全 文 :不同根型苜蓿根系发育能力研究
南丽丽,师尚礼,张建华
(甘肃农业大学草业学院 草业生态系统教育部重点实验室 甘肃省草业工程实验室 中美草地畜牧业可持续发展研究中心,甘肃 兰州730070)
摘要:从根系发育角度对根茎型清水苜蓿、直根型陇东苜蓿、根蘖型野生黄花苜蓿和甘农2号杂花苜蓿在甘肃省天
水半湿润区、兰州半干旱区和武威干旱区生长前3年的适应性进行了连续研究。结果表明,不同根型苜蓿的根系
特性差异明显。根茎型清水苜蓿主根长度最短,主根直径和侧根直径均最细,侧根数较少;根蘖型野生黄花苜蓿和
甘农2号的主根长度较长,主根直径和侧根直径均较粗,侧根数较多;直根型陇东苜蓿各项根系指标介于根茎型和
根蘖型苜蓿之间,与根蘖型苜蓿更接近。主根直径和侧根直径在温度较高的夏秋季增长较快。不同根型苜蓿根系
体积、生物量在3个生态区均表现为从表层到深层逐次递减,随着年限的增长逐年增大。对各根型苜蓿综合分析,
相对来说,根茎型清水苜蓿在天水半湿润区、根蘖型甘农2号和黄花苜蓿在兰州半干旱区和武威干旱区、直根型陇
东苜蓿在天水半湿润区和兰州半干旱区具有较强的根系发育能力。
关键词:根茎型苜蓿;根型;根系特征;生态区
中图分类号:S816;S551+.7;Q945 文献标识码:A 文章编号:10045759(2014)02011708
犇犗犐:10.11686/cyxb20140214
苜蓿(犕犲犱犻犮犪犵狅狊犪狋犻狏犪)是当今世界上栽培面积最大的牧草,具适应性强、产草量高、品质优等特点,素有“牧
草之王”之称,也是我国当前生态建设工程中应用最为广泛的草种,其根系类型可划分为直根型(taprooted)、侧
根型(branchrooted)、根蘖型(creepingrooted)和根茎型(rhizomatousrooted)4类[1]。直根型苜蓿,也称轴根型,
大多数紫花苜蓿属于这一类型,即有明显的主根,株丛直立,适宜于刈割利用;侧根型,大多数杂花苜蓿为该类型,
即没有明显的主根,而有大量水平侧根,根系伸展较广,株丛直立—半直立,可刈牧兼用;根蘖型,具有较多的水平
根,其上能生出很多不定芽,萌发形成新的植株,具有较强的伸展习性,单株覆盖面积比非根蘖型苜蓿大多倍,较
非根蘖型苜蓿耐寒、耐旱、耐牧,适宜于放牧利用;根茎型,根颈距地表相对较低,并从其主根的中轴发育出类似根
状的茎,萌发出营养枝,既可用于放牧型苜蓿草地的建植,又可作为刈割草地用苜蓿草种。
长期以来,国内外学者对直根型和根蘖型苜蓿种质资源的收集、引种、育种[2]、抗性评价[3]、生产力评价[4]、遗
传图谱的构建[5]、基因组分析[6]等方面进行了深入研究,对侧根型苜蓿侧根的发生机制、侧根的遗传特性、土壤、
生长环境、种植密度、种植方式及病虫害对侧根的影响等[1]方面进行了研究,对不同根型苜蓿的抗逆性[79]、根颈
变化特征[10]、播种当年的根系发育能力[11]、根系与产量的关系[12]对比研究已有报道,有关不同根型苜蓿不同年
限的根系发育情况未见报道。为此,本研究以根茎型、直根型和根蘖型苜蓿为材料,在田间条件下对不同根型苜
蓿的根系发育能力进行比较研究,旨在了解不同根型苜蓿在半湿润、半干旱和干旱区环境中的生长发育差异,为
不同根型苜蓿在草地畜牧业和生态建设中的利用提供理论指导。
1 材料与方法
1.1 试验材料与田间试验设计
供试苜蓿有:Ⅰ.根茎型“清水”紫花苜蓿(rhizomatousrooted犕犲犱犻犮犪犵狅狊犪狋犻狏犪cv.Qingshui)、Ⅱ.根蘖型野
第23卷 第2期
Vol.23,No.2
草 业 学 报
ACTAPRATACULTURAESINICA
117-124
2014年4月
收稿日期:20130819;改回日期:20131101
基金项目:国家现代牧草产业技术体系-栽培与草地管理(CARA35),国家自然科学基金-疏勒河流域绿洲荒漠过渡带土壤盐渍化演化的特征
和机制(41163002),甘肃省高校基本科研业务费-种植年限对苜蓿地土壤微生物多样性及群落结构的影响,甘肃省自然科学基金-
疏勒河流域绿洲荒漠过渡带盐渍化土壤碳过程研究(1208RJZA142)资助。
作者简介:南丽丽(1979),女,甘肃天水人,副教授,博士。Email:nanl@gsau.edu.cn
通讯作者。Email:shishl@gsau.edu.cn
生黄花苜蓿材料(creepingrootednative犕.犳犪犾犮犪狋犪material)、Ⅲ.根蘖型“甘农2号”杂花苜蓿(creepingrooted
