河西地區(qū)豆禾混播草地生產(chǎn)性能對刈割高度與施肥的響應(yīng)

王辛有，曹文俠*，王小軍，劉玉禎，高瑞，王世林，安海濤，鄧秀霞，王文虎

（1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院，草業(yè)生態(tài)系統(tǒng)教育部重點實驗室，中-美草地畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展研究中心，甘肅 蘭州730070；2.青海大學(xué)畜牧獸醫(yī)科學(xué)院，青海 西寧810000）

河西走廊是我國重要的農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)基地。不合理的草地管理模式和放牧制度，導(dǎo)致當?shù)靥烊徊莸匕l(fā)生不同程度的退化，牧草品質(zhì)及草地生產(chǎn)力下降嚴重［1］。家畜冬季補飼困難、天然草場面積不足等問題成了制約河西走廊地區(qū)畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展的主要瓶頸。人工草地以其卓越的生產(chǎn)性能，成為現(xiàn)代化草地農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的重要途徑，也是草地牧業(yè)現(xiàn)代化的質(zhì)量指標［2-3］。建植人工草地可以有效解決目前草原畜牧業(yè)發(fā)展面臨的問題，是實施生態(tài)恢復(fù)與植被重建及草地畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要措施［4］。人工草地的建立是草地畜牧業(yè)集約化發(fā)展、生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)與施行環(huán)境重建的重要舉措，同樣也是循環(huán)草地農(nóng)牧業(yè)發(fā)展的必由之路［5］。選擇性狀表現(xiàn)優(yōu)良的牧草混播，建植高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的人工栽培草地，是解決當下畜牧業(yè)發(fā)展矛盾的重要途徑［6］。

優(yōu)質(zhì)豆科與禾本科混播草地具有產(chǎn)量高、營養(yǎng)搭配合理、氮素來源廣這三大優(yōu)勢，使其成為建植人工草地時的不二之選［4］。相關(guān)研究表明，豆禾混播不僅可以提高牧草產(chǎn)量［6-9］、營養(yǎng)價值［10］和飼用價值［11］，增加土壤中氮素和有機質(zhì)含量，提高土壤肥力［12］，同時，還提高了牧草的抗逆性［13］，改善牧草的適應(yīng)性等［6］。科學(xué)的刈割利用與施肥管理是提高混播草地產(chǎn)量與混合草營養(yǎng)品質(zhì)的重要保證，成為研究的重要內(nèi)容。魯富寬等［14］認為當留茬高度為8 cm時混播草地產(chǎn)量最高而且能夠保證混播草地的可持續(xù)利用，霍成君等［15］則認為留茬高度為5 cm時混播草地的產(chǎn)量及品質(zhì)最佳，Langille等［16］的研究表明：留茬高度為7.62 cm時苜蓿（Medicago sativa）的總產(chǎn)量最高，目前對豆禾混播草地利用的留茬高度仍存在一定的分歧。同樣，豆禾牧草生長期如何施氮，豆禾混播草地氮磷科學(xué)配施對混播草地產(chǎn)草量與混合草營養(yǎng)品質(zhì)至關(guān)重要。張永亮等［17］在科爾沁沙地的研究表明：施肥量為90 kg N·hm-2，72 kg P2O5·hm-2，120 kg K2O·hm-2時無芒雀麥（Bromus inerimis）和雜花苜蓿的混播草地產(chǎn)量較高，張永亮等［18］在西遼河平原的研究表明：施肥量為N 140 kg·hm-2，P2O5100 kg·hm-2，K2O 120 kg·hm-2時紫花苜蓿與無芒雀麥的混播草地產(chǎn)量較高，寇明科等［19］在甘南碌曲縣的研究表明尿素施用量為150 kg·hm-2時混播草地產(chǎn)量較高，陳香來等［20］在黃土高原進行研究后認為適當施用氮、磷肥能夠提高紫花苜蓿的產(chǎn)量與品質(zhì)。通過在試驗地周邊調(diào)查取證之后發(fā)現(xiàn)，當?shù)剀俎７N植戶收獲時所采用的留茬高度多為7～8 cm，而化肥的選用多為氮肥或磷肥單獨施用，施肥量為100～150 kg N·hm-2，75～150 kg P2O5·hm-2不等，并沒有統(tǒng)一的施肥標準對生產(chǎn)進行指導(dǎo)。因此，如何對河西走廊地區(qū)的豆禾混播草地進行合理的刈割利用及施肥管理還需要進一步的研究。

