禾豆混播與調(diào)虧灌溉對河西地區(qū)飼草產(chǎn)量、品質(zhì)和水分利用的影響

安昊云，王 皓，賈倩民，常生華，Shahzad Ali，劉永杰，張 程，侯扶江

（蘭州大學草地農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)國家重點實驗室 / 蘭州大學農(nóng)業(yè)農(nóng)村部草牧業(yè)創(chuàng)新重點實驗室 /蘭州大學草地農(nóng)業(yè)教育部工程研究中心 / 蘭州大學草地農(nóng)業(yè)科技學院，甘肅 蘭州 730020）

近些年，隨著經(jīng)濟快速發(fā)展和生活質(zhì)量的不斷提升，我國居民對肉、蛋、奶等畜產(chǎn)品的需求加速，造成飼料短缺現(xiàn)象愈發(fā)嚴重[1]。目前，青貯飼料越來越受到人們的重視，其中，青貯玉米(Zea mays)是許多國家畜牧業(yè)發(fā)展中重要的飼草之一，它既是緩解牧區(qū)飼料短缺的重要來源，更是農(nóng)牧交錯地區(qū)冬春飼料來源的有力保障[2]。但青貯玉米蛋白含量較低，而青貯玉米與豆科物混播對于提高青貯飼料營養(yǎng)品質(zhì)具有重要作用[3]。劉昭明和許金玲[4]的研究表明，青貯玉米與扁豆(Lablab purpureus)混播形成不同的冠層結(jié)構(gòu)，扁豆成為群體下部冠層的優(yōu)勢作物，混播顯著提高了鮮草產(chǎn)量和干物質(zhì)產(chǎn)量。田應學等[5]研究表明，青貯玉米和拉巴豆(Dolichos lablab)套種后，其產(chǎn)量、粗蛋白、粗灰分等含量顯著增高，產(chǎn)量最高達55 350.0 kg·hm–2，與單作青貯玉米相比，可實現(xiàn)農(nóng)民增收10 520.5 CNY·hm–2。多數(shù)研究表明，與玉米單播相比，青貯玉米與飼用扁豆(Lablab purpureus)[6]、半野生大豆(Glycine gracilis)[7]、豌豆(Pisum sativum)和秣食豆(G. max)[8]等豆科作物混作混播均能顯著提高產(chǎn)草量。同時，禾本科與豆科作物混播下兩種作物根系深淺搭配，能實現(xiàn)水肥利用的互補，較單作顯著提高水分利用效率(WUE)[9-10]。有研究表明，豆科植物和玉米套種可增強了土壤固氮微生物的活性，提高土壤肥力[11]，豆科植物和玉米混作時能夠營養(yǎng)互補，可提高青貯飼草的營養(yǎng)價值和經(jīng)濟效益[12]。因此，篩選結(jié)構(gòu)合理、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的玉米與豆科混播組合，對河西灌區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有重要的現(xiàn)實意義。

相關(guān)研究表明，保墑和調(diào)虧灌溉能顯著減少全生育期內(nèi)玉米的耗水量，提高玉米的經(jīng)濟產(chǎn)量，從而提高玉米的WUE[13]。與全生育期適宜灌水相比，玉米苗期中度與拔節(jié)期輕度調(diào)虧處理的產(chǎn)量、WUE 分別提高5.2%、26.3%和1.5%、18.3%[14]。另有研究表明，在作物非關(guān)鍵生育時期實施虧缺灌溉，有利于作物生長、干物質(zhì)積累及其向籽粒的轉(zhuǎn)運，增加籽粒產(chǎn)量和生物量[15]。苗期中度水分虧缺下玉米的產(chǎn)量和WUE分別提高了1.2%和12.0%，是最佳的灌水模式[16]。隨灌水量的增加農(nóng)田耗水量增加，在適度的范圍內(nèi)WUE 也隨之增加，但如果灌水過多會造成WUE 下降[17]。春玉米虧缺灌溉較充分灌溉能減少4.3%～7.1%的總蒸散量，提高1.9%～6.7%的WUE[18]。綜上所述，以往研究在調(diào)虧灌溉對作物生長及產(chǎn)量影響方面取得了很多成果，但在西北干旱區(qū)適合青貯玉米和豆科飼草混播的調(diào)虧灌溉措施尚不明確，且作用機理尚不明晰，有待進一步研究。

