引用本文
张永亮, 骆秀梅, 吴明浩, 潘东. 科尔沁沙地苜蓿-禾草混播组合对播种当年牧草生产性能的影响. 草业科学, 2018,35(4): 882-890
Zhang Yong-liang, Luo Xiu-mei, Wu Ming-hao, Pan Dong. Effect of alfalfa-grass mix combinations on the forage productivity during the sowing year in the Horqin Sandy Land. Pratacultural Science, 2018,35(4): 882-890.  
Doi: 10.11829/j.issn.1001-0629.2017-0360
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《草业科学》编辑部
科尔沁沙地苜蓿-禾草混播组合对播种当年牧草生产性能的影响
张永亮1,2, 骆秀梅1, 吴明浩1, 潘东1
1.内蒙古民族大学农学院,内蒙古 通辽 028042
2.内蒙古自治区饲用作物工程技术研究中心,内蒙古 通辽 028042
通讯作者:张永亮(1959-),男,内蒙古包头固阳人,教授,博士,主要从事牧草栽培研究。E-mail:[email protected]
收稿日期: 2016-06-28 接受日期: 2017-11-24
资助项目: 国家自然科学地区基金(31560673); 内蒙古自治区社会发展领域科技计划项目(20150426); 内蒙古自然科学基金(2015MS0337); 内蒙古自治区饲用作物工程技术研究中心开放课题项目(MDK2016020)
摘要

以紫花苜蓿( Medicago sativa)、无芒雀麦( Bromus inermis)、垂穗披碱草( Elymus nutans)、虉草( Phalaris arundinacea)4种牧草按豆禾比1:1、1:2、2:2和2:1间行种植,分析其播种年混播组分株高与产量变化。结果表明,禾草种类对混播禾草产量影响显著( P<0.05),而对混播苜蓿产量影响不显著( P>0.05)。禾草种类对禾豆总产量影响不显著,而混播比例对混播组分产量及禾豆总产量影响显著( P<0.05)。单播苜蓿全年产量显著高于混播草地禾豆总产量( P<0.05)。在混播处理中,头茬禾豆总产量以1:1混播最高,二茬和全年禾豆总产量以2:1混播最高,1:2混播各茬次及全年禾豆总产量显著低于其他混播组合( P<0.05)。豆禾比例对禾草生长及禾豆产量比有明显影响,1:2和2:2混播禾草生长良好,全年禾豆产量比为0.28~0.81;而1:1和2:1混播组合二茬禾草生长受到明显抑制,全年禾豆产量比为0.11~0.30。

关键词: 苜蓿-禾草混播; 混播比例; 禾草种类; 间行种植; 草产量; 株高; 科尔沁沙地
中图分类号:S816;S342.3 文献标志码:A 文章编号:1001-0629(2018)04-0882-09
Effect of alfalfa-grass mix combinations on the forage productivity during the sowing year in the Horqin Sandy Land
Zhang Yong-liang1,2, Luo Xiu-mei1, Wu Ming-hao1, Pan Dong2
1.Inner Mongolia University for Nationalities, Tongliao 028042, Inner Mongolia, China
2.Inner Mongolia Engineering Research Center for Forage Crop, Tongliao 028042, Inner Mongolia, China
Corresponding:Zhang Yong-liang E-mail:[email protected]
Abstract

The legume-grass mixtures included alfalfa ( Medicago sativa) and three grasses ( Bromus inermis, Elymus nutans, and Phalaris arundinacea) to investigate herbage yield and plant height during the sowing year. The mixed combinations were two species mixtures at four intercropping ratios of legume:grass being 1:1, 1:2 , 2:2, and 2:1. The experiment was conducted in Tong Liao of Inner Mongolia in a randomized complete block design with three replications. The results showed that grass species had a significant influence on yield of mixed sowing of grasses ( P<0.05), but did not significantly influence the yield of the mixed sowing alfalfa and legume-grass total yield ( P>0.05). Ratios for the legume-grass mixture had a significant influence on yield of mixed species and total legume-grass yield ( P<0.05). The greatest value of dry matter yield was obtained from alfalfa monoculture and it was significantly higher than total dry matter yield of the mixed grassland, and total yield of the legume-grass mixture was significantly higher than that of the monoculture of grass during the entire year ( P<0.05). The highest total dry matter yield was obtained when alfalfa was mixed at a ratio of 1:1 intercrop with grass in the first cutting yield, and that of legume:grass at 2:1 was higher than other mixed sowing ratios in the second cutting yield and annual total yield. The total yields of the 1:2 mixture at all cutting times and annual total legume-grass yields were significantly lower than other mixed sowing combinations ( P<0.05). Rates of legume-grass mixture had a significant influence on the growth of mixed grasses and the ratio of grass/legume yield. The growth of grasses was better in combinations of 1:2 and 2:2 legume-grass ratios than in other combinations and ratio of grass/legume yield reached 0.28~0.81 in annual yield. Growth of grasses was obviously inhibited in the 1:1 and 2:1 legume-grass mixed combinations and the ratio of grass/legume yield was 0.11~0.30 in annual yield.

