全 文 ：第 19 卷 第 5 期
Vol. 19 No. 5
草 地 学 报
ACTA AGRESTIA SINICA
2011 年 9 月
Sep. 2011
紫花苜蓿根系生物量
李 扬1a , 孙洪仁2a* , 丁 宁2 , 刘治波2 , 邵光武2 , 沈 月2
( 1.中国草学会草地学报编辑部, 北京 100193; 2.中国农业大学草地研究所, 北京 100193)
摘要:本文综述了紫花苜蓿( Med icago sativa L. )根系生物量的影响因子和若干自然区域内的紫花苜蓿根系生物
量。影响紫花苜蓿根系生物量的影响因子包括土层厚度、地下水位、土壤特性、淹水、耕作、施肥、灌溉、刈割、生长
调节剂、混播、植株密度、品种和生长年限。土壤障碍(酸、碱、盐、粘重和紧实 )越重、土层越薄、地下水位越高,紫花
苜蓿根系生物量越小。淹水降低紫花苜蓿根系生物量。深耕可增加紫花苜蓿根系生物量, 播种当年效果尤为明
显。施肥可增加紫花苜蓿根系生物量。灌溉可增加紫花苜蓿根系生物量, 灌溉模式及灌溉量适当时可获得相对较
大的根系生物量。刈割频率越高,紫花苜蓿根系生物量越低。添加生长调节剂可增加紫花苜蓿根系生物量。混播
降低紫花苜蓿根系生物量。在一定范围内,紫花苜蓿根系生物量随着植株密度的增加而增加。不同品种(材料)的
根系生物量存在一定差异。生长年限越长,紫花苜蓿根系生物量越大。在每个生长季内紫花苜蓿根系生物量呈逐
渐提高趋势,但在返青之初和每次刈割之后出现降低, 3~ 4 周后恢复至刈割前水平, 其后则继续增加。不同自然区
域紫花苜蓿的根系生物量差异较大。在相对正常的栽培管理条件下,生长 1 年紫花苜蓿的根系生物量约在 2~ 7
t hm- 2之间, 生长 2 年者约为 3~ 9 t hm- 2 , 生长 3~ 5 年者约为 4~ 21 t hm- 2。
关键词:紫花苜蓿; 根系;生物量
中图分类号: S812; S541. 9 文献标识码: A 文章编号: 1007-0435( 2011) 05-0872-08
Alfalfa (Medicago sativa L. ) Root Biomass
LI Yang
1a
, SU N H ong-r en
2a*
, DING N ing
2
, L IU Zh-i bo
2
, SHAO Guang-wu
2
, SHEN Yue
2
( 1. Acta Agres tia Sinica Editorial Board of Ch ines e Gras sland S ociety, Bei jing 100193, China;
2 . Inst itute of Gras sland Science, Ch ina Agricu lture Un iversity, Beijing 100193, China)
Abstract: In order to provide the evidences fo r further resear ch and cult ivat ion management of alfalfa
(Medicago sativa L. ) , the r egular pattern of alfalfa r oot biomass and its dominant facto rs in dif ferent nat-
ural reg ions are discussed in this review. The factors include the depth of soil layer, gr ound w ater lev el,
soil propert ies, w ater logg ing, farm ing, fert ilization, irrig at ion, cut t ing, grow th regulating agent, mixture
sow ing, plant ing density, cult ivar, and g row th period. Shallow soil layers associate w ith high- level under-
g round w ater and both contribute to dim inishing ro ot mass. Deeper plow ing incr eased alfalfa ro ot biomass,
especially in the first gr ow ing year. Also, irrigat ion, fert ilization, g row th regulat ing agent, higher stub-
ble, and longer grow th period increased alfalfa root biomass. Appropriate irrigat ion pat terns and amount
increased alfalfa ro ot biomass, but w aterlog ging , higher cut t ing f requency and mix ture sow ing reduced a-l
falfa root biomass. In some cases, alfalfa roo t biomass increased by increasing the plant ing density. Dif fer-
ent alfalfa cultivars had dif ferent r oot biomass. In each g row ing season, alfalfa ro ot biomass first incr eased
gradually then decreased during its ear ly gr eening per iod or af ter cut t ing ; but 3 to 4 w eeks later, recover to
pre- cutt ing lev els. A lfalfa roo t biomasses w ere dif ferent in various natural reg ions. With regular plant ing
management , one-year-old alfalfa root biomass w ere about 2 to 7 t hm- 2 , tw o-year-old ones about 3 to 9
t hm- 2 , and three-year-old to f iv e-year-old ones w er e about 4 to 21 t hm - 2 .
