张学洲,李学森,张丽萍,兰吉勇,陈 强,范天文,马来书

（1.新疆畜牧科学院草业研究所,新疆乌鲁木齐 830000；2.新疆伊犁州草原总站,新疆伊犁 835000）

伊犁河流域是我国土地开发整理七大重点工程之一。合理的土地资源开发是建立在土地质量可持续利用的生态优化基础上的,新疆农业发展目前正处于结构调整的重大转变时期,发展畜牧业则是产业结构调整的重点,而发展高效畜牧业的核心在于舍饲畜牧业。伊犁地区是新疆畜牧业发展的重点区域,但优质饲草饲料不足是这一地区畜牧业发展的重要限制因素之一。因此,在新垦土地资源的开发利用过程中,充分利用土地资源及热能资源,在单位耕地面积上获取最大的绿色生物量并降低舍饲畜牧业饲养成本,才是种植业与养殖业共为一体的新型生态农业生产体系必然的发展道路。结合新疆伊犁河流域舍饲畜牧业发展缺乏优质饲草料,但部分地区光、热资源丰富,冬小麦（Triticum aestivum）、冬油菜（Brassica napus）种植面积大,收获后大多数土地闲置,对光、热资源的利用不充分,而复种饲草料作物既能开发利用夏收闲田、充分利用自然资源和提高土地利用率,又能保护生态环境、拓宽饲草料来源、提高土壤肥力,可解决冬春饲草料不足、增加经济和社会生态效益。因此,开展复种饲草料作物是实现伊犁地区农业可持续发展及高效生态农业的有效途径之一。

燕麦（Avena sativa）在许多国家被广泛种植,用于青刈饲喂家畜、调制干草。由于禾本科饲草料中营养成分单纯,蛋白质含量低,不能满足草食家畜对蛋白质的需求,而一年生豆科牧草与一年生禾本科牧草混播,不但可以提高牧草产量,而且可以增加蛋白质含量,改善牧草品质[1-2]。目前国内外对高寒地区建立一年生豆科和禾本科牧草混播栽培草地研究报道不少[3-7],但对夏收复种建立栽培草地研究特别是冬小麦、冬油菜夏收后复种燕麦与豌豆（Pisum sativum）混播的研究国内外报道甚少[8]。为此,2009年6-9月在新疆伊犁州的察布查尔县中洲牛场试验点对初岛燕麦和中豌六号豌豆进行了复种混播试验,通过对混播草地生物量、品质及种间竞争力的动态研究,以确定适应当地自然条件复种的混播比例及适宜的刈割时期,为建立复种的高产优质一年生混播栽培草地提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

1.1.1气候条件 试验设在新疆伊犁州察布查尔县中洲牛场 ,位于81°06′23″E,43°58′51″N,海拔高度616 m,地势较平坦。年均温7.3～9.2℃,≥10℃积温3 300℃·d；全年日照时数1 810 h,无霜期150～160 d,年降水量206 mm,空气干燥,蒸发旺盛,时有干热风、大风、冰雹天气。

1.1.2土壤农化性状 土地开发前为荒漠草原,原生植被主要有伊犁绢蒿（Seriphidium transiliense）、木地肤（Kochia prostrata）、灰绿藜（Chenopodium glaucum）、角果藜（Ceratocarpus arenarius）、小蓬（Nanophyton erinaceum）、狗牙根（Cynodon dactylon）、假苇佛子茅（Calamagrostispseudophramgmites）等。试验地前茬种植玉米（Zea mays）,土壤属灰钙土,全氮、全磷、硫酸根、氯根、有机质、全盐含量分别为 0.88、1.06、1.30、0.22、13.80和2.40 g/kg,速效氮、速效磷、速效钾含量分别为60.0、17.4和370.0 mg/kg,pH 值为8.72。

1.2 试验处理

1.2.1材料来源 初岛燕麦种子（净度≥95%,发芽率≥94%）由新疆畜牧科学院草业研究所疆绿草业公司提供。中豌六号（净度≥98%,发芽率≥85%）由河北固安县益民种子有限公司生产。初岛燕麦秸秆产量高,刈割后再生性强,有利于秋后茬地放牧。中豌六号豌豆生育期为85 d,适宜在当地复种。

