播種方式對燕麥和飼用豌豆飼草產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

郭常英， 王 偉， 德科加， 蒲小劍， 魏曉麗， 段娜寧， 彭 丹， 徐成體

(青海大學(xué)畜牧獸醫(yī)科學(xué)院， 青海 西寧 810016)

燕麥(Avenasativa)是青藏高原種植面積最大的一年生禾本科飼草，具有適應(yīng)性強(qiáng)、抗寒性強(qiáng)、容易種植、產(chǎn)量高、飼用價(jià)值優(yōu)良等特性[11]。利用燕麥制成的青干草氣味香、口感佳，可溶性碳水化合物含量高，被予以“甜甘草”的美譽(yù)[12]。飼用豌豆(Pisumsativum)生長迅速、種植簡單、飼草產(chǎn)量和飼用價(jià)值都很高，具有抗低溫能力強(qiáng)、攀援性強(qiáng)、固氮能力強(qiáng)及適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)[13-15]。燕麥與飼用豌豆混播后不僅可有效合理地利用空間、光照、熱量和水分資源，增加飼草產(chǎn)量[16]，還可營養(yǎng)互補(bǔ)，提高粗蛋白、粗脂肪含量，降低中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維含量，提高飼草品質(zhì)[17]。飼用豌豆還能通過根瘤菌固定土壤縫隙中游離氮元素，改善土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤肥力[18]，從而提高混播草地草產(chǎn)量[19]。

近年來，在青藏高原高寒地區(qū)中禾-豆混播的研究主要集中在混播比例、混播種類等方面，但是有關(guān)燕麥與飼用豌豆間混作及播種行距栽培技術(shù)領(lǐng)域的研究報(bào)道很少。由于缺乏對混播草地組成結(jié)構(gòu)、株叢密度、生物量累積分布的科學(xué)分析，播種方式對混播草地牧草產(chǎn)量和品質(zhì)有何影響，適合該區(qū)氣候條件的播種方式均尚無定論。因此，本試驗(yàn)通過研究高寒地區(qū)間混作及不同行距交互處理對燕麥、飼用豌豆混播草地飼草產(chǎn)量及營養(yǎng)品質(zhì)的影響，為青海省飼草混播增產(chǎn)提質(zhì)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地基本概括

試驗(yàn)地位于青海省草原改良試驗(yàn)站，隸屬于青海省海南藏族自治州共和縣石乃亥鄉(xiāng)境內(nèi)(99°60′50″ N，37°00′01″ E)，該區(qū)域位于青海湖南端，海拔3 270 m，屬典型高原大陸性氣候區(qū)，大氣稀薄，干旱少雨，光照時(shí)間長，太陽輻射強(qiáng)，平均氣溫在4℃左右，年降水量為523 mm；土壤為栗鈣土，播前土壤理化性質(zhì)為：有機(jī)質(zhì)49.6 g·kg-1，全氮3.3 g·kg-1，速效磷21.11 mg·kg-1，速效氮78.1 mg·kg-1，速效鉀102.4 mg·kg-1，全磷2.9 g·kg-1。

1.2 供試材料

本試驗(yàn)選用‘青甜一號’燕麥(‘Qingtian No.1’)和‘青建一號’飼用豌豆(‘Qingjian No.1’)，種子由青海省畜牧獸醫(yī)科學(xué)院提供。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2021年5月下旬在青海省草原改良實(shí)驗(yàn)站開展，采用2因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，設(shè)置不同的播種方式(混播：A1，間作：A2，燕麥單播：A3，飼用豌豆單播：A4)以及不同的行距(30 cm：B1，25 cm：B2，20 cm：B3，15 cm：B4)。小區(qū)面積3 m×5 m，每個(gè)試驗(yàn)處理小區(qū)的播量一致，間混作小區(qū)中播量為燕麥90 kg·hm-2，飼用豌豆45 kg·hm-2，單播處理中燕麥播量為150 kg·hm-2，飼用豌豆播量為90 kg·hm-2，3次重復(fù)。試驗(yàn)地?zé)o底肥、無追肥、無灌溉，土壤肥力相對均勻。燕麥分蘗期和拔節(jié)期除雜草2次。播種方案見表1。

