水氮耦合處理對林下鴨茅草產量與品質及土壤特性的影響

中圖分類號：S543.3 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0435（2025）05-1602-10

Abstract：Inorder to explore the effects of diferent water and nitrogen coupling treatments on the yield，nutri ent quality and soil physicochemical properties of Orchard grass（Dactylis glomerata） under the forest，the experiment was conducted in two kinds of canopy density （ C₁=0.3 and C₂=0.6 ） in the shallow mountainous area of Beijing. The split plot design was adopted，the main plot was treated with water， namely 150m³?hm^-2 （204 （ ??W₁） ， （ W₂ ）and 450m³?hm^-2 （ W₃） . The secondary plot was treated with nitrogen fertilizer， namely ， 30kg?hm^-2 （ F₂） ， 60kg?hm^-2 （ ?F₃） ， 90kg?hm^-2 （ F₄） and 120kg?hm^-2 （ _F5） . The results showed that under the coupled treatment of 450m³?hm^-2 irrigation and 90kg?hm^-2 nitrogen application （W₃F₄） ，the annual fresh grass and hay yield of D . glomerata under O.3 and O.6 canopy density were the highest，and among them，the annual dry grass yield was 50.55% and 112.44% higher than that of W₁F₁ （ Plt; 0.05），respectively. The crude protein content and relative feeding value（RFV）of the first and second cut dry grass under W₃F₄ treatment were relatively high ，with RFV values ranging from 88.17 to 121.47. Moreover compared with W₁F₁ ，the average contents of total phosphorus and total potassium of 0?20cm soil layer under W₃F₄ treatment were higher .Insummary，the W₃F₄ coupling treatment could improve the yield and nutritional quality of D ：glomerata under the forest，and had a positive effect on improving the soil physicochemical properties of 0-20cm soil layer.

Key Words：Forest-grascompound;Dactylis glomerata;Water-nitrogen coupling;Grass yield;Nutritional qual ity;Soil characteristics

林草復合經營已成為歐洲、北美、新西蘭和澳大利亞等林草資源合理配置、林草畜有機結合的主要產業經濟形式，發揮著重要的經濟、生態和自然資源有效管理的功能[1-3]，林草復合系統可有效改善土壤理化性狀，提高土壤有機質[4-5]，在減輕土壤侵蝕、保持水土和改善林地生態環境方面發揮著重要作用，已逐步形成了農林牧業高質量發展和生態環境建設的新型研發領域[6-7]，成為解決農林牧復合系統中“生產、生態和生活”三生功能的重要抓手，得到了世界各地學者的廣泛關注[8-12]。2023年中央1號文件明確提出“發展林下種養”，對高效挖掘和充分合理利用林下水土資源，構建功能結構合理的林草復合系統提出了更高要求。據第三次全國國土調查主要數據公報，我國林地面積2.84億 hm² ，但存在大面積林下王地資源開發利用不足、林草結合不緊密和林下效益相對較低等生態生產問題，迫切需要開展林下優質飼草高效栽培與管理技術的試驗研究。

