保水剂对几种常见牧草生长特性及草产量的影响.pdf
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1、第 43 卷第 5 期保水剂对几种常见牧草生长特性及草产量的影响韩军1,薛莉超2,刘振虎3,薛焘4,胡宇1,吴芳1,段慧荣1,何永涛1,梁欢欢1,杨倩倩1,田福平1,3,晁孝荣5(1.中国农业科学院兰州畜牧与兽药研究所,农业农村部兰州黄土高原生态环境重点野外科学观测试验站,兰州 730050;2.金昌居佳生态农业有限公司,金昌 737100;3.中国农业科学院西部农业研究中心,昌吉 831100;4.中国石油天然气股份有限公司规划总院,北京 100086;5.甘肃小陇山国家级自然保护区管护中心,天水 741020)摘要:试验以苜蓿尧草木樨尧箭筈豌豆尧苏丹草尧高粱尧燕麦尧山黧豆尧短柄草尧虉草几种
2、常见牧草种子为材料袁施用种子重量 0%渊CK冤尧100%尧200%尧300%尧400%的保水剂袁探究不同比例保水剂对牧草出苗尧幼苗生长特性的影响袁筛选适合不同牧草种植的保水剂施用比例袁并在甘肃兰州和新疆昌吉进行虉草和燕麦生产试验来研究保水剂施用方式对草产量的影响遥 结果表明袁对于箭筈豌豆尧高梁尧燕麦尧山黧豆等籽粒较大的种子袁混拌种子重量 100%的保水剂袁出苗率较对照渊CK冤显著提高 21.33%73.18%渊P0.05冤袁幼苗平均株高和地上部分干物质重量达到最大袁较对照渊CK冤分别高出 14.89%50.50%尧8.11%56.29%袁干旱胁迫致死时间延长 34 d遥 施用种子重量 200%
3、的保水剂袁虉草出苗率较对照渊CK冤显著提高 17.31%渊P0.05冤袁对紫花苜蓿尧草木樨尧短柄草等出苗率影响不显著渊P0.05冤袁但幼苗平均株高和地上部分干物质重量达到最大袁较对照渊CK冤分别高出 8.43%24.62%尧8.10%63.30%遥生产试验表明袁保水剂与氮肥配施对提高野生加那利虉草尧耶中兰虉草爷和耶白燕 7 号爷干草产量的效果显著渊P0.05冤袁优于两种单施处理袁草产量较对照渊CK冤增加 23.04%45.42%渊P0.05冤遥 综上袁施用不同比例保水剂对几种牧草种子出苗袁幼苗生长抗旱性具有显著影响袁保水剂与氮肥配施能显著提高几种牧草的草产量遥关键词:保水剂曰牧草种子曰出苗率曰
4、幼苗生长曰草产量中图分类号:S54文献标志码:A文章编号:2095-3887(2023)05-0009-07收稿日期:2023-06-18基金项目:中石油保水剂对牧草发芽生长及保水效果的研究(2021620001000846);兰州市人才创新创业项目(2021-RC-72);中国农业科学院基本科研业务费专项(1610322023017);横向技术开发项目(金科综 2023-10);抗逆牧草育种与利用(25-LZIHPS-B02)作者简介:韩军(1994-),男,硕士研究生,研究方向为抗旱保肥与草地生态通信作者:田福平(1976-),男,副研究员,博士,研究方向为草种质资源与育种HAN Jun1
5、,XUE Lichao2,LIU Zhenhu3,XUE Tao4,HU Yu1,WU Fang1,DUAN Huirong1,HE Yongtao1,LIANG Huanhuan1,YANG Qianqian1,TIAN Fuping1,3,CHAO Xiaorong5(1.Lanzhou Institute ofHusbandry and Pharmaceutical Sciences,Chinese Academy of AgriculturalSciences,The Lanzhou Scientific Observationand Experiment Field Station
6、ofMinistry of Agriculture and Rural Affairsfor Ecological Systemin Loess Plateau Areas,Lanzhou 730050,China;2.Jinchang Jujia EcologicalAgriculture Co.,Ltd.,Jinchang 737100,China;3.Western Agricultural Research Center,Chinese Academy of AgriculturalSciences,Changji 831100,China;4.Petro China Planning