上海國資委提出，要加快混合所有制改革，優(yōu)先推進(jìn)品牌企業(yè)整體上市和核心資產(chǎn)上市，鼓勵(lì)具有一定品牌影響力的國有控股上市公司引入戰(zhàn)略投資者實(shí)施“二次混改”。

表1 試驗(yàn)播種方案Table 1 Experimental seeding scheme

1.4 指標(biāo)測定及方法

相對生長速率(Relative growth rate，RGR)[20]：每個(gè)小區(qū)定株燕麥與飼用豌豆各三株，分別于燕麥拔節(jié)期/飼用豌豆分枝期(7月15日)、燕麥開花期/飼用豌豆現(xiàn)蕾期(8月14日)、燕麥乳熟期/飼用豌豆開花期(9月12日)以及燕麥蠟熟期/飼用豌豆結(jié)莢期(10月11日)用鋼卷尺測量自然高度，并通過以下公式計(jì)算相對生長速率：

式中：T1，T2分別為相鄰兩次株高的測定時(shí)間；W1，W2分別為T1和T2時(shí)的株高；從7月15日到10月11日共計(jì)算3個(gè)不同時(shí)期的相對生長速率，分別記為RGR1(7月15日至8月14日)，RGR2(8月14日至9月12日)，RGR3(9月12日至10月11日)。

草產(chǎn)量[21]：在燕麥蠟熟期、飼用豌豆結(jié)莢期整體刈割，采集后迅速裝入密封袋并帶回實(shí)驗(yàn)室。分揀混播樣地中的燕麥和飼用豌豆植株，分別稱其鮮重。在烘箱105℃中殺青30 min，然后65℃烘干至恒重，稱其干重。

營養(yǎng)成分：將烘干草樣用粉碎機(jī)粉碎過1 mm篩，選取 3份樣品測定粗蛋白含量(凱氏定氮法)[22]、可溶性糖含量(蒽酮法)[23]、中酸性洗滌纖維含量(范式洗滌纖維法)[20]、粗脂肪含量(乙醚浸提法)[24]、粗灰分含量(直接灰化法)[24]、無氮浸出物含量(含量差減法)[24]。

1 kg干物質(zhì)能量[25-26]：依據(jù)每小區(qū)飼草的營養(yǎng)價(jià)值，按如下公式計(jì)算總能(Gathered energy，GE)、可消化養(yǎng)分總量(Total digestible nutrients，TDN)、消化能(Digestive energy，DE)、代謝能(Metabolic energy，ME)。

GE=(CP×23.86+EE×39.36+CF×
17.58+NFE×17.58)/100

TDN=CP+CF+NFE+2.25×EE

DE=[TDN/(100×1 000)]×4 409×4.184

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

1.5.1灰色關(guān)聯(lián)度綜合評價(jià)模型 灰色關(guān)聯(lián)度分析法[27-29]適用于m個(gè)組合，n個(gè)指標(biāo)的綜合評價(jià)，該模型可減低人為打分出現(xiàn)的偏差，其基本方法是：參考最優(yōu)目標(biāo)以供試植株組合在各指標(biāo)的上限指標(biāo)為依據(jù)，構(gòu)造出各項(xiàng)指標(biāo)都優(yōu)于比較組合的“理想組合”，即飼草產(chǎn)量和品質(zhì)各項(xiàng)指標(biāo)構(gòu)成的數(shù)列為最優(yōu)組合序列X0，供試組合各項(xiàng)指標(biāo)構(gòu)成的數(shù)列為比較序列Xi(i=1,2，....，k;k為供試組合數(shù)目)然后按照以下步驟對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。

A.對各混播組合各指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行無量綱初值化處理，即所有最大值指標(biāo)相應(yīng)Xi(k)數(shù)據(jù)除以X0(k)各點(diǎn)的數(shù)據(jù)，最小值指標(biāo)以相應(yīng)X0(k)各點(diǎn)的數(shù)據(jù)，最小值指標(biāo)應(yīng)以相應(yīng)X0(k)數(shù)據(jù)除以Xi(k)各點(diǎn)的數(shù)據(jù)。