鴨茅（Dactylisglomerata）系禾本科（Poaceae）鴨茅屬（Dactylis）多年生疏叢型禾草，亦稱果園草，因其草質柔嫩，葉量豐富，適口性好等優點，在世界各地被廣泛栽培，是草食家畜理想的優質飼草，既可生產鮮草，也可制作干草[13-15]，而且鴨茅耐陰性強，適用于林地種植[16-17]。鐘聲等[18-19]和張新全等[20-21]對二倍體和四倍體鴨茅的生物學特性和農藝性狀研究表明，四倍體鴨茅花粉育性、花粉數量和千粒重等均高于二倍體鴨茅。施肥特別是氮肥對鴨茅等禾本科牧草產量和品質提升具有重要作用，在重慶巫溪紅池壩的試驗表明，鴨茅和紅三葉（Trifoliumpratense）混播草地的最佳施氮量為 30～160kg?hm^-2 ，磷肥施用量為 160～490kg?hm^-2[22] ；寶興'鴨茅種子生產試驗結果顯示，最適宜氮磷鉀配比為3：1：2（氮 120kghm^-2 + 磷 40kg?hm^-2+ 鉀 80kg?hm^-2） ，種子產量可達611kg?hm^-2[23] 。還有學者采用水氮耦合處理在其他禾本科牧草開展試驗研究，例如溫翠平[24]研究表明土壤含水量 75%～85% 和施氮量 329.06kg^?hm^-2 時，王草（Pennisetum purpureum ×P ，americana）草產量提高 76.42% 。徐舶25研究提出了適宜半干旱科爾沁地區無芒雀麥（Bromusinermis）高產優質的最佳水氮耦合處理方案為田間持水量 80% 和氮肥225kg?hm^-2 。畢舒貽等[26]通過研究不同水肥組合對首蓿品質的影響表明 250kg?hm^-2 施肥量與 85%～ 90% 田間持水量的組合，可提高苜蓿營養品質。本試驗開展不同水氮耦合處理對林下鴨茅草產量、營養品質和土壤特性的影響研究，旨在為林下鴨茅優質豐產栽培提供理論依據和技術支撐。

1 材料與方法

1. 1 試驗地概況

試驗地位于北京市房山區大石窩鎮辛莊村國家林下經濟示范基地 ?115^°48^′39^′′E，39^°33^′00^′′N? ，海拔約 32m ，選擇相鄰的2塊生態林地（2013年栽種），樹株行距均為 4m×4m ，其中五角楓 （Acer pictumsubsp.Mono）林地郁閉度為 0.3（C₁） 和北京楊（Populus x beijingensis）林地郁閉度為 0.6（C₂） 。園區土壤均為潮土， pH 值8.17，有機質含量1 11.09g?kg^-1 全氮 0.60g?kg^-1 ，全磷 0.55g?kg^-1 ，全鉀 20.65g?kg^-1 速效氮 58.45mg?kg^-1 ，速效磷 10.92mg?kg^-1 ，速效鉀 92.15mg?kg^-1 。

1. 2 試驗設計

2022年分別在2種郁閉度生態林地樹行間秋播建植鴨茅‘安巴'品種（Dactylisglomerata‘Amba'）（種子購自北京百斯特草業發展有限公司）人工草地，播種行距 30cm ，樹行間播種寬度 3m ，播種量37.5kg?hm^-2 ;2023年春季返青后分別選擇2種林地郁閉度下的鴨茅草地采用裂區設計開展試驗，小區間距 1m ，小區面積 3m×5m=15m² ，主區為水分處理，設置3個梯度，分別為 150m³?hm^-2（W₁） 、 和 450m³?hm^-2（W₃） ，副區為施氮肥（尿素，N）處理，設置5個梯度，分別為施氮肥量 090kg?hm^-2（F₄） 和 120kg?hm^-2（F₅），3 次重復，共計90個處理。

于鴨茅返青時一次性將氮肥均勻撒施在對應的試驗處理小區，并及時灌溉返青水 450m³?hm^-2 。

鴨茅每次刈割后（留茬高度 5～6cm 按本試驗設置的施氮肥梯度和灌水量梯度分別進行施肥和灌溉處理。每種林地郁閉度的主區中，分別于鴨茅返青后和越冬前灌水 450m³?hm^-2 ，試驗干旱期需增加灌水，灌溉量均為 300m³?hm^-2 ，最后計算年灌水量。

1.3 測定指標與方法

于鴨茅返青和每次刈割再生后，當其自然生長株高達 70～90cm 時測定鮮草產量，每個小區去除50cm 邊行，測產面積 ，留茬高度 5～ 6cm ，劉割稱其鮮草重量，計算單位面積鮮草產量，以 t?hm^-2 表示。每個小區隨機稱取鮮草草樣 500g ，帶回實驗室，置于烘箱中 105^°C 殺青 10min，65^°C 烘干至恒重稱其干重，計算單位面積干草產量，以tan^-2 表示。其余非測產的部分留茬 5～6cm 人工刈割后制作干草用以飼喂草食家畜。

