高寒區(qū)燕麥、豌豆農(nóng)藝性狀對(duì)氮添加和間作模式的響應(yīng)

馮曉云，張 鵬，李 媛，馬婧娟，梁國玲，鮑根生

（1.青海省畜牧獸醫(yī)科學(xué)院, 青海 西寧 810016；2.青海大學(xué)畜牧獸醫(yī)科學(xué)院, 青海 西寧 810003）

青藏高原地區(qū)因天然草地生產(chǎn)力低、載畜量高、草地管理方式粗放等原因?qū)е滦竽翗I(yè)發(fā)展緩慢和高寒草地退化嚴(yán)重等問題，因此建植栽培草地成為緩解上述問題的關(guān)鍵措施[1]。燕麥(Avena sativa)和豌豆(Pisum sativum)因營養(yǎng)價(jià)值豐富、適口性好等特點(diǎn)成為家畜喜食牧草，進(jìn)而成為青藏高原高寒冷涼地帶冬季家畜補(bǔ)飼重要飼草料[2-3]。研究發(fā)現(xiàn)，作物單一種植會(huì)造成土壤肥力低下和病蟲害頻發(fā)等不利影響[4]；而禾本科和豆科植物間作是提高土地資源利用效率、改善土壤結(jié)構(gòu)、促進(jìn)作物增產(chǎn)并獲得較高經(jīng)濟(jì)效益的一種種植模式[5-6]。

目前，有關(guān)禾豆間作研究主要集中在產(chǎn)量增加、土壤微生物群落變化、土壤理化性質(zhì)改變以及豆科植物生物固氮能力等方面[7-9]，而如何提高間作系統(tǒng)生產(chǎn)力仍是禾豆間作體系的聚焦問題。例如，李睿[10]研究發(fā)現(xiàn)春箭筈豌豆(Vicia sativa)和燕麥間作通過增加作物株高，改變作物光合特性和光能利用效率，提高系統(tǒng)生產(chǎn)力；趙建華等[11]對(duì)3 種豆科作物與玉米(Zea mays)間作對(duì)玉米生產(chǎn)力和種間競爭的影響研究發(fā)現(xiàn)，玉米與豆科植物間作均具有間作優(yōu)勢，且土地當(dāng)量比(land equivalent ratio，LER)均大于1。此外，氮素作為提高產(chǎn)量的主要因素之一，對(duì)間作系統(tǒng)中植物的種間關(guān)系產(chǎn)生影響[12]。研究表明，豆科作物通過與之共生的根瘤菌固定大氣中的氮素以滿足自身對(duì)氮素的需求[13]。與單作禾本科作物相比，間作種植的禾本科作物不僅能憑借強(qiáng)大根系結(jié)構(gòu)獲取土壤中的氮素[14]，而且還能利用其高耗氮特性促進(jìn)豆科作物生物固氮能力[15]，進(jìn)而提高禾本科作物對(duì)氮素的利用效率，導(dǎo)致單位面積內(nèi)作物產(chǎn)量增加[16]。同時(shí)，大量研究表明，外源氮添加對(duì)豆科間作禾本科體系存在一定影響。例如，Nasar等[17]對(duì)東北地區(qū)玉米||苜蓿(Medicago sativa)間作對(duì)玉米生理特性、氮素吸收及產(chǎn)量的影響研究發(fā)現(xiàn)，間作時(shí)施氮可逐步改善玉米作物的生理農(nóng)藝指標(biāo)。Gong 等[18]對(duì)間作與氮投入相結(jié)合促進(jìn)了中國黃土高原小米(Panicum miliaceum)的生長和資源利用效率研究發(fā)現(xiàn)，間作和施氮顯著改善了小米||綠豆(Vigna radiata)間作系統(tǒng)中小米的株高和干物質(zhì)積累量。王曉維等[19]開展玉米||大豆(Glycine max)間作和施氮對(duì)玉米產(chǎn)量及農(nóng)藝性狀的影響的研究發(fā)現(xiàn)，施氮和間作均能促進(jìn)玉米干物質(zhì)累積和增加株高和葉綠素，且施氮效應(yīng)高于間作效果。上述研究均表明，間作時(shí)外源添加氮素能夠促進(jìn)禾本科作物對(duì)氮素的吸收利用效率，同時(shí)改善間作體系組成作物的農(nóng)藝性狀。

