何亚灵，韦 潇，曾泰儒，周冀琼，凌 瑶，闫艳红

（四川农业大学草业科技学院，成都 611130）

四川省作为我国畜牧大省之一，对牧草的需求量较大，但有限的土地面积严重制约着畜牧业的发展[1]。混播可实现资源在时间和空间上的高效利用，促进资源的合理配置，有效提高光能利用率和土地利用率，从而提高牧草产量[2]。因此，混播草地在该地区已被广泛推广应用。不同牧草在特定地区的适应性、生产力和种间相容性差异较大[3]，常因牧草组合不当，导致混播草地呈现种间竞争激烈、群落稳性降低等问题[4]，造成其产量和品质严重下降。合理施肥可有效调节混播草地土壤养分，协同提高牧草的产量和品质[5]。因此，合理的混播组合和施肥措施是豆禾混播草地发挥优势及生产潜力的前提。苇状羊茅（Festuca arundinaceaSchreb.）、紫花苜蓿（Mediccago sativaL.）、白三叶（Trifolium repensL.）和鸭茅（Dactylis glomerataL.）等对四川湿热地区适应性良好，是该地区常见的牧草品种[6]，苟文龙等[7]对13种牧草豆禾混播组合的干物质产量、累计粗蛋白（crude protein，CP）含量和累计消化干物质质量进行了综合评价，前人研究已为四川湿热地区豆禾混播草地适宜草种及组合提供了良好的基础，但对其最佳施氮水平的探索处于空白，这是急需解决的关键问题。

氮素参与蛋白质、核酸和叶绿素等物质的合成[8]，是最重要的养分因子，可提高植物生产力并改善品质[9]。氮素添加可提高禾本科牧草品质，促进分蘖，提高产量[10-11]，亦可提高豆科牧草产量和CP含量，降低ADF（acid detergent fiber，ADF）含量，提高营养品质[12]。豆禾混播体系中，氮肥添加能够很好地平衡豆科和禾本科牧草之间的竞争力，增强共生效应和相容性，有利于土壤稳定性及养分状况的提升[13]。张鹏等[14]发现作物缺氮将导致光合作用、根系生长及繁殖器官形成受阻，显著降低作物产量和品质。但饲草的生产力和品质对氮肥的响应并非完全呈正相关，在一定范围内，饲草生产力随施氮量增加而增加，而单位面积施氮过量则产生负效应[15-16]。此外过量施氮不仅造成水肥资源浪费、环境污染，也导致土壤富营养化、盐渍化以及土传病害加重等问题[17]。因此合理施用氮肥对管理豆禾混播草地具有重要的实际意义。

可见，国内外已对豆禾混播草地进行了大量的研究，多集中于豆禾混播草地的生产性能[7]、土壤改良[2]、种间关系[18]和氮转移机理[19]等方面，然而对于四川湿热地区，仅提供了适宜播种的草种及混播比例[6-7]，但不同供氮水平对豆禾混播草地生长的影响鲜见报道。鉴于此，本研究以紫花苜蓿、白三叶、鸭茅、苇状羊茅建植的人工混播草地为供试材料，设3个氮肥水平处理，测定其产量和营养品质，分析不同氮素水平对豆禾混播草地生产力和品质的影响，同时利用隶属函数值法对不同氮肥处理下混播牧草产量和品质进行综合评价，旨在探究适宜豆禾混播草地最佳施氮水平，以期为四川湿热地区混播草地施用氮肥提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 试验地概况

试验地位于四川省崇州市四川农业大学现代农业研发基地（103°07′E，30°30′N），属亚热带湿润季风气候地区。年平均气温为15.0℃～15.9℃，年均日照1 161.5 h，无霜期285 d，年降雨量1 012.4 mm。耕层土壤（0～20 cm）质地为砂壤土，pH为6.30，土壤有机质含量27.6 g/kg、碱解氮含量135.7 mg/kg、速效磷含量10.2 mg/kg、速效钾含量101.1 mg/kg。

1.2 供试材料

紫花苜蓿（‘精英’）、白三叶（‘海发’）、鸭茅（‘金牛’）、苇状羊茅（‘决胜’）四种牧草种子均由“四川绿草园种业有限公司”提供，试验所用氮肥为尿素（纯N 46%），磷肥为过磷酸钙（含P2O512%），钾肥为氯化钾（含K2O 60%），均购于当地农资市场。

