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水稻田冬种豆科牧草的草产量及光合特性



全 文 :西北农业学报 2014,23(1):103-107
Acta Agriculturae Boreali-occidentalis Sinica  doi:10.7606/j.issn.1004-1389.2014.01.019
网络出版时间:2014-01-21
网络出版地址:http://www.cnki.net/kcms/doi/10.7606/j.issn.1004-1389.2014.01.019.html
水稻田冬种豆科牧草的草产量及光合特性
收稿日期:2013-04-23  修回日期:2013-06-07
基金项目:公益性行业(农业)科研专项(2101203032,201103001)。
第一作者:张文娟,女,硕士,从事农业生态研究。E-mail:zwjxx1121@163.com
通信作者:董召荣,男,教授,博士生导师,主要从事耕作与农业生态研究。E-mail:d3030@163.com
张文娟,董召荣,黄 婷,李友强,连亚楠
(安徽农业大学 农学院,合肥 230036)
摘 要 为探索南方稻区冬闲田综合利用途径,满足草食畜牧业发展需求,以蚕豆、豌豆、紫云英为材料,研究
水稻田冬季不同豆科牧草产量及光合生理特性。结果表明:紫云英成熟期分枝数最高,叶面积指数最大为
5.9,叶绿素SPAD值在开花期居中,光合产物的积累最多,鲜草产量和干草产量最高;蚕豆株高最高,叶面积
指数为4.3,分枝数仅次于紫云英,开花期叶绿素SPAD值也较高,鲜草产量和干草产量低于紫云英但显著高
于豌豆。综合分析后认为,紫云英、蚕豆比较适宜作为南方冬闲田优质豆科牧草种植,具有较大的推广利用价值。
关键词 水稻田;豆科牧草;草产量;光合速率
中图分类号 S542+.9   文献标志码 A     文章编号 1004-1389(2014)01-0103-05
Forage Yields and Photosynthetic Characteristics
of Legumes Planted in Winter Paddy Field
ZHANG Wenjuan,DONG Zhaorong,HUANG Ting,LI Youqiang and LIAN Yanan
(Colege of Agronomy,Anhui Agricultural University,Hefei 230036,China)
Abstract In order to explore the comprehensive utilization ways of the winter paddy fields in south
China to meet the needs of herbivorous animal husbandry,broad bean,pea,and milk vetch were used
to study the difference of forage yield and photosynthetic characteristic among legume species planted
in the winter paddy field.The results showed that the milk vetch had the most number of branches,
the largest leaf area index(5.9),a moderate chlorophyl SPAD value of the leaf,the highest accumu-
lation of photosynthetic product,and the most fresh and dry forage yields.In addition,the broad bean
had the highest plant height,moderate leaf area index(4.3)and chlorophyl SPAD value of the leaf.
The fresh and dry forage yields of the broad bean were lower than those of the milk vetch,but higher
than those of the pea.To sum up,milk vetch and broad bean can grow rapidly,have good economic
returns and are suitable for planting and spreading in winter paddy field.
Key words Paddy field;Forage grass;Yield;Photosynthetic rate
  随着中国经济的快速发展和城市化水平的提
高,农村劳动力大量转移到非农产业。冬闲田种
植业效益比较低,使得稻区农田冬季休闲面积呈