于測產同步進行，分別取樣測定第一茬和第二茬鴨茅地上部的營養成分，其中粗蛋白（Crudeprotein，CP）含量采用半微量凱氏定氮法測定27，粗脂肪（Etherextract，EE）采用索氏提取法測定2，粗灰分（Crudeash，Ash）采用直接灰化法測定2，酸性洗滌纖維（Aciddetergentfiber，ADF）采用Vansoest酸性洗滌劑法測定[27]，中性洗滌纖維含量（Neutraldetergent fiber，NDF）采用Robersyon中性洗滌劑法測定27]。按如下公式計算相對飼喂價值（Relativefeedingvalue，RFV），RFV=（88.9-0.799×ADF）×（120/NDF）/1.29° （204

每個水氮耦合處理的小區按照五點取樣法于越冬前采集 0～10cm 和 10～20cm 土層土壤樣品，測定土壤營養指標的含量，其中采用重鉻酸鉀容量法測定土壤有機質含量，參照《土壤農化分析》28測定全氮、全磷、全鉀、堿解氮、速效磷和速效鉀含量，用pH計測定土壤pH值。

1.4 數據處理

采用灰色關聯度分析法綜合評價不同水氮耦合處理下林下鴨茅的營養品質和土壤養分。選取各個處理各個指標最優值組成X0參考列，對數據進行無量綱化處理，根據以下公式計算加權關聯度[29]。

關聯系數：

絕對離差：

等全關聯度：

權重系數：

加權關聯度：

式中： i 表示各個處理； k 表示指標； min_imin_k|X_o 為二級最小差， max_imax_k|X_o（k）-X_i（k）| 為二級最大差； ρ 為分辨率系數，在 0～1 之間（通常取值為0.5），此處取值0.5；根據關聯度分析原則，關聯度越大，則參試材料越接近參考組合，其綜合性狀評價表現越優[29]。

采用MicrosoftExcel2010軟件進行數據統計并制作圖表，采用SPSS19.0統計軟件對數據進行方差分析。

2 結果與分析

2.1水氮耦合處理對林下鴨茅鮮草和干草產量的影響

0.3林地郁閉度下每種水氮耦合處理的鴨茅鮮草總產量均高于0.6林地郁閉度，提高幅度達43.85%～120.06% ，其中 W₃F₄ 處理第四茬和全年鴨茅鮮草產量分別較 W₁F₁ 顯著提高 94.46% 和74.12%（Plt;0.05） 。0.6林地郁閉度下， W₃F₄ 處理第一茬、第二茬、第四茬和全年鮮草產量分別較W₁F₁ 顯著提高219. 58% ， 150.67% ， 54.38% 和164.39%（Plt;0.05） 。 W₃F₅ 處理第一茬、第二茬和全年鮮草產量分別較 W₁F₁ 顯著提高 183.23% ，133.00% 和 133.59%（Plt;0.05） （圖1）。

0.3林地郁閉度下每種水氮耦合處理鴨茅干草總產量均高于0.6林地郁閉度，提高幅度達30.58%～77.51% 。0.3林地郁閉度下， W₂F₄ 和W₃F₄ 處理鴨茅全年干草產量分別較 W₁F₁ 顯著提高57. 18% 和 50.55% （ Plt;0.05） ， W₃F₄ 處理下第二茬、第三茬和第四茬鴨茅干草產量分別較 W₁F₁ 顯著提高 62.73% ， 108.33% 和 69.89% 0 ?Plt;0.05） 。0.6林地郁閉度下， W₃F₄ 處理第一茬、第二茬、第四茬和全年鴨茅干草產量分別較 W₁F₁ 處理提高145.76% ， 105.21% ， 48.15% 和112. 44% （ Plt; 0.05）（圖2）。