犕.狏犪狉犻犪cv.GannongNo.2)、Ⅳ.直根型“陇东”紫花苜蓿(taprooted犕.狊犪狋犻狏犪cv.Longdong),其中Ⅱ的种子
由中国农业科学院草原研究所提供,其余均由甘肃农业大学草业学院提供。试验于2009—2011年在甘肃省半湿
润区:天水市麦积区中滩镇,半干旱区:兰州市榆中县和平镇,干旱区:武威市凉州区黄羊镇,3个生态区进行,其
土壤类型分别为沙壤土、黑垆土和灌淤土,各生态区自然地理概况见表1。3个生态区均采用完全随机设计,3次
重复,12个小区;人工开沟条播,播深2cm,行距30cm,播量12kg/hm2,小区面积15m2。除武威地区苜蓿每年
进行冬灌外,其余地区苜蓿完全自然降水条件下生长,田间管理措施一致,生育期间不施肥,只进行人工除草。
表1 试验地概况
犜犪犫犾犲1 犌犲狀犲狉犪犾犮狅狀犱犻狋犻狅狀狅犳狋犺犲狋犺狉犲犲犲犮狅狋狔狆犲狊
指标
Index
半湿润区(天水)
Semihumidregion(Tianshui)
半干旱区(兰州)
Semiaridregion(Lanzhou)
干旱区(武威)
Aridregion(Wuwei)
海拔 Altitude(m) 1100.0 1874.1 1530.8
地理坐标Geographicalcoordinate E105°39′,N34°42′ E104°09′,N35°52′ E102°40′,N37°55′
年降水量 Averageannualrainfal (mm) 427.1 320.0 150.0
年蒸发量 Averageannualevaporation(mm) 1504.0 1664.0 2019.9
年均温 Averageannualtemperature(℃) 11.6 9.7 7.7
pH 8.62 8.47 8.70
有机质 Organicmatter(g/kg) 19.33 13.48 10.60
全氮 Totalnitrogen(g/kg) 5.51 5.37 7.07
全磷 Totalphosphorus(g/kg) 3.15 3.79 3.32
速效氮 Availablenitrogen(mg/kg) 105.0 74.2 88.2
速效磷 Availablephosphorus(mg/kg) 15.17 10.93 13.24
速效钾 Availablepotassium(mg/kg) 129.96 164.94 119.95
1.2 测定项目和方法
采用根系整体观察和分层分析相结合的方法,在3个生态区于种植当年(2009年)、生长第2年(2010年)和
生长第3年(2011年)苜蓿初花期各茬刈割时进行测量(表2)。1)根系形态的测定:在每个小区内长势均匀的地
方随机测定3株植株,割掉地上部分后采用壕沟法挖取根部,然后清洗根部,记录主根长度(根颈以下主根一直到
主根d≥0.1cm处的长度)、主根直径(根颈下0~10cm土层主根中间处粗度)、侧根数(侧根离主根40cm处的
d≥0.1cm时计入,小于0.1cm时不计入)、侧根直径(从主根长出的侧根,直径≥0.05cm计入)。2)根系体积
和生物量的测定:3个生态区于2009、2010、2011年头茬草刈割期,在长势均匀的地方选取3个60cm×60cm的
样方,每10cm一层挖取根系,把挖取的根系放在双层纱布内洗干净,在量筒中测定根系的体积;把样品带回实验
室,放在105℃的烘箱中,烘24h,称取根系干重,计为根系生物量。
1.3 数据分析
试验数据用Excel软件进行处理后,采用SPSS16.0统计软件进行方差分析,Duncan法进行多重比较。
2 结果与分析
2.1 主根长度变化
主根长度越长说明根系具有更强的拓展能力。不同自然区域和生长年限苜蓿根系入土深度差异很大(表
3)。在天水,清水苜蓿的主根长度在种植当年第1、2茬收获时,生长第2年第3、4茬收获时均显著高于黄花、甘
农2号和陇东(犘<0.05);陇东苜蓿生长第2年第5茬收获时、第3年生长结束时均显著高于其他苜蓿材料(犘<
0.05)。第8次刈割时,陇东苜蓿主根最长,为113.4cm,清水苜蓿最短,为98.6cm。在兰州,黄花苜蓿在各茬刈
811 ACTAPRATACULTURAESINICA(2014) Vol.23,No.2
割时主根均最长,第7次刈割时,为145.3cm,显著高于其他3份苜蓿材料(犘<0.05),其中甘农2号和陇东差异
