播種方式對燕麥和飼用豌豆飼草產量及品質的影響

郭常英， 王 偉， 德科加， 蒲小劍， 魏曉麗， 段娜寧， 彭 丹， 徐成體

(青海大學畜牧獸醫科學院， 青海 西寧 810016)

燕麥(Avenasativa)是青藏高原種植面積最大的一年生禾本科飼草，具有適應性強、抗寒性強、容易種植、產量高、飼用價值優良等特性[11]。利用燕麥制成的青干草氣味香、口感佳，可溶性碳水化合物含量高，被予以“甜甘草”的美譽[12]。飼用豌豆(Pisumsativum)生長迅速、種植簡單、飼草產量和飼用價值都很高，具有抗低溫能力強、攀援性強、固氮能力強及適應性強的優點[13-15]。燕麥與飼用豌豆混播后不僅可有效合理地利用空間、光照、熱量和水分資源，增加飼草產量[16]，還可營養互補，提高粗蛋白、粗脂肪含量，降低中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維含量，提高飼草品質[17]。飼用豌豆還能通過根瘤菌固定土壤縫隙中游離氮元素，改善土壤結構，提高土壤肥力[18]，從而提高混播草地草產量[19]。

近年來，在青藏高原高寒地區中禾-豆混播的研究主要集中在混播比例、混播種類等方面，但是有關燕麥與飼用豌豆間混作及播種行距栽培技術領域的研究報道很少。由于缺乏對混播草地組成結構、株叢密度、生物量累積分布的科學分析，播種方式對混播草地牧草產量和品質有何影響，適合該區氣候條件的播種方式均尚無定論。因此，本試驗通過研究高寒地區間混作及不同行距交互處理對燕麥、飼用豌豆混播草地飼草產量及營養品質的影響，為青海省飼草混播增產提質提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地基本概括

試驗地位于青海省草原改良試驗站，隸屬于青海省海南藏族自治州共和縣石乃亥鄉境內(99°60′50″ N，37°00′01″ E)，該區域位于青海湖南端，海拔3 270 m，屬典型高原大陸性氣候區，大氣稀薄，干旱少雨，光照時間長，太陽輻射強，平均氣溫在4℃左右，年降水量為523 mm；土壤為栗鈣土，播前土壤理化性質為：有機質49.6 g·kg-1，全氮3.3 g·kg-1，速效磷21.11 mg·kg-1，速效氮78.1 mg·kg-1，速效鉀102.4 mg·kg-1，全磷2.9 g·kg-1。

1.2 供試材料

本試驗選用‘青甜一號’燕麥(‘Qingtian No.1’)和‘青建一號’飼用豌豆(‘Qingjian No.1’)，種子由青海省畜牧獸醫科學院提供。

1.3 試驗設計

試驗于2021年5月下旬在青海省草原改良實驗站開展，采用2因素隨機區組設計，設置不同的播種方式(混播：A1，間作：A2，燕麥單播：A3，飼用豌豆單播：A4)以及不同的行距(30 cm：B1，25 cm：B2，20 cm：B3，15 cm：B4)。小區面積3 m×5 m，每個試驗處理小區的播量一致，間混作小區中播量為燕麥90 kg·hm-2，飼用豌豆45 kg·hm-2，單播處理中燕麥播量為150 kg·hm-2，飼用豌豆播量為90 kg·hm-2，3次重復。試驗地無底肥、無追肥、無灌溉，土壤肥力相對均勻。燕麥分蘗期和拔節期除雜草2次。播種方案見表1。

上海國資委提出，要加快混合所有制改革，優先推進品牌企業整體上市和核心資產上市，鼓勵具有一定品牌影響力的國有控股上市公司引入戰略投資者實施“二次混改”。

表1 試驗播種方案Table 1 Experimental seeding scheme

1.4 指標測定及方法

相對生長速率(Relative growth rate，RGR)[20]：每個小區定株燕麥與飼用豌豆各三株，分別于燕麥拔節期/飼用豌豆分枝期(7月15日)、燕麥開花期/飼用豌豆現蕾期(8月14日)、燕麥乳熟期/飼用豌豆開花期(9月12日)以及燕麥蠟熟期/飼用豌豆結莢期(10月11日)用鋼卷尺測量自然高度，并通過以下公式計算相對生長速率：