綜上所述，間作種植和氮添加能通過影響間作體系植物農(nóng)藝性狀進(jìn)而提高生產(chǎn)力，然而高寒區(qū)因氣候寒冷、晝夜溫差大和干旱等逆境，致使植物生長季短，間作植物農(nóng)藝性狀可能與其他區(qū)域存在差異[20]。然而有關(guān)不同種植方式和氮添加互作對(duì)燕麥、豌豆農(nóng)藝性狀的影響以及調(diào)控產(chǎn)量的關(guān)鍵農(nóng)藝性狀的研究報(bào)道較少?；诖?，本研究擬通過分析不同氮添加水平下單播、間作(同行混合和隔行間作)種植燕麥和豌豆關(guān)鍵農(nóng)藝性狀的差異，探討不同種植方式和氮添加水平對(duì)高寒區(qū)燕麥、豌豆農(nóng)藝性狀的影響，篩選適合高寒區(qū)燕麥和豌豆高產(chǎn)種植模式，為高寒區(qū)栽培草地科學(xué)建植提供技術(shù)支撐，從而有效緩解高寒區(qū)草畜矛盾和加快青藏高原綠色有機(jī)產(chǎn)品輸出建設(shè)進(jìn)程。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地處青海省西寧市湟中區(qū)土門關(guān)鄉(xiāng)加汝?duì)柎?36°26′51″ N，101°41′28″ E，海拔2 668 m)，該區(qū)域位于青藏高原東北部，地處黃河支流湟水上游，屬大陸性高原半干旱氣候。太陽輻射強(qiáng)，晝夜溫差大，光熱資源充足。年降水量為250～550 mm，年蒸發(fā)量為900～1 000 mm，年均溫2～9 ℃，極端最低和最高氣溫為-25 和33 ℃，無霜期100～200 d。試驗(yàn)地土壤類型為栗鈣土，有機(jī)質(zhì)、全氮和全磷含量分別為34.39、2.20 和2.45 g·kg-1，銨態(tài)氮含量為121 mg·kg-1，速效磷含量為27.60 mg·kg-1，速效鉀含量為290 mg·kg-1，pH 為8.18。前茬作物為燕麥。

1.2 供試材料

供試燕麥為青海省畜牧獸醫(yī)科學(xué)院新培育的‘青永久872’新品系，具有飼草和籽粒產(chǎn)量雙高特點(diǎn)；豌豆品種為‘青建1 號(hào)’，該品種具有抗病和飼草產(chǎn)量高等優(yōu)點(diǎn)[21]。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

田間試驗(yàn)采用裂區(qū)設(shè)計(jì)，氮添加水平作為主區(qū)，分別為不添加氮(0 kg·hm-2, N1)、低氮添加 (50 kg·hm-2，N2)、高氮添加 (200 kg·hm-2，N3)；種植模式為副區(qū)，分別為單播(燕麥和豌豆)、燕麥和豌豆隔行間作及同行混合間作(比例為1 ∶ 1)。共布置4 個(gè)區(qū)組，每個(gè)區(qū)組包含12 個(gè)處理，共48 個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)面積為2 m × 5 m。其中，相鄰小區(qū)間隔1.0 m，相鄰區(qū)組間隔2.0 m。參考前人在高寒區(qū)種植燕麥和豌豆的播種量[22-23]，本研究燕麥單播播種量為225 kg·hm-2，豌豆單播播種量為112 kg·hm-2；隔行間作時(shí)，燕麥和豌豆依次交替種植4 行，播種量與單播燕麥和豌豆一致；同行混合間作時(shí)，燕麥和豌豆混合種植到同行內(nèi)，播種量為燕麥和豌豆單播量的一半(圖1)。2022 年5 月5 日開展田間試驗(yàn)，播種采用人工條播，行距為25 cm，播種深度為5 cm。供試氮肥為尿素(N 含量為46%)，分別在燕麥播種期和拔節(jié)期分兩次施入，為防止尿素?fù)]發(fā)損失，表土和尿素按照10 ∶ 1 比例混勻后均勻撒施至溝內(nèi)。過磷酸鈣(P2O5含量為12%)充當(dāng)基肥播種時(shí)一次性施入，燕麥拔節(jié)期和開花期進(jìn)行田間人工除雜兩次。

