苜蓿与禾本科牧草的混播效果

2013-04-25包乌云赵萌莉高新磊赵巴音那木拉

草业科学 2013年11期

包乌云，赵萌莉，徐军，高新磊，赵巴音那木拉

(内蒙古农业大学生态环境学院，内蒙古呼和浩特 010019)

近年来我国食品安全问题频繁发生，尤其是肉类和奶制品类等畜产品安全问题，要从根本上解决这一问题，就需要从家畜饲草料的品质着手。建植优质又高产的栽培草地不仅能解决我国的牧草饲料短缺问题，还能解决畜产品安全问题。因此，选择产量高、品质好的牧草饲料作物是关键。内蒙古呼和浩特市具有“中国乳都”的美誉[1]，其中随着蒙牛和伊利等奶业龙头企业的快速发展，其对牧草饲料的需求量也迅速加大，迫切需要高产优质牧草饲料作物以及优化建植方法。

几个世纪以来，豆科牧草早已成为肉、奶产品的坚强基石[2]，而苜蓿(Medicagosativa)是被人们研究较多的一种豆科牧草，它不仅品质好、产量高，还具有较强的抗寒、抗旱及抗盐能力等特点，因此，也是栽培面积最广的牧草之一。在内蒙古关于苜蓿的研究报道已有很多，如刘美玲和宝音陶格涛[3]在锡林浩特的中国科学院内蒙古草原生态系统定位研究站进行了老芒麦(Elymussibiricus)与草原2号苜蓿的混播试验；张永亮等[4]和王建丽等[5]在科尔沁地区进行了不同苜蓿品种+无芒雀麦(Bromusinnermis)单播与混播草地产量动态和生物量及生长速度动态变化研究；张振琦等[6]在锡林郭勒南部多伦县的农牧交错区进行了5种禾本科牧草与草原2号苜蓿的混播试验等。但由于呼和浩特地区属温带大陆性季风气候，春季干旱多风，冬季寒冷干燥，夏季温热短促且降水集中，因此，适宜种植的苜蓿品种较为匮乏，针对内蒙古呼和浩特地区苜蓿引种适应性评价和筛选的研究还比较欠缺[7]。为此张秀丽等[7]选用33种国内苜蓿品种进行引种试验，得出中苜1号和甘农1号的综合性状表现最优。本研究选择该33个品种[7]以外的两个国内苜蓿品种和两个国外苜蓿品种进行比较，并通过对苜蓿与无芒雀麦和老芒麦的混播试验，以期筛选出适宜于内蒙古呼和浩特地区种植的最优水平的牧草组合，为大面积推广种植提供科学数据。

1 材料与方法

1.1试验地概况试验地位于内蒙古呼和浩特市和林格尔县公喇嘛镇哈喇沁村，地理纬度为111°92′ E，40°65′ N，海拔1 800 m左右，年极端最高气温38.5 ℃，最低气温-41.5 ℃，降水量在350～400 mm，无霜期130 d左右，属中温带大陆性季风气候，四季气候变化明显，差异较大，冬季漫长严寒，夏季短暂炎热，春秋两季气候变化剧烈。土壤为盐碱土，pH值8.5。

1.2试验材料苜蓿品种为金皇后(GOLDEPRESS，美国)、苜蓿王(EPRESS，美国)、中草3号苜蓿和草原3号苜蓿。多年生禾本科牧草为老芒麦和无芒雀麦。

1.3试验设计试验分为单播和混播两个部分。

单播组合采用完全随机区组排列，每个品种设4次重复，共24个小区，小区面积12 m×7 m，播种行距为0.3 m。苜蓿播种量均为15 kg·hm-2、老芒麦和无芒雀麦的播种量为正常播量的翻3倍，为3×30 kg·hm-2。

