香格里拉高寒区禾豆间作模式及青贮品质研究

牟 兰，薛世明，臧庆吉，刘彦培，段佳鑫，蔡 明，张美艳

（1.西南林业大学园林园艺学院，云南 昆明 650224；2.云南省草地动物科学研究院，云南 昆明 650212；3.云南农业大学动物科学技术学院，云南 昆明 650201；4.云南农业职业技术学院，云南 昆明 650200）

香格里拉高寒区位于云南省西北部的高原坝区，平均海拔3 277 m，年均温5.8 ℃，拥有独特的高寒草地资源，是我国重要牧区之一。该区长期以草地畜牧业为主导产业，自20 世纪60 年代以来，随着社会发展和生产力提高，牦牛、犏牛等家畜数量快速增长，天然草地超载过牧，导致草地呈现较严重的退化趋势。草地退化加剧了冬春季饲草匮乏危机，给当地草食畜牧业及农牧民生活造成较大压力，已成为限制当地畜牧业可持续发展的卡脖子问题[1-2]。

燕麦（A.sativa）被公认为是我国高寒牧区冬春季重要的饲草资源之一[3]，而其传统种植以我国东北、华北和西北地区居多，在云南、贵州、四川等地种植较少[3]。近年来，在云南高寒地区开展燕麦适应性评价显示，燕麦较适宜该区环境条件[2]。间作对于热量条件较差的高寒地区是较为适宜的耕作方式[4]，合理的间作相较单作能够对养分、水分和光照进行高效的吸收、分配和利用[5]，实现一定程度的增产。且可利用作物自身特性，提高对不良因素（灾害天气等）的抗逆能力，并能显著控制杂草和病虫害的发生[6]。因此，利用燕麦与其他饲草开展不同播种量配比的间作研究对于促进高寒地区草牧业发展具有重要意义。研究发现，燕麦与紫花苜蓿、蚕豆等豆科饲草间作提高了燕麦的光合速率，燕麦株高、产量较单作显著提高[7-9]。燕麦与春箭筈豌豆在西北地区以1∶1 的比例间作，光能利用效率和产量最高[10]。在东北地区，燕麦与箭筈豌豆以7∶6 间作，产量和饲草品质较高[11]。在西藏河谷区，燕麦与箭筈豌豆混、间作均能提高产量，混播（4∶6）较间作在产量和品质上更优[12]。然而，综合考虑株高、盖度、产量、青贮品质等，结合杂草、病虫害发生情况，对燕麦和光叶紫花苕在云南高寒区开展不同播种量配比的间作研究鲜有报道。为此，选择香格里拉市小中甸镇和平村为试验地点，以燕麦和光叶紫花苕为试验材料，设置不同的播种量配比进行间作，对各处理下牧草的苗期和生长后期的株高、盖度、产量和抗逆性等方面进行评价，以期筛选出适合当地推广的禾豆间作模式，为高寒区草田轮作和饲草供应新途径开发提供一定的理论参考和技术支撑。

1 材料和方法

1.1 试验地概况

试验地位于云南省迪庆藏族自治州香格里拉市小中甸镇和平村（27°30'2″N，99°48'37″E），平均海拔3 277 m。年均温5.85 ℃，≥0 ℃年积温2 657.2 ℃，年均降水量为650 mm，无霜期120 d，土壤为亚高山草甸土。

1.2 试验设计

以1 年生禾本科牧草燕麦和1 年生豆科牧草光叶紫花苕为试验材料，其中青引1 号燕麦来源于青海省畜牧兽医科学院，光叶紫花苕为云南地方品种。按照2个品种不同播种量配比设5个处理（CK、T1、T2、T3、T4），不同处理播种总量均为225 kg∕hm2。其中，对照（CK）为燕麦单作，2 个品种不同处理具体播种量见表1。试验采用完全随机设计，每个处理4次重复，每个试验小区面积为4 m×5 m。

