高寒牧區(qū)牧草混播效應(yīng)研究

魏竇興　楊　萍

青藏高原高寒草地是世界上海拔最高、面積最大、類型最為獨(dú)特的草地生態(tài)系統(tǒng)。在高原廣袤的土地上,分布著1.4億hm2 的天然草地,放牧著大約7000萬頭(只)家畜,自古以來就是我國重要的牧區(qū)之一。青藏高原是北半球氣候的啟動區(qū)和調(diào)節(jié)區(qū),高寒草地生態(tài)系統(tǒng)是否穩(wěn)定不僅對我國的東部和西南部的氣候產(chǎn)生巨大的影響,而且也對北半球甚至全球的氣候產(chǎn)生明顯的影響。青藏高原是我國黃河、長江等主要水系的發(fā)源地,高寒草地在涵養(yǎng)水源、保持水土方面也發(fā)揮著重要的生態(tài)作用。該地區(qū)氣候嚴(yán)酷,暖季短暫,冷季漫長,枯草期長達(dá)7個(gè)月之久。在冷季,天然草地的牧草枯萎,可食牧草大幅度減少,牧草營養(yǎng)價(jià)值降低,飼草供應(yīng)難以滿足家畜采食需求;超載過牧現(xiàn)象普遍,鼠蟲害與毒雜草危害嚴(yán)重,使草地生產(chǎn)力下降,草畜矛盾更加突出;自然災(zāi)害頻繁,飼草儲備不足,抗災(zāi)保畜能力差,雪災(zāi)之年常常導(dǎo)致牲畜成批死亡,造成巨大的損失。這些問題嚴(yán)重制約著草地畜牧業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。為了解決草畜供需季節(jié)不平衡矛盾,在高寒牧區(qū)建設(shè)一定面積的人工草地,為放牧家畜提供冷季補(bǔ)飼用飼草儲備,是近年來該地區(qū)牧區(qū)建設(shè)的一項(xiàng)主要內(nèi)容。但是,由于高原地區(qū)氣候寒冷，嚴(yán)重缺水等原因，限制了好多優(yōu)良牧草的種植。而適宜溫涼氣候條件的一年生牧草種植較多，且栽培面積逐年擴(kuò)大。如燕麥在高寒牧區(qū)可獲得較高的牧草產(chǎn)量,但用其調(diào)制的青干草的蛋白質(zhì)含量較低。為了進(jìn)一步改善冬貯牧草的營養(yǎng)組成,尋求更合理的牧草栽培群落結(jié)構(gòu),改變單一栽培現(xiàn)狀,經(jīng)連續(xù)多年栽培證明,混播方式既可提高牧草產(chǎn)量,亦可改善青干草品質(zhì),深受該地區(qū)牧民歡迎。目前,在高寒牧區(qū)牧草混播的研究主要集中在以下幾個(gè)方面。

一、牧草混播優(yōu)勢

1.提高生物量。與單播相比,牧草混播優(yōu)勢主要表現(xiàn)在提高了單位面積土地上的牧草生物產(chǎn)量,其提高幅度因混播種群類型而變化。其增產(chǎn)原因主要在于不同類型地上部及地下部,在空間上具有較合理的配置比例,能夠充分地利用陽光、二氧化碳、土壤養(yǎng)分、水分,可制造更多的有機(jī)物質(zhì)。在青海省貴南縣進(jìn)行的燕麥與箭筈豌豆混播試驗(yàn),燕麥與箭筈豌豆混播產(chǎn)草量為4.0 kg/m2,比單播燕麥增產(chǎn)29.5%,比單播箭筈豌豆增加20.2 %[1]。卓尼縣燕麥與豌豆混播增產(chǎn)幅度比單播燕麥高27.9 % ,比單播豌豆增產(chǎn)25.4 %[2 ]。大通縣燕麥與箭筈豌豆混播鮮草產(chǎn)69087 kg/hm2,比單播增產(chǎn)鮮草12084 kg/hm2 [3]。寧夏的混播試驗(yàn)表明,混播組合牧草產(chǎn)量均高于單播,其中沙打旺與老麥芒組合產(chǎn)量最高,分別比沙打旺與披堿草、沙打旺與無芒雀麥、沙打旺及禾本科牧草單播高12%、29.4%、44.1%和100%～200%[4]。海西州草原站多年的測產(chǎn)數(shù)字為：單播燕麥鮮草產(chǎn)量4500kg/畝，豌豆結(jié)莢期鮮草2500kg/畝，禾本科牧草當(dāng)年鮮草產(chǎn)量180kg/畝，第三、四年高峰期鮮草產(chǎn)量1000kg/畝；豆科牧草（紫花苜蓿）當(dāng)年鮮草產(chǎn)量1200kg/畝，第三、四年高產(chǎn)期鮮草3000kg/畝；禾本科和豆科牧草混播當(dāng)年鮮草產(chǎn)量800kg/畝，第三、四年高產(chǎn)期鮮草4500kg/畝。