混播组合小区面积为40 m×22 m，共4个小区，分别是草原3号苜蓿+老芒麦(A组)、草原3号苜蓿+无芒雀麦(B组)、中草3号苜蓿+老芒麦(C组)和中草3号苜蓿+无芒雀麦(D组)；播种方式为隔行混播；播种量与单播相同，且豆科和禾本科播种量比例为1∶1。

试验地于2011年5月建植，播种前施入有机肥后翻地播种，播种一周后进行漫灌以确保出苗齐全，后期基本保证不干旱，于8月人工除杂草。2012年6月统一开始采集数据。

1.4指标测定全年刈割两次，分别于2012年6月19日(苜蓿初花期、禾本科抽穗期)和9月6日(苜蓿盛花期、禾本科抽穗初期)刈割。

植株高度：在每次刈割前，每个小区随机选取10株，测定其绝对高度。

再生速度：从第1次刈割后20 d开始，每10 d测定一次牧草的再生高度，计算出日平均增长高度，每小区测10株。

茎叶比：在每次测产草量的同时，于每个小区随机选取5个枝条或植株、禾本科牧草齐地面刈割10 cm的样区3个，将茎和叶分离(花序算入茎的部分，禾本科牧草叶鞘算入茎的部分)后烘干称干质量，计算茎叶比(茎质量/叶质量)。混播组合分种取样分离茎叶。

产草量：在每次苜蓿的开花期进行产草量的测定。在每个小区对角线上选取3个点，选择邻近的两行植株刈割30 cm，留茬5 cm，称取鲜质量，烘干后称取干质量。所有小区取样完成后，将小区内的剩余牧草刈割到同一高度，使所有试验小区留茬高度均为5 cm。

1.5数据分析采用Microsoft Excel 2003软件进行数据整理和作图，用SAS 9.0进行统计分析。

2 结果与分析

2.1生长高度第1次刈割时，混播C组和D组中的中草3号苜蓿植株最高，与其它6个组之间有极显著差异(P<0.01)，C组和D组之间无显著差异(P>0.05)；A组混播的草原3号苜蓿显著高于单播苜蓿王(P<0.05)，与中草3号和草原3号苜蓿之间无显著差异；B组的混播草原3号苜蓿显著低于单播草原3号苜蓿(P<0.05)，与单播金皇后、苜蓿王和中草3号苜蓿之间无显著差异。单播草原3号苜蓿植株高度显著高于单播中草3号苜蓿(P<0.05)，与金皇后和苜蓿王之间有极显著差异(P<0.01)；而单播中草3号苜蓿与金皇后和苜蓿王之间无显著差异(表1)。

第2次刈割时，混播组合C和D中的中草3号苜蓿植株最高，极显著高于单播金皇后(P<0.01)，显著高于苜蓿王(P<0.05)，与A和B组合的草原3号苜蓿以及单播的草原3号和中草3号苜蓿之间无显著差异(P>0.05)；其次为混播A和B组的草原3号苜蓿，A组中的苜蓿与单播金皇后和苜蓿王之间有显著差异(P<0.05)，与单播中草3号和草原3号之间无显著差异，B组的草原3号苜蓿与4个单播苜蓿之间均无显著差异；单播中草3号苜蓿和草原3号苜蓿植株高于金皇后和苜蓿王，但无显著差异(表1)。

第1次刈割时，A组中的老芒麦植株极显著高于其它各处理中的老芒麦或无芒雀麦(P<0.01)；B组和D组的无芒雀麦与单播无芒雀麦之间有显著差异(P<0.05)，与单播老芒麦之间无显著差异(P>0.05)；单播老芒麦显著高于单播无芒雀麦(P<0.05)(表2)。

第2次刈割时，混播B和D组中的无芒雀麦植株显著高于混播C组中的老芒麦，且极显著高于其它处理(P<0.01)；混播C组合中的老芒麦显著高于单播老芒麦(P<0.05)；单播老芒麦和无芒雀麦之间无显著差异(表2)。