7、 and Engineering Institute,Beijing 100086,China;5.Gansu Xiaolongshan National Nature Reserve Management Center,Tianshui 741020,China)The experiment used common grass seeds of alfalfa,melilotus,Vicia sativa,sudangrass,sorghum,oats,Lathyrus,Brachypodium sylvaticum and Phalaris Arundinacea as materials
8、,and applied 0%(CK),100%,200%,300%and 400%superabsorbent polymer(SAP)by seed weight to explore the effects of different proportions of super absorbent polymer on theemergence and growth characteristics of grass seedlings.The application ratio of super absorbent polymer suitable for differentdoi:10.3
9、969/j.issn.2095-3887.2023.05.002研究论文9中国草食动物科学2023 年grass planting was screened and the production experiment was carried out in Lanzhou of Gansu,Changji of Xinjiang to study theeffect of SAP application mode on grass yield.The results showed that for larger seeds such as Vicia sativa,sorghum,oat and
10、Lathyrus,mixed with 100%seed weight SAP,the emergence rate was significantly increased by 21.33%-73.18%(P0.05),theaverage plant height and above-ground dry matter weight of seedlings reached the maximum,which were 14.89%-50.50%and8.11%-56.29%higher than the control,respectively,and the lethal time o
11、f drought stress was extended by 3 to 4 days.Applica原tion of SAP with 200%seed weight significantly increased the seedling emergence rate of Phalaris Arundinacea by 17.31%com原pared with control(P0.05),and had no significant effect on the emergence rate of alfalfa,melilotus and Brachypodium syl原vatic
12、um(P0.05),but the average plant height and above-ground dry matter weight of seedlings reached the maximum,whichwere 8.43%-24.62%and 8.10%-63.30%higher than the control,respectively.Production experiments showed that SAP com原bined with nitrogen fertilizer had significant effect on improving hay yiel
13、d of wild Canary grass,Phalaris Arundinacea Zhonglanand oat Baiyan No.7(P0.05),which was superior to the two single application treatments,and the grass yield was increasedby 23.04%-45.42%compared with the control.In conclusion,the application of different proportions of SAP had significanteffects o
