引用本文
舒朝成, 刘彤, 王倩, 于成, 庞晓攀, 郭正刚, 刘慧霞. 不同盐浓度下播种量对紫花苜蓿植物学特性的影响. 草业科学, 2017,34(9):1889-1897
Shu Chao-cheng, Liu Tong, Wang Qian, Yu Cheng, Pang Xiao-pan, Guo Zheng-gang, Liu Hui-xia. Effects of seeding rate on botanical characteristics of Medicago sativa under different salt concentration . Pratacultural Science,2017,34(9): 1889-1897  
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不同盐浓度下播种量对紫花苜蓿植物学特性的影响
舒朝成1,2,3, 刘彤1,2,3, 王倩1,2,3, 于成1,2,3, 庞晓攀1,2,3, 郭正刚1,2,3, 刘慧霞4
1.草地农业生态系统国家重点实验室,兰州大学草地农业科技学院,甘肃 兰州 730020
2.草业科学国家级实验教学示范中心(兰州大学),甘肃 兰州 730020
3.农业部草牧业创新重点实验室,甘肃 兰州 730020
4.西北民族大学生命科学与工程学院,甘肃 兰州 730030
通信作者；刘慧霞(1974-),女,甘肃靖远人,教授,博士,主要从事草业科学研究。E-mail:liuhuixia2@aliyun.com

第一作者:舒朝成(1994-),男,甘肃靖远人,在读硕士生,主要从事草业科学研究。E-mail:shuchch16@lzu.edu.cn

收稿日期: 2016-12-09
基金: 基金项目:甘肃省科技重大专项项目(2013GS05907); 公益性行业(农业)科研专项经费 (201403048-3)
摘要

盐渍化土地是紫花苜蓿( Medicago sativa)种植的潜在土地资源。本研究采用田间试验分析了不同土壤盐浓度条件下播种量对紫花苜蓿建植、生物量及其茎叶比等的影响。结果表明,紫花苜蓿出苗率、存活率及越冬率在土壤盐浓度为0.3%和0.5%的生境内差异不显著( P>0.05),但其在土壤盐浓度大于0.7%时极显著降低( P<0.01)。而播种量对紫花苜蓿出苗率、存活率及越冬率没有明显影响。紫花苜蓿植株密度、株高和地上生物量均随土壤盐浓度的增加而逐渐降低,但茎叶比则随土壤盐浓度的增加而逐渐增大。紫花苜蓿植株密度和地上生物量随播种量的增加呈显著增加趋势( P<0.05),但茎叶比和株高随播种量的增加变化不大。播种量和土壤盐浓度交互作用下地上生物量呈现一个开口向下的 “龟背面”,表明当土壤含盐量小于0.5%时,盐渍化土地能够用于建植紫花苜蓿栽培草地,且需要采用大于当地农户的常用播种量(26.25 kg·hm-2),以提高地上生物量。

关键词: 盐渍化; 出苗率; 存活率; 越冬率; 植株密度; 株高; 地上生物量
中图分类号:S816 文献标志码:A 文章编号:1001-0629(2017)09-1889-09 doi: 10.11829/j.issn.1001-0629.2016-0504
Effects of seeding rate on botanical characteristics of Medicago sativa under different salt concentration
Shu Chao-cheng1,2,3, Liu Tong1,2,3, Wang Qian1,2,3, Yu Cheng1,2,3, Pang Xiao-pan1,2,3, Guo Zheng-gang1,2,3, Liu Hui-xia4
1.State Key Laboratory of Grassland Agro-ecosystems, College of Pastoral Agriculture Science and Technology, Lanzhou University, Lanzhou 730020, China
2.Nationol Demonstration Center for Experimental Grassland Science Education (Lanzhou University), Lanzhou 730020, China
3.Key Laboratory of Grassland Livestock Industry Innovation, Ministry of Agriculture, Lanzhou University, Lanzhou 730020, China
4.College of Life Science and Engineering, Northwest University for Nationalities, Lanzhou 730030, China
Corresponding author: Liu Hui-Xia E-mail:liuhuixia2@aliyun.com
Abstract