Key words: M edicago sat iv a L. ; Root ; Biomass
收稿日期: 2011-03-10;修回日期: 2011- 05-11
基金项目:农业部公益性行业科研专项 人工草地优质牧草生产技术研究与示范 ( nyhyz x072022) ;科技部碳汇研究重大专项 草地固碳与
减排技术集成与研究示范 ( 2008BAD95B03) ;农业部现代农业产业技术体系建设项目 现代牧草产业技术体系建设资助
作者简介:李扬( 1981- ) ,女,内蒙古赤峰市人,硕士,草地学报责任编辑, E-m ail : liyang_ibcas@ 126. com; * 通信作者 Author for corre-
spond ence, E- mail : s unhongren@ cau. edu . cn; a 代表二位作者为共同第一作者 a represents th at LI Yang and SUN H ong- ren
con tributed equally to thi s w ork as co-f irst au thors
第 5期 李扬等:紫花苜蓿根系生物量
根系不仅具有支撑、吸收、同化、贮藏和再生等
对植株自身生长发育十分重要的功能, 而且在土壤
- 植物- 大气连续体( SPAC)中的水、碳和氮循环
过程中发挥着重要作用。根系在土壤中的机械穿
插、化学分泌,及死亡后的腐解转化对土壤的物理、
化学和生物性质影响重大。根系还具有强大的固持
水土功能。根系特征是牧草水分和养分管理、刈割
和放牧利用的基本依据, 与土壤耕作及作物种植制
度关系密切[ 1]。
多年来,国内外学者关于牧草之王紫花苜蓿
(Medicago sat iva L. )的研究多集中在地上枝条部
分,而对根系,尤其是田间条件下的研究较少, 且目
标零散。孙洪仁等[ 1] 对紫花苜蓿根系入土深度做了
系统总结。但关于紫花苜蓿根系生物量有多少、影
响因子有哪些等问题, 至今未见较为全面系统的综
述文献。本文拟在全面总结现有紫花苜蓿根系生物
量研究的基础上,系统地探讨紫花苜蓿根系生物量
及其影响因子, 以期为紫花苜蓿的栽培管理提供依
据,为进一步开展紫花苜蓿根系研究奠定基础。
1 紫花苜蓿根系生物量的影响因子
1. 1 土壤特性
土壤特性影响根系生物量。土壤障碍(酸、碱、
盐、粘重和紧实)越重,根系生物量越小。
1. 1. 1 土壤 pH 值 土壤酸性越强,紫花苜蓿根系
生物量越小;提高酸性土壤的 pH 值,可以增加紫花
苜蓿的根系生物量。Saini[ 2] 在加拿大新不伦瑞克
省弗雷德里克顿农业研究站采用酸性土壤(表土
pH 6. 5, 底土 pH 5. 3)对 Saranac苜蓿进行温室盆
栽试验,发现底土添加石灰石处理的根系生物量为
8. 18 g 盆- 1 ,未添加者为 7. 40 g 盆- 1。郭彦军
等[ 3]在重庆北碚进行温室盆栽试验,发现生长 50 d
的中苜 1号苜蓿在紫色土( pH 5. 5)、粘黄壤( pH 5. 0)
和砂岩黄壤( pH 4. 3)中的根系生物量分别为 4. 65,
0. 07和 0. 03 g 10株- 1 ;甘农 1号等 5个品种的反
应规律与之接近。
1. 1. 2 土壤类型 生长于壤土的紫花苜蓿根系生
物量高于粉砂土;生长于砂壤土者高于砂土。Lam-
ba等 [ 4]在美国威斯康星大学进行温室盆栽试验, 发
现生长 68 d的 Grimm 苜蓿在壤土和粉砂土中根系
生物量为 2. 75和 1. 35 g 盆- 1 ; 1947和 1948年的
田间试验结果表明, 生长 2年的 Grimm 苜蓿 0~ 21
cm 土层根系生物量,在 M iam i砂壤土和 Plainfield
砂土上分别为 623. 5 和 290. 1 g m - 2。Fehren-
bacher 等[ 5]在美国伊利诺伊斯州西北部进行田间试
验, 发现生长 2年的紫花苜蓿的 0~ 127 cm 根系生
物量,在 Derinada粉砂壤土和 Elero y 粉砂壤土上分
别为 4994和 2879 kg hm- 2。
1. 1. 3 土壤紧实度 土壤越紧实、通透性越差, 紫
花苜蓿根系生物量越小。Lamba等 [ 4]在美国威斯康
星大学进行温室盆栽试验, 发现对土壤进行人工通
风处理, 生长 68 d 的 Grimm 苜蓿根系生物量为
1 59~ 2. 31 g 盆- 1 , 高于未通风对照的 0. 17~
1 12 g 盆- 1。Mapfumo 等[ 6] 在加拿大进行温室