扩大趋势。翟孟源等[1]通过遥感技术分析长江中
下游农业区冬闲田面积,结果表明2007-2008年
长江中下游冬闲田面积达20.6万km2,占耕地面
积的45.5%,其中湖北、湖南和安徽等省份是冬
闲田分布最广的省份。一般来说,水稻收获后冬
闲时间长达4~6个月,冬季休闲造成光温水资源
的浪费。同时,冬闲田为病虫害越冬提供栖息场
所,对水稻病虫害防控带来不利的影响[2]。发展
冬季农业,可以充分利用农村劳动力资源,保障粮
食安全,增加农民收入,同时也具有减少水土流
失,减少土壤养分迁移,保护土地资源和周边水体
环境,用地和养地相结合等功能[3-4]。随着南方草
食畜禽养殖的快速发展,满足草食畜牧业的饲料
供给尤其是冬春季节青饲料供给已成为亟待解决
的问题。进行南方地区稻田冬季农业开发研究,
利用冬闲田种植牧草,满足草食禽畜对饲草的需
求,对推动农业结构调整,促进区域经济发展具有
十分重要的意义[5-9]。目前,关于稻区冬闲田种植
黑麦草、小黑麦等禾本科牧草的研究较多[10-13],冬
闲田种植豆科牧草的研究较少。张鸭关等[14]研
究认为,盛世紫花苜蓿适宜在云南省北亚热带地
区冬闲田种植。张艳娟等[15]通过对8个不同品
种紫花苜蓿在南京地区冬闲田的种植试验,发现
紫花苜蓿可以在南方冬闲田进行短期栽培利用。
陈滨藩[16]的研究结果表明,冬闲田发展紫云英具
有较高的饲用价值和发展前景。蚕豆、豌豆和紫
云英富含蛋白质和维生素,是优良豆科牧草,本研
究通过在稻区冬闲田种植蚕豆、豌豆和紫云英,对
它们的草产量和光合生理特性进行探究,旨在为
南方稻区冬闲田的大面积开发利用提供理论依据
和技术支撑。
1 材料与方法
1.1 试验条件
试验于2008年9月至2009年10月在安徽
省肥东县店埠镇陂塘居委会小邓村民组的农业科
技示范场进行,试验地地势平坦,肥力均匀,前茬
作物为水稻。肥东县属北亚热带季风气候,气候
温和,光照充足,雨量适中,年太阳年辐射总量
514.5kJ/cm2,日照2 081.4h,日照率47%,年平
均气温15.5℃,年平均降水量940mm。
1.2 供试品种
紫云英品种为弋江籽,由安徽农科院提供;豌
豆品种为加拿大2号黄,由中国农业大学提供;蚕
豆品种为安徽地方品种,购于合肥市场。
1.3 试验设计
设牧草种类和牧草收获时间两个因素。其中
牧草种类分3个水平:蚕豆、豌豆、紫云英。牧草
收获时间分2个水平:结荚期收获、成熟期收获。
试验为裂区区组设计,每个水平3次重复。小区
长6m,宽7m,小区面积42m2。紫云英为撒播,
基本苗270×104 hm-2;蚕豆为穴播,基本苗为
12.9×104 hm-2,行距0.5m,株距为0.33m;豌
豆为穴播,基本苗24×104 hm-2,行距0.33m,株
距为0.33m。10月18日播种,免耕板茬播种。
播种 前 施 钙 镁 磷 肥 375 kg/hm2,尿 素 150
kg/hm2。
1.4 测定项目与方法
1.4.1 分枝动态 分别于分枝期与现蕾期在豌
豆、蚕豆小区内随机选取有代表性样行2行(共
40穴),紫云英小区选取1m2(1m×1m),田间
调查每个小区分枝数。
1.4.2 株 高 分别于幼苗期、现蕾期、开花期、
结荚期随机选取10株,测定植株高度,取其平
均值。
1.4.3 叶面积 分别于苗期、现蕾期、开花期、结
荚期、成熟期用LAI-2000植物冠丛分析仪测定
叶面积,每处理重复5次,求平均值。
1.4.4 叶绿素含量 幼苗期、现蕾期、开花期、结
荚期、成熟期,采用CCM-200叶绿素仪测定,每处
理重复5次,取平均值。
1.4.5 光合指标 于2009-04-01(花蕾期),用德
国GFS-3000便携式光合作用测定系统测定各处
理牧草顶部完全展开叶,每处理重复5次,去掉两
端极值取中间3值的平均值。
1.4.6 草产量 在结荚期、成熟期,在豌豆、蚕豆
小区内选取2m双行齐地刈割测产,紫云英小区
选取1m2(1m×1m)的刈割样方齐地刈割测产。
以刈割的鲜草测定鲜草产量,从中取200g样品
于烘箱中105℃杀青,在65℃烘干,得干草产量。
1.5 数据处理
采用SPSS 19.0和Excel进行数据处理和
作图。
2 结果与分析
2.1 株高和分枝数
牧草的高度与牧草生物产量关系密切,一般
植株高度增加,生物产量也相应提高。由表1可
以看出,在结荚期,蚕豆最高,达119.7cm,比最
矮的豌豆高45.3cm,紫云英居中,其中蚕豆和紫
云英差异不显著,但两者均与豌豆差异显著。分
枝数的多少与产量有密切的关系,分枝越多,产量
越高。分枝期和结荚期单株分枝数均为紫云英>
蚕豆>豌豆,且分枝期三者之间差异达极显著水
平。结荚期紫云英和蚕豆的单株分枝数差异显
·401· 西 北 农 业 学 报 23卷
著,但与豌豆的差异达到极显著水平。
2.2 叶面积指数
叶面积指数(LAI)是能够较好反映作物群体
大小的动态指标,影响作物光合产物的积累,在一
定的范围内,作物的产量随叶面积指数的增大而
提高。由表2可以看出,结荚期蚕豆、豌豆、紫云
英的叶面积指数差异均达显著水平,成熟期蚕豆、
豌豆、紫云英的叶面积指数差异达显著水平,且结