Salinized land is one of the important land resources for planting alfalfa ( Medicago sativa). This field study was conducted to determine the effects of seeding rate on the planting, biomass and stem-leaf ratio of alfalfa under different soil salt concentrations. The results showed that the seed germination rate, survival rate, and wintering rate of alfalfa did not significantly change when the salt concentration increased from 0.3% to 0.5%; however, the seed germination rate, survival rate and wintering rate of alfalfa significantly decreased when the soil salt content was over 0.7%. With the increase of soil salt content, plant density, plant height, and aboveground biomass of alfalfa significantly decreased, while the stem-leaf ratio of alfalfa increased. With the increase of seeding rate of alfalfa, plant density, and aboveground biomass of alfalfa also increased, while the stem-leaf ratio and plant density of alfalfa did not significantly change. The change in aboveground biomass showed a downwardly opening “Turtle Back” under the interaction between seeding rate and soil salt content. All the above results suggest that the salinized land could be used for planting alfalfa when soil salinity was less than 0.5%, and that a seeding rate which was more than the common seeding rate (26.25 kg·ha-1) used by local farmers was required to improve the aboveground biomass of alfalfa.

Keyword: salinization; seeding emergence; survival rate; wintering rate; plant density; plant height; above-ground biomass

紫花苜蓿(Medicago sativa)是全球范围内广泛栽种的一种多年生豆科牧草, 具有适应性强、营养价值高的特点。种植紫花苜蓿不仅可以改良土壤[1, 2], 而且能够为家畜提供优质饲草[3]。虽然我国紫花苜蓿种植面积逐渐扩大, 但2015年我国紫花苜蓿干草进口量仍然达136.49万t, 较2014年同比增加35.82%[4], 说明我国紫花苜蓿干草的生产量仍然不能满足国内需求, 今后还需要继续建植紫花苜蓿栽培草地。我国人均耕地资源少, 利用耕地建植紫花苜蓿栽培草地的空间不大, 需要利用其它边际土地资源种植紫花苜蓿。盐渍化土地是我国重要的、具有潜在利用价值的边际土地资源, 总面积约有3 667万hm2, 其中盐渍化耕地近670万hm2, 约占全国总耕地的5%, 主要分布在干旱、半干旱地区[5]。已有研究表明, 紫花苜蓿在低浓度盐碱地区上能够正常生长[6, 7], 但紫花苜蓿究竟在土壤盐浓度多大时可以建植栽培草地, 尚需要科学试验提供证据。

盐渍化土地建植紫花苜蓿栽培草地, 受多种因素制约[8], 其中播种量和盐浓度是两个重要因素[9, 10]。播种量变化会影响到紫花苜蓿整个生长期的群体动态和个体发育状况从而影响其目标产量[9]。土壤盐浓度严重影响紫花苜蓿种子的萌发过程[10], 不同盐浓度可能导致紫花苜蓿种子的出苗率和保苗率不同, 确定不同盐浓度下紫花苜蓿的合理播种量是盐渍化土地建植紫花苜蓿栽培草地的关键环节。若播种量过大则会增加成本, 造成资源浪费[11], 若播种量过小, 则建植后紫花苜蓿栽培草地植株密度过低[12], 影响目标产量和品质。因此, 本研究分析不同盐浓度下播种量对紫花苜蓿生长性能及其茎叶比的影响, 以期找到适宜建植紫花苜蓿栽培草地的土壤盐浓度和适宜播种量, 为利用盐渍化土地建植紫花苜蓿栽培草地提供科学依据。

1 材料与方法
1.1 试验区概况

试验区位于甘肃亚盛田园牧歌有限公司的国营黄花农场(97° 11' E, 40° 23' N), 地处河西走廊西端。气候属大陆性干旱荒漠气候, 海拔1 290~1 394 m, 年平均降水量56.1 mm, 主要集中在5月-8月, 年均蒸发量可达3 000 mm; 年均温6.8 ℃, 最高气温40.4 ℃, 最低气温-29.1 ℃; 无霜期129 d, 年平均日照时数3 280 h, ≥ 0 ℃有效积温2 800 ℃· d; 试验区已改良土壤盐浓度为0.17%~0.92%, 主要盐成分是NaHCO3和Na2CO3, 兼有NaCl和Na2SO4[13]。