1.2.2试验设计 采用随机区组设计,分别以当地初岛燕麦单播（A）和中豌六号豌豆单播（B）播种量为依据,以初岛燕麦与中豌六号豌豆同行混播8.0∶2.0（AB1）,6.5∶3.5（AB2）,5.0∶5.0（AB3）,3.5∶6.5（AB4）,2.0∶8.0（AB5）的比例进行混播（表1）。于2009年6月15日收完冬油菜后,施入有机肥60 t/hm2,足水灌溉,5 d后对土壤进行翻耕、耙地、平整播种,行距30 cm,每处理重复5次,小区面积2 m×5 m,随机排列。播种前施二铵120 kg/hm2,苗期除草1次。

表1 初岛燕麦与中豌六号混播设计

1.3 测产与研究方法

1.3.1地上生物量测定及样品的收集和分析 以燕麦各物候期（分蘖、拔节、抽穗、开花、灌浆）测定生物量、干鲜比及高度。每次测定时,各重复小区测1 m长样段,齐地面刈割,称鲜草总质量,分捡初岛燕麦与中豌六号,分别称量,自然风干称干物质质量；另取混合鲜样,自然风干后称量,然后测干物质质量,再粉碎,过筛,由新疆分析测试研究院测定粗蛋白、中性洗涤纤维（NDF）和酸性洗涤纤维（ADF）含量[9]。

1.3.2生物量积累强度的测定 单位时间植物生长的质量称为生长强度。设第1次测定质量为a,第2次测定质量为b,经过t时段,则其植物生长强度（d）为:d=（b-a）/t[10]。

1.3.3种间竞争力的测定 相对总生物量（RYT）是测定混播2种植物间竞争力的重要指标,RYT值表明2种植物间的相互关系以及对同一环境资源的利用情况,该指标被很多植物生态学家应用[11-13],用公式表示为:

式中,YAB为混播中物种A的生物量,YBA为混播中物种B的生物量,YAA为单播中物种A的生物量,YBB为单播中物种B的生物量。RY T＞1时,植物种占有不同的生态位,利用不同的资源,表现出一些共生关系；RY T=1时,植物种间利用共同的资源；RY T＜1时,表示植物间相互拮抗。

为进一步说明植物种间竞争力的大小,引用竞争率（competition ratio,CR）这一概念[14]。用公式表示为:

综合不同类型的步进式直线压电驱动器来看，从性能上，行走式压电驱动器与推动式压电驱动器输出驱动力较大，速度较慢，驱动频率较低，步距可在大范围内调整，而摩擦惯性式压电驱动器输出驱动力较小，但速度快，频率高。

式中,ZAB为混播中物种A的混播比例,ZBA为混播中物种B的比例。当CRA＞1时,表示A的竞争力小于B；CRA=1时,表示A和B的竞争力相同；当CRA＜1时,表示 A的竞争力小于 B。RY T、CRA、CRB计算生物量都是用干物质产量。

1.4 数据分析应用DPS数据处理系统对试验数据进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 复种草地地上生物量动态地上生物量是植物生产的有机物的质量,是多种测定的基础向量。地上生物量的高低主要取决于植物茎、叶空间上的分布有效接受光辐射及植物根系对土壤资源的利用[15]。因此,植物群落学的研究离不开对生物量的研究。

2.1.1生物量动态 供试处理各物候期生物量测定结果表明（表2）,初岛燕麦单播产量从分蘖至抽穗一直高于其他处理,直到8月25日初岛燕麦开花期测产,混播组合AB1、AB2和AB3的干草产量（干物质）才高于初岛燕麦单播干草产量,而混播组合AB4、AB5的干草产量（干物质）一直低于初岛燕麦单播干草产量。在9月10日刈割（初岛燕麦灌浆、中豌六号豌豆乳熟）,AB2的鲜草产量最高（26 161.26 kg/hm2）。中豌六号豌豆干草产量较低,呈缓慢增长,这可能与早熟品种有关。

