播量对红豆草和苜蓿生产特性的影响

李建伟，吴建平，张利平，王欣荣，罗志娜，陈本建

(1.甘肃农业大学，甘肃 兰州 730070；2.草业生态系统教育部重点实验室 甘肃农业大学，甘肃 兰州 730070)

冶力关镇位于甘南藏族自治州临潭县北部的半农半牧区，天然草地的类型为高山草原和高寒草甸。该地区的畜牧业生产中的突出问题是饲料短缺和超载过牧，导致该区域内的大面积天然草地变成了“黑土型”退化草地。我国高寒牧区近年来由于多种原因导致草地退化，生产力水平降低，天然草地的压力加重，严重破坏了草原生态环境，对生态安全造成了严重的威胁；再加上气候寒冷，冬季漫长，大多数区域枯草期长达7个月，导致高寒牧区畜牧业生产中饲草料缺乏，尤其是蛋白质饲草料缺乏[1-4]。建立人工草地，种植优良牧草，是缓解天然草地的放牧压、增加饲草供给、遏制草地退化、促进经济社会发展的重要手段。有研究[5]表明，天然草地中每增加1%的人工草地，生产水平提高4%，当人工草地增加到10%时，天然草地生产水平提高一倍。杂花苜蓿(Medicagovaria)和红豆草(Onobrychisviciaefolia)是西北地区种植较为广泛，产量高、品质好的豆科牧草[6]。其中的甘农1号杂花苜蓿(M.variacv.Gannong No.1)是具有较好的抗寒性苜蓿品种[7]；红豆草品质和产量在定西等冷凉干旱地区都有上好的表现[8]。为此，以甘农1号杂花苜蓿和甘肃红豆草(O.viciaefoliacv.Gansu)为播种材料，研究不同播量下的产量和营养动态及越冬能力，探讨其在高寒山区的生产性能及适应性，为高寒山区建立苜蓿和红豆草栽培草地提供参考依据。

1 材料与方法

1.1试验地概况 试验地位于临潭县冶力关镇， 103°37′ E， 34°59′ N，海拔2 590 m，属山坡梯田，基本气候特征是春季回暖慢，降水量少，夏季多雷暴和冰雹，秋季降温迅速，冬季寒冷，四季不分明，年平均气温3.2 ℃，年平均降水量518 mm，主要集中在夏季，多地形雨，年蒸发量为1 487 mm，年平均相对湿度91%，相对无霜期65 d，绝对无霜期10 d左右。2010年对0～30 cm的土壤质地进行化验，土壤养分见表1。无灌溉条件，该地前茬为燕麦(Avenasaliva)。

1.2试验方法 供试材料为甘农一号杂花苜蓿、甘肃红豆草，每种牧草设置3个播量(根据各材料理论播种量上下浮动30%设置3个播种梯度,分别为播量1、2、3)，3次重复,共18个小区，小区采取随机区组排列。小区面积为 4.0 m2，行距30 cm。在天然草地草本植物刚刚返青时的2010年4月28日播种，手锄开沟，条播，东西向排列，播种量和播种深度见表2，无灌溉条件，其他管理同大田生产。

表1 试验地土壤养分概况

表2 供试材料品质及播种设计

1.3测定项目及方法

1.3.1物候期 观测项目包括出苗期、分枝期、现蕾期、开花期、结荚期、成熟期。方法为目测法，即目测有50%的植物进入某物候期即为该物候期[9]。

1.3.2株高 出苗后，每个小区选取有代表性的植株10株，每隔15 d测定其伸展高度，取平均值。

1.3.3生长速率 生物量的净积累用生物量的生长率来表示[10]。绝对生长速率(AGR)是指单位时间单位面积(单株，以下同)内植物的增长量；相对生长速率(RGR)是指单位质量的植物在单位时间内的净积累速率(也称净积累效率)，即单位植物有机物质的增长速率[11-12]。

