宁夏引黄灌区2个苜蓿品种不同行比混播模式研究

李满有， 马忠仁， 王 斌， 杨雨琦， 沈笑天， 曹立娟， 李小云， 兰 剑

(宁夏大学农学院， 宁夏 银川 750021)

建植人工草地是发展集约化草地畜牧业的物质基础[1-2]，也是实施生态恢复和可持续发展的重要举措[3-4]。混播是一种良好的牧草栽培方式，能够充分发挥牧草间的互补效应，从而提高牧草产量、改善牧草的品质[5]、增强对杂草和病虫害的防控能力[6-7]，而且有助于改良土壤理化性质[8-10]。因此，混播往往成为人工草地建植的首选方式[11]。

紫花苜蓿(Medicagosativa)有适应性广、产量高、营养丰富、饲喂价值高等特点，素有“牧草之王”的美誉，在我国北方地区广泛种植[12]。宁夏当前栽培草地主要以紫花苜蓿单播为主，一定程度解决了该地区的放牧家畜对饲草的需求，但长期单一种植模式会造成草地生产性能下降和草地群落结构稳定性变差等现象[13]。因此，适宜的混播组合是建立优质、高产和稳定的草地群落的关键[14-16]。目前国内外学者在紫花苜蓿混播组合方面的研究主要集中在豆禾不同混播比例[1-2,17]、品种搭配[2-3,18]、种间竞争[15,19]、施肥程度[20]等对草地生产力、群落结构稳定性、土壤呼吸强度等的影响。然而，关于紫花苜蓿品种间行比混播及相关理论的研究很少。

合理的品种间行比混播由于不同品种共生而起到优势互补作用[21]。当前紫花苜蓿品种较多，选择互补性的品种间行比混播对草地实现优质和高产尤为重要。‘三得利’苜蓿虽茎秆矮壮、产量低和抗病虫害能力弱，但抗倒伏性极好。‘巨能7’苜蓿生长旺盛，促使茎秆长高，有利于产量提高，并且耐寒和抗病虫害能力也强，但易倒伏。从性状对比来看，二者混播有明显的互补潜力，但这种潜力可能在不同地区所表现出来的适应性与生产性能不同。因此，本试验在宁夏引黄灌区探讨了苜蓿品种‘三得利’与‘巨能7’单播及以不同行比混播对草地生产性能和牧草营养品质的影响，以期得出紫花苜蓿两个品种的最佳行比混播模式，为该地区优质牧草供应提供理论依据和技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于宁夏农垦茂盛草业有限公司试验基地(38°33′ N，106°03′ E，海拔1 110.4 m)，属温带大陆性气候，四季分明，气候干燥，昼夜温差大。该地年平均气温8～9℃，日照充足，年日照时数达2 800～3 100 h，年平均降水量仅为180～210 mm，且主要集中在秋季，年均相对湿度65%～70%，无霜期为190 d左右。

表1 2019年试验地土壤理化性状参数

1.2 试验材料

试验材料为‘巨能7’(‘Magna Graze Ⅶ’，M) 和‘三得利’(‘Sanditi’，S)。‘巨能7’突出特性：秋眠级4.1，茎秆高，易倒伏，抗病虫害，耐寒，产量高；‘三得利’突出特性：秋眠级5.6，茎秆矮壮，抗倒伏性极强，产量低。试验材料均由宁夏农垦茂盛草业有限公司提供。

1.3 试验方法

试验采用单因素随机区组设计，设A1—A55个处理(详见表2)，每个处理3次重复，小区面积4 m×6 m，区组间、小区间间隔1 m。每个处理播种量(文中播种量指理论播种量)均为18 kg·hm-2，混播比例为1∶n(行∶n行)，行距为20 cm，播种深度2～3 cm。

试验于2016年4月28日播种，本试验各项指标的测定于2019年4—10月进行。试验地采用地下滴灌的方式，滴灌带间距为60 cm，滴灌带深20 cm，滴头间距30 cm。每年灌水6次，分别为返青期、第1茬分枝期、第2茬分枝期、第3茬分枝期、第4茬分枝期和越冬水，每次的灌水量为30 mm，试验地常规管理。