从牧草生物量形成的动态分析,单播初岛燕麦和中豌六号豌豆的最高鲜草产量分别在9月10日初岛燕麦灌浆期和8月25日中豌六号结荚期获得,分别为24 711.25和6 050.4 kg/hm2,而5个混播组合鲜草产量最高值也是在9月10日刈割时获得。最高干草产量是混播组合AB2在9月10日刈割时获得,干草产量为7 246.44 kg/hm2。由于受当地气候条件的制约,初岛燕麦复种不能完成整个生育期,但为了获取优质青干草,初岛燕麦与中豌六号豌豆混播地牧草刈割应根据具体情况在初岛燕麦开花至灌浆期刈割。

表2 单播及混播初岛燕麦与中豌六号牧草群落地上生物量动态 kg/hm2

表3 单播及混播初岛燕麦与中豌六号牧草群落生物量积累强度 g/（m2·d）

2.1.2复种草地生物量积累强度 测定各时期产量积累强度计算结果见表3,单播与混播各处理生物量积累模式均为前期慢,拔节-抽穗期（或现蕾-开花期）生物量积累强度最快,以后开始减慢,从开花期至灌浆期（初岛燕麦）积累强度又加快。说明生物量积累强度出现2次高峰期,即拔节-抽穗期和开花期-灌浆期,因此,加强这2个时期的田间管理,可有效地提高牧草产量。

2.1.3复种草地生物量构成动态 混播草地是由初岛燕麦和中豌六号共同构成,二者在各生物量构成中所占比例及其变化趋势见表4。混播群落在形成过程中,初岛燕麦和中豌六号在生物量中所占比例也随之变化。在混播组合AB1、AB2、AB3、AB4和AB5中,初岛燕麦生物量占总生物量的比例保持在91%、89%、85%、78%和69%以上。说明初岛燕麦生物量在混播生物量构成中一直占主导地位,在群落中占优势地位。

2.2 复种草地草群高度变化在混播组合AB1、AB2、AB3、AB4和 AB5中初岛燕麦和中豌六号（开花期）比其单播高度（自然高度）都有所增加,初岛燕麦在混播组合AB1（118.5 cm）、AB2（120.2 cm）、AB3（118.8 cm）、AB4（119.4 cm）和AB5（118.6 cm）中高度分别比其单播提高了3.4%、4.9%、3.7%、4.2%和 3.5%,增高不明显；而中豌六号则在混播组合 AB1（46.5 cm）、AB2（47.0 cm）、AB3（46.2 cm）、AB4（47.2 cm）和AB5（47.5 cm）中高度分别比其单播草群增高了21.1%、22.4%、20.3%、22.9%和23.7%。初岛燕麦与中豌六号单播草群高度分别为114.6和38.4 cm。说明混播草群中初岛燕麦茎秆的支撑作用对中豌六号起到扶持作用,使其不倒伏,下层枝叶能够保持良好生长,有利于刈割。

表4 初岛燕麦与中豌六号混播群落禾、豆生物量比例动态 %

表5 初岛燕麦与中豌六号混播群落相对总生物量及种间竞争率

2.4 复种草地粗蛋白含量及产量动态由表6可知,复种草地粗蛋白含量随着牧草群落的生长发育逐渐下降。在同一物候期内,不同混播处理粗蛋白含量随着中豌六号豌豆混播比例的增加而逐渐增加。以灌浆期（9月10日刈割）为例,AB1粗蛋白含量与初岛燕麦单播相比差异明显（P＜0.05）,其中AB3的粗蛋白含量与A 、AB1相比差异也很明显（P＜0.01）,AB2、AB3的粗蛋白含量分别比初岛燕麦单播提高了45.12%和58.24%。由此说明适当增加豆类等播种量,可以提高禾本科牧草的经济价值。