式中，M1和M2分别为t1和t2时的地上生物量[13]。

具体测定方法：出苗75 d后，每隔15 d取样测产一次，10月5日结束，共计5次。每个小区内中段取0.5 m的行长，测定单株数、齐地面刈割测定鲜质量。鲜样烘干后测干质量和营养成分含量。

1.3.4草产量 于生长末期2010年10月5日(日均温10 ℃)每小区选取1.0 m2，齐地面刈割，收割后立刻称取鲜质量。之后分取500 g鲜样，重复3次，测定鲜干比。

1.3.5越冬率 每个小区内选择有代表性的样段2段，每段长0.6 m，其中一段做覆土处理，越冬前(2010年11月)和次年返青后(2011年5月)分别测定样段中植株总数及返青数。

越冬率在85%以上为越冬能力强，能够安全越冬；越冬率在60%～85%为越冬能力一般，可以基本越冬；越冬率低于60%为越冬能力差，不能越冬[14-17]。

1.3.6营养成分 样品经筛孔径为1 mm粉碎机粉碎后测定营养成分。粗蛋白质(CP)：半微量凯氏定氮法[18]测定；粗纤维(CF)：酸碱分次水解法[18]测定；粗脂肪(EE)：索氏浸提法[18]测定；粗灰分(CA)：灼烧干重法[18]测定；磷(P)：氢醌亚硫酸钠法[18]测定；钙(Ca)：络合滴定法[18]测定。

1.4数据处理 通过Excel软件进行数据处理及做图表，SPSS软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1物候期 红豆草和甘农一号杂花苜蓿在临潭县冶力关地区种植当年两种牧草均未完成生活史，仅停留在分枝期(表3)。甘肃红豆草和甘农一号杂花苜蓿分别在出苗后96和51 d进入分枝期。播量对生育时期影响较小，3种播量的生育时期基本一致。

表3 供试材料的生育期观测 月-日

2.2株高 甘肃红豆草3个播量间的株高变化动态相似(图1)。在7月20日之前，3个播量的株高增长都较迅速，其中播量3高于播量1和播量2；之后增长平稳，播量1高于播量2和播量3，比播量3高3.50 cm。生长速度都在6月20日-7月5日出现高峰，之后降低。

甘农一号杂花苜蓿株高在8月20日之前增长迅速，之后增长减缓(图1)。在8月5日之前播量3株高高于播量1和播量2，之后播量1高于播量2和播量3；播量间的株高变化动态相似；生长速度在7月5-20日出现高峰，之后减慢，减速比红豆草平稳，播量1比播量3高2.72 cm。

两种牧草的株高最终都表现为播量1>播量2>播量3，说明稀植能增加植株高度。

图1 不同播量的甘肃红豆草和甘农一号苜蓿株高变化动态

2.3地上生物量的生长率动态 3个播量的红豆草鲜质量和干质量在8月20日―9月5日AGR和RGR达到最大值(表4)，表明牧草进入快速增长期，该时段处于红豆草由苗期向分枝期过渡，所以地上生物量增长迅速；9月20日之前AGR>0，9月20日之后鲜质量的AGR<0，干质量除播量1的 AGR>0，其他AGR<0。主要原因是生长环境变坏，叶片逐渐老化枯黄脱落，光合效率降低，呼吸消耗增大，地上各器官营养物质向地下器官转移增多，生物量得不到积累。

红豆草播量间的生物量AGR和RGR的变化趋势大致相同，RGR反映植物的生产效率，在9月20日-10月5日播量1干质量的RGR>0,说明有机物积累多、消耗量相对少，生物量得到积累，3个播量干物质的RGR表现为RGR1>0>RGR2>RGR3，三者间达极显著水平(P<0.01)，说明稀植能够延长红豆草的地上生物量积累期。

甘农一号苜蓿播量间的生物量AGR和RGR的变化趋势大致相同，都呈下降的趋势(表5)，说明生物量积累效率在逐渐降低，生物量积累的高峰期已过。3个播量在9月5日之前的甘农一号苜蓿鲜质量的AGR、RGR>0，之后AGR、RGR<0，在9月20日之后干质量的AGR、RGR<0，主要原因是生长环境变坏，牧草叶片枯黄脱落，光合产物积累减少。生长后期3个播量的RGR表现均<0；RGR1>RGR2>RGR3，三者间达极显著水平(P<0.01)，说明稀植能够延长其地上生物量积累期。