14、n seed emergence and seedling growth resistance of several forage grasses,and the combined application of SAP andnitrogen fertilizer could significantly improve the grass yield of several forage grasses.super absorbent polymer;grass seeds;seedling emergence rate;seedling growth;grass yield21 世纪我国经济社
15、会发展所面临的重大挑战之一就是水资源的短缺问题,中国水资源人均占有量不足世界平均水平的 1/4咱1暂。西北地区作为我国重要的粮、棉、油生产基地,水资源短缺问题更加严重,全区国土面积占全国的 31.76%,而水资源量仅占全国的 8%咱2暂。新疆塔里木盆地和准噶尔盆地、甘肃河西地区、陕西关中等地有广阔平坦的土地,光照和年积温适宜作物生长,但由于水资源制约未能得到有效利用咱3暂。目前中国粮食真正的短板在畜食,人的口粮已自给有余咱4暂。在当前耕地面积不断减少的情况下,粮食连年增产有一定的难度,反观我国可用于饲料生产的各类资源和种植牧草的土地资源仍有巨大的利用空间。可以充分利用国土资源,使 4 倍于耕地
16、的其他土地发挥作用咱5暂用于饲料生产。因此,着眼于作物高产高效的同时,在西北干旱与半干旱地区能否通过保蓄水分,减少蒸腾的技术来提高水分利用率,扩大牧草种植面积从而缓解我国粮食需求压力,这是我国农业目前亟待解决的重要难题。保水剂(Super absorbent polymer,SAP)是一类具有超强的吸水和保水能力的高分子聚合物,通过物理吸附与化学吸附共同作用能吸收超过自身重量数百倍甚至上千倍的水,不仅吸水倍率高,还可以反复吸水膨胀和释水收缩咱6暂。SAP 膨胀与收缩的过程能疏松土壤,增加土壤孔隙度,促进土壤微生物的生长发育,从而改善土壤理化性质,提高土壤水肥保蓄能力咱7-9暂,并在植物根际形成
17、微型库咱10暂。若利用这一特性开发出微生物菌剂、化肥、保水剂三合一的复合型保水剂,既可以提高化肥利用率,减少环境污染咱11暂,还可以配合滴灌技术使我国干旱半旱区大量土地得以有效利用。西北干旱半干旱区降水量少,蒸发量大,季节性集中降水未能被植物有效利用,而在牧草种植过程中水分是影响种子萌发的最主要因素咱12暂。马静等咱13暂的研究表明,在干旱区水分供应有限的情况下,保水剂蓄积的水分能作为种子的第二源泉,从而提高种子发芽率和成活率。李春云等咱14暂的研究表明,保水剂能有效改善牧草的植物学性状,促进植株生长,在一定程度上增加了牧草的株高、分蘖数和单株鲜草质量,从而提高其鲜草产量。生产中常用的保水剂类
18、型有交联聚丙烯酸盐、丙烯酸共聚物和淀粉-丙烯酸接枝聚合物。施用方法有:沟施、穴施、蘸根、浸种、种子包衣等咱15暂。保水剂的施用量应根据施用方式、灌水量和降雨量来合理调配。在干旱地区,首次水分供应充足时,适量保水剂的施用既有助于种子萌发,又能促进作物地上部生长和干物质量积累,易形成壮苗咱16暂。土壤混拌保水剂,不仅用量较大,过程繁琐,而且在植物受到干旱胁迫时还不能准确供应根际对于水分的需求。因此,在牧草种植过程中,为降低投入,保水剂常与草种混拌用于人工条播或机械点播。过量保水剂不仅会提高牧草的种植成本,且吸胀后形成的大量胶体会包裹住种子,透气性差,不利于种子萌发,亟需筛选合理的混拌比例适应大田生
19、产。鉴于此,本研究以西北干旱半干旱区几种常见牧草种子为材料,研究保水剂和种子的不同混拌比例对种子出苗、幼苗生长的影响,继而探究田间草产量对适量保水剂单施或与氮肥配施的响应,以期筛选出适宜干旱区半干旱区牧草种植的保水剂最佳用量,为保水剂在牧草机械化种植方面的合理10第 43 卷第 5 期使用提供技术参考。1 材料与方法1.1 试验区概况1.1.1 甘肃兰州试验点试验地位于农业农村部黄土高原生态环境重点野外科学观测试验站(中国农业科学院兰州畜牧与兽药研究所大洼山综合试验站),地处东经 103毅45忆,北纬 36毅01忆,海拔 1 750 m,降水主要集中在 7、8、9 三个月,年均降水量 324.