因此，本研究采用青貯玉米分別與秣食豆和拉巴豆混播的種植模式，以單播玉米作為對照。在每個種植模式下設(shè)置6 種灌溉方式，探究不同灌溉方式下青貯玉米和豆科飼草的鮮干草產(chǎn)量、營養(yǎng)品質(zhì)和水分利用特征，旨在明確西北干旱區(qū)禾豆混播種植下適宜的調(diào)虧灌溉策略，為青貯玉米的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)栽培與水肥高效利用提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

本試驗于2019 年在甘肅省張掖市臨澤縣蘭州大學內(nèi)陸干旱區(qū)草地農(nóng)業(yè)試驗站(39°15′ N，100°02′ E)進行，該區(qū)天然草地屬鹽漬化草甸。海拔1 390 m，年平均氣溫7.16 ℃，年平均降水量121.5 mm，分配不均勻，全年降水主要集中在7 月– 9 月，年均蒸發(fā)量2 337.6 mm，屬于溫帶大陸性干旱氣候，全年日照時數(shù)3 042 h，≥ 10 ℃年積溫3 026 ℃·d。2019 年試驗地的降水量如圖1 所示。

圖 1 2019 年研究區(qū)的降水量Figure 1 Rainfall in the study area in 2019

1.2 試驗設(shè)計和田間管理

本試驗采用兩因素隨機區(qū)組設(shè)計，設(shè)置3 個種植模式：青貯玉米單播(Z)、青貯玉米–秣食豆混播(ZG)、青貯玉米–拉巴豆混播(ZD)。每個種植模式下設(shè)置6 種灌溉方式：重度虧水(I1)，即在玉米12葉期、散粉期和灌漿期不灌溉，僅在6 葉期灌水1 500 m3·hm–2；后期虧水(I2)，即在玉米散粉期和灌漿期不灌溉，在6 葉期和12 葉期各灌水1 500 m3·hm–2；交替虧水(I3)，即在玉米12 葉期和灌漿期不灌溉，在 6 葉期和散粉期各灌水1 500 m3·hm–2；后期輕度虧水(I4)，即僅在灌漿期不灌溉，在6 葉期、12 葉期和散粉期各灌水1 500 m3·hm–2；前期輕度虧水(I5)，即僅在12 葉期不灌溉，在6 葉期、散粉期和灌漿期各灌水1 500 m3·hm–2；充分灌溉(I6)，即在6 葉期、12 葉期、散粉期和灌漿期各灌溉1 500 m3·hm–2。共18 個處理，重復3 次，共54 個小區(qū)，隨機區(qū)組排列，小區(qū)面積為33 m2(10 m × 3.3 m)，各小區(qū)之間設(shè)置1 m保護行。試驗于2019 年4 月26 日播種，10 月1 日收獲。青貯玉米種植采用半覆膜方式，覆膜寬度為60 cm，種植密度均為90 000 株·hm–2，寬窄行種植，窄行行距為40 cm, 寬行行距為70 cm。供試青貯玉米品種為曲辰九號(新審飼玉2011042 號，來源于云南曲辰種業(yè)股份有限公司)使用點播機進行人工點播。秣食豆(松嫩秣食豆，來源于黑龍江省畜牧研究所)和拉巴豆(品種為海沃，來源于北京百斯特草業(yè)有限公司)的種植密度均為270 000 株·hm–2，在同行兩株玉米之間種植3 株豆科作物。各處理＞施肥量一致，在播種前施基肥磷酸二銨300 kg·hm–2和尿素75 kg·hm–2，6 葉期追肥施尿素330 kg·hm–2。

1.3 測定指標及方法

1.3.1 鮮草和干草產(chǎn)量、干物質(zhì)消化率、采食量和相對飼用價值

收獲期，各小區(qū)隨機選取5.5 m2(5 m × 1.1 m)土地上的青貯玉米和豆科植株，將玉米和豆科植株分別稱量鮮重，每公頃土地上玉米和豆科的總鮮重作為鮮草產(chǎn)量。之后選取1 m2的玉米和豆科植株晾曬2 周，于65 ℃烘箱烘干48 h 至恒重，玉米和豆科植株分別稱量干重，每公頃土地上玉米和豆科的總干重作為干草產(chǎn)量。