式中：T1，T2分別為相鄰兩次株高的測定時間；W1，W2分別為T1和T2時的株高；從7月15日到10月11日共計算3個不同時期的相對生長速率，分別記為RGR1(7月15日至8月14日)，RGR2(8月14日至9月12日)，RGR3(9月12日至10月11日)。

草產量[21]：在燕麥蠟熟期、飼用豌豆結莢期整體刈割，采集后迅速裝入密封袋并帶回實驗室。分揀混播樣地中的燕麥和飼用豌豆植株，分別稱其鮮重。在烘箱105℃中殺青30 min，然后65℃烘干至恒重，稱其干重。

營養成分：將烘干草樣用粉碎機粉碎過1 mm篩，選取 3份樣品測定粗蛋白含量(凱氏定氮法)[22]、可溶性糖含量(蒽酮法)[23]、中酸性洗滌纖維含量(范式洗滌纖維法)[20]、粗脂肪含量(乙醚浸提法)[24]、粗灰分含量(直接灰化法)[24]、無氮浸出物含量(含量差減法)[24]。

1 kg干物質能量[25-26]：依據每小區飼草的營養價值，按如下公式計算總能(Gathered energy，GE)、可消化養分總量(Total digestible nutrients，TDN)、消化能(Digestive energy，DE)、代謝能(Metabolic energy，ME)。

GE=(CP×23.86+EE×39.36+CF×
17.58+NFE×17.58)/100

TDN=CP+CF+NFE+2.25×EE

DE=[TDN/(100×1 000)]×4 409×4.184

1.5 數據統計與分析

1.5.1灰色關聯度綜合評價模型 灰色關聯度分析法[27-29]適用于m個組合，n個指標的綜合評價，該模型可減低人為打分出現的偏差，其基本方法是：參考最優目標以供試植株組合在各指標的上限指標為依據，構造出各項指標都優于比較組合的“理想組合”，即飼草產量和品質各項指標構成的數列為最優組合序列X0，供試組合各項指標構成的數列為比較序列Xi(i=1,2，....，k;k為供試組合數目)然后按照以下步驟對數據進行處理。

A.對各混播組合各指標數據進行無量綱初值化處理，即所有最大值指標相應Xi(k)數據除以X0(k)各點的數據，最小值指標以相應X0(k)各點的數據，最小值指標應以相應X0(k)數據除以Xi(k)各點的數據。

B.計算各點(Kij)的絕對差值，公式為：

Δi(k)=|X0(k)-Xi(k)|

C.計算各指標關聯系數值，公式為：

其中a=min|X0(k)-Xi(k)|=0.000；b=max|X0(k)-Xi(k)|。ρ為分辨率系數，一般取值為0.5。

D.計算各指標的關聯度，公式為：

其中，n為參與評價的指標個數。關聯度越高，排名則越前。

1.5.2其余數據分析 數據處理采用Excel軟件和SPSS 18.0 統計分析軟件對不同處理的不同指標進行方差分析，并用Duncan法對各處理進行多重比較。以上作圖均在Sigma plot軟件中完成。

2 結果與分析

2.1 不同處理對燕麥、飼用豌豆相對生長速率的影響

本試驗相對生長速率的測定期為90 d，從7月15日開始第一次測定，利用3個連續測定階段內的平均相對生長速率來測定飼草相對生長速率，結果如表2所示。在生長初期(RGR1)與生長后期(RGR3)混播處理的燕麥相對生長速率顯著高于間作處理及單播處理(P<0.05)，其中混播30 cm處理的相對生長速率最高，較其他處理增加了3.43%～40.25%。飼用豌豆在生長初期(RGR1)與生長后期(RGR3)中單播處理的相對生長速率顯著高于混播處理與間作處理(P<0.05)，在生長中期(RGR2)表現為混播處理高于間作處理及單播處理，其中混播處理的相對生長速率在生長中期較間作處理及單播處理分別顯著提高了11.59%～21.39%。不同行距對燕麥及飼用豌豆的相對生長速率存在顯著影響(P<0.05)，其中燕麥與飼用豌豆均在行距30 cm時的相對生長速率顯著高于其他三個行距(P<0.05)。

