禾豆間作與施氮對河西地區(qū)青貯玉米產(chǎn)量及水氮利用的影響

張海星，常生華，賈倩民*，周大梁，張 程，劉永杰，李 紅，侯扶江

（1.蘭州大學草地農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)國家重點實驗室，蘭州大學農(nóng)業(yè)農(nóng)村部草牧業(yè)創(chuàng)新重點實驗室，蘭州大學草地農(nóng)業(yè)教育部工程研究中心，蘭州大學草地農(nóng)業(yè)科技學院，甘肅 蘭州 730020；2.黑龍江省農(nóng)業(yè)科學院畜牧獸醫(yī)分院，黑龍江 齊齊哈爾 161005）

隨著我國畜牧業(yè)的迅速發(fā)展，飼料短缺現(xiàn)象愈發(fā)嚴重，飼料危機正威脅著中國食物安全［1］。為確保飼料安全供給，須加快我國飼草業(yè)的發(fā)展［2］。青貯玉米是許多國家畜牧業(yè)發(fā)展中重要的飼草之一，它既是緩解牧區(qū)飼料短缺的重要來源，更是農(nóng)牧交錯地區(qū)冬春飼料來源的有力保障［3-4］。大力推廣青貯玉米種植是響應國家糧改飼戰(zhàn)略、促進種植業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的重要措施之一。因此，亟需研究青貯玉米高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)與水肥高效利用的栽培技術(shù)。氮素是影響玉米產(chǎn)量形成的關(guān)鍵因子，土壤自身氮素含量較低，因此必須通過施用氮肥來滿足作物生長對氮素的需求，合理的氮肥運籌可以達到增產(chǎn)的目的［5-6］。多數(shù)研究表明，氮素對玉米各器官的生長發(fā)育具有重要作用，合理施氮不僅能提高玉米的產(chǎn)量，而且可以顯著提高水分利用效率［7-8］。李廣浩等［9］研究表明，隨著施氮量（0～360 kg·hm-2）的增加，玉米群體干物質(zhì)量和植株氮吸收量增高。然而，也有研究認為，大量施氮雖然可以提高玉米的生物產(chǎn)量，但會造成生育后期葉片衰老加快，光合性能減弱，不利于玉米生長后期的干物質(zhì)積累，并且導致氮肥利用效率下降［10-12］。目前，我國氮肥的實際施用量已遠遠高于農(nóng)作物的需求量，農(nóng)田中的氮肥用量較作物需求量多出175 kg·hm-2，氮肥利用率僅為30%左右［13-14］。化肥的過量施用還會造成溫室氣體排放增加［15］、水體富營養(yǎng)化加劇［16］、地下水硝酸鹽超標［17］等環(huán)境問題。因此，減少農(nóng)業(yè)面源污染，優(yōu)化氮肥管理以提高肥料利用效率，是實現(xiàn)我國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。

除了施肥措施，種植方式也是影響玉米飼草產(chǎn)量和水氮利用的主要因素。青貯玉米作為一種粗飼料，已在全世界廣泛種植，但玉米青貯普遍存在蛋白含量低的問題［18］。研究表明，豆科作物與青貯玉米間作或混播可以充分利用光、熱、水、肥等資源，提高飼草的產(chǎn)量和品質(zhì)［19-20］。禾本科與豆科作物間作能夠利用豆科作物的固氮作用，將固定的氮向禾本科轉(zhuǎn)移，促進禾本科作物對氮素的吸收［21］。另外，禾-豆飼草間作或混播還可以減輕病蟲害，降低化肥和農(nóng)藥的使用量，從而減少農(nóng)業(yè)面源污染［22］。王海銀［23］研究指出，玉米與豌豆間作較兩者單作顯著增加了耗水量，總耗水量較單作提高了13.7%～19.0%。然而，牛伊寧等［24］研究認為，玉米和豌豆間作較單作不僅提高了作物產(chǎn)量，同時抑制土壤水分無效蒸發(fā)，提高了作物的水分利用效率。豆科作物與玉米混作在我國栽培歷史悠久，其中秣食豆就是一種常與玉米混作的豆科飼草，且秣食豆具有耐蔭性強、蛋白含量高、根瘤菌豐富等優(yōu)點［25］。玉米與秣食豆混播或間作可使群體植株呈現(xiàn)密集分布，提高群體葉面積指數(shù)，并且較單播可提高玉米的株高、莖粗和干物質(zhì)積累量，顯著增加群體生物產(chǎn)量和粗蛋白產(chǎn)量［26］。拉巴豆也是一種豆科飼草，它具有良好的抗逆性和晚熟特性，在國外已廣泛種植，但目前在我國還未推廣［27］。拉巴豆與青貯玉米混播或間作能夠減少病蟲害，并且可以提高青貯飼料的蛋白質(zhì)、乳脂肪、乳蛋白、乳糖和干物質(zhì)含量［28］。因此，本研究采用拉巴豆和秣食豆分別與青貯玉米間作的種植模式，并以單播青貯玉米作為對照。在每個種植方式下設置4 個施氮水平，研究禾豆間作和施氮水平對飼草產(chǎn)量、水分和氮素吸收利用的影響，分析田間土壤貯水量和耗水特征，明確提高水氮利用效率的適宜間作方式和施氮水平，旨在為河西地區(qū)青貯玉米的高產(chǎn)栽培與水肥高效利用提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

