果园覆盖作物鼠茅的生物学特性及国内外研究进展
刘广勤1
,贾永霞2
,赵金元3
,胡金祥
3
(11江苏省农业科学院园艺研究所,南京210014; 21南京农业大学园艺学院;
31常熟市虞山镇农业服务中心)
摘 要:果园中种植1年生禾本科植物鼠茅,不仅可以改善土壤的物理化学性状,而且可以有效抑制夏季杂草的生长,改善果实品质,适合作为果园覆盖物栽培,有重要的引种和推广价值。本文综述鼠茅的形态特征、对环境条件的要求、栽培管理技术、在果树生产中的作用、经济价值和应用前景,提出几个需进一步研究和亟待解决的问题。
关键词:鼠茅;形态特征;栽培技术;研究现状;应用前景
中图分类号: S545 文献标识码: B 文章编号: 1002-2910(2009)04-0011-05
收稿日期:2009-03-15
基金项目:2008年度省级农业产业化丘陵山区基地项目(泗农开2008-15);2008年度江苏省农业资源开发土地治理项目
(5110810)。
作者简介:刘广勤(1965-),男,江苏丰县人,副研究员,主要从事果蔬生态栽培研究与推广工作。
鼠茅(V ulpia m yuros C 1G melin )(原Festuca
m yuros L 1)[1]
,又名鼠尾狐茅,为1年生禾本科鼠茅属草本植物。鼠茅原产于亚洲和欧洲,广泛分布于亚洲、欧洲、美洲和非洲,主要分布区域为北美退化草原,属于草原杂草。鼠茅在我国主要分布在江苏、浙江、江西、广西、及等地,其生态适应性广,在海拔160～4200m 的路边、山坡、沙滩、石缝及沟边都可生长。果园内栽培鼠茅不仅可以改善土壤的理化性状,而且可以有效抑制夏季杂草的生长,提高果品产量和品质,是一种很好的果园覆盖作物,其在生产中的利用价值已经吸引了越来越多的研究者关注。本文对鼠茅的形态特征、对环境条件的要求、栽培管理技术、在农业生产中的作用及应用前景进行综述。1 鼠茅的形态学特征
鼠茅根、茎、叶、花的形式态见图1[2]
。111 根系
鼠茅根系为须根系。主根不发达,由茎基
部节上产生大量的不定根,这些不定根继续分
枝,形成须状根系,入土较直而浅[2]
。112 茎和叶
茎秆直立,细弱,光滑,高20～60c m ,茎粗约1mm ,具3～4节。叶鞘光滑无毛,疏松裹茎,长于节间;叶舌长012～015mm ,土黄色;叶片内卷,葱绿色,长7～11c m 、宽1～2mm ,叶面被茸毛,背面无毛。113 花果和种子
花序为圆锥花序,狭窄,基部通常为叶鞘所包裹或稍露出,长10～20c m 、宽约1c m ,分枝单生而偏于主轴之一侧,扁平或具三棱,棱边粗糙。小穗长8～10mm (芒除外);小穗轴节间长约1mm ,被微毛;柄短,具两颖,颖先端尖,边缘膜质。第1颖微小,鳞片状三角形,具1脉,长约1mm;第2颖狭窄,长3～415mm 。小穗成熟时自颖之上脱落,内含4～5朵小花。小花外稃草质、线状披针形,背部近圆形,粗糙或边缘具较长的毛,具五脉,边脉仅位于下部,第1外稃
1
1
长约6mm,先端延伸成细长而粗糙的芒,芒长13～18mm;内稃透明膜质,比外稃稍短,具二脊,脊上有短纤毛,其背面有1段小穗轴,长约018mm。雄蕊1枚,花药长014～1mm;雌蕊柱头二裂、羽毛状[4]。
种子为颖果,线形,长约4mm,果皮红棕色,背面拱圆,腹面有1条深沟,胚体微小,长约占果体的1/8。颖果千粒重0161g,每克约10粒。花果期4～6月[4]。
2 鼠茅对环境条件的要求
鼠茅喜温暖,35℃高温下也可正常生长;耐寒力中等,可以忍受冰冻,安全越冬[5]。鼠茅属于长日照植物,较耐阴,每天有4小时的光照即可满足生长的需要,适合在果园中种植[6]。其耐旱性很强,年降水量250mm时可正常生长[7]。鼠茅在浅薄、贫瘠和干旱的土壤或砂质土壤均可生长,耐酸碱,适宜生长的pH值为519～716,pH值415时也可生长。对盐分的耐性较低[8]。
3 栽培管理技术
311 播种
