科爾沁沙地苜蓿-禾草混播組合對播種當年牧草生產(chǎn)性能的影響

張永亮，駱秀梅，吳明浩，潘 東

(1.內(nèi)蒙古民族大學農(nóng)學院，內(nèi)蒙古 通遼 028042； 2.內(nèi)蒙古自治區(qū)飼用作物工程技術研究中心，內(nèi)蒙古 通遼 028042)

科爾沁沙地是我國北方重要的牛羊生產(chǎn)基地，目前該地區(qū)栽培草地種類較單一，以苜蓿(Medicagosativa)或青貯玉米(Zeamays)為主。而建植苜蓿-禾草混播草地對當?shù)仞B(yǎng)殖業(yè)發(fā)展和生態(tài)保護具有重要意義。苜蓿-禾草混播草地既可提高草地牧草產(chǎn)量和質(zhì)量[1-8]，又能培肥地力[9-11]，將用地與養(yǎng)地結(jié)合起來,可實現(xiàn)栽培草地的經(jīng)濟效益與生態(tài)效益雙嬴。但豆禾混播組合不當,常出現(xiàn)牧草生長不良、草群結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差、產(chǎn)量及品質(zhì)下降等現(xiàn)象[12]。在牧草混播中，各個混播成分間的相互關系除了表現(xiàn)在各個種的生物學特性外，也在一定程度上表現(xiàn)在種的個體數(shù)量上，只有找到最適合的混播比例，才能得到最高的產(chǎn)量和穩(wěn)定性。而適宜的豆科與禾本科牧草混播組合受地域和土壤條件影響較大，即由于各地氣候和土壤的不同，適宜的豆科-禾本科牧草混播組合方案各異。我國對此開展了許多探索和研究，但結(jié)論并不完全一致。有學者認為豆禾比5∶5、4∶6 和3∶7 (占單播量比)同行混播種間相容性、群落穩(wěn)定性及產(chǎn)量均較高[1,5]。也有學者認為苜蓿與無芒雀麥(Bromusinermis)以1∶3(占總播量比)同行播種[13]或5∶1[14](占單播量比，同行播種)或2∶1(行數(shù)比)[15]混播比例可明顯提高干草產(chǎn)量和經(jīng)濟效益，是較為理想的組合。由此可見，苜蓿-禾草混播草地產(chǎn)量與穩(wěn)定性受當?shù)貧夂?、土壤條件、牧草混播組合方式等多因素影響。適宜的苜蓿-禾草混播組合方式具有明顯的地域性。而針對科爾沁沙地春季風沙大，倒春寒現(xiàn)象時有發(fā)生，土壤養(yǎng)分貧乏，土壤保水、保肥性差等特點，苜蓿與哪些多年生禾草組合、混播比例應是多少較適宜目前尚不清楚。本研究以豆科牧草紫花苜蓿分別與無芒雀麥、虉草(Phalarisarundinacea)和垂穗披堿草(Elymusnutans)3種禾本科牧草以1∶1、1∶2、2∶1 和2∶2 的行數(shù)比間行種植，比較科爾沁沙地不同混播組合牧草的生長狀況和混播效果，以期為科爾沁沙地栽培草地建設和生態(tài)建設提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于西遼河平原內(nèi)蒙古民族大學農(nóng)牧業(yè)科技示范園區(qū)。試驗地區(qū)為典型的溫帶大陸性季風氣候，年平均氣溫6.4 ℃，極端最低溫-30.9 ℃，≥10 ℃年積溫3 184 ℃·d，無霜期150 d，年均降水量399.1 mm，生長季(4-9月)降水量占全年的89%。土壤為風沙土，土壤有機質(zhì)含量4.86 g·kg-1，速效鉀94.65 mg·kg-1，速效磷10.46 mg·kg-1，堿解氮11.15 mg·kg-1，pH 8.2。具有噴灌條件，干旱時灌水。

1.2 試驗設計

試驗設禾草種類(A因素)和混播比例(B因素)兩個因素。禾草種類有無芒雀麥(A1)、垂穗披堿草(A2)和通草1號虉草(A3)3種，混播行數(shù)比為1∶1(B1)，1∶2(B2)，2∶2(B3)，2∶1(B4)，以單播苜蓿(1∶0)和單播禾草(0∶1)為對照。苜蓿單播量15 kg·hm-2，無芒雀麥和垂穗披堿草單播量30 kg·hm-2，虉草單播量15 kg·hm-2。混播組分中苜蓿播種量分別占單播量的50%(B1)、33%(B2)、50%(B3)和67%(B4)；禾草播種量分別占單播量的50%(B1)、67%(B2)、50%(B3)和33%(B4)。采用隨機區(qū)組設計，小區(qū)面積5 m×4 m，行距30 cm，3次重復。試驗地于2016年5月22日播種。各處理施肥量為N150 kg·hm-2，P2O5120 kg·hm-2，K2O 50 kg·hm-2。播種時施氮80 kg·hm-2，禾草分蘗期追施氮24 kg·hm-2，第1次刈割后追施氮46 kg·hm-2，追肥后澆水。苗期人工除雜草3次，第1茬刈割后人工除雜草1次。