盆栽试验,发现生长于沙壤土中紫花苜蓿的根系生
物量随土壤容重增加而减少; 生长于粘壤土中者在
土壤容重较低时根系生物量最大。Saini等[ 7] 在加
拿大新不伦瑞克省弗雷德里克顿农业研究站进行盆
栽试验, 发现生长 2年的 Saranac 苜蓿根系生物量
在松散土壤中为 3. 67 g 盆- 1 , 高于紧实土壤中的
3. 03 g 盆- 1。
1. 1. 4 土壤含盐量 土壤含盐量越高,紫花苜蓿根
系生物量越小。Khan 等[ 8] 在以色列沙漠农业生物
研究中心进行温室盆栽试验, 发现随着 NaCl浓度
由 0增至 100 mmol, 生长 80 d 的 Gilboa苜蓿根系
生物量逐渐减少。Esechie 等[ 9] 在阿曼苏丹国马斯
喀特市苏丹卡布斯大学试验站进行盆栽试验, 发现
随着 NaCl浓度由 0增至 12. 2 dS m- 1 ,生长 8周
的 Bat ini苜蓿和 T rifecta 苜蓿根系生物量均显著
降低。
1. 2 淹水
淹水降低紫花苜蓿根系生物量。Barta[ 10] 在美
国俄亥俄州立大学进行温室盆栽试验,发现生长 24
d的 V ernal苜蓿在淹水 7 d 后根系生物量为 3. 11
g 盆- 1 ,显著低于未淹水对照的 12. 07 g 盆- 1。
T hompson 等[ 11] 在美国康奈尔大学进行盆栽试验,
发现淹水20 d后, 生长 8周的 Honeoye苜蓿根系生
物量减少 80%。Teutsch 等 [ 12] 在美国俄亥俄州立
大学农业研究与发展中心对播种后生长 27 d 和 21
d的紫花苜蓿分别进行淹水 15 d 和 11 d的田间试
验, 发现淹水处理 0~ 15 cm 土层单株根系生物量显
著低于未淹水对照。
1. 3 耕作
深耕可增加紫花苜蓿根系生物量, 播种当年效
果尤为明显。裴志等[ 13] 在黑龙江肇源的研究表明,
873
草 地 学 报 第 19卷
播种当年翻耙整地(耕翻深度 20 cm )苜蓿的鲜根重
较重-轻耙整地(耙口深度 15 cm )高 19 2% ,分别为
7211 和 6050 kg hm- 2 ; 第 2 年前者比后者高
3 2% ,分别为 7694 和 7451 kg hm- 2。孙启忠
等[ 14]在内蒙古敖汉进行田间试验,发现浅( 12 cm )、
中( 18 cm)和深耕( 28 cm)处理 4月龄敖汉苜蓿的全
土层根系生物量分别为 641, 803和 1229 kg hm- 2。
1. 4 施肥
施肥可增加紫花苜蓿根系生物量。
1. 4. 1 混合肥 Bour get 等[ 15] 在加拿大渥太华第
40土壤研究所开展温室盆栽试验, 发现施肥( N + P
+ K+ Ca+ Mg )处理使第 4年紫花苜蓿在 4种灌水
模式下的根系生物量为 11. 56~ 16. 69 g 盆- 1 , 明
显大于未施肥对照的 6. 70~ 9. 80 g 盆- 1。
1. 4. 2 氮肥 盆栽条件下施氮可增加紫花苜蓿根
系生物量;田间条件下施氮对紫花苜蓿表层根系生
物量没有影响或导致其降低。Saindon等 [ 16]在加拿
大艾尔伯塔农业研究站进行温室盆栽试验, 发现施
氮处理( 400 mg N L - 1 ) 17周龄阿尔冈金苜蓿等 7
个品种的根系生物量为2. 94~ 3. 36 g 株- 1 ,明显大于
固氮处理(人工接种根瘤菌)的 2. 29~ 2. 78 g 株- 1。
Khan等 [ 8]在以色列沙漠农业生物研究中心开展盆
栽试验,发现 0, 3和 6 mmol 3 个施氮( NH +4 )水平
下, 80日龄 Gilboa苜蓿的根系生物量分别为 0. 34,
0. 54和 0. 93 g 株- 1。Blanger 等[ 17] 在加拿大新
不伦瑞克省弗雷德里克顿农业与农产品研究中心进
行田间试验, 发现 4月龄 Oneida VR苜蓿的 0~ 15
cm 土层根系生物量, 随着施氮量的增加而减少。
Justes等[ 18]在法国沙隆恩香槟市进行田间试验, 发
现 3月龄 A leg ro 苜蓿的 0~ 20 cm 土层根系生物
量,施氮处理与未施氮对照均为 60 g m- 2。Es-
echie等 [ 9] 在阿曼苏丹国马斯喀特市苏丹卡布斯大
学试验站进行盆栽试验, 发现 0, 3和 6 mmol 3个施
氮( NO -3 )水平下, 8周龄 Bat ini苜蓿的根系生物量
分别为 0. 36, 0. 61和 0. 83 g 株- 1 ; T rifecta 苜蓿