B.計(jì)算各點(diǎn)(Kij)的絕對差值，公式為：

Δi(k)=|X0(k)-Xi(k)|

C.計(jì)算各指標(biāo)關(guān)聯(lián)系數(shù)值，公式為：

其中a=min|X0(k)-Xi(k)|=0.000；b=max|X0(k)-Xi(k)|。ρ為分辨率系數(shù)，一般取值為0.5。

D.計(jì)算各指標(biāo)的關(guān)聯(lián)度，公式為：

其中，n為參與評價(jià)的指標(biāo)個(gè)數(shù)。關(guān)聯(lián)度越高，排名則越前。

1.5.2其余數(shù)據(jù)分析 數(shù)據(jù)處理采用Excel軟件和SPSS 18.0 統(tǒng)計(jì)分析軟件對不同處理的不同指標(biāo)進(jìn)行方差分析，并用Duncan法對各處理進(jìn)行多重比較。以上作圖均在Sigma plot軟件中完成。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對燕麥、飼用豌豆相對生長速率的影響

本試驗(yàn)相對生長速率的測定期為90 d，從7月15日開始第一次測定，利用3個(gè)連續(xù)測定階段內(nèi)的平均相對生長速率來測定飼草相對生長速率，結(jié)果如表2所示。在生長初期(RGR1)與生長后期(RGR3)混播處理的燕麥相對生長速率顯著高于間作處理及單播處理(P<0.05)，其中混播30 cm處理的相對生長速率最高，較其他處理增加了3.43%～40.25%。飼用豌豆在生長初期(RGR1)與生長后期(RGR3)中單播處理的相對生長速率顯著高于混播處理與間作處理(P<0.05)，在生長中期(RGR2)表現(xiàn)為混播處理高于間作處理及單播處理，其中混播處理的相對生長速率在生長中期較間作處理及單播處理分別顯著提高了11.59%～21.39%。不同行距對燕麥及飼用豌豆的相對生長速率存在顯著影響(P<0.05)，其中燕麥與飼用豌豆均在行距30 cm時(shí)的相對生長速率顯著高于其他三個(gè)行距(P<0.05)。

表2 不同播種方式對燕麥、飼用豌豆相對生長速率的影響Table 2 Effect of different sowing methods on the relative growth rate of oats and forage peas

2.2 草產(chǎn)量

混播草地草產(chǎn)量以10月初刈割時(shí)飼草重量計(jì)，此時(shí)燕麥正處于蠟熟期，飼用豌豆為結(jié)莢期。不同處理對燕麥及飼用豌豆的鮮草產(chǎn)量有著極顯著的影響(P<0.01)，其中混播30 cm處理的燕麥鮮草產(chǎn)量最高，為27.19 t·hm-2，顯著高于其他處理(P<0.05)；飼用豌豆單播15 cm處理的鮮草產(chǎn)量最高，為64.51 t·hm-2，顯著高于其他各處理(P<0.05)。

不同播種方式對飼草干草產(chǎn)量存在極顯著影響(P<0.01)。其中燕麥在混播30 cm處理下的干草產(chǎn)量最高，為12.79 t·hm-2，顯著高于間作處理時(shí)的干草產(chǎn)量(P<0.05)；不同行距間燕麥干草產(chǎn)量差異顯著(P<0.05)，其中行距30 cm處理時(shí)干草產(chǎn)量較其他三個(gè)行距增加了5.54%～65.57%。不同播種方式對飼用豌豆干草產(chǎn)量影響顯著(P<0.05)，干草產(chǎn)量從大到小依次排序?yàn)椋猴曈猛愣箚尾?間作處理>混播處理。不同行距間飼用豌豆干草產(chǎn)量差異顯著(P<0.05)，其中混播15 cm處理的飼用豌豆干草產(chǎn)量最高，較其他三個(gè)行距增加了2.43%～32.86%。

不同處理對燕麥鮮干比存在顯著影響(P<0.05)，其中混播15 cm處理時(shí)燕麥的鮮干比最高，顯著高于混播25 cm、混播20 cm、間作25 cm以及燕麥30 cm單播時(shí)(P<0.05)，與其他處理之間差異不顯著。間混作對飼用豌豆鮮干比具有極顯著影響(P<0.01)，其中飼用豌豆單播時(shí)的鮮干比最高，顯著高于其他播種方式(P<0.05)，其次為間作處理(表3)。