单位面积获取粗蛋白产量是确定牧草何时刈割的一个重要指标[16]。由表6可知,随着牧草的生长发育,粗蛋白质产量随着牧草生物量的增加呈逐渐增加,单播初岛燕麦8月25日开花期粗蛋白产量最高（507.8 kg/hm2）,到9月10日灌浆期刈割时有所下降（419.8 kg/hm2）。单播中豌六号豌豆在9月10日乳熟期刈割时最高（348.4 kg/hm2）。5个混播组合中,AB1、AB3在 8月25日获得最高粗蛋白产量,AB2、AB4、AB5在 9月10日获得最高粗蛋白产量。说明初岛燕麦单播在开花期刈割可获得最高粗蛋白产量,而与中豌六号豌豆混播则宜在初岛燕麦灌浆早期和中豌六号豌豆结荚后期刈割,可获得最高的粗蛋白产量。

表6 单播及混播初岛燕麦和中豌六号草地粗蛋白含量与产量动态

2.5复种草地NDF、ADF含量动态牧草中的NDF、ADF含量的高低直接影响牧草的品质及消化率。NDF含量与干物质的采食量呈负相关[15],NDF含量高,则牧草的适口性差,采食量低；NDF含量低,则能提高家畜的采食量。而牧草的ADF含量直接影响牧草的消化率[17],ADF含量高,牧草消化率降低,适口性变差；ADF含量低,牧草易被家畜瘤胃消化吸收,其利用率提高。由表7可知,随着混播草地的生长发育,NDF、ADF含量不断增加,但在同一物候期,NDF含量除AB4处理在开花和灌浆期比AB3高外,其他各处理NDF含量随着中豌六号的比例增加而逐渐降低；ADF含量除AB4、AB5处理在开花期比AB3高外,其他各处理ADF含量随着中豌六号的比例增加也逐渐降低。以灌浆期（9月10日刈割）为例,AB2、AB3处理NDF和ADF含量与初岛燕麦单播相比差异极显著（P＜0.01）,NDF含量分别比初岛燕麦单播降低了5.4%和9.7%,ADF含量分别比初岛燕麦单播降低了10.6%和11.6%。

表7 单播及混播初岛燕麦和中豌六号草地NDF、ADF含量动态 %

2.6 复种混播草地综合评价栽培草地产草量的高低是衡量其生产力水平的重要指标；单位面积粗蛋白的产量是确定牧草何时刈割的关键因素。从表2、表6草地生物量及粗蛋白产量变化可知,9月10日刈割的5个混播组合和2个单播产草量的高低依次为AB2＞AB3＞AB1＞A＞AB4＞AB5＞B,AB2、AB3、AB13个混播组合产草量分别比单播初岛燕麦提高了2.53%、0.94%、0.92%,增产效果不明显,但也体现混播草地的生产力优势。粗蛋白产量的高低依次为AB3＞AB4＞AB2＞AB5＞AB1＞A ＞B,混播组合 AB1、AB2、AB3、AB4和 AB5的粗蛋白产量,分别比单播初岛燕麦提高了 30.8%、48.8%、59.7%、54.3%、41.8%,说明混播草地牧草品质明显优于单播初岛燕麦。

通过综合比较,一年生禾本科与豆科牧草混播的各水平组合中选用AB2、AB3组合较为理想,在 9月 10日刈割时获得干草产量分别为7 246.44和7 133.91 kg/hm2；AB2组合在9月10日初岛燕麦灌浆期获得最高粗蛋白产量（624.64 kg/hm2）,AB3组合在8月25日初岛燕麦开花期获得最高粗蛋白产量（677.1 kg/hm2）。因此,复种一年生初岛燕麦混播草地,获取优质高产饲草料应依据当地的气候条件,在初岛燕麦开花-灌浆期刈割为宜。

