高寒山區(qū)6種多年生牧草生長(zhǎng)發(fā)育特性研究

李建偉，陳本建，張利平，王欣榮，吳建平

（甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 草業(yè)學(xué)院/草業(yè)生態(tài)系統(tǒng)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/甘肅省草業(yè)工程實(shí)驗(yàn)室/中－美草地畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展研究中心，甘肅 蘭州 730070）

牧草是家畜的飼料，是發(fā)展高效畜牧業(yè)的保障。高寒山區(qū)氣候寒冷，冬季漫長(zhǎng)，枯草期長(zhǎng)，導(dǎo)致畜牧業(yè)生產(chǎn)中長(zhǎng)期存在飼草料缺乏的問(wèn)題，限制著畜牧業(yè)生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)變［1］；同時(shí)由于近年來(lái)草地利用不合理、超載過(guò)牧等原因?qū)е碌牟莸赝嘶?］，生產(chǎn)力水平降低，使草畜供求矛盾更加突出，同時(shí)破壞了草原生態(tài)環(huán)境，對(duì)生態(tài)安全造成了嚴(yán)重的威脅；再加上退牧還草、禁休牧工程的實(shí)施，更加劇了高寒山區(qū)的飼草料短缺。建立人工草地，種植優(yōu)良牧草，是草地經(jīng)營(yíng)的高級(jí)模式，是緩解天然草地的放牧壓、增加飼草供給、遏制草地退化和促進(jìn)高寒山區(qū)草地畜牧業(yè)及經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要手段。有研究表明，天然草地中每增加1%的人工草地，生產(chǎn)水平提高4%，當(dāng)人工草地增加到10%時(shí)，天然草地生產(chǎn)水平提高1倍［3］。為此，優(yōu)選出6種抗寒性強(qiáng)、品質(zhì)優(yōu)良的牧草為播種材料，研究其在高寒山區(qū)的生長(zhǎng)、營(yíng)養(yǎng)及越冬能力，篩選出適宜高寒山區(qū)種植的產(chǎn)量高、品質(zhì)優(yōu)良、適應(yīng)性強(qiáng)的牧草，為全面發(fā)展草產(chǎn)業(yè)、建立大面積與規(guī)?；瘍?yōu)質(zhì)人工草地提供依據(jù)，解決高寒山區(qū)飼草料缺乏的問(wèn)題。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于臨潭縣冶力關(guān)鎮(zhèn)，地理位置位于E 103°37′，N 34°59′，海拔2 590m，屬山坡梯田，基本氣候特征春季回暖慢，降水量少，夏季多雷暴和冰雹，秋季降溫迅速，冬季寒冷，四季不分明，年平均氣溫為3.2℃，年均降水量518mm，主要集中在夏季，多地形雨，年蒸發(fā)量1 487mm，年均相對(duì)濕度91%，相對(duì)無(wú)霜期65d，絕對(duì)無(wú)霜期10d。2010年取0～30cm的土壤質(zhì)地，進(jìn)行土壤養(yǎng)分分析（表1）。無(wú)灌溉條件，該地前茬為燕麥（Avena sativa）。

表1 試驗(yàn)地土壤養(yǎng)分Table 1 The soil nutrient contents at research site

1.2 供試材料

豆科材料4份，分別為甘農(nóng)一號(hào)苜蓿（Medicago variaMartin.cv.Gannong No.1）、甘肅紅豆草（Onobrychis viciaefoliacv.Gansu）、小冠花（Coronilla varia）、紅三葉（Trifolium pratense）；禾本科材料2份，分別為垂穗披堿草（Elymus nutans）、貓尾草（Phleum pratense）。

