刈割次数对紫穗槐生长和氮磷钾含量的影响

郭 霞，颜淑云，周志宇，张洪荣，秦 彧，邹丽娜

(兰州大学草地农业科技学院，甘肃 兰州 730020)

紫穗槐(Amorphafruticosa)又名棉槐，是一种易繁殖、多年生豆科丛生灌木，原产于北美洲，20世纪20年代末作为观赏绿化树种引入我国，适应性强，分布范围广、生长快、耐寒、耐旱、耐湿、抗风沙、抗逆性极强，在荒坡、道旁、河岸均可很好生长[1-3]。紫穗槐枝叶对烟尘有较强的抵抗性和固定性，可用做工业区、化工区防护林带下的灌木层；其枝叶繁密，根系发达，在园林上常种植作绿篱用；其根部的根瘤具有固氮作用，可改良土壤，所以又是很好的贫瘠地改良的先锋灌木种[3-4]。此外，紫穗槐具有颇高的经济价值，其枝叶适合作绿肥；老的枝条可用以编筐、篓；果实含芳香油，种子含油达10%；根、茎、叶中都含有紫穗槐甙，可做药用[5]。

对紫穗槐的研究，主要集中在其水土保持、饲用、绿肥方面。在干旱半干旱地区，紫穗槐充分发挥保持土地水分的潜力，能有效地防止水土流失[6]；刁乃宏[7]指出紫穗槐可广泛用于高速公路、铁路护坡，园林绿化，营造防护林，它对城市中SO2有一定的抗性，是难得的城市绿化树种。在饲用价值方面，可通过打浆、水泡、干燥制叶粉、青贮等不同的方法提高家畜对紫穗槐的利用率[8]。王印川[5]对紫穗槐作绿肥也做了大量研究,认为利用紫穗槐当年生嫩枝叶沤制绿肥,肥效高,是一种优良的绿肥植物。对紫穗槐抗性方面也有一定的研究，如袁玉欣等[9]研究发现，低温虽然对紫穗槐有一定伤害，但其根系可以安全过冬；闫永庆等[10]通过分析盐胁迫对紫穗槐生长发育及生理特性的影响，得出紫穗槐具有很强的抗盐能力；杨娜等[11]通过研究土壤含水量对紫穗槐蒸腾速率与光合速率的影响，发现土壤含水量越低，紫穗槐叶片气孔导度与蒸腾速率和光合速率的相关性越差，含水量越高其相关性越好。

黄土高原属温带半干旱季风气候，多年平均气温8.5～9.5℃，年均降水量为250～450 mm。地带性植被为干旱森林向森林草原的过渡地带，自然植被由于多年垦荒种田遭到较大破坏，资源贫乏，水土流失严重，主要植被类型有天然树林、人工林、杂生灌丛、天然草地、人工灌丛等，而紫穗槐作为水土保持的优良灌木，是人工灌丛防护林的重要组成部分[12-13]，然而目前关于刈割对紫穗槐的研究鲜见报道。因此，本研究通过人为控制刈割次数，探究不同刈割频度下紫穗槐的生长特性和氮磷钾含量的变化，为提高家畜对紫穗槐的利用率和黄土高原地区植被优化提供理论依据。

1 材料与方法

1.1试验地概况 本试验在兰州大学榆中校区试验田(35°57′ N，104°09′ E)进行，大陆性半干旱气候，冬冷夏热、干燥少雨、日照多、光能潜力大、气候干燥、昼夜温差大。年日照时数为2 600 h，年均温7.7℃，降水382 mm，无霜期为180 d。土壤类型为灰钙土。

1.2试验设计 于2008年4月17日播种，株行距均为1 m，样地面积为6 m×50 m和10 m×50 m，于2009年4月20日对试验田的所有植株齐根平茬。于2009年5月30日定株，共选取长势相近的植株21株，试验设3组不同刈割次数处理，每组刈割处理包括7株植株，编号1-7株为刈割1次处理(1-Ⅰ)、编号8-14株为刈割2次处理(2-Ⅰ，2-Ⅱ)、编号15-21株为刈割3次处理(3-Ⅰ，3-Ⅱ，3-Ⅲ)(以下为了叙述方便以代号表示)。每次刈割都为齐根平茬。剪下的新鲜植株茎、叶分离称鲜质量，之后在120℃杀青30 min，再在65℃下烘48 h，称干质量。茎、叶干样分别粉碎后待用。刈割时间见表1。