的反应规律与之类似。
1.4. 4 钾肥 适量施钾可增加紫花苜蓿根系生物
量,过量则导致其降低。Matches[ 19]在美国普渡大学
进行盆栽施钾试验,发现不施钾对照、施钾 62 5和
125 mg K kg- 1土处理下, 5月龄 Du Puits苜蓿的根
系生物量分别为 4. 46, 4. 88和 3. 94 g 株- 1。
1. 4. 5 硫肥 Wang 等 [ 20] 在内蒙古锡林浩特中国
科学院内蒙古草原生态系统研究站进行盆栽施硫试
验, 发现不施硫对照、施硫 20 和 40 mg S kg- 1土
处理下, 生长 75 d 的紫花苜蓿根系生物量依次为
0 64, 1. 21和 1. 18 g 盆- 1。
1. 4. 6 微肥 郭正刚等[ 21]在甘肃张掖进行盆栽施
硅试验, 发现施硅处理的紫花苜蓿根系生物量比不
施硅对照增加 35%以上。郭孝等[ 22] 在河南郑州黄
河滩区对 4年生亮苜-400 苜蓿进行叶面喷施微量
元素硒和钴田间试验, 发现清水对照、施硒和硒钴配
施处理的 0~ 50 cm 土层根系生物量分别为 717. 1,
743. 5和 770. 8 g m- 2。
1. 5 灌溉
灌溉可增加紫花苜蓿根系生物量; 灌溉模式及
灌溉量适当时可获得相对较大的根系生物量。
Justes等[ 18] 在法国沙隆恩香槟市进行田间试
验, 发现灌溉处理生长 1. 5年 Alegro 苜蓿的 0~ 20
cm土层根系生物量为 250~ 290 g m- 2 , 显著高于
无灌溉对照的 170~ 190 g m- 2。
Bennet t 等[ 23] 在美国阿拉巴马州进行田间试
验, 发现以田间最大土壤有效水分( 10 cm m- 1 )的
30% , 65%和 80%为灌溉下限处理, 第 4年的 A t-
lant ic苜蓿在 0~ 122 cm 土层的根系生物量分别为
559, 413和 678 g m- 2 , 而第 4年的 African 苜蓿
则分别为 683, 375 和 374 g m - 2。Bour get 等[ 15]
在加拿大渥太华第 40土壤研究所进行温室盆栽试
验, 发现随着水分供应量的增加, 生长 1年的紫花苜
蓿根系生物量由 6. 7 g 盆- 1增至9. 8 g 盆- 1。白
文明等[ 24] 在内蒙古磴口进行田间试验, 发现春播当
年的准噶尔苜蓿 0 ~ 110 cm 土层根系生物量在
133, 103 和 33 mm 灌溉条件下分别为 6677, 4957
和 3478 kg hm- 2。党志强等[ 25] 在甘肃张掖开展
田间试验,发现以田间持水量的 55% , 70%和 85%
为灌溉下限进行灌溉处理, 6月龄甘农 3号苜蓿的
全土层根系生物量分别为 181. 1, 270. 0 和 234. 2
g m- 2。王龙昌等 [ 26]在日本鸟取大学进行盆栽试
验, 发现随着水分供应量的增加, 90日龄 WL323苜
蓿的根系生物量由 1. 51 g株- 1增至 4. 68 g 株- 1 ;
Siriver和固原苜蓿的反应规律与之类似。
1. 6 刈割
1. 6. 1 刈割 刈割降低紫花苜蓿的根系生物量。
Rasse等 [ 27]在美国密歇根州 Kellog g 生物试验站进
行田间试验, 发现不刈割对照和刈割处理, 生长 2年
的紫花苜蓿 0~ 15 cm 土层根系生物量分别为 3776
874
第 5期 李扬等:紫花苜蓿根系生物量
和 3329 kg hm- 2。
1. 6. 2 刈割频率 刈割频率越高,紫花苜蓿根系生
物量越低。Albert[ 28] 在美国威斯康星大学进行田
间试验,发现年刈 2次和 3次 2个刈割频率处理下,
生长 4年的 Grimm苜蓿 0~ 18 cm 土层根系生物量
分别为 3. 4和 2. 5 g 株- 1。Hilderbrand 等 [ 29] 在
美国密歇根农业试验站进行盆栽试验, 发现在留茬
高度 15. 2 cm 条件下,周刈 1次、月刈 2和 1次 3个
刈割处理的 8月龄 Hardigan苜蓿根系生物量分别
为 11. 5, 17. 1和 20. 0 g 盆- 1 ;其他留茬高度处理
下的反应规律与之类似。Comsto ck 等[ 30] 在美国华
盛顿农业试验站进行田间试验, 发现年刈 1次和 2
~ 3次 2个刈割频率处理下,生长 3年的紫花苜蓿 0
~ 122 cm 土层根系生物量分别为 1063 和 791
g m- 2。Dotzenko 等[ 31] 在美国新泽西农业试验站