20、5mm,蒸发量 1450.0mm。日照时数 2751.4 h,年均温 9.3。土壤种类主要为灰钙土,土壤各养分含量见表1。1.1.2 新疆昌吉试验点试验地位于中国农业科学院西部农业研究中心试验基地(属于新疆昌吉市国家农业科技园区现代农业示范园),为典型的干旱滴灌区。地理坐标为北纬 44毅16忆,东经87毅20忆,海拔 453m,为典型的大陆性干旱气候,具有冬季寒冷、夏季炎热、昼夜温差大的特点。年平均气温为6.8,年平均降水量为 190mm。土壤各养分含量见表 1。表 1 试验点 010 cm 土层土壤容重及养分含量试验点甘肃兰州新疆昌吉土壤容重/(g cm-3)1.251.36有机质/(g k
21、g-1)8.217.02全氮/(g kg-1)0.480.50碱解氮/(mg kg-1)22.0597.90全磷/(g kg-1)0.790.92速效磷/(mg kg-1)21.507.55全钾/(g kg-1)26.4019.70速效钾/(mg kg-1)202.17414.001.2 供试材料苜蓿、草木樨、箭筈豌豆、苏丹草、高粱、燕麦、山黧豆、短柄草、虉草等草种均来源于中国农业科学院兰州畜牧与兽药研究所,种子品质详见表 2。保水剂采用四川省农业科学院研发的施可润牌农林保水剂,规格0.182.00 mm,吸水倍率 300400 倍,白色颗粒状固体,吸水膨大后呈无色凝胶状。1.3 试验设计1.
22、3.1 盆栽试验为筛选出保水剂最佳施用配比便于田间生产试验,于 2021 年 7 月 16 日在中国农业科学院兰州畜牧与兽药研究所大洼山试验基地的温室开展盆栽试验,光照和温湿度可调。选用口径底直高度为 16.0cm12.5cm17.5 cm 的塑料花盆,每盆装入 0.07 kg 腐殖土和 0.93 kg试验地原土,混拌均匀并使表土平整。种子准确称重后,用 10%的双氧水消毒,采用清水浸种 12h,以种子颗粒数等份,大粒种子如箭筈豌豆、苏丹草、高粱、燕麦和山黧豆每盆 50 粒,小粒种子如苜蓿、草木樨、短柄草和虉草每盆 100 粒。在盆土表面分别均匀撒施种子重量 0%(CK)、100%、200%、
23、300%、400%的保水剂,再将种子均匀撒播在保水剂上面,用混合土覆盖,每个处理 4 个重复。首次浇水将花盆放托盘上自由吸水至饱和,第 2 天起统计种子出苗情况,一个星期后每3天浇水一次,每盆浇水200mL。待 20 d 后出苗统计完毕,每盆间苗至 8 棵,让其继续生长。1.3.2 田间试验为探究适量保水剂不同施用方式对草产量的影响,采用盆栽试验筛选出的保水剂最佳施用配比,于 2022 年7 月 9 日和 2022 年 7 月 16 日分别在中国农业科学院兰州畜牧与兽药研究所大洼山综合试验站和中国农业科学院西部农业研究中心试验基地进行保水剂单施、保水剂与氮肥配施的田间试验。参试草品种为野生加那
24、利虉草、中兰虉草、陇燕 1 号和 白燕 7 号。试验设 4 个处表 2 试验草种名称和品质序号123456789草种名苜蓿草木樨箭筈豌豆苏丹草高粱燕麦山黧豆短柄草虉草拉丁名Medicago sativaMelilotus albusViciasativaSorghum sudanenseSorghum bicolorAvenasativaLathyrus sativusBrachypodium sylvaticumPhalaris canariensis净度/%969898968796988292千粒重/g2.362.1864.3212.4022.5627.80145.672.363.96研究
25、论文11中国草食动物科学2023 年理:CK(不施肥且不施保水剂)、N(单施 150kg/hm2尿素)、SAP(单 施 适 量 保 水 剂);SAP+N(适 量 保 水 剂 和150 kg/hm2尿素配施),采用随机区组设计。小区面积为3 m5 m,按照 5 m 长度播种 14 行,行距 20 cm,过道1 m,保护行 1 m,每个处理 4 个重复。虉草种子播量为30 kg/hm2,燕麦为 60 kg/hm2。1.4 指标测定1.4.1 盆栽试验(1)出苗率:分别以胚芽鞘和子叶突破地表作为禾本科和豆科牧草出苗标准,播种后的第 2 天开始统计,直至播种后的 20 d。(2)株高:在牧草播种后的
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