2.2再生速度不同苜蓿品种在不同时间段日均生长速度有所不同，各处理苜蓿在刈割后的前20 d的再生速度较慢，日平均生长速度只有1 cm·d-1左右；各处理中混播C和D组的再生速度显著高于其它各处理(P<0.05)，两者之间无显著差异(P>0.05)；草原3号苜蓿在混播和单播中的再生速度无显著差异，单播金皇后和苜蓿王的再生速度高于单播草原3号苜蓿和中草3号苜蓿，但无显著差异。在刈割后20～30 d时各处理苜蓿的再生速度明显加快，是前20 d日平均生长速度的3～5倍；其中C和D组的中草3号苜蓿的再生速度最快，除单播苜蓿王外，与其它各处理之间均有显著差异(P<0.05)，两者之间无显著差异；其次为单播金皇后和苜蓿王，其生长速度显著高于单播中草3号苜蓿、混播A和B组中的草原3号苜蓿(P<0.05)，且单播苜蓿王显著高于单播草原3号苜蓿(P<0.05)；单播草原3号苜蓿生长速度显著高于混播A和B组中的草原3号苜蓿(P<0.05)。在刈割后的30～45 d时各处理苜蓿生长速度变得缓慢，混播C和D组的中草3号苜蓿和单播金皇后苜蓿显著高于混播B组中的草原3号苜蓿(P<0.05)，其它各处理间均无显著差异(表3)。

从禾本科牧草各播种处理再生速度(表4)看，刈割后的前20 d混播B和D组中无芒雀麦的再生速度较快，其中混播D组的无芒雀麦平均生长速度显著高于单播无芒雀麦和其它各处理(P<0.05)；单播老芒麦的日均生长速度高于混播A和C组老芒麦和单播无芒雀麦，但无显著差异。在刈割后20～30 d各处理的日均生长速度明显增加，其中B和D组无芒雀麦的日均生长速度最高，与单播无芒雀麦之间有显著差异(P<0.05)；A和C组中老芒麦的生长速度快于单播老芒麦，但差异不显著；单播老芒麦与单播无芒雀麦之间无显著差异。在刈割后的30～45 d，B组中的无芒雀麦生长速度最快，显著高于其它各处理(P<0.05)，其次为混播D组中的无芒雀麦，显著高于单播无芒雀麦、单播老芒麦以及A和C组中老芒麦(P<0.05)；混播A和C组中老芒麦和单播无芒雀麦的日均生长速度显著高于单播老芒麦(P<0.05)。

表1 不同播种组合苜蓿品种生长高度比较Table 1 The growth height of M. sativa in different combinations cm

表2 不同播种组合老芒麦和无芒雀麦生长高度比较Table 2 The growth height of Elymus sibiricus and Bromus innermis in the different combinations cm

表3 不同播种组合中苜蓿再生速度 Table 3 The growth rate of M. sativa in the different combinations cm·d-1

表4 不同播种组合中多年生禾本科牧草再生速度Table 4 The growth rate of perennial grasses in the different combinations cm·d-1

2.3茎叶比各处理苜蓿之间两次刈割茎叶比均无显著差异(表5)。第1次刈割时，单播中草3号和草原3号苜蓿的茎叶比均低于金皇后和苜蓿王；B组的草原3号苜蓿和D组的中草3号苜蓿茎叶比高于C组中草3号苜蓿、单播中草3号和草原3号苜蓿；C组中草3号苜蓿的茎叶比高于单播草原3号苜蓿。第2次刈割时各处理茎叶比较第1次刈割茎叶比有所降低，其中单播草原3号苜蓿的茎叶比最低，其次是A组草原3号苜蓿茎叶比较低；B组草原3号苜蓿、D组中草3号苜蓿和单播中草3号苜蓿茎叶比较其它处理高，金皇后苜蓿和苜蓿王的茎叶比较单播草原3号苜蓿高，低于单播中草3号苜蓿。