相對飼用價值(RFV)計算如下：

式中：VADF和VNDF分別為酸性和中性洗滌纖維含量(%)，DDM 為可消化干物質(zhì)(%)，DMI 為干物質(zhì)采食量(%)。

1.3.2 營養(yǎng)品質(zhì)

在收獲期將玉米烘干樣分莖稈、葉片和籽粒3 部分粉碎，豆科植株整株粉碎，密封保存。使用FOSS-NIRS DS 250 型(丹麥)近紅外分析儀測定粉碎樣品的營養(yǎng)成分(淀粉、粗蛋白、粗灰分、粗脂肪、酸性和中性洗滌纖維)含量，根據(jù)玉米(莖稈、葉片和籽粒)和豆科作物(整株)的干草產(chǎn)量和營養(yǎng)成分含量計算玉米和豆科作物的營養(yǎng)成分產(chǎn)量，各處理的營養(yǎng)成分產(chǎn)量為每公頃土地上玉米和豆科作物的營養(yǎng)成分產(chǎn)量之和，各處理的營養(yǎng)成分含量為總營養(yǎng)成分產(chǎn)量與總干草產(chǎn)量的百分比。

1.3.3 土壤水分、耗水特征及水分利用效率

在播種前和收獲期，各小區(qū)隨機選取3 點，取樣位置為膜上。采用土鉆法在兩株玉米之間0 – 100 cm土層每20 cm 取1 個土樣，放入鋁盒中保存，在105 ℃烘箱內(nèi)烘48 h 至恒重后稱重，計算土壤質(zhì)量含水量[19]。

土壤貯水量計算公式[20]如下：

式中：SW 為土壤貯水量(mm)，hi為土層深度(cm)；bi為土壤容重(g·cm–3)；mi為土壤質(zhì)量含水量(%)；n 為土層數(shù)。

土壤蒸散量(ET)計算公式[21]如下：

式中：R 為降水量(mm)，I 為灌水量(mm)，SW1為播種前0 – 100 cm 土層土壤貯水量(mm)，SW2為收獲期0 – 100 cm 土層土壤貯水量(mm)。

水分利用效率(WUE)計算公式[22-23]如下：

WUE=Y/ET。

式中：Y 為總干草產(chǎn)量(kg·hm–2)，ET 為生育期土壤蒸散量。

1.4 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計方法

采用 Excel 2010 進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計與制圖，使用SPSS 24 軟件進行多因素方差分析，不同處理之間多重比較采用圖基法(Tukey′s M ethod)，顯著性水平設(shè)為 P ＜ 0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 鮮草和干草產(chǎn)量、干物質(zhì)消化率、采食量和相對飼用價值

顯著性分析表明(表1)，種植方式(PM)和灌溉模式(IM)對鮮草產(chǎn)量的影響達到極顯著水平(P ＜0.01)，兩者的交互作用(PM × IM)對其無顯著影響(P ＞ 0.05)。與I1 平均值相比，I2、I3、I4、I5 和I6 的鮮草產(chǎn)量分別增加17.3%、21.2%、39.1%、45.9%和46.6%，差異達到顯著性水平。在I2 模式下，混播處理(ZG和ZD)的鮮草產(chǎn)量顯著(P ＜ 0.05)高于單播(Z)，而在其他灌溉模式下，各種植方式無顯著差異(P ＞0.05)。混播處理的鮮草產(chǎn)量顯著高于單播，ZG 和ZD 較Z 分別提高19.4%和16.4%，但混播處理間無顯著差異。在所有處理中ZG-I6 的鮮草產(chǎn)量最高，達137.7 t·hm–2，其次是ZG-I5，兩者差異不顯著。

方差分析表明(表1)，種植方式和灌溉模式對干草產(chǎn)量的影響達到極顯著水平(P ＜ 0.01)，兩者的交互作用對其無顯著影響(P ＞ 0.05)。相同種植方式下，I4、I5 和I6 的干草產(chǎn)量顯著高于I1，但I4、I5 和I6差異不顯著。與I1 相比，I2、I3、I4、I5 和I6 的干草產(chǎn)量分別增加13.9%、17.7%、35.8%、44.2%和43.8%，差異達到顯著性水平。相同灌溉模式下，3 個種植方式的干草產(chǎn)量無顯著差異。平均值顯示，ZG 與ZD 干草產(chǎn)量顯著高于Z，較Z 分別提高12.7%和9.0%，ZG 與ZD 處理無顯著差異。所有處理中，ZG 的I5 獲得了最高的干草產(chǎn)量，為40.62 t·hm–2，其次是ZG-I6，兩者差異不顯著。

