苜蓿與禾草不同混播模式研究

2024-07-22 00:00:00辛忠民金曉明楊立霞于志遠巴德日胡劉福芳李雪穎賈楠喬鵬偉田芳姚憲濤

安徽農業科學 2024年13期

摘要研究苜蓿與一年生或多年生禾草在不同牧草組合、播種比例、種植方式下牧草干草量、土地當量比、種間競爭力、相對生物量等指標。結果表明，建植當年牧草播種量影響不同種類牧草的產量。在苜蓿、燕麥混播模式下，40%苜蓿+60%燕麥組合表現較優，干草重247 g/m2，土地當量比LER為1.1，土地綜合效益較高。同行混播25%苜蓿+75%禾草組合表現較優，干草重為951或758 g/m2，土地當量比LER為1.2或1.3，土地綜合效益較高。異行混播苜蓿與禾草行比9∶3組合表現較優，干草重為964或877 g/m2，且牧草間生長競爭較弱，有利于維持人工草地的持久性。

關鍵詞苜蓿；禾草；混播

中圖分類號 S812 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2024）13-0069-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.13.017

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Study on Different Mixed Sowing Patterns of Alfalfa and Grass

XIN Zhong-min， JIN Xiao-ming， YANG Li-xia et al

（Hulunbuir University， Hulunbuir， Inner Mongolia 021008）

Abstract The forage hay yield， land equivalent ratio， inter-specific competitiveness and relative biomass of alfalfa and annual or perennial grass under different forage combinations， seeding ratio and planting methods were studied. The results showed that the seeding amount of herbage in the year of planting affected the yield of different kinds of herbage. In the mixed sowing mode of alfalfa and oat， the combination of 40% alfalfa + 60% oat performed better， the hay weight was 247 g/m2， the land equivalent ratio LER was 1.1， and the land comprehensive benefit was higher. The combination of 25% alfalfa + 75% grass was better than that of other mixed sowing in the same line， the hay weight was 951 g/m2 or 758 g/m2， the land equivalent ratio LER was 1.2 or 1.3， and the land comprehensive benefit was higher. The performance of the combination with alfalfa and grass with the row ratio of 9∶3 was better among different mixed sowing combinations in different rows， and the hay weight was 964 g/m2 or 877 g/m2， respectively. And the growth competition among different kinds of grasses was weaker， which was conducive to the persistence of artificial grassland.

Key words Alfalfa;Grass;Mixed sowing

基金項目內蒙古自治區應用技術研究與開發資金項目（2021GG0325）。

作者簡介辛忠民（1974—），男，遼寧營口人，高級農藝師，農業推廣碩士，從事作物栽培技術方面的研究。*通信作者，教授，博士，從事牧草栽培及草地生態學方面的研究。

收稿日期 2023-07-26；修回日期 2023-08-23

呼倫貝爾天然草地是我國重要的畜牧業基地，占地面積10×104 km2。然而，在人為盲目開墾草地的干擾下，草地生態系統的完整性遭受嚴重破壞。建植優質多年生牧草人工草地是修復退化草地生態系統、緩解天然草地壓力、增加牧草產量、解決草畜矛盾、實現高寒地區生態草牧業可持續發展的重要舉措［1-2］。但是，由于優良鄉土草種單一，單播或混播種植模式不恰當等原因，導致高寒地區人工草地穩定性較差，牧草產量較低，無法維持生產和生態功能的可持續性［3］。

人工草地建植的經典模式是豆科與禾本科牧草混播。禾本科、豆科牧草混播后，競爭和互利同時存在［4］。當競爭作用強度大于互利時，混播群落對資源的利用能力下降，反之混播群落對資源的利用能力增加［5］。因此，適宜的禾本科、豆科牧草混播組合及比例不僅能提高人工草地群落的穩定性，改善土壤物理結構和土壤肥力［6］，而且能提升人工草地的牧草品質和產量［7-8］。目前，對高寒地區不同牧草混播組合及比例的研究較少。筆者以多年生牧草呼倫貝爾雜花苜蓿、一年生燕麥、披堿草、無芒雀麥和羊草為供試材料，設置不同的混播組合及比例，探索適宜的混播模式，以期為高寒地區禾豆混播人工草地的建植提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于呼倫貝爾學院牙克石農林試驗實訓中心，供試土壤為黑鈣土壤，年降雨量400 mm左右，年均氣溫-5～-1 ℃，有效積溫1 700～1 850 ℃，無霜期70～95 d，屬于寒溫帶季風性氣候［9］。

1.2 試驗材料

以呼倫貝爾雜花苜蓿、一年生燕麥（Avena sativa L.）、無芒雀麥（Bromus inermis Leyss.）、披堿草（Elymus dahuricus Turcz.）、羊草［Leymus chinensis（Trin.）Tzvel.］5種豆科或禾本科牧草為研究對象。

