紫花苜蓿（Medicago sativa L.）不仅是粗蛋白含量高、适应性强、多用途多年生优质的豆科牧草，还可改良土壤、涵养水源、防风固沙，具有较高的经济价值和生态价值。苜蓿干草进口量自2008年至2022年从1.8万t增长至178万t，国内优质苜蓿草的需求量巨大，产业发展需求迫切[1]。我国北方地区是苜蓿的主产区之一，苜蓿能否安全越冬是限制北方地区苜蓿种植的关键因素[2]。松嫩平原西部地区是东北地区重要的农牧业生产基地，属于典型的大陆性季风气候，冬季寒冷少雪，春季干旱多风，给多年生作物的越冬带来挑战[3]。植物根系是吸收养分和水分的主要器官，其形态和生理特性对植物地上部分的固定、产量和品质联系密切[4-6]。王晓龙等[7]对不同秋眠级苜蓿根系性状指标进行分析，发现根颈直径、入土深度、根颈体积、根系长度、主根直径、侧根直径、侧根数量与越冬率关系密切。苜蓿根颈中的抗氧化酶活性及非结构碳氮与苜蓿的抗寒性密切相关[8-10]。苜蓿在环境温度适宜的条件下尽早播种可以充分利用光热，保证苜蓿的生长发育，粗壮的根系利于苜蓿越冬[11]。有研究发现，苜蓿的根颈越粗其耐寒能力越强[12]。在豆科牧草的补播实践中，播期是决定建植成败的关键因素之一[13]。然而，苜蓿在高寒地区能够安全越冬的最晚播期的相关报道较为罕见。因此，本试验研究不同晚播期对紫花苜蓿根系性状、越冬率和产量的影响，探究本地区紫花苜蓿能够安全越冬的最晚播期，以期为该区域紫花苜蓿播种以及草原补播紫花苜蓿提供依据，为奶业、畜牧业的健康可持续发展做出贡献。1材料与方法1.1试验地概况试验地位于黑龙江省农业科学院畜牧兽医分院富拉尔基区试验基地。地处东经123°41′，北纬47°15′，春季干旱多风，冬季寒冷少雪，海拔147 m，全年降水量346 mm，无霜期130~140 d，极端最高气温37.5 ℃，最低气温-39.5 ℃，年有效积温（≥10 ℃）2 722.1 ℃。土壤为黑风沙土，土壤有机质2.2%~2.6%，速效氮8.5 mg/kg，速效磷2.5 mg/kg，速效钾105.5 mg/kg，土壤pH值7.4。1.2试验设计供试紫花苜蓿品种为龙牧803苜蓿，由黑龙江省农业科学院畜牧兽医分院提供。试验于2020—2021年进行。小区面积为7.5 m2（长5.0 m×宽1.5 m）。采用随机区组设计，设3次重复。条播，行距30 cm，播深1.5~2.0 cm，播量22.5 kg/hm2。常规田间管理，人工除杂草。共设置7个播种期，播期处理见表1。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2023.23.024.T001表1播期处理处理播种时间T17月1日T27月8日T37月15日T47月22日T57月29日T68月5日T78月12日1.3测定指标及方法1.3.1出苗天数及越冬率出苗天数：播种后随机在各小区选3个1 m长的样段，观测记录样段内的出苗情况，直至无新苗长出，记录出苗天数，14 d后结束统计。越冬率：2020年霜前，在每个小区内随机选取3个1 m长的样段，每个样段用彩色塑料杆标记，记录每个样段内的苜蓿植株总数。第二年返青后，再次记录各小区样段内的苜蓿株数。越冬率计算公式如下：越冬率=返青株数/植株总数×100%(1)1.3.2根系形态特征2020年霜前，在各小区样段外随机挖取5株植株（挖掘深度超过根系长度）带回实验室。清洗后，利用游标卡尺和直尺测定每株的根颈直径、根颈入土深度、主根直径、主根长度、须根数，记录每株的分枝数。地上高度：采用直尺测定根颈最上端到植株最高处的绝对高度。1.3.3产量2021年6月20日、7月20日、9月10日对各处理进行全区刈割，测定鲜草产量，各处理分别取1 kg鲜草，自然风干后，称鲜干重，计算鲜干比和干草产量。计算公式如下：鲜干比=鲜草样重/干草样重(2)干草产量=鲜草产量/干鲜比(3)1.4数据统计与分析采用Excel 2010和SPSS 22软件进行数据处理和单因素方差分析，采用Duncan's法进行多重比较，结果以“平均值±标准差”表示，P0.05表示差异显著。