本試驗在蘭州大學草地農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)國家重點實驗室臨澤草地農(nóng)業(yè)試驗站進行，該區(qū)位于甘肅省張掖市臨澤縣（100°02′E，39°15′N），屬于溫帶大陸性干旱氣候，海拔1390 m，草地類型為鹽漬化草甸草地。年均氣溫7.6℃，最高氣溫38℃，最低氣溫-28 ℃。年潛在蒸發(fā)量為2337.6 mm，年均降水量為121.5 mm，且降雨主要集中在夏、秋兩季，約占全年總降水量的60%以上。播種前0～20 cm 土層土壤pH 為7.85，土壤容重為1.22 g·cm-3，土壤有機質(zhì)10.62 g·kg-1，土壤全氮0.79 g·kg-1，土壤全磷0.86 g·kg-1，土壤全鉀0.53 g·kg-1，堿解氮61.6 mg·kg-1，有效磷47.9 mg·kg-1，速效鉀166.7 mg·kg-1。

1.2 試驗設計

本研究采用裂區(qū)試驗設計，主區(qū)為拉巴豆-青貯玉米間作（LM）、秣食豆-青貯玉米間作（FM）和青貯玉米單播（M）3 個種植方式。副區(qū)為不施氮肥（N1：0 kg·hm-2）、低氮肥（N2：120 kg·hm-2）、中氮肥（N3：240 kg·hm-2）和高氮肥（N4：360 kg·hm-2）4 個施氮水平。共12 個處理，各處理重復3 次，共36 個小區(qū)，小區(qū)面積為38.5 m2（長×寬：7.7 m×5 m），各小區(qū)之間設置1.2 m 寬的隔離帶，防止小區(qū)間的水分滲漏。青貯玉米按當?shù)爻Ｒ?guī)種植密度9 萬株·hm-2，于2019 年4 月26日播種，采用寬窄行種植方式，寬行間距70 cm，窄行間距40 cm。秣食豆和拉巴豆種植在兩株玉米之間，豆、禾植株比例為3∶1。N1 處理在播種前基施磷肥138 kg·hm-2，N2 處理在播種前基施磷肥138 kg·hm-2和氮肥120 kg·hm-2，N3 和N4 處理的基肥與N2 相同，并且N3 處理在拔節(jié)期施氮肥120 kg·hm-2，N4 處理在6 葉期和12 葉期均施氮肥120 kg·hm-2。各處理的灌溉量均為200 mm，在拔節(jié)期（6 月25 日）和吐絲期（7 月30 日）各灌水50%。所有處理采用相同的除草和病蟲害防治措施。

1.3 測定指標及方法

在玉米收獲期，各小區(qū)隨機選取6 m2的青貯玉米和豆科植株，分別稱量鮮重后計算玉米和豆科作物的鮮草產(chǎn)量。之后從各小區(qū)6 m2的樣品中隨機選取18 株豆科植物和6 株青貯玉米，將整株豆科和玉米各器官（分為莖稈、葉片和籽粒3 部分）分別稱重，放入65℃烘箱烘48 h 至恒重后稱量干重，計算青貯玉米各器官以及整株豆科的干草產(chǎn)量。將測量干重后的玉米植株分莖稈、葉片和籽粒3 部分分別粉碎，豆科作物整株粉碎，裝入自封袋密封保存。使用 FOSS-Infratec TM 1241 型（丹麥）近紅外儀測定粉碎樣品的氮含量，并根據(jù)玉米和豆科作物的干草產(chǎn)量計算氮吸收量和氮肥利用效率，計算公式如下：