表1 不同处理的播种量配比Tab.1 Seeding rates of different treatments

燕麦采用条播，行距为30 cm，燕麦行间条播光叶紫花苕进行间作处理。于2019年6月7日进行播种，期间未进行灌溉和施肥处理，苗期未进行除杂。

1.3 指标测定和方法

1.3.1 农艺性状 6 月15 日（播种后8 d）试验材料出苗，于7 月15 日（出苗后30 d）和9 月15 日（出苗后90 d）分别对不同处理下燕麦和光叶紫花苕的株高、分枝数、产量（鲜质量和干质量）进行测定和分析。采用对角线取样法，每个小区随机选择燕麦和光叶紫花苕各10株，测定其从地面到植株最高部位的自然高度，取平均值。采用随机取样法，出苗后30 d 在每个小区随机选择光叶紫花苕10株，用钢卷尺测定其匍匐茎长度和分枝数，取平均值。采用样方法在出苗90 d，避开小区边缘的位置随机选放样方框。将样方框内的试验材料进行刈割（留茬高度5 cm），然后称取总鲜质量，再将燕麦、光叶紫花苕、杂草分别称鲜质量并记录。将刈割称质量后的试验样品置于尼龙网袋，做好标记后带回实验室进行烘干等处理，计算干质量。

1.3.2 盖度及病虫害防控和倒伏情况 对不同处理单位面积的燕麦、光叶紫花苕和杂草的盖度进行测定，取其平均值。对出苗后30 d 和出苗后90 d 不同处理的燕麦和光叶紫花苕的病虫害发生及倒伏情况进行记录，取其平均值。

1.3.3 青贮品质 按照不同间作处理小区收获，将燕麦和光叶紫花苕用铡刀切短成2 cm 左右，混合均匀后装入青贮袋中，用真空机排尽空气并及时密封，每袋2 kg，每个处理设3 个重复，放置在室温环境下进行自然发酵，发酵5 个月后取样进行青贮营养品质测定。采用烘干法测定干物质（DM）含量；利用梅特勒FE28 pH 计测定pH 值；采用FOSS 凯氏定氮仪测定氨态氮（NH3-N）含量；采用凯氏定氮法测定粗蛋白（CP）含量；采用索氏脂肪提取法测定粗脂肪（EE）含量；采用马弗炉550 ℃高温灼烧法测定粗灰分（Ash）含量；采用酸碱消煮法测定粗纤维（CF）含量；采用蒽酮比色法测定可溶性碳水化合物（WSC）含量；采用Van Soest 纤维法测定酸性洗涤纤维（ADF）、中性洗涤纤维（NDF）含量。

1.4 数据处理

采用Excel 进行数据整理，利用SPSS 19.0 对数据进行方差分析和Duncan’s 多重比较，采用Sigmaplot 10.0作图。

2 结果与分析

2.1 不同处理对燕麦和光叶紫花苕苗期生长的影响

由表2 可见，出苗后30 d，不同播种量配比间作下，燕麦和光叶紫花苕的株高以及光叶紫花苕的分枝数差异均不显著（P＞0.05）。T4 处理下的光叶紫花苕匍匐茎长度达30.8 cm，极显著高于其他处理（P＜0.01），而其他间作处理间光叶紫花苕的匍匐茎长度差异不显著（P＞0.05）。随着间作处理中豆科比例的增加，光叶紫花苕的株高和匍匐茎长度表现为增加趋势。这表明生长初期，间作条件下豆科比例的适当增加对其生长具有一定的促进作用，但对禾本科影响不显著。

表2 不同处理对燕麦和光叶紫花苕苗期长势的影响Tab.2 Effects on the growth of A.sativa and V.villosa Roth var.under different treatments during seedling period

出苗30 d，不同处理的总盖度以及燕麦、光叶紫花苕和杂草的盖度存在一定差异（表3）。其中，相较燕麦单作（85.8%），不同间作处理的总盖度极显著增高（P＜0.01），燕麦盖度极显著降低（P＜0.01）。各间作处理间的总盖度无显著差异（P＞0.05），燕麦盖度除T1 处理显著高于其他间作处理外，T2、T3 和T4 处理间差异不显著（P＞0.05）。光叶紫花苕的盖度随其播种量比例的增加而增加，T3 和T4 处理的杂草盖度（6.5%、6.0%）低于其他处理。这说明燕麦和光叶紫花苕进行间作，可形成一定的良性互作，而合理的播种量配比一定程度上能够起到控制杂草的作用。

表3 不同处理对燕麦、光叶紫花苕和杂草苗期盖度的影响Tab.3 Effects on coverage of A.sativa，V.villosa Roth var.and weed under different treatments during seedling period