1.3 小區設計

試驗將苜蓿與一年生燕麥，多年生無芒雀麥、披堿草、羊草按不同牧草組合、播種比例和種植方式混播。苜蓿與一年生燕麥混播共6個處理，與多年生無芒雀麥、披堿草、羊草混播共14個處理。試驗小區采用完全隨機排列，3次重復。同行混播試驗小區面積為5.5 m×6.0 m，異行混播試驗小區面積5.5 m×3.6 m。

1.4 播種技術

牧草播種采取單播與混播2種方式。單播等同單作，種植單一牧草。混播種植方式通常有同行播種、異行播種［10-11］和交叉播種。同行播種是將不同牧草播在同一條種溝內。異行播種是將不同牧草播在不同種溝內，一行或數行間隔呈帶狀交替種植。交叉播種是先行條狀播種一種牧草，后交叉式或垂直條播另一種牧草［12］。該試驗采用同行混播和異行混播種植方式，人工播種，行距30 cm，播種深度2～4 cm。

1.5 試驗設計

在大興安嶺北部地區，苜蓿一般在每年6—7月份播種，生長期較短。若單獨種植苜蓿，當年單位面積牧草產量不高，土地利用率較低。通過苜蓿與燕麥混播，能發揮燕麥當年生長勢較強、產量高的優點，使單位面積土地綜合產草量保持較高的水平。第2年，返青的苜蓿生長優勢強，單位面積產草量和土地利用率高。通過苜蓿與燕麥混播，達到了各年度均保持較高產草量和土地利用率的目的。苜蓿與多年生禾草無芒雀麥、披堿草、羊草根據不同牧草組合、播種比例，采取同行混播或異行混播種植方式。同行混播模式，雜草不作任何處理，自然生長；異行混播模式，第2年使用2，4-D丁酯或咪唑乙煙酸進行化學除草。

試驗通過調查建植當年及第2年苜蓿與禾草的牧草產量、土地當量比和種間競爭力、2年總產量，牧草相對生物量等情況，探討苜蓿與禾草的適宜混播模式。

苜蓿與禾草混播的組合類型、種植方式、牧草組合、播種比例等設計見表1。

1.6 取樣時間及測定指標

1.6.1 取樣時間。

播種當年在9月份取樣；第2年，分次取樣，以苜蓿現蕾期為取樣時間，第1次取樣在苜蓿苗返青后首次現蕾期（6月下旬），第2次取樣在首次刈割后苜蓿第2次現蕾期（8月下旬）。

1.6.2 測定指標與方法。

1.6.2.1 干草重。每個處理試驗小區隨機選取3個1 m×1 m的樣方，對樣方內苜蓿、披堿草、無芒雀麥、羊草及其他雜草分別測定產量，將樣方內的牧草留茬5 cm收割，測定牧草鮮重；同時，每個試驗小區稱取鮮樣，放入65 ℃烘箱中烘干并稱重，折算出1 m2的干草重。

1.6.2.2 土地當量比。土地當量比（LER）［13］的計算公式如下：

LER=YmiYms+YpiYps（1）

其中：Ymi和Yms分別表示苜蓿混播產量和單作產量；Ypi和Yps分別表示禾草混播產量和單作產量。如果LER大于1，表示苜蓿與禾草混播比單作有更好的綜合效應。

1.6.2.3 種間相對競爭力。種間相對競爭力［13-14］是指2種牧草對資源的競爭能力。

Amp=Ymi（Yms×Pm）-Ypi（Yps×Pp）（2）

式中：Amp為苜蓿相對于禾草的資源競爭力；Ymi和Yms分別代表苜蓿混播和單作的產量；Ypi和Yps分別代表禾草混播和單作的產量；Pm和Pp分別代表苜蓿和禾草的種植比例。當Amp＞0時，表示苜蓿種間相對競爭力強；當Amp＜0時，表示苜蓿種間相對競爭力弱。

1.6.2.4 相對生物量。相對生物量（RM）是指每個處理樣方內某一種牧草干草重占所有植物干草重的百分比。

1.7 數據處理

使用Excel 2003軟件進行數據統計分析和繪圖。

2 結果與分析

2.1 播種比例對不同混播模式干草重的影響

由圖1可知，建植當年，各處理苜蓿干草重隨著播種比例的增加而上升，燕麥干草重整體隨著播種比例的下降而降低，二者干草重之和整體呈下降趨勢；第2年，第1茬苜蓿干草重隨著播種比例的增加而上升，第2茬苜蓿干草重隨著播種比例的增加而略有下降，2茬苜蓿干草重之和隨著苜蓿播種比例的增加呈上升趨勢。2年混播干草重隨著苜蓿播種比例的增加而上升。