1.3 试验设计

参考苟文龙等[6-7]的研究，并以课题组前期筛选出来的适宜混播组合为依据，确定以紫花苜蓿（‘精英’）、白三叶（‘海发’）、鸭茅（‘金牛’）、苇状羊茅（‘决胜’）4种牧草构建人工混播草地，采用同行混播方式，豆禾密度比为3∶7，混播比例和播种量见表1。

表1 豆禾混播组合及播种量Table 1 Mixed combination and seeding rate of legume-grass mixtures

试验设计采用单因素随机区组设计，参考李小梅等[20]对该区施氮水平的研究设3个施氮处理，分别为：N1（低氮：150 kg/hm2纯氮）、N2（中氮：300 kg/hm2纯氮）和N3(高氮：450 kg/hm2纯氮)，各处理3次重复，共计9个小区，小区面积为3 m×5 m=15 m2，小区间隔为0.5 m。于2018年9月开始播种，以条播方式进行豆禾同行混播，行距30 cm，2019年返青后进行田间试验，将磷肥P2O5为54 kg/hm2（过磷酸钙540 kg/hm2）、钾肥K2O为180 kg/hm2（氯化钾300 kg/hm2）和氮肥（N1、N2和N3处理），分别于苗期（返青期）、第1、2、3和4次刈割后均匀施入各小区，施肥方式采用地面撒施，施肥后对其进行灌溉。（每次施肥量为氮、磷和钾肥总量的20%）。2020年施肥措施同2019年。

1.4 项目测定和方法

1.4.1 产量测定

试验于2019年，分别在4月28日，6月19日，7月25日，9月10日，完成4茬刈割，每茬刈割均在豆科牧草现蕾期、禾草初花期进行刈割[21]，每次刈割时，留茬高度为5 cm，先将各试验小区去掉两个边行，另外两个长边分别去掉50 cm，再将每个小区牧草进行刈割并测产，记录其鲜草产量，同时取500 g样品，在烘箱中105℃杀青30 min，75℃下烘7 h至恒重，然后用电子天平称重，称量并计算干草产量，年草产量为每次刈割产量之和。2020年刈割措施同2019年。

1.4.2 营养品质测定

于2019年每茬刈割时，取鲜草1 kg，75℃烘干、粉碎、过40目筛后测定相关指标；CP含量采用凯氏定氮法测定；NDF（neutral detergent fiber，NDF）和ADF含量采用范氏洗涤纤维法测定[22]；可溶性碳水化合物（water soluble carbohydrate，WSC）含量采用蒽酮比色法[23]测定。相对饲喂价值（relative feed value，RFV）采用以下公式计算[24]：RFV（%）=（88.9-0.779×ADF）×（120/NDF）/1.29。

1.5 数据处理与分析

为综合评价不同供氮水平下豆禾混播草地的生长状况，对所测产量和营养指标性状进行隶属函数值法[25]分析。

式中为Uij为第i处理第j性状的隶属函数值；Xij为第i处理第j性状的测定值；Xjmin和Xjmax分别为所有处理中j性状的最小值和最大值；为第i处理的隶属函数平均值；n为测定性状数。隶属函数均值越大，说明综合生长越好。

利用Microsoft Excel 2010进行数据整理统计及作图，用SPSS 19.0对数据进行ANOVA单因素方差分析，用LSD法进行显著水平为0.05的多重比较。

2 结果与分析

2.1 不同氮肥水平对豆禾混播草地干草产量的影响

由表2可知，混播草地平均总干草产量随施氮量的增加而增加，且各处理间差异显著（P＜0.05）。第一年，N3处理干草产量最高，为14.39 t/hm2，N2次之，N1最低，N2和N3较N1处理分别高29.46%和35.00%，差异显著（P＜0.05），且N2和N3间无显著性差异。第二年，N3处理干草产量最高，N2次之，N1最小，N3较N1和N2处理分别高40.23%和15.17%，差异显著（P＜0.05）。

表2 不同氮肥水平对豆禾混播草地干草产量的影响Table 2 Effect of different N levels on hay yield of legume-grass mixtures t·hm-2