方差分析表明(表1)，種植方式和灌溉模式對干物質(zhì)消化率的影響均不顯著(P ＞ 0.05)。相同種植方式下，灌溉處理(I1～I6)干物質(zhì)消化率無顯著差異。相同灌溉模式下，各個種植方式下的干物質(zhì)消化率無顯著差異。與Z 相比，ZG 和ZD 的干物質(zhì)消化率分別提高了1.7%和1.2%，差異未達顯著水平。所有處理中，ZG-I5 處理獲得了最高的干物質(zhì)消化率(74.92%)。

如表1 所列，種植方式對干物質(zhì)采食量影響極顯著(P ＜ 0.01)，灌溉模式對其影響顯著(P ＜ 0.05)。相同種植方式下，各灌溉方式的干物質(zhì)采食量無顯著差異(P ＞ 0.05)。與I1 平均值相比，I2、I3、I4、I5和I6 干物質(zhì)采食量分別提高1.5%、1.8%、3.5%、8.6%和8.1%，差異未達顯著水平。相同灌溉模式下，3 個種植方式干物質(zhì)采食量無顯著差異。與Z 相比，ZG 和ZD 的干物質(zhì)采食量平均分別提高7.7%、8.5%，差異達顯著水平。所有處理中，ZD 的I6 處理獲得了干物質(zhì)采食量(4.39%)。

如表1 所列，種植方式對相對飼用價值(RFV)影響極顯著(P ＜ 0.01)，灌溉模式對相對飼用價值影響不顯著( P ＞ 0.05)。相同種植方式下，6 個灌溉模式之間RFV 差異不顯著(P ＞ 0.05)。與I1 平均值相比，I2、I3、I4、I5 和I6 的RFV 分別提高0.8%、1.2%、3.9%、9.5%和9.3%，差異未達顯著水平。相同灌溉

模式下，3 個種植模式的RFV 無顯著差異。與Z 相比，ZG 和ZD 的RFV 平均分別提高7.7%、8.5%，差異達顯著水平。所有處理中，ZD-I6 獲得了最高RFV(254.03%)，其次是ZG-I5，兩者差異不顯著。

表 1 不同處理下飼草的鮮草產(chǎn)量、干草產(chǎn)量、干物質(zhì)消化率、干物質(zhì)采食量和相對飼用價值Table 1 Fresh and hay grass yield, dry matter digestibility, dry matter intake, and relative feedingvalue of forage grass under different treatments

2.2 營養(yǎng)成分含量

方差分析結(jié)果顯示(表2)，種植方式和灌溉模式對粗蛋白含量影響極顯著(P ＜ 0.01)。相同種植方式下，灌溉處理(I1～I6)的粗蛋白含量差異不顯著(P ＞0.05)。與I1 平均值相比，I4、I5 和I6 粗蛋白含量分別提高10.6%、14.6%和12.2%，差異達到顯著水平，I2、I3、I4、I5 和I6 差異不顯著。相同灌溉模式下，兩種混播(ZD 和ZG)與單播(Z)的粗蛋白含量差異不顯著。較Z 平均值相比，ZG 和ZD 粗蛋白平均分別提高13.8%和14.8%，差異達到顯著水平。在所有處理中，ZD 的I5 處理的粗蛋白含量最高，其次是ZG 的I5 處理，兩者之間差異不顯著。

種植方式和灌溉模式對粗脂肪含量極顯著(P ＜0.01) (表2)。Z 和ZG 種植方式下，I3、I4、I5、I6 粗脂肪含量顯著高于I1( P ＜ 0.05)，與I1 平均值相比，I2、I3、I4、I5 和I6 粗脂肪含量分別提高17.2%、23.6%、25.0%、28.2%和29.2%，差異達到顯著水平。相同灌溉模式下，兩種混播(ZD 和ZG)與單播(Z)的粗脂肪含量差異不顯著。ZG 粗脂肪含量較ZD 平均提高5.7%，差異達到顯著水平。所有處理中，ZG 的I6 處理獲得了最高的粗脂肪含量(3.94%)，其次是ZG 的I5 處理，兩者無顯著差異。