由表4 可见，不同间作处理（出苗30 d）光叶紫花苕对燕麦存在一定程度的缠绕，但差异不显著（P＞0.05）；燕麦均有一定程度病害（锈病）发生，发病率在5.00%～10.00%，说明间作前期对于病害的防控效果不显著。光叶紫花苕在不同处理下，均无病害发生，但随其播种量比例的增加，出现一定程度的虫害。

表4 苗期不同处理下的间作效果和病虫害防控情况Tab.4 Intercropping effect and pest control under different treatments during seedling period

2.2 不同处理对燕麦和光叶紫花苕株高和产量的影响

由表5可知，不同间作处理的总鲜质量、总干质量以及燕麦和光叶紫花苕的株高、鲜质量和干质量均存在显著差异（P＜0.05）。株高方面，除T3处理与CK的燕麦株高差异不显著（P＞0.05）外，其他间作处理的燕麦株高均显著高于CK（P＜0.05），光叶紫花苕的株高在不同处理下差异不显著（P＞0.05）。

表5 不同处理对燕麦和光叶紫花苕株高和产量的影响Tab.5 Effects on plant height and yield of A.sativa and V.villosa Roth var.under different treatments

鲜质量和干质量方面，间作处理的总鲜草和总干草产量较单作分别提高了32.0%～58.3% 和35.2%～70.3%（P＜0.05）。T1、T2 和T3 处理的总鲜质量和总干质量以及燕麦鲜质量和干质量差异均不显著（P＞0.05），但均显著高于T4 处理和CK（P＜0.05）；且T4 处理的总鲜质量、总干质量显著高于CK（P＜0.05），其燕麦鲜质量和干质量则与CK 差异不显著（P＞0.05）。光叶紫花苕的鲜质量和干质量，除T1 和T2 处理差异不显著外，基本随其播种量比例的增加呈升高趋势（P＜0.01）。这表明燕麦与光叶紫花苕进行间作有助于燕麦生长，播种量配比合理有助于提高单位面积的燕麦产量。

2.3 不同处理对燕麦和光叶紫花苕生长后期盖度和病虫草害控制的影响

不同处理在出苗90 d 后，燕麦、光叶紫花苕和杂草的盖度及总盖度均存在差异（图1）。其中，间作处理下的总盖度极显著高于CK（P＜0.01），且T4处理的总盖度显著高于T3处理（P＜0.05），但与其他间作处理差异不显著（P＞0.05）。燕麦的盖度基本随其播种量比例的降低而降低，其中T3、T4 处理显著低于T1、T2 和CK 处理。除T2 和T3 处理差异不显著（P＞0.05）外，光叶紫花苕的盖度基本随其播种量比例的增加呈显著增加趋势。

图1 出苗90 d不同处理对燕麦、光叶紫花苕和杂草盖度的影响Fig.1 Effects on coverage of A.sativa，V.villosa Roth var.and weed under different treatments after 90 days of emergence

杂草盖度方面，T4 处理的杂草盖度显著低于T1、T2处理和CK（P＜0.05），但与T3处理差异不显著（P＞0.05）。说明燕麦与光叶紫花苕在合理播种量配比下间作，对于杂草生长起到一定程度的控制作用。

由表6所示，出苗90 d不同间作处理，其缠绕程度和病虫害发生情况不同。由于光叶紫花苕茎蔓缠绕生长，各间作处理下其对燕麦均存在一定的缠绕，程度在62.00%～70.50%，差异不显著（P＞0.05）。病虫害方面，燕麦病害发生情况在不同处理下存在一定差异，未有虫害发生。其中T3处理的燕麦发病率（叶斑病）最低（13.50%），其次为T4和T2处理，而T1处理和CK 的发病率较高。光叶紫花苕在各间作处理下均无病害发生，有轻微虫害。可见，本研究播种量配比的设置对于光叶紫花苕虫害发生率的影响较小，但合理的播种量配比可有效控制病害发生。

表6 出苗90 d的间作效果和病虫草害防控情况Tab.6 Intercropping effect and pest control under different treatments after 90 days of emergence