1.3 測定項目與方法

1.3.1株高 在每次測產(chǎn)前每小區(qū)隨機選取10株苜蓿與禾草測量其絕對高度。

1.3.2產(chǎn)草量 第1茬草在苜蓿盛花期測定(2016年8月3日)，第2茬草在苜蓿初花期(10月15日，初霜后)測定，留茬高度5 cm。測產(chǎn)面積根據(jù)混播組合確定，即單播、1∶1、2∶2組合每小區(qū)測定1 m長4行，1∶2和2∶1組合每小區(qū)測定1 m長3行(1個完整的混播組合)，禾豆分種測定稱鮮重，再取200～500 g鮮樣帶回實驗室烘干稱干重，然后根據(jù)干鮮比和測產(chǎn)面積換算成單位面積干草產(chǎn)量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2007進行數(shù)據(jù)處理和繪圖，用DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)軟件進行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 苜蓿-禾草混播組合對株高的影響

牧草種類及其混播比例決定著混播群落種間競爭能力大小，而混播組分的種間競爭力強弱直接影響其株高生長。方差分析表明(表1)，禾草種類對各茬次禾草株高的影響極顯著(P<0.01)，而對苜蓿株高影響不顯著(P>0.05)。豆禾混播比例對頭茬禾草株高有極顯著影響(P<0.01)，而對二茬禾草和各茬次苜蓿株高影響不顯著(P>0.05)。

在紫花苜蓿+無芒雀麥混播組合中，單播和2∶2混播頭茬禾草株高顯著高于1∶1和1∶2處理(P<0.05)(表2)，而二茬禾草株高不同處理間差異不顯著(P>0.05)；不同混播比例間各茬次苜蓿株高差異均不顯著(P>0.05)。紫花苜蓿+披堿草混播組合除二茬單播苜蓿顯著高于2∶2混播苜蓿外，頭茬和二茬披堿草、苜蓿株高各處理間差異均不顯著(P>0.05)。紫花苜蓿+虉草組合以2∶2和1∶2混播頭茬禾草株高顯著高于單播和其他混播處理(P<0.05)，而苜蓿株高單播與混播處理間差異不顯著(P>0.05)。

表1 禾草種類與混播比例對混播組分株高影響的方差分析Table 1 The variance analysis of grass species and mixed sowing ratio on plant height of mixture species

A,禾草種類；B，混播比例。

A, grass species; B, mixed proportion**P<0.01.

表2 混播比例對混播組分株高的影響Table 2 Effect of different mixed sowing ratio on the plant height of mixed speciess

同列不同小寫字母表示同一混播組合不同混播比例間差異顯著(P<0.05)。表6同。

Different lowercase letters in the same column indicate significant differences among different mixed sowing ratio under same mixed sowing combination at the 0.05 level; similarly for Table 6．

圖1 禾草種類對混播組分株高的影響Fig. 1 Effect of grass species on the plant height of mixed species

不同小寫字母表示同一草種不同茬次間差異顯著(P<0.05)。

Different lowercase letters indicate significant difference between first cutting and second cutting of same grass species at the 0.05 level．

頭茬禾草中垂穗披堿草株高最大(69.32 cm)，分別比無芒雀麥和虉草高24.35和25.67 cm(P<0.05)。二茬無芒雀麥和虉草株高差異不顯著(P>0.05)，但顯著高于垂穗披堿草(P<0.05)。禾草種類對各茬次苜蓿株高沒有顯著影響(圖1)。

2.2 苜蓿-禾草混播組合對混播組分產(chǎn)量及總產(chǎn)量的影響

方差分析表明(表3)，禾草種類對頭茬和二茬禾草產(chǎn)量影響極顯著(P<0.01)，對禾豆總產(chǎn)量影響顯著(P<0.05)，而對各茬次及全年苜蓿產(chǎn)量與全年禾草產(chǎn)量及禾豆總產(chǎn)量影響不顯著(P>0.05)。豆禾混播比例對各茬次及全年禾草產(chǎn)量、苜蓿產(chǎn)量及禾豆總產(chǎn)量影響均達極顯著水平(P<0.01)。

表3 禾草種類與混播比例對混播組分產(chǎn)量及禾豆總產(chǎn)量影響的方差分析Table 3 The variance analysis of grass species and mixed sowing ratio on the effect of mixed species yield and grass-legume total yield

*P<0.05,**P<0.01.