Key words: alfalfa-grass mixture; mixture ratio; grass species; intercropping; forage yield; plant height; Horqin sandy land

科尔沁沙地是我国北方重要的牛羊生产基地, 目前该地区栽培草地种类较单一, 以苜蓿(Medicago sativa)或青贮玉米(Zea mays)为主。而建植苜蓿-禾草混播草地对当地养殖业发展和生态保护具有重要意义。苜蓿-禾草混播草地既可提高草地牧草产量和质量[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8], 又能培肥地力[9, 10, 11], 将用地与养地结合起来, 可实现栽培草地的经济效益与生态效益双嬴。但豆禾混播组合不当, 常出现牧草生长不良、草群结构稳定性差、产量及品质下降等现象[12]。在牧草混播中, 各个混播成分间的相互关系除了表现在各个种的生物学特性外, 也在一定程度上表现在种的个体数量上, 只有找到最适合的混播比例, 才能得到最高的产量和稳定性。而适宜的豆科与禾本科牧草混播组合受地域和土壤条件影响较大, 即由于各地气候和土壤的不同, 适宜的豆科-禾本科牧草混播组合方案各异。我国对此开展了许多探索和研究, 但结论并不完全一致。有学者认为豆禾比5:5、4:6 和3:7 (占单播量比)同行混播种间相容性、群落稳定性及产量均较高[1, 5]。也有学者认为苜蓿与无芒雀麦(Bromus inermis)以1:3(占总播量比)同行播种[13]或5:1[14](占单播量比, 同行播种)或2:1(行数比)[15]混播比例可明显提高干草产量和经济效益, 是较为理想的组合。由此可见, 苜蓿-禾草混播草地产量与稳定性受当地气候、土壤条件、牧草混播组合方式等多因素影响。适宜的苜蓿-禾草混播组合方式具有明显的地域性。而针对科尔沁沙地春季风沙大, 倒春寒现象时有发生, 土壤养分贫乏, 土壤保水、保肥性差等特点, 苜蓿与哪些多年生禾草组合、混播比例应是多少较适宜目前尚不清楚。本研究以豆科牧草紫花苜蓿分别与无芒雀麦、虉草(Phalaris arundinacea)和垂穗披碱草(Elymus nutans)3种禾本科牧草以1:1、1:2、2:1 和2:2 的行数比间行种植, 比较科尔沁沙地不同混播组合牧草的生长状况和混播效果, 以期为科尔沁沙地栽培草地建设和生态建设提供科学依据。

1 材料与方法
1.1 试验地概况

试验地位于西辽河平原内蒙古民族大学农牧业科技示范园区。试验地区为典型的温带大陆性季风气候, 年平均气温6.4 ℃, 极端最低温-30.9 ℃, ≥ 10 ℃年积温3 184 ℃· d, 无霜期150 d, 年均降水量399.1 mm, 生长季(4-9月)降水量占全年的89%。土壤为风沙土, 土壤有机质含量4.86 g· kg-1, 速效钾94.65 mg· kg-1, 速效磷10.46 mg· kg-1, 碱解氮11.15 mg· kg-1, pH 8.2。具有喷灌条件, 干旱时灌水。

1.2 试验设计

试验设禾草种类(A因素)和混播比例(B因素)两个因素。禾草种类有无芒雀麦(A1)、垂穗披碱草(A2)和通草1号虉草(A3)3种, 混播行数比为1:1(B1), 1:2(B2), 2:2(B3), 2:1(B4), 以单播苜蓿(1:0)和单播禾草(0:1)为对照。苜蓿单播量15 kg· hm-2, 无芒雀麦和垂穗披碱草单播量30 kg· hm-2, 虉草单播量15 kg· hm-2。混播组分中苜蓿播种量分别占单播量的50%(B1)、33%(B2)、50%(B3)和67%(B4); 禾草播种量分别占单播量的50%(B1)、67%(B2)、50%(B3)和33%(B4)。采用随机区组设计, 小区面积5 m× 4 m, 行距30 cm, 3次重复。试验地于2016年5月22日播种。各处理施肥量为N150 kg· hm-2, P2O5 120 kg· hm-2, K2O 50 kg· hm-2。播种时施氮80 kg· hm-2, 禾草分蘖期追施氮24 kg· hm-2, 第1次刈割后追施氮46 kg· hm-2, 追肥后浇水。苗期人工除杂草3次, 第1茬刈割后人工除杂草1次。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 株高 在每次测产前每小区随机选取10株苜蓿与禾草测量其绝对高度。