表2 试验设计

1.4 测定项目及方法

1.4.1生物量和茎叶比 每茬初花期每个小区随机选取2 m2(1 m×2 m)样方进行刈割，重复6次，留茬高度5 cm左右称鲜草产量；另取3个500 g左右鲜样带回实验室在105℃下杀青35 min后65℃烘干至恒重，称干重，然后分离茎和叶，计算茎叶比。

1.4.2株高和茎粗 在测产的同时，随机在每个小区选择30株植株，用卷尺测量其自然株高，并用游标卡尺测量其距地面5 cm左右高度的茎秆直径。

1.4.3一级分枝数 在测产的同时，随机在每个小区选取1 m2(1 m×1 m)样方，然后从紫花苜蓿根颈部统计一级分枝数，重复3次。

1.4.4营养指标 将晾干的试验样品用粉碎机粉碎成末，过0.42 mm筛。粗蛋白(Crude protein，CP)、粗脂肪(Ether extract,EE)、粗灰分(Crude ash，ASH)、中性洗涤纤维(Neutral detergent fiber,NDF)和酸性洗涤纤维(Acid detergent fiber,ADF)含量测定方法参照《饲料及饲料添加剂质量检测与品质控制》[22]。根据ADF和NDF计算相对饲喂价值(Relative Feeding Value,RFV)：

RFV=(88.9—0.779×ADF)×(120/NDF)/1.29。

1.5 数据处理

采用Microsoft Excel 2010整理基础数据和Origin 2019绘图，利用SPSS Statistics 25进行方差分析、Duncan多重比较和主成分分析(Principal component analysis,PCA)。

2 结果与分析

2.1 不同混播模式对苜蓿农艺性状的影响

如表3所示，不同混播模式对苜蓿第1茬株高有显著性影响(P<0.05)，混播模式对苜蓿第2茬、第3茬和第4茬株高无显著性影响。在第1茬中，苜蓿株高在A5处理下较高，为79.76 cm，虽与A3和A4差异不显著，但显著高于A1和A2(P<0.05)；在第2茬中，A3处理苜蓿株高最高，为78.52 cm，A4最低，较A3低3.28 cm，但两者无显著差异；在第3茬中，A3和A2处理虽分别为苜蓿株高最高和最低值，但两者差异不显著；在第4茬中，A1处理苜蓿株高相对最高，为64.84 cm，A2最低，与A1仅相差0.60 cm，两者差异不显著。5个处理间4茬苜蓿株高的均值没有显著性变化，A5相对最高，为71.47 cm，A2最低，两者之间相差4.32 cm。

表3 混播模式对苜蓿株高的影响

由表4可知，不同混播模式苜蓿一级分枝数之间具有差异性(P<0.05)，第2茬和第3茬的整体较高于第1茬和第4茬。在第1茬中，A3处理苜蓿一级分枝数最多，达633个·m-2，显著高于A2和A5(P<0.05)，其中A5处理最低，仅为438个·m-2；在第2茬中，苜蓿一级分枝数在A3处理下最多，达704个·m-2，与A1无显著性差异，但A1和A3均显著高于A4和A5(P<0.05)，其中A4最低，仅为465个·m-2；在第3茬中，A4处理苜蓿一级分枝数最多，达833个·m-2，显著高于A1，A2，A3和A5(P<0.05)，A1，A2和A3相近，介于636～651个·m-2之间，A5最低，为500 个·m-2，显著低于其它4种处理(P<0.05)；在第4茬中，苜蓿一级分枝数最多的是A3处理，达624 个·m-2，A5最低，仅占A3的72.92%，两者差异显著(P<0.05)。从平均水平来看，A3处理苜蓿一级分枝数明显高于其它4种处理(P<0.05)，可达699 个·m-2，其次是A1和A2，分别为581 个·m-2，574 个·m-2，A5最少，仅为468 个·m-2。