氮吸收量（kg·hm-2）=氮含量×干草產(chǎn)量

氮肥利用效率（kg·kg-1）=（施氮處理氮吸收量-不施氮處理氮吸收量）/施氮量

在播種前和收獲期從各小區(qū)隨機選取3 點，在同行兩株玉米之間使用土鉆取樣。在0～100 cm土層每20 cm 為一層取一個土樣，放入鋁盒中保存。采用烘干法在105℃烘箱內(nèi)烘48 h 至恒重后稱重，計算土壤質(zhì)量含水量和土壤貯水量［8］，公式如下：

土壤質(zhì)量含水量（%）＝（濕土重-干土重）/（干土重-鋁盒重）×100

式中：hi（cm）為第i 土層深度；ρi（g·cm-3）為第i 土層的土壤容重；bi（%）為第i 土層土壤質(zhì)量含水量；n 為土層個數(shù)。

田間耗水量和水分利用效率的計算公式如下［8］：

田間耗水量（mm）=降水量+灌水量+播種前土壤貯水量-收獲期土壤貯水量

水分利用效率（kg·hm-2·mm-1）=總干草產(chǎn)量/田間耗水量

1.4 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計方法

采用Excel 2010 進行數(shù)據(jù)處理，SigmaPlot 13.0 進行繪圖，使用統(tǒng)計分析軟件SPSS 18.0 進行方差分析，不同處理之間多重比較采用圖基法（Tukey’s Method），顯著性水平設為0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 禾豆間作與施氮對飼草產(chǎn)量的影響

如圖1 所示，同一種植模式下，N2、N3 和N4處理的玉米鮮草產(chǎn)量顯著高于N1，且N3 與N4 無顯著差異。因素水平的平均值顯示，N2、N3 和N4的玉米鮮草產(chǎn)量均顯著高于N1，較N1 分別增加了29.87%、56.54%和59.63%。同一施氮水平下，3 個種植模式的玉米鮮草產(chǎn)量無顯著差異。因素水平的平均值顯示，M 處理的玉米鮮草產(chǎn)量較FM 和LM 分別提高了7.91%（P＜0.05）和10.35%（P＜0.05）。在12 個處理中，M-N3獲得了最高的玉米鮮草產(chǎn)量（102.66 t·hm-2），但與FM-N3 差異不顯著。同一種植方式下，N2、N3 和N4的豆科鮮草產(chǎn)量顯著高于N1，且N3 與N4 無顯著差異（圖2）。平均值顯示，N2、N3 和N4的豆科鮮草產(chǎn)量顯著高于N1，較N1 分別增加了27.42%、69.72%和78.11%。在4 種施氮水平下FM的豆科鮮草產(chǎn)量顯著高于LM，而在N3 和N4 條件下FM 顯著高于LM。平均值顯示，F(xiàn)M的豆科鮮草產(chǎn)量較LM 提高了19.16%（P＜0.05）。所有處理中，F(xiàn)M-N4的豆科鮮草產(chǎn)量（19.50 t·hm-2）最高，其次是FM-N3，但兩者無顯著差異。同一種植方式下，N2、N3 和N4的總鮮草產(chǎn)量顯著高于N1，且N3 與N4 無顯著差異（圖3）。因素水平的平均值顯示，N2、N3 和N4的總鮮草產(chǎn)量較N1 分別增加了29.60%、57.83%和61.45%。同一施氮條件下，各種植方式的總鮮草產(chǎn)量無顯著差異，因素水平的平均值顯示，F(xiàn)M的總鮮草產(chǎn)量顯著高于M，而與LM 無顯著差異。所有處理中，F(xiàn)M-N4的總鮮草產(chǎn)量（115.08 t·hm-2）最高，其次是FM-N3，但兩者無顯著差異。

