不同播種量毛苕子與燕麥混播對草地生產性能及營養品質的影響

馮 琴， 王 斌， 王騰飛， 倪 旺， 鄧建強， 蘭 劍*

(1.寧夏大學農學院， 寧夏 銀川 750021； 2.寧夏草牧業工程技術研究中心， 寧夏 銀川 750021; 3.農業農村部飼草生產模式創新重點實驗室， 寧夏 銀川 750021)

近年來，寧夏畜牧業發展迅速，但受種植結構和自然條件影響，該區域草畜供需失衡。已有研究表明，建植優質高產的人工草地是彌補飼草缺乏、緩解草畜矛盾和促進畜牧業健康發展的有效措施之一[1-2]。人工混播草地主要以豆科與禾本科牧草混播為主，通過對其科學合理的組合與配比，可有效提升對養分、光照及空間等資源的利用效率[3-4]，進而提高草地生產力，為混播草地的穩產、高產奠定堅實基礎[5]。豆禾混播以其較高的生產性能和均衡的營養品質備受關注，但不同牧草在不同地區表現出的生態適應性和種間相容性存在較大差異，在生產實踐中更是限制于混播組合及混播比例，造成種間競爭加劇，最終呈現出生產力及營養品質下降的結果[6]。因此，分析特定環境條件下不同物種混播搭配及混播比例對生產性能的影響是建植人工混播草地極其重要的研究內容，對混播草地維持較高生產力具有重要意義。

牧草品種的選擇及合理配比是建植高效生產混播草地的關鍵[7-8]。張輝輝等[9]在隴中地區對紫花苜蓿(Medicagosativa)與三種不同的禾本科飼草混播研究發現，紫花苜蓿與葦狀羊茅(Festucaarundinacea)播種量分別為4.5 kg·hm-2和14.0 kg·hm-2混播時，紫花苜蓿株高較單播降低0.53%～5.04%，葦狀羊茅株高較單播升高11.18%～23.89%；秦燕等[10]對燕麥與箭筈豌豆(Viciasativa)進行混播試驗發現，牧草產量較燕麥單播增產28.3%；Sadeghpour等[11]對大麥(Hordeumvulgare)與苜蓿(Medicagoscutellata)的研究發現，當苜蓿播種量為8.0 kg·hm-2時，土地當量比(Land equivalent ratio，LER)值更高(1.07)，說明其混播優勢更為明顯。茍文龍等[12]研究豆禾混播草地營養品質對混播比例的響應，發現多花黑麥草(Loliummultiflorum)與箭筈豌豆混播時混合牧草粗蛋白含量較多花黑麥草提高36.55%。燕麥因其抗逆性強、產草量高等優良特點在我國西北地區廣泛種植；毛苕子作為一年生豆科植物，具有攀援生長習性，富含蛋白質但產量較低，二者混播可在一定程度上提高飼草產量和改善營養品質。前人對混播草地的研究主要集中在牧草生產性能與營養品質方面，其中關于毛苕子與燕麥混播的研究主要集中于混播比例和混播方式[13-14]，對毛苕子不同播種量的研究鮮見報道，鑒于此，本試驗將不同播種量毛苕子與燕麥混播，探討在燕麥播種量不變的情況下，混播不同播種量的毛苕子對草地生產性能及牧草營養價值的影響，以期為寧夏干旱區毛苕子與燕麥混播草地高效生產提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于寧夏鹽池縣花馬池鎮四墩子行政村(37°46′26″ N，107°26′16″ E，海拔1 460 m)，屬典型大陸性季風氣候，年均氣溫9.0℃，年均日照時數3 265.0 h，年均降水量205.2 mm，且65%集中在6—9月；干雨季分明，雨熱同季；年均無霜期164 d。土壤類型為灰鈣土，pH值8.3，0～20 cm土層有機質含量為6.80 g·kg-1，堿解氮含量89.65 mg·kg-1，速效氮含量24.57 mg·kg-1，速效鉀含量122.57 mg·kg-1，速效磷含量7.62 mg·kg-1。

圖1 2021年試驗區降水和溫度情況Fig.1 Precipitation and temperature in the test area in 2021

1.2 試驗材料

毛苕子品種為‘VILLANA’，燕麥品種為‘喜越’(表1)。

表1 供試材料信息Table 1 Information of test materials

1.3 試驗設計

采用單因素隨機區組設計，設置7個處理組，即毛苕子不同播種量(V1：33.0 kg·hm-2、V2：45.0 kg·hm-2、V3：57.0 kg·hm-2、V4：69.0 kg·hm-2和V5：81.0 kg·hm-2)與燕麥(120.0 kg·hm-2)混播、毛苕子單播(VD：57.0 kg·hm-2)和燕麥單播(OD：180.0 kg·hm-2)，混播方式為同行混播。小區面積63 m2(10.5 m×6 m)，3個重復，總計21個小區。小區間隔1 m，設2 m保護行。2021年5月6日以條播方式進行人工翻耕、耙耱、整平、開溝播種，行距30 cm，播深3～4 cm。各指標于2021年7月22日測定(燕麥灌漿期)。