圖1 燕麥與豌豆單播、同行混合間作和隔行間作種植示意圖Figure 1 Illustration of monocropped, mixed, and alternate-row intercropped oat and pea

1.4 測定指標(biāo)及方法

1.4.1 農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量

燕麥乳熟期，各處理小區(qū)隨機(jī)選擇50 cm × 50 cm樣方齊地面刈割，鮮草裝入信封袋帶回實(shí)驗(yàn)室，105 ℃殺青30 min，65 ℃下烘至恒重并稱重。燕麥完熟期和豌豆結(jié)莢期，各處理小區(qū)隨機(jī)選取20 株長勢一致的燕麥和豌豆單株進(jìn)行農(nóng)藝性狀的觀測，農(nóng)藝性狀調(diào)查項(xiàng)目參照燕麥和豌豆農(nóng)藝性狀標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行[24-25]。燕麥農(nóng)藝性狀包括株高、莖粗、分蘗、輪生層數(shù)、單株小穗數(shù)、小穗粒數(shù)、單株籽粒數(shù)、單株籽粒重、粒長、粒寬和千粒重；豌豆農(nóng)藝性狀包括株高、莖粗、莢數(shù)、莢長、莢寬、每莢籽粒數(shù)、分枝數(shù)、主莖節(jié)數(shù)、果柄長度、始莢節(jié)數(shù)、節(jié)間長度、粒長、粒寬、單株籽粒數(shù)及百粒重。

1.4.2 土地當(dāng)量比

土地當(dāng)量比是指燕麥和豌豆間作的收益與燕麥或豌豆單播的收益比率，用于衡量間作比單播的增產(chǎn)程度，計(jì)算公式如下：

式中：LERO和LERP分別表示燕麥和豌豆的土地當(dāng)量比，YIO和YMO分別表示間作和單播燕麥的干草產(chǎn)量(kg·m-2)，YIP和YMP分別表示間作和單播豌豆的干草產(chǎn)量(kg·m-2)；LER＞ 1 表示存在間作優(yōu)勢，LER＜ 1 表示存在間作劣勢[26]。

1.4.3 種間競爭力(interspecific aggressivity，IA)

式中：IAO和IAP分別為燕麥和豌豆的種間競爭力，YIO和YIP分別表示燕麥和豌豆間作的干草產(chǎn)量，YMO和YMP分別表示燕麥和豌豆單播的干草產(chǎn)量，ZIO和ZIP分別表示間作燕麥和豌豆所占的土地面積。IAO＞ 0 表明燕麥競爭力大于豌豆，IAO＜ 0 表明豌豆競爭力大于燕麥[27]。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用雙因素方差分析不同間作種植模式和氮添加水平及其交互作用對(duì)燕麥和豌豆農(nóng)藝性狀、土地當(dāng)量比及種間競爭力的影響，其中，間作種植模式和氮添加水平為固定因子，區(qū)組為隨機(jī)因子。同時(shí)，采用Duncan 多重比較分析間作種植模式或氮添加水平對(duì)燕麥和豌豆各農(nóng)藝性狀、土地當(dāng)量比和種間競爭力的影響。另外，采用Canoco 5 軟件進(jìn)行農(nóng)藝性狀與間作種植方式和氮添加間相關(guān)性的冗余分析(redundancy analysis，RDA)，SPSS AU 軟件進(jìn)行間作種植方式和氮添加與燕麥、豌豆農(nóng)藝性狀與草產(chǎn)量的灰色關(guān)聯(lián)分析。所有數(shù)據(jù)用“平均值 ± 標(biāo)準(zhǔn)誤”表示，SPSS 26.0 軟件進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 種植方式和氮添加對(duì)燕麥、豌豆農(nóng)藝性狀的影響