2.2 不同氮肥水平对豆禾混播草地营养品质的影响

2.2.1 不同氮肥水平对豆禾混播草地粗蛋白含量的影响

从表3可知，随施氮水平的增加混播草地的CP含量总体呈增加趋势。第一茬，CP含量N2和N3较N1处理高6.09%和3.64%，差异显著（P＜0.05），第四茬，N2和N3处理下CP含量相同，均较N1高11.11%，差异显著（P＜0.05），且两茬中N2和N3间无显著差异；第二茬和第三茬，CP含量随着施氮量的增加而增加，且各处理间差异显著（P＜0.05），第二茬中N2和N3较N1分别高2.26%和8.36%，差异显著（P＜0.05），第三茬中N2和N3较N1分别高7.59%和8.91%，差异显著（P＜0.05）；CP含量总体平均值随氮含量增加而显著增加，各处理间差异显著（P＜0.05）。

表3 不同氮肥水平对豆禾混播草地粗蛋白质含量的影响Table 3 Effect of different N levels on crude protein content of legume-grass mixtures %

2.2.2 不同氮肥水平对豆禾混播草地可溶性碳水化合物含量的影响

由表4可知，三个施氮水平下WSC含量的总体平均值无显著性差异。第一茬，各处理之间差异显著（P＜0.05），N3处理WSC含量较N1和N2高14.90%和35.82%，差异显著（P＜0.05）；第二茬，N1和N3处理的WSC含量无显著差异，分别较N2处理高21.74%和32.61%，差异显著（P＜0.05）；第三茬，WSC含量随着施氮水平的增加而降低，各处理间差异显著（P＜0.05），其中N3较N1低46.12%；第四茬，则以N2处理的WSC含量最高，分别较N1和N3处理高34.67%和28.85%，差异显著（P＜0.05）。

表4 不同氮肥水平对豆禾混播草地可溶性碳水化合物含量的影响Table 4 Effect of different N levels on water soluble carbohydrate content of legume-grass mixtures %

2.2.3 不同氮肥水平对豆禾混播草地酸性洗涤纤维含量的影响

ADF含量随施氮量增加而呈降低的趋势。第一茬，N3处理ADF含量分别较N1和N2低16.39%和12.08%，差异显著（P＜0.05）；第四茬中N3较N1和N2分别低8.35%和10.07%，差异显著（P＜0.05）。第二茬，各处理间ADF含量差异不显著；第三茬，N2处理下ADF含量较N1低8.37%，差异显著（P＜0.05），而与N3差异不显著，且N1与N3之间差异不显著（表5）。

表5 不同施氮水平对豆禾混播草地酸性洗涤纤维的影响Table 5 Effect of different N application levels on acid detergent fiber of legume-grass mixtures %

2.2.4 不同氮肥水平对豆禾混播草地中性洗涤纤维含量的影响

由表6可知，NDF含量的平均值随施氮量增加呈显著降低的趋势（P＜0.05），NDF含量N3处理分别较N1和N2显著降低6.35%和4.80%。第一茬，NDF含量N3处理较N1和N2分别低12.18%和11.92%，差异显著（P＜0.05）；第二茬，NDF含量N3较N2处理低5.19%（P＜0.05），与N1无显著性差异；第三茬中，NDF含量N2和N3较N1低7.00%和7.98%，差异显著（P＜0.05），N2与N3间无显著差异；第四茬，各处理的NDF含量均无显著性差异。

表6 不同施氮水平对混播草地中性洗涤纤维的影响Table 6 Effect of different N application levels on neutral detergent fiber of legume-grass mixtures %

2.2.5 不同氮肥水平对豆禾混播草地相对饲喂价值的影响

由表7可知，RFV总平均值随施氮量的增加而增加，各处理间差异显著（P＜0.05），N2和N3处理分别较N1增加7.19%和10.00%。各茬牧草的RFV均N3处理最高。第一茬，N3处理RFV较N1和N2分别高20.35%和18.02%，差异显著（P＜0.05）；第四茬，N3处理RFV较N1和N2分别高2.85%和3.07%，差异显著（P＜0.05），且两茬中N1与N2之间差异不显著。第二茬，N3处理RFV较N2高7.23%（P＜0.05），其他处理之间差异不显著；第三茬，N2和N3之间无显著性差异，分别较N1高10.64%和10.94%，差异显著（P＜0.05）。

表7 不同施氮水平对混播草地相对饲喂价值的影响Table 7 Effect of different N application levels on the relative feeding value of legume-grass mixtures

