冀西北地區錯期交叉混播對第3年草地生產力的影響

李 軍， 杜俊穎， 楊 莉， 宋連昭， 李鑫洋， 薛祝林， 劉貴河*

(1. 河北北方學院， 河北 張家口 075000； 2. 張家口市草原監理站， 河北 張家口 075000)

冀西北壩上地區屬于典型的北方農牧交錯帶[1]，該地區是我國華北地區重要的生態屏障，是維護京津地區生態安全，促進區域發展的重要水源涵養功能區[2-3]，對首都經濟圈具有非常重要的意義[4]。近年來，由于自然及人為因素的影響，當地土壤沙化與堿化日趨嚴重，草原生態系統遭到破壞[5]，嚴重制約了當地的可持續發展[6]。而混播草地建植可以有效恢復生態環境、重建生態系統，并為畜牧業提供足夠的優良牧草，能夠實現草牧的良性循環[7-9]，對生態環境建設和經濟發展具有重要支撐作用。

紫花苜蓿(MedicagosativaL.)是世界上栽培面積最廣、優質高產的多年生豆科牧草[10]，常作為建植人工草地的首選草種[11]。無芒雀麥(Bromusinermis)被譽為“禾草飼料之王”[12]，垂穗披堿草(Elymusnutans)根系發達，二者具有耐旱、耐寒、抗逆性強等優點，是退耕還草、生態恢復的主要禾本科牧草[13-14]。紫花苜蓿與禾草混播時，禾草的競爭力呈逐漸減弱趨勢，而紫花苜蓿會隨著混播年限的延長擴大種群，占據更多的資源與生存空間[15-16]。因此，延長豆禾混播草地的使用年限，并使其獲得高產、優質的關鍵是根據不同牧草的生物學特性確定其播量及播期，降低紫花苜蓿與禾草的種間競爭，以增大混播群落的協調性[17-18]。但在生產實踐中，常因混播方式或播種期不當而使牧草種間相容性降低，加劇不同物種間對各種資源的競爭進而導致生長不良[19]。

國內對豆禾混播的相關研究主要集中在混播對草地的提質增產效應、混播組合與混播比例上[20-23]，而豆禾不同播期及交叉混播方式對草地生產力影響的研究卻少有報道[24]，持續研究未見報道。因此本試驗以冀西北壩上地區豆禾牧草不同時期交叉混播第3年的混播群落為研究對象，探究在禾草行間分期播種紫花苜蓿對草地生產力的影響，為該地區建立高產、穩定的多年生人工草地提供理論與實踐依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地選擇在國家牧草產業技術體系張家口綜合試驗站，地處41°10′ N，114°00′ E，平均海拔1 400 m左右。屬溫帶大陸性季風氣候，年平均氣溫2.5℃，年降雨量396 mm，且多集中在7，8，9月，雨量占全年的70%，無霜期110 d，全年日照時數平均2 931.7 h。土壤為砂壤土，土壤表層有機質25.4 g·kg-1，堿解氮121.25 mg·kg-1，速效磷6.33 mg·kg-1，速效鉀125.38 mg·kg-1，pH值為8.03[24]。

1.2 試驗材料及來源

豆科牧草選用黑龍江省農科院提供的‘龍牧801’紫花苜蓿(凈度>95%，發芽率>94%)，禾本科牧草選擇由北京正道生態科技有限公司提供的無芒雀麥、垂穗披堿草(凈度>98%，發芽率>75%)。

1.3 試驗設計

試驗采用單因素隨機區組設計，使用播種機分別播種無芒雀麥(W)與垂穗披堿草(P)，后垂直于禾草播種行人工開溝分期播種紫花苜蓿(M)，以15 d為一個播期，設6個播期：0 d，15 d，30 d，45 d，60 d，75 d，分別以無芒雀麥單播、垂穗披堿草單播為對照。小區面積3 m×13 m，行距30 cm，播種深度3～5 cm，3次重復。各小區豆禾比3∶7，具體播量見表1，其中紫花苜蓿單播播量為18 kg·hm-2，無芒雀麥單播播量為 45 kg·hm-2，垂穗披堿草單播播量為60 kg·hm-2。試驗樣地建植于2019年5月25日，前茬作物為燕麥，試驗期間未進行灌溉和施肥，每年人工除雜草2次，建植當年刈割1次，2020—2021年每年刈割2次。