不同混播比例下混播組分產(chǎn)量及總產(chǎn)量如表4所列?；觳ズ滩莺突觳ボ俎．a(chǎn)量均顯著低于單播產(chǎn)量(P<0.05)，各茬次及全年禾豆總產(chǎn)量均以單播苜蓿最高，與單播禾草及不同混播處理間差異顯著(P<0.05)?；觳ズ滩莓a(chǎn)量受混播比例影響較明顯，且不同混播組合差異各異。在紫花苜蓿+無芒雀麥4個混播比例中，2∶2混播處理頭茬和全年禾草產(chǎn)量顯著高于1∶2和2∶1混播；二茬草中不同混播比例下禾草產(chǎn)量差異不顯著。頭茬禾豆總產(chǎn)量以1∶1組合最高，分別比2∶2、1∶2和2∶1處理高28.58%(P<0.05)、77.35%(P<0.05)和4.32%(P>0.05)；二茬及全年禾豆總產(chǎn)量以2∶1組合最高，其中二茬禾豆總產(chǎn)量分別比1∶2、1∶1和2∶2處理高127.89%(P<0.05)、61.75%(P<0.05)和35.09%(P>0.05)，全年禾豆總產(chǎn)量分別比2∶2、1∶2和1∶1處理高29.01%(P<0.05)、95.27%(P<0.05)和20.96%(P>0.05)。在紫花苜蓿+垂穗披堿草4個混播比例中，各茬次及全年禾草產(chǎn)量1∶2混播顯著高于2∶1混播(P<0.05)。頭茬禾豆總產(chǎn)量差異不顯著，二茬及全年禾豆總產(chǎn)量2∶1混播顯著高于2∶2和1∶2混播(P<0.05)，全年禾豆總產(chǎn)量以2∶1混播最高，分別比2∶2和1∶2和1∶1混播高46.24%(P<0.05)、35.90%(P<0.05)和0.82%(P>0.05)。在紫花苜蓿+虉草4個混播比例中，頭茬禾草產(chǎn)量以1∶1混播最高，與2∶2 和2∶1組合間差異顯著，與1∶2組合間差異不顯著；二茬和全年禾草產(chǎn)量以1∶2混播最高，與其他混播處理間差異顯著。頭茬及全年禾豆總產(chǎn)量1∶1比2∶2混播分別高30.20%和21.62%，差異均達顯著水平(P<0.05)，而二茬禾豆總產(chǎn)量差異不顯著。

表4 混播比例對混播組分干草產(chǎn)量及禾豆總干草產(chǎn)量的影響 Table 4 Effect of different mixed sowing ratio on the yield of mixture species and grass-legume total yield

續(xù)表4

茬次Cuttingtimes混播組合Mixedsowingcombination混播比例Mixedsowingratio干草產(chǎn)量Dryyield/(kg·hm-2)禾草Grass苜蓿Alfalfa禾草+苜蓿Grass+Alfalfa全年Wholeyear紫花苜蓿+無芒雀麥M．sativa+B．inermis0∶12679．93±160．38a-2679．93±160．38c1∶0-5474．59±576．42a5474．59±576．42a1∶1675．96±70．97c2462．14±341．84c3138．10±364．41bc2∶2871．43±34．53b2070．86±498．58c2942．30±529．90c1∶2685．99±53．67c1257．88±374．33d1943．87±428．00d2∶1375．82±80．96d3419．93±723．76b3795．75±804．58b紫花苜蓿+垂穗披堿草M．sativa+E．nutans0∶11499．08±148．48a-1499．08±148．48d1∶0-5474．59±576．42a5474．59±576．42a1∶1925．70±202．41b3105．63±476．54b4031．33±677．99b2∶2947．16±186．11b1832．25±157．09c2779．41±160．85c1∶21340．12±205．16a1650．63±236．57c2990．75±441．38c2∶1558．06±50．41c3506．51±468．85b4064．56±451．02b紫花苜蓿+虉草M．sativa+P．a(chǎn)rundinacea0∶11976．05±54．35a-1976．05±54．35d1∶0-5474．59±576．42a5474．59±576．42a1∶1832．87±50．72c3075．47±327．15b3908．34±357．05b2∶2657．28±58．33d2406．07±420．42bc3063．35±446．95c1∶21066．31±90．43b2058．23±546．77c3124．54±475．21bc2∶1543．35±32．82d2867．00±403．00bc3410．35±374．63bc