进行田间试验, 发现年刈 1, 2, 4和 6次 4个刈割频
率处理下, 16月龄的紫花苜蓿 0~ 15 cm 土层根系
生物量分别为 0. 52~ 0. 53, 0. 25~ 0. 44, 0. 18 和
0 14 g 株- 1。郭正刚等 [ 32] 在甘肃张掖兰州大学
草地农业科技学院科研基地进行田间试验, 发现年
刈 0, 1, 2和 3次 4个刈割频率处理下, 生长 1 年的
金皇后苜蓿全土层根系生物量依次为 80. 58, 69. 57,
53. 97和 23. 99 g m- 2。
但亦有关于浅土层根系生物量对刈割频率的反
应规律与前述不同的报道。Willar d[ 33] 在美国俄亥
俄州农业试验站进行田间试验, 发现年刈 2次和 3
次 2个刈割频率处理,生长 1~ 4年的紫花苜蓿 0~
30 cm 土层根系生物量分别为 229~ 307和 240~
318 g m- 2。杨恒山等[ 34] 在内蒙古通辽进行田间
刈割试验,发现年刈 1, 2, 3, 4 和 5次 5个刈割频率
处理,生长 2年的阿尔冈金苜蓿 0~ 40 cm 土层根系
生物量分别为 332. 5, 452. 4, 480. 2, 380. 6和 307. 0
g m- 2。
1. 6. 3 留茬高度 刈割留茬高度越高,紫花苜蓿根
系生物量越大。Hilderbrand等[ 29] 在美国密歇根农
业试验站进行盆栽试验, 发现在周刈 1次条件下, 留
茬高度 2. 5, 7. 6, 15. 2, 22. 9和 30. 5 cm 5 个刈割处
理的 8月龄 Har digan苜蓿根系生物量分别为 3 2,
8. 8, 11. 5, 22. 3 和 39. 4 g 盆- 1 ; 月刈 2 次和 1 次
条件下的反应规律与之类似。Hodgkinson [ 35] 在澳
大利亚 Deniliquin Riverina 实验室进行盆栽试验,
对已于 7周前刈割 2 次的 8月龄 Hunter Riv er 苜
蓿施以不刈割、留茬15 cm和2. 5 cm 3个处理,发现35
d后主根生物量分别为 29. 2, 21. 2和 17. 5 g 盆- 1 ,侧
根生物量依次为 17. 2, 10. 6和 9. 7 g盆- 1。
1. 7 生长调节剂
添加生长调节剂可增加紫花苜蓿根系生物量。
Saini[ 2]于 1978年在加拿大新不伦瑞克省弗雷德里
克顿农业研究站进行温室盆栽试验, 发现添加苯甲
酸( DIHB)和赤霉酸( GA3)处理, 120日龄 Saranac
苜蓿的根系生物量分别为 6. 5和 5. 0 g 盆- 1 , 显著
高于对照的 3. 0 g 盆- 1。
1. 8 混播
混播降低紫花苜蓿根系生物量。Walley 等[ 36]
在加拿大萨斯喀彻温省萨斯喀彻温灌溉发展中心进
行田间试验, 发现单播生长 3年的 Beave 苜蓿 0~
30 cm 土层根系生物量为 14850 kg hm- 2 , 而与
Fleet无芒雀麦混播者为 8950 kg hm- 2。
1. 9 植株密度
在一定范围内, 紫花苜蓿根系生物量随着植株
密度的增加而增加。杜汉强等 [ 37] 在甘肃天水农业
学校进行田间试验, 发现 120, 165, 210, 255 和 300
株 m- 2 5个种植密度, 春播当年初次现蕾期德宝
苜蓿的全土层根系生物量分别为 40. 6, 73 4, 75. 4,
85. 4和 87. 9 g m- 2。
1. 10 品种
不同品种(材料)的根系生物量存在一定差异。
Carter 等[ 38] 在美国明尼苏达大学进行温室盆栽试
验, 发现 162日龄WL318苜蓿等3个品种的根系生
物量存在显著差异, 范围在 0. 6~ 1. 10 g 株- 1之
间。郭正刚等[ 39] 在甘肃定西黄土高原丘陵沟壑区
进行田间试验,发现生长 1. 5年的阿尔冈金苜蓿等
9个品种的 0~ 50 cm 土层根系生物量差异巨大,低
者仅 185. 2 g m- 2 , 高者达 643. 6 g m- 2。郭彦
军等 [ 40]在重庆北碚进行田间试验,发现生长 3年的
Moapa 和澳大利亚苜蓿全土层根系生物量分别为
9. 48和 3. 40 g 株- 1。万素梅等 [ 41] 在陕西宝鸡进
行田间试验, 发现生长 2年的 WL-323苜蓿等 12个
品种的 0~ 50 cm 土层根系生物量存在显著差异,范
围在 396. 7~ 910. 8 g m- 2之间。王龙昌等[ 26] 在
日本鸟取大学进行盆栽试验, 发现在较为充分的供