種植方式和灌溉模式對粗灰分含量影響極顯著(P ＜ 0.01) (表2)。相同種植方式下，I1、I4、I5 和I6 的粗灰分含量差異不顯著。與I1 平均值相比，I6 粗灰分含量降低10.0%，差異達顯著性水平，I5和I6 之間差異不顯著。相同灌溉方式下，混播處理的粗灰分含量大多顯著高于單播處理。與Z 相比，ZG與ZD 的粗灰分含量平均分別提高20.3%和23.8%，差異達顯著水平。

種植方式對淀粉含量影響極顯著(P ＜ 0.01)，灌溉方式對其影響不顯著(P ＞ 0.05) (表2)。相同種植方式下，灌溉處理(I1～I6)的淀粉含量差異不顯著。與I1 平均值相比，I2、I3、I4、I5、I6 淀粉含量分別提高2.1%、0.7%、3.9%、3.5%和3.1%，差異未達顯著水平。相同灌溉模式下，3 個種植方式之間淀粉含量無顯著差異。較Z 相比，ZG 和ZD 淀粉含量平均分別降低10.4%和9.9%，差異達顯著水平。ZG的I4 處理淀粉含量最高(44.8%)，與ZG 的I5 處理差異不顯著。

種植方式和灌溉模式對中性洗滌纖維(NDF)含量影響極顯著(P ＜ 0.01) (表2)。相同種植方式下，灌溉處理(I1～I6)的NDF 含量無顯著差異。與I1 平均值相比，I2、I3、I4、I5 和I6 的NDF 含量分別降低1.4%、1.6%、3.3%、8.0%和7.4%，差異不顯著。相同灌溉模式下，3 個種植方式之間NDF 含量無顯著差異。與Z 相比，ZG 和ZD 的 NDF 含量平均分別降低7.2%和7.9%，差異達顯著水平。所有處理中，ZD的I6 處理NDF 含量最低，與ZG 的I5 處理差異不顯著。

種植方式對酸性洗滌纖維(ADF)含量影響極顯著(P ＜ 0.01) (表2)，灌溉模式對其無顯著影響(P ＞0.05)。相同種植方式下，灌溉處理(I1～I6)的ADF含量無顯著差異。與I1 平均值相比，I4、I5 和I6 的ADF 含量分別降低2.1%、4.3%和6.0%，差異未達顯著水平。相同灌溉模式下，各種植方式的ADF 含量無顯著差異。與Z 相比，ZG 和ZD 的ADF 平均分別降低了7.6%和5.3%，差異達顯著水平。所有處理中，ZG 的I5 處理ADF 含量最低，為18.0%。

2.3 營養(yǎng)成分產(chǎn)量

方差分析結(jié)果顯示(表3)，種植方式和灌溉模式對粗蛋白產(chǎn)量影響極顯著(P ＜ 0.01)。相同種植方式下，I5 和I6 的粗蛋白產(chǎn)量均顯著高于I1、I2 和I3，I4、I5 與I6 無顯著差異。與I1 平均值相比，I2、I3、I4、I5 和I6 粗蛋白產(chǎn)量分別提高21.4%、28.4%、50.2%、65.3%和61.3%，差異達顯著水平。相同灌溉模式下，兩種混播處理(ZD 和ZG)的粗蛋白產(chǎn)量顯著高于單播(Z)。與Z 相比，ZG 和ZD 粗蛋白產(chǎn)量平均分別提高28.0%和24.8%，差異顯著。所有處理中，ZG 的I5 處理粗蛋白產(chǎn)量最高。

種植方式和灌溉模式對粗脂肪產(chǎn)量影響極顯著(P ＜ 0.01) (表3)。相同種植方式下，I3、I4、I5 和I6 的粗脂肪產(chǎn)量顯著高于I1，I5 與I6 無顯著差異。與I1 平均值相比，I2、I3、I4、I5 和I6 粗脂肪產(chǎn)量分別提高32.5%、44.2%、68.8%、84.4%和84.4%，差異達顯著水平。ZG 粗脂肪平均產(chǎn)量相對最高，顯著高于Z，與ZD 無顯著差異。