1.3 試驗(yàn)方法

播前將小區(qū)整平耙細(xì)，在當(dāng)?shù)靥烊徊莸夭荼局参锓登鄷r(shí)于2010年4月28日播種，手鋤開溝，條播，東西向排列，行距30cm，小區(qū)為4m×4m，3次重復(fù)，共18個(gè)小區(qū)，小區(qū)采取隨機(jī)區(qū)組排列。播種量和播種深度（表2），無(wú)灌溉條件。其他管理同大田生產(chǎn)。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.4.1 物候期 觀測(cè)豆科牧草出苗期、分枝期、現(xiàn)蕾期、開花期、結(jié)莢期和成熟期；禾本科牧草出苗期、分蘗期、拔節(jié)期、孕穗期、抽穗期、開花期、蠟熟期和完熟期。采用目測(cè)法，目測(cè)有50%的植物進(jìn)入某物候期即為該期［4］。

1.4.2 株高 出苗后，每個(gè)小區(qū)選取有代表性的植株10株，每隔15d測(cè)定其伸展高度，取平均值。

生長(zhǎng)速度＝生長(zhǎng)凈增加高度÷生長(zhǎng)間隔天數(shù)

表2 供試材料品質(zhì)及播種設(shè)計(jì)Table 2 List of tested forages and the experimental design

1.4.3 分蘗（枝）數(shù)、鮮單株重、存活數(shù) 在刈割前，每個(gè)小區(qū)選取有代表性的樣段60cm，數(shù)其存活數(shù)及基部分蘗（枝）數(shù)，刈割后測(cè)其鮮草重量，重復(fù)2次。

鮮單株重＝鮮草重量÷刈割時(shí)單株數(shù)

1.4.4 草產(chǎn)量 于生長(zhǎng)末期2011年10月5日每小區(qū)選取1.0m2，齊地面刈割，收割后立刻稱其鮮重。之后分取500g鮮樣，烘干，重復(fù)3次，測(cè)定鮮干比，烘干樣留測(cè)營(yíng)養(yǎng)成分含量。

鮮草產(chǎn)量＝鮮草產(chǎn)量÷刈割面積×10000

干草產(chǎn)量＝鮮草產(chǎn)量÷鮮干比

鮮干比＝鮮草重量÷干草重量

1.4.5 越冬能力 每個(gè)小區(qū)內(nèi)選擇有代表性的樣段2段，每段長(zhǎng)60cm，其中，一段作覆土處理，越冬前和次年返青后分別測(cè)定樣段中植株總數(shù)及返青數(shù)。越冬能力用越冬率評(píng)價(jià)。

越冬率＝返青植株數(shù)÷植株總數(shù)

越冬率在85%以上，越冬能力強(qiáng)，能夠安全越冬；越冬率在60%～85%，越冬能力一般，可以基本越冬；越冬率低于60%，越冬能力差，不能越冬［5－8］。

1.4.6 營(yíng)養(yǎng)成分 生長(zhǎng)末期留測(cè)樣品經(jīng)篩孔為1mm粉碎機(jī)粉碎后測(cè)定營(yíng)養(yǎng)成分。（1）粗蛋白質(zhì)（CP）采用半微量凱氏定氮法［9］測(cè)定；（2）粗纖維（CF）采用酸堿分次水解法［9］測(cè)定；（3）粗脂肪（EE）采用索氏浸提法［9］測(cè)定；（4）粗灰分（CA）用灼燒干重法［9］測(cè)定；（5）磷（P）用氫醌亞硫酸鈉法［9］測(cè)定；（6）鈣（Ca）采用絡(luò)合滴定法［9］測(cè)定。

1.5 數(shù)據(jù)處理

各項(xiàng)數(shù)據(jù)通過(guò)Excel和SPSS軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 物候期

6種牧草材料種植當(dāng)年的生育時(shí)期（表3）。從表中可以看出，6種牧草均能正常出苗，紅豆草出苗最快（播種后22d），其次是苜蓿（播種后26d），出苗最慢的是貓尾草（播種后43d）；種植當(dāng)年6種牧草均未完成其生活史，僅停留在分蘗（枝）期；最先進(jìn)入分蘗（枝）期的是垂穗披堿草（出苗33d），其次小冠花（出苗35d），最遲進(jìn)入分蘗（枝）期的是紅豆草（出苗后96d）。

表3 供試材料的生育期Table 3 The growth stage of tested forages 月－日

2.2 株高動(dòng)態(tài)