1.3.2 产草量 第1茬草在苜蓿盛花期测定(2016年8月3日), 第2茬草在苜蓿初花期(10月15日, 初霜后)测定, 留茬高度5 cm。测产面积根据混播组合确定, 即单播、1:1、2:2组合每小区测定1 m长4行, 1:2和2:1组合每小区测定1 m长3行(1个完整的混播组合), 禾豆分种测定称鲜重, 再取200~500 g鲜样带回实验室烘干称干重, 然后根据干鲜比和测产面积换算成单位面积干草产量。

1.4 数据处理

采用Excel 2007进行数据处理和绘图, 用DPS数据处理系统软件进行差异显著性分析。

2 结果与分析
2.1 苜蓿-禾草混播组合对株高的影响

牧草种类及其混播比例决定着混播群落种间竞争能力大小, 而混播组分的种间竞争力强弱直接影响其株高生长。方差分析表明(表1), 禾草种类对各茬次禾草株高的影响极显著(P< 0.01), 而对苜蓿株高影响不显著(P> 0.05)。豆禾混播比例对头茬禾草株高有极显著影响(P< 0.01), 而对二茬禾草和各茬次苜蓿株高影响不显著(P> 0.05)。

表1 禾草种类与混播比例对混播组分株高影响的方差分析 Table 1 The variance analysis of grass species and mixed sowing ratio on plant height of mixture species

在紫花苜蓿+无芒雀麦混播组合中, 单播和2:2混播头茬禾草株高显著高于1:1和1:2处理(P< 0.05)(表2), 而二茬禾草株高不同处理间差异不显著(P> 0.05); 不同混播比例间各茬次苜蓿株高差异均不显著(P> 0.05)。紫花苜蓿+披碱草混播组合除二茬单播苜蓿显著高于2:2混播苜蓿外, 头茬和二茬披碱草、苜蓿株高各处理间差异均不显著(P> 0.05)。紫花苜蓿+虉草组合以2:2和1:2混播头茬禾草株高显著高于单播和其他混播处理(P< 0.05), 而苜蓿株高单播与混播处理间差异不显著(P> 0.05)。

表2 混播比例对混播组分株高的影响 Table 2 Effect of different mixed sowing ratio on the plant height of mixed speciess

头茬禾草中垂穗披碱草株高最大(69.32 cm), 分别比无芒雀麦和虉草高24.35和25.67 cm(P< 0.05)。二茬无芒雀麦和虉草株高差异不显著(P> 0.05), 但显著高于垂穗披碱草(P< 0.05)。禾草种类对各茬次苜蓿株高没有显著影响(图1)。

图1 禾草种类对混播组分株高的影响
不同小写字母表示同一草种不同茬次间差异显著(P< 0.05)。Fig. 1 Effect of grass species on the plant height of mixed species
Different lowercase letters indicate significant difference between first cutting and second cutting of same grass species at the 0.05 level.

2.2 苜蓿-禾草混播组合对混播组分产量及总产量的影响

方差分析表明(表3), 禾草种类对头茬和二茬禾草产量影响极显著(P< 0.01), 对禾豆总产量影响显著(P< 0.05), 而对各茬次及全年苜蓿产量与全年禾草产量及禾豆总产量影响不显著(P> 0.05)。豆禾混播比例对各茬次及全年禾草产量、苜蓿产量及禾豆总产量影响均达极显著水平(P< 0.01)。

表3 禾草种类与混播比例对混播组分产量及禾豆总产量影响的方差分析 Table 3 The variance analysis of grass species and mixed sowing ratio on the effect of mixed species yield and grass-legume total yield