表1 刈割时间

1.3测定方法与统计分析 在每次刈割前测定地上部分自然高度、冠幅(指用钢尺测得的南北和东西垂直方向的宽度的平均值)、枝条数(指从根部长出的枝条总数)，刈割之后测定茎长、茎粗(平茬处)、叶质量、茎质量等。

再生速度(cm/d) = 再生草株高/再生草生长天数[14]。

粉碎茎、叶干样分别测定氮、磷、钾含量：全氮含量用凯氏消化法消化，FIAstar 5000全自动流动注射仪(瑞典FOSS公司生产)测定；磷含量用钼锑抗比色法，在721型分光光度计上于波长660 nm处测定；钾含量用火焰分光光度计测定[15-16]。

数据采用SPSS 17.0 进行统计分析。单因子方差分析(ANOVA)和最小显著差数法(LSD)用于不同刈割处理下各指标间的比较和差异显著性检验(P<0.05)。

2 结果与分析

2.1刈割次数对紫穗槐株高、冠幅、枝条数的影响 随着刈割次数的增加，紫穗槐植株高度与冠幅明显下降(表2)。刈割1次平均株高和冠幅分别为125.0和117.0 cm，刈割3次的平均株高和冠幅则分别为67.5和66.0 cm；而且刈割1次的株高和统一冠幅均显著高于其他处理每次刈割的(P<0.05)。刈割2次的处理中，2-Ⅰ的株高显著高于2-Ⅱ，但2次刈割时冠幅差异不显著(P>0.05)。刈割3次的处理中，3-Ⅲ的株高显著低于3-Ⅰ，冠幅显著低于3-Ⅱ，而3-Ⅰ和3-Ⅱ的株高和冠幅差异不显著，说明多次刈割会减缓紫穗槐的生长。再生速度则随刈割次数的增加而提高，刈割1次、2次和3次的平均再生速度分别为1.06、1.44和1.52 cm/d。多次刈割有利于紫穗槐的再生生长，枝条数随着刈割次数增加而明显增加，刈割2次处理的2-Ⅱ和刈割3次处理的3-Ⅲ的枝条数均显著高于其他刈割时期(P<0.05)。刈割1次平均每株枝条数仅为15枝，刈割2次平均为26枝，刈割3次最高，平均为28枝。

表2 不同刈割次数下紫穗槐的株高、冠幅、枝条数

2.2刈割次数对紫穗槐茎粗和茎长的影响 不同刈割次数对茎粗和茎长有显著影响(P<0.05)。茎粗和茎长总趋势表现为刈割1次>刈割2次>刈割3次，且刈割2次处理的第1次刈割显著高于第2次刈割，而刈割3次处理的3次刈割间差异不显著(P>0.05)。刈割1次处理的植株，茎杆直径都在10 mm左右，茎粗远大于刈割2次和3次的植株(图1)。

2.3刈割次数对紫穗槐叶、茎鲜质量、干质量的影响 不同刈割次数下紫穗槐叶片鲜、干质量差异显著(P<0.05)(图2)，其中刈割处理2-Ⅰ与2-Ⅱ叶鲜质量之和(601.7 g)远大于刈割1次处理(451.7 g)和刈割3次处理叶鲜质量之和(332.5 g)，同时叶干质量和叶鲜质量趋势相同：刈割2次>刈割1次>刈割3次，其中刈割2次处理叶鲜质量和叶干质量，2-Ⅰ显著高于2-Ⅱ，而刈割3次处理的3次刈割间差异不显著(P>0.05)。

图1 不同刈割次数下紫穗槐的茎粗、茎长

图2 不同刈割次数下紫穗槐的茎、叶鲜、干质量

刈割1次与2次平均每株茎鲜质量为373.3和330.0 g(2-Ⅰ与2-Ⅱ之和)，刈割3次平均每株茎鲜质量总量为159.1 g(3-Ⅰ、3-Ⅱ和3-Ⅲ之和)，显著低于前两组刈割(P<0.05)。其中刈割2次处理茎鲜质量，2-Ⅰ显著高于2-Ⅱ。茎干质量无显著差异，而刈割3次处理的3次刈割间差异不显著(P>0.05)。

2.4刈割次数对紫穗槐叶、茎氮磷钾含量的影响 在不同刈割次数下，刈割3次>刈割2次>刈割1次(图3)。刈割3次处理的叶含氮量在35 g/kg左右，茎含氮量为20 mg/g左右，而2次刈割叶氮含量在25 mg/g左右，茎含氮量在12～15 mg/g，只刈割1次的叶含氮量仅为24.6 mg/g，茎含氮量小于12.1 mg/g。其中刈割2次处理的叶全氮含量两次刈割间无显著差异(P>0.05)，茎全氮含量2-Ⅰ显著高于2-Ⅱ(P<0.05)，而刈割3次处理的3次刈割间差异不显著。