試驗地灌水方式采用地面滴灌，滴灌帶間隔60 cm，滴頭間隔30 cm。生長季灌水3次(2021年5月21日，6月18日，7月10日)，每次灌水量為825 m3·hm-2；拔節期施尿素120 kg·hm-2(總氮≥46%)、磷酸二銨120 kg·hm-2(P2O5≥46%)，生育期內人工除草2次。

1.4 指標測定與方法

1.4.1農藝性狀 株高：在每個小區內隨機選取燕麥、毛苕子各20株，測定其自然高度。

密度：每個小區內隨機選取6個0.6 m×0.6 m的樣方測定毛苕子和燕麥密度。

1.4.2干草產量 干草產量：于燕麥灌漿期(毛苕子開花期)刈割，每個小區隨機選取6個0.6 m×0.6 m的樣方收獲，留茬高度5～6 cm，收獲后將毛苕子與燕麥分開，放置在烘箱中105℃殺青30 min，80℃烘干至恒重并測定干重，通過計算鮮干比，換算混播草地每公頃干草產量。

1.4.3土地當量比 當LER=1時，表示兩個品種混播與其單播產量相當，對同有限資源有相等的利用能力，當LER>1時，物種間表現出混播優勢；LER<1時則相反[15]。計算公式如下：

LER毛苕子=Yvo/Yv

(1)

LER燕麥=Yov/Yo

(2)

LER=LER毛苕子+LER燕麥

(3)

式中：Yv和Yo分別代表單播條件下毛苕子、燕麥的產量，Yvo、Yov分別代表混播條件下毛苕子、燕麥的產量。LER毛苕子、LER燕麥分別代表毛苕子、燕麥的偏土地當量比，LER為土地利用效率。

1.4.4營養成分測定 本文牧草品質評價選取營養成分指標進行分析，將干草樣品粉碎后，測定5個營養成分指標，包括粗灰分(Crude ash，Ash)、粗脂肪(Ether extract，EE)、粗蛋白(Crude protein，CP)、中性洗滌纖維(Neutral detergent fiber，NDF)和酸性洗滌纖維(Acid detergent fiber，ADF)，測定方法參照《飼料分析及飼料質量檢測技術》[16]。根據中性、酸性洗滌纖維含量，計算相對飼喂價值(Relative feed value，RFV)[17]：

(4)

1.5 綜合評價

關聯度系數：

(5)

(6)

(7)

(8)

式中：xi(k)為原始數據；x0(k)為參考數據；min(i)min(k)|x0(k)-xi|為兩極度差最小差；ρ為分辨系數，一般取0.5；max(i)max(k)|

x0(k)-xi(k)|為兩極度差最大差；|x0(k)-xi(k)|為k點的絕對值；ξi(k)為關聯度系數；γi為等權關聯度；N為樣本數；ωi為權重系數；γi′為加權關聯度。

1.6 統計分析

采用Excel 2019進行數據整理，SPSS Statistics 26.0進行數據統計分析(顯著性分析、Duncan多重比較)，用Origin 2021b作圖。

2 結果與分析

2.1 混播處理對牧草株高與密度的影響

如圖2a所示，播種量對燕麥和毛苕子株高有顯著影響(P<0.05)，燕麥株高較毛苕子高，且隨著毛苕子播種量的增加，毛苕子株高呈先下降后上升再下降趨勢，燕麥株高呈先下降后上升趨勢；其中V4處理下毛苕子株高顯著高于V3，V5和VD處理，達到81.60 cm，較VD提高了51.67%，V1，V2和V4處理間株高無顯著差異，介于75.20～81.60 cm之間；V1，V2和V5處理下燕麥株高均顯著高于V3和V4，其中V2處理下燕麥株高最高，達到104.80 cm，較OD處理提高了5.86%，V1，V2和V5處理間燕麥株高無顯著差異，介于102.20～104.80 cm之間。