表1 混播播量Table 1 Seeding rate

1.4 測定項目與方法

1.4.1牧草產量測定 禾草抽穗期進行刈割,刈割前選用1 m×1 m樣方進行測產，每個小區測定3次。留茬高度5 cm，稱量鮮重并置于105℃烘箱中殺青30 min，后于65℃下烘干至恒重，計算其干物質產量。

1.4.2牧草品質測定 每個小區取混合烘干草樣100 g,粉碎過篩后送于烏蘭察布市易馬農牧科技有限公司進行粗蛋白(Crude protein，CP)、粗脂肪(Crude fat，CF)、酸性洗滌纖維(Acid detergent fiber，ADF)、中性洗滌纖維(Neutral detergent fiber，NDF)等品質指標的測定。相對飼喂價值(Relative feeding value，RFV)：(88.9-0.779×ADF)×(120/NDF)/1.29[25]；相對飼草品質(Relative feeding quality，RFQ)：1.949 9RFV-67.038(R2=0.755 2)[26]。

1.5 數據分析

試驗數據通過Excel軟件處理，用SPSS26.0軟件進行方差分析。

2 結果與分析

2.1 交叉混播對牧草產量的影響

混播第3年，MW-0第1茬達6 493.15 kg·hm-2，MW-30第2茬牧草產量達4 278.36 kg·hm-2，分別較同茬無芒雀麥提高了102.05%，9.35%，且顯著高于同茬其他處理；其中MW-0，30，45之間年干草產量無顯著差異，但顯著高于MW其他處理。MP-15年干草產量最高，較單播披堿草提高了171.95%，且顯著高于其他處理，MP-0第1茬、MP-45第2茬牧草產量顯著高于除MP-15外的其他處理(圖1)。

圖1 不同播期交叉混播對第3年干草產量的影響Fig.1 Effect of cross sowing at different sowing days on hay yield in the third year注：圖中不同字母表示處理間差異顯著(P<0.05)Note：Different letters in the figure indicate significant differences at the 0.05 level

2.2 交叉混播對牧草營養品質的影響

如表2所示，混播第3年，第1茬牧草中，MW-0,15,30處理粗蛋白(CP)、粗脂肪(CF)含量均無顯著差異且顯著高于同茬MW-75，其酸性洗滌纖維(ADF)、中性洗滌纖維(NDF)含量顯著低于同茬MW-60,75與對照；第2茬牧草中，MW-0處理CP含量最高且顯著高于同茬MW-60處理，MW-15處理粗脂肪含量最高，較CK顯著提高了20.00%，而MW-0，15，30，60處理NDF含量無顯著差異且顯著低于同茬MW-75與對照，各處理間ADF含量無顯著差異。

表2 MW不同播期交叉混播對第3年牧草品質的影響/%Table 2 Effect of M and W cross sowing at different sowing days on forage quality in the third year/%

此外，第1茬牧草收獲時，MP-0，MP-30處理CP含量較高且顯著高于MP-15，45，60處理及對照，其ADF含量顯著低于MP-60,75處理，MP-0，15，30處理NDF含量顯著低于其他處理，而除MP-60外的各處理間CF含量無顯著差異；第2茬牧草中，MP-0，15處理CP含量較高，與MP-30，45間無顯著差異但顯著高于MP-60，75與對照，MP-15處理CF含量最高且顯著高于除MP-0外的其他處理，MP-15，MP-30處理ADF、NDF含量較低且顯著低于MP-60，75與對照，但與MP-0，45間差異不顯著(表3)。

表3 MP不同播期交叉混播對第3年牧草品質的影響Table 3 Effect of M and P cross sowing at different sowing days on forage quality in the third year

2.3 交叉混播對牧草綜合品質的影響

研究結果表明，MW-0，15，30第1茬牧草相對飼喂價值(RFV)與相對牧草品質(RFQ)較高且顯著高于同茬其他處理及對照；其第2茬牧草RFQ顯著高于同茬其他處理，而RFV顯著高于同茬MW-75，但與MW-45，60間無顯著差異。MP組合中，MP-0第1茬牧草RFV最高且顯著高于同茬其他處理，較CK提高了24.61%，RFQ顯著高于除MP-30外的其他處理及對照；MP-15，30處理第2茬牧草RFV、RFQ均較高且顯著高于同茬MP-60，75及對照(表4)。

表4 不同播期交叉混播對牧草綜合品質的影響Table 4 Effect of cross sowing at different sowing days on forage overall quality in the third year