1.2 试验设计

试验采用双因素设计, 其中土壤盐浓度为主区, 播种量为副区。土壤盐浓度根据当地改良土壤盐浓度范围设置4个梯度, 分别为0.3%、0.5%、0.7%和0.9%, 播种量以当地农户播种量22.50 kg· hm-2为基准, 分别设置为18.25、22.50、26.25和30.25 kg· hm-2。共计16个处理, 每个处理重复3次, 共计48个小区。小区面积为3 m× 4 m, 各个小区间保留0.5 m隔离带, 每个小区四周起垄, 垄高30 cm, 底宽50 cm。土壤盐浓度采用下列方法调试, 将小区内0-20 cm土层的土壤集中堆积, 充分混合均匀, 随机抽取5个样品, 分析土壤盐浓度, 依据土壤盐浓度状况, 根据试验设计采用Na2CO3和NaHCO3或优质土壤调试各个小区的土壤盐浓度, 多次重复后, 使小区内土壤盐含量介于(0.30%± 0.05%)、(0.50%± 0.05%)、(0.70%± 0.05%)和(0.90%± 0.05%), 满足试验设计要求, 然后将堆积土壤均匀覆盖于小区。试验采用紫花苜蓿品种为亮苜2号(Medicago sativa cv. Liangmu No.2, 美国), 该品种为目前当地主推品种[13]。小区播种于2014年5月8日统一完成, 播种深度2 cm。种植前采用丸化包衣方法处理苜蓿种子, 播种方式为条播, 行距20 cm, 各小区各项田间管理相同, 观察记录标准统一。

1.3 指标测定

指标测定时采用样段和样方相结合的方法。样段主要用于测定紫花苜蓿的出苗率、存活率和越冬率, 而样方主要用于测定植株密度、株高、分枝数、茎叶比和地下地上生物量。

1.3.1 出苗率和存活率 播种后在各小区内随机选取3个观测样段, 样段长1 m, 每天记录样段的出苗状况, 每个幼苗均用彩色橡皮筋套住标记(橡皮筋用5 cm长的带钩的小铁丝固定), 统计时间截至2014年6月8日。然后计算出苗率和存活率, 其公式如下[14]:

出苗率=出苗总株数× 种子千粒重× 小区长度× (小区宽度-条播间距)/(1 000× 总播种量× 条播间距)× 100%;

存活率=(实际存活苗数/出苗总株数)× 100%。

1.3.2 越冬率 测定时间2014年生长季结束至2015年返青期。2014年11月15日在各小区内随机选取3个样段, 每段长1 m, 用小木桩标记, 记录每个样段的植株数。2015年4月18日再次调查标记样段内的植株数。越冬率计算公式:

越冬率=(返青植株数/生长季结束时的植株数)× 100%。

1.3.3 植株密度 测定时间为2015年7月17日, 在每个小区内随机选择3个0.5 m的样段, 其对应的面积应为行数× 行距× 样段距离, 统计样段内的植株数, 然后换算为植株密度。

1.3.4 植株性状 测定完小区内的植物密度后, 随机选取10株健康植株, 测定其株高、根颈粗、分枝数和茎叶比, 10株的平均值为小区的株高、根颈粗、分枝数和茎叶比。

株高:用直尺测定其自然高度。

根颈粗:用游标卡尺测定植株地上部与地面交界处的粗细。

分枝数:从地表轻轻刨开土壤, 使主根露出, 以主根为基础, 记录其一级分枝数。

茎叶比:将植株的茎、叶和花序分离, 105 ℃烘箱内杀青15 min后在75 ℃烘至恒重后称重, 花序归为叶的部分。

茎叶比=茎干重/叶干重。

1.3.5 地上生物量/地下生物量 测定完植物性状后, 收获样方内植株地上生物量, 采用小土铲围绕样方挖土, 形成一个50 cm× 50 cm× 20 cm的土柱, 收集土柱的样品(土和根混合物), 然后用0.5 mm的网筛过筛, 再将样品放在双层纱布内洗净, 最后剔除杂物, 获取根系样品。地上生物量样品和根系样品均在105 ℃烘箱内杀青30 min, 然后在75 ℃烘至恒重后称重。地上生物量由小区收获的生物量与测定茎叶比10株生物量的和组成。

1.4 数据分析

采用SPSS 17.0统计软件进行统计分析。用Two-Way ANOVA先进行双因素方差分析, 若差异显著, 则利用Duncan法对平均值进行多重比较, 若差异不显著, 则不做进一步分析。对于交互作用显著的指标, 采用MATLAB建立播种量与盐含量互作对该指标影响的过程模型。