目前，豆禾混播草地的研究內(nèi)容主要集中于草種選擇、混播比例和群落穩(wěn)定性等方面，但在河西地區(qū)利用刈割與施肥來提高豆禾混播草地生產(chǎn)性能的研究還相對較少［14，21］，且不同地區(qū)，不同氣候條件，不同牧草品種對合理的留茬高度也存在較大影響［14-16］，針對河西地區(qū)氮磷配施的施肥量研究還比較匱乏。因此，本研究以豆禾混播草地為研究對象，探討豆禾混播草地的生產(chǎn)性能對刈割和施肥及其交互作用的響應(yīng)，篩選出河西走廊豆禾混播草地的最佳施肥模式與留茬高度，為當?shù)鼗觳ゲ莸氐慕ㄖ才c發(fā)展提供技術(shù)保障。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于酒泉市肅州區(qū)鏵尖鄉(xiāng)漫水灘村（E 98°49′21.80″，N 39°40′12.05″）。海拔1387.2 m，屬典型的大陸性干旱氣候，年最高氣溫38℃，最低氣溫-31.6℃，年均溫7.9℃。年均日照3033.4 h，平均每天可照射8.3 h。缺乏降水，年均降水量87.7 mm，季節(jié)雨量分配不均，夏季降水量為48.4 mm，占全年總降水量的56.7%，蒸發(fā)量大，年均蒸發(fā)量為2140 mm，為降水量的24.4倍。無霜期短，平均130 d，最長151 d，最短105 d［22］。試驗前土壤基況如下：總鹽含量為7.82 g·kg-1，pH為7.83，有機質(zhì)含量為3.13 g·kg-1，堿解氮含量為24.87 mg·kg-1，速效磷含量為57.67 mg·kg-1，速效鉀含量為118.12 mg·kg-1。

1.2 試驗設(shè)計

試驗對象為2017年4月建植的豆禾混播草地，豆科牧草為清水紫花苜蓿，禾本科牧草為無芒雀麥和長穗偃麥草（Elytrigia elongate），混播比例為1∶1∶1，播種方式為條播。以上草種由北京正道種業(yè)有限公司及甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院提供。本試驗所選用氮肥均為尿素（N≥46%），磷肥均為過磷酸鈣（P2O5≥16%），本試驗所施用化肥均由新疆心連心能源化工有限公司提供。

2019年，開展留茬高度與施肥模式試驗。本試驗采用裂區(qū)試驗設(shè)計，主區(qū)為留茬高度（A1：5 cm；A2：8 cm；A3：11 cm），副區(qū)為施肥模式（B1：不施肥CK；B2：單施磷肥150 kg P2O5·hm-2；B3：低氮高磷75 kg N·hm-2+225 kg P2O5·hm-2；B4：氮磷平衡150 kg N·hm-2+150 kg P2O5·hm-2；B5：單施氮肥150 kg N·hm-2；B6高氮低磷225 kg N·hm-2+75 kg P2O5·hm-2）。每個處理4個重復(fù)，共72個小區(qū)，小區(qū)面積為5 m×5 m，小區(qū)間隔行為1 m。試驗小區(qū)統(tǒng)一于豆科牧草初花期（群落中20%紫花苜蓿植株開花，下同）按照試驗處理所設(shè)置的留茬高度進行刈割，刈割工具為小型農(nóng)用鐮刀，全年刈割3次，分別為2019年6月上旬，7月下旬及9月下旬。并于第1茬刈割后進行施肥處理，施肥方式為開溝深施，深度為10 cm。