不显著,清水最短,为124.3cm。在武威,甘农2号在各茬刈割时主根均最长,第7次刈割时,为141.7cm,显著
高于清水、黄花和陇东(犘<0.05),其中黄花和陇东差异不明显,清水最小,为135.8cm。种植3年,在3个生态
区,主根长度平均值在武威最长,为138.4cm,兰州次之,天水最短,为106.3cm。
表2 不同生态区各根型苜蓿初花期刈割时间
犜犪犫犾犲2 犎犪狉狏犲狊狋犻狀犵狋犻犿犲狅犳犲犪狉犾狔犳犾狅狑犲狉犻狀犵狊狋犪犵犲狅犳犱犻犳犳犲狉犲狀狋狉狅狅狋狋狔狆犲狊狅犳犪犾犳犪犾犳犪犻狀狋犺狉犲犲犲犮狅狋狔狆犲狊
年.月.日 Year.month.day
生态区
Experimental
site
材料
Material
刈割时间 Harvestingtime
第1茬(T1)
1stcrop
第2茬(T2)
2ndcrop
第3茬(T3)
3rdcrop
第4茬(T4)
4thcrop
第5茬(T5)
5thcrop
第6茬(T6)
6thcrop
第7茬(T7)
7thcrop
第8茬(T8)
8thcrop
半湿润区(天水)Semi
humidregion(Tianshui)
Ⅰ,Ⅱ,
Ⅲ,Ⅳ
2009.7.20 2009.9.2 2010.5.24 2010.7.22 2010.8.25 2011.5.28 2011.7.20 2011.8.27
半干旱区(兰州)Semi
aridregion(Lanzhou)
Ⅰ,Ⅱ,
Ⅲ,Ⅳ
2009.8.1 2010.6.5 2010.7.27 2010.9.3 2011.6.8 2011.7.29 2011.9.4 —
干旱区(武威)Aridre
gion(Wuwei)
Ⅰ,Ⅱ,
Ⅲ,Ⅳ
2009.8.3 2010.6.16 2010.7.30 2010.9.14 2011.6.18 2011.8.1 2011.9.15 —
表3 不同生态区各根型苜蓿主根长度变化
犜犪犫犾犲3 犞犪狉犻犪狋犻狅狀狅犳狋犪狆狉狅狅狋犾犲狀犵狋犺狊狅犳犱犻犳犳犲狉犲狀狋狉狅狅狋狋狔狆犲狊狅犳犪犾犳犪犾犳犪犻狀狋犺狉犲犲犲犮狅狋狔狆犲狊 cm
刈割时间
Harvesting
time
半湿润区(天水)
Semihumidregion(Tianshui)
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ
半干旱区(兰州)
Semiaridregion(Lanzhou)
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ
干旱区(武威)
Aridregion(Wuwei)
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ
T1 65.5a 58.5c 60.8b 62.5b 77.9c 86.5a 85.2a 81.5b 87.4d 89.8c 95.0a 93.2b
T2 67.8a 63.0c 64.0b 65.0b 83.3d 94.3a 91.8b 89.0c 91.2c 94.5b 105.2a 103.7a
T3 76.8a 69.5c 72.8b 74.3b 95.2d 108.0a 101.2b 97.6c 105.8d 110.0c 118.0a 116.2b
T4 84.5a 82.5b 80.0c 82.0b 103.8c 116.5a 107.8b 105.8bc 115.8b 120.2a 122.0a 120.7a
T5 89.8c 92.3b 90.6c 95.5a 107.7d 121.7a 114.3c 116.7b 120.8c 124.0b 127.5a 126.8a
T6 92.6c 99.5b 98.7b 103.4a 118.7c 138.2a 125.8b 125.8b 122.5c 126.7b 132.5a 131.7a
T7 95.8d 103.3c 107.4b 110.1a 124.3c 145.3a 136.2b 134.2b 135.8c 137.7b 141.7a 138.3b
T8 98.6d 104.5c 108.9b 113.4a
同一生态区同一行数据间字母不同表示差异显著(犘<0.05).Differentletterineachrowissignificantat犘<0.05inthesameecotypes.下同The
samebelow.