2.2水氮耦合處理對林下鴨茅營養品質的影響

在0.3和0.6林地郁閉度下， W₃F₄ 處理的鴨茅第一茬粗蛋白、粗脂肪和粗灰分含量均最高，分別達 19.89% 和19. 97% ， 7.30% 和7. 48% ， 14.86% 和 16.56% ，其中0.6林地郁閉度下 W₃F₄ 處理的第一茬粗蛋白含量達 19.97% ，較 W₁F₁（14.84% ）顯著提高 34.6%（Plt;0.05） （圖 3） 。0.3和0.6林地郁閉度下， W₃F₄ 處理下鴨茅第二茬粗蛋白和粗脂肪含量分別達 16.69% 和 20.43%，8.45% 和 9.20% ，顯著高于 W₁F₁（Plt;0.05） ，其中0.6林地郁閉度下， W₃F₄ 處理第二茬粗灰分含量 （24.81% 較 W₁F₁ 顯著提高 （圖4）。

2.3水氮耦合處理對林下鴨茅相對飼喂價值的影響

同一林地郁閉度下，相同施氮量鴨茅RFV值隨著灌溉量的增加呈增加趨勢，而相同灌溉量條件下，RFV值隨施氮量的增加呈“先增后降”的趨勢。同一林地郁閉度下，不同水氮耦合處理后第一茬的

RFV值差異不顯著。0.3林地郁閉度下 W₃F₄ 處理第二茬的RFV值（114.79）分別較 W₁F₂（100.41） 和W₁F₁ （98.49）顯著提高 14.3% 和 16.5% （ Plt; 0.05），0.6林地郁閉度下 W₃F₄ 處理第二茬的RFV值高達121.47，較 W₁F₁ 處理顯著提高 24.4%（Plt; 0.05）（表1）。

2.4水氮耦合處理對林下鴨茅草地土壤理化特性的影響

0.3林地郁閉度下每種水氮耦合處理鴨茅草地土壤 0～20cm 的全鉀和堿解氮含量均高于0.6林地郁閉度，提高幅度分別達 0.29%～15.19% 和3.92%～25.60% 。0.3和0.6林地郁閉度下， W₃F₄ 處理 0～10cm 土壤全磷含量分別較 W₁F₁ W₂F₁ 和W₃F₁ 處理顯著提高38. 46% ， 28.57% ， 28.57% 和33.33% 33.33% ， 33.33%（Plt;0.05） 。0.3林地郁閉度下 W₃F₄ 處理 0～10cm 土壤全鉀含量較 W₁F₁ 顯著提高 15.16%（Plt;0.05），10～20cm 土壤全磷含量分別較 W₁F₁ ， W₁F₂ 和 W₁F₅ 顯著提高 41.67% ，30.77% 和 30.77%（Plt;0.05） 。0.6林地郁閉度下W₃F₄ 處理 0～10cm 土壤全鉀含量分別較 W₁F₁ ，W₂F₁ 和 W₃F₁ 顯著提高 25.36% ， 23.57% 和22. 26% （ Plt;0.05） ； W₂F₅ ， W₃F₄ 和 W₃F₅ 處理 10～

20cm 土壤全磷含量分別較 W₁F₁ 提高 40.00% 50.00% 和 40.00% C .Plt;0.05） ， W₃F₄ 處理 10～ 20cm 土壤全鉀含量分別較 W₁F₁，W₁F₂ 和 W₂F₁ 處理顯著提高 25.56% ， 25.09% 和21. 07% （ Plt; 0.05）（表2）。