1.3 測定指標與方法

1.3.1 產(chǎn)草量測定 于混播草地刈割前在每個小區(qū)選取3個有代表性的1 m條播樣段，按照試驗處理所設(shè)置的留茬高度取樣，并分種測定地上部分生物量，將所有植物樣品帶回實驗室在105℃下殺青30 min后轉(zhuǎn)到75℃烘至恒重并測定其干重。將烘干后的植物樣品置于粉樣機（永康市鉑歐五金制品有限公司制造的800Y型粉碎機）中粉碎并過1 mm篩。產(chǎn)草量為一年中牧草所有刈割茬次總和。

1.3.2 群落數(shù)量特征測定 于混播草地刈割前在3個條播樣段中隨機選取每種混播牧草各30株，進行其自然高度的測量。于混播草地刈割前在每個小區(qū)選取3個有代表性的1 m條播樣段，記錄各混播牧草的分枝數(shù)（分蘗數(shù)）。

1.3.3 牧草品質(zhì)測定 采用凱氏定氮法測定牧草粗蛋白含量，采用索氏抽提法測定牧草粗脂肪含量，采用范氏法測定牧草中性洗滌纖維（neutral detergent fiber，NDF）和酸性洗滌纖維（acid detergent fiber，ADF）含量［23］。

1.3.4 相對飼用價值計算

式中：RFV（relative feeding value）表示相對飼用價值；DMI（dry matter intake）表示干物質(zhì)采食量，單位%BW，其含義為占體重的百分比；DDM（digestible dry matter）表示可消化干物質(zhì)，單位%DM，其含義為占干物質(zhì)的百分比［24］。

1.3.5 TOPSIS模型綜合評價分析 利用TOPSIS（technique for order preference by similarity to an ideal solution，逼近于理想值的排序方法）模型綜合評價分析刈割處理和施肥處理對豆禾混播草地牧草產(chǎn)量及品質(zhì)產(chǎn)生的影響，最后選擇最貼近理想解的刈割施肥組合作為最優(yōu)決策［25-26］。

1.4 統(tǒng)計分析

使用Microsoft Excel 2010進行數(shù)據(jù)整理，SPSS 20.0進行單因素（One-way ANOVA）和雙因素方差分析（Two-way ANOVA），顯著性水平設(shè)定為P＜0.05，采用TOPSIS進行綜合評價。結(jié)果為“平均值±標準誤”，并使用Origin 8.5和3.6.0（R Development Core Team，R核心發(fā)展團隊2016）作圖。株高、分枝數(shù)（分蘗數(shù)）和牧草營養(yǎng)物質(zhì)含量均為1年中所有刈割茬次的平均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同留茬高度與施肥處理對牧草產(chǎn)量的影響

通過2019年全年刈割與施肥對豆禾混播草地產(chǎn)量影響的研究發(fā)現(xiàn)，刈割與施肥對牧草產(chǎn)量的影響存在交互作用，其中刈割與交互作用對產(chǎn)量有顯著的影響（圖1，表1）。

圖1 不同留茬高度和施肥處理下的牧草年產(chǎn)量Fig.1 Annual forage yield under different stubble height and fertilization treatments不同小寫字母代表各處理間差異顯著（P＜0.05），豎杠代表年產(chǎn)量的標準誤差。下同。Different lowercase letters represent significant differences among different treatments（P＜0.05），and vertical bars represent the standard error of annual output.The same below.