表4 混播模式对苜蓿一级分枝数的影响

不同混播模式对苜蓿茎粗的影响较显著(P<0.05)。在第1茬中，苜蓿茎粗在A3处理下最高，为3.03 mm，虽与A5差异不显著，但显著高于A1，A2和A4(P<0.05)，其中A1最低，为2.11 mm，在第2茬中，A2处理苜蓿茎粗最高，为2.95 mm，A1次之，与A2相差0.01 mm，两者无显著差异，但A1和A2均显著高于A4和A5(P<0.05)，其中A5相对最低，为2.17 mm；在第3茬中，A5处理苜蓿茎粗最低，仅为1.64 mm，显著低于A1和A3(P<0.05)，其中A3最高，达2.89；在第4茬中，A3处理苜蓿茎粗为2.69 mm，显著高于其它4种处理(P<0.05)，A1，A2，A4和A5相近，介于2.06～2.22 mm之间。从平均水平来看，苜蓿茎粗在A3处理下最高，达2.79 mm，显著高于其它4种处理(P<0.05)，A1，A2，A4和A5相近，介于2.21～2.48 mm之间，其中A5最低，为2.21 mm。

表5 混播模式对苜蓿茎粗的影响

由表6可知，不同混播模式对苜蓿茎叶比有显著性影响(P<0.05)。在第1茬中，苜蓿茎叶比在A1处理下最高，达1.14，A5最低，与A1相差0.19，两者差异显著(P<0.05)；在第2茬中，A5处理下苜蓿茎叶比达1.07，显著高于其它4种处理(P<0.05)，A1，A2，A3和A4相近，介于0.90～0.93之间，其中A4最低，为0.90；在第3茬中，A4处理苜蓿茎叶比最高，达1.56，A3显著低于A4(P<0.05)，仅为0.64；在第4茬中，苜蓿茎叶比在A1处理下最高，为0.71，A2次之，A3显著低于A1和A2(P<0.05)，仅为0.47。从平均水平看，A4处理下苜蓿茎叶比最高，为1.01，A3显著低于A4(P<0.05)，仅为A4的0.81倍。

表6 混播模式对苜蓿茎叶比的影响

如图1所示，不同混播模式4茬苜蓿总干草产量差异显著(P<0.05)。5个处理中，A3最高，可达16.15t·hm-2，A1最低，比A3低11.16%(P<0.05)，A2，A4和A5相近，介于14.61 t·hm-2～15.42 t·hm-2之间。

图1 混播模式对苜蓿总干草产量的影响

2.2 不同混播模式对苜蓿品质的影响

由表7可知，不同混播模式对苜蓿粗蛋白、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维含量无显著性影响。A4处理下苜蓿粗蛋白含量相对最高，为17.45%，A2最低，较A4降低了0.94%，但两者差异不显著；苜蓿中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维含量在A1处理下最高，分别为39.68%，21.53%，A5最低，与A1分别相差2.78%，2.21%，但两者差异不显著。

不同混播模式对苜蓿粗灰分、粗脂肪、相对饲喂价值有显著性影响(P<0.05)。A4处理下苜蓿粗灰分含量最高，为10.51%，显著高于A1和A3(P<0.05)，A3最低，与A4相差1.95%；苜蓿粗脂肪含量最高的是A3处理，为1.98%，显著高于A4(P<0.05)；苜蓿相对饲喂价值在A5处理下最高，为184.97，显著高于A1和A4(P<0.05)，A2和A3相近，分别为178.82，178.17。

表7 混播模式对苜蓿营养品质的影响

2.3 不同混播模式苜蓿主要性状的PCA分析

PCA分析能够充分地反映苜蓿各指标间起主导作用的综合指标。由相关系数矩阵(表8)可得，不同播种模式牧草11个性状间存在不同程度的相关性，性状间的相关性易导致信息重叠，为消除重叠信息的不利影响，对苜蓿的11个主要性状进行PCA分析(表9)，根据特征值大于1的原则，可提取3个主要成分，贡献率分别为44.628%,32.749%,16.844%，能够代表总体的94.221%。