不同混播比例下混播组分产量及总产量如表4所列。混播禾草和混播苜蓿产量均显著低于单播产量(P< 0.05), 各茬次及全年禾豆总产量均以单播苜蓿最高, 与单播禾草及不同混播处理间差异显著(P< 0.05)。混播禾草产量受混播比例影响较明显, 且不同混播组合差异各异。在紫花苜蓿+无芒雀麦4个混播比例中, 2:2混播处理头茬和全年禾草产量显著高于1:2和2:1混播; 二茬草中不同混播比例下禾草产量差异不显著。头茬禾豆总产量以1:1组合最高, 分别比2:2、1:2和2:1处理高28.58%(P< 0.05)、77.35%(P< 0.05)和4.32%(P> 0.05); 二茬及全年禾豆总产量以2:1组合最高, 其中二茬禾豆总产量分别比1:2、1:1和2:2处理高127.89%(P< 0.05)、61.75%(P< 0.05)和35.09%(P> 0.05), 全年禾豆总产量分别比2:2、1:2和1:1处理高29.01%(P< 0.05)、95.27%(P< 0.05)和20.96%(P> 0.05)。在紫花苜蓿+垂穗披碱草4个混播比例中, 各茬次及全年禾草产量1:2混播显著高于2:1混播(P< 0.05)。头茬禾豆总产量差异不显著, 二茬及全年禾豆总产量2:1混播显著高于2:2和1:2混播(P< 0.05), 全年禾豆总产量以2:1混播最高, 分别比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个混播比例中, 头茬禾草产量以1:1混播最高, 与2:2 和2:1组合间差异显著, 与1:2组合间差异不显著; 二茬和全年禾草产量以1:2混播最高, 与其他混播处理间差异显著。头茬及全年禾豆总产量1:1比2:2混播分别高30.20%和21.62%, 差异均达显著水平(P< 0.05), 而二茬禾豆总产量差异不显著。

表4 混播比例对混播组分干草产量及禾豆总干草产量的影响 Table 4 Effect of different mixed sowing ratio on the yield of mixture species and grass-legume total yield

禾草种类对各茬次及全年组分产量的影响如表5所列。禾草种类对头茬和二茬禾草产量影响显著(P< 0.05), 而对全年禾草产量影响不显著(P> 0.05)。头茬草中垂穗披碱草产量最高, 与无芒雀麦和虉草产量差异显著。二茬草中无芒雀麦产量最高, 与垂穗披碱草和虉草产量差异显著, 无芒雀麦与虉草产量差异不显著。禾草种类对各茬次及全年苜蓿产量影响不显著(P> 0.05)。禾草种类对混播草地头茬和二茬禾豆总产量有显著影响, 而对全年禾豆总产量影响不显著。垂穗披碱草混播组合在头茬草中禾豆总产量显著高于无芒雀麦和虉草组合(P< 0.05)。二茬草中虉草混播组合禾豆总产量显著高于垂穗披碱草组合(P< 0.05), 而与无芒雀麦混播组合无显著差异。

表5 禾草种类对混播组分干草产量及禾豆总干草产量的影响 Table 5 Effect of grass species on the yield of mixture species and grass-legume total yield
2.3 苜蓿-禾草混播组合对混播组分产量比的影响

在紫花苜蓿+无芒雀麦混播中, 头茬草以2:2混播禾/豆产量比最高(表6), 与1:1和2:1混播间差异显著(P< 0.05)。二茬及全年禾/豆产量比以1:2混播最高, 与其他组合间差异显著, 2:1组合禾/豆产量比最低。在紫花苜蓿+垂穗披碱草混播中, 各茬次及全年以1:2混播禾/豆产量比最高(表6), 与其余混播处理间差异显著(二茬2:2混播除外), 2:1混播禾/豆产量比最低。在紫花苜蓿+虉草混播中, 各茬次及全年禾/豆产量比以1:2组合最高, 2:1组最低(表6)。在头茬草中, 禾/豆产量比除1:2混播显著高于2:1混播外, 其余混播处理间差异不显著(P> 0.05)。在二茬和全年产量中, 1:1和2:2混播禾/豆产量比差异不显著, 而1:2混播禾/豆产量比显著高于其他混播处理。

表6 不同混播比例对禾豆产量比的影响 Table 6 Effect of different mixed sowing ratio on the ratio of grass/legume yield
3 讨论
3.1 苜蓿-禾草混播对混播组分株高的影响

草丛高度是反映植物竞争的指标, 在植物的纵向光照竞争上具有重要作用[1]。豆-禾混播对组分种株高有明显影响。本研究表明, 禾草种类对二茬苜蓿株高有明显影响。混播降低了二茬苜蓿的株高, 这可能与种间竞争有关。研究[15, 18]表明, 混播降低了苜蓿株高, 增加了禾草株高, 与本研究结果基本一致。但也有研究[14, 16, 17]报道混播提高了苜蓿植株高度, 与本研究结果有所不同。由此可见, 混播与单播牧草株高差异因混播种类及其混播比例不同而异。