荚期叶面积指数均高于成熟期的叶面积指数。同
时结荚期与成熟期蚕豆、紫云英叶面积指数均高
于豌豆,说明蚕豆、紫云英的光合积累能力相对较
高,有利于植株生长发育,利于草产量形成。
2.3 叶绿素含量
由表3可以看出,越冬期蚕豆SPAD值明显
高于豌豆、紫云英,差异达显著水平;结荚期蚕豆
SPAD值最高,豌豆次之,紫云英最低,三者之间
差异未达显著水平;成熟期SPAD值表现为蚕豆
>豌豆>紫云英,蚕豆、豌豆差异不显著,但二者
与紫云英均达到显著水平;3个时期蚕豆SPAD
值始终高于豌豆、紫云英,说明蚕豆叶绿素含量较
表1 蚕豆、豌豆、紫云英的株高和分枝数
Table 1 Variance analysis of height and branch
number of broad bean,pea and milk vetch
in branch period and budding period
供试牧草
Test
pasture
分枝期
Branch period
株高/cm
Height
分枝数
Branches
结荚期
Pod bearing period
株高/cm
Height
分枝数
Branches
蚕豆Broad bean  18.3b 5.5bB  119.7a 8.6bA
豌豆Pea  24.8a 3.6cC  74.4b 5.4cB
紫云英 Milk vetch  5.7c 7.5aA  111.6a 9.3aA
注:同列不同小写字母表示差异显著(P<0.05),不同大写字母
表示差异极显著(P<0.01),下同。
Note:The different lowercase letters in the same column mean
significant difference(P<0.05),different capital letters mean
significant difference(P<0.01),the same hereinafter.
表2 蚕豆、豌豆、紫云英不同时期叶面积指数
Table 2 Variance analysis of leaf area index of broad bean,
pea and milk vetch in different periods
供试牧草
Test
pasture
结荚期
Pod bearing period
均值
Typical
value
显著水平
Notability
level
成熟期
Mature period
均值
Typical
value
显著水平
Notability
level
蚕豆Broad bean  5.9 aA  4.3 bB
豌豆Pea  3.7 cB  2.8 cC
紫云英 Milk vetch  4.8 bAB  5.9 aA
高,有利于养分积累。
2.4 光合特性
由表4可以看出,蚕豆、豌豆的光合速率和蒸
腾速率显著高于紫云英,而紫云英、豌豆的胞间
CO2 摩尔分数高于蚕豆,且差异达到显著水平。
说明蚕豆、豌豆,生长旺盛,具有较强的光合能力。
2.5 鲜草产量
由表5可以看出,蚕豆、豌豆、紫云英鲜草质
量从分枝期至成熟期均呈增加趋势,分枝期至现
蕾期的鲜草产量蚕豆>紫云英>豌豆,且三者之
间的差异达极显著水平,说明蚕豆的前期生长速
度快,鲜草产量高。开花期至成熟期的鲜草产量
紫云英>蚕豆>豌豆,且三者之间的差异达到极
显著水平,说明后期紫云英生长速度快。紫云英
结荚期鲜草产量达8 496.6kg/667m2,远高于蚕
豆 (3 105.8 kg/667 m2)和 豌 豆 (1 366.1
kg/667m2),结荚期、成熟期鲜草产量紫云英>
蚕豆>豌豆,且差异达到极显著水平。主要是紫
云英田间密度大,含水量高,因此生物产量高。
2.6 干草产量
由表6可以看出,蚕豆、豌豆的干草重从分枝
期至成熟期均呈增加趋势,紫云英在开花期干草
重达到最大,结荚期成熟期干草产量稍有降低。
分枝期至现蕾期的蚕豆的干草产量均高于豌豆和
紫云英,且差异达到极显著水平,说明蚕豆的前期
干草产量高;开花期至成熟期紫云英的干草产量
表3 蚕豆、豌豆、紫云英不同时期的SPAD值
Table 3 Variance analysis of chlorophyl SPAD of broad
bean,pea and milk vetch in different periods
供试牧草
Test
pasture
越冬期
Over-wintering
period
结荚期
Pod bearing
period
成熟期
Mature
period
蚕豆Broad bean  19.5aA  21.9aA  17.6aA
豌豆Pea  14.5bB  19.7aA  17.0aA
紫云英 Milk vetch  15.4bB  19.5aA  14.1bA
表4 蚕豆、豌豆、紫云英主要光合指标的差异
Table 4 Variance analysis of main light and index
of broad bean,pea and milk vetch
供试牧草
Test
pasture
光合速率/