同列不同小寫字母表示同一混播組合不同混播比例間差異顯著(P<0.05)。

Different lowercase letters in the same column indicate significant differences among different mixed sowing ratio under same mixed sowing combination at the 0.05 level．

表5 禾草種類對混播組分干草產(chǎn)量及禾豆總干草產(chǎn)量的影響Table 5 Effect of grass species on the yield of mixture species and grass-legume total yield

同列不同小寫字母表示相同茬次間差異顯著(P<0.05)。

Different lowercase letters in the same column indicate significant differences among same cutting times at the 0.05 level．

禾草種類對各茬次及全年組分產(chǎn)量的影響如表5所列。禾草種類對頭茬和二茬禾草產(chǎn)量影響顯著(P<0.05)，而對全年禾草產(chǎn)量影響不顯著(P>0.05)。頭茬草中垂穗披堿草產(chǎn)量最高，與無芒雀麥和虉草產(chǎn)量差異顯著。二茬草中無芒雀麥產(chǎn)量最高，與垂穗披堿草和虉草產(chǎn)量差異顯著，無芒雀麥與虉草產(chǎn)量差異不顯著。禾草種類對各茬次及全年苜蓿產(chǎn)量影響不顯著(P>0.05)。禾草種類對混播草地頭茬和二茬禾豆總產(chǎn)量有顯著影響，而對全年禾豆總產(chǎn)量影響不顯著。垂穗披堿草混播組合在頭茬草中禾豆總產(chǎn)量顯著高于無芒雀麥和虉草組合(P<0.05)。二茬草中虉草混播組合禾豆總產(chǎn)量顯著高于垂穗披堿草組合(P<0.05)，而與無芒雀麥混播組合無顯著差異。

2.3 苜蓿-禾草混播組合對混播組分產(chǎn)量比的影響

在紫花苜蓿+無芒雀麥混播中，頭茬草以2∶2混播禾/豆產(chǎn)量比最高(表6)，與1∶1和2∶1混播間差異顯著(P<0.05)。二茬及全年禾/豆產(chǎn)量比以1∶2混播最高，與其他組合間差異顯著，2∶1組合禾/豆產(chǎn)量比最低。在紫花苜蓿+垂穗披堿草混播中，各茬次及全年以1∶2混播禾/豆產(chǎn)量比最高(表6)，與其余混播處理間差異顯著(二茬2∶2混播除外)，2∶1混播禾/豆產(chǎn)量比最低。在紫花苜蓿+虉草混播中，各茬次及全年禾/豆產(chǎn)量比以1∶2組合最高，2∶1組最低(表6)。在頭茬草中，禾/豆產(chǎn)量比除1∶2混播顯著高于2∶1混播外，其余混播處理間差異不顯著(P>0.05)。在二茬和全年產(chǎn)量中，1∶1和2∶2混播禾/豆產(chǎn)量比差異不顯著，而1∶2混播禾/豆產(chǎn)量比顯著高于其他混播處理。

表6 不同混播比例對禾豆產(chǎn)量比的影響Table 6 Effect of different mixed sowing ratio on the ratio of grass/legume yield

3 討論

3.1 苜蓿-禾草混播對混播組分株高的影響

草叢高度是反映植物競爭的指標，在植物的縱向光照競爭上具有重要作用[1]。豆-禾混播對組分種株高有明顯影響。本研究表明，禾草種類對二茬苜蓿株高有明顯影響。混播降低了二茬苜蓿的株高，這可能與種間競爭有關。研究[15，18]表明，混播降低了苜蓿株高，增加了禾草株高，與本研究結(jié)果基本一致。但也有研究[14，16-17]報道混播提高了苜蓿植株高度，與本研究結(jié)果有所不同。由此可見，混播與單播牧草株高差異因混播種類及其混播比例不同而異。