種植方式和灌溉模式對粗灰分產(chǎn)量影響極顯著(P ＜ 0.01) (表3)。相同種植方式下，I4、I5 和I6 的粗灰分產(chǎn)量顯著高于I1，I4、I5 和I6 無顯著差異。與I1 平均值相比，I2、I3、I4、I5 和I6 粗灰分產(chǎn)量分別提高18.4%、28.8%、33.6%、34.4%和29.6%，差異達顯著水平。相同灌溉模式下，兩混播的粗灰分產(chǎn)量顯著高于單播，兩混播之間差異不顯著。與Z 相比，ZG 和ZD 粗灰分產(chǎn)量平均分別提高34.9%和34.9%，差異達顯著水平。

表 2 不同處理下飼草的營養(yǎng)成分含量Table 2 Nutrient content of forage grass under different treatments

表 3 不同處理下飼草的營養(yǎng)成分產(chǎn)量Table 3 Nutrient yield of forage grass under different treatments

種植方式對淀粉產(chǎn)量無顯著影響(P ＞ 0.05) ，灌溉模式對其影響極顯著(P ＜ 0.01) (表3)。相同種植方式下，I5 和I6 的淀粉產(chǎn)量顯著高于I1、I2 和I3，I4、I5、I6 差異不顯著。與I1 平均值相比，I2、I3、I4、I5 和I6 淀粉產(chǎn)量分別提高了16.0%、18.4%、41.0%、49.4%和48.3%，差異達顯著水平。相同灌溉模式下，各種植方式的淀粉產(chǎn)量差異不顯著。ZG 和ZD 處理的淀粉平均含量顯著低于Z 處理。所有處理中，ZG-I5 處理獲得了最高的淀粉產(chǎn)量。

種植方式對中性洗滌纖維 (NDF) 產(chǎn)量無顯著影響(P ＞ 0.05) (表3)，灌溉模式對其影響極顯著(P ＜0.01)。相同種植方式下，I4、I5 和I6 的NDF 產(chǎn)量顯著高于I1，I4、I5 和I6 差異不顯著。與I1 平均值相比，I2、I3、I4、I5 和I6 的NDF 產(chǎn)量分別提高12.1%、15.6%、31.1%、32.8%和33.2%，差異達顯著水平。相同灌溉模式下，3 個種植模式的NDF 產(chǎn)量無顯著差異。所有處理中，ZG 的I5 處理獲得了最高的NDF 產(chǎn)量。

種植方式對酸性洗滌纖維 (ADF) 產(chǎn)量無顯著影響(P ＞ 0.05) (表3)，灌溉模式對其影響極顯著(P ＜0.01)。相同種植方式下，I4、I5 和I6 的ADF 產(chǎn)量顯著高于I1，I4、I5 與I6 差異不顯著。與I1 平均值相比，I2、I3、I4、I5 和I6 的ADF 產(chǎn)量分別提高了17.2%、20.8%、33.0%、38.0%和35.4%，差異達顯著水平。相同灌溉模式下，3 個種植模式的ADF 產(chǎn)量無顯著差異。所有處理中，ZG 的I5 處理獲得了最高的ADF 產(chǎn)量。

2.4 水分利用特征

方差分析結(jié)果顯示(表4)，種植方式和灌溉模式對播種前土壤貯水量的影響無顯著差異(P ＞ 0.05)。種植方式對收獲期土壤貯水量的影響不顯著，灌溉模式對其影響極顯著(P ＜ 0.01)。相同種植方式下，I4、I5 和I6 的收獲期土壤貯水量顯著高于I1，I4、I5 與I6 差異不顯著。與I1 平均值相比，I2、I3、I4、I5 和I6 收獲期土壤貯水量分別增加28.5%、28.5%、39.8%、44.2%和51.8%，差異達顯著水平。相同灌溉模式下，兩種混播種植與單播的收獲期土壤貯水量無顯著差異。與Z 相比，ZG 和ZD 收獲期土壤貯水量平均分別降低2.4%和2.0%，差異未達顯著水平。

種植方式對土壤蒸散量(ET)的影響不顯著(P ＞ 0.05) (表4)。灌溉模式對其影響極顯著(P ＜0.01)，相同種植方式下，I3、I4、I5 和I6 的ET 顯著高于I1。與I1 平均值相比，I2、I3、I4、I5 和I6 的ET 分別增加14.2%、16.8%、43.8%、42%和75.1%，差異達顯著水平。相同灌溉模式下，兩種混播兩種混播種植與單播的ET 無顯著差異。所有處理中，ZG 的I6處理土壤蒸散量最高，較ZG 的I5 處理增加22.13%。