2.3 隶属函数综合分析

由表8可知，3个施氮处理中，N3处理隶属函数值最高，为0.67，其产量和营养品质较高，其中CP含量、WSC含量以及RFV最高。

表8 不同施氮水平下隶属函数值及综合评价Table 8 Membership function values and comprehensive evaluation under different N application levels

3 讨论

3.1 氮肥水平对豆禾混播草地产量的影响

氮是构成蛋白质的主要成分，其参与细胞合成与代谢、促进光合作用以及能量的运输，是植物生长的必需营养元素[26]。适量增加氮肥可提高叶片光合生产能力，促进营养器官建成，促进开花后营养器官贮存产物向籽粒的转运，增加产量[27]。本研究结果显示，两年内平均干草产量随施氮量的增加呈增加趋势，其中N3(高氮，450 kg/hm2纯氮)处理干草产量最高，N2（中氮，300 kg/hm2纯氮）次之，N1（低氮，150 kg/hm2纯氮）较差，且各处理间差异显著（P＜0.05），说明施氮可显著提高豆禾混播干草产量（P＜0.05），这一方面与李顺伟等[28]研究一致，另一方面李雯等[29]对玉米（Zea maysL.）添加氮肥发现，施氮量452.25 kg/hm2时，其干草产量最高，施氮量504.00 kg/hm2时干草产量呈负增长，即452.25 kg/hm2≤玉米产量正向增长的氮肥阈值＜504.00 kg/hm2，这也和本研究的结果具有相似性，即本研究中氮肥450 kg/hm2可能接近其产量正向增长的氮肥阈值，但具体氮肥阈值仍需进一步试验验证。

多年生豆禾混播草地在不同年限对不同施氮水平的响应存在差异。第一年总干草产量中，N2和N3处理较N1显著提高（P＜0.05），但N2和N3间无显著差异，说明本研究设计150 kg/hm2纯氮在豆禾混播干草产量对氮素急速响应区间内，300 kg/hm2纯氮和450 kg/hm2纯氮在缓慢响应区间内，这也与孙建好等[30]研究发现，施氮量为300 kg/hm2内，间作玉米产量随施氮量增加呈增加趋势，施氮量超过450 kg/hm2后增产趋于平缓，且总体呈对数曲线变化的结果相似。本研究结果显示，第二年干草总产量随施氮量增加而增加，各处理间差异显著（P＜0.05），但第一年干草总产量中，N2和N3间无显著差异，这说明四川湿热地区豆禾混播草地产量对氮肥的响应存在一定滞后性，这也和对中间砧苹果（Malus pumilaMill.）幼树添加氮肥时发现，施氮不会迅速促进地部生长，而是先促进根系Zr的大量合成[31-33]，将氮素营养的分配到根部用于根系生长，加速细根分生和根系建立[34]，进而提高氮素的吸收和利用的研究结果具有相似性，可能是因为本研究材料为豆禾混播草地，第一年时多年生禾本科地下根系发育不发达，对氮肥的吸收和利用存在局限性，对其地上生物量的积累促进作用较小，造成N2和N3产量无显著差异，当第二年，禾本科根系较第一年发达，对氮肥的吸收和利用进一步增强，对地上生物量促进显著，表现为N2和N3差异显著（P＜0.05）。本研究结果显示，豆禾混播草地干草产量第一年高于第二年，本研究对象为豆禾混播草地，其中白三叶作为建植草种是豆科类冷季型牧草，对四川夏季高温气候特征的适应性较差，越夏能力弱，这与何峰等[35]发现在四川湿热地区白三叶不能越夏，且第二年产量低于第一年的研究结果一致，还与胥晓刚等[36]在四川种植白三叶时发现，种植一年后，越夏时地上部分会大量死亡，但秋季又可恢复生长，这降低了草地夏季产量，从而影响总产量的结果相对应。

综上所述，豆禾混播草地年平均干草产量随施氮量的增加呈增加趋势；第一年，干草产量随施氮量增加呈现对数曲线，第二年干草总产量随施氮量增加而增加；第一年干草产量高于第二年干草产量，且第一年豆禾混播干草产量对氮肥的响应存在滞后性。