2.2 主根直径和侧根直径的变化特征
由表4,表5可知,不同根型苜蓿主根直径和侧根直径有明显差异。在3个生态区,甘农2号的主根直径和
侧根直径在各茬刈割时均最粗,第3年最后一茬刈割时,其主根直径和侧根直径在天水、兰州、武威地区分别为
1.44和0.69cm,1.41和0.66cm,1.38和0.79cm,显著高于其他苜蓿材料(犘<0.05),清水苜蓿主根和侧根均
最细,在天水、兰州、武威地区分别为0.95和0.53cm、1.02和0.42cm、0.81和0.39cm。各根型苜蓿生长第2
年和第3年,第2次刈割时,其主根直径和侧根直径增粗生长均达到最快;第3次刈割时,其主根直径和侧根直径
持续增粗生长,但小于第2次刈割时的增长。如陇东苜蓿,在兰州生长第2年第3、4茬收获时,生长第3年第6、7
茬收获时,主根增长速度分别为0.26和0.18cm/100d,0.37和0.28cm/100d,侧根增长速度分别为0.15和
0.11cm/100d,0.22和0.14cm/100d,而生长第2年第2茬收获时,生长第3年第5茬收获时主根增长速度分
别为0.04和0.01cm/100d,侧根增长速度分别为0.00和0.02cm/100d。
911第23卷第2期 草业学报2014年
表4 不同生态区各根型苜蓿主根直径变化
犜犪犫犾犲4 犞犪狉犻犪狋犻狅狀狅犳狋犪狆狉狅狅狋犱犻犪犿犲狋犲狉狊狅犳犱犻犳犳犲狉犲狀狋狉狅狅狋狋狔狆犲狊狅犳犪犾犳犪犾犳犪犻狀狋犺狉犲犲犲犮狅狋狔狆犲狊 cm
刈割时间
Harvesting
time
半湿润区(天水)
Semihumidregion(Tianshui)
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ
半干旱区(兰州)
Semiaridregion(Lanzhou)
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ
干旱区(武威)
Aridregion(Wuwei)
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ
T1 0.58b 0.58b 0.71a 0.54b 0.59ab 0.53b 0.63a 0.55b 0.44c 0.52b 0.78a 0.49bc
T2 0.60c 0.71b 0.82a 0.59c 0.66b 0.73ab 0.79a 0.68ab 0.49c 0.62b 0.88a 0.52c
T3 0.63b 0.76ab 0.83a 0.80a 0.75b 0.84a 0.85a 0.81a 0.58c 0.73b 0.97a 0.68c
T4 0.79c 0.94b 1.07a 0.91b 0.79b 0.87ab 0.90a 0.87ab 0.65d 0.80b 1.05a 0.74c
T5 0.82c 1.01b 1.18a 0.96b 0.82b 1.00ab 1.05a 0.91ab 0.69c 0.96b 1.19a 0.94b
T6 0.90c 1.08b 1.23a 1.02b 0.95c 1.20a 1.28a 1.09b 0.77d 1.14b 1.30a 1.09c
T7 0.94c 1.19b 1.38a 1.16b 1.02c 1.26b 1.41a 1.18b 0.81d 1.28b 1.38a 1.14c
T8 0.95c 1.23b 1.44a 1.22b
表5 不同生态区各根型苜蓿侧根直径变化
犜犪犫犾犲5 犞犪狉犻犪狋犻狅狀狅犳犾犪狋犲狉犪犾狉狅狅狋犱犻犪犿犲狋犲狉狊狅犳犱犻犳犳犲狉犲狀狋狉狅狅狋狋狔狆犲狊狅犳犪犾犳犪犾犳犪犻狀狋犺狉犲犲犲犮狅狋狔狆犲狊 cm
刈割时间
Harvesting
time
半湿润区(天水)
Semihumidregion(Tianshui)
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ
半干旱区(兰州)
Semiaridregion(Lanzhou)
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ
干旱区(武威)
Aridregion(Wuwei)
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ
T1 0.12b 0.14a 0.16a 0.14a 0.13a 0.14a 0.16a 0.15a 0.13b 0.15ab 0.16a 0.14b
T2 0.17b 0.21ab 0.26a 0.21ab 0.17b 0.19ab 0.21a 0.16b 0.17c 0.21b 0.23a 0.19b
T3 0.21b 0.33a 0.36a 0.32a 0.24c 0.28b 0.34a 0.24c 0.21c 0.28ab 0.31a 0.25b