表4 不同播量下甘肃红豆草地上生物量的绝对生长率和相对生长率

表5 不同播量下甘农一号苜蓿地上生物量的绝对生长率和相对生长率

2.4草产量 红豆草播量2的鲜草和干草产量最高，分别为11 734.0和3 357.8 kg/hm2。鲜草产量播量2较播量1差异达极显著(P<0.01)，和播量3之间差异显著(P<0.05)，播量1和播量3之间差异不显著(P>0.05)。干草产量播量2和播量3之间差异不显著(P>0.05)，和播量1之间差异达极显著(P<0.01)。鲜草和干草产量都表现为播量2>播量3>播量1(表6)，说明在该地区红豆草在标准播量 2下产量最高，增加和减少密度会促使其产草量降低。

甘农一号苜蓿播量3的鲜草和干草产量最高，分别为5 217.5和1 690.9 kg/hm2。鲜草产量播量3与播量2之间差异不显著，较播量1差异显著(P<0.05)，但未达到极显著水平(P>0.01),干草与鲜草产量一致。鲜草和干草产量都表现为播量3>播量2>播量1(表6)，说明在该地区甘农一号苜蓿适当的增加播量能促使其产草量增加。

2.5越冬率 播种翌年春季在牧草返青时测定越冬率(表7)。结果表明甘肃红豆草和甘农一号苜蓿的各种处理的越冬率都较高，都能够安全越冬，播量间差异不显著(P>0.05)。两种牧草的覆土比未覆土处理越冬率分别提高约1%和2%，但是未达到显著(P>0.05)，说明在该地区两种牧草的越冬可以不使用保护措施。

表6 不同播量下甘肃红豆草的草产量和越冬率

表7 不同播量下甘农一号苜蓿草产量和越冬率

2.6牧草营养成分 8月5日之后不同播量红豆草的营养成分随着时间的变化不尽相同，粗蛋白、粗灰分和磷含量随生育期的延长呈下降的趋势，粗纤维和粗脂肪含量随生育期的延长逐渐上升，钙变化不明显(表8)。

不同播量红豆草的粗蛋白含量都在8月5日最高，播量2>播量3>播量1，播量2与播量3之间差异不显著(P>0.05)，较播量1差异显著(P<0.05)，之后下降，在下降过程中播量2的粗蛋白含量下降迅速，降低了2.31百分点，10月5日三播量间差异不显著(P>0.05)，粗蛋白含量都处于最低；其中播量1的粗蛋白含量在9月5日较前期有所增长，之后又下降。粗灰分含量随生育期的延长呈下降的趋势，播量3的粗灰分含量下降迅速，降低了1.18百分点，播量1降低较慢。播量1和播量2在9月5日粗灰分含量较前期有所增长，三播量间差异不显著(P>0.05)。粗纤维含量在整个生育期变化幅度最大，随着生长发育其含量逐渐增加，8月5日粗纤维含量最低，三播量间差异不显著(P>0.05)，10月5日达到最高，播量1>播量3>播量2，播量1与播量3之间差异不显著(P>0.05)，较播量2差异显著(P<0.05)，但未达到极显著水平(P>0.01)，播量1增长速度最快，增长了4.25百分点。粗脂肪含量随生育期的延长呈增长趋势，播量3增长迅速，增长0.68百分点，9月20日达到最高，之后下降，播量1和播量2在10月5日最高。磷和钙含量不同播量间差异都不显著(P>0.05)，磷呈降低趋势(表8)。