3 讨论

混播草地豆科、禾本科牧草种子所占比例直接影响种群的生长、产量和品质。由于各地区生态条件的不同,其混播的燕麦和豌豆生产性能存在较大的差异,尤其混播后与燕麦单播相比,能否显著提高单位面积的干物质产量,各种报道不尽一致。本研究表明,燕麦与豌豆5∶5和6.5∶3.5混播草地的干草产量和蛋白质产量都高于单播草地。这与国内大多数学者在其他地区的研究结果一致。在高寒地区进行的燕麦与豌豆混播组合研究表明,燕麦与豌豆以1∶1或3.5∶6.5混播是高寒牧区较为理想的混播组合[4]。孙爱华等[8]在高寒阴湿地区进行的燕麦和箭筈豌豆（Vicia sativa）混播复种试验表明,燕麦和箭筈豌豆以1∶1混播复种,产草量比单播燕麦提高了40%。马春晖和韩建国[18]研究了箭筈豌豆+燕麦较箭筈豌豆单播产草量提高了96%,比燕麦单播提高了44.53%。周青平[19]在西宁地区对燕麦单播草地和多种播量组合的燕麦和箭筈豌豆混播草地的研究也证明,混播草地与燕麦单播草地相比较,干物质产量的差异不显著。这一结果与本试验结果相一致。混播草地的干物质产量与单播燕麦相比差异不显著。但在提高单位面积粗蛋白产量方面,混播草地具有明显的优势。燕麦与箭筈豌豆混播的研究表明,箭筈豌豆在混播群落中表现为竞争弱势,燕麦一直处于优势地位,箭筈豌豆的生长严重受到燕麦的抑制；燕麦与豌豆混播,燕麦也一直在竞争中占优势[1,20]。燕麦茎秆粗壮直立,能支撑豆科牧草枝叶的攀缘生长,枝叶交错立体配置,增加资源利用空间,减少了叶片损失,为提高单位面积产草量及光能转化率创造了有利条件。同时,豆科通过固氮作用向燕麦提供氮素,促进其生长。因此,在不减少干物质产量的同时有效提高蛋白饲料生产量,缓解草畜供求矛盾。确定适宜刈割期,以获得单位面积营养物质最大产量,这是调制高产优质干草时需要考虑的重要因素之一。关于燕麦单播或与豆科牧草混播何时刈割调制干草,国内外研究看法不一。国外一般认为[21-22]在乳熟期、蜡熟期刈割可获得较高的干物质,而国内研究了在河北坝上地区燕麦和箭筈豌豆混播群落,结果表明[15]燕麦单播或与豆科牧草混播时,最佳刈割期应为燕麦乳熟末期至蜡熟期；而在高寒牧区进行的试验[4,23-24]表明,燕麦单播和豆科牧草混播最佳刈割期为抽穗期、开花期、灌浆期。这一结果与本试验结果基本一致。通过复种初岛燕麦和中豌六号豌豆产量、品质各参数及其内在相关性的研究,对伊犁地区混播草地的管理与利用提供了科学依据。

4 结论

在不同的混播比例中选用AB2、AB3组合较为理想,在 9月 10日刈割时获得干草产量为7 246.44和7 133.91 kg/hm2,获得粗蛋白产量为624.64和670.6 kg/hm2。复种草地受当地气候条件的限制,根据生长期产量积累强度计算结果表明,拔节—抽穗期（或现蕾—开花期）生物量积累强度最快,以后开始减慢,从开花期至灌浆期（初岛燕麦）积累强度又加快。因此,加强这2个时期的田间管理,可有效地提高复种牧草产量。同时,收获后的再生草尚有半个月以上生长期,可作为秋后茬地放牧利用。

复种草地9月10日刈割,5个混播组合AB1、AB2、AB3、AB4、AB5 的粗蛋白产量均比单播初岛燕麦高。其中AB1、AB3混播组合在8月25日获得最高粗蛋白产量,AB2、AB4、AB5在9月10日获得最高粗蛋白产量。因此,为获取优质干草和受复种条件的制约,初岛燕麦与中豌六号混播草地刈割时间应在初岛燕麦开花至灌浆期刈割为宜。

从整个混播群落看,初岛燕麦的干物质积累速率快,植株高度占优势,在竞争中一直处于优势地位,其竞争力强于中豌六号豌豆。

复种人工草地建植要根据当地的气候特点,选择适宜的一年生草种和牧草组合,因地制宜地进行草地开发、利用与管理,生产优质、高产的牧草,以满足当地畜牧业发展的需要,同时也要兼顾保护当地的生态环境,以满足可持续发展的要求。

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