2 结果
2.1 不同盐浓度下播种量对紫花苜蓿出苗率、存活率和越冬率的影响

土壤盐浓度对紫花苜蓿种子出苗率、存活率和越冬率均有极显著影响(P< 0.01), 而播种量以及播种量和土壤盐浓度的互作对种子出苗率、存活率和越冬率均无显著影响(P> 0.05)(表1)。随土壤盐浓度增加, 紫花苜蓿种子出苗率、存活率和越冬率均具有降低态势, 其中出苗率、存活率和越冬率在土壤盐浓度为0.30%和0.50%时差异不显著(P> 0.01), 但其极显著高于土壤盐浓度为0.70%和0.90%时紫花苜蓿的出苗率、存活率及越冬率(P< 0.01)。

表1 不同土壤盐浓度下播种量对紫花苜蓿出苗率、存活率和越冬率的影响 Table 1 Effect of seeding quantity on germination rate, survival rate and overwintering rate of alfalfa under different salt concentrations
2.2 不同盐浓度下播种量对紫花苜蓿植株性状的影响

播种量显著影响紫花苜蓿单株分枝数 (P< 0.05), 而土壤盐浓度、播种量和土壤盐浓度互作对紫花苜蓿单株分枝数无显著影响(P> 0.05)(表2)。随播种量增加, 紫花苜蓿单株分枝数具有降低趋势, 表现为播种量为18.25 kg· hm-2时的紫花苜蓿分枝数显著高于其它播量下紫花苜蓿的分枝数(P< 0.05), 且播种量大于22.50 kg· hm-2时, 不同播种量间紫花苜蓿单株分枝数差异不显著。

土壤盐浓度对紫花苜蓿株高有极显著影响(P< 0.01), 而播种量、土壤盐浓度和播种量互作对紫花苜蓿株高无显著影响(P> 0.05)(表2)。随着土壤盐浓度增加, 紫花苜蓿株高整体表现为降低趋势, 土壤盐浓度为0.30%时株高最高。

播种量对紫花苜蓿的根颈影响极显著(P< 0.01), 但土壤盐浓度、播种量和土壤盐浓度互作对紫花苜蓿的根颈影响不显著(P> 0.05)(表2)。随着播种量的增加紫花苜蓿根颈粗呈极显著降低趋势(P< 0.01), 播种量为18.25 kg· hm-2时根颈粗最大。

表2 不同土壤盐浓度下播种量对紫花苜蓿植株性状的影响 Table 2 Effect of seeding quantity on plant traits of alfalfa under different salt concentrations

土壤盐浓度极显著影响紫花苜蓿茎叶比(P< 0.01), 但播种量以及播种量和土壤盐浓度互作对紫花苜蓿茎叶比影响不显著(P> 0.05)(表2)。随土壤盐浓度增加, 紫花苜蓿得茎叶比呈极显著增加态势(P< 0.01), 在土壤盐浓度为0.90%时茎叶比达到最大。

2.3 不同盐浓度下播种量对紫花苜蓿植株密度、地上和地下生物量及其比值的影响

土壤盐浓度和播种量及二者的互作均极显著影响了紫花苜蓿植株密度(P< 0.01)(表3)。紫花苜蓿植株密度随播种量增加而逐渐增加, 而随土壤盐浓度增加而逐渐降低, 且紫花苜蓿植株密度(Y1)与盐浓度(X1)和播种量(X2)交互的数学拟合方程为Y1=168.9+4.149X2-0.031 51 X22-25 900X1+574.4X2X1, F检验时, P< 0.001, R2=0.81, 说明盐浓度、播种量均与紫花苜蓿植株密度呈极显著回归关系。X1的一次项系数和X2的二次项系数均为负值, 表明紫花苜蓿植株密度在播种量和盐浓度共同作用下呈一个开口向下的“ 龟背面” (图1), 盐浓度一定时, 随播种量增加, 紫花苜蓿植株密度呈增加趋势, 表现为播种量为26.25 kg· hm-2和盐浓度0.30%时紫花苜蓿植株密度最大。

图1 土壤盐浓度与播种量互作紫花苜蓿植株密度曲面图Fig. 1 Surface chart of seeding quantity on plant density of alfalfa under different salt concentrations

