的萌发[25]；其次，是种苗从种源地转运到种植地的过程中会因用时过长、温度升高等外部原因导致茎秆种节过度失水，故到达种植地后需要对种节进行浸泡处理；在浸泡处理结束后，及时对种节进行短截处理，得到下土所需的种苗[26]。一般短截后的种苗至少2个茎节、1个腋芽，长度为7～13 cm，切口上端距腋芽3～5 cm，下切口距腋芽3～7 cm，整个处理过程中，要保持室内环境偏阴、保湿恒温，以防止种苗失水萎蔫；最后，在短截处理后注意对种苗进行适当浇水，以增加种植后的腋芽发育需要的水分，促进种苗发芽、出苗。

(3)规模化种植巨菌草对种植土壤情况的要求。土壤是植物生长的基石，优良的土壤与植物生长茂盛息息相关。首先，要求种植土地平整且无大型碎石块、薄膜胶袋残余、农作物残根等杂物[27]，若土地平整，则便于观察种苗的萌发、生长等过程并对其生长情况进行分析；土地高低不平、杂物较多，则会影响种苗的扎根、发芽，出苗率大幅度降低。其次，要求种植土地的耕层松软，用锄具深耕以保障土壤疏松，种苗根部土壤的孔隙度与透气性增大，保证巨菌草的根系正常呼吸，促进根系良性生长，而土壤中富含有关种苗的生长发育的营养物质和微量元素，能加速种苗内有机物的积累，提高发芽率[28]；最后，要求对种植土地进行定期浇水，保持土壤湿润，使得种苗生长得到充足的水分。

(4)规模化种植巨菌草的关键技术要求。甘孜地区环境特点和巨菌草种苗特性决定规模化种植关键技术内容。甘孜州立体气候明显，大渡河干旱河谷地区起风时间长、风速快，降雨少、早晚温差大，土壤易干燥失水变得坚硬[29]；巨菌草种苗特点是:腋芽破土能力弱。综上，种植关键技术：首先，合适的种苗掩埋深度是栽植基本要求。种苗埋土过深，腋芽冲破土壤的力度不够使得幼芽无法伸出地面接触阳光，更无法进行光合作用储存能量而凋萎；种植过浅，甘孜州大渡河干旱河谷地区的环境造成苗秆失水快致使种苗发芽率降低甚至不发芽。试验结果表明：首先，种植开沟和覆土深度保持在7～9 cm为宜，种苗后还需定期进行浇水管理；其次，提高载种质量，要求合理密植；适宜的空间能有效保障巨菌草幼苗接触阳光、空气从而生长壮实；最后，保障巨菌草生长发育，需要定期喷水灌溉幼苗，干旱河谷区的环境需要定期浇水以保证萌芽有充足水分，特别是在巨菌草处于开始分蘖时需要大量水分补给。

5 结语

引种试验表明，巨菌草适宜在甘孜州大渡河干旱河谷地区生长。大渡河干旱河谷地区10～11月份连续40 d气温低下的极端天气，且外界降水量极少的情况下不仅能正常萌发，而且发芽后分蘖数也较高；地温对巨菌草发芽率与分蘖数有显著影响，种苗在地温高于20 ℃时发芽速度快、分蘖数较多，地温低于20 ℃后生长缓慢，地温低于10 ℃后种节生长趋于停滞；巨菌草适合在甘孜州大渡河干旱河谷区引种栽培，种植后的巨菌草在1～2个月内发芽并分蘖，10月分蘖数11.32个/从，11月分蘖数21.02个/从，12月分蘖数25.28个/从。综上，巨菌草适宜在甘孜州地温高于20 ℃的季节播种，且要求土壤疏松透气，覆土不宜过深，种节播种前需24 h浸泡处理有利于出苗。

巨菌草在整个生长过程中不引起生物入侵,不易发生病虫害,且无须施加任何农药也可生长旺盛。大渡河干旱河谷地区选择沟道地埋茎栽植巨菌草，其栽培技术简单，发芽率较高、分蘖能力较强，分蘖数最多可达20株，较耐干旱、寒冷，各种牧畜均喜爱；且根系水土保持发、抗蚀防冲作用较强、生态经济利用价值较高。巨菌草的草质优良、适口性好，具备优良植物的条件，对甘孜州的畜牧业发展、菌草栽培、水土保持等经济和生态方面有广阔的推广前景。