圖2 毛苕子不同播種量與燕麥混播對牧草株高與密度的比較Fig.2 Comparison of plant height and density of forage grasses by mixed seeding of vetch seed and oat with different seeding rates注：圖中(V1：33.0 kg·hm-2、V2：45.0 kg·hm-2、V3：57.0 kg·hm-2、V4：69.0 kg·hm-2和V5：81.0 kg·hm-2)為不同播種量毛苕子與燕麥(120.0 kg·hm-2)混播；VD：毛苕子單播；OD：燕麥單播。不同小寫字母表示不同處理間存在顯著性差異(P<0.05)Note:In the figure (V1:33.0 kg·hm-2,V2:45.0 kg·hm-2,V3:57.0 kg·hm-2,V4:69.0 kg·hm-2 and V5:81.0 kg·hm-2),vetch were mixed with oats (120.0 kg·hm-2) at different sowing rates;VD:vetch monocropping;OD:oat monocropping. Different lowercase letters indicate significant differences among different treatments at the 0.05 level

播種量對混播草地密度有顯著影響(P<0.05)，如圖2b所示，隨著毛苕子播種量的增加，毛苕子密度呈先上升再下降趨勢，而燕麥的變化趨勢與之相反；其中，VD處理下毛苕子密度最大，達227枝·m-2，顯著高于其它處理，V5處理的毛苕子密度最小，與VD相差176枝·m-2；燕麥密度在OD處理達到最高，為158株·m-2，顯著高于V3和V4處理，混播處理中V5密度最高，且較OD處理下降了5.70%。

2.2 混播處理對土地當量比的影響

通過測定燕麥和毛苕子的干草產量來計算土地當量比(LER)，可表明混播草地土地利用效率。由圖3可知，LER燕麥始終大于LER毛苕子，表明在不同播種量下，燕麥在混播系統中占據優勢地位。除V4處理外，其他處理的LER值均大于1，表明在V1，V2，V3和V5的混播模式中具有產量優勢，說明燕麥和毛苕子種間存在生態位互補效應，在一定程度上可高效利用光照、水和肥等資源提高草地生產力。

圖3 混播草地LER值的比較Fig.3 Comparison of LER values of mixed grassland

2.3 混播處理對牧草干草產量的影響

如表2所示，適宜的混播比例是提高牧草產量的前提，不同播種量毛苕子與燕麥混播對草地生產力有顯著影響(P<0.05)，VD(7.61 t·hm-2)和OD(10.73 t·hm-2)處理的干草產量顯著高于混播燕麥和毛苕子的干草產量。在V2處理下，草地總干草產量達到最高，較VD，OD處理分別提高了63.21%,15.75%。隨著毛苕子播種量的增加，毛苕子產量占總產量比例呈先上升后下降趨勢，而燕麥產量占總產量比例變化趨勢與之相反。

表2 毛苕子不同播種量與燕麥混播草地生產力的比較Table 2 Comparison of the productive forces of mixed seeding of vetch and oat with different seeding rates

2.4 混播處理對牧草營養成分的影響

如表3所示，毛苕子不同播種量與燕麥混播對牧草各項營養指標均有顯著影響(P<0.05)。V4處理的Ash含量最高，較OD提高了16.79%。VD處理的EE含量顯著高于V1、V2和V3(P<0.05)，OD處理的EE含量最低。VD處理的CP含量最高，為14.99%，顯著高于其他處理(P<0.05)，混播牧草的CP含量較OD處理提高，尤其是V4和V5處理提高的最為顯著，分別較OD處理提高了35.96%～36.07%。VD處理的NDF，ADF含量均最低，混播牧草的NDF，ADF含量較VD處理均升高，較OD處理均下降。同時，VD處理的相對飼喂價值最高(130.17)，與OD和V1處理有顯著差異。

表3 不同處理對牧草營養品質影響的比較Table 3 Comparison of effects of different treatments on forage nutritional quality

2.5 混播處理綜合評價

2.5.1數據無量綱化處理 各指標測定值存在差異，不易比較，須進行標準化處理。采用均值化法，即以參考數列相應的期望指標作為單位，全部數據均去除以期望指標，得到一個在[0,1]范圍的新數列。

2.4.2絕對差 將參考數列各項指標的數值分別減去各處理相應指標的數值，得到一系列的絕對差[最小絕對差(min(i)min(k)|x0(k)-xi|=0.05)和最大絕對差(max(i)max(k)|x0(k)-xi(k)|=0.75)]。

2.4.3關聯系數 根據關聯系數公式(5)，將各絕對差值代入，并取ρ=0.50，得到相應的關聯系數ξ。由表4可知道，各性狀的關聯系數在0.38～1.00之間。

表4 各指標的關聯系數Table 4 Correlation coefficient of each index

2.4.4關聯度 根據灰色關聯度分析理論，關聯度越大表明越接近參考組合，綜合評價表現越優。由表5可知，等權關聯度的排序與加權關聯度分析存在差異，本文采用加權關聯度進行排名，不同處理綜合評價排名依次為：V2>V1>V5>V3=V4，其中毛苕子的最佳播種量為45.0 kg·hm-2。