出苗后甘肅紅豆草生長(zhǎng)迅速，甘農(nóng)一號(hào)苜蓿和垂穗披堿草次之，小冠花、貓尾草和紅三葉生長(zhǎng)較慢；8月20日貓尾草的株高為17.5cm，占其最終株高的76.6%，其他5種牧草的株高都占到其最終株高的89%以上，株高已基本形成，8月20日之后除貓尾草外均生長(zhǎng)緩慢。甘肅紅豆草、甘農(nóng)一號(hào)苜蓿和垂穗披堿草的生長(zhǎng)速度高峰出現(xiàn)在生育前期（8月5日之前），甘農(nóng)一號(hào)苜蓿和垂穗披堿草的株高變化動(dòng)態(tài)相似；小冠花和貓尾草的株高變化動(dòng)態(tài)相似，生長(zhǎng)速度高峰出現(xiàn)在8月5至8月20日；紅三葉生長(zhǎng)平緩，生長(zhǎng)高峰不明顯（圖1）。

圖1 株高變化動(dòng)態(tài)Fig.1 Height of tested forages

2.3 株高、分蘗（枝）數(shù)、鮮單株重、鮮干比、存活數(shù)

2.3.1 株高 牧草的最終株高甘肅紅豆草和甘農(nóng)一號(hào)苜蓿最高，分別達(dá)到29.29cm、29.23cm，2種牧草顯著高于其他4種牧草（P＜0.01），其次小冠花和垂穗披堿草，紅三葉最矮，僅15.20cm（表4）。

2.3.2 分蘗（枝）數(shù) 分蘗對(duì)牧草的生長(zhǎng)發(fā)育具有非常重要的作用，植株分蘗數(shù)的多少?gòu)囊欢ǔ潭壬蠜Q定其生產(chǎn)性能和抗逆性的高低［10］。2種禾本科牧草貓尾草和垂穗披堿草的分蘗（枝）數(shù)顯著多于其他豆科牧草（P＜0.01），分別為3.91和3.51，小冠花和紅三葉，甘肅紅豆草株高最高，但其分蘗（枝）數(shù)最少（表4）。

2.3.3 單株鮮重 單株鮮重是影響鮮、干草產(chǎn)量的重要因素［11］，反映牧草的生產(chǎn)性能。小冠花的鮮單株重3.30g最重，顯著高于其他牧草（P＜0.01），其次為甘肅紅豆草（鮮單株重3.05g），其他4種牧草的鮮單株重都低于1.50g，垂穗披堿草最輕為0.62g（表4）。

2.3.4 鮮干比 鮮干比是指鮮草重與干草重的比例，它反映牧草的干物質(zhì)積累程度和利用價(jià)值［12］。鮮干比與品質(zhì)呈正相關(guān)，鮮干比高蛋白質(zhì)的含量就高，適口性就越好。小冠花的鮮干比最高（3.84），較其他牧草差異顯著（P＜0.01），同時(shí)其單株最重；鮮單株重最輕的垂穗披堿草其鮮干比也最?。?.72），顯著低于其他5種牧草（P＜0.01）；紅三葉、甘農(nóng)一號(hào)苜蓿和貓尾草鮮干比間差異不顯著（P＞0.05）。

2.3.5 存活數(shù) 牧草的單位面積存活數(shù)是牧草生物學(xué)特性與環(huán)境因子綜合作用的結(jié)果，反映牧草適應(yīng)情況［13］。貓尾草的存活數(shù)（455.56株/m2）顯著高于其他5種牧草（P＜0.01）；垂穗披堿草與甘農(nóng)一號(hào)苜蓿的存活數(shù)比較差異不顯著（P＞0.05），與甘肅紅豆草比較差異顯著（P＜0.01），甘農(nóng)一號(hào)苜蓿和甘肅紅豆草的存活數(shù)間差異不顯著；小冠花的存活數(shù)最低194.44株/m2（表4）。