表3 不同播種方式對燕麥、飼用豌豆鮮草產(chǎn)量、干草產(chǎn)量及鮮干比的影響Table 3 Effect of different sowing methods on fresh grass yield,hay yield and fresh-to-dry ratio of oats and forage peas

不同播種方式對總干草產(chǎn)量具顯著影響(P<0.05)，其中飼用豌豆15 cm單播處理時(shí)總干草產(chǎn)量最高，為20.72 t·hm-2，顯著高于其他處理(P<0.05)，其次為混播30 cm處理?；觳?0 cm處理的總干草產(chǎn)量較間作處理增加了21.21%，較燕麥單播處理增加了42.11%(圖1)。間作處理較燕麥單播處理增加了26.52%。

圖1 不同混播方式對總干草產(chǎn)量的影響Fig.1 Effect of different blending methods on total hay yield

2.3 不同播種方式對飼草營養(yǎng)成分的影響

如表4所示，不同處理對混播草地的粗蛋白、中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維、粗灰分以及無氮浸出物含量都具有顯著影響(P<0.05)，對粗脂肪以及可溶性糖含量具有極顯著影響(P<0.01)。飼用豌豆30 cm單播時(shí)的粗蛋白含量最高，為12.83%，綜合分析結(jié)果中粗蛋白含量由大到小的播種方式為：混播處理>飼用豌豆單播>間作處理>燕麥單播，混播處理與飼用豌豆單播處理的粗蛋白含量差異不顯著，較間作處理增加了39.47%，較燕麥單播處理增加了43.23%。行距間差異顯著(P<0.05)，行距25 cm播種時(shí)粗蛋白含量最大，較其他行距增加了1.51%～7.45%。不同播種方式下中性洗滌纖維含量與酸性洗滌纖維含量間存在顯著差異(P<0.05)。燕麥單播時(shí)中酸性洗滌纖維含量顯著高于間混作時(shí)(P<0.05)，較燕麥單播相比，混播處理時(shí)中性洗滌纖維含量降低了15.73%，酸性洗滌纖維含量降低了5.69%；間作處理時(shí)中性洗滌纖維含量降低了18.02%，酸性洗滌纖維含量降低了6.16%，結(jié)果表明間混作會(huì)降低飼草的中酸性洗滌纖維含量，提高飼用價(jià)值。

燕麥20 cm單播處理的粗脂肪含量最高，為5.13%，其次為混播30 cm處理(4.83%)，這兩個(gè)處理之間差異不顯著，但均顯著高于其他處理(P<0.05)。不同播種方式之間差異顯著(P<0.05)，燕麥單播時(shí)的粗脂肪含量顯著高于飼用豌豆單播、間作處理、混播處理(P<0.05)。不同處理間的可溶性糖含量差異極顯著(P<0.01)，其中飼用豌豆20 cm單播時(shí)的可溶性糖含量最高，為18.17%，顯著高于其他處理(P<0.05)。飼用豌豆20 cm單播時(shí)的無氮浸出物含量最高，為36.33%，與混播25 cm播種、間作20 cm、間作15 cm處理之間具有顯著差異(P<0.05)，與其他處理之間差異并不顯著。

結(jié)果表明，播種方式對營養(yǎng)成分的影響大小表現(xiàn)為中性洗滌纖維>酸性洗滌纖維>可溶性糖>粗脂肪>無氮浸出物>粗蛋白>粗灰分。

表4 不同播種方式對燕麥、飼用豌豆混播干草營養(yǎng)成分的影響Table 4 Effect of different sowing methods on the nutrient composition of oat and forage pea mixed hay