鼠茅采用播种繁殖。其种子需经后熟才能发芽。当年的新种子不经冬眠也可以发芽,冬眠后发芽率提高。陈种子已经完成后熟[9]。种子发芽的温度为15～35℃,最适温度为20℃左右[10]。鼠茅生育期为秋、冬和春天,最适宜的播种时间在10月1日至11月15日[11]。耐密植,可撒播或者条播,撒播每66617m2用种1kg,条播015kg。作覆盖物栽培,撒播每66617m2用种0175kg,条播015kg。鼠茅还可以进行水培,水培时每66617m2用种0175kg[12]。由于体积较小和形状的原因,种子经常粘在一起。种壳是一种很好的搅拌器,可避免在播种机中粘在一起,利于播种[11]。
312 肥水管理
播种前疏松土壤,每66617m2施3～4kg氮肥即可满足鼠茅生长的需求[12]。鼠茅耐旱性很强,年降水量达到250mm时可不浇水,年降水量低于250mm时可适量浇水[4]。
313 收割与脱粒
鼠茅生长速度快,生长周期短(4～6个月左右),与大多数的草相比,是一种早熟的草。种子形成前可以进行频繁的收割。为了收获种子,从种子形成到成熟过程中不能再收割。每66617m2可产生种子100～200kg,种子寿命较长[4]。脱粒是收割时的一个难题,经常在种子稍微发点绿色时用收割机收割脱粒。目前日本出现了一种新的脱粒机(flail-vac harvester, A llis Chal m ers A ll-Cr op,Model72),正在试用中。鼠茅种子不经脱粒,也可以发芽、生长[4]。
鼠茅抗病虫害的能力强,不易感染病虫害。4 鼠茅在果树生产中的作用
目前,对鼠茅研究较多的有日本、美国、澳大利亚等国,研究的侧重点各不相同。归纳起
21
来,鼠茅的作用主要有以下几方面。
411 用于果园生物控草
目前研究鼠茅草最多的是日本。鼠茅广泛分布于日本的北海道、本州、四国和九州[3]等地。以前果园生草覆盖主要是从水土保持、增加土壤有机质、改良土壤的物理化学性状,从而提高果实产量和品质的角度进行考虑,鼠茅出现后,则主要从控制果园杂草的生长、促进果园生态系统良性循环的角度,对果园生草栽培进行研究和探索[13～14]。2007年,我们引种到常熟市,当年11月上旬播种于梨园和葡萄园, 2008年夏季控草效果达80%以上,几乎不需进行除草。
自从M iller[15]发现鼠茅是一种自己播种繁殖的草,适合在果园和葡萄园中做覆盖物栽培以来,越来越多的研究由此展开。Meyer[16]以及Gu[17]发现,在杏树园中种植鼠茅的效果优于雀麦草,是杏树最佳的覆盖作物。Mot osugi 等[18]调查了果园覆盖栽培作物对桃树幼苗以及果园有害物的生长和存活的影响,发现雀麦草、马鞭草和鼠茅作为果园覆盖栽培作物,桃树幼苗的死亡率升高,但是鼠茅对进入开花结果期的桃树没有影响。Mot osugi和Terashi m a [19]研究了3(鼠茅、毛苕子、黑麦草)做覆盖作物对嫁接葡萄生长的影响,发现与毛苕子和黑麦草相比,鼠茅的死亡植株可抑制夏季杂草的生长。Shibata[20]研究发现,鼠茅植株高50c m左右时开始萎焉、枯黄,自然倒伏在土壤中,并且于6月初死亡;倒伏在果园中的鼠茅死亡植株,在8月中旬前会抑制其他杂草的生长,整个夏季不需要割草,节省了劳动力[21～22]。另外,由于鼠茅植株较矮、耐干旱、喜荫、可抑制果园线虫的繁殖,因此是果园中的1种新的受欢迎的覆盖栽培草种。M in[32]通过对鼠茅腐解物分析,明确了鼠茅腐解物中含有多种水溶性物质,这些物质对杂草生长具有抑制作用。
412 促进果树养分运输,改善果品品质
Mot osugi和Terashi m a[18]采用同位素示踪的方法发现矮化葡萄藤覆盖栽培鼠茅,葡萄藤中的氮素会向鼠茅运输。但是鼠茅容易感染AM真菌,AM真菌可以调节矮化葡萄藤和鼠茅之间氮素的运输,促进鼠茅中的氮素向葡萄藤中运输,从而促进葡萄藤的生长。进一步的研究发现,鼠茅菌根感染率很高,可促进AM真菌和柑桔的生长,改善柑桔的品质[18、23]。西南农业大学杨晓红教授于2000年将鼠茅引种到奉节县坡地果园,播种前每千克土接种100个重庆桔园土著AM真菌消毒孢子,发现生长两个月后的鼠茅,菌根感染率50%左右,且能提高柑桔的产量和品质[24]。
413 降低果园土壤次生盐渍化