2.4 草產(chǎn)量

甘肅紅豆草的鮮草和干草產(chǎn)量最高，分別為11 734.0kg/hm2和3 357.8kg/hm2，較其他5種牧草差異極顯著（P＜0.01）；鮮草和干草產(chǎn)量最低的為垂穗披堿草，分別為2 285.0kg/hm2和840.4kg/hm2，產(chǎn)量顯著低于其他5種牧草（P＜0.01）（表5）。6種牧草的鮮草產(chǎn)量依次為甘肅紅豆草＞小冠花＞甘農(nóng)一號(hào)苜蓿＞紅三葉＞貓尾草＞垂穗披堿草，6種牧草的鮮草產(chǎn)量間差異顯著（P＜0.05）；甘農(nóng)一號(hào)苜蓿和貓尾草鮮草產(chǎn)量差異極不顯著（P＞0.01），其他牧草鮮草產(chǎn)量間差異極顯著（P＜0.01）。6種牧草的干草產(chǎn)量依次為甘肅紅豆草＞甘農(nóng)一號(hào)苜蓿＞小冠花＞貓尾草＞紅三葉＞垂穗披堿草，在P＝0.05水平除小冠花和貓尾草干草產(chǎn)量間差異不顯著外，其他牧草干草產(chǎn)量間差異顯著；在P＝0.01水平甘農(nóng)一號(hào)苜蓿、小冠花和貓尾草干草產(chǎn)量間差異不顯著。

表4 供試牧草的株高、分蘗（枝）數(shù)、鮮單株重、鮮干比、存活數(shù)Table 4 The height，tiller（branches）number，fresh weight per plant，fresh matter to dry matter ratio，survival number of tested forages

表5 供試牧草的草產(chǎn)量Table 5 Hey yields of tested forages kg/hm2

2.5 越冬率

播種翌年春季在牧草返青時(shí)測(cè)定越冬率（表6）。結(jié)果表明：在覆土處理下，除紅三葉越冬率為78.91%，越冬能力一般，其他5種牧草越冬率都高于85%，越冬能力強(qiáng)，能安全越冬依次為垂穗披堿草＞甘農(nóng)一號(hào)苜蓿＞甘肅紅豆草＞小冠花＞貓尾草，其中垂穗披堿草越冬率100%，和甘農(nóng)一號(hào)苜蓿、甘肅紅豆草間差異不顯著（P＞0.05），三者較其他牧草差異顯著（P＜0.01）；小冠花和貓尾草越冬率差異不顯著（P＞0.05）。

在未覆土的情況下，6種牧草的越冬率依次為垂穗披堿草＞甘農(nóng)一號(hào)苜蓿＞甘肅紅豆草＞小冠花＞貓尾草＞紅三葉，其中垂穗披堿草越冬率100%，和甘農(nóng)一號(hào)苜蓿差異不顯著（P＞0.05），較其他牧草差異顯著（P＜0.05），甘農(nóng)一號(hào)苜蓿和甘肅紅豆草越冬率差異不顯著（P＞0.05），三者越冬能力強(qiáng)，能夠安全越冬，較其他牧草差異顯著（P＜0.01）；小冠花、貓尾草和紅三葉越冬率差異顯著（P＜0.01），小冠花和貓尾草越冬率一般，紅三葉越冬率差（表6）。

表6 供試牧草的越冬率Table 6 Over winter rates of tested forages %

覆土提高6種牧草的越冬率，甘肅紅豆草、甘農(nóng)一號(hào)苜蓿和垂穗披堿草三者越冬能力強(qiáng)，覆土和未覆土之間差異不顯著（P＞0.05）；其他3種牧草，覆土較未覆土越冬率顯著提高（P＜0.01），尤其是紅三葉，越冬率提高了31.29%。

2.6 牧草營(yíng)養(yǎng)成份

6種牧草取樣時(shí)間均為生長(zhǎng)末期，全株?duì)I養(yǎng)成份含量（表7）。結(jié)果表明，豆科牧草的粗蛋白含量高于禾本科牧草；小冠花的粗蛋白含量最高（15.84%），顯著高于其他牧草（P＜0.01）；其次，甘肅紅豆草（14.49%）和甘農(nóng)一號(hào)苜蓿（14.12%），粗蛋白含量間差異不顯著（P＞0.05）；最低的為垂穗披堿草（9.84%），顯著低于其他牧草（P＜0.01）。

