保护播种对滴灌苜蓿种植当年第一茬草生产性能的影响

张前兵，于磊，鲁为华，马春晖，和海秀

(1.石河子大学动物科技学院，新疆石河子 832003；2.新疆生产建设兵团绿洲生态农业重点实验，新疆石河子 832003；3.新疆生产建设兵团第十师农业科学研究所，新疆阿勒泰 836000)



保护播种对滴灌苜蓿种植当年第一茬草生产性能的影响

张前兵1，2，于磊1，2，鲁为华1，2，马春晖1，和海秀3

(1.石河子大学动物科技学院，新疆石河子 832003；2.新疆生产建设兵团绿洲生态农业重点实验，新疆石河子 832003；3.新疆生产建设兵团第十师农业科学研究所，新疆阿勒泰 836000)

【目的】明确春小麦与紫花苜蓿混合播种对田间杂草发生率的控制效应，研究保护播种对紫花苜蓿种植当年第一茬草产量及营养品质的影响。【方法】研究设120(S1)、180(S2)和240 kg/hm2(S3)3种不同的春小麦播种量，以不播种为对照(S0)，对紫花苜蓿第一茬草的各生长性状指标进行测定与分析。【结果】随播种量的增加，春小麦干物质产量逐渐增大，杂草比例由35.3%降至18.4%。紫花苜蓿种植当年第一茬的株高、茎粗、茎叶比、干草产量均为S1>S0>S2>S3处理，且干草产量均为S1处理显著大于S3、S0处理(P<0.05)，而S1与S2处理、S2与S3、S0处理差异不显著(P>0.05)；紫花苜蓿播种当年第一茬的粗蛋白质、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维、粗脂肪、钙、磷含量均逐渐减小，S1处理显著大于S0、S3处理(P<0.05)，两个苜蓿品种表现出相同的变化规律。【结论】保护播种能够有效降低紫花苜蓿田间杂草比例，综合考虑苜蓿产量及营养品质，当春小麦播种量为120～180 kg/hm2时，紫花苜蓿第一茬草的生产性能最优。

保护播种；春小麦；苜蓿；第一茬；生产性能

0 引 言

【研究意义】紫花苜蓿(MedicagosativaL.)具有草质优良、产草量高、适口性好、适应性强等众多优点，被誉为“牧草之王”[1-2]，是我国面积最大的人工栽培牧草[3-4]，对我国西北地区农牧业产业结构调整及生态环境的健康稳定发展具有相当重要的作用[5-6]。而在苜蓿生产中，由于受杂草危害，建植当年苜蓿产草量大幅度下降[7-8]，严重影响种植者经济收入，使苜蓿建植当年第一茬草产量不被生产者重视，造成了饲草的低效生产及资源的浪费。因此，明确影响苜蓿建植当年第一茬草生产性能的制约因素，是进一步提高苜蓿建植当年干草产量的关键及最终潜力所在，对苜蓿高效生产具有重要的意义。【前人研究进展】田间杂草出苗早、生长较快，对空间的占据能力强，严重影响其他作物的正常生长；而混合大麦播种能够显著提高白三叶草的密度，并有效地控制田间杂草，使杂草的干物质产量降低16.9%～50.6%[9]。研究表明，小黑麦作为保护作物与紫花苜蓿混合播种，能够明显抑制苜蓿田间杂草、增加总干物质量，并显著提高苜蓿种植效益[10]。同时，前人采用不同作物作为保护作物与苜蓿混播，在抑制田间杂草、保护苜蓿生长的同时，能够弥补苜蓿种植当年效应低下的缺陷[11-13]。【本研究切入点】针对保护作物播种对苜蓿建植当年第一茬草生产性能的影响研究仍然较少，滴灌技术作为新疆推广速度最快、应用面积最大的节水灌溉技术，在新疆苜蓿生产中已被广泛应用，而有关干旱区滴灌条件下保护播种对苜蓿生产性能影响的研究鲜见报道。以春小麦为保护作物，研究保护作物不同播种量对苜蓿建植当年田间杂草的抑制效果和第一茬草产量及营养品质的影响。【拟解决的关键问题】研究滴灌苜蓿生产性能及地上总生物量的春小麦适宜播种量及影响机制，为干旱区滴灌苜蓿规模化建植、选择适宜播种期、提高种植效益提供实际指导与数据参考。

1 材料与方法

1.1 材 料

试验地位于石河子垦区天业集团农研所农业示范园区(44°31'N，85°52'E)。该地年均降水量为153.1 mm，年均蒸发量达2 004.4 mm，无霜期约162 d，生长季节≥10℃年积温为3 300～3 800℃。试验地0～20 cm土层土壤有机质25.5 g/kg，碱解氮60.8 mg/kg，速效磷25.5 mg/kg，速效钾330.2 mg/kg。前茬作物为豌豆。