如圖4 所示，同一種植模式下，N3 和N4的玉米干草產(chǎn)量顯著高于N1 和N2，而N3 與N4 無顯著差異。因素水平的平均值顯示，N2、N3 和N4的玉米干草產(chǎn)量顯著高于N1，較N1 分別增加了30.84%、58.33%和60.25%。同一施氮水平下，3個種植模式的玉米干草產(chǎn)量無顯著差異。因素水平的平均值顯示，M 處理的玉米干草產(chǎn)量較FM 和LM 分別提高了3.83%（P＞0.05）和6.91%（P＜0.05）。在12 個處理中，M-N3 獲得了最高的玉米干草產(chǎn)量（33.13 t·hm-2），但與FM-N3 差異不顯著。同一種植方式下，N2、N3 和N4的豆科干草產(chǎn)量顯著高于N1，而N3 與N4 無顯著差異（圖5）。平均值顯示，N2、N3 和N4的豆科干草產(chǎn)量較N1 分別增加了26.00%、68.50%和74.00%。在N3 和N4 施氮條件下FM的豆科干草產(chǎn)量顯著高于LM，而在N1 和N2 條件下兩者無顯著差異。因素水平平均值顯示，F(xiàn)M的豆科干草產(chǎn)量較LM 提高了16.56%（P＜0.05）。所有處理中，F(xiàn)M-N4的豆科干草產(chǎn)量最高（4.13 t·hm-2），其次是FM-N3，兩者無顯著差異。同一種植方式下，N3 和N4的總干草產(chǎn)量顯著高于N1 和N2，而N3 與N4 無顯著差異（圖6）。因素水平平均值顯示，N2、N3 和N4的總干草產(chǎn)量較N1 分別增加了30.73%、59.14%和61.27%。同一施氮條件下，各種植方式的總干草產(chǎn)量無顯著差異。平均值顯示，F(xiàn)M的總干草產(chǎn)量較LM 和M 分別提高了4.31%（P＞0.05）和6.26%（P＜0.05）。所有處理中，F(xiàn)M-N4的總干草產(chǎn)量（36.33 t·hm-2）最高，其次是FM-N3，但兩者無顯著差異。

2.2 禾豆間作與施氮對水分利用狀況的影響

如表1 所示，播種前各處理的土壤貯水量無顯著差異。在LM 和FM 方式下，各施氮水平的收獲期貯水量無顯著差異，而在M 種植方式下N4 顯著低于N1。因素水平的平均值顯示，N1、N2 處理的收獲期貯水量顯著高于N3 和N4，且N3 與N4無顯著差異。在同一施氮條件下，各種植方式的收獲期貯水量無顯著差異。因素水平平均值顯示，F(xiàn)M的收獲期貯水量顯著高于M，與LM 無顯著差異。所有處理的土壤蒸散量無顯著差異，平均值顯示，N2、N3 和N4的土壤蒸散量較N1 分別提高了3.13%、6.76%和9.14%；M的土壤蒸散量較LM 和FM 分別提高了4.34%和4.24%。

表1 不同處理下的水分利用狀況

同一種植方式下，N2、N3 和N4的玉米水分利用效率（WUEM）顯著高于N1，而N2、N3 與N4無顯著差異。因素水平的平均值顯示，N2、N3 和N4的WUEM較N1 分別提高 了26.89%、48.27%和46.84%。同一施氮水平下，各種植方式的WUEM無顯著差異。因素水平平均值顯示，各種植方式的WUEM無顯著差異，M 略高于LM 和FM。所有處理中，M-N3的WUEM（61.13 kg·hm-2·mm-1）最高，但與FM-N3 差異不顯著。同一種植方式下，N2、N3 和N4的群體水分利用效率（WUEB）顯著高于N1，N3與N4 無顯著差異。因素水平的平均值顯示，N2、N3和N4的WUEB較N1 分別提高了26.82%、49.10%和47.86%。同一施氮水平下各種植方式的WUEB無顯著差異。平均值顯示，F(xiàn)M的WUEB顯著高于M，較M提高了6.40%。所有處理中，F(xiàn)M-N3的WUEB最高，達65.22 kg·hm-2·mm-1。