由圖2可知，隨著播種比例的增加，各處理第1茬苜蓿干草重先下降后上升，第2茬苜蓿干草重平穩上升，2茬苜蓿干草重總和呈先下降后上升的趨勢。各處理第1茬、第2茬、2茬禾草干草重隨著播種比例的降低整體均呈下降的趨勢。混播處理2茬干草重之和隨著苜蓿播種比例的上升呈先上升后下降再上升的趨勢。從2茬苜蓿+禾草干草重來看，苜蓿與無芒雀麥混播E5處理較高，苜蓿與披堿草混播E10處理較高。

由圖3可知，苜蓿與禾草混播的苜蓿干草重隨著苜蓿播種比例的增加而增加，禾草干草重隨著苜蓿播種比例的增加而降低，混播干草重E12、E14處理較高。

2.2 不同混播模式下干草重、土地當量比和種間競爭力

由表2可知，苜蓿與燕麥混播試驗中建植當年混播模式Y3處理表現較優，牧草干草重為247 g/m2，土地當量比LER為1.1，土地綜合效益較高，苜蓿種間競爭力表現較弱；第2年Y6處理表現較優，2茬干草重為1 024 g/m2。

由表2可知，苜蓿與多年生禾草混播試驗中第2年異行混播2茬干草重為609～964 g/m2，同行混播2茬干草重為601～951 g/m2。異行混播種植模式下，苜蓿與羊草組合不同播種比例的干草重均高于同一播種比例的苜蓿與披堿草組合，處理E11、E12、E13、E14第2年2茬干草重分別為834、964、609和877 g/m2，土地當量比LER均大于1，其土地綜合效益高于單作。同行混播種植模式下，苜蓿與無芒雀麥組合第2年2茬干草重為713～951 g/m2，苜蓿與披堿草組合第2年2茬干草重為601～810 g/m2，同一播種比例下苜蓿與無芒雀麥組合的第2年2茬干草重均高于苜蓿與披堿草組合。

苜蓿與無芒雀麥混播25%苜蓿+75%無芒雀麥組合較優，苜蓿與披堿草混播75%苜蓿+25%披堿草組合較優。苜蓿與無芒雀麥混播各處理土地當量比大小順序為E5>E6=E7，苜蓿與披堿草混播各處理土地當量比大小順序為E8>E10>E9。二者均以25%苜蓿+75%禾草組合較優，土地綜合效益較高。苜蓿與無芒雀麥混播各處理種間競爭力Amp大小順序為E5>E7>E6，苜蓿與披堿草混播各處理種間競爭力Amp大小順序為E8>E9>E10，二者均以25%苜蓿+75%禾草組合表現較優。

2.3 不同混播模式牧草相對生物量

由表3可知，建植當年單作處理Y1和Y6的苜蓿+禾草相對生物量分別為91.4%和26.6%。混播處理Y2、Y3、Y4、Y5的苜蓿+禾草相對生物量建植當年和第2年分別為21.4%～69.1%和59.2%～62.2%，其中建植當年Y2、Y3、Y4、Y5處理的苜蓿相對生物量為2.0%～11.9%，燕麥相對生物量為14.1%～57.9%。單作處理E1、E2、E3、E4苜蓿+禾草相對生物量建植當年和第2年分別為5.2%～24.9%和67.7%～99.2%。混播處理E5、E6、E7、E8、E9、E10、E11、E12、E13、E14的苜蓿+禾草相對生物量建植當年和第2年分別為13.6%～42.2%和72.1%～98.8%，其中苜蓿相對生物量分別為9.3%～36.7%和30.0%～90.8%，無芒雀麥相對生物量分別為4.3%～6.9%和6.0%～42.1%，披堿草相對生物量分別為2.8%～7.0%和6.1%～19.4%，羊草相對生物量分別為7.3%～8.1%、24.1%～37.3%。

對于同行混播建植當年和第2年苜蓿+禾草相對生物量，苜蓿與無芒雀麥混播（E5、E6、E7）分別為13.6%～42.2%和72.1%～84.9%，苜蓿與披堿草混播（E8、E9、E10）分別為19.4%～29.8%和86.3%～96.9%。

對于異行混播建植當年和第2年苜蓿+禾草相對生物量，苜蓿與羊草混播（E11、E12）分別為35.4%、32.6%和 96.5%、98.8%，苜蓿與披堿草混播（E13、E14）分別為26.0%、24.9%和98.0%、97.5%。4個處理的苜蓿和禾草相對生物量，建植當年分別為21.4%～27.3%和2.8%～8.1%，第2年分別為61.5%～81.4%和16.1%～37.3%。