在0.3林地郁閉度下 W₁F₂ 處理 0～10cm 土壤速效鉀含量分別較 W₁F₁ ， W₂F₁ 和 W₃F₁ 顯著提高37.29% ， 40.20% 和 44.69% C ?Plt;0.05） ， W₃F₁ 和W₃F₂ 處理速效磷含量顯著高于 W₁ 和 W₂ 灌溉量下的所有施氮處理 （Plt;0.05） ; W₃F₅ 處理 10～20cm 土壤速效磷含量顯著高于 W₁ 和 W₂ 下所有處理（ W₁F₂ 和 W₂F₂ 除外） （Plt;0.05） 。0.6林地郁閉度下W₃F₁ 處理 0～10cm 土壤速效磷含量顯著高于其他處理（ W₁F₅ 除外） ?Plt;0.05） ， W₁F₂ 處理 10～20cm 土壤速效磷含量顯著高于 W₂F₁ W₂F₄ 和 W₂F₅（Plt; 0.05）（表2）。

2.5水氮耦合處理對林下鴨茅草地各指標加權關聯度分析

林下鴨茅草地各指標均值化處理及參考列 X₀ 選取其均值最大值，根據公式（2）計算0.3和0.6郁閉度下二級最大差分別為0.68和0.58，二級最小差為0，根據公式（1），（2），（3），（4）求得各指標關聯系數與權重如表4所示，根據公式（5）進行鴨茅草和土壤各指標的加權關聯度分析（表3）綜合排序為0.3林地郁閉度下： W₃F₄gt;W₃F₅gt;W₂F₄gt;W₃F₃gt;W₃F₂gt; W₁F₂gt;W₂F₁gt;W₁F₁;0.6 林地郁閉度下： W₃F₄gt; W₁F₅gt;W₂F₂gt;W₁F₃gt;W₁F₂gt;W₃F₁gt;W₂F₁gt;W₁F₁₀

3討論

3.1水氮耦合處理對鴨茅草產量和營養品質的影響

溫超等[3o對科爾沁羊草（Leymuschinensis）割草場研究表明，灌水量 15mm 與施尿素量 150kg?hm^-2 時，羊草地上生物量達 302.12g?m^-2 ，較對照組提高200% 以上。唐雪娟31通過對呼倫貝爾人工草地研究表明，施氮量 150kg?hm^-2?a^-1 和旱季補水 16% （旱季6一8月份補水3次，每次灌水量 20mm ，模擬增水 16% ）時，2016年和2017年紫花苜蓿（Medi-cagosatiua）草地地上生物量較對照（施氮量（204號 0kg?hm^-2?a^-1 ，旱季6—8月份不補水）顯著提高24.3% 和19. 12% ，無芒雀麥草地地上生物量分別顯著提高 27.75% 和 29.97% 。本試驗研究結果顯示相同林地郁閉度的每種水氮耦合處理下林間鴨茅第一茬鮮草和干草產量均最高，占全年草產量 40% 以上。0.3林地郁閉度下， W₃F₄ 處理鴨茅全年鮮草產量達 70.03t?hm^-2 ，較 W₁F₁ 處理顯著提高 74.12% （Plt;0.05），0.6 林地郁閉度下， W₃F₄ 和 W₃F₅ 處理全年鮮草產量分別達 48.33t?hm^-2 和 42.70t?hm^-2 ，較W₁F₁ 處理顯著增加 164.39% 和 133.59% C Plt; 0.05）， W₃F₄ 處理鴨茅全年干草產量較 W₁F₁ 處理顯著增加112 .44%（Plt;0.05） 。充分說明適宜的水氮耦合處理有助于提高鴨茅干草和鮮草產量，但較高的林地郁閉度條件下鴨茅干草和鮮草產量均會有所降低，可能是較高的林地郁閉度會影響鴨茅的正常光合作用所致，其作用機理需進一步研究證實。