2.3 禾豆間作與施氮對氮肥吸收利用的影響

如表2 所示，同一種植方式下，N2、N3 和N4的玉米莖稈及葉片氮含量顯著高于N1，而N3 與N4 無顯著差異。因素水平的平均值顯示，N2、N3和N4的玉米莖稈及葉片氮含量顯著高于N1，莖稈氮含量較N1 分別提高20.01%、48.00%和60.02%，葉片氮含量較N1 分別提高18.58%、27.87%和28.42%。同一施氮水平下，各種植方式的玉米莖稈和葉片氮含量無顯著差異。同一種植方式下，N3 和N4的玉米籽粒氮含量顯著高于N1。平均值顯示，N2、N3 和N4的平均玉米籽粒氮含量顯著高于N1，較N1 分別提高11.28%、30.83%和42.86%。同一施氮水平下，各種植方式的玉米籽粒氮含量無顯著差異。因素水平的平均值顯示，M處理的籽粒氮含量顯著高于FM 和LM。所有處理中，M-N4的玉米籽粒氮含量（1.95%）最高。同一種植方式下，N2、N3、N4的整株豆科氮含量顯著高于N1，平均氮含量較N1 分別提高了14.63%、32.93%和35.37%。同一施氮水平下，F(xiàn)M的整株豆科氮含量與LM 無顯著差異。所有處理中，LM-N4的整株豆科氮含量（3.41%）最高。同一種植方式下，N3 和N4的整株玉米以及群體的總氮含量顯著高于N1，N3 與N4 無顯著差異。因素水平的平均值顯示，N2、N3 和N4的整株玉米及總氮含量顯著高于N1，整株玉米氮含量較N1 分別提高10.92%、25.21%和31.93%，總氮含量較N1 分別提高11.11%、26.98%和33.33%。同一施氮水平下，各種植方式的整株玉米氮含量無顯著差異，而FM 和LM的總氮含量顯著高于M。所有處理中，F(xiàn)M-N4的總氮含量（1.74%）最高。

表2 不同處理下玉米和豆科植株的氮含量 （%）

如表3 所示，同一種植方式下，N2、N3 和N4的玉米莖稈和葉片氮吸收量顯著高于N1。其中，平均莖稈氮吸收量較N1 分別提高78.75%、171.62%和210.91%，平均葉片氮吸收量較N1 分別提高44.37%、85.85%和85.79%。在N4 水平下FM 與LM的莖稈氮吸收量顯著低于M，在N3 水平下FM 與LM的葉片氮吸收量顯著低于M。因素水平的平均值顯示，M的莖稈和葉片氮吸收量顯著高于FM 與LM。所有處理中，M-N4的莖稈氮吸收量最高，而M-N3的葉片氮吸收量最高。同一種植方式下，N2、N3 和N4的籽粒氮吸收量顯著高于N1，平均籽粒氮吸收量較N1 分別提高42.05%、100.00%和119.77%。在N3 條件下M的籽粒氮吸收量顯著高于LM，而在其他施氮水平下各種植方式無顯著差異。平均值顯示，M的籽粒氮吸收量顯著高于LM 和FM，且FM 顯著高于LM。所有處理中，M-N4的玉米籽粒氮吸收量最高，達315.05 kg·hm-2。

表3 不同處理下玉米和豆科植株的氮吸收量 （kg·hm-2）

同一種植方式下，N2、N3 和N4的整株豆科氮吸收量顯著高于N1，因素水平的平均值顯示，較N1 分別提高48.10%、129.36%和142.17%。在N2 條件下FM的整株豆科氮吸收量顯著高于LM，而在其他施氮水平下FM 與LM 無顯著差異。平均值顯示，F(xiàn)M的整株豆科氮吸收量顯著高于LM。所有處理中，F(xiàn)M-N4的整株豆科氮吸收量最高，達112.87 kg·hm-2。同一種植方式下，N2、N3 和N4的整株玉米氮吸收量顯著高于N1，且N3 與N4 無差異顯著。因素水平的平均值顯示，N2、N3 和N4的整株玉米氮吸收量較N1 分別提高44.78%、98.35%和111.47%。在N3 條件下M的整株玉米氮吸收量顯著高于LM，而在其他施氮水平下各種植方式無顯著差異。平均值顯示，M的整株玉米氮吸收量顯著高于FM 與LM。所有處理中，M-N4的整株玉米氮吸收量（538.79 kg·hm-2）最高。同一種植方式下，N2、N3 和N4的總氮吸收量顯著高于N1，平均值顯示，較N1 分別提高45.15%、101.74%和114.84%。在N4 條件下FM的總氮吸收量顯著高于M，而在其他施氮水平下各種植方式無顯著差異。平均值顯示，F(xiàn)M 和LM的總氮吸收量顯著高于M。所有處理中，F(xiàn)M-N4的總氮吸收量（619.10 kg·hm-2）最高。

