呼倫貝爾地區(qū)燕麥與豌豆混播對燕麥產量和品質的影響

劉建明，周鎮(zhèn)磊，曹 東，劉寶龍，王東霞，張懷剛

（1. 青海大學，省部共建三江源生態(tài)與高原農牧業(yè)國家重點實驗室，青海 西寧 810016；2. 青海省作物分子育種重點實驗室，青海 西寧 810001）

燕麥（Avena sativa）是一年生草本飼草作物，在我國種植區(qū)域廣泛，主要分布在北方的高寒冷涼和半干旱農牧交錯區(qū)[1-2]。燕麥具有適應性強、產量高和含有較多可溶性碳水化合物的優(yōu)點，是畜牧業(yè)的主要飼草植物之一。但燕麥的種植目前主要以單播為主，草地混播相對較少[3-4]。然而，燕麥與其他禾本科作物一樣，長期單播和連作會出現一系列問題，如草產量大幅度減少、土壤養(yǎng)分和肥力下降[5-7]。

近年來，受自然環(huán)境和人類活動的影響，呼倫貝爾等高寒牧區(qū)的天然草甸大幅度退化，飼草供應不足，不僅對當地畜牧業(yè)造成了嚴重影響，而且嚴重威脅到當地草地生態(tài)系統(tǒng)的平衡[8-9]。解決這一問題的最有效方法是建立人工草地，采取的主要措施是將生育期接近的豆科植物和禾本科植物進行混播[10-11]。飼用豌豆具有適應性強、種植簡單和抗旱性強等優(yōu)點。有研究表明，禾本科植物與豆科植物的混播體系可通過對自然循環(huán)資源的協(xié)同利用，提高飼草粗蛋白含量，降低中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維含量，提高牧草品質[12-14]；還可顯著提高土壤水肥利用率，改善土壤理化特性[15]；同時，禾本科植物可吸收豆科植物根周圍的有效氮，減緩“氮阻遏”效應對禾本科牧草生長的影響[16-17]。燕麥與箭筈豌豆混播后可以彌補燕麥營養(yǎng)成分低的不足[18]。黎松松等[19]和馮廷旭等[20]研究表明，燕麥和豌豆混播時，混播比例按種子占單播重量的實際比例來計算，混播與單播密度相同[19]。為了進一步確認適宜呼倫貝爾地區(qū)燕麥與豌豆混播的最佳混播比例，選擇呼倫貝爾地區(qū)燕麥種植的中心區(qū)域特泥河試驗站和鄂溫克試驗站，以燕麥品種青海444 和豌豆品種青建1 號為材料，研究了不同混播處理對飼草產量和品質、農藝性狀的影響，以期為呼倫貝爾地區(qū)燕麥與豌豆合理混播提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地點

試驗地點位于呼倫貝爾市陳巴爾虎旗的特泥河試驗站（119°45′E，49°13′N）和鄂溫克族自治旗的鄂溫克試驗站（119°48'E，49°17′N），屬典型的中溫帶半溫潤和半干旱溫帶大陸性氣候，海拔650 m 左右，年平均氣溫0℃以下，降水多集中在夏季，降水量為200～300 mm。特泥河試驗站土壤為黑壤土，全氮、有效磷和速效鉀含量分別為2.73 g/kg、46.20 mg/kg 和242.00 mg/kg。鄂溫克試驗站土壤為沙壤土，全氮、有效磷和速效鉀含量分別為1.12 g/kg、15.50 mg/kg 和83.00 mg/kg。

1.2 供試材料

供試燕麥品種為青海444，供試豌豆品種為青建1 號，均由青海省畜牧獸醫(yī)科學院提供。

1.3 試驗方法

以燕麥單播量為122.1 kg/hm2、豌豆單播量為78.0 kg/hm2為標準，燕麥和豌豆的混播比例設M0∶1、M1∶2、M1∶1、M2∶1和M1∶0共5 個處理，各處理的燕麥和豌豆的具體混播量見表1。小區(qū)面積為5 m×3 m=15 m2，設3 次重復，按隨機區(qū)組排列。播種前施基肥尿素75.0 kg/hm2、過磷酸鈣149.9 kg/hm2。采用行播，行距20 cm。播種時先開深度為4～5 cm 的溝，然后均勻撒播燕麥與豌豆種子。于2020 年5 月17 日播種，采用常規(guī)方法進行田間管理。