1.2 方 法

1.2.1 试验设计

试验采用完全随机区组设计，在紫花苜蓿总播种量为1.8 kg/hm2不变的情况下，以新春35号春小麦品种(来源于新疆农垦科学院)作为保护作物，设3种不同的播种量(在新疆石河子垦区大田生产中，春小麦单播播种量为300 kg/hm2)：单播种量的40%、60%和80%，播种量分别为120(S1)、180(S2)和240(S3) kg/hm2，以单播种量的0(S0)为对照，3次重复。供试紫花苜蓿品种为WL354和巨能(来源于北京正道生态科技有限公司)。将春小麦种子与紫花苜蓿种子混合后于2015年4月26日进行播种，播种方式为人工条播，播种行距为20 cm，播种深度为2 cm，播后镇压，4月28日滴出苗水，苗期根据春小麦及紫花苜蓿生长情况进行充分灌溉，6月30日小麦测产，7月20日紫花苜蓿第一茬刈割。滴灌带浅埋于地表8～10 cm，间距60 cm，小区面积5.0 m × 8.0 m，各个小区之间设1 m宽的人行通道，以防小区之间水分相互渗透。田间管理统一按照当地滴灌紫花苜蓿田进行，施用肥料分别为：尿素150 kg/hm2、磷酸一铵150～240 kg/hm2，平均分两次在每茬刈割后第一次灌水时通过滴灌系统采用“随水滴施”的方式进行施肥。列出各月平均气温与降雨量和滴灌试验小区及滴灌带布局。图1，表1

图1 滴灌试验小区及滴灌带布局

Fig.1 Experiment plot of drip irrigation for alfalfa and layout of drip irrigation tape

表1 试验期间各月平均气温与降水量

Table 1 Monthly mean temperature and precipitation during experiment

项目Item4月April5月May6月June7月July平均气温(℃)Meantemperature13 421 523 726 4降雨量(mm)Precipitation20 523 436 411 5

1.2.2 测定指标

1.2.2.1 春小麦植株干物质

采用样方法测定。在春小麦灌浆期选取长势均匀一致的植株，以1 m × 1 m为一个样方，用剪刀剪取样方内的植株(留茬高度25 cm，即上半部分)，称重，记录植株鲜重，3次重复；另取3份300 g左右植株样品带回实验室，用烘干法测定小麦植株上半部分秸秆及籽实的干物质重量；在紫花苜蓿产量测定的同时，将苜蓿植株中夹杂的春小麦秸秆(之前25 cm的留茬，即下半部分)分离出来，测定其鲜重，并带回实验室用烘干法测定其干物质重量，最后将春小麦的上下两部分相加即为其全株的干物质重量(kg/hm2)。

1.2.2.2 紫花苜蓿产量

采用样方法测定。在初花期(开花5%左右)选取长势均匀一致的紫花苜蓿植株，以1 m × 1 m为一个样方，用剪刀留茬5 cm剪取样方内的紫花苜蓿植株，剔除灰藜、狗尾草等其他杂草后称重，记录其植株鲜草产量，3次重复；另取3份300 g左右紫花苜蓿鲜草样品带回实验室，置于阴凉通风处自然风干至恒重，测定其含水率并计算出紫花苜蓿的干草产量(kg/hm2)。具体计算公式如下：

干草产量=鲜草产量×{1-含水率(%)}。

(1)

在紫花苜蓿草产量测定的同时，将取回带至实验室风干至恒重的紫花苜蓿样品进行人工茎、叶分离并称重，进行茎叶比的计算。具体计算公式如下：

茎叶比=茎秆重量/叶片重量。

(2)

同时，在不同处理的每个小区随机选取紫花苜蓿植株30株，用卷尺测定其到地表的垂直高度，求其平均值(cm)即为植株高度；在紫花苜蓿株高测定的同时，对测定株高的30株单株用游标卡尺测量距离地面5 cm处的茎粗(mm)。

1.2.2.3 紫花苜蓿营养品质测定

粗蛋白质含量(CP)采用凯氏定氮法测定，酸性洗涤纤维(ADF)与中性洗涤纤维(NDF)含量根据Van Soest方法测定，粗脂肪(EE)采用索氏脂肪浸提法测定，钙(Ca)含量采用EDTA络合滴定法测定，磷(P)含量采用钼锑抗比色法测定[14]。