表5 不同處理的關聯度及其排名Table 5 Correlation degree and ranking of different processing

3 討論

牧草株高和密度是影響干草產量的主要指標。本研究發現，混播后毛苕子與燕麥株高和密度發生不同程度的變化，隨著毛苕子播種量的增加，燕麥株高呈先下降后上升趨勢，毛苕子密度呈現先上升后下降趨勢，燕麥株高變化與魏曉麗等[19]研究結果相似，但毛苕子密度變化與楊鵬年等[20]研究結果不一致，可能是植株通過調整株高和密度響應混播情況，以增強植株對環境的適應能力[21]，而牧草種類、播種量以及自然條件不同，導致植株株高和密度趨勢出現差異。其中，V2處理干草產量最高，該處理下植株的密度居中、株高較高，而V5處理的植株密度最大，但其干草產量相較V2處理較低，造成這一現象的原因可能是V5處理的株高較V2低，植株葉片捕獲的光資源較少，則干草產量較小,這與史志強等[22]研究結果吻合。

草地生產力是體現混播草地價值的重要指標，干草產量越高表明其生產性能越好。劉啟宇等[23]研究發現，適宜比例的雜花苜蓿(Medicagovaria)與新麥草(Psathyrostachysjuncea)混播更能表現出混播優勢，能夠發揮飼草對資源的有效利用，產生互補效應，進而提高草地產量。但當豆禾混播組合不科學或混播比例不合理時，會出現種間競爭強于種內競爭導致飼草產量下降的現象。本研究發現，就草地總干草產量而言，除V4處理外，其他處理均表現出產量優勢(表2)，其中燕麥與毛苕子混播總干草產量較毛苕子單播提高26.41%～63.21%，較燕麥單播干草產量提高0.52%～15.75%，與王富強等[24]的研究結果相似。此外，謝開云等[25]研究表明，混播草地中豆科牧草所占比例較高時，可通過豆科植物生物固氮作用，增加禾本科牧草對氮素的吸收與利用，促進牧草生長，提高牧草產量。

土地當量比是衡量混播優勢的重要指標，其值大于1表明混播草地具有產量優勢[26]。在本試驗中，各混播草地除V4處理外LER值均大于1，種間關系表現為促進作用大于競爭作用(圖3)，其中V2處理(LER=1.25)較單播增產效果最為明顯，說明該混播處理體現出較好的協調關系，這與王斌等[13]研究結果一致，原因可能是燕麥與毛苕子具有明顯的生態位分化，高效發揮了牧草對資源利用的種間互補效應。混播草地中各物種干草產量所占比例既能反映其對草地總生產力的貢獻率，還能體現各物種對資源的競爭能力[27]。本研究表明，燕麥干草產量顯著高于毛苕子(P<0.05)，且LER燕麥>LER毛苕子，這與朱亞瓊等[28]結果相似，原因可能是燕麥植株較高，在空間和光照資源的競爭中占據優勢，成為混播草地中干草產量的主要貢獻者。

豆禾混播可以提高牧草粗蛋白含量，降低粗纖維含量，改善牧草品質，增加家畜采食量，提高消化率[29]。何雙琴等[30]研究表明，在燕麥與箭筈豌豆的混播草地中適當增加箭筈豌豆的播種量，可改善混合牧草營養品質。謝開云等[27]在紅三葉(Trifoliumpratense)與無芒雀麥(Bromusinermis)混播草地中增加紅豆草比例后，混合飼草粗蛋白含量顯著增加。在本試驗中，燕麥與毛苕子混和牧草粗蛋白、酸性和中性洗滌纖維含量均高于燕麥單播，低于毛苕子單播，與前人研究結果一致[13]，主要原因是豆科牧草的粗蛋白含量整體高于禾本科，纖維含量低于禾本科。同時本研究發現，隨著毛苕子播種量的增加，牧草粗蛋白含量呈上升趨勢，酸性和中性洗滌纖維含量呈下降趨勢，相對飼喂價值呈增加趨勢，說明在混播草地中增加豆科牧草占比可有效提高牧草營養價值，較豆科和禾本科牧草單播，混播牧草營養物質含量更均衡，與徐強等[1]、張學梅等[31]結果一致。

4 結論

毛苕子與燕麥混播，播種量45.0 kg·hm-2時干草產量最高。毛苕子與燕麥混播后均可提高牧草粗蛋白含量，降低酸性和中性洗滌纖維含量，有利于牧草營養價值的提高。綜合分析得出，毛苕子播種量為45.0 kg·hm-2與燕麥混播效果最佳，適宜在寧夏干旱區滴灌條件下推廣種植。