表2 不同播種方式對燕麥、飼用豌豆相對生長速率的影響Table 2 Effect of different sowing methods on the relative growth rate of oats and forage peas

2.2 草產量

混播草地草產量以10月初刈割時飼草重量計，此時燕麥正處于蠟熟期，飼用豌豆為結莢期。不同處理對燕麥及飼用豌豆的鮮草產量有著極顯著的影響(P<0.01)，其中混播30 cm處理的燕麥鮮草產量最高，為27.19 t·hm-2，顯著高于其他處理(P<0.05)；飼用豌豆單播15 cm處理的鮮草產量最高，為64.51 t·hm-2，顯著高于其他各處理(P<0.05)。

不同播種方式對飼草干草產量存在極顯著影響(P<0.01)。其中燕麥在混播30 cm處理下的干草產量最高，為12.79 t·hm-2，顯著高于間作處理時的干草產量(P<0.05)；不同行距間燕麥干草產量差異顯著(P<0.05)，其中行距30 cm處理時干草產量較其他三個行距增加了5.54%～65.57%。不同播種方式對飼用豌豆干草產量影響顯著(P<0.05)，干草產量從大到小依次排序為：飼用豌豆單播>間作處理>混播處理。不同行距間飼用豌豆干草產量差異顯著(P<0.05)，其中混播15 cm處理的飼用豌豆干草產量最高，較其他三個行距增加了2.43%～32.86%。

不同處理對燕麥鮮干比存在顯著影響(P<0.05)，其中混播15 cm處理時燕麥的鮮干比最高，顯著高于混播25 cm、混播20 cm、間作25 cm以及燕麥30 cm單播時(P<0.05)，與其他處理之間差異不顯著。間混作對飼用豌豆鮮干比具有極顯著影響(P<0.01)，其中飼用豌豆單播時的鮮干比最高，顯著高于其他播種方式(P<0.05)，其次為間作處理(表3)。

表3 不同播種方式對燕麥、飼用豌豆鮮草產量、干草產量及鮮干比的影響Table 3 Effect of different sowing methods on fresh grass yield,hay yield and fresh-to-dry ratio of oats and forage peas

不同播種方式對總干草產量具顯著影響(P<0.05)，其中飼用豌豆15 cm單播處理時總干草產量最高，為20.72 t·hm-2，顯著高于其他處理(P<0.05)，其次為混播30 cm處理。混播30 cm處理的總干草產量較間作處理增加了21.21%，較燕麥單播處理增加了42.11%(圖1)。間作處理較燕麥單播處理增加了26.52%。

圖1 不同混播方式對總干草產量的影響Fig.1 Effect of different blending methods on total hay yield

2.3 不同播種方式對飼草營養成分的影響

如表4所示，不同處理對混播草地的粗蛋白、中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維、粗灰分以及無氮浸出物含量都具有顯著影響(P<0.05)，對粗脂肪以及可溶性糖含量具有極顯著影響(P<0.01)。飼用豌豆30 cm單播時的粗蛋白含量最高，為12.83%，綜合分析結果中粗蛋白含量由大到小的播種方式為：混播處理>飼用豌豆單播>間作處理>燕麥單播，混播處理與飼用豌豆單播處理的粗蛋白含量差異不顯著，較間作處理增加了39.47%，較燕麥單播處理增加了43.23%。行距間差異顯著(P<0.05)，行距25 cm播種時粗蛋白含量最大，較其他行距增加了1.51%～7.45%。不同播種方式下中性洗滌纖維含量與酸性洗滌纖維含量間存在顯著差異(P<0.05)。燕麥單播時中酸性洗滌纖維含量顯著高于間混作時(P<0.05)，較燕麥單播相比，混播處理時中性洗滌纖維含量降低了15.73%，酸性洗滌纖維含量降低了5.69%；間作處理時中性洗滌纖維含量降低了18.02%，酸性洗滌纖維含量降低了6.16%，結果表明間混作會降低飼草的中酸性洗滌纖維含量，提高飼用價值。