第1次刈割时，单播无芒雀麦茎叶比最低，显著低于单播老芒麦和C组老芒麦(P<0.05)，与B和D组中无芒雀麦之间无显著差异；单播老芒麦与C组老芒麦之间也无显著差异。第2次刈割时，各处理茎叶比均低于第1次刈割茎叶比；其中单播无芒雀麦、B和D组无芒雀麦茎叶比显著低于C组老芒麦和单播老芒麦(P<0.05)，与A组老芒麦之间无显著差异(表6)。

2.4产草量从各播种处理产草量比较(表7)看，除C和D组中苜蓿外，其余各处理第2次刈割产草量均高于第1次刈割，金皇后苜蓿第2次刈割产量比第1次刈割提高了84%、苜蓿王提高了91%、单播中草3号苜蓿提高了63%、单播草原3号苜蓿提高了42%、A组草原3号苜蓿提高了119%、B组草原3号苜蓿提高了84%，而C和D组的中草3号苜蓿分别降低了16%和9%。

第1次刈割产量中C组和D组中草3号苜蓿产量高于A和B组草原3号苜蓿和4个单播苜蓿，其中C组中草3号苜蓿产量最高，显著高于其它各处理(P<0.05)，D组中草3号苜蓿与4个单播苜蓿和B组草原3号苜蓿产量之间无显著差异；4个单播苜蓿产量大小为草原3号苜蓿>中草3号苜蓿>苜蓿王>金皇后苜蓿，但相互之间均无显著差异；A和B组草原3号苜蓿产量低于4个单播苜蓿以及C组和D组中草3号苜蓿。

第2次刈割产草量中 C组中草3号苜蓿仍为最高，其次是单播草原3号苜蓿，两者显著高于A组草原3号苜蓿(P<0.05)，与其它处理之间无显著差异(P>0.05)；4个单播苜蓿产草量为草原3号>中草3号>苜蓿王>金皇后，但相互之间无显著差异；A和B组草原3号苜蓿产草量仍低于C和D组中草3号苜蓿以及4个单播苜蓿。

表5 不同播种组合中苜蓿茎叶质量比Table 5 The stem weight/leaf weight of M. sativa in the different combinations

表6 不同播种组合中多年生禾本科牧草茎叶质量比Table 6 The stem weight/leaf weight of perennial grasses in the different combinations

表7 各播种处理苜蓿干草产量Table 7 Hay yield of M. sativa of the different combinations g·m-2

从各播种处理老芒麦和无芒雀麦产量看(表 8)，老芒麦第2次刈割产量较第1次刈割时低，单播老芒麦约降低30%，混播老芒麦平均降低35.5%；无芒雀麦第2次刈割产量高于第1次刈割，单播产量提高了67%，混播B组无芒雀麦提高了29%,D组无芒雀麦降低了16%。第1次刈割时，老芒麦的单播和混播产草量均高于无芒雀麦单播和混播，其中C组老芒麦显著高于无芒雀麦的单播和混播产草量(P<0.05)；B和D组中的无芒雀麦产草量高于单播无芒雀麦，但无显著差异(P>0.05)。第2次刈割时，各单播和混播处理产草量之间均无显著差异，各处理产草量大小为C组老芒麦≈单播无芒雀麦>B组无芒雀麦>单播老芒麦>A组老芒麦>D组无芒雀麦。