1.3 数据处理

采用Excel 2007和SPSS 18.0进行数据处理与分析，试验数据的差异显著性分析采用Duncan法。

2 结果与分析

2.1 春小麦植株及籽实产量

研究表明，随着播种量的增加，春小麦穗重、秸秆重及整株干物质重均呈逐渐增大的趋势，其大小顺序均为S3>S2>S1>S0处理，且S2和S3处理显著大于S1处理(P<0.05)，而S2和S3处理间差异不显著(P>0.05)。穗/秸秆比率表现出相同的规律。可见，在适宜的春小麦种子播种量0～240 kg/hm2，随播种量的增加春小麦整株干物质产量也随之增加。表2

表2 不同处理下春小麦干物质产量

Table 2 Dry matter yield of spring wheat under different treatments

处理Treatment穗重Panicleweight(kg/hm2)秸秆重Strawweight(kg/hm2)穗/秸秆Paniclestrawratio(%)干物质Drymatter(kg/hm2)S00000S12577±18b2196±21b1 17±0 02b4773±22bS23026±25a2456±35a1 23±0 01a5482±63aS33080±33a2510±28a1 23±0 01a5590±51a

注：列中不同小写字母表示不同处理差异显著(P<0.05)，下同

Note：The different small letter in column presents the different treatments is significant (P<0.05). The same as below

2.2 紫花苜蓿产量性状指标及田间杂草比例

研究表明，紫花苜蓿种植当年第一茬的株高、茎粗、茎叶比、干草产量均为S1>S0>S2>S3处理，两个紫花苜蓿品种表现出相同的变化规律。两个品种间的差异显著性略有不同，WL354的株高、茎粗的差异显著性水平为S1、S2、S0处理显著大于S3处理(P<0.05)，S1、S2与S0处理差异不显著(P>0.05)；茎叶比为S1处理显著大于S2、S3、S0处理(P<0.05)，S2、S3与S0处理差异不显著(P>0.05)。巨能的株高、茎叶比均为S1、S2、S0处理显著大于S3处理(P<0.05)，且S1、S2与S0处理差异不显著(P>0.05)。两个紫花苜蓿品种的干草产量均为S1处理显著大于S3、S0处理(P<0.05)，而S1与S2处理、S2与S3、S0处理差异不显著(P>0.05)。随春小麦播种量的增加，灰藜、狗尾草等杂草比例显著降低(P<0.05)，从最高的35.3%降至18.4%。说明春小麦作为保护作物与紫花苜蓿混合播种能够有效降低苜蓿田间的杂草危害，并对紫花苜蓿种植当年第一茬各产量性状产生影响春小麦播种量为180 kg/hm2(S2处理)时有利于紫花苜蓿第一茬草产量的保持，而当春小麦种子的播种量增加至240 kg/hm2时，播种当年紫花苜蓿第一茬草产量显著下降。表3

表3 不同处理下苜蓿产量性状指标

Table 3 Yield trait index of alfalfa under different treatments

品种Variety处理Treatment株高Height(cm)茎粗Stemdiameter(mm)茎叶比Stemleafratio苜蓿草产量Hayyield(kg/hm2)杂草比例Weedratio(%)WL354S065 9±3 1a2 41±0 03a0 811±0 01b3265±48b35 3±2 6aS166 6±3 2a2 46±0 05a0 997±0 02a3353±72a28 5±2 4bS265 7±3 4a2 39±0 04a0 806±0 01b3277±75ab23 1±2 1cS362 2±2 9b2 10±0 01b0 803±0 01b3217±60b18 4±2 3d巨能S066 3±3 3a2 55±0 02ab0 843±0 02a3240±55b34 8±2 8aS166 9±4 2a2 60±0 03a0 863±0 03a3450±69a27 6±2 5bS266 1±3 6a2 41±0 04b0 855±0 02a3347±56ab23 7±2 4cS363 1±2 5b2 19±0 02c0 814±0 01b3289±71b19 5±2 2d