2结果与分析2.1不同晚播期对紫花苜蓿出苗及越冬率的影响（见表2）由表2可知，T2~T5的出苗天数为4 d，其余各处理的出苗天数均为5 d。T2处理越冬率最高，为95.85%。除T1处理外，越冬率随播种期的延后逐渐降低，T2和T3处理的越冬率显著高于T1和T5处理（P0.05），极显著高于T6和T7处理（P0.01）。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2023.23.024.T002表2不同晚播期对紫花苜蓿出苗及越冬率的影响处理出苗天数/d越冬率/%T1583.62±9.35ABbT2495.85±11.18AaT3495.33±14.63AaT4487.63±10.22ABabT5476.61±12.50ABbcT6572.04±8.19BcT7558.66±9.32Bd注：同列数据不同小写字母表示差异显著（P0.05），不同大写字母表示差异极显著（P0.01），相同字母或无字母表示差异不显著（P0.05）；下表同。2.2不同晚播期对越冬前紫花苜蓿株高与根系性状的影响（见表3）由表3可知，不同晚播期的紫花苜蓿种植当年地上高度随播种期的延后呈下降趋势，种植当年地上高度最高的为T1处理（38.15 cm），最矮的为T7处理（5.88 cm），二者之间差异极显著（P0.01）。T1~T4处理苜蓿的根颈直径显著高于T5~T7处理（P0.05）。除T1处理外，其他处理苜蓿的根颈入土深度随播期的推迟逐渐下降，其中T1、T2处理极显著高于T6、T7处理（P0.01）。主根直径最大的是T3处理（3.22 cm），T1~T4处理显著高于T5~T7处理（P0.05）。除T1处理外，主根长度、须根数、分枝数均随播期延后呈下降趋势，其中7月29日及以后播种的T5~T7处理显著降低（P0.05）。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2023.23.024.T003表3不同晚播期对紫花苜蓿越冬前株高与根系性状的影响处理地上高度/cm根颈直径/cm根颈入土深度/cm主根直径/cm主根长度/cm须根数分枝数T138.15±2.96Aa3.70±0.21a1.57±0.05Aa2.93±0.12a29.42±2.56Aa2.67±0.21Aa3.38±0.25aT233.59±3.12Aa4.03±0.09a1.76±0.07Aa2.95±0.08a30.90±2.08Aa2.75±0.18Aa3.00±0.33aT325.82±1.05ABab3.92±0.33a1.10±0.11ABb3.22±0.24a30.40±1.56Aa1.40±0.11ABb2.91±0.15aT418.45±2.51ABb3.68±0.71a0.89±0.04ABb3.09±0.15a27.18±2.74Aa1.40±0.07ABb2.11±0.04bT513.82±1.34Bb2.77±0.16b0.73±0.06ABb2.33±0.09b19.0±1.85ABb0.40±0.01Bc2.00±0.10bT610.09±0.72Bb2.34±0.18b0.36±0.02Bb1.84±0.07b15.64±0.87ABb0.00±0.00Bc1.50±0.06bT75.88±0.25Bb1.46±0.23b0.31±0.05Bb1.01±0.04b3.00±0.24Bc0.00±0.00Bc1.33±0.05b2.3不同晚播期对紫花苜蓿产量的影响（见表4）由表4可知，刈割前不同播期的紫花苜蓿株高最高为T4处理（72.37 cm），最矮为T5处理（65.86 cm），各处理之间差异不显著（P0.05）。各处理紫花苜蓿干鲜比在3.11~3.43之间，不同播期之间差异不显著（P0.05）。