[μmol/(m2·s)]
Photosynthetic
rate
胞间CO2
摩尔分数/
(μmol/mol)
Intercelular
CO2
concentration
蒸腾速率/
[mmol/
(m2·s)]
Transpiration
rate
蚕豆Broad bean  4.6aA  407.2bA  2.5aA
豌豆Pea  5.0aA  427.1aA  2.3bA
紫云英 Milk vetch  2.8bB  428.5aA  0.7cB
·501·1期 张文娟等:水稻田冬种豆科牧草的草产量及光合特性
大大高于蚕豆和豌豆,说明紫云英的现蕾期后生
长速度增加,干草产量高。紫云英结荚期的干草
产量达1 055.0kg/667m2,远高于蚕豆(458.9
kg/667m2)和豌豆(234.9kg/667m2),结荚期、
成熟期干草产量紫云英>蚕豆>豌豆,且差异达
到极显著水平,与鲜草产量的趋势一致。
表5 蚕豆、豌豆、紫云英不同生育期的鲜草质量
Table 5 Variance analysis of fresh forage yield of broad bean,pea and milk vetch at different stages
kg/667m2
供试牧草
Test pasture
分枝期
Branch period
越冬期
Overwinter period
现蕾期
Squaring period
开花期
Flowering period
结荚期
Pod bearing period
成熟期
Mature period
蚕豆Broad bean  182.7aA  521.1aA  912.3aA  1 564.5bB  3 105.8bB  3 928.6bB
豌豆Pea  65.0bB  135.0bB  284.7cC  9 34.7cC  1 366.1cC  1 786.6cC
紫云英 Milk vetch  56.4bB  224.4bB  482.4bB  6 834.6aA  8 496.6aA  9 198.4aA
表6 蚕豆、豌豆、紫云英不同生育期的干草质量
Table 6 Variance analysis of hay yield of broad bean,pea and milk vetch at different stages
kg/667m2
供试牧草
Test pasture
分枝期
Branch period
越冬期
Overwinter period
现蕾期
Squaring period
开花期
Flowering period
结荚期
Pod bearing period
成熟期
Mature period
蚕豆Broad bean  29.3aA  41.9aA  123.7aA  186.3bB  458.9bB  708.1bAB
豌豆Pea  12.4bB  13.1bB  24.0cB  103.3bB  234.9cB  461.9cB
紫云英 Milk vetch  11.7bB  21.6bAB  61.8bB  1 182.6aA  1 055.0aA  1 145.0aA
3 讨 论
南方是中国重要的畜牧业生产基地,优质牧
草的供应不足是草食畜牧业发展滞后的主要原
因,利用冬闲田种植牧草,尤其豆科牧草种植,是
推动南方草食畜牧业发展的重要重要途径[17-19]。
本试验在冬闲田种植3种豆科牧草,紫云英成熟
期分枝数最高,叶面积指数最大为5.9,叶绿素
SPAD值在开花期居中,光合产物的积累最多,充
分地利用现有的土地和水、热、光等资源,且抗涝
耐渍能力强,作为南方水稻田的绿肥种植历史悠
久,作为南方豆科牧草具有较高的利用价值,紫云
英除青饲外,还可制成青贮料或干草粉后饲
喂[20],但紫云英生物量大,含水量高,除作为鲜草
直接利用外,如何进行青贮加工利用是亟待研究
的课题。蚕豆分枝数仅次于紫云英,株高最高,且
开花期叶绿素SPAD值也最高,叶面积指数蚕豆
为4.3,仅次于紫云英,光合产物积累多,吴春芳
等认为青刈蚕豆干物质中总能量和粗蛋白均比青
刈苜蓿高,是很好的青刈饲草资源[21],作为南方
水稻冬闲田豆科牧草开发具有广阔的前景。但蚕
豆的抗涝耐渍能力比紫云英差,种植时要注意三
沟配套,清沟沥水,为蚕豆生长发育提供一个良好
的环境。而豌豆的生物量小,抗涝耐渍能力差,作
为南方冬闲田优质豆科牧草开发的意义不大。
4 结 论
由于不同豆科牧草生长特性及其对生态环境
的适应性存在差异,因此直接对不同种类牧草的
株高、叶面积指数、叶绿素SPAD值、光合特性、
鲜干质量产生较大影响。紫云英株高较低,但群
体大,鲜草干草产量高,适口性较好,是春季饲喂
草食畜禽的优质牧草,可以在南方冬闲田大面积
推广种植。蚕豆生长迅速、产量较高,经济效益较
好,如果能够做到良种良法配套,将成为稻区冬闲
田种植优质牧草,具有较高的利用价值。综合分
析,紫云英、蚕豆作为南方冬闲田优质豆科牧草种
植比较适宜,具有较大的推广利用价值。
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