3 討論與結論

3.1 討論

（1）通過分析不同播種比例各處理干草重變化發現，隨著播種量比例的降低，一年生或多年生混播禾草干草重均有所下降。苜蓿干草重變化在不同牧草組合中表現不同，苜蓿與燕麥混播時隨著播種比例的降低而下降；與多年生禾草同行混播時，2茬苜蓿+禾草干草重隨著播種比例的增加呈先上升后下降再上升的趨勢；與多年生禾草異行混播時苜蓿干草重隨播種比例的增加而增加。以上結果表明苜蓿與禾草混播時干草重受牧草組合、種植方式等因素的影響。禾草和豆科牧草在混播草地中處于受益還是受抑制狀態很大程度上取決于其初始混播比例［15］。

（2）通過分析苜蓿與燕麥混播2年干草重發現，苜蓿與燕麥混播達到提高牧草產量的作用。建植當年，苜蓿和燕麥均以單作干草重最高，苜蓿干草重141 g/m2，燕麥干草重260 g/m2。混播Y3處理建植當年干草重247 g/m2，土地當量比LER=1.1＞1，土地綜合效益較其他處理更高。以上結果表明苜蓿與燕麥混播比例為40%∶60%時，土地綜合效益較高，與馮廷旭等［16］認為燕麥+飼用豌豆（6∶4）處理的綜合效益較高，鮮、干草產量與飼草營養品質較優的結果相符。第2年，2茬干草重以苜蓿單作較高，干草重1 024 g/m2。建植當年與第2年2年牧草干草重之和苜蓿單作（Y6）較高，干草重1 165 g/m2。

（3）通過分析第2年第1、2茬牧草干草重發現，第1茬干草重均高于第2茬，究其原因是第1茬牧草從當年4月中旬開始生長，8月下旬收獲，經過90 d左右的生長期，地上物質積累較多；第2茬牧草生長期30 d左右，地上物質積累較少。第1茬牧草收割后，可以加強田間管理，促進第2茬牧草的生長，提高其產量。

（4）通過分析苜蓿與多年生禾草混播干草重及相對生物量發現，建植當年牧草干草重8～118 g/m2，苜蓿+禾草相對生物量5.2%～42.2%，產量較低，在植物群落中處于劣勢；第2年，2茬干草重為243～964 g/m2，苜蓿+禾草相對生物量為67.7%～99.2%，產量較高，在植物群落中處于優勢。其中，同行混播苜蓿與無芒雀麥E5、苜蓿與披堿草E10，異行混播苜蓿與羊草E12、苜蓿與披堿草E14處理表現較優。

（5）通過分析不同混播模式土地當量比和種間競爭力發現，E5處理2茬牧草干草重951 g/m2，土地當量比LER為1.2，土地綜合效益較高，種間競爭力強（Amp=1.7）；E8處理2茬牧草干草重758 g/m2，土地當量比LER為1.3，土地綜合效益較高，種間競爭力強（Amp=1.8）。E12處理2茬牧草干草重為964 g/m2，土地當量比LER為1.2，土地綜合效益較高，種間競爭力弱（Amp=-0.2）。同行混播25%苜蓿+75%禾草組合較優，與左艷春等［17］的研究結果相符。異行混播75%苜蓿+25%羊草（行比9∶3）組合較優。從物種群的競爭原理來看，同種植物對環境資源具有大致相同的要求，而不同植物種群對同一環境資源的利用會出現互補功能［18-19］。在苜蓿處于相對弱勢的情況下，行比9∶3的種植方式能較好地協調苜蓿與多年生禾草對光、水和土壤礦物元素等資源的競爭，優化豆科牧草與禾草生態位的分離［20-21］，有利于各種牧草共存，種間相容性較好，土地綜合效益較高。

（6）混播的苜蓿和禾草間存在生長競爭，當2種牧草混生時可能導致其中一種牧草生長減弱或消亡［22］。陳積山等［23］在紫花苜蓿和無芒雀麥的混播研究中發現，當無芒雀麥和紫花苜蓿播種比例分別為20%和80%時種間競爭力最大，能抑制其他牧草的生長。通過比較同行混播與異行混播的種間競爭力發現，異行混播種間競爭力小于同行混播，說明各種牧草異區生長有利于保持草地持久性。

3.2 結論

建植當年各種牧草初始混播比例對牧草生長有不同程度的影響，因此建植人工草地、做好前期播種量設計十分重要。建植當年40%苜蓿+60%燕麥組合較優。同行混播25%苜蓿+75%禾草、異行混播苜蓿+羊草行比9∶3組合較優，牧草干草重和土地綜合效益較高。對于相同的牧草組合和播種比例，異行混播優于同行混播，牧草干草重較高，降低2種類型牧草間混播生長競爭，異行混播比同行混播具有一定的優勢，具有較好的應用前景。

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