如表4 所示，同一種植方式下，N3的整株玉米氮肥利用效率（NUE）顯著高于N4。因素水平的平均值顯示，N2 和N3的整株玉米NUE 顯著高于N4，較N4 分別提高20.00%和32.00%。在N2和N3 水平下，M的整株玉米NUE 顯著高于FM和LM，在N4 水平下M 顯著高于LM。平均值顯示，M的整株玉米NUE 顯著高于FM 和LM。所有處理中，M-N3的整株玉米NUE（1.16 kg·kg-1）最高。同一種植方式下，N3的整株豆科NUE 顯著高于N2 和N4，其平均整株豆科NUE 較N2 和N4 分別提高33.33%和33.33%。在N2 下FM的整株豆科NUE 顯著高于LM，而在N3 和N4 下FM與LM 差異不顯著。平均值顯示，LM的整株豆科NUE 與FM 無顯著差異。所有處理中，F(xiàn)M-N2的整株豆科NUE 值達到最高（0.24 kg·kg-1）。同一種植方式下，N3的總NUE 顯著高于N4。平均值顯示，N2 和N3的總NUE 顯著高于N4，較N4 分別提高18.60%和33.72%。在N3 水平下FM的總NUE 顯著高于LM，而在其他施氮水平下FM 與LM無顯著差異。平均值顯示，F(xiàn)M 和M的總NUE 顯著高于LM。所有處理中，F(xiàn)M-N3的總NUE（1.21 kg·kg-1）最高，顯著高于LM-N3 和FM-N4。

表4 不同處理下玉米和豆科植株的氮肥利用效率（kg·kg-1）

3 討論

3.1 禾豆間作對飼草產(chǎn)量及水氮利用的影響

禾豆間作較單播能夠提高牧草產(chǎn)量，通常產(chǎn)草量可提高14%～25%，并且可以明顯改善牧草的營養(yǎng)價值［29-30］。有研究表明，與單作玉米或秣食豆相比，秣食豆與青貯玉米混播或間作由于增加了秣食豆產(chǎn)量，從而使總產(chǎn)量顯著增加，并且提高了飼草的品質(zhì)［31］。研究發(fā)現(xiàn)，秣食豆與玉米混播或間作比例為1 ∶1 且當種植密度為7.95 萬株·hm-2時，可以得到最佳的青貯產(chǎn)量及品質(zhì)［32］。同樣，拉巴豆與青貯玉米混播或間作也可以改善飼草的青貯品質(zhì)，并增加飼草產(chǎn)量［33］。本研究結(jié)果與以上一致，雖然禾豆間作下玉米的鮮干草產(chǎn)量低于單播，但群體的鮮干草產(chǎn)量要高于單播，且秣食豆與玉米間作的產(chǎn)量高于拉巴豆與玉米間作。單作種植的地表覆蓋度通常低于混播或間作種植，其土壤無效蒸發(fā)量較大，這是降低群體WUE的主要原因之一［34-35］。謝開云等［36］研究表明，禾豆混播或間作較單播提高了地表覆蓋度，增加了地上生物量，抑制了土壤水分蒸發(fā)，因而提高了水分利用效率。本試驗結(jié)果與以上相似，間作處理較單播提高了總干草產(chǎn)量，但并沒有顯著增加土壤蒸散量，因此提高了水分利用效率，且秣食豆-青貯玉米間作處理的水分利用效率高于拉巴豆-青貯玉米混播。相關(guān)研究表明，禾豆混播由于改善了土壤水分條件，促進了飼草對氮素的吸收和利用，從而提高了氮肥利用效率［37-38］。另外，混播或間作種植下空間結(jié)構(gòu)的變化直接影響了作物對資源的競爭［36］，進而影響對氮素的利用［39-40］。朱亞瓊等［41］也發(fā)現(xiàn)，與玉米單播相比，禾豆混播或間作提高了飼草的氮含量及吸收量，其氮肥利用效率顯著高于單播。本試驗的研究結(jié)果與以上相似，禾豆混播較單播顯著增加了飼草的總氮含量及吸收量，且秣食豆-青貯玉米間作較玉米單播也顯著提高了氮肥利用效率。豆科作物根系帶有根瘤菌，可固定空氣中的游離氮氣，增加土壤氮含量。在河西灌區(qū)秣食豆的鮮干草產(chǎn)量明顯高于拉巴豆，這可能與其自身固氮能力有關(guān)，有待進一步研究。