在B1、B4處理下留茬高度對產(chǎn)量沒有顯著影響，但是在B2、B5處理下A1的產(chǎn)草量分別高出A2和A3處理22.22%～34.20%和28.33%～30.70%；B6處理下A1顯著高出A3處理32.08%，在B3處理下，A3處理顯著高出A1處理30.95%。當留茬高度為（A3）11 cm時，混播草地產(chǎn)量會隨著磷肥施用量的增加而逐漸增高，于225 kg P2O5·hm-2時達到最大值（圖1）。

2.2 不同留茬高度與施肥處理對混播草地牧草株高和分蘗數(shù)的影響

2.2.1 不同留茬高度與施肥處理對混播草地牧草株高的影響 通過對3種混播牧草株高的雙因素方差分析發(fā)現(xiàn)，刈割對無芒雀麥的株高有極顯著影響，對紫花苜蓿及長穗偃麥草則無顯著影響。施肥僅對長穗偃麥草的株高具有顯著影響。而其二者的交互作用則對紫花苜蓿、無芒雀麥的株高有極顯著影響，對長穗偃麥草的株高有顯著影響（表1）。

表1 主效應(yīng)和交互作用對混播草地產(chǎn)量及牧草品質(zhì)的顯著性分析Table 1 Significant analysis of main effect and interaction on yield and quality of mixed pasture

留茬高度為（A1）5 cm時，紫花苜蓿的株高并沒有隨著施肥模式的變化而發(fā)生顯著變化，而無芒雀麥和長穗偃麥草的株高發(fā)生了顯著的變化。隨著氮肥施用量的增加，無芒雀麥的株高呈上升的趨勢，但差異并不顯著。長穗偃麥草在B1、B2和B3處理下的株高無顯著差異；B4和B5處理下的株高顯著高于以上3個處理；B6處理下的株高顯著高于B2處理，低于B5處理，與B1、B3、B4處理無顯著差異（表2）。

留茬高度為（A2）8 cm時，紫花苜蓿的株高以B1、B5處理下較低，均顯著低于B3、B4處理，B1處理還顯著低于B2、B6處理；無芒雀麥的株高則為B2、B6處理顯著高于B1處理，但與其余3個施肥處理之間并無顯著差異；各施肥處理對長穗偃麥草的株高無顯著影響（表2）。

留茬高度為（A3）11 cm時，紫花苜蓿的株高以B1處理下最高，B4處理下最低，二者之間差異顯著，此外B3處理顯著高于B4處理，B2、B5、B6處理顯著低于B1處理。各施肥處理下無芒雀麥的株高沒有顯著變化。長穗偃麥草的株高也以B4處理最低，顯著低于B1、B3和B5處理，B3、B5處理下的株高最高，且顯著高于B2、B4、B6處理（表2）。

當草地處于同一施肥處理時，紫花苜蓿的株高僅在B1處理下A3顯著高于A1和A2，B2處理下A1顯著高于A3；無芒雀麥的株高在B1處理下為A3顯著高于A1和A2，在B2處理下則為A2＞A3＞A1，其余處理無顯著差異；長穗偃麥草的株高僅在B3時A3＞A2＞A1，其余處理間差異均不顯著。

表2 不同留茬高度和施肥處理下的牧草株高Table 2 Forage height under different stubble height and fertilization treatments（cm）

2.2.2 不同留茬高度與施肥處理對混播草地牧草分枝數(shù)（分蘗數(shù)）的影響 通過對牧草分枝數(shù)（分蘗數(shù)）進行雙因素方差分析發(fā)現(xiàn)，紫花苜蓿的分枝數(shù)受刈割與交互作用的影響較為顯著，無芒雀麥的分蘗數(shù)僅受刈割的影響較為顯著，長穗偃麥草的分蘗數(shù)只受其交互作用的影響較為顯著，其余因素均對各混播組分的分枝數(shù)（分蘗數(shù)）沒有顯著影響（表1）。