T4 0.31c 0.40ab 0.42a 0.37b 0.26c 0.31b 0.39a 0.27c 0.22d 0.34b 0.39a 0.27c
T5 0.35c 0.42ab 0.45a 0.40b 0.30c 0.39b 0.47a 0.32c 0.26d 0.46b 0.51a 0.32c
T6 0.41c 0.47ab 0.50a 0.45b 0.38d 0.54b 0.60a 0.43c 0.34d 0.63b 0.69a 0.41c
T7 0.51d 0.59b 0.63a 0.54c 0.42d 0.61b 0.66a 0.48c 0.39c 0.75a 0.79a 0.46b
T8 0.53d 0.65b 0.69a 0.57c
2.3 侧根数变化
侧根数量的多少直接关系到根系吸收养分、水分、微量元素的能力和耐瘠薄、抗旱性的强弱。各根型苜蓿间
侧根总数差异明显(表6)。在3个生态区,甘农2号的侧根数在各茬刈割时均最多,第3年最后一茬刈割时,其
侧根数在天水、兰州、武威地区分别为17、19和23个,显著高于其他苜蓿材料,黄花苜蓿次之,分别为14、18和
15个,清水和陇东最少且两者差异不显著。这种差异决定于品种的生物学特性,表明根蘖型苜蓿具有较强的侧
根发生能力,根茎型和直根型苜蓿的侧根发生能力较弱。
2.4 根系体积、生物量变化
根系体积越大,植物与土壤的接触面积就越大,越有利于植物大范围吸收土壤水分、养分和微量元素,植物根
系能反映植物的抗逆能力,植物根系的生长状况也可以反映该植物对当地环境的适应情况。各根型苜蓿间根系
体积变化较大(图1)。在天水,陇东苜蓿的根系体积在种植当年、生长第2、3年均显著高于黄花、清水和甘农2
号;在兰州和武威,种植3年甘农2号的根系体积均显著高于黄花、陇东和清水。随着种植年限的延长,根系体积
逐年增加;随着土层深度的增加,根系体积逐渐减小。如甘农2号杂花苜蓿,在武威种植当年、生长第2、3年的根
系体积分别为150.2,493.0,897.6cm3;0~10cm、10~20cm、20~30cm、30~40cm、40~50cm和>50cm土
层的根系体积分别依次为51.0,44.0,22.2,13.6,8.8,10.6,302.0,77.0,37.3,29.8,27.5,19.5,421.0,152.0,
122.0,86.0,67.6,49.0cm3。
021 ACTAPRATACULTURAESINICA(2014) Vol.23,No.2
表6 不同生态区各根型苜蓿侧根数变化
犜犪犫犾犲6 犞犪狉犻犪狋犻狅狀狅犳犾犪狋犲狉犪犾狉狅狅狋狀狌犿犫犲狉狊狅犳犱犻犳犳犲狉犲狀狋狉狅狅狋狋狔狆犲狊狅犳犪犾犳犪犾犳犪犻狀狋犺狉犲犲犲犮狅狋狔狆犲狊 个 Number
刈割时间
Harvesting
time
半湿润区(天水)
Semihumidregion(Tianshui)
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ
半干旱区(兰州)
Semiaridregion(Lanzhou)
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ
干旱区(武威)
Aridregion(Wuwei)
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ
T1 4c 5b 6a 4c 4b 4b 5a 5a 3c 4b 6a 3c
T2 5c 6b 7a 4d 6c 7b 8a 7b 4c 6b 8a 4c
T3 6b 7b 8a 5c 7c 10b 13a 9b 6bc 7b 10a 6c
T4 7c 8b 10a 6c 8c 11b 14a 11b 7c 9b 14a 7c
T5 8c 10b 12a 8c 10c 13b 15a 12b 9c 11b 17a 9c
T6 9c 11b 14a 9c 12d 15b 17a 13c 11c 13b 19a 10c
T7 10c 12b 16a 10c 15c 18b 19a 14c 12c 15b 23a 13c
T8 11c 14b 17a 12c
图1 不同根型苜蓿根系体积的垂直分布
犉犻犵.1 犞犲狉狋犻犮犪犾犱犻狊狋狉犻犫狌狋犻狅狀狅犳狉狅狅狋狊狔狊狋犲犿狏狅犾狌犿犲犻狀犱犻犳犳犲狉犲狀狋狉狅狅狋狋狔狆犲狊狅犳犪犾犳犪犾犳犪犻狀狋犺狉犲犲犲犮狅狋狔狆犲狊
121第23卷第2期 草业学报2014年
在环境因子一致的情况下,根系生物量反映了不同品种适应环境和地下根系的生长能力。各根型苜蓿间根
系生物量在相同的条件下差异很大(图2)。在天水,种植3年陇东苜蓿的根系生物量均显著高于黄花、清水和甘
农2号,生长第3年的根系生物量在0~10cm、10~20cm、20~30cm、30~40cm、40~50cm和>50cm土层的