从各播种处理年总产量(表9)看，总体上混播产量高于单播苜蓿和禾本科牧草，其中，混播C组产量最高，每公顷年产鲜草86.11 t(或干物质24.21 t)，显著高于其它各混播组合和单播品种处理(P<0.05)；其次是混播D组，每公顷年产鲜草68.97 t(或干物质16.89 t)；A组和B组产量鲜草产量分别为49.65 和58.98 t·hm-2·a-1，或干草产量为12.07和13.41 t·hm-2·a-1，与金皇后苜蓿、苜蓿王以及单播中草3号苜蓿、老芒麦和无芒雀麦之间有显著差异(P<0.05)。6个单播处理中老芒麦和无芒雀麦产量最低，产量分别为24.28和22.53 t·hm-2·a-1鲜草或8.80和6.71 t·hm-2·a-1干草；单播中草3号苜蓿和草原3号苜蓿产量高于金皇后苜蓿和苜蓿王，草原3号苜蓿鲜草产量显著高于无芒雀麦(P<0.05)；6个单播处理干物质产量之间无显著差异(P>0.05)，4个混播组合干物质产量显著高于6个单播品种(P<0.05)。

表8 各播种处理多年生禾本科牧草干草产量Table 8 Hay yield of perennial grasses in the different combinations g·m-2

表9 几种多年生牧草品种播种组合年总产草量Table 9 Fresh and dry yield of perennial forage grasses in the different combinations t·hm-2·a-1

3 讨论

3.1苜蓿品种比较有关牧草的品种比较和引种试验研究很多，耿慧等[8]对国内外17个苜蓿品种进行品比试验研究，认为国内育成品种生产性能优越，而国外品种品质优势明显。陈玲玲等[9]在内蒙古赤峰地区引进国内外的35个紫花苜蓿品种进行田间试验，结果显示国外苜蓿品种在生长高度、再生能力上要优于国内品种，但国外品种茎秆纤细，而国内品种根系发达，分枝多，叶片量大，所以在抗寒性、产草量以及粗蛋白质含量等方面要优于国外品种。张学洲等[10]在新疆特克斯县对引自美国的巨人、牧歌、皇冠、苜蓿王、驯鹿苜蓿及加拿大的阿尔冈金苜蓿进行比较研究，得出苜蓿王的表现比其他供试品种好，产量高。黄新善等[11]在内蒙古乌兰察布市察右前旗引种16个国内外紫花苜蓿品种，结果显示，金皇后和苜蓿王越冬率较国内品种低，适合在气候较暖的地区种植。本研究得出，单播4个苜蓿品种中，两个国内品种中草3号和草原3号苜蓿的年总产量稍高于两个国外品种金皇后和苜蓿王；中草3号和草原3号的茎叶比低，即叶片含量也相对高于金皇后和苜蓿王。

3.2豆科和禾本科牧草的混播混播牧草中各组分对光、温、水、肥和CO2等生态因子要求各异，对群落的空间、时间和资源的利用以及相互作用的可能类型，都趋于相互补充而非直接竞争，因此，混播草地能更有效地利用环境资源，维持持久的高生产力，并具有更强的稳定性[12]。宝音陶格涛[13]在研究无芒雀麦与苜蓿混播试验中得出，无芒雀麦和苜蓿的生长高度不受单播、混播的影响，而地上生物量受单播和混播的影响，混播较单播增产显著。刘美玲和宝音陶格涛[3]对老芒麦与草原2号苜蓿混播试验中也得出混播栽培草地比单播栽培草地有明显的增产效应。郭孝[14]在对无芒雀麦与紫花苜蓿混播草地生长动态的研究中提出，紫花苜蓿与无芒雀麦是世界上分布最广，应用最多的优良豆科和禾本科牧草，也是世界草地建设中最重要的豆科与禾本科牧草，二者的混播为最广泛和最理想的草种组合。与其相同，本研究中也发现4个混播组合年总产草量均高于单播组合，且苜蓿与无芒雀麦的混播年总产草量高于混播A组的苜蓿与老芒麦组合，混播C组的苜蓿与老芒麦年总产草量高于苜蓿与无芒雀麦组合，这可能是由于混播C组先播种苜蓿，后播种老芒麦，又因苜蓿出苗快而老芒麦慢，导致苜蓿抑制老芒麦生长，苜蓿所占比例大于老芒麦的原因所致。