3 討論

3.1 不同播期對牧草產量的影響

混播較單播而言可以顯著提升草地生物量[27-28]，主要原因在于不同牧草的莖、葉在空間上的分布更合理，可以有效接受光輻射，制造更多的有機物質[29]。豆禾混播草地不同物種間會產生種間競爭，且二者的競爭強度存在顯著差異[30]，為了促進牧草生長，可以適當降低優勢牧草的競爭力[31]，以維持混播群落豆禾牧草間的平衡。混播草地的種間競爭呈階段性，在豆禾混播草地出苗期，混播草地的種間競爭更為激烈[32]；豆禾混播草地優勢之一是豆科牧草的固氮效應，但豆科牧草向相鄰植物轉移氮素的數量因物種、距離等因子而異[33]，因此，適宜的物種搭配可以降低物種競爭[34]。混播第3年，不同物種生態位分化完全，對各種資源的分配更加合理，草地群落穩定性與種間相容性有所提高[19]，可以最大程度的發揮混播優勢。謝開云[35]和徐炳成[36]等研究表明，在紫花苜蓿與禾草混播群體中，紫花苜蓿具有更顯著的競爭優勢。本研究中，紫花苜蓿與無芒雀麥、垂穗披堿草交叉混播第3年，同期播種的紫花苜蓿較禾草返青早，是混播草地中的優勢草種，結果與前人類似。蔣美艷等[37]在研究中發現，混播綠肥的生物量會隨播種期延遲而降低；姚澤英[23]發現，在建植當年，垂穗披堿草播后一月內播種紫花苜蓿產量最高。本研究中紫花苜蓿與無芒雀麥同期交叉混播年干草產量最高，在垂穗披堿草播后15 d交叉播種紫花苜蓿較其他處理具有顯著優勢，與建植當年結果相似；而在禾草播種60 d,75 d后交叉混播紫花苜蓿，干草產量明顯降低。這主要是由于牧草的產量峰值會隨播期變化[38]，在禾草抽穗期刈割，延后播種的紫花苜蓿尚未達到其產量峰值。而且隨著播期的延遲，紫花苜蓿越冬率下降，進而影響生物量[39]，尤其在經歷兩次越冬后，播期較早的混播群落優勢更為顯著。由此可見，根據不同草種各自的生物學特性確定其播種時間，對維持混播群落高產及穩定是至關重要的。

3.2 不同播期對牧草品質的影響

CP和CF、ADF與NDF是評價牧草品質的重要指標[40]，其中ADF、NDF直接影響牧草消化率及適口性[41]。紫花苜蓿含有較高的蛋白質，而禾本科牧草含有較高的碳水化合物，二者混播不僅可以顯著提高牧草營養品質[17]，而且可以能夠盡快覆蓋地表，有效抑制雜草萌發與生長[42]。本研究表明，混播第3年，紫花苜蓿在禾草播后0～30 d與其交叉混播可以顯著提升牧草CP及CF含量，并且顯著降低牧草ADF與NDF含量；而在禾草播后60～75 d交叉混播牧草CP、CF含量與單播禾草間無顯著差異。混播草地牧草品質與豆禾比例有關[43]，在混播草地中適當提高紫花苜蓿的比例有利于提高牧草品質[44]。但是隨著播期的延遲，紫花苜蓿的越冬率也隨之下降[39]。一方面，在本研究中，在禾草播后60～75 d播種的紫花苜蓿，不利于紫花苜蓿地上部與地下部生物量的積累[45]，尤其是本試驗地經歷2次越冬，在這一過程中，對紫花苜蓿造成損耗；另一方面，建植當年，播期過晚的紫花苜蓿在捕獲資源的過程中不再具備強競爭力，產量所占比例變小，在禾草播后60～75 d播種紫花苜蓿的處理較同天播種的處理相對牧草品質降低了23.93%～40.35%[46]。因而紫花苜蓿播期較晚的處理營養品質顯著低于0～30 d內播種的處理。由此可見，在生產實踐中牧草的播種時期會對牧草品質產生較大的影響[38]，掌握適宜的播種時期是有效調整不同牧草種間相容性，提高草地質量的有效途徑。

4 結論

紫花苜蓿在無芒雀麥、垂穗披堿草播后30 d內與其交叉播種可以顯著提高第3年草地產草量及牧草品質；而在禾草播種30 d后播紫花苜蓿，與單播禾草間無顯著差異。綜上所述，在冀西北壩上地區建植豆禾混播草地時，可于禾草播后一月內交叉播種紫花苜蓿。