3.2 苜蓿-禾草混播對混播組分產(chǎn)量及總產(chǎn)量的影響

不同混播方式的牧草產(chǎn)量和品質(zhì)均受草群組分調(diào)控[1]。本研究表明，禾草種類對禾草產(chǎn)量和禾豆總產(chǎn)量影響顯著，而對苜蓿產(chǎn)量影響不顯著。垂穗披堿草頭茬草產(chǎn)量及比重顯著高于無芒雀麥和虉草，而二茬草產(chǎn)量和比重顯著低于無芒雀麥和虉草。因為垂穗披堿草的耐熱性、耐刈性和抗病性均低于無芒雀麥和虉草，夏季炎熱濕潤氣候不利于垂穗披堿草再生，且褐斑病較重，所以二茬草生長不良，使其草產(chǎn)量和比重下降?；觳ゲ莸厝旰潭箍偖a(chǎn)量顯著低于單播苜蓿產(chǎn)量，而顯著高于單播禾草產(chǎn)量。苜蓿-禾草混播當年，苜蓿比例與禾豆總產(chǎn)量正相關，與禾草比例負相關。祁亞淑等[19]研究表明，苜蓿與羊草(Leymuschinensis)、苜蓿與老芒麥(Elymussibiricus)混播產(chǎn)量均顯著大于單播禾本科牧草的產(chǎn)量。Foster等[20]在加拿大Saskatchewan地區(qū)采用8 種多年生禾草與紫花苜蓿進行單播與混播，播種當年所有單播禾草產(chǎn)量與混播產(chǎn)量差異不明顯，以后2～4年單播苜蓿草地、苜蓿與禾草混播草地產(chǎn)量高于所有單播禾草產(chǎn)量，苜蓿與禾草混播草地產(chǎn)量接近于單播苜蓿草地產(chǎn)量。研究[21]表明，苜蓿與禾草混播產(chǎn)量高于單播禾草，但并不高于單播苜蓿。而Biligetu等[3]研究表明，苜蓿與冰草(Agropyroncristatum)、草地雀麥(Bromusriparius)等8種禾本科牧草2組分混播產(chǎn)量均高于單播產(chǎn)量。在旱作條件下苜蓿與冰草混播建植第3年，各種混播處理的干草總產(chǎn)量均顯著高于單播[2]。劉敏等[22]研究表明，紫花苜蓿與無芒雀麥及垂穗披堿草混播的牧草產(chǎn)量均高于兩種禾本科牧草單播的產(chǎn)量，紫花苜蓿與無芒雀麥混播產(chǎn)量高于紫花苜蓿單播，而紫花苜蓿+垂穗披堿草混播與紫花苜蓿單播差異不明顯。陳積山等[14]報道無芒雀麥20%+苜蓿80%混播組合產(chǎn)草量分別是單播苜蓿產(chǎn)量的1.28倍，是單播無芒雀麥的1.05倍。吳姝菊[13]報道紫花苜蓿和無芒雀麥及扁穗冰草混播產(chǎn)量比單播無芒雀麥和單播扁穗冰草分別提高了7.27%和15.46%?？梢姡觳ギa(chǎn)量是否高于單播產(chǎn)量受混播牧草種類、混播比例、生長年限及管理水平等多因素影響。

在4個混播比例中，豆禾2∶1和1∶1混播種植下，禾草產(chǎn)量比較小，前者不足20%，后者在30%以下。因為二茬禾草種間競爭力明顯小于苜蓿，受苜蓿遮陰影響較大，不利于對資源的利用，使禾草生長不良，這與張會麗等[23]的研究結(jié)果一致。謝開云等[24]研究表明，在盆栽條件下，無芒雀麥和紫花苜蓿1∶1混播中，從整個生育期來看，無芒雀麥的競爭力呈逐漸減弱趨勢，而紫花苜蓿的競爭力則逐漸增強。但也有學者認為，豆禾比1∶1種植是最好的混播組合[25-26]。在本研究中，苜蓿與禾草2∶2或1∶2種植，禾草能得到較充分的光照，生長良好，在一定程度上減輕了苜蓿種間競爭對其的抑制，提高了禾草的競爭力，禾草產(chǎn)量相應增加，禾草比重可超過50%，但播種當年草產(chǎn)量較低。

4 結(jié)論

垂穗披堿草頭茬產(chǎn)量顯著高于無芒雀麥和虉草(P<0.05)，而二茬草產(chǎn)量顯著低于無芒雀麥和虉草，全年3種禾草產(chǎn)量差異不顯著(P>0.05)。單播苜蓿產(chǎn)量顯著高于豆禾混播產(chǎn)量。豆禾2∶1或1∶1混播全年禾豆總產(chǎn)量顯著高于1∶2或2∶2混播(P<0.05)。豆禾2∶2和1∶2混播禾草生長較好，而1∶1和2∶1混播禾草生長受到明顯抑制。

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