分布比例依次为35.8%、22.7%、18.5%、10.7%、7.7%和4.6%;在兰州和武威,种植当年、生长第2、3年甘农2
号的根系生物量均显著高于黄花、陇东和清水,生长第3年的根系生物量在0~10cm、10~20cm、20~30cm、
30~40cm、40~50cm和>50cm土层的分布比例分别依次为43.5%、12.9%、10.0%、8.6%、6.8%和18.2%,
41.0%、17.6%、14.2%、9.6%、7.5%和10.0%,即0~10cm层的根系生物量最大,随土层加深根系生物量逐渐
下降;随着种植年限的延长,根系生物量逐年增加,与根系体积的变化规律一致。
图2 不同根型苜蓿根系生物量的垂直分布
犉犻犵.2 犞犲狉狋犻犮犪犾犱犻狊狋狉犻犫狌狋犻狅狀狅犳狉狅狅狋狊狔狊狋犲犿犫犻狅犿犪狊狊犻狀犱犻犳犳犲狉犲狀狋狉狅狅狋狋狔狆犲狊狅犳犪犾犳犪犾犳犪犻狀狋犺狉犲犲犲犮狅狋狔狆犲狊
3 讨论
土层厚度、地下水位、土壤特性、耕作、施肥、灌溉、刈割、生长调节剂、品种和生长年限皆对苜蓿根系入土深度
有显著影响,其中土壤特性和生长年限对苜蓿根系入土深度的影响较大。土壤障碍(酸、碱、盐、粘粒重、紧实和贫
瘠)越重、生长年限越短,根系入土深度越浅。Lamba等[13]在美国威斯康星州的研究认为,生长2年的紫花苜蓿
在Miami粉沙壤土、Spencer粉沙壤土和Plainfield沙土中的根系入土深度分别为1.91,0.56和1.22m。黄铁燕
221 ACTAPRATACULTURAESINICA(2014) Vol.23,No.2
等[14]在黑龙江省密山市白浆土上的研究认为,生长1、2和3年的紫花苜蓿根系入土深度分别为0.30~0.40m、
0.60~0.70m和1.30m,4~5年者1.50m以上。陈世等[15]报道在粘壤土中生长1年的紫花苜蓿根系入土
深度为0.62m,2年者达1.60m。孙洪仁等[16]报道,在无明显土壤障碍因子的情形下,生长1年紫花苜蓿根系
入土深度约为1~2m;生长2~5年者多在2~5m之间。本研究表明,根茎型清水苜蓿在沙壤土、黑垆土和灌淤
土中生长1、2和3年的根系入土深度分别为67.8、77.9、87.4cm,89.8、103.8、115.8cm,98.6、124.3、135.8
cm;根蘖型黄花苜蓿和甘农2号杂花苜蓿在沙壤土、黑垆土和灌淤土中生长1、2和3年的根系入土深度分别为
63.0~64.0cm、85.2~86.5cm、89.8~95.0cm,90.6~92.3cm、107.8~116.5cm、120.2~122.0cm,104.5~
108.9cm、136.2~145.3cm、137.7~141.7cm;直根型陇东苜蓿在沙壤土、黑垆土和灌淤土中生长1、2和3年的
根系入土深度分别为65.0、81.5、93.2cm,95.5、105.8、120.7cm,113.4、134.2、138.3cm。
苜蓿根系生长与多种因素有关,但其根系生物量是所有因素共同作用的结果。不同生长年限、不同品种苜蓿
根系生物量的垂直分布存在差异。杨恒山等[17]研究发现生长2年的阿尔冈金杂花苜蓿根系生物量在0~10cm、
10~20cm、20~30cm、30~40cm土层的分布比例依次为54.3%、19.9%、14.8%和11.0%,而生长5年者分别
为51.8%、23.3%、14.6%和10.3%。Bolinder等[18]发现生长2年的Apica苜蓿根系生物量在0~15cm、15~
30cm和30~45cm土层的分布比例依次为30.3%、46.5%和23.2%,而生长3年者分别为46.2%、29.4%和
24.4%。李扬等[19]认为,通常情况下,紫花苜蓿根系生物量在0~30cm土层的分布比例在60%~90%之间,0~
60cm土层为65%~95%。本研究表明,不同根型苜蓿根系生物量差异较大,种植3年,直根型陇东苜蓿在天水
根系生物量最大,根茎型清水苜蓿在天水根系生物量相对较大,而根蘖型甘农2号和黄花苜蓿在兰州和武威积累
量最大,说明不同根型苜蓿根系发育与土壤水分有密切关系。天水麦积为半湿润地区,气候湿润、土壤水分充足,
根茎型和直根型苜蓿根系发育良好,而武威干旱区和兰州半干旱地区,降水量少,土壤水分不足,有利于根蘖型苜
蓿根系的发育,这种差异取决于不同根型苜蓿的生物学特性。3个生态区不同根型苜蓿根系体积、生物量在土壤
中的垂直分布均表现为从表层到深层逐次递减,这与前人[1718,2021]研究结论一致。随生长年限的延长,不同根型
苜蓿根系生物量、根系体积逐渐增加。对各根型苜蓿综合分析表明,相对来说,根茎型清水苜蓿在天水半湿润区、
根蘖型甘农2号杂花苜蓿和黄花苜蓿在兰州半干旱区和武威干旱区、直根型陇东苜蓿在天水半湿润区和兰州半
干旱区具有较强的根系发育能力。
参考文献:
[1] 刘志鹏,杨青川,呼天明.侧根型紫花苜蓿遗传基础及其育种研究进展[J].中国草地,2003,25(3):6671.