表1 各處理燕麥和豌豆的具體播種量

1.4 測定項目與方法

1.4.1 草產量測定在燕麥灌漿初期，齊地刈割1 m2燕麥（去除非燕麥成分）稱鮮重；從稱完鮮重的燕麥草中取500 g 樣品放入網袋，置于105℃烘箱中烘30 min，然后在65℃烘干至恒重，稱量烘干后的草樣干重，并計算干鮮比。

1.4.2 植物學性狀測定在燕麥灌漿期每小區(qū)隨機抽樣5 株測量株高、重心高度、第二（三）節(jié)長、莖粗、稈壁厚、穗下結節(jié)長和穗長，取平均值。株高為植株主莖基部至頂部長度（不帶芒）；重心高度為將莖稈（帶葉、葉鞘及穗）中部左右位置放于支點上，調節(jié)莖稈位置直至莖稈平衡在支點上時，莖稈基部頂端至平衡支點的距離；第二（三）節(jié)長為從植株基部至第二（三）節(jié)的長度；莖粗為第二節(jié)和第三節(jié)處莖的最粗值；稈壁厚為在測量莖粗的位置剪開用游標卡尺測量的壁厚；穗下結節(jié)長為穗基部向下至第一個節(jié)點的長度；穗長為主莖穗基部至頂端的長度。

1.4.3 總生物量與地上生物量測定在燕麥灌漿期每小區(qū)隨機抽樣5 株，測定單株燕麥整株（包括根）的烘干后重量為單株總生物量（g/株），測定除根系外的地上部烘干后重量為單株地上生物量（g/株），取平均值。

1.4.4 經濟性狀測定在幼苗出齊后每小區(qū)劃定有代表性的樣點2 個，樣點長1 m，寬一般為1～2 行，然后統(tǒng)計每樣點的苗數，并換算成萬苗/hm2；在拔節(jié)初期統(tǒng)計莖數并換算成萬莖/hm2；在成熟期統(tǒng)計穗數并換算成萬穗/hm2；成熟期室內考種時每個樣點取5 株，分別脫粒后統(tǒng)計單株粒數（粒/株）和單株粒重（g/株）；在燕麥正常成熟時收割脫粒，待籽粒自然風干后測定千粒重。

1.4.5 營養(yǎng)品質測定測完鮮草干重后將樣品用粉碎機粉碎，過1 mm 篩，采用FOSS 公司生產的的NIR System 5000 近紅外光譜分析儀掃描分析品質，選用已有的燕麥模型，測定粗蛋白、粗脂肪，灰分、Ca、P、中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量。

1.5 數據統(tǒng)計分析

采用 Excel 2010 軟件和 SPSS 24.0 軟件進行數據統(tǒng)計分析。

2 結果與分析

2.1 不同混播處理對燕麥鮮草產量的影響

特泥河試驗站不同混播處理的鮮草產量為24 011.25～34 015.8 kg/hm2，干草產量為10 095.3～12 280.35 kg/hm2，M1∶2處理的燕麥鮮、干草產量都顯著高于M2∶1和M1∶0處理（見圖1 和圖2）；不同混播處理的燕麥干鮮比為0.36～0.42，M2∶1處理的干鮮比顯著高于其他處理（圖3）。鄂溫克試驗站不同混播處理的燕麥鮮草產量和干草產量也有顯著性差異，也是M1∶2處理的燕麥鮮、干草產量均顯著高于M2∶1和M1∶0處理（見圖1 和圖2）；不同混播處理的燕麥干鮮比為0.32～0.38，M1∶1處理的干鮮比顯著高于M2∶1和M1∶2處理（圖3）。