禾本科牧草生長發育所需氮素依賴根系從土壤中吸收，但土壤中可利用氮素難以滿足禾本科牧草優質高產的需要，適當施肥補充土壤氮素是較有效的措施[32]。周燕飛等[33]對寧夏干旱風沙區研究表明，灌溉量 1800m³?hm^-2 ，，并配施 N-P₂O₅-K₂O 為 時，羊草的粗蛋白含量和RFV值較對照（灌溉量 900m³?hm^-2 、不施肥）顯著增加。伏兵哲等[34]在寧夏引黃灌區的研究表明，水肥耦合處理可使羊草粗蛋白含量和RFV值分別提高 14.02% 和 17.46% 。本試驗表明，在0.3和0.6林地郁閉度下，鴨茅粗蛋白、粗脂肪和粗灰分含量均隨灌水量的增加呈逐漸增加趨勢，其中 W₃F₄ 處理第一茬鴨茅草的粗蛋白含量達 19.89% 和 19.97% O0.3林地郁閉度下 W₃F₄ 處理第二茬鴨茅RFV值較W₁F₁ 和 W₁F₂ 處理顯著提高。0.6林地郁閉度下，與W₁F₁ 處理相比， W₃F₄ 處理顯著增加了第一茬和第二茬鴨茅草的粗蛋白含量，顯著增加了第二茬鴨茅草的粗灰分含量，且 W₃F₄ 處理RFV值較 W₁F₁ 處理提高 24.40% 。由此可見，適宜的水氮耦合處理顯著改善了鴨茅草的營養品質。

3.2水氮耦合處理對林下鴨茅草地土壤理化特性的影響

土壤理化性質是為營造土壤良好環境和提供植物所需各種營養元素的綜合能力，施肥是補充土壤營養匱乏、維持土壤持續生產力和穩定增產的有效措施[35-36]。樊吳靜等[37]通過水氮耦合對旱藕（Cannaindica‘Edulis的研究表明，灌水量為田間持水量（204 （40±5）% ，施純氮 900kg?hm^-2 時， 0～20cm 土壤堿解氮、速效磷和速效鉀含量分別較對照組顯著提高25.52%，39.70% 和 34.67% 。賀冬梅38研究了不同水肥耦合處理下對盆栽玉米土壤養分含量影響的研究，結果表明不同水肥耦合處理玉米（Zeamays）收獲后盆栽土壤全氮、全磷和全鉀含量較種植前分別增加34.80% A 260.00% 和 27.90% ，堿解氮含量提高了

33.5倍。本試驗結果表明，0.3林地郁閉度下， W₁F₅ 處理 0～10cm 土壤pH值較 W₃F₁ 處理得以顯著提高 （Plt; 0.05）;與 W₁F₁ W₂F₁ 和 W₃F₁ 處理相比， W₁F₂ 處理顯著提高了 0～10cm 土壤速效鉀含量 ?Plt;0.05） 。0.3和0.6林地郁閉度下，與 W₁F₁ 處理相比， W₃F₄ 處理顯著提高了 0～10cm 土壤全磷和全鉀含量，其中 10～ 20cm 土壤全磷含量顯著提高41. 67% 和 50.00%（Plt; 0.05）。0.6林地郁閉度下， W₃F₄ 處理 10～20cm 全鉀含量分別較 W₁F₁ ， W₁F₂ 和 W₂F₁ 處理顯著提高25.56%，25.09% 和 21.07%（Plt;0.05） 。由此可見，適宜的水氮耦合處理可改善林下鴨茅草地土壤理化性質，其可能原因是與適宜的水分和氮素供應有助于提高土壤通氣透水性、增強土壤微生物活性和促進土壤養分釋放等有關，其作用機制有待于進一步研究。

4結論

通過對0.3和0.6林地郁閉度下不同水氮耦合處理的鴨茅干草和鮮草產量、營養品質及土壤理化指標的綜合分析，灌溉量 450m³?hm^-2 和施氮肥量90kg?hm^-2（W₃F₄） 耦合處理可提升林下鴨茅草產量和營養品質，對提高 0～20cm 土層土壤有機質含量具有積極作用。

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（責任編輯劉婷婷）