[2] 马金星,张吉宇,单丽燕,等.中国草品种审定登记工作进展[J].草业学报,2011,20(1):206213.
[3] 刘晶,才华,刘莹,等.两种紫花苜蓿苗期耐盐生理特性的初步研究及其耐盐性比较[J].草业学报,2013,22(2):250256.
[4] 折凤霞,郝明德,臧逸飞.黄土高原沟壑区苜蓿生产力及养分特性的研究[J].草业学报,2013,22(2):313317.
[5] 王晓娟,孙月华,杨晓莉,等.苜蓿遗传图谱构建及其应用[J].草业学报,2008,17(3):119127.
[6] 姜格格,宋丽莉,郭东林,等.蒺藜苜蓿耐酸铝性状的全基因组关联分析[J].草业学报,2013,22(4):170178.
[7] 南丽丽,师尚礼,朱新强,等.田间越冬期不同根型苜蓿根系的生理生化特性[J].核农学报,2011,25(2):369374.
[8] 南丽丽,师尚礼,陈建纲,等.不同根型苜蓿根系对低温胁迫的响应及其抗寒性评价[J].中国生态农业学报,2011,19(3):
619625.
[9] 南丽丽,师尚礼,朱新强,等.不同根型苜蓿苗期对干旱胁迫的生理耐受性分析[J].干旱地区农业研究,2011,29(5):106
110.
[10] 南丽丽,师尚礼,郭全恩,等.不同根型苜蓿根颈变化特征分析[J].中国生态农业学报,2012,20(7):914920.
[11] 南丽丽,师尚礼,朱新强,等.不同生态区苜蓿根系发育能力的初步研究[A].第三届中国苜蓿发展大会论文集[C].北京:
中国草学会,2010:344349.
[12] 南丽丽,师尚礼,郭全恩,等.根茎型清水苜蓿鲜草产量及营养价值评价[J].中国草地学报,2012,34(5):6368.
[13] LambaPS,AhlgrenHL,MuckenhirnRJ.Rootgrowthofalfalfa,mediumredclover,bromegrass,andtimothyunderva
rioussoilconditions[J].AgronomyJournal,1949,41(10):451458.
[14] 黄铁燕,冯海红,门福强.紫花苜蓿改良白浆土的效果[J].作物杂志,1996,(1):31.
[15] 陈世,张昊,王立群,等.中国北方草地植物根系[M].长春:吉林大学出版社,2001:180.
321第23卷第2期 草业学报2014年
[16] 孙洪仁,武瑞鑫,李品红,等.紫花苜蓿根系入土深度[J].草地学报,2008,16(3):307312.
[17] 杨恒山,张庆国,刘晶,等.不同生长年限紫花苜蓿根系及其土壤微生物的分布[J].草业科学,2007,24(11):3841.
[18] BolinderMA,AngersDA,BelangerG,犲狋犪犾.Rootbiomassandshoottorootratiosofperennialforagecropsineastern
Canada[J].CanadianJournalofPlantScience,2002,82(4):731737.
[19] 李扬,孙洪仁,沈月,等.紫花苜蓿根系生物量垂直分布规律[J].草地学报,2012,20(5):793799.
[20] 郭正刚,张自和,肖金玉,等.黄土高原丘陵沟壑区紫花苜蓿品种间根系发育能力的初步研究[J].应用生态学报,2002,
13(8):10071012.