2.改善牧草品質(zhì)?；觳ツ敛荼葐尾ツ敛莺休^完全的營養(yǎng)成分,豆科牧草含有較高的蛋白質(zhì)、鈣和磷；而禾本科含有較多的碳水化合物。在混播中利用豆科牧草根瘤菌固定和利用大氣中的游離氮素,提高土壤肥力,從而減少氮肥的施用量,使禾本科牧草蛋白質(zhì)含量增加。單純由豆科牧草構(gòu)成的放牧草地會引起放牧牲畜發(fā)生膨脹病,禾本科牧草不會引發(fā)放牧牲畜膨脹病,但其蛋白質(zhì)含量較低,且無共生固氮能力,單獨(dú)由禾本科牧草構(gòu)成的放牧草地也不理想。兩者混播, 既能較好地滿足放牧牲畜的蛋白質(zhì)營養(yǎng)需求,又能避免放牧牲畜膨脹病的發(fā)生,還可減少草地管理的氮肥投入?；觳ヌ幚砬o葉比明顯低于單播,其中燕麥抽穗期降低0.56% ,完熟期降低2.55%,說明隨著牧草生長期的延長,混播草地葉量明顯增加,主要是由于箭筈豌豆的介入而使莖葉比顯著降低,牧草品質(zhì)變優(yōu)。燕麥與箭筈豌豆混播草地與燕麥單播相比,其粗蛋白質(zhì)含量和產(chǎn)量分別增加了30.09% ～32.38%和26.54%～51.49% ,而NDF含量降低0.38%～7.85% ,ADF 降低了6.03%[5],而另一試驗(yàn)ADF含量升高了6.79 %[6]?；觳ト郝湓谠黾痈晌镔|(zhì)產(chǎn)量和提高光能利用率的同時(shí),也可有效增加豆科牧草的比例,改善牧草品質(zhì)。紫云英與黑麥草以及黑麥草與金花菜混播的試驗(yàn)結(jié)果表明,混播群落單位土地面積上粗蛋白質(zhì)產(chǎn)量比單播黑麥草提高201.2%和81.5% ,比紫云英提高161.7%,但比金花菜降低28.9% ,代謝能混播也高于各自的單播[7]。毛苕子與黑麥草混播的結(jié)果表明,毛苕子與黑麥草混播比單播黑麥草粗蛋白質(zhì)產(chǎn)量提高103.1%。毛苕子與燕麥混播比單播燕麥提高46.3%,比單播毛苕子降低7.8%[8]。韓建國等[9]進(jìn)行的一年生燕麥豌豆混播試驗(yàn)表明,混播組合中隨著豌豆播量的增加,粗蛋白質(zhì)含量也隨之增加。燕麥與豌豆混播, 比燕麥單播ADF 增加3.5% ,NDF 降低8.9% ,粗蛋白質(zhì)產(chǎn)量增加14.7%。

3.優(yōu)化種群結(jié)構(gòu)?；觳ト后w增產(chǎn)的物質(zhì)基礎(chǔ)主要取決于莖、葉在空間上的分布是否能有效地接受光輻射,群體受光面積增大,葉面積指數(shù)增加。箭筈豌豆與燕麥混播使箭筈豌豆較其單播增高16cm ,提高85.2% ,比燕麥單播增高7.52%;黑麥與箭筈豌豆混播較黑麥單播增高3.9% ,較箭筈豌豆單播增16.2%;豌豆與燕麥混播使兩者株高都有所提高,提高幅度分別為4.3%和3.1%[10] 。貴南縣的混播試驗(yàn)中,燕麥株高達(dá)100cm ,箭筈豌豆株高58.4cm?；觳ト郝湓谇?、中、后期均能夠保持較高的光合作用面積,同時(shí)燕麥的支撐作用有利于箭筈豌豆株高的向上延伸,使草叢部位集中的葉量大大增加而呈現(xiàn)密集分布狀態(tài),為提高單位面積干物質(zhì)產(chǎn)量創(chuàng)造了有利條件。混播草層葉片重量所占比例比燕麥單播高,而且有隨著箭筈豌豆播量增加而升高的趨勢?；觳タ梢杂行Ц纳苹觳ゲ莸氐牟輰咏Y(jié)構(gòu),提高光和作用面積。減少種間直接競爭,增加對環(huán)境資源的利用效率。潘正武等(2007年)通過3 年的篩選試驗(yàn),表現(xiàn)優(yōu)良的多年生混播組合有草原2號苜蓿+無芒雀麥+多葉老芒麥、草原2號苜蓿+多葉老芒麥+冷地早熟禾、無芒雀麥+多葉老芒麥+冰草、無芒雀麥+多葉老芒麥+冷地早熟禾、草原2號苜蓿+多葉老芒麥+冰草5種組合,混播草地莖葉比明顯低于單播,說明葉量明顯增加,特別是豆科牧草的介入,不僅提高了混播草地的牧草品質(zhì),而且提出了高寒地區(qū)豆科牧草種植的有效方式,改變了多年生豆科牧草與多年生禾本科牧草不能混播的傳統(tǒng)認(rèn)識[12] 。