水条件下, 90日龄固原苜蓿等 3个品种的根系生物
量差异明显, 低者 4. 2 g 株- 1 , 高者 5. 6 g 株- 1 ;
中、低供水条件下的反应规律类似。
875
草 地 学 报 第 19卷
1. 11 生长年限
生长年限越长, 紫花苜蓿根系生物量越大。在
每个生长季内紫花苜蓿根系生物量呈逐渐提高趋
势,但在返青之初和每次刈割之后出现降低, 3~ 4
周后恢复至刈割前水平, 其后则继续增加。吴晶
等[ 42]在黑龙江宝清进行田间试验,发现生长 1, 2 和
3年肇东苜蓿的全土层根系生物量分别为 3518,
6486和 21134 kg hm - 2。马其东等[ 43]在山东无棣
黄河三角洲地区进行田间试验, 发现生长 2, 3, 4 和
5年的无棣苜蓿根系生物量依次为 56. 5, 120. 2,
179. 1和 244. 2 g 株- 1。Bolinder 等[ 44] 于 1994年
在加拿大新不伦瑞克省弗雷德里克顿农业与食品研
究中心进行田间试验, 发现生长 3年 Apica 苜蓿 0
~ 45 cm 土层根系生物量为 1002 g m- 2 ,显著高
于生长 2年者的 557 g m- 2。Dhont 等[ 45] 在加拿
大魁北克省进行的田间试验结果表明, 在 Pintendre
地区,生长 1年和 2年的 AC Caribou 苜蓿的 0~ 20
cm 土层根系生物量分别为 200 和 360 g m- 2 ; 在
Normandin地区, 生长 1年和 2年的WL225苜蓿分
别为 180和 325 g m- 2。杨恒山等 [ 46]在内蒙古通
辽进行田间试验, 发现生长 5年的阿尔冈金苜蓿 0
~ 40 cm土层根系生物量为 376. 5 g m- 2 , 明显高
于生长 2年者的 200. 8 g m- 2。
魏飒等[ 47]在河北承德进行田间试验,发现从第
1茬至第 3茬,生长第 4年的苜蓿全土层根系生物
量逐渐递增,依次为 168. 8, 275. 6和 314. 6 g m- 2。
Justes等[ 18]在法国沙隆恩香槟市进行田间试验, 发
现 Alegro 苜蓿 0~ 20 cm 土层根系生物量自返青前
至返青后下降了 35 g m- 2 ,随后开始增加。Liisa
等[ 48]在美国密歇根州的 Kellogg 生物试验站进行
田间试验,发现紫花苜蓿 0~ 110 cm 土层根系生物
量随着植株年龄的增长而提高,但每次刈割之后出
现降低, 3 周后恢复至刈割前水平, 其后则继续增
加。H odgkinson[ 35]在澳大利亚 Deniliquin Riverina
实验室进行的盆栽试验结果表明, 在留茬高度 2. 5
cm条件下,刈割处理 7 d后 Hunter River 苜蓿的根系
生物量由刈割前的 8. 2 g 盆- 1降至 5. 7 g 盆- 1 , 尔
后逐渐恢复, 14, 21和 28 d后分别达到 6. 4, 7. 4 和
8. 3 g 盆- 1。
2 若干自然区域紫花苜蓿根系生物量
关于紫花苜蓿根系生物量的田间研究集中于北
美洲和中国。
2. 1 北美洲
北美洲关于紫花苜蓿根系生物量的田间研究文
献数量不多, 且取样深度大多偏浅,非为全土层, 亦
不够系统。系统性差主要表现为生长年限不全, 多
数研究仅为 1或 2 个生长年限, 最多涉及 4 个。尽
管美国俄亥俄州的研究涉及 4 个生长年限,但因其
取样深度仅 30 cm, 非为全土层根系生物量, 亦难以
反映不同生长年限之间的差别。北美洲不同土壤类
型和不同生长年限的紫花苜蓿根系生物量差异较
大。灌溉和刈割亦对紫花苜蓿根系生物量具有较大
影响。不同品种之间差异较小。在无明显土壤障碍
因子存在、栽培管理措施相对正常的情形下,生长 1
年的紫花苜蓿根系生物量约为 1. 5~ 4. 5 t hm- 2
( 0~ 30 cm土层) ,生长2年者约为 2. 5~ 6. 5 t hm- 2
( 0~ 30 cm土层) ,生长 3和 4年者约为 4~ 15 t hm- 2
( 0~ 1. 2 m 土层)。
2. 1. 1 美国 威斯康星州 M iam i砂壤土上,生长 1
年和 2年的紫花苜蓿 0~ 41 cm 土层根系生物量分
别为 4495和 6235 kg hm- 2 , Spencer 砂壤土上分
别为 1721 和 5508 kg hm- 2 , Plainfield 沙土上分
别为688和 2899 kg hm- 2 [ 4] 。伊利诺伊斯州Der-