2.3 紫花苜蓿草营养品质

研究表明，种植当年两个紫花苜蓿品种第一茬各营养品质中，粗蛋白含量均为S1、S2处理显著大于S0、S3处理(P<0.05)，S1与S2处理、S0与S3处理差异不显著(P>0.05)；中性洗涤纤维含量差异显著性略有不同，但两个紫花苜蓿品种均为S1处理显著大于S0、S3处理(P<0.05)；酸性洗涤纤维含量均为S1处理显著大于S2、S0、S3处理(P<0.05)，S2与S3处理差异不显著(P>0.05)；两个紫花苜蓿品种的粗脂肪、钙、磷含量在不同处理间均差异不显著(P>0.05)。随小麦播种量的逐渐增加，紫花苜蓿播种当年第一茬的粗蛋白质、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维、粗脂肪、钙、磷含量均逐渐减小，S1处理显著大于S0、S3处理(P<0.05)，两个紫花苜蓿品种表现出相同的变化规律。说明春小麦作为保护作物和紫花苜蓿混合播种，随播种量的增加，对紫花苜蓿第一茬营养品质具有重要影响，尤其是对粗蛋白质、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维含量影响显著。且在增加春小麦播种量进而提高小麦饲草产量的基础上，播种量为180 kg/hm2(S2处理)时紫花苜蓿第一茬的粗蛋白质含量下降不显著，中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量也保持在相对较低的范围内，进而有利于单位土地面积上小麦饲草产量与紫花苜蓿饲草产量及营养品质的最大化。表4

表4 不同处理下苜蓿营养品质

Table 4 Nutritional quality of alfalfa under different treatments (%)

品种Variety处理Treatment粗蛋白质CP中性洗涤纤维NDF酸性洗涤纤维ADF粗脂肪EE钙Ca磷PWL354S017 21±0 19b48 17±2 15b37 95±1 34b3 81±0 55a1 58±0 14a0 45±0 12aS118 01±0 25a49 08±2 45a38 65±1 67a4 05±0 65a1 64±0 13a0 55±0 11aS217 86±0 31a48 34±2 19ab38 01±1 08b3 85±0 52a1 53±0 11a0 44±0 14aS317 17±0 17b47 97±2 35b37 88±1 52b3 73±0 49a1 51±0 16a0 42±0 29a巨能S017 44±0 15b47 08±1 53b36 86±1 25b3 89±0 58a1 54±0 15a0 48±0 19aS118 13±0 21a48 51±2 17a37 84±1 23a4 08±0 53a1 61±0 18a0 51±0 24aS217 91±0 18a47 15±1 86b37 05±1 36b3 95±0 46a1 47±0 11a0 46±0 19aS317 34±0 11b47 02±1 67b36 64±1 19b3 82±0 67a1 44±0 15a0 45±0 25a

3 讨 论

3.1 田间杂草对苜蓿生产性能的影响

田间杂草对苜蓿草产量具有重要影响。研究表明，苜蓿田间杂草危害严重时能够导致苜蓿减产达50%以上[15]，主要体现在与苜蓿植株间生态位的竞争[16]，主要包括：光照、水分、空气、温度、养分及空间的相互竞争[7]，以及化感作用产生抑制物，主要表现在影响植物群落演替、影响物种生长、导致物种变异、维持植物种子生命力[17-18]，进而影响苜蓿生长。另有研究发现，当杂草的覆盖度达到20%时，苜蓿草的产量将下降15%左右，而当覆盖度达到40%时，草产量的下降达59%[19]。研究表明，杂草比例最大时，苜蓿产量相对较低，可能由于苜蓿苗期生长缓慢，杂草对光照、养分等的竞争优于苜蓿，进而导致苜蓿减产。

田间杂草对苜蓿干草品质也具有重要的影响。吕世海[20]对初花期收获的苜蓿干草的营养成分含量进行了测定，结果表明，随田间杂草数量的增加苜蓿粗蛋白质含量呈逐渐降低的趋势，而粗纤维含量随着杂草的增加而增加，其经济利用价值显著降低。研究结果表明，杂草比例最大时，苜蓿粗蛋白质含量显著低于杂草比例较小处理(S1)，中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量随杂草比例降低而有所下降，与前人研究结果一致。

3.2 保护播种对田间杂草的影响

保护播种即为把一年生的作物与苜蓿混合进行播种，由于一年生作物产生的遮掩可以有效防止苜蓿幼苗被烈日暴晒及大风干扰，尤其是对西北干旱区的保护效果更好[21]，同时，还可使播种当年有所收益。研究表明，一年生作物的播种量为单播时的50%～75%时，对苜蓿的保护效果较好，苜蓿的出苗数可以提高77%[11]。春小麦播种量为单播时的60%时能够显著提高苜蓿草产量及保持较高的营养品质，并获得相对较高的春小麦饲草产量，进而提升综合经济效益。不同种类保护作物对牧草产量的影响各有差异，青稞对多年生牧草第1～2年生长的影响最大，燕麦其次，油菜的影响最大，中华羊茅由于苗期生长弱进行保护播种的效果较好[22]。另有研究认为，胡麻(Linumusitatissimum)、谷子(Setariaitalica)、荞麦(Fagopyrumesculentum)、苦豆子(Sophoraalopecuroides)、糜子(Panicummiliaceum)等作为苜蓿的保护作物进行播种均能够对苜蓿幼苗起到保护作用且具有一定的经济收益[23-24]。因此，在牧草实际生产中可根据生产目的进行适宜的保护播种作物品种的选择。