雙因素方差分析結(jié)果表明，種植方式和氮添加對(duì)燕麥大多農(nóng)藝性狀影響顯著(P ＜0.05)，而對(duì)粒寬和千粒重?zé)o影響(表1)。同時(shí)，種植方式和氮添加對(duì)燕麥分蘗、單株小穗數(shù)、單株籽粒數(shù)、單株籽粒重和草產(chǎn)量存在顯著交互作用(P ＜0.05)。其次，不同種植方式和氮添加對(duì)豌豆莖粗、莢數(shù)、單株籽粒數(shù)和草產(chǎn)量的影響均達(dá)到極顯著水平(P ＜0.01)，其交互作用對(duì)株高、莢數(shù)、莢長、節(jié)間長度、單株籽粒數(shù)、單株籽粒重和草產(chǎn)量存在顯著影響(P ＜0.05)。其中，隔行間作燕麥的株高、單株小穗數(shù)、單株籽粒數(shù)、單株籽粒重和草產(chǎn)量高于單播，且隨氮添加量的增加而增加；而同行混合間作燕麥大多農(nóng)藝性狀隨施氮量的增加呈先降低后增加變化(表2)。豌豆單播時(shí)，株高、單株籽粒重高于隔行間作和同行混合間作豌豆，而株高隨施氮量的增加降低后增加；隔行間作時(shí)，大多農(nóng)藝性狀隨施氮量的增加呈先增加后降低變化；同行混合間作時(shí)，株高、莢長、每莢籽粒數(shù)在高氮添加下顯著高于低氮和不添加氮(表2)。

表1 不同種植方式和氮添加下燕麥和豌豆農(nóng)藝性狀的雙因素方差分析(F 值)Table 1 Two-way ANOVA of oats and peas agronomic traits under different planting patterns and nitrogen addition levels (F value)

表2 不同種植方式和氮添加對(duì)燕麥和豌豆農(nóng)藝性狀的影響Table 2 Effects of different planting patterns and nitrogen addition levels on agronomic traits of oats and peas

2.2 種植方式和氮添加對(duì)燕麥、豌豆土地當(dāng)量比及種間競爭力的影響

種植方式對(duì)燕麥和豌豆土地當(dāng)量比和種間競爭力存在顯著影響(P ＜0.05) (表3)，而對(duì)總土地當(dāng)量比無影響(P ＞0.05)。氮添加對(duì)燕麥和豌豆土地當(dāng)量比和種間競爭力的影響不顯著(P ＞0.05)。間作種植模式和氮添加對(duì)燕麥、豌豆土地當(dāng)量比和總土地當(dāng)量比存在顯著的交互作用(P ＜0.05)，而對(duì)其種間競爭力的影響不顯著(P ＞0.05)。在不添加氮(N1)和低氮添加 (N2)時(shí)隔行間作總土地當(dāng)量比優(yōu)于同行混合間作，且在N2時(shí)表現(xiàn)較好。隔行間作時(shí)，燕麥種間競爭力隨氮添加量的升高呈先增后減趨勢(表4)。

表3 不同種植方式和氮水平對(duì)燕麥、豌豆土地當(dāng)量比和種間競爭力的雙因素方差分析Table 3 Two-way ANOVA of different planting patterns and nitrogen addition levels on land equivalent ratio and interspecific aggressivity of oats and peas

表4 不同種植方式和氮添加對(duì)燕麥、豌豆土地當(dāng)量比和種間競爭力的影響Table 4 Effects of different planting patterns and nitrogen addition level on land equivalent ratio and interspecific aggressivity of oats and peas

2.3 間作方式和氮添加與燕麥、豌豆農(nóng)藝性狀的RDA 分析

間作方式與燕麥株高、莖粗、分蘗、粒寬和草產(chǎn)量正相關(guān)，而與粒長和千粒重負(fù)相關(guān)；氮添加除與燕麥千粒重負(fù)相關(guān)外，與其他農(nóng)藝性狀均正相關(guān)(圖2)。間作方式與豌豆粒長、粒寬正相關(guān)，而與草產(chǎn)量、株高和單株籽粒數(shù)呈負(fù)相關(guān)；氮添加水平與豌豆單株籽粒數(shù)、草產(chǎn)量，單株籽粒重正相關(guān)，與粒長、粒寬負(fù)相關(guān)(圖2)。

圖2 間作方式和氮添加與燕麥、豌豆農(nóng)藝性狀的冗余分析Figure 2 Redundancy analysis of intercropping pattern and N addition level with agronomic traits of oats and peas