紅三葉的粗纖維含量最低（10.97%），顯著低于其他幾種牧草（P＜0.01）；甘農(nóng)一號(hào)苜蓿（19.79%）和甘肅紅豆草（19.65%）的粗纖維含量最高，較其他牧草差異顯著（P＜0.01），其次，垂穗披堿草（18.47%）。粗灰分含量最高的是紅三葉（15.21%），較其他幾種牧草差異顯著（P＜0.01）；最低的是貓尾草（7.88%）和甘肅紅豆草（8.06%），兩者之間粗灰分含量差異不顯著（P＞0.05）。

表7 供試牧草的營(yíng)養(yǎng)成份含量Table 7 Nutrient contents of tested forages%

粗脂肪含量垂穗披堿草最高為4.14%，顯著高于其他牧草（P＜0.01）；其次，紅三葉（3.76%）和小冠花（3.73%），粗脂肪含量差異不顯著（P＞0.05）；甘農(nóng)一號(hào)苜蓿和甘肅紅豆草的含量最低，二者之間差異不顯著（P＞0.05），分別為2.96%和2.86%。

鈣含量最高的為紅三葉和甘農(nóng)一號(hào)苜蓿，分別為3.45%和3.40%，二者間差異不顯著（P＞0.05），較其他牧草差異顯著（P＜0.01）；甘肅紅豆草和垂穗披堿草間差異不顯著（P＞0.05）；最低的為貓尾草（1.72%）。

磷含量最高的為貓尾草（0.23%），與垂穗披堿草相比差異不顯著（P＞0.05），較其他幾種牧草差異顯著（P＜0.01），最低的是紅三葉（0.18%）。

3 結(jié)論

（1）在臨潭縣冶力關(guān)鎮(zhèn)種植當(dāng)年，6種牧草均未完成其生活史，僅停留在分蘗（枝）期；其中，甘肅紅豆草、甘農(nóng)一號(hào)苜蓿和垂穗披堿草出苗后株高增長(zhǎng)較快，6種牧草的生長(zhǎng)速度高峰都出現(xiàn)在8月20日前，在8月20日都基本完成其株高生長(zhǎng)。

（2）播種當(dāng)年鮮草和干草產(chǎn)量最高的為甘肅紅豆草，小冠花、甘農(nóng)一號(hào)苜蓿和貓尾草的產(chǎn)量也較高，4種牧草具有較好的生產(chǎn)性能，鮮干比都在3以上，最高的為小冠花，其單株鮮重也最高，但是其存活數(shù)較少，使整體草產(chǎn)量下降，是否可通過(guò)增加播種量來(lái)提高小冠花的產(chǎn)量，有待進(jìn)一步研究。

（3）營(yíng)養(yǎng)成份的分析結(jié)果表明，6種牧草都具有較高的的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量。

（4）6種牧草在自然條件下除紅三葉越冬率較差外，其他5種牧草都能夠安全越冬，覆土可提高各種牧草的越冬率，覆土后6種牧草都能夠安全越冬。垂穗披堿草、紅豆草、甘農(nóng)一號(hào)苜蓿和小冠花在自然條件下越冬率較強(qiáng)，在建立人工草地時(shí)可不采取保護(hù)措施。

（5）綜合分析，初步篩選出甘肅紅豆草、小冠花、甘農(nóng)一號(hào)苜蓿和貓尾草，產(chǎn)草量較高、適應(yīng)性強(qiáng)、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高，適宜在高寒山區(qū)種植，可在退牧草地改良和人工草地中使用；垂穗披堿草適應(yīng)性強(qiáng)，產(chǎn)草量較低，可作為改良退化草地草種加以利用；都為多年生牧草，一次種植可多年收獲植物體，具有很大的生產(chǎn)潛力和發(fā)展前途，在一定程度上可以解決飼草料缺乏的問(wèn)題。

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