图2 土壤盐浓度与播种量互作紫花苜蓿地上生物量曲面Fig. 2 Surface chart of seeding quantity on aboveground biomass of alfalfa under different salt concentrations

表3 不同盐浓度下播种量对紫花苜蓿植株密度、地上和地下生物量及其比值的影响 Table 3 Effect of seeding quantity on alfalfa plant density, aboveground biomass, root biomass and aboveground biomass to root biomass ratio under different salt concentrations

紫花苜蓿地上生物量和地下生物量均受土壤盐浓度和播种量的极显著影响(P< 0.01)(表3)。紫花苜蓿地上生物量和地下生物量均随土壤盐浓度增加而极显著降低(P< 0.01), 但其随播种量增加而呈现为先显著增加, 后逐渐平稳。另外, 土壤盐浓度和播种量互作也对紫花苜蓿的地上生物量影响显著(P< 0.01)。紫花苜蓿地上生物量(Y2)与盐浓度(X1)和播种量(X2)的数学拟合方程为Y2=-1 351+361.9X2-5.920 X22-216 100X1+1 337X2X1, F检验时, P< 0.001, R2=0.93, 说明盐浓度、播量均与紫花苜蓿地上生物量呈极显著回归关系, 这类似于植株密度的拟合方程, 表明紫花苜蓿地上生物量在播种量和盐浓度共同作用下亦呈一个开口向下的“ 龟背面” (图2), 其在播种量为26.25 kg· hm-2, 盐浓度为0.30%和0.50%时最大。

土壤盐浓度和播种量对紫花苜蓿的地上和地下生物量比均影响极显著(P< 0.01), 而其互作对紫花苜蓿的地上和地下生物量比影响不明显(P> 0.05)(表3)。紫花苜蓿地上和地下生物量比随土壤盐浓度和播种量增加均表现为极显著增加的趋势(P< 0.01), 但播种量超过26.25 kg· hm-2时, 紫花苜蓿地上和地下生物量比变化不显著。

2.4 紫花苜蓿地上生物量与植株性状的相关性

偏相关性分析结果表明, 紫花苜蓿地上生物量与不同植株性状的相关性表现不同(表4)。在土壤盐浓度与播种量共同作用下, 紫花苜蓿地上生物量仅与株高显著正相关(P< 0.05)。紫花苜蓿单株分枝数与株高、根颈直径和茎叶比呈现显著正相关性, 即株高越高、根颈越粗, 单株分枝数越多; 分枝数越多、紫花苜蓿植株的茎叶比越大。

表4 紫花苜蓿植株性状与地上生物量间的偏相关系数 Table 4 Partial coefficient between aboveground biomass and plant traits of alfalfa
3 讨论与结论

利用盐渍化土地建植紫花苜蓿不仅能够扩大紫花苜蓿种植区, 有效利用了边际土壤资源为人类服务, 一方面改良不可利用土地[15], 另一方面可以增加优质饲料供给[16]。本研究表明, 随着土壤盐含量上升, 紫花苜蓿出苗率、存活率、越冬率整体呈现下降趋势, 这与对山东地区[17, 18]和新疆[19]等地盐渍化土壤上种植紫花苜蓿时所得到的结果趋同, 这主要是由于土壤盐浓度升高, 致使土壤溶液对种子的渗透干扰增强, 迫使紫花苜蓿种子的呼吸作用受抑, 减弱了紫花苜蓿种子吸水能力[20], 因而出苗率随着土壤盐浓度升高而逐渐降低。紫花苜蓿根系是土壤内盐胁迫作用的首要器官[21, 22], 而盐胁迫作用下会间接导致紫花苜蓿根系对养分的吸收, 打破植物内部的离子平衡, 从而使矿质离子的转运及存在状态发生改变[23], 破坏其根系结构甚至导致根系死亡, 致使植物存活率下降。但是紫花苜蓿种子出苗率、存活率、越冬率在盐浓度为0.50%和0.30%时的环境内差异不大, 说明当盐浓度小于0.50%时, 土壤盐分含量对紫花苜蓿建植虽有一定的负面影响, 但尚不能威胁紫花苜蓿栽培草地的成功建植。因此, 在盐渍化土地上建植紫花苜蓿栽培草地时, 应该考虑土壤盐浓度。