第一主成分的特征值为4.909，此成分中载荷较高的有一级分枝数、茎粗和干草产量，主要反映了苜蓿的产量状况，可称为产量因子。第二主成分的特征值为3.602，载荷较高的是中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维，分别为0.941和0.850，可称为纤维因子。第三主成分的特征值为1.853，株高和蛋白质对主成分值的贡献率最大，因此可称为综合性因子。

将原始数据进行标准化后根据赵宁等[23]主成分计算模型，可以得出公因子值(表10)，产量公因子Y1中，A3得分最高。Y2为纤维公因子，代表的指标是NDF和ADF，此类指标越低越好，排名最靠前的是A1。Y3为综合性公因子，A3和A4得分相对靠前。将3种公因子代入Y=(44.628Y1+32.749Y2+16.844Y3)/94.221，得出苜蓿不同混播模式综合得分，排名前3依次为A3,A1,A2。

表8 相关系数矩阵

续表8

表9 苜蓿主要农艺性状与营养品质的PCA分析

表10 不同混播模式的综合排名

3 讨论

合理的品种间混播对草地生产性能具有一定的影响。胡旦旦等[24]研究表明，‘郑单958’和‘登海605’玉米品种在不同混播处理中，都能保持较高的净光合速率，致使群体干物质积累量增加，产量提高；在洞庭湖区不同品种紫花苜蓿对混播效应研究表明[21]，合理的搭配组合相对于单播有较明显的产量优势。本研究结果也表明，相对于单播，‘三得利’与‘巨能7’以1∶1行比混播模式具有较明显的增产效应，主要原因是在合理搭配下，苜蓿根系在土壤内部空间的竞争力降低，对环境资源能以最大限度利用[25]，有利于促进根颈的增粗，粗壮的根颈对萌芽发枝，生长更多更粗的分枝起着关键性的作用[21]，枝条的增多加粗有利于养分吸收、运输和储存，从而直接影响着苜蓿的生产性能[26]。

茎叶比是衡量混播牧草经济价值的是否优于单播的一项重要指标[27]。相对于茎，叶片中有较高的蛋白质和较低的洗涤纤维含量，叶片占的比例越大，说明牧草适口性和营养价值越好。本研究显示，合理品种间行比组合能够促使苜蓿的茎节减少、叶量增加，其中‘三得利’与‘巨能7’以1∶1行比混播模式相对其它处理有较高的叶量，与郑伟等[28]的探讨结果相似。表明苜蓿品种间行比混播在一定的条件下能促进植株叶片占比，提高混播牧草经济价值。

合理的品种间混播组合可以大幅度的提高草地的饲喂价值。李晶等研究结果发现[29]，不同玉米品种混播牧草饲用品质指标虽不都优于单播，但整体品质性状较单播得到改善。这与本研究结果相似，各混播组合中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维、粗灰分含量等虽不都低于单播，粗脂肪含量虽不都高于单播，但混播组合牧草粗蛋白相对较高，并且‘三得利’与‘巨能7’以1∶1行比混播模式相对饲喂价值最优，可达184.97。主要是由于不同牧草自身的生理特性具有差异性[1]，表现出的优缺点不同，在合理的混播组合下能够得到良好的互补，可以降低茎叶比等，从而对牧草品质具有一定程度的改善作用。目前关于紫花苜蓿品种间组合混播的研究较少，而深入解析植株种间互作对其品质影响的机制将成为今后一阶段的研究重点。

4 结论

‘三得利’与‘巨能7’品种间合理行比混播能提高草地生产性能、改善牧草品质。经主成分分析方法(PCA)综合评价可知，‘三得利’与‘巨能7’以1∶1行比混播效果最佳，可在宁夏引黄灌区滴灌条件下推广应用。