2.4 不同播種方式對飼草干物質(zhì)能量的影響

如表5所示，不同播種方式顯著影響干物質(zhì)的總能、可消化養(yǎng)分總量、消化能以及代謝能(P<0.05)。燕麥20 cm單播時(shí)的總能、可消化養(yǎng)分總量、消化能以及代謝能最大，其次為混播30 cm處理，混播20 cm處理的總能、可消化養(yǎng)分總量、消化能以及代謝能最小。燕麥20 cm單播處理的總能較其他處理增加了0.43%～3.38%，可消化養(yǎng)分總量增加了0.67%～3.68%，消化能較其他處理增加了0.67%～3.68%，代謝能增加了0.67%～3.68%。

干物質(zhì)的能量受播種方式影響表現(xiàn)為：總能>可消化養(yǎng)分總量>消化能>代謝能。

表5 不同播種方式燕麥、飼用豌豆混播草地干物質(zhì)能量的影響Table 5 Effect of different sowing methods on dry matter energy of oat and forage pea mixed grass

2.5 飼草養(yǎng)分指標(biāo)相關(guān)分析

在不同播種方式下，將燕麥、飼用豌豆混播草地干草產(chǎn)量、干物質(zhì)能量(總能、消化能、代謝能)與飼草營養(yǎng)成分(粗蛋白、粗脂肪、可溶性糖)作相關(guān)分析。由表6分析可知，1 kg干物質(zhì)總能與消化能、代謝能呈極顯著正相關(guān)關(guān)系(P<0.01)，與粗脂肪含量呈顯著正相關(guān)關(guān)系(P<0.05)；消化能與代謝能及粗脂肪含量呈極顯著正相關(guān)關(guān)系(P<0.01)；代謝能與粗脂肪含量呈顯著正相關(guān)關(guān)系(P<0.05)。

表6 草地生產(chǎn)性能的相關(guān)關(guān)系Table 6 Correlation between grassland production performance

2.6 生產(chǎn)性能綜合分析

運(yùn)用灰色關(guān)聯(lián)度理論的權(quán)重決策法，選擇飼草干草產(chǎn)量、粗蛋白含量、中性洗滌纖維含量、酸性洗滌纖維含量、粗脂肪含量、無氮浸出物含量、可溶性糖含量、干物質(zhì)總能、消化能、代謝能以及可消化養(yǎng)分總量等10項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行權(quán)重比較。其中中酸性洗滌纖維含量采用最低值，其余指標(biāo)均采用最高值共同構(gòu)造出“理想組合”。由表7可知，飼用豌豆15 cm單播時(shí)飼草綜合性狀最好，其次為混播30 cm處理，間作30 cm處理排第三。

表7 不同播種模式下生產(chǎn)性能的加權(quán)關(guān)聯(lián)度Table 7 Weighted correlations of production performance under different seeding patterns

3 討論

3.1 不同播種方式下相對生長速率及草產(chǎn)量的差異及原因

植物的相對生長效率可表觀其生長效率和生長潛能[30]，是衡量相對生長性能的有效定量指標(biāo)[31]。在本試驗(yàn)中，燕麥與飼用豌豆均在七月到八月這一時(shí)期相對生長速率最高，此時(shí)正是燕麥拔節(jié)期以及飼用豌豆分枝期，營養(yǎng)生長及生殖生長旺盛，株高提高的幅度最大，此試驗(yàn)結(jié)果與朱亞瓊等人[32]一致。其中單播時(shí)燕麥的相對生長速率均低于間混作時(shí)，說明間混作能提高飼草的相對生長速率，使其具有產(chǎn)量優(yōu)勢[33]。不同行距對飼草的相對生長速率具有顯著影響，其中行距30 cm時(shí)有利于燕麥的生長，行距25 cm時(shí)有利于飼用豌豆的生長。