種植方式和灌溉模式對水分利用效率(WUE)影響極顯著(P ＜ 0.01) (表4)。相同種植方式下，I6 的WUE 顯著低于其他灌溉模式。與I6 平均值相比，I1、I2、I3、I4 和I5 的WUE 分別提高21.8%、21.3%、22.7%、14.9%和23.6%，差異達顯著水平。相同灌溉模式下，兩種混播和單播的WUE 無顯著差異。與Z 相比，ZG 和ZD 平均分別提高了0.9%和2.5%，差異達顯著水平，ZG 與ZD 無顯著差異。所有處理中，ZGI5 獲最高的WUE [72.15 kg·(hm2·mm)–1]。

3 討論

3.1 禾–豆混播與調(diào)虧灌溉對飼草生長及產(chǎn)量的影響

研究表明，與單播玉米相比，玉米與飼用扁豆、豌豆和秣食豆等豆科作物混播均能顯著提高總產(chǎn)草量[6,8]。張淑艷等[24]研究也發(fā)現(xiàn)，青貯玉米與秣食豆混播處理的群體生物量顯著高于玉米單播。本研究結(jié)果與其相似，兩種混播處理的鮮干草產(chǎn)量顯著高于單播。這是由于混播較單播可以增加葉面積指數(shù)，形成合理的冠層結(jié)構(gòu)，使作物充分利用光、熱等資源，進而提高作物產(chǎn)量[25-26]。此外，豆科牧草根系帶有根瘤菌，可固定空氣中的氮氣，從而提高土壤肥力，促進植物生長[11]，且豆科牧草與玉米的根系互作越緊密越有利于豆科結(jié)瘤固氮[27]。青貯玉米與豆科作物混播是否可通過增加土壤養(yǎng)分來提高群體產(chǎn)量，有待進一步研究。

作物早期耗水量較小，進行水分虧缺可使作物提前經(jīng)受干旱鍛煉，促使根系生長，提高根冠比，為最終獲得較高產(chǎn)量打下基礎(chǔ)[28]。大量研究表明，玉米在生育前期對水分虧缺的敏感度較低，適度水分虧缺并沒有顯著影響玉米的植株性狀，并且促進水分和營養(yǎng)向根系供給，有利于增強作物的耐旱能力，在后期灌水可實現(xiàn)作物的補償性生長，從而獲得較高產(chǎn)量，而過量灌溉并不能顯著提高產(chǎn)量，并且降低了水分利用效率[14,29]。本研究結(jié)果與以上研究結(jié)果相似，在灌水量低于4 500 m3·hm–2時(I1～I5)，鮮干草產(chǎn)量隨灌水量的增加而提高，但灌水6 000 m3·hm–2充分灌溉處理(I6)的鮮干草產(chǎn)量與前期輕度虧水處理(I5)無顯著差異，并且充分灌溉處理的WUE 顯著低于調(diào)虧灌溉處理(I1～I5)。產(chǎn)生以上結(jié)果的原因可能是，玉米12 葉期處于6 月份，該月降水33.5 mm，降水較多(圖1)，在該時期灌水促進玉米生長的作用較小；而在玉米散粉期和灌漿期(7 月和8 月)的降水較少，在該時期灌水恰好為玉米提供充足的水分，因此前期輕度虧水處理的鮮干草產(chǎn)量與充分灌溉無明顯差異，但顯著提高了WUE。

表 4 不同處理下飼草的水分利用特征Table 4 Water use characteristics of forage grass under different treatments

3.2 禾–豆混播與調(diào)虧灌溉對飼草營養(yǎng)品質(zhì)的影響

劉美華[30]研究認為，青貯玉米與拉巴豆混播能降低中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量，提高粗蛋白含量，改善飼草的營養(yǎng)品質(zhì)。連露等[31]研究表明，青貯玉米與秣食豆混播能顯著提高粗脂肪的含量及產(chǎn)量，但混播處理的淀粉含量低于單播。多數(shù)國外研究也認為，禾本科與豆科混播可提高群體產(chǎn)量和飼用品質(zhì)[32-33]。本研究結(jié)果與以上研究結(jié)果相似，表明青貯玉米與秣食豆或拉巴豆混播較玉米單播顯著增加了粗蛋白、粗灰分的含量及產(chǎn)量，明顯降低了酸性洗滌纖維和中性洗滌纖維含量，因而顯著提高了干物質(zhì)采食量和相對飼用價值，改善了混播飼草的營養(yǎng)品質(zhì)。