圖1 特泥河試驗站和鄂溫克試驗站不同混播處理對燕麥鮮草產量的影響

圖2 特泥河試驗站和鄂溫克試驗站不同混播處理對燕麥干草產量的影響

圖3 特泥河試驗站和鄂溫克試驗站不同混播處理對燕麥干鮮比的影響

2.2 不同混播處理對燕麥生物量的影響

由圖4 和圖5 可知，特泥河試驗站和鄂溫克試驗站不同混播處理的燕麥單株總生物量均存在差異性顯著，2 個試驗站的燕麥單株總生物量都是M1∶1處理顯著高于M2∶1和M1∶2；2 個試驗站的燕麥單株地上生物量都是M2∶1處理最低、M1∶0處理最高，且M2∶1顯著低于M1∶0、M1∶1，但M1∶0與M1∶1處理間不存在顯著性差異，原因可能是由于燕麥與豌豆間的混播比例增大而加劇了燕麥與豌豆間的競爭所造成。

圖4 特泥河試驗站和鄂溫克試驗站不同混播處理對燕麥單株總生物量的影響

圖5 特泥河試驗站和鄂溫克試驗站不同混播處理對燕麥單株地上生物量的影響

2.3 不同混播處理對燕麥植物學性狀的影響

由表2 可知，特泥河試驗站不同混播處理的燕麥植物學性狀存在顯著性差異，M1∶2處理的燕麥株高、穗長、莖粗和第二節(jié)長都顯著高于M2∶1處理；M1∶0處理的燕麥重心高度和稈壁厚都顯著高于M2∶1處理；M1∶1處理的燕麥第三節(jié)長和穗下節(jié)結長均顯著高于M2∶1。鄂溫克試驗站不同混播處理的燕麥植物學性狀也存在顯著性差異，M1∶2處理的燕麥株高、穗長和莖粗都顯著高于M2∶1處理；M2∶1處理的燕麥重心高度、第三節(jié)長和穗下節(jié)結長均顯著低于M1∶0處理；M1∶1處理的燕麥稈壁厚顯著高于M2∶1處理；M1∶2處理的燕麥第二節(jié)長顯著高于M1∶0。

表2 特泥河試驗站和鄂溫克試驗站不同混播處理對燕麥植物學性狀的影響

2.4 不同混播處理對燕麥經濟性狀的影響

由表3 可知，特泥河試驗站不同混播處理的燕麥經濟性狀存在顯著性差異，燕麥的單位面積莖數和穗數都是M2∶1處理顯著大于M1∶2和其他處理；M1∶2處理的燕麥分蘗成穗率和千粒重顯著大于M1∶1和其他處理；燕麥的單株粒數是M2∶1處理最少，僅20.50粒/株，顯著少于其他處理；燕麥的單株粒重是M2∶1處理最輕，為0.53 g/株，顯著輕于M1∶1和其他處理。

表3 特泥河試驗站不同混播處理對燕麥經濟性狀的影響

由表4 可知，鄂溫克試驗站不同混播處理的燕麥經濟性狀存在顯著性差異，燕麥的單位面積苗數、莖數和穗數都是M2∶1處理最多，分別為343.65 萬株/hm2、565.50 萬 莖/hm2和522.00 萬 穗/hm2，均 顯 著 多 于M1∶1和M1∶2處理；不同混播處理間的燕麥分蘗成穗率沒有顯著性差異；單株穗數和單株分蘗數都是M2∶1處理顯著多于M1∶1和M1∶2處理。