二、牧草混播技術(shù)

1.混播比例?；觳ゲ莸厥峭ㄟ^混合牧草種子來進(jìn)行的,因此豆科、禾本科牧草種子所占比例直接影響種群的生長、產(chǎn)量和品質(zhì)。就生物量而言,在群落密度相同的條件下,混播比例的變化所引起的差異,因不同種群而不同。在高寒地區(qū)進(jìn)行的燕麥與豌豆混播組合研究表明,燕麥與豌豆以1:1 或3.5:6.5混播是高寒牧區(qū)較為理想的混播組合[13 ]?；】h的試驗(yàn)證明,燕麥與箭筈豌豆混播比例以5:3最優(yōu),同一條件下其產(chǎn)草量均高于其它混播比例,無倒伏現(xiàn)象[14]。孫愛華等(2003 年) 在高寒陰濕地區(qū)進(jìn)行的燕麥和箭筈豌豆混播復(fù)種試驗(yàn)表明,燕麥和箭筈豌豆以1:1混播復(fù)種, 產(chǎn)草量比單播燕麥提高40%。在卓尼高寒地區(qū)的研究結(jié)果表明,以1:1的混播組合產(chǎn)草量最高[15]。

2.適宜刈割利用期。確定適宜刈割期是調(diào)制高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)干草的重要因素之一,確定適宜刈割期時(shí)必須考慮牧草生育期內(nèi)地上部分產(chǎn)量的增長和營養(yǎng)物質(zhì)動態(tài),以獲取單位面積營養(yǎng)物質(zhì)最大產(chǎn)量。選擇適宜刈割期是獲取優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)飼草的關(guān)鍵措施。在高寒牧區(qū)進(jìn)行的試驗(yàn)表明[16] ,燕麥單播和豆科牧草混播最佳刈割期為抽穗期、開花期、灌漿期。在燕麥與豌豆混播中,粗纖維含量一直增長至燕麥進(jìn)入乳熟期,豌豆進(jìn)入結(jié)莢期,此后粗纖維含量降低。一般認(rèn)為,多年生牧草隨生長發(fā)育飼草品質(zhì)下降,一年生牧草進(jìn)入乳熟期后,其子實(shí)部分的增加抵消了一部分營養(yǎng)物質(zhì)的損失。燕麥乳熟期粗脂肪(2.76%)、無氮浸出物(55.22%)含量均較乳熟始期的含量(粗脂肪2.70%、無氮浸出物53.08 %) 高,而粗纖維含量(29.31%)較乳熟始期的含量(29.54%)低[17]。

三、小結(jié)

不同的牧草有不同的遺傳基因,這種具有不同的生活型和生態(tài)型的牧草混播,由于其存在著復(fù)雜的相互關(guān)系,如種間關(guān)系和種內(nèi)關(guān)系而表現(xiàn)出不同的相容性。牧草混播可以通過功能生態(tài)位互補(bǔ)、時(shí)間生態(tài)位互補(bǔ)和取樣效應(yīng)來改善和影響系統(tǒng)功能,取長補(bǔ)短,充分利用空間、光、熱、水分、肥和微生物等資源,因而在同一植物群落中表現(xiàn)出不同的競爭力,具有明顯的梯度變化。因此,比單播草地更能有效地利用環(huán)境資源,增加光能和地力的利用率,獲得較高且穩(wěn)定的草地生物產(chǎn)量,維持持久高額的生產(chǎn)力,具有更大的穩(wěn)定性。

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(作者單位：海西州草原工作站)