隨著留茬高度的增加，紫花苜蓿的分枝數(shù)呈下降的態(tài)勢，其中B2和B5處理為A1顯著高于A3，B6處理為A1顯著高于A2、A3。與紫花苜蓿相反，無芒雀麥的分蘗數(shù)會隨著留茬高度的增加而增加，其中以B2，B3，B6處理下分蘗數(shù)的變化最為顯著，顯著性關(guān)系分別為B2處理下A1顯著低于A2、A3處理；B3處理下A1顯著低于A3；B6處理下A1顯著低于A2（圖2）。

圖2 不同留茬高度和施肥處理下紫花苜蓿和無芒雀麥分枝數(shù)（分蘗數(shù)）的變化Fig.2 Changes of tiller number/branching number of M.sativa and B.inermis under different stubble height and fertilization treatments

2.3 不同留茬高度與施肥處理對混播草地牧草營養(yǎng)品質(zhì)的影響

2.3.1 不同留茬高度與施肥處理對混播草地牧草粗蛋白含量的影響 刈割以及交互作用對3種混播牧草的粗蛋白含量均具有顯著影響，施肥僅對無芒雀麥的粗蛋白含量產(chǎn)生顯著影響（表1）。

紫花苜蓿的粗蛋白含量在B1處理下隨著留茬高度的增加而下降（圖3），A1顯著高于A3；在B3處理下隨著留茬高度的增加，粗蛋白含量先增加后降低，A2顯著高于A1、A3；在B4處理下粗蛋白含量也隨著留茬高度的增加而下降，且A3顯著低于A1、A2。

圖3 不同留茬高度和施肥處理下各牧草粗蛋白含量的變化Fig.3 Changes of crude protein content of forage under different stubble height and fertilization treatments不同小寫字母表示同一施肥處理不同留茬高度間差異顯著，不同大寫字母表示相同留茬高度不同施肥處理間差異顯著（P＜0.05）。下同。Different lowercase letters in the same forage and fertilization treatment indicate significant differences，while different uppercase letters in the same stubble heights indicate significant differences（P＜0.05）.The same below.

無芒雀麥的粗蛋白含量在施肥處理為B2時，A3顯著高于A2；在B3處理下粗蛋白含量隨著留茬高度的增加而增加，A3顯著高于A1、A2；在B5處理下，粗蛋白的變化趨勢與B3處理下相同，不同的是A1顯著低于A2、A3；在B6處理下，無芒雀麥的粗蛋白含量變化為A1高于A3高于A2。

長穗偃麥草的粗蛋白含量僅在B2、B4處理下隨著留茬高度的變化發(fā)生了顯著變化，其中在B2處理下A1顯著高于A3；在B4處理下A3顯著低于A1、A2。

當留茬高度為（A1）5 cm時，B3、B4、B6處理下的無芒雀麥粗蛋白含量顯著高于其余3個施肥處理；當留茬高度為（A2）8 cm時，B3、B4、B6顯著高于B1、B2，B5顯著高于B1；當留茬高度為（A3）11 cm時，B3顯著高于B1、B2、B5、B6，此外B2、B4、B5、B6也顯著高于B1。各刈割處理下無芒雀麥的粗蛋白含量隨著磷肥施用量的增加而增加，于B3時達到最大值，在各刈割處理下相比不施肥處理分別提高13.06%、32.93%和34.71%（圖3）。

2.3.2 不同留茬高度與施肥處理對混播草地牧草粗脂肪含量的影響 刈割和施肥分別對長穗偃麥草和紫花苜蓿的粗脂肪含量產(chǎn)生顯著影響，二者對無芒雀麥則沒有顯著影響，此外，交互作用對3種混播牧草的粗脂肪含量均產(chǎn)生顯著影響（表1）。

當留茬高度為（A1）5 cm時，B2處理下的紫花苜蓿粗脂肪含量顯著高于其余5個施肥處理（圖4），較不施肥處理提高47.81%；當留茬高度為（A2）8 cm時，B1和B5處理顯著高于B6，其余處理間無顯著差異；當留茬高度為（A3）11 cm時，B5處理下的紫花苜蓿粗脂肪含量顯著高于B3、B6，較不施肥處理高出20.29%。