3.2 苜蓿-禾草混播对混播组分产量及总产量的影响

不同混播方式的牧草产量和品质均受草群组分调控[1]。本研究表明, 禾草种类对禾草产量和禾豆总产量影响显著, 而对苜蓿产量影响不显著。垂穗披碱草头茬草产量及比重显著高于无芒雀麦和虉草, 而二茬草产量和比重显著低于无芒雀麦和虉草。因为垂穗披碱草的耐热性、耐刈性和抗病性均低于无芒雀麦和虉草, 夏季炎热湿润气候不利于垂穗披碱草再生, 且褐斑病较重, 所以二茬草生长不良, 使其草产量和比重下降。混播草地全年禾豆总产量显著低于单播苜蓿产量, 而显著高于单播禾草产量。苜蓿-禾草混播当年, 苜蓿比例与禾豆总产量正相关, 与禾草比例负相关。祁亚淑等[19]研究表明, 苜蓿与羊草(Leymus chinensis)、苜蓿与老芒麦(Elymus sibiricus)混播产量均显著大于单播禾本科牧草的产量。Foster等[20]在加拿大Saskatchewan地区采用8 种多年生禾草与紫花苜蓿进行单播与混播, 播种当年所有单播禾草产量与混播产量差异不明显, 以后2~4年单播苜蓿草地、苜蓿与禾草混播草地产量高于所有单播禾草产量, 苜蓿与禾草混播草地产量接近于单播苜蓿草地产量。研究[21]表明, 苜蓿与禾草混播产量高于单播禾草, 但并不高于单播苜蓿。而Biligetu等[3]研究表明, 苜蓿与冰草(Agropyron cristatum)、草地雀麦(Bromus riparius)等8种禾本科牧草2组分混播产量均高于单播产量。在旱作条件下苜蓿与冰草混播建植第3年, 各种混播处理的干草总产量均显著高于单播[2]。刘敏等[22]研究表明, 紫花苜蓿与无芒雀麦及垂穗披碱草混播的牧草产量均高于两种禾本科牧草单播的产量, 紫花苜蓿与无芒雀麦混播产量高于紫花苜蓿单播, 而紫花苜蓿+垂穗披碱草混播与紫花苜蓿单播差异不明显。陈积山等[14]报道无芒雀麦20%+苜蓿80%混播组合产草量分别是单播苜蓿产量的1.28倍, 是单播无芒雀麦的1.05倍。吴姝菊[13]报道紫花苜蓿和无芒雀麦及扁穗冰草混播产量比单播无芒雀麦和单播扁穗冰草分别提高了7.27%和15.46%。可见, 混播产量是否高于单播产量受混播牧草种类、混播比例、生长年限及管理水平等多因素影响。

在4个混播比例中, 豆禾2:1和1:1混播种植下, 禾草产量比较小, 前者不足20%, 后者在30%以下。因为二茬禾草种间竞争力明显小于苜蓿, 受苜蓿遮阴影响较大, 不利于对资源的利用, 使禾草生长不良, 这与张会丽等[23]的研究结果一致。谢开云等[24]研究表明, 在盆栽条件下, 无芒雀麦和紫花苜蓿1:1混播中, 从整个生育期来看, 无芒雀麦的竞争力呈逐渐减弱趋势, 而紫花苜蓿的竞争力则逐渐增强。但也有学者认为, 豆禾比1:1种植是最好的混播组合[25, 26]。在本研究中, 苜蓿与禾草2:2或1:2种植, 禾草能得到较充分的光照, 生长良好, 在一定程度上减轻了苜蓿种间竞争对其的抑制, 提高了禾草的竞争力, 禾草产量相应增加, 禾草比重可超过50%, 但播种当年草产量较低。

4 结论

垂穗披碱草头茬产量显著高于无芒雀麦和虉草(P< 0.05), 而二茬草产量显著低于无芒雀麦和虉草, 全年3种禾草产量差异不显著(P> 0.05)。单播苜蓿产量显著高于豆禾混播产量。豆禾2:1或1:1混播全年禾豆总产量显著高于1:2或2:2混播(P< 0.05)。豆禾2:2和1:2混播禾草生长较好, 而1:1和2:1混播禾草生长受到明显抑制。

(责任编辑 苟燕妮)

The authors have declared that no competing interests exist.

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