燕麥20 cm單播處理的粗脂肪含量最高，為5.13%，其次為混播30 cm處理(4.83%)，這兩個處理之間差異不顯著，但均顯著高于其他處理(P<0.05)。不同播種方式之間差異顯著(P<0.05)，燕麥單播時的粗脂肪含量顯著高于飼用豌豆單播、間作處理、混播處理(P<0.05)。不同處理間的可溶性糖含量差異極顯著(P<0.01)，其中飼用豌豆20 cm單播時的可溶性糖含量最高，為18.17%，顯著高于其他處理(P<0.05)。飼用豌豆20 cm單播時的無氮浸出物含量最高，為36.33%，與混播25 cm播種、間作20 cm、間作15 cm處理之間具有顯著差異(P<0.05)，與其他處理之間差異并不顯著。

結果表明，播種方式對營養成分的影響大小表現為中性洗滌纖維>酸性洗滌纖維>可溶性糖>粗脂肪>無氮浸出物>粗蛋白>粗灰分。

表4 不同播種方式對燕麥、飼用豌豆混播干草營養成分的影響Table 4 Effect of different sowing methods on the nutrient composition of oat and forage pea mixed hay

2.4 不同播種方式對飼草干物質能量的影響

如表5所示，不同播種方式顯著影響干物質的總能、可消化養分總量、消化能以及代謝能(P<0.05)。燕麥20 cm單播時的總能、可消化養分總量、消化能以及代謝能最大，其次為混播30 cm處理，混播20 cm處理的總能、可消化養分總量、消化能以及代謝能最小。燕麥20 cm單播處理的總能較其他處理增加了0.43%～3.38%，可消化養分總量增加了0.67%～3.68%，消化能較其他處理增加了0.67%～3.68%，代謝能增加了0.67%～3.68%。

干物質的能量受播種方式影響表現為：總能>可消化養分總量>消化能>代謝能。

表5 不同播種方式燕麥、飼用豌豆混播草地干物質能量的影響Table 5 Effect of different sowing methods on dry matter energy of oat and forage pea mixed grass

2.5 飼草養分指標相關分析

在不同播種方式下，將燕麥、飼用豌豆混播草地干草產量、干物質能量(總能、消化能、代謝能)與飼草營養成分(粗蛋白、粗脂肪、可溶性糖)作相關分析。由表6分析可知，1 kg干物質總能與消化能、代謝能呈極顯著正相關關系(P<0.01)，與粗脂肪含量呈顯著正相關關系(P<0.05)；消化能與代謝能及粗脂肪含量呈極顯著正相關關系(P<0.01)；代謝能與粗脂肪含量呈顯著正相關關系(P<0.05)。

表6 草地生產性能的相關關系Table 6 Correlation between grassland production performance

2.6 生產性能綜合分析

運用灰色關聯度理論的權重決策法，選擇飼草干草產量、粗蛋白含量、中性洗滌纖維含量、酸性洗滌纖維含量、粗脂肪含量、無氮浸出物含量、可溶性糖含量、干物質總能、消化能、代謝能以及可消化養分總量等10項指標進行權重比較。其中中酸性洗滌纖維含量采用最低值，其余指標均采用最高值共同構造出“理想組合”。由表7可知，飼用豌豆15 cm單播時飼草綜合性狀最好，其次為混播30 cm處理，間作30 cm處理排第三。

表7 不同播種模式下生產性能的加權關聯度Table 7 Weighted correlations of production performance under different seeding patterns