產(chǎn)量是反映飼草生產(chǎn)性能的重要指標(biāo)，產(chǎn)草量越高說明其生產(chǎn)性能越好[34]。青藏高原高寒地區(qū)由于氣溫降低往往使得燕麥在灌漿期便停止生長，飼草未達(dá)到收獲期便已收獲，可能導(dǎo)致了飼草產(chǎn)量降低，此時(shí)通過對混播草地草群結(jié)構(gòu)、牧草種間競爭以及一年生禾豆混播人工草地生物量、品質(zhì)等系統(tǒng)地研究，總結(jié)出適宜青藏高原高寒氣候條件下種植的一年生禾豆混播人工草地種植技術(shù)規(guī)程，使這類地區(qū)充分利用土地與光熱資源，逐步解決家畜在冷季因蛋白等營養(yǎng)缺乏而造成的效益下降等問題，為青藏高原飼草飼料生產(chǎn)提供科學(xué)依據(jù)[36]。在本試驗(yàn)中，不同處理對飼草鮮草產(chǎn)量、干草產(chǎn)量均存在極顯著影響，顯著高于燕麥單播，說明間混作較燕麥單播具有優(yōu)勢，此研究結(jié)果與富新年等人[35-39]的研究結(jié)果一致。其中混播處理的鮮草產(chǎn)量及干草產(chǎn)量均高于間作處理，說明混播處理更具有產(chǎn)量優(yōu)勢。行距30 cm處理的草產(chǎn)量最高，其次為行距25 cm，可能是因?yàn)樾芯嗟臏p小使兩種作物間的競爭過于激烈，降低了草產(chǎn)量，此結(jié)果與安昊云等人的試驗(yàn)結(jié)果一致[40-42]。

3.2 不同播種方式下營養(yǎng)品質(zhì)及干物質(zhì)能量的差異及原因

適宜的播種方式和播種行距可以有效利用空間和光熱資源，在維持甚至提高禾本科飼草產(chǎn)量的基礎(chǔ)上改善群體營養(yǎng)品質(zhì)，達(dá)到高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的目的[43]。飼草的粗蛋白質(zhì)含量、中酸性洗滌纖維含量、粗脂肪含量、可溶性糖含量等均是衡量飼草營養(yǎng)品質(zhì)的主要指標(biāo)。粗蛋白含量越高，飼草品質(zhì)越好；中酸性洗滌纖維含量越低，飼草消化率越高，越易被牲畜采食[44]。在本試驗(yàn)中，燕麥與飼用豌豆間混作及不同行距交互處理對混播草地的飼草品質(zhì)均具有不同程度的影響，其中混播處理的粗蛋白含量高于間作處理及單播，中酸性洗滌纖維含量均低于間作處理及單播處理，說明間混作會(huì)提高飼草的粗蛋白含量降低飼草的中酸性洗滌纖維含量，從而提高飼用價(jià)值，其中混播處理綜合效果優(yōu)于間作處理，此結(jié)果與徐強(qiáng)等人[39,45]的研究結(jié)果一致。

不同播種方式對干物質(zhì)能量均有顯著影響，其中總能受播種方式影響最大，混播30 cm播種時(shí)的總能、可消化養(yǎng)分總量、消化能以及代謝能值最大，主要可能是因?yàn)榛觳ヌ幚頃r(shí)植株每一行密度增加，提升了頂部位葉高度和改變了位葉張角，使頂部1～3位葉對植物光合作用貢獻(xiàn)率，同時(shí)行距最大，其葉綠素含量與光合特性大于其他位葉[46-48]，有利于干生物量的合成與累積，此結(jié)果與茍蓉等人的試驗(yàn)結(jié)果一致[49]。不同行距對干物質(zhì)能量具有顯著影響，其中行距30 cm時(shí)的各能量值最大，主要是因?yàn)樾芯嘣龃笫棺魑镌龃髮饽艿睦寐?，從而增大了干物質(zhì)能量。

4 結(jié)論

間混作提高了飼草的相對生產(chǎn)效率，增加了飼草產(chǎn)量，其中混播處理的干草產(chǎn)量高于間作處理。播種行距對飼草干草產(chǎn)量具有影響，飼草產(chǎn)量從高到低依次排序?yàn)椋?0 cm>25 cm>15 cm>20 cm?；觳ヌ幚淼拇值鞍缀扛哂陂g作處理，中酸性洗滌纖維含量低于間作處理，其中行距為30 cm與25 cm時(shí)，其各營養(yǎng)指標(biāo)相對優(yōu)于其他兩個(gè)行距。因此，通過合理的群體空間結(jié)構(gòu)配置，可以提高養(yǎng)分利用效率從而提高草產(chǎn)量，其中混播30 cm處理綜合表現(xiàn)最優(yōu)，適宜在青海省高寒地區(qū)推廣應(yīng)用。