inada粉砂壤土和 Eleroy 粉砂壤土上生长 2年的紫
花苜蓿 0~ 132 cm 土层根系生物量分别为 4994 和
2879 kg hm- 2 [ 5] 。阿拉巴马州 Greenv il le细沙壤
土上,生长 4年不同灌溉处理的 Atlant ic苜蓿 0~
122 cm 土层根系生物量在 4130~ 6780 kg hm- 2
之间, A frican 苜蓿为 3740 ~ 6830 kg hm- 2 [ 23]。
密歇根州生长 2年不同刈割处理的紫花苜蓿 0~ 15
cm 土层根系生物量在 3329 ~ 3776 kg hm- 2之
间[ 27] 。华盛顿州 Palouse 粉砂壤土上, 生长 3年不
同刈割处理紫花苜蓿的 0~ 122 cm 土层根系生物量
在 7908~ 10625 kg hm- 2之间 [ 30]。俄亥俄州生长
1, 2, 3 和 4 年不同刈割处理紫花苜蓿的 0~ 30 cm
土层根系生物量分别在 1557~ 3181, 1109~ 2688,
1176~ 3069和 1131~ 3158 kg hm - 2之间 [ 33]。
2. 1. 2 加拿大 新不伦瑞克省冰碛沉积土上, 不同
施氮处理的 4月龄 Oneida VR 苜蓿的 0~ 15 cm 土
层根系生物量在 500 ~ 2000 kg hm- 2之间[ 17] ;
Riv erbank细沙壤土上, 生长 2 和 3 年紫花苜蓿的
0~ 45 cm土层根系生物量分别为 5570 和 10020
kg hm - 2 [ 44]。萨斯喀彻温省 Bradw ell沙壤土上,
生长 3年的紫花苜蓿 0~ 30 cm 土层根系生物量为
14850 kg hm- 2 [ 36]。东部魁北克省 Pintendre 地区
Labare粉质粘土上, 生长 1 和 2 年 AC Caribou 苜
876
第 5期 李扬等:紫花苜蓿根系生物量
蓿的 0~ 20 cm 土层根系生物量分别为 2000 和
3600 kg hm- 2 ; Normandin地区 Kamouraska粘壤
土上,生长 1和 2年WL225苜蓿的 0~ 20 cm 土层
根系生物量分别为 1800和 3250 kg hm- 2 [ 45]。
2. 2 中国
中国关于紫花苜蓿根系生物量的田间研究文献
数量亦十分有限,且取样深度大多偏浅,非为全土层,
亦不够系统。系统性差主要表现为生长年限不全,仅
2项研究涉及 2个生长年限,余者皆为 1个。中国不
同自然区域和不同生长年限紫花苜蓿的根系生物量
差异较大。灌溉和刈割对紫花苜蓿根系生物量具有
较大影响。耕作和种植密度对生长 1年的紫花苜蓿
根系生物量影响明显。不同品种之间存在较大差异。
在无明显土壤障碍因子存在、栽培管理措施相对正常
的情形下,生长 1年的紫花苜蓿根系生物量约为 2. 0
~ 7. 0 t hm- 2 ,生长 2年者约为 3. 0~ 9. 0 t hm- 2 ,
生长 3~ 5年者约为 4. 0~ 21. 0 t hm- 2。
2. 2. 1 黄淮海地区 河南郑州黄河滩壤土上,生长
4年在不同施肥处理下的紫花苜蓿的 0~ 50 cm 土
层根系生物量在7171~ 7708 kg hm- 2之间 [ 22] ;济源
灰色壤土上,果草间作条件下,生长 2年的阿尔冈金
苜蓿全土层根系生物量为 8032 kg hm- 2 [ 49] 。山
东莒县低山丘陵荒山荒坡(土层厚度 50 cm )褐土
上,生长 3 年的紫花苜蓿的全土层根系生物量为
3838 kg hm- 2 [ 50]。
2. 2. 2 东北地区 黑龙江肇源低湿盐碱地上,生长
1年和 2年不同耕作处理的紫花苜蓿全土层鲜根重
分别在 6050~ 7211和 7451~ 7694 kg hm- 2之间
[ 13] ;宝清白浆土上,生长 1, 2和 3年的紫花苜蓿的
全土层根系生物量分别为 3518, 6486 和 21134
kg hm- 2 [ 42] 。内蒙古敖汉砂质栗钙土上, 4月龄不
同耕作处理的紫花苜蓿全土层根系生物量在 641~
1229 kg hm- 2之间 [ 14]。内蒙古通辽西辽河平原灰
色草甸土上, 生长 2 年不同刈割处理的紫花苜蓿 0
~ 40 cm土层根系生物量在 3070~ 4802 kg hm- 2
之间[ 34] ;生长 2年和 5年的紫花苜蓿的 0~ 40 cm 土
层根系生物量分别为 2008和 3765 kg hm- 2 [ 46]。河
北围场细砂质壤土上, 生长 4 年的紫花苜蓿 (行距