圖4 不同留茬高度和施肥處理下紫花苜蓿粗脂肪含量的變化Fig.4 Changes of crude fat content of M.sativa under different stubble height and fertilization treatments

在B1和B2處理下，3種留茬高度下混播草地中的長穗偃麥草粗脂肪含量并沒有發(fā)生顯著變化（圖5）；當施肥處理為B3時A2的粗脂肪含量最高，且顯著高于A1和A3；當施肥處理為B4時，隨著留茬高度的增加，長穗偃麥草的粗脂肪含量隨之下降并均具有顯著差異；當施肥處理為B5、B6時，粗脂肪變化趨勢相同，均為先降低后升高，且A1顯著高于A2。

圖5 不同留茬高度和施肥處理下長穗偃麥草粗脂肪含量的變化Fig.5 Changes of crude fat content of E.elongate under different stubble height and fertilization treatments

2.3.3 不同留茬高度與施肥處理對混播草地牧草相對飼用價值的影響 測定牧草中性洗滌纖維含量和酸性洗滌纖維含量后計算出牧草相對飼用價值，并進行雙因素方差分析：刈割對紫花苜蓿和無芒雀麥的相對飼用價值具有顯著影響，對長穗偃麥草則無顯著影響；施肥則對3種混播牧草均有顯著影響；二者的交互作用僅對無芒雀麥產(chǎn)生影響（表1）。

牧草的相對飼用價值均隨著氮肥施用量的增加呈先增加后降低的趨勢（圖6）。當刈割處理為A1時，紫花苜蓿的相對飼用價值變化為B1、B4、B5顯著高于B2、B3、B6；無芒雀麥為B1、B4、B5顯著高于B2，其中B1、B4還顯著高于B3；長穗偃麥草則僅在此留茬高度下B1顯著高于B5，其余留茬高度下的相對飼用價值均沒有發(fā)生顯著變化。當刈割處理為A2時，紫花苜蓿的相對飼用價值為B1、B3、B5顯著高于B4；無芒雀麥為B1、B3、B4顯著高于B2、B5、B6。當刈割處理為A3時，紫花苜蓿的相對飼用價值僅有B1顯著高于B6；無芒雀麥僅為B4顯著高于B2和B6（圖6）。

圖6 不同留茬高度和施肥處理下3種牧草相對飼用價值的變化Fig.6 Changes of relative feeding value of three kinds of forage under different stubble height and fertilization treatments

紫花苜蓿僅在B3和B4處理下的相對飼用價值發(fā)生了顯著改變，其中B3處理下A2顯著高于A3；B4處理下A1顯著高于A2和A3。無芒雀麥則僅在B1和B4發(fā)生變化，其中B1處理下相對飼用價值隨著留茬高度的增加而逐漸降低，且相互間差異顯著；B4處理下的變化趨勢與B1相同，不同的是A2與A3之間并沒有顯著差異。

2.4 多準則決策模型-TOPSIS評價

通過熵權(quán)法建立TOPSIS模型對河西走廊豆禾混播草地不同刈割與施肥處理下的草地產(chǎn)草量以及各混播牧草品質(zhì)的多個指標進行綜合評價分析（圖7）。不同處理間的貼近度由高到低的排序分別為A2B4＞A2B1＞A3B5＞A1B3＞A1B1＞A1B4＞A1B5＞A1B2＞A2B6＞A3B3＞A1B6＞A3B6＞A3B2＞A2B3＞A2B5＞A3B1＞A2B2＞A3B4。A2B4組合（留茬8 cm，150 kg N·hm-2+150 kg P2O5·hm-2）優(yōu)于其他組合，理想貼近度Si為0.57，A3B4組合（留茬11 cm，150 kg N·hm-2+150 kg P2O5·hm-2）理想貼合度Si最低為0.33。因此可以說明8 cm的留茬高度以及150 kg N·hm-2+150 kg P2O5·hm-2的施肥量的組合是適用于河西走廊地區(qū)豆禾混播草地的田間管理措施。