3.2 施氮對飼草產(chǎn)量及水氮利用的影響

施用氮肥能夠延長干物質(zhì)的積累周期，從而保證了干物質(zhì)總量的提高［42］。鄭偉等［43］研究指出，玉米群體干物質(zhì)量隨著施氮量的增加而增高。然而，杜斌等［44］認為，當施氮量小于240 kg·hm-2時，玉米地上干物質(zhì)量與施氮量呈正相關(guān)，當繼續(xù)增施氮肥后，干物質(zhì)積累增加不明顯。本研究結(jié)果與以上相似，施氮處理較不施氮明顯提高了玉米莖、葉、籽粒的產(chǎn)量以及豆科作物產(chǎn)量，從而使總產(chǎn)量顯著提高，但高氮肥（360 kg·hm-2）與中氮肥（240 kg·hm-2）處理無顯著差異。合理施氮還可以促進植物對氮素的吸收，提高作物產(chǎn)量和水分利用效率［45-46］。陳遠學等［47］研究表明，當飼草玉米施氮量為180 kg·hm-2時，可以獲得最高的氮含量和氮、磷吸收量，并且提高飼草玉米產(chǎn)量和水分利用效率。鄺肖［48］研究表明，在秣食豆與玉米混播比例為2∶1 時，其適宜施氮量為157.5 kg·hm-2，在該條件下，秣食豆和玉米的產(chǎn)量顯著增加，并且土壤蒸散量降低，故而群體水分利用效率提高。本試驗結(jié)果表明，高氮肥（360 kg·hm-2）與中氮肥（240 kg·hm-2）處理較不施肥增加了總干草產(chǎn)量，但土壤蒸散量無顯著差異，進而顯著提高了玉米及群體的水分利用效率。施用氮肥可以提高玉米產(chǎn)量和植株氮吸收量，但過量施氮會降低作物的氮肥利用效率［49］。王曉英等［50］和張宏等［51］認為，隨著施氮量增加，作物的氮吸收量提高，但氮肥利用效率降低。還有研究認為，過量施氮不利于提高作物產(chǎn)量和氮肥利用效率，還會造成氮淋失，對農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)造成不利影響［52］。本試驗研究表明，高氮肥（360 kg·hm-2）較中氮肥（240 kg·hm-2）顯著提高了總氮吸收量，但是顯著降低了氮肥利用效率。所有處理中，秣食豆-青貯玉米混播下施氮240 kg·hm-2處理獲得了最高的水分和氮肥利用效率，該模式是適宜河西地區(qū)青貯玉米飼草生產(chǎn)的管理措施。本研究的結(jié)果可為河西地區(qū)的農(nóng)民和農(nóng)場管理人員提供指導，但目前只進行了1 年，其結(jié)果具有一定的局限性，今后將進行長期定位試驗。本試驗中3 個種植方式下青貯玉米的種植密度均為9 萬株·hm-2，未涉及種植密度的調(diào)控。今后可開展不同種植密度下青貯玉米的施肥研究，同時進行豆-禾混播比例的調(diào)控，探索和發(fā)掘河西地區(qū)青貯玉米高產(chǎn)高效的管理模式。

4 結(jié)論

秣食豆-青貯玉米間作的總鮮草產(chǎn)量、群體水分利用效率（WUEB）、總氮含量及吸收量顯著高于青貯玉米單播，并且其氮肥利用效率（NUE）顯著高于拉巴豆-青貯玉米間作。施氮處理（N2、N3 和N4）較不施氮（N1）顯著增加了玉米莖、葉、籽粒和豆科作物的鮮干草產(chǎn)量及氮吸收量，并顯著提高了WUEB，且N3 較N4 顯著提高了青貯玉米、豆科作物以及群體的NUE。所有處理中秣食豆-青貯玉米間作下施氮240 kg·hm-2獲得了最高的WUEB和NUE，該措施是適宜河西地區(qū)青貯玉米的種植模式和施氮水平。