Mot osugi和Terashi m a[19]研究了3种冬季一年生草(鼠茅、毛苕子、黑麦草)充当覆盖作物对嫁接葡萄生长的影响,发现在3种覆盖物区域,8月份葡萄枝蔓叶片中氮和磷的含量均降低,但是不会出现营养不足的症状,且鼠茅的死亡植株不会给果园的管理带来不便。Ishika2 wa[25]等采用同位素示踪的方法,研究了氮素在柑桔以及覆盖栽培作物鼠茅之间的运输,发现春季施用氮肥,覆盖栽培鼠茅区域的柑桔吸收N15的速率显著降低,比不覆盖栽培鼠茅的区域低约47%,尤其在新展开的叶片中特别明显。鼠茅吸收的氮素大约是柑桔的两倍。比较覆盖栽培区和清耕区氮素的利用率,发现清耕区氮素的利用率为3513%,而覆盖栽培区柑桔氮素利用率为1617%,鼠茅的氮素利用率为5116%,是清耕区的115倍左右[26]。可见,鼠茅可有效降低果园中过剩的肥料,避免了果园土壤次生盐渍化的发生。
414 稳定土壤的结构
由于鼠茅具有须根系的特点,可以提高易受侵蚀土壤的稳定性[15]。澳大利亚各地均采用鼠茅来稳定土壤的结构[27],防止水土流失,从而预防其他物质的侵蚀,提高土壤肥力,为其他物种的生存提供条件[28～29]。Meyer[16]以及Gu[17]发现,在杏树园中种植鼠茅可以提高土壤的水分渗透性。Shibata[20]研究发现,倒伏在果园的鼠茅植株或死亡株,类似盖在果园土表的一层有机地罩,可以减少灼日对土壤的强烈直
31接辐射,从而降低土温、减少水分蒸发、提高柑桔和葡萄对热和旱的忍耐力,使树体安全度过炎夏。另外,倒伏在果园中的鼠茅死亡植株经发酵和分解后,可以补充土壤中的有机物,改良土壤的物理化学性质[21～22]。
415 有利于植物群落演替和植被修复
20世纪以来,随着人口的剧增和经济的飞速发展,自然湿地愈来愈多地受到人类的干扰,导致湿地面积减缩、生物多样性降低。针对普遍存在的湿地退化状况,近一二十年来世界各国都在采取积极的措施进行湿地生态恢复的研究与实践,湿地生态系统的恢复与重建己成为世界性的研究热点[30]。鼠茅在湿地生态恢复中有重要的作用,在我国江西和内江湿地不同演替阶段种群生态位宽度中分别为011073和011428。对于一个生态系统,鼠茅扮演着重要的角色,作为生产者,它具有能量固定、转化、贮存和调节区域环境的功能,是维持生态平衡的杠杆[31];相对无机环境而言,它是生命物质;对于动物和人类而言,它又是一个环境要素。
5 鼠茅的经济价值和应用前景
511 经济价值
鼠茅在入夏时易倒伏,倒伏的地上部可抑制夏季杂草的生长,可节省果园管理的人力和物力。另外,由于鼠茅有很高的菌根感染率,而AM真菌可促进果树的生长发育,提高果实品质和产量,因此将鼠茅作为覆盖栽培作物将会取得很好的经济效益。
512 应用前景
鼠茅耐密植,产量高,种子繁殖容易,商品种子便宜;发芽温度适应范围广,温室中基本上可以周年播种,大田中春、秋播种均可,且植株生长快,生长周期短(4个月左右),引种的成功率高,具有广泛的应用前景。对我国的沙漠以及丘陵和坡地,鼠茅是一种优良的水土保持植物。
我国华南、华北、华东、华中等广大地区的葡萄、桃、杏、梨、柑桔等果树的栽培面积越来越大,设施果树的栽培面积也在不断增加。但是也存在很多问题,如:杂草对养分的竞争、设施连作障碍以及根结线虫的危害等。目前生产上利用铁灭克、草甘膦等效果虽较好,但是成本高,且剧毒,易造成环境污染,破坏土壤生物区系。秋季播种的鼠茅不仅可以抑制第2年夏季果园杂草的生长,而且感染AM真菌后可以促进营养物质向果树的运输,抑制根结线虫的繁殖,提高果实品质,因此,在我国大规模推广鼠茅作为果园覆盖栽培是可行的。
6 展望
鼠茅生长速度快,会蔓延和入侵其他区域和栽培作物,尤其是冬小麦的田地[8、9、17]。如果不进行适当的管理,会替代原有的植被。因此,如何有效地利用鼠茅,又防止其大规模入侵对农作物造成生态侵害,使之向有利于农业生产的方向发展,是首先要解决的问题。
鼠茅可抑制夏季杂草的生长,这种作用是由于地上部腐解物的化感作用抑制了其他杂草的生长,但有效成分仍不明确,需要进一步研究。鼠茅作为果园的覆盖物栽培时,AM真菌可调节鼠茅与果树之间氮、磷的运输,是否可以调节其他营养成分的运输还不明确,也是亟待解决的问题。
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