不同间作处理对燕麦的倒伏率和杂草防控存在差异（表6）。出苗90 d，T3的燕麦倒伏率最低，其次为T2 处理（30.00%），显著低于CK（73.75%）和T1、T4 处理（70.00%、66.25%）。杂草控制方面，不同播种量配比下间作对杂草的防控效果不同。其中，T3、T4处理对于杂草防控效果较为显著，其杂草鲜质量极显著低于CK、T1 和T2 处理（P＜0.01）。说明合理播种量配比的间作对于控制燕麦倒伏和杂草具有一定成效。

2.4 不同处理对燕麦和光叶紫花苕混合青贮品质的影响

由图2可知，不同间作混贮的CP 含量存在显著差异（P＜0.05），均显著高于CK（P＜0.05）。其中，T4处理的CP 含量最高（14.90%），其次为T3 处理，CP含量为12.59%，分别较CK 提高了7.51、5.20 百分点。

图2 不同处理对燕麦和光叶紫花苕混合青贮粗蛋白含量的影响Fig.2 Effects on CP content of mixed silage of A.sativa and V.villosa Roth var.under different treatments

由表7 所示，随着光叶紫花苕播种量比例的增加，NDF、ADF 和WSC 含量整体均呈降低趋势。其中CK 的NDF、ADF 和WSC 含量，除与T1 处理的NDF 含量差异不显著（P＞0.05）外，显著高于间作混贮处理（P＜0.05）。间作处理（T1、T2、T3、T4）的ADF含量较CK 显著降低2.27、5.70、5.37、10.11 百分点。T4处理的CF 含量显著低于CK 和其他间作处理（P＜0.05）。不同间作处理混贮的pH 值存在显著差异（P＜0.05），其中燕麦单作单贮的pH 值最低，T4 处理的pH 值较高。间作混贮处理的氨态氮含量均显著高于CK（P＜0.05），其中氨态氮含量最高的是T4 处理，为0.570 mg∕g，T1、T2 和T3 处理的氨态氮含量差异不显著（P＞0.05）。表明燕麦与光叶紫花苕混合青贮会使氨态氮含量增加，适宜播种量配比间作的混贮能将氨态氮含量控制在合适的范围。综合各青贮指标，T3 处理的CP 含量较高，NDF、ADF 和氨态氮含量较低，表现较佳。

表7 不同处理对燕麦和光叶紫花苕混合青贮品质的影响Tab.7 Effects on nutrient quality of mixed silage of A.sativa and V.villosa Roth var.under different treatments

3 结论与讨论

香格里拉高寒区热量条件差（冷季长，暖季短），对农业生产以及草地资源利用限制较大，严重阻碍了畜牧业的可持续发展[13]。采用间作等科学合理的种植方式对于资源利用率和饲草产量及品质的提高具有重要意义。但间作（混播）牧草的种间竞争力和生长期及生长性状均存在差异，组合和比例成为影响产量和生长发育的主要因素之一[14]。本研究通过前期在云南高寒地区开展引种筛选工作的积累，发现燕麦和光叶紫花苕在该区适应性较好。因此，以燕麦和光叶紫花苕作为间作材料，开展不同播种量配比间作模式研究，以筛选适合该地的最佳模式。

牧草间作效果的重要体现之一是产量。本研究中，间作处理的燕麦鲜质量和干质量、总鲜质量和总干质量均显著高于燕麦单作，与前人[7-8，11，15]研究结果一致。与燕麦单作相比，光叶紫花苕与燕麦间作的总产量及干草量均显著增加（P＜0.05），间作处理的总鲜草产量较单作提高32.0%～58.3%，总干草产量提高35.2%～70.3%，说明合理的禾豆间作（混播）比例可促进产量的提高[16]。江舟等[17]对金花菜和燕麦进行间作研究结果显示，禾豆混播比例为1∶2时，产量最高；随着燕麦播种比例增加，1∶3的豆禾比例无法有效提高产量。本研究中，以13∶2、12∶3 和10∶5 的禾豆比例间作的产量，显著高于燕麦单作和8∶7 的禾豆比例处理，且燕麦的高比例处理，其燕麦鲜质量和总鲜质量、总干质量均显著高于燕麦低比例的处理，这与江舟等[17]的研究结果不尽相同。这可能是与海拔和间作（混播）组分不同有关，温度、降水和光照等非生物因素会随海拔不同而变化，直接影响燕麦的产量[18-19]。