不同灌水量對青貯玉米的營養(yǎng)品質(zhì)影響不同，適量灌水可以改善其品質(zhì)[34]。李濤等[35]研究發(fā)現(xiàn)，節(jié)水20%的灌溉處理相較于節(jié)水40%及充分灌溉處理，玉米的營養(yǎng)品質(zhì)得到最大程度的改善，其粗蛋白含量分別提高11.8%和4.5%，粗灰分含量分別提高31.7%和5.0%，粗纖維含量分別降低25.8%和15.6%。本研究發(fā)現(xiàn)，節(jié)水25%前期輕度虧水處理(I5)的各營養(yǎng)成分含量和產(chǎn)量以及相對飼用價值與充分灌溉處理無顯著差異，且粗蛋白、粗灰分和淀粉的含量及產(chǎn)量略高于充分灌溉。

3.3 禾–豆混播與調(diào)虧灌溉對飼草水分利用狀況的影響

李恩慧等[36]研究發(fā)現(xiàn)，小麥(Triticum aestivum)和苜蓿(Medicago sativa)間套作較苜蓿單播增加了總生物量，降低了土壤蒸散量，使得土壤貯水量增加，提高了WUE。趙洋等[37]研究認為，不同種植密度下玉米間作豌豆(Pisum sativum)較玉米單作增加了土壤蒸散量和WUE 分別提高19.2%～23.7%和11.1%～28.1%。本研究表明，收獲期禾–豆混播與玉米單播的土壤貯水量和蒸散量無顯著差異。這可能是由于混播處理雖然作物蒸騰耗水較多，但植株密集，具有一定遮陰作用，阻止陽光直射地表，減少了土壤水分的無效蒸發(fā)[38]。本研究發(fā)現(xiàn)，由于禾–豆混播較單播顯著提高了干草產(chǎn)量，而土壤蒸散量無明顯差異，進而顯著提高了WUE。

多數(shù)研究表明，隨灌水量的增加農(nóng)田蒸散量增加，在一定灌水量范圍內(nèi)WUE 也隨之增加，但如果灌水過多會造成WUE 下降[17,39]。本研究結(jié)果與以上研究結(jié)果相似，無論單播還是混播，在玉米生長前期輕度虧水處理(I5)的鮮干草產(chǎn)量與充分灌溉(I6)無顯著差異，但其WUE 顯著高于充分灌溉處理。這是由于在我國西北干旱半干旱地區(qū)大部分土壤水分以無效蒸發(fā)的形式損失，過量灌溉并不能顯著提高玉米產(chǎn)量，并增加了土壤蒸散量，因而降低了WUE[28]。另外，通過調(diào)虧灌溉對作物生長前期進行抗旱鍛煉，會促進植株根系生長，在生育后期進行補灌可使作物補償性生長，進而提高產(chǎn)量和WUE[40]。

4 結(jié)論

禾–豆混播較玉米單播可顯著增加鮮干草產(chǎn)量以及粗蛋白和粗灰分產(chǎn)量，同時降低酸性洗滌纖維和中性洗滌纖維含量，進而提高相對飼用價值，改善飼草品質(zhì)?；觳ポ^單播也顯著提高了水分利用效率，且青貯玉米與秣食豆混播的效果優(yōu)于拉巴豆。前期輕度虧水處理的鮮干草產(chǎn)量以及粗蛋白、粗脂肪、粗灰分和淀粉產(chǎn)量與充分灌溉無明顯差異，且較充分灌溉顯著提高了水分利用效率。所有處理中，青貯玉米–秣食豆混播下前期輕度虧水處理的粗蛋白、粗脂肪和淀粉產(chǎn)量及水分利用效率最高，且鮮干草產(chǎn)量僅次于充分灌溉，該處理是適宜河西地區(qū)青飼玉米生產(chǎn)的種植方式和灌溉模式，具有應用推廣價值。