圖7 不同留茬高度和施肥處理的貼合度Fig.7 Fitting degree of different stubble height and fertilization treatments

3 討論

3.1 施肥和刈割對牧草產(chǎn)量的影響

生產(chǎn)力是反映人工草地價值高低的重要指標。在本研究中，施肥與刈割對牧草產(chǎn)量的影響存在交互作用，但施肥并沒有單獨對混播草地產(chǎn)草量產(chǎn)生顯著影響。這是因為作為第3年的豆禾混播草地，紫花苜蓿已經(jīng)形成根瘤菌，基本滿足了草地各混播組分生長所需要的氮素，繼續(xù)添加氮素已經(jīng)不會對草地的產(chǎn)量起到積極作用，這與陳香來等［20］在黃土高原的研究結(jié)果一致。高留茬高磷肥時混播草地產(chǎn)草量最大，說明施入磷肥可有效地增加紫花苜蓿根重，進一步增加根瘤菌的數(shù)量，從而提高紫花苜蓿產(chǎn)草量［27-28］，這與當?shù)厣a(chǎn)實際有所出入，主要原因在于河西走廊地區(qū)的牧草種植戶在追求草地產(chǎn)量的同時還要兼顧牧草品質(zhì)，使其達到最理想的平衡狀態(tài)。

磷肥施用量低于225 kg P2O5·hm-2時，草產(chǎn)量的主要影響因素是留茬高度，此時混播草地的產(chǎn)量會隨著留茬高度的增加而降低。當留茬高度為5 cm時，紫花苜蓿地上部分腋芽全部被收獲，此時其再生枝條只能由根頸處重新發(fā)生［29］，將留茬高度提高至8和11 cm，刈割后將會保留一部分地上腋芽，此時其再生枝條就可以由地上部分腋芽繼續(xù)生長或由根頸處重新發(fā)生，相較于留茬5 cm時的單一再生方式，更高的留茬高度無疑會緩解再生期根系向地上部分供給養(yǎng)分的壓力，起到保護根系的作用［15］，但刈割后所保留的腋芽數(shù)量較少，這也是較高的留茬高度會導(dǎo)致紫花苜蓿分枝數(shù)減少的主要原因［20，30-31］；對于無芒雀麥來說，高留茬會保留一部分植株葉片，在再生期進行光合作用，以降低根系的壓力，有更多的養(yǎng)分進行分蘗，其次，高強度的刈割對禾本科牧草來說可能會導(dǎo)致其一部分枝條死亡［31］，這就是無芒雀麥的分蘗數(shù)與留茬高度呈正相關(guān)的主要原因［31］。王亞玲等［32］和耿慧等［33］通過通徑分析均得出株高對苜蓿產(chǎn)量的貢獻率大于分枝數(shù)的結(jié)果，紫花苜蓿的株高通常要高于無芒雀麥和長穗偃麥草（表2），所以前者為混播草地產(chǎn)量的主要組成部分，在本研究中，紫花苜蓿的株高并沒有發(fā)生極顯著變化，所以分枝數(shù)主導(dǎo)了苜蓿產(chǎn)量的變化。草地總產(chǎn)量會隨著留茬高度的增加而降低，與紫花苜蓿分枝數(shù)隨留茬高度的變化趨勢相一致［34］。在高留茬處理下增加磷肥的施用量可以增加苜蓿根重和固氮根瘤菌的數(shù)量，從而增加混播草地產(chǎn)草量［27-28］。由于高的留茬高度對根系產(chǎn)生的保護作用導(dǎo)致其地下部分吸收水分、養(yǎng)分以及供給養(yǎng)分的能力強于低留茬處理的草地，所以在高留茬處理下，提高磷肥的施用量對提高混播草地產(chǎn)草量有積極作用。