3 討論

3.1 不同播種方式下相對生長速率及草產量的差異及原因

植物的相對生長效率可表觀其生長效率和生長潛能[30]，是衡量相對生長性能的有效定量指標[31]。在本試驗中，燕麥與飼用豌豆均在七月到八月這一時期相對生長速率最高，此時正是燕麥拔節期以及飼用豌豆分枝期，營養生長及生殖生長旺盛，株高提高的幅度最大，此試驗結果與朱亞瓊等人[32]一致。其中單播時燕麥的相對生長速率均低于間混作時，說明間混作能提高飼草的相對生長速率，使其具有產量優勢[33]。不同行距對飼草的相對生長速率具有顯著影響，其中行距30 cm時有利于燕麥的生長，行距25 cm時有利于飼用豌豆的生長。

產量是反映飼草生產性能的重要指標，產草量越高說明其生產性能越好[34]。青藏高原高寒地區由于氣溫降低往往使得燕麥在灌漿期便停止生長，飼草未達到收獲期便已收獲，可能導致了飼草產量降低，此時通過對混播草地草群結構、牧草種間競爭以及一年生禾豆混播人工草地生物量、品質等系統地研究，總結出適宜青藏高原高寒氣候條件下種植的一年生禾豆混播人工草地種植技術規程，使這類地區充分利用土地與光熱資源，逐步解決家畜在冷季因蛋白等營養缺乏而造成的效益下降等問題，為青藏高原飼草飼料生產提供科學依據[36]。在本試驗中，不同處理對飼草鮮草產量、干草產量均存在極顯著影響，顯著高于燕麥單播，說明間混作較燕麥單播具有優勢，此研究結果與富新年等人[35-39]的研究結果一致。其中混播處理的鮮草產量及干草產量均高于間作處理，說明混播處理更具有產量優勢。行距30 cm處理的草產量最高，其次為行距25 cm，可能是因為行距的減小使兩種作物間的競爭過于激烈，降低了草產量，此結果與安昊云等人的試驗結果一致[40-42]。

3.2 不同播種方式下營養品質及干物質能量的差異及原因

適宜的播種方式和播種行距可以有效利用空間和光熱資源，在維持甚至提高禾本科飼草產量的基礎上改善群體營養品質，達到高產優質的目的[43]。飼草的粗蛋白質含量、中酸性洗滌纖維含量、粗脂肪含量、可溶性糖含量等均是衡量飼草營養品質的主要指標。粗蛋白含量越高，飼草品質越好；中酸性洗滌纖維含量越低，飼草消化率越高，越易被牲畜采食[44]。在本試驗中，燕麥與飼用豌豆間混作及不同行距交互處理對混播草地的飼草品質均具有不同程度的影響，其中混播處理的粗蛋白含量高于間作處理及單播，中酸性洗滌纖維含量均低于間作處理及單播處理，說明間混作會提高飼草的粗蛋白含量降低飼草的中酸性洗滌纖維含量，從而提高飼用價值，其中混播處理綜合效果優于間作處理，此結果與徐強等人[39,45]的研究結果一致。

不同播種方式對干物質能量均有顯著影響，其中總能受播種方式影響最大，混播30 cm播種時的總能、可消化養分總量、消化能以及代謝能值最大，主要可能是因為混播處理時植株每一行密度增加，提升了頂部位葉高度和改變了位葉張角，使頂部1～3位葉對植物光合作用貢獻率，同時行距最大，其葉綠素含量與光合特性大于其他位葉[46-48]，有利于干生物量的合成與累積，此結果與茍蓉等人的試驗結果一致[49]。不同行距對干物質能量具有顯著影響，其中行距30 cm時的各能量值最大，主要是因為行距增大使作物增大對光能的利用率，從而增大了干物質能量。

4 結論

間混作提高了飼草的相對生產效率，增加了飼草產量，其中混播處理的干草產量高于間作處理。播種行距對飼草干草產量具有影響，飼草產量從高到低依次排序為：30 cm>25 cm>15 cm>20 cm。混播處理的粗蛋白含量高于間作處理，中酸性洗滌纖維含量低于間作處理，其中行距為30 cm與25 cm時，其各營養指標相對優于其他兩個行距。因此，通過合理的群體空間結構配置，可以提高養分利用效率從而提高草產量，其中混播30 cm處理綜合表現最優，適宜在青海省高寒地區推廣應用。