2.4 種植方式和氮添加后燕麥、豌豆農(nóng)藝性狀與草產(chǎn)量灰色關(guān)聯(lián)分析

以草產(chǎn)量為參考數(shù)列，各農(nóng)藝性狀為比較數(shù)列，通過灰色關(guān)聯(lián)分析(表5)發(fā)現(xiàn)，燕麥單播時(shí)，在N1和N2時(shí)，分蘗與草產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)系數(shù)均最大，分別為1.00和0.85；在N1時(shí)，千粒重與草產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)系數(shù)最小，為0.55，N2時(shí)，粒寬、粒長與草產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)系數(shù)最小，均為0.61；而在N3時(shí)，莖粗與草產(chǎn)量關(guān)聯(lián)數(shù)最大，單株籽粒重與草產(chǎn)量關(guān)聯(lián)數(shù)不大。隔行間作時(shí)，在N1、N2和N3時(shí)，單株籽粒數(shù)、粒長和單株籽粒重分別與草產(chǎn)量關(guān)聯(lián)序數(shù)最高，而千粒重、單株小穗數(shù)和粒寬分別與草產(chǎn)量關(guān)聯(lián)序數(shù)最低。同行混合間作時(shí)，分蘗、單株小穗數(shù)和單株籽粒數(shù)分別在N1、N2和N3時(shí)與草產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)系數(shù)最大，而輪生層數(shù)、株高及粒寬與草產(chǎn)量關(guān)聯(lián)不大。豌豆單播時(shí)，在N1、N2和N3時(shí)，始莢節(jié)數(shù)、單株籽粒數(shù)和莢數(shù)分別與草產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)序數(shù)最高，株高、分枝數(shù)和節(jié)間長度分別與草產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)序數(shù)最低；隔行間作時(shí)，莢數(shù)在N1、N2與草產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)最大，單株籽粒數(shù)在N3時(shí)與草產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)最大，而粒長、始莢節(jié)數(shù)和節(jié)間長度與草產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)不大。同行混合間作時(shí)，在N1、N2和N3時(shí)，與草產(chǎn)量關(guān)聯(lián)系數(shù)最大的分別是莢數(shù)、單株籽粒數(shù)和莢數(shù)，最小的分別是節(jié)間長度、始莢節(jié)數(shù)和單株籽粒重。

表5 不同種植方式和氮添加后燕麥、豌豆各農(nóng)藝性狀與草產(chǎn)量的灰色關(guān)聯(lián)分析Table 5 Grey correlation analysis among agronomic traits of oats or peas and grass yield with different intercropping patterns and nitrogen addition levels

3 討論

與單播草地相比，禾豆混播草地可通過改變間作作物的冠層結(jié)構(gòu)、種間競爭關(guān)系和調(diào)節(jié)作物對(duì)光、熱等環(huán)境資源的利用，進(jìn)而優(yōu)化間作系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)間作作物在空間資源利用的互補(bǔ)性[10]。本研究通過對(duì)燕麥和豌豆進(jìn)行單播、隔行間作和同行混合間作種植以及添加外源氮后對(duì)其農(nóng)藝性狀進(jìn)行觀測，發(fā)現(xiàn)隔行間作燕麥的株高、單株小穗數(shù)、單株籽粒數(shù)、單株籽粒重和草產(chǎn)量高于單播，且隨氮添加量的增加而增加；而單播豌豆的株高、單株籽粒重和草產(chǎn)量高于隔行間作，且株高隨氮添加量的增加降低后增加，這與孔瑋琳等[28]對(duì)不同氮肥梯度和種植模式對(duì)玉米和大豆農(nóng)藝性狀進(jìn)行研究所得結(jié)論一致；同時(shí)，楊艷麗[29]對(duì)玉米||大豆間作和施氮對(duì)玉米產(chǎn)量及農(nóng)藝性狀影響的研究也證實(shí)了這一觀點(diǎn)，這主要與不同間作種植方式下燕麥和豌豆不同的根系構(gòu)型導(dǎo)致資源競爭能力出現(xiàn)差異有關(guān)[30]。一方面，隔行間作燕麥和豌豆根系間距較大，燕麥根系深且側(cè)根發(fā)達(dá)，導(dǎo)致側(cè)根大量分布在豌豆根系下方，促進(jìn)了燕麥和豌豆對(duì)土壤空間資源利用的互補(bǔ)性。另一方面，在燕麥和豌豆同行混合間作條件下，燕麥和豌豆根系占據(jù)相同生態(tài)位，導(dǎo)致土壤水分和養(yǎng)分競爭強(qiáng)度增加[31]。