3.2 施肥和刈割對牧草品質(zhì)的影響

牧草干草品質(zhì)是評價草地生產(chǎn)力的重要指標［35］。紫花苜蓿的粗蛋白含量會隨著留茬高度的增加呈現(xiàn)降低的趨勢，這是因為提高留茬高度會增加紫花苜蓿的莖葉比，使收獲的牧草中具有較高蛋白質(zhì)含量的葉片所占比例降低［36-37］，從而降低其粗蛋白含量。無芒雀麥的粗蛋白含量則與留茬高度呈正相關(guān)，由于無芒雀麥的莖稈主要集中于植株下部，所以提高留茬高度會使收獲的無芒雀麥干草中葉片所占比例增加，從而提高其粗蛋白含量。對混播草地適量的施用氮肥可以增加土壤中氮素含量，從而增加牧草粗蛋白含量，但過量的施用氮肥不會產(chǎn)生積極作用［20］；隨著磷肥施用量的增加，苜蓿根系生物量增加，且固氮根瘤菌的數(shù)量也會增加，以此來提高紫花苜蓿粗蛋白含量［27-28］。

隨著磷肥施用量的增加，牧草粗脂肪含量和相對飼用價值均呈先增高后降低的態(tài)勢。這是由于施用磷肥可以促進植物生長，增加磷、鈣含量，改善飼用價值，提高土壤肥力。但磷肥施用量過高則會使植物蒸騰速率和光合速率下降，導(dǎo)致紫花苜蓿干草產(chǎn)量和營養(yǎng)成分下降［38］。當提高氮肥的施用量后，牧草粗脂肪和相對飼用價值的變化規(guī)律與提高磷肥施用量時是相同的，這主要是因為對混播草地進行氮素添加可以有效緩解各混播組分之間對氮素的競爭，有利于生態(tài)位的分化和植物的生長發(fā)育。但當?shù)靥砑舆^量后會抑制植物對其他營養(yǎng)元素的吸收，使植物的生長發(fā)育受到抑制，混播草地的產(chǎn)量與品質(zhì)均出現(xiàn)了下降，這與陳香來等［20］和王丹［39］的研究結(jié)果相似。

4 結(jié)論

合理的留茬高度和施肥模式是提高豆禾混播草地生產(chǎn)性能的重要手段。同時，使草地產(chǎn)量與品質(zhì)達到理想的平衡狀態(tài)則更加關(guān)鍵，可以避免高產(chǎn)、劣質(zhì)或低產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的問題。從本研究中獲得以下結(jié)論：1）提高留茬高度會降低混播草地產(chǎn)量和品質(zhì)，適量施入氮磷可顯著提高牧草品質(zhì)，中等留茬高度下適量添加氮磷可以維持河西走廊地區(qū)豆禾混播草地更高的生產(chǎn)性能；2）單從河西走廊地區(qū)混播草地的產(chǎn)量來考慮，建議采用高留茬、高磷肥（留茬11 cm，75 kg N·hm-2+225 kg P2O5·hm-2）的管理方式，這樣不僅可以獲得較高的產(chǎn)草量，還可以有效的保護植物根系，以達到更長的利用年限；3）若想在河西走廊地區(qū)追求高品質(zhì)牧草則建議采用低留茬、中等氮磷施用量（留茬5 cm，150 kg N·hm-2+150 kg P2O5·hm-2）的管理方式，這樣收獲的牧草不僅品質(zhì)最佳，且產(chǎn)量也相對較高，但會對混播草地的可持續(xù)生產(chǎn)能力造成較大的損害；4）根據(jù)TOPSIS模型進行綜合評價，8 cm留茬高度與150 kg N·hm-2+150 kg P2O5·hm-2施肥模式的組合，可實現(xiàn)提高混播草地生產(chǎn)性能的同時，更好的保護植物根系，最大限度地延長草地利用年限，適合在河西走廊地區(qū)進行推廣。