紫花苜蓿栽培草地地上生物量主要取决于植株密度、分枝数、株高和根颈直径[24, 25, 26, 27]。本研究结果显示, 随土壤盐浓度增加, 紫花苜蓿地上生物量、植株密度和株高均降低, 而根颈直径和分枝数没有明显变化, 说明盐浓度对紫花苜蓿地上生物量的影响既有群体抑制, 又有个体抑制。从植株个体方面, 盐浓度升高间接使得细胞延伸受阻[27], 从而抑制了紫花苜蓿的伸长生长[28], 导致植株变矮; 另一方面, 高浓度的盐胁迫使得紫花苜蓿根系吸水困难, 严重时导致部分根系腐烂变黑[27], 影响紫花苜蓿植株的正常生长, 从而引起地上生物量下降。从植物群体方面, 盐浓度增加时紫花苜蓿种子出苗率和越冬率降低, 直接导致植株密度降低, 从而推动了地上生物量的降低。随着播种量增加, 紫花苜蓿地上生物量也随之增加, 且在26.25 kg· hm-2时达到最大值, 这大于当地农户在耕地上种植紫花苜蓿时的播种量, 说明在盐渍化土地上种植紫花苜蓿, 需要适当增加播种量。随播种量增加, 紫花苜蓿单株根颈直径逐渐变小, 分枝数变少, 但单位面积植株的密度却逐渐增加, 说明植株密度的增加, 改变了紫花苜蓿栽培草地的群体结构[29], 通过增加种内对有限养分和空间资源的竞争, 根颈直径变小和分枝数减少。因而, 可以通过增加紫花苜蓿的播种量来提高紫花苜蓿在盐碱地上的产量。随着含盐量增加, 紫花苜蓿地上/地下生物量比逐渐增加, 说明土壤含盐量增加时促进紫花苜蓿光合合成的有机质物质向地下根系转移, 以期通过增加地下根系生物量占总生物量的比例而适应盐胁迫, 从而维持植株整体的生长。在土壤盐浓度和播种量共同作用下, 紫花苜蓿地上生物量呈现为开口向下的“ 龟背面” , 说明盐浓度环境下播种量过大也不能提高紫花苜蓿地上生物量, 而当盐浓度和合理播种量协同互作时, 紫花苜蓿地上生物量最大。就研究地区而言, 当播种量为26.25 kg· hm-2, 盐浓度为0.50%和0.30%时紫花苜蓿地上生物量最大。从更大限度利用盐渍化土地的角度而言, 当种植地区的盐浓度小于0.50%时, 土壤盐分对紫花苜蓿建植的影响可以忽略, 有望建植可用于生产实践的紫花苜蓿栽培草地, 但当盐浓度大于0.70%, 盐浓度将会严重影响紫花苜蓿成功建植和地上生物量, 即使建植成紫花苜蓿栽培草地, 其植株密度稀疏, 产量较低, 但可以将绿化和改良盐渍化土地作为管理目标[2]。

茎叶比是评价紫花苜蓿品质的主要指标之一, 茎叶比越小则表明牧草品质越好[30, 31]。研究结果表明, 土壤盐含量明显影响了紫花苜蓿茎叶比, 当土壤盐浓度升高时紫花苜蓿茎叶比也随之增大, 这说明土壤盐浓度的增加降低了紫花苜蓿品质, 这与植物茎叶比受土壤渗透胁迫时具有增大趋势的结果趋同[32], 主要原因是土壤盐含量升高, 因渗透胁迫增大而使植物吸水困难, 由此形成的生理干旱迫使紫花苜蓿叶片生物量所占比例减少。而播种量对紫花苜蓿茎叶比的影响不明显, 这与刘东霞[33]在河北张家口做的种植及收获因子对紫花苜蓿干草产量和茎叶比的影响的研究结果一致。

盐渍化土地是一种潜在的可利用土地资源, 合理利用边际土壤资源为人类服务是当前研究的热点。本研究表明, 在盐浓度小于0.50%的盐渍化土地播种量为26.25 kg· hm-2条件下可以成功建植紫花苜蓿栽培草地, 但当盐浓度大于0.70%时, 建成的紫花苜蓿栽培草地产量较低, 应用于生产饲草料的作用相对有限, 可将绿化和改良盐碱地作为管理目标。

The authors have declared that no competing interests exist.

参考文献
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