此外，牧草生長需要大量的氮肥，施氮肥雖然可以改善牧草農(nóng)藝性狀并提高其產(chǎn)量，但是大量投入氮肥會(huì)使牧草的光能利用率下降、生物多樣性減少以及生態(tài)環(huán)境失衡，致使土壤含氮量增加，產(chǎn)生“氮阻遏”效應(yīng)[32]。同時(shí)，過多或過少的土壤肥力均不利于禾本科牧草的生長，適當(dāng)添加外源氮肥可緩解種間競爭強(qiáng)度，最大限度地提高禾本科牧草間作地生產(chǎn)力[33]。本研究表明，燕麥和豌豆部分農(nóng)藝性狀分別在N3(200 kg·hm-2)隔行間作和N1(0 kg·hm-2)單播種植模式下表現(xiàn)較好，可見，間作明顯促進(jìn)燕麥的生長，但不利于豌豆對(duì)養(yǎng)分的吸收，這與王雪蓉等[34]對(duì)玉米||大豆間作系統(tǒng)研究發(fā)現(xiàn)，在不同供氮水平下間作玉米最大生長速率比單作高，而間作大豆最大生長速率比單作低的研究結(jié)論相似。另外，外源氮添加對(duì)隔行間作燕麥農(nóng)藝性狀有促進(jìn)作用，這可能是因?yàn)檠帑湆俑咧晷椭参?，光攔截能力強(qiáng)，光資源競爭能力明顯強(qiáng)于豌豆[35]。其次，燕麥種子萌發(fā)和幼苗破土明顯早于豌豆，導(dǎo)致燕麥根系生長較快，且土壤中根表面積較大，最終造成燕麥與豆科植物間作種植生長過程對(duì)氮素等資源的獲取能力占主導(dǎo)地位[36]。如小麥(Triticum aestivum)||蠶豆(Vicia faba)間作體系中間作小麥比單作小麥多吸收79%施入土壤中的15N 量[37]。大麥(Hordeum vulgare)||豌豆間作的田間試驗(yàn)研究也表明，間作大麥對(duì)土壤氮素的競爭要比豌豆強(qiáng)30 倍，且吸收氮素的65%源于肥料氮，而豌豆僅有9%[38]，上述研究結(jié)論進(jìn)一步證明了燕麥對(duì)土壤和肥料氮素的競爭能力比豌豆更強(qiáng)，外源添加氮肥對(duì)間作燕麥具有直接促進(jìn)作用。同時(shí)，由于燕麥屬高耗氮型植物，對(duì)氮素競爭力高于豌豆。間作條件下，豌豆不僅要滿足自身氮需求，燕麥發(fā)達(dá)根系同時(shí)能轉(zhuǎn)移大量豆科植物固氮作用所固定的氮素，造成豆科植物生物固氮狀態(tài)處于活躍狀態(tài)和固氮能力增加[38]。本研究同時(shí)發(fā)現(xiàn)，燕麥和豌豆無論是在隔行間作還是同行混合間作方式下，土地當(dāng)量比均大于1，且在N2(50 kg·hm-2)隔行間作時(shí)最高。說明燕麥和豌豆間作均要比各自單作具有更高的生產(chǎn)力，兩者組成的復(fù)合群體具有較大的生產(chǎn)潛力。原因可能為：1)高稈作物燕麥可充分利用光照，而豌豆作為矮稈作物則可以利用下層較弱的光照，燕麥和豌豆間作后株高高低搭配立體種植能充分利用光能，獲取比燕麥單播、豌豆單播更高的產(chǎn)量。2)燕麥||豌豆間作模式中地下根系分布也存在空間差異性，燕麥為須根系，根量大而且主根較深；豌豆為直根系，根表面積少且主根較短。燕麥豌豆間作可實(shí)現(xiàn)地上和地下資源高效利用的互補(bǔ)性，進(jìn)而造成間作種植系統(tǒng)生產(chǎn)力顯著高于單播種植[39]。