不同播量甘农一号苜蓿的粗蛋白、粗灰分、粗脂肪和磷含量在8月5日之后随生育期的延长呈下降的趋势，粗纤维和钙随生育期的延长整体呈上升的趋势(表9)。

表8 不同播量和时期甘肃红豆草的养分含量 %

表9 不同播量和时期甘农一号苜蓿的养分含量 %

不同播量苜蓿的粗蛋白含量都在8月5日最高，之后下降，在下降过程中播量3的粗蛋白含量下降迅速，降低了4.27百分点，10月5日粗蛋白含量都处于最低，在粗蛋白下降过程中，除8月20日播量1较播量3差异显著外(P<0.05)，其他时间播量间差异都不显著(P>0.05)。粗灰分含量随生育期的延长整体呈下降的趋势，播量2的粗灰分含量下降迅速，降低了1.47百分点，播量1降低较慢。粗纤维含量在整个生育期变化幅度最大，随着生长发育其含量逐渐增高，8月5日最低，三播量间差异不显著(P>0.05)，10月5日达到最高，播量3>播量2>播量1，播量3较播量1差异显著(P<0.05)，但未达到极显著水平(P>0.01)，播量3增长速度最快，增长了4.68百分点。粗脂肪含量随生育期的延长呈降低趋势，播量3降低迅速，降低了0.53百分点。磷和钙含量在整个生育期分别呈降低和上升趋势，不同播量间差异均不显著(P>0.05)(表9)。

3 讨论与小结

本研究表明，甘肃红豆草和甘农一号苜蓿作为饲草在该地区种植是可行的，分别以播量2和播量3种植草产量高，适应性强，饲料利用价值高，一次种植可多年收获，具有很大的生产潜力和发展前途，在一定程度上可以解决蛋白饲草料缺乏的问题。陈宝书[8]研究表明甘肃红豆草可在海拔2 800 m以下的干旱、半干旱地区种植；魏学红等[19]在西藏海拔近3 000 m的林芝地区对甘肃红豆草的引种试验中表明甘肃红豆草具有良好的适应性，可在该地区作为一种优良饲草进行推广；张榕等[20]、刘秀梅等[1,3],对甘肃红豆草和苜蓿在海拔3 000 m的甘肃夏河县、合作市的适应性研究中表明两种牧草可以作为饲草利用；曹致中等[21]指出甘农1号苜蓿可在黄土高原北部、西部，青藏高原边缘海拔2 700 m以下，年平均温度2 ℃以上地区均可种植。这些均与本研究结果一致。

播量对两种牧草的生育时期影响较小；播种当年两种牧草均未完成其生活史，这与张榕等[20]、刘秀梅等[1,3]在高寒地区对甘肃红豆草和苜蓿的研究结果一致；播种当年两种牧草生育期虽都停滞在分枝期，但营养生长能较好地适应该地区的光热资源和降水条件，可以获得优质青干草；两种牧草翌年越冬率高，能安全越冬，在该地区可以不使用保护措施。稀植能够增加两种牧草的植株高度，延长其地上生物量积累期，但播量对两种牧草地上生物量生长率影响小；苗锦山等[22]在盐碱地对紫花苜蓿的研究中表明苜蓿随播种量或群体植株数量的增加，主茎高呈下降趋势，与本研究中苜蓿的结果基本一致。两种牧草的地上生物量和株高生长都主要集中在中前期，因此，在有条件的情况下可以加强对两种牧草中前期的管理，提高和延长其快速生长速率和时间，增加生物量积累，从而提高牧草产量。在一定范围内，产量随密度的增加而增加，但超过一定限度，导致单株分枝数以及单茎质量的下降，从而引起减产[25-26]。Jefferson和Cutforth[26]认为，苜蓿播种量在6～18 kg/hm2时，苜蓿产草量随其播种量的增加而增加，与本研究结果一致，甘农一号苜蓿播量3的鲜草和干草产量最高，但其最佳的播种量还需要进一步研究。甘肃红豆草在播量2(标准播量)下鲜草和干草产量最高，增加和减少密度会使其草产量降低。

播种量对两种牧草的养分影响较小，播量间差异小，变化趋势一致。两种牧草在8月5日之后粗蛋白、粗灰分和磷都呈降低趋势，粗纤维逐渐上升，这与王庆锁[23]和吴自立等[24]研究的营养动态结果一致。

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