表4 鄂溫克試驗站不同混播處理對燕麥經濟性狀的影響

2.5 不同混播處理對燕麥品質的影響

由表5 可知，特泥河試驗站燕麥粗蛋白含量M1∶0處理最低、M1∶2處理最高，且M1∶2和M1∶1處理顯著高于M2∶1和M1∶0處理；燕麥粗脂肪含量M1∶1處理最高，M1∶2處理最低，且兩者間有顯著性差異；燕麥灰分含量M1∶2處理顯著高于M1∶1處理；燕麥單播（M1∶0處理）的鈣含量最低，但磷含量最高，顯著高于M1∶1處理；酸性洗滌纖維含量M1∶2處理最高，顯著高于M2∶1和M1∶1處理；中性洗滌纖維含量M1∶0處理最高，顯著高于M2∶1和M1∶1處理。鄂溫克試驗站不同混播處理燕麥的粗蛋白含量為9.87%～11.57%，M1∶0處理最低，顯著低于M1∶2和其他處理；燕麥粗脂肪含量M1∶2處理最高，顯著高于M1∶1處理；燕麥單播（M1∶0處理）的灰分含量最低，而鈣含量最高，灰分含量最高的是M1∶1處理，鈣含量最低的是M2∶1處理；不同處理間的磷含量沒有顯著性差異；酸性洗滌纖維含量是M1∶1處理最高，顯著高于M2∶1和其他處理；燕麥單播（M1∶0處理）的中性洗滌纖維含量最高，顯著高于M2∶1和其他處理。

表5 特泥河試驗站和鄂溫克試驗站不同混播處理對燕麥品質的影響 （%）

3 討 論

禾豆牧草混播復合系統(tǒng)存在種間競爭，禾本科牧草的再生能力和生長速率往往高于豆科牧草[21]。燕麥占據禾豆牧草混播系統(tǒng)種間競爭的優(yōu)勢地位，源于燕麥根系構型的改善[22]。燕麥在種間競爭具有很高優(yōu)勢的同時，這種競爭也對燕麥的農藝性狀產生很大影響。筆者的試驗結果表明，不同混播處理之間的草產量和農藝性狀存在明顯的差異。禾本科混播比例影響牧草的產量和品質[23]；選擇適宜的混播組分不僅可以提高栽培草地的生態(tài)適應性，還可因混播組分間的互作提高對當地環(huán)境資源（水、熱、光）的利用效率[24]。筆者的試驗結果表明，適合的混播比例可以在一定程度上提高燕麥的株高、莖粗和稈壁厚，草產量和燕麥品質也有一定的提高。孫杰等[25]和向潔等[26]分別認為，混播比例為8 ∶2 和4 ∶6 時混播草地的草產量最高，這可能與牧草品種、試驗地區(qū)水熱條件、土壤肥力狀況等有密切關系。中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維是決定飼草品質的重要因素[27]；豆科與禾本科牧草混播比禾本科牧草單播的粗蛋白質含量和牧草產量高，可消化有機物質的值也增高[28]。筆者的研究結果表明，隨著豌豆播種量的減少，燕麥粗蛋白含量有所提高，中性洗滌纖維含量和酸性洗滌纖維含量有所下降。向潔等[26]在北京地區(qū)的試驗結果表明，燕麥與箭筈豌豆以高比例（3 ∶1）混作時產量最高，在燕麥灌漿期同行混播較燕麥單作增產16.33%，在燕麥蠟熟期增產 40.19%；田福平等[29]在黃土高原的研究結果表明，燕麥與箭筈豌豆1 ∶1 混播草地在燕麥乳熟期、箭筈豌豆盛花期收獲時生物量高于單播處理。筆者的研究結果表明，不同混播處理草地生物量差異顯著，在燕麥灌漿初期，特泥河試驗站和鄂溫克試驗站均是M1∶2處理的燕麥鮮、干草產量最高，最高鮮草產量達34 015.8 kg/hm2。同時，M1∶2處理的燕麥株高、穗長和莖粗均有明顯提高；其粗蛋白含量也最高，達11.57%，顯著高于燕麥單播（M1∶0處理）；其中性洗滌纖維含量比燕麥單播（M1∶0處理）明顯降低。因此，燕麥與豌豆混播較單播具有明顯的產量優(yōu)勢，且以1 ∶2的混播比例較為適宜。