50 cm)的全土层根系生物量为 3146 kg hm- 2 [ 47] 。
2. 2. 3 河套地区 内蒙古磴口沙壤土上,生长 1年
不同灌溉处理的紫花苜蓿的全土层根系生物量在
3478~ 6677 kg hm- 2之间[ 24] 。
2. 2. 4 黄土高原 甘肃天水黄绵土上,春播当年初
次现蕾期不同种植密度紫花苜蓿的根系生物量在
406~ 879 kg hm- 2之间[ 37]。甘肃定西粉质黄垆土
上, 生长 1. 5年不同品种紫花苜蓿的 0~ 50 cm 土层
的根系生物量在 1852 ~ 6436 kg hm - 2之间[ 39]。
陕西宝鸡渭北旱塬丘陵沟壑区黄绵土上, 生长 2年
不同品种紫花苜蓿的 0~ 50 cm 土层根系生物量在
3967~ 9108 kg hm - 2之间 [ 41]。
2. 3. 5 河西走廊 甘肃张掖壤粘土上, 6月龄不同
灌溉处理紫花苜蓿的全土层根系生物量在 1811~
2700 kg hm- 2之间 [ 25]。甘肃张掖沙壤土上, 生长
1年不同刈割处理紫花苜蓿根系生物量在 240~ 806
kg hm - 2之间 [ 32]。
3 讨论与结论
3. 1 紫花苜蓿根系生物量的影响因子
土壤特性、淹水、耕作、施肥、灌溉、刈割、生长调
节剂、混播、植株密度、品种和生长年限皆对紫花苜
蓿根系生物量具有显著影响。
孙洪仁等 [ 1]指出, 土层厚度越薄和地下水位越
高, 紫花苜蓿根系入土深度越浅。显然,当土层厚度
过薄,或地下水位过高时,紫花苜蓿根系将得不到充
足的生长空间,根系生物量势必随之降低。因此,土
层厚度和地下水位亦应是紫花苜蓿根系生物量的影
响因子。
土壤障碍(酸、碱、盐、粘重和紧实)越重、土层越
薄、地下水位越高,紫花苜蓿根系生物量越小。淹水
降低紫花苜蓿根系生物量。深耕可增加紫花苜蓿根
系生物量,播种当年效果尤为明显。施肥可增加紫
花苜蓿根系生物量。灌溉可增加紫花苜蓿根系生物
量, 灌溉模式及灌溉量适当时可获得相对较大的根
系生物量。刈割频率越高, 紫花苜蓿根系生物量越
低。添加生长调节剂可增加紫花苜蓿根系生物量。
混播降低紫花苜蓿根系生物量。在一定范围内, 紫
花苜蓿根系生物量随着植株密度的增加而增加。不
同品种(材料)的根系生物量存在一定差异。生长年
限越长, 紫花苜蓿根系生物量越大。在每个生长季
内紫花苜蓿根系生物量呈逐渐提高趋势,但在返青
之初和每次刈割之后出现降低, 3~ 4周后恢复至刈
割前水平,其后则继续增加。
3. 2 紫花苜蓿根系生物量的陈述限定 [ 1]
由于影响因子较多,因而在陈述紫花苜蓿根系
生物量时应附之以一定的限定条件。前述影响因子
877
草 地 学 报 第 19卷
中,土层厚度、地下水位和土壤特性属于人类较为难
以改变的自然土地条件, 且对紫花苜蓿根系生物量
的影响较大,限定较为硬性,因此宜作为第 1级陈述
限定。该 3项影响因子因地区而异,因而可将具体
陈述限定条件定为自然区域。生长年限属于人类无
意改变的自然进程, 对紫花苜蓿根系生物量的影响
亦较大,可作为第 2 级陈述限定。其他影响因子属
于人类可以调控的栽培管理措施,通常在同一自然
区域内较为固定和一致, 因此该类因子一般可不作
为陈述限定条件。确有必要时,可作为第 3 级陈述
限定。如可以说北京平原区生长 2 年或陕北黄
土高原生长 4年紫花苜蓿的根系生物量。
3. 3 紫花苜蓿根系生物量
不同自然区域紫花苜蓿的根系生物量差异较
大。在相对正常的栽培管理条件下, 生长 1 年的紫
花苜蓿的根系生物量约在 2~ 7 t hm- 2之间, 生长
2年者约为 3~ 9 t hm- 2 , 生长 3~ 5年者约为 4~
21 t hm- 2。
关于紫花苜蓿根系生物量的田间研究文献数量
不多, 且取样深度大多偏浅,非为全土层, 亦不够系
统。系统性差主要表现为生长年限不全, 多数研究
仅为 1或 2个生长年限。美国俄亥俄州的研究涉及
4个生长年限,但因其取样深度仅 30 cm, 非为全土
层根系生物量, 难以反映不同生长年限之差别。黑
龙江宝清的研究涉及生长 1至 3年 3个生长年限,
缺生长 4年的数据。建议针对不同自然区域和不同
生长年限的紫花苜蓿主栽品种开展系统研究, 并增
加取样深度,最好全土层取样。
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(责任编辑 李美娟)
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