禾本科与豆科牧草间作，利用时空分异进行配置，会对牧草的农艺性状产生影响[5，12]。陈恭等[11]对燕麦和箭筈豌豆进行研究，发现间作显著促进了燕麦株高的增长，而对箭等豌豆的生长则产生抑制效应。江舟等[17]对燕麦和金花菜的研究中同样发现，间作前期金花菜生长较慢，燕麦生长未受影响；间作后期，金花菜播种比例大于1 的间作处理对燕麦株高的生长显著促进。本研究中，间作前期（出苗30 d），不同播种量配比间作对燕麦和光叶紫花苕的株高影响不显著；但随着时间不断延长，出苗90 d时，间作处理的燕麦株高显著高于燕麦单作，表明间作对于燕麦株高有一定促进作用。燕麦和光叶紫花苕的生长特性以及对资源利用的方式不同，前期燕麦和光叶紫花苕个体较小且均呈直立生长，对光照等资源竞争较小；而随着两者不断生长，光叶紫花苕呈明显匍匐生长趋势，燕麦呈垂直增高，直接影响光叶紫花苕的光能利用，且燕麦与豆科牧草间作更有利于其光合速率的提高[7]。生长后期，燕麦对氮素的需求不断增加，光叶紫花苕作为豆科牧草能够通过生物固氮方式提高土壤中氮素含量，从而促进燕麦生长[20]。

病害是制约牧草产量和品质的重要因素之一。近年来，通过间作等增加物种多样性的方式，开展防控病害的研究得到广泛关注。合理的间作模式可通过对物种、群体空间结构和时间进行优化配置，降低病害的发生率[21]。前人研究显示，其对病害的防控效果可达16%～88%[22]。相比单作，间作（禾豆间作、林草间作）可显著降低植物病害的发病率和病情指数[23]。本研究中，间作后期，10∶5 的禾豆播种量配比下燕麦的病害发病率最低，而13∶2的禾豆播种量配比和燕麦单作的发病率较高，说明合理的播种量配比，对控制燕麦后期的病害发生和倒伏存在一定积极作用。间作相较于单作，一定程度上增加了生物多样性，从而提高了对病害的综合抗性。合理的品种搭配和播种量配比下物种间的互作效应能得到有效发挥，可起到一定控制病害的作用。此外，杂草因与牧草竞争光、养分和空间等资源，会对牧草产量和品质造成直接威胁。本研究中，间作处理的杂草盖度和鲜样质量明显低于燕麦单作，尤其是10∶5 和8∶7 的禾豆比例处理防杂效果最好。燕麦和光叶紫花苕的水浸提液具有多种化感物质，植株可通过释放特定的化感物质，直接或间接影响杂草种子的萌发和植株生长[24-26]，这可能是燕麦与光叶紫花苕间作能够防控杂草的原因之一。

合理的间套作等方式可提高牧草产量和品质，然而该区热量条件决定了其鲜饲时间有限。青贮可减少营养物质损失，延长保存时间，是该地扩大饲料来源和调整饲草供应时期的有效方法。pH值、氨态氮、粗蛋白等是评价牧草饲料青贮发酵品质的主要指标。酸性条件可有效控制青贮过程中丁酸梭菌等有害微生物的繁殖，减少蛋白质等营养物质降解[27]。氨态氮是青贮饲料中蛋白质及氨基酸分解程度的反映，其含量高代表青贮品质较差[28-29]。冯廷旭等[30]对高寒地区燕麦与豌豆不同混播比例的青贮品质进行研究，发现随着豆科比例增加，混播饲草的粗蛋白含量升高，ADF、NDF 含量均降低；燕麦与箭筈豌豆和饲用豌豆分别以7∶3、6∶4 混播，青贮品质较优。本研究中，间作处理中随着光叶紫花苕播种量比例增加，混贮的粗蛋白含量增加，ADF 和NDF 含量降低，与冯廷旭等[30]的研究结果一致。其中燕麦与光叶紫花苕以10∶5间作，其粗蛋白含量较高，NDF、ADF和氨态氮含量较低，青贮品质较好。

综合株高、产量、燕麦倒伏率、杂草和病虫害防控、青贮品质等指标，香格里拉高寒区燕麦与光叶紫花苕间作播种量配比宜控制在10∶5。