刈割3次≥刈割2次>刈割1次的叶、茎含磷量(图3)；刈割处理3-Ⅰ茎的含磷量2.8 mg/g，显著高于其他刈割处理(1.3～1.9 mg/g)(P<0.05)；刈割2次处理叶全磷含量，2-Ⅱ显著高于2-Ⅰ，茎全磷含量无显著差异(P>0.05)；而刈割3次处理叶全磷含量3-Ⅰ>3-Ⅲ>3-Ⅱ，茎全磷含量3-Ⅰ显著大于3-Ⅱ和3-Ⅲ。

紫穗槐茎的钾含量低于叶中钾含量，其中刈割3次处理的植株，叶和茎中钾含量明显高于刈割1次的(图3)。刈割3次处理叶中最高钾含量为12.1 mg/g，茎中最高钾含量为8.2 mg/kg；而刈割1次处理的叶中钾含量仅为6.8 mg/g，茎中为3.8 mg/g，显著低于刈割3次处理(P<0.05)；刈割2次处理叶全钾含量2次处理间无显著差异(P>0.05)，茎全钾含量2-Ⅰ显著高于2-Ⅱ；而刈割3次处理的，叶全钾含量3次刈割处理间差异不显著，茎全钾含量3-Ⅰ显著大于3-Ⅱ和3-Ⅲ。

图3 不同刈割次数下紫穗槐叶、茎全氮、全磷和全钾含量

3 讨论

刈割是草地利用的主要方式之一。在确定适宜割期时,必须考虑牧草生育期内生物量的增长和营养物质的动态变化,以获取单位面积营养物质的最大产量[17]。刈割首先影响植物形态结构，并且在时间尺度上产生较长远的影响。如对个体株高、分枝数、生物量等产生影响，进而导致生理生态学特征的改变[18-19]，本研究在测定刈割对紫穗槐形态结构影响的同时测定了刈割对紫穗槐茎叶氮磷钾营养元素含量的影响，结果表明,随刈割次数的增加，紫穗槐茎叶中氮磷钾的含量都有上升趋势，但是过度刈割却抑制了其生长高度。

刈割时间会影响牧草的株高。一般而言，初次刈割时间越晚，植株高度越高。同时，随刈割次数的增加，牧草再生草在一定刈割生育期的植株高度逐渐降低[20]，本研究表现出相似规律。刈割过程对植物的生长产生影响。适度的刈割能促进牧草的分蘖和再生，从而提高地上部分的生物量，但过度刈割反而抑制牧草地上部分生长[21]。在一定强度内，刈割可刺激植物的分蘖(枝)，这可能是通过影响芽的生长、芽的顶端优势、活性芽的数目及生长的微气候状况等因素而产生的[22]。本研究发现，刈割有利于紫穗槐分枝，最后一次刈割时，在刈割3次处理和刈割2次处理的植株中均有二级分枝的枝条(未统计)，但只刈割1次处理的植株中没有发现，而且枝条数随着刈割次数的增加而增加。本研究发现，不同刈割次数下紫穗槐叶、茎鲜质量、干质量差异显著(P<0.05)，而且刈割2次处理的叶鲜质量远大于刈割1次处理和刈割处理3次处理，在其生长期内，生物量积累量是刈割2次>刈割1次>刈割3次，这充分证明合理的刈割处理对于紫穗槐生物量的积累具有重要的作用，说明在紫穗槐快速生长期(6-9月)，要提高产量适宜的刈割次数为2次。

不同刈割次数处理的紫穗槐茎叶中氮磷钾的含量也不同。本研究表明，茎叶中氮磷钾含量刈割3次>刈割2次>刈割1次，说明多次刈割有利于提高紫穗槐氮磷钾含量，这是由于多次刈割的植株生长时间较短，处于幼龄阶段[23]，所以氮磷钾含量显著高于刈割1次处理的。但是结合生物量，由于刈割3次的植株，生物量最低，单株氮磷钾含量明显是刈割2次>刈割1次>刈割3次，所以在紫穗槐生长期进行适度刈割，可增加营养物质产量，有利于紫穗槐作为饲草料和绿肥。

综合各种因素考虑，在紫穗槐生长期内2次刈割处理为最优，建议在紫穗槐快速生长期内刈割2次，间隔期可以为60 d。

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