[21] 万素梅,胡守林,黄勤慧,等.不同紫花苜蓿品种根系发育能力的研究[J].西北植物学报,2004,24(11):20482052.
犛狋狌犱狔狅狀狉狅狅狋狊狔狊狋犲犿犱犲狏犲犾狅狆犿犲狀狋犪犫犻犾犻狋狔狅犳犱犻犳犳犲狉犲狀狋狉狅狅狋狋狔狆犲犪犾犳犪犾犳犪
NANLili,SHIShangli,ZHANGJianhua
(ColegeofPrataculturalScience,GansuAgriculturalUniversity,KeyLaboratoryofGrasslandEcosystem
ofMinistryofEducation,PrataculturalEngineeringLaboratoryofGansuProvince,SinoU.S.
CentersforGrazinglandEcosystemSustainability,Lanzhou730070,China)
犃犫狊狋狉犪犮狋:Alfalfaisgeneralycreditedastheworld’smostimportantperennialleguminousgrass,withahuge
potentialfordevelopmentandutilization.Roottypesofalfalfaaredividedintotaprooted,branchrooted,
creepingrootedandrhizomatousrooted.Manyalfalfabelongtothetaprootedvariety,whicharefittedtobe
mowed.Thetaprootedalfalfahasanobvioustaprootandaverticalstandingstem.Manyvariegatedalfalfabe
longtobranchrootedvariety,whicharefittedbothtobemowedandgrazed.Thebranchrootedalfalfahas
manylateralrootsextendedinalargeareaandaverticalorsemiverticalstandingstem,buthasnoanobvious
taproot.Comparedwithnocreepingrootedalfalfa,creepingrootedalfalfahasahighresistanceoncold,arid,
grazingandalargeshapedarea.Thecreepingrootedalfalfahasmanyhorizontalrootsextendedinalargearea
andmanyadventitiousbuds,andtheadventitiousbudbecameanewplantinlate.Rhizomatousrootedalfalfa
areusedtoestablishgrasslandsbothforgrazingandmowing,whichhasarelativelylowrootcrown.Thelow
rootcrowngeneratedastemsimilartoarootandthestembecameavegetativebranchinlate.Reviewpaperof
thepastyearinretrospect,agreatnumberofstudieshavebeenfocusedoncolectingforageresource,introduc
tion,breeding,resistanceevaluation,productivityevaluation,andgeneticdiversityoftaprootedandcreeping
rootedalfalfaathomeandabroad.Mechanism,geneticcharactersandenvironmentimpactbranchrootedofal
falfawerestudied,butonlyafewstudieshavebeenfocusedonthecontrastofdifferentroottypes.Therefore,
theabilityofdifferentroottypealfalfatodevelopmentrootsystemswerestudiedforthreeyearsinsemihumid
regionsofTianshui,semiaridregionsofLanzhouandaridregionsofWuweiinGansuProvincetoanalyzetheir
adaptabilities.Theresultsshowedrhizomatousrooted犕犲犱犻犮犪犵狅狊犪狋犻狏犪cv.Qingshuiwasfoundwiththeshor
testtaprootlength,thethinnestdiameteroftaprootandlateralroot,thefewestlateralrootnumbers;creep
ingrootednative犕.犳犪犾犮犪狋犪materialand犕.狏犪狉犻犪cv.GannongNo.2werefoundwithlongertaprootlength,
relativelydiameterofthickertaprootandlateralroot,morelateralrootnumbers;theindexesoftaprooted犕.
狊犪狋犻狏犪cv.Longdongwerefoundbetweenrhizomatousrootedalfalfaandcreepingrootedalfalfa,andwasmuch
closerwithcreepingrootedalfalfa.Diametersoftaprootandlateralrootwerefoundgrewfasterofhighertem
peratureinsummerandautumnseasons.Thevolumeandbiomassofdifferentroottypealfalfadecreasedfrom
tapsoiltodeepsoilandincreasedwiththeagegrowth.Basedontheintegratedperformance,rhizomatousroot
edalfalfawassuitableforplantingonsemihumidregionsofTianshuiduetoitsrootsystemdevelopmentabili
ty,creepingrootedalfalfahadthegreaterrootsystemdevelopmentabilityinsemiaridregionsofLanzhouand
aridregionsofWuwei,taprootedalfalfahadthegreaterrootsystemdevelopmentabilityinsemihumidregions
ofTianshuiandsemiaridregionsofLanzhou.
犓犲狔狑狅狉犱狊:rhizomatousrootedalfalfa;roottype;rootcharacteristics;ecotype
421 ACTAPRATACULTURAESINICA(2014) Vol.23,No.2