RDA 分析也發(fā)現(xiàn)，燕麥和豌豆的農(nóng)藝性狀受種植方式和外源氮添加水平的影響很大，總解釋度均大于50%。造成這種差異的主要原因可能是間作牧草通過改變根系形態(tài)促進(jìn)其對(duì)氮素及其他養(yǎng)分的吸收和利用，表現(xiàn)為間作體系中牧草根系會(huì)通過縮小根直徑、延長主根和促進(jìn)側(cè)根的分化等方式，促進(jìn)間作燕麥和豌豆對(duì)土壤中養(yǎng)分的吸收[40]。同時(shí)，垂直方向上，間作燕麥和豌豆的地下根系分布于不同的土壤土層，兩者占用不同的土壤生態(tài)位，形成了土壤空間生態(tài)位互補(bǔ)機(jī)制，能夠高效吸收不同土層的養(yǎng)分和水分。另外，在水平方向上燕麥和豌豆根系能延伸至對(duì)方根區(qū)中，間作燕麥和豌豆在垂直和水平方向上的根系交互作用，能夠促進(jìn)燕麥和豌豆間作系統(tǒng)對(duì)水分和養(yǎng)分的吸收[41]。也有研究表明，施加外源氮后，能夠顯著影響牧草對(duì)某些營養(yǎng)元素的吸收，且在不同牧草作物中有不同的表現(xiàn)規(guī)律[42]，進(jìn)而導(dǎo)致農(nóng)藝性狀表現(xiàn)不同。本研究發(fā)現(xiàn)外源氮添加水平與燕麥、豌豆不同農(nóng)藝性狀的相關(guān)性存在差異，這與羅蓉[43]對(duì)氮添加后對(duì)紫云英(Astragalus sinicus)||白術(shù)(Atractylodes macrocephala)間作體系農(nóng)藝性狀影響的研究結(jié)論一致。具體表現(xiàn)為與不施氮相比，施氮量與白術(shù)的株高、主莖粗、葉片數(shù)以及分枝數(shù)正相關(guān)。同時(shí)，王曉維等[19]對(duì)玉米||大豆間作系統(tǒng)農(nóng)藝性狀研究也發(fā)現(xiàn)氮添加后間作玉米穗位高、百粒重、禿尖長和單穗鮮重均高于單作玉米[19]。間作種植方式和外源氮添加水平與燕麥以及豌豆各農(nóng)藝性狀相關(guān)性存在差異的原因可能是與作物搭配不同或設(shè)置施氮水平不同有關(guān)，也可能是同一性狀對(duì)不同生態(tài)環(huán)境的響應(yīng)不同[44]。另外，不同氮添加水平下，間作燕麥和豌豆的單株草產(chǎn)量和其他農(nóng)藝性狀的灰色關(guān)聯(lián)分析結(jié)果也表明，各性狀對(duì)草產(chǎn)量具有主次之分，從而可通過改善主導(dǎo)因素實(shí)現(xiàn)高寒區(qū)禾豆混播草地高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)目標(biāo)，進(jìn)而為緩解高寒區(qū)草地退化以及草畜矛盾做出貢獻(xiàn)。

4 結(jié)論

本研究發(fā)現(xiàn)燕麥、豌豆農(nóng)藝性狀受不同種植方式和外源氮添加水平的影響而表現(xiàn)不同。其中，隔行間作和同行混合間作與外源氮添加水平及其兩者的交互作用對(duì)燕麥、豌豆農(nóng)藝性狀及其產(chǎn)量有明顯的調(diào)控作用。特別是，低氮添加N2(50 kg·hm-2)和隔行間作種植的燕麥、豌豆間作體系總土地當(dāng)量比最高，且在低氮添加時(shí)燕麥種間競爭力強(qiáng)于豌豆。因此，低氮隔行間作可作為高寒牧區(qū)燕麥||豌豆間作栽培草地建植的推薦種植模式，進(jìn)而為高寒區(qū)畜牧業(yè)持續(xù)健康發(fā)展以及生態(tài)修復(fù)提供理論依據(jù)。然而，本研究僅針對(duì)高寒區(qū)燕麥豌豆進(jìn)行展開研究且樣地單一，故還需對(duì)其他禾豆牧草組合農(nóng)藝性狀進(jìn)行多樣地研究，并綜合考慮環(huán)境因素對(duì)作物農(nóng)藝性狀的影響。