4 结 论

将春小麦作为保护作物与紫花苜蓿种子混合播种，能够有效减轻杂草对紫花苜蓿播种当年第一茬草产量性状的影响。在小麦灌浆期将其刈割并作为饲草利用的角度考虑，在一定的播种量0～240 kg/hm2，春小麦播种量的增加有利于小麦饲草产量的提高。春小麦作为保护作物与紫花苜蓿种子混合播种时的播种量为120～180 kg/hm2时，在有效减轻杂草危害的同时，能够有效保持紫花苜蓿第一茬草的高产、优质。

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Supported by: The National Natural Science Foundation of China "The response of fine root turnover and production performance of alfalfa to the levels of phosphorus under drip irrigation in Xinjiang" (31660693); The Youth Innovation Talent Cultivation Program of Shihezi University "Effects of phosphorus solubilizing bacteria based on phosphorus use efficiency on the mechanism of fine root turnover of Alfalfa" (CXRC201605); The Corps Agricultural Technology Promotion Project "Demonstration and popularization of high effcient production technology of alfalfa under drip irrigation" (CZ0021); The Corps Doctor Special Fund "Study on high efficiency AM fungi of drip irrigation alfalfa based on phosphorus utilization efficiency and fine root turnover characteristics" (2012BB017); The National Grass Industry Technology System Project (CARS-35)

Effects of Conservation Tillage on the Production Performance of the Fiirst Cut Alfalfa under Drip Irrigation

ZHANG Qian-bing1, YU Lei1,2, LU Wei-hua1,2, MA Chun-hui1, HE Hai-xiu3

(1.CollegeofAnimalScience&Technology,ShiheziUniversity,ShiheziXinjiang832003,China；2.KeyLaboratoryofOasisEco-agricultureofXinjiangProductionandConstructionCorps,ShiheziXinjiang832003,China；3.TheResearchInstituteofAgriculturalSciencesoftheDivision,XinjiangProductionandConstructionCorps,AltayXinjiang836000,China)

【Objective】 In this study, the control effects of mixed planting of spring wheat and alfalfa on the occurrence rate of weeds in fields were investigated and made clear, and also the effects of conservation tillage on the yield and nutrient quality of alfalfa of the first cut were discussed. 【Method】Spring wheat seeding rate gradients included 120 kg/hm2(S1), 80 kg/hm2(S2), 240 kg/hm2(S3), respectively, and alfalfa without sowing was taken as the control (S0). The growth characters of the first cut alfalfa were determined and analyzed. 【Result】With the increase of sowing amount, the dry matter yield of spring wheat increased gradually, and the proportion of weeds decreased from 35.3% to 18.4%. The height, stem diameter, stem leaf ratio, hay yield of first cut alfalfa was S1>S0>S2>S3, and the S1treatment yield was significantly higher than those of S3and S0(P<0.05), and there were no significant differences between the treatments S1and S2, S2and S3, S0(P>0.05) in the year of sowing. The crude protein, neutral detergent fiber, acid detergent fiber, ether extract, calcium and phosphorus content in the first cut alfalfa gradually decreased, and the S1treatment was significantly higher than the S0and S3treatment (P<0.05), and the two alfalfa varieties showed the same variation rule. 【Conclusion】Protectiive sowing can effectively reduce the proportion of weeds in alfalfa fields. Considering the yield and nutritional quality of alfalfa, the best performance of the first crop of alfalfa can be obtained when the sowing amount of spring wheat is 120～180 kg/hm2.

protective sowing; spring wheat; alfalfa; first cut; production performance

10.6048/j.issn.1001-4330.2017.04.019

2016-11-24

国家自然科学基金项目“新疆滴灌苜蓿细根周转和生产性能对磷素水平的响应”(31660693)；石河子大学青年创新人才培育计划项目“基于磷素利用效率的溶磷菌影响苜蓿细根周转机制”(CXRC201605)；兵团农业技术推广专项“滴灌苜蓿高效生产技术示范与推广”(CZ0021)；兵团博士资金专项“基于磷素利用效率及细根周转特征筛选滴灌苜蓿高效AM真菌的研究”(2012BB017)；国家牧草产业技术体系项目(CARS-35)

张前兵(1985-)，男，甘肃静宁人，副教授，博士，研究方向为人工草地高效生产，(E-mail)qbz102@163.com

S542+4

A

1001-4330(2017)04-0735-07