干草产量最高为T2处理（11 302.79 kg/hm2），最低为T7处理（7 020.65 kg/hm2），二者之间差异显著（P0.05），7月22日及以前播种的T1~T4处理之间差异不显著（P0.05）。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2023.23.024.T004表4不同晚播期对紫花苜蓿产量的影响处理株高/cm鲜干比干草产量/(kg/hm2)T167.84±11.303.43±0.2110 070.59±109.53abT271.13±5.843.33±0.0911 302.79±578.16aT372.25±7.623.38±0.1511 034.42±384.40aT472.37±14.213.11±0.1910 460.07±251.47abT565.86±6.333.28±0.079 477.09±75.49bcT669.17±7.163.26±0.238 346.57±214.52cT770.66±7.943.63±0.407 020.65±375.60d3讨论3.1晚播对紫花苜蓿出苗天数的影响种子萌发出苗阶段是对外界环境条件最为敏感的时期，光照、温度、覆土深度及土壤水分等环境因子是制约种子萌发的重要因素[14]。温度影响种子的大部分生理生化反应，低温会抑制种子萌发所需的各种酶活性，适宜的温度可使酶活性保持较高的水平[15]。本研究结果表明，7月8日至7月29日之间播种的苜蓿出苗天数相对较短。根据试验地当年的气象条件分析，7月中下旬是全年日平均气温最高的时期。这与王英哲等[16]、牛犇等[17]日均温的升高加快了出苗速度的结果一致。王晓龙等[18]研究发现，不同品种苜蓿的发芽指数和简化活力指数均随温度的升高逐渐上升。3.2晚播对紫花苜蓿根系生理指标和越冬率的影响苜蓿播期的延迟缩短了植株生长发育时间，进而影响了根系的生长发育[19]。根系是苜蓿吸收、转化和储藏养分的器官，其生长发育情况直接影响其地上部分的生物产量[20]。有研究表明，根颈直径、根系入土深度、主根直径和须根数都与其越冬性能显著相关[21]。晚播缩短了植物生长发育的时间，光合产物在根系等越冬组织的积累相应减少，在一定程度上降低了植物的越冬能力。本研究结果表明，7月8日播种的苜蓿越冬率最高，之后播种的苜蓿越冬率随播期延迟逐渐降低；同时，随着播期的延迟，苜蓿的根颈直径、根颈入土深度、主根直径、主根长度、须根数与分枝数均呈下降的趋势，与越冬率的变化趋势相同。这与李强等[19]、孙万斌等[20]、朱爱民等[22]的研究结果一致。本研究中，7月1日播种的紫花苜蓿越冬率小于7月8日和7月15日播种的苜蓿，原因可能是7月1日播种处理种植当年遭受菟丝子的危害，越冬前对其进行了齐地刈割。有研究显示，末次刈割时间不同，越冬率差异显著[23]。3.3晚播对紫花苜蓿干草产量的影响除与苜蓿品种自身特性因素相关外，苜蓿草产量受环境条件影响较大，其中种植密度是制约其产量的主要因素之一。过于稀疏无法充分利用单位面积内的光、水肥等，可导致产量降低[24-25]。因此，作物群体的单位面积产量在一定范围内随密度的增加呈线性提高。但密度过高会影响群体内的通风和透光，进而影响生长发育，不利于产量提高；密度过低，单株产量大，群体产量严重受限[26]。本研究结果表明，7月8日播种的紫花苜蓿干草产量最高，其变化趋势与越冬率一致。越冬率越低，植株密度越小，干草产量越低。越冬率高时，翌年紫花苜蓿植株密度较大，干草产量大；越冬率降低，翌年植株密度降低，干草产量随之降低。7月末后播种的紫花苜蓿产量显著降低。从产量角度分析，在齐齐哈尔的气候环境条件下，苜蓿的最晚播期不宜晚于7月中旬。4结论本研究结果表明，紫花苜蓿的根颈直径、根颈入土深度、主根直径、主根长度、越冬率及产量均随晚播期的延后呈下降趋势，7月29日及以后播种的紫花苜蓿越冬率和干草产量显著下降。齐齐哈尔及相同气候环境条件的地区紫花苜蓿最晚播期不宜晚于7月22日。晚于7月22日播种直接影响紫花苜蓿翌年越冬，导致草产量显著降低。