3.2 氮肥水平对豆禾混播草地营养品质的影响

牧草的营养价值，取决于所含营养成分的种类和数量，CP、WSC、ADF、NDF以及RFV等都是反映牧草品质特性的重要指标[37]。徐然然[38]在研究施氮对黄土高原豆禾混播草地品质的影响时发现，氮肥可显著提高紫花苜蓿的CP含量（P＜0.05），另有研究表明[20]，施氮450 kg/hm2时第三茬多花黑麦草（Lolium multiflorumLamk.）CP含量最高。本试验结果表明，第二茬和第三茬中，豆禾混播草地CP含量随施氮量增加呈显著增加趋势（P＜0.05），这可能是因为本研究设计的氮肥量≤混播牧草CP含量对氮肥正向增长响应的阈值。

WSC是指能溶于水和乙醇的单糖和寡聚糖，在植物体内为一种重要的渗透调节物质，是碳水化合物代谢和贮藏的主要形式[39]，同时也是影响植物生长发育的一个重要指标。本试验结果表明，第一茬与第二茬中，随着施氮量的增加，WSC含量先减少后增加，这与陈佳等[39]在研究羊草（Leymus chinensisTzvel.）、大针茅（Stipa grandisP.A.Smirn.）和米氏冰草（Agropyron cristatumGaertn.）的WSC对氮素添加的响应的研究结果一致，即添加低浓度氮素（300 kg/hm2）时，可使植物地上部分的WSC转运到根系部分，先促进根部的生长，即地上植株的WSC含量出现一个最低值，但随氮素量进一步添加，此时的WSC更多的参与到生理代谢和渗透调节中，则地上植株的WSC含量随施氮量提高呈缓慢增加的趋势。本研究第四茬中，WSC含量随施氮量的增加呈先增后减的趋势，说明随着豆禾混播草地土壤氮肥的累积，WSC在施氮量为300 kg/hm2时，对氮肥的需求量达到阈值，当超过这一阈值时，WSC转化就会受阻，进而减小，这与张艳菲等[40]对不同施氮水平下小麦（Triticum aestivumL.）籽粒WSC含量变化规律一致。从总体平均值来看，各处理间WSC含量无显著差异，这与袁丽萍等[41]报道不同氮供应对番茄（Lycopersicon esculentumMiller.）果实中WSC含量影响规律具有一致性。

饲草NDF含量过高会降低牧草适口性，ADF含量过高会降低家畜消化率[42]。本试验结果显示，随施氮量的增加，ADF和NDF含量均有降低的趋势，其中ADF总平均含量，N3处理显著低于N1或N2（P＜0.05）；NDF总平均含量从高到底依次为N3＞N2＞N1，且处理间差异显著（P＜0.05），这与张永亮等[43]发现，高氮肥处理（420 kg/hm2）能显著降低禾草NDF和ADF含量的结果相似，亦与白春生等[44]发现450 kg/hm2施氮量时高丹草ADF和NDF含量最低的结果相对应。RFV是衡量牧草采食量和能量价值的重要指标，可直接评价牧草的营养品质，而ADF和NDF含量直接影响牧草RFV值的大小，ADF和NDF含量越低，RFV值就越大，牧草可消化干物质的采食量越高[12]。本研究结果得出，RFV随着施氮量增加呈增加趋势，总平均值表明，N3处理RFV较N1或N2分别显著提高10%和7.19%（P＜0.05），这与本研究N3处理下ADF和NDF含量最低的结果相对应。

3.3 隶属函数综合分析

隶属函数可综合反映不同氮肥处理对豆禾混播草地的影响，隶属函数值越高则促生越强，反之则越弱。不同氮肥水平对豆禾混播草地的产量、营养品质和RFV的作用存在差异，为客观且综合地比较各处理对混播牧草生长的影响，用模糊隶属函数进行综合分析，结果显示，不同处理隶属函数值排名为N3＞N2＞N1，说明N3（高氮：450 kg/hm2）处理对豆禾混播草地生长的促进作用最强，N1（低氮：150 kg/hm2纯氮）处理最弱，在一定范围内，氮肥施入量越高，越有利于提高豆禾混播草地产量和品质。

4 结论

综上，适宜氮添加对豆禾混播草地的生长有显著促进作用。氮肥促进了草地增产，提高了营养品质，其中N3（高氮：450 kg/hm2）处理的隶属函数法评分最高，达0.67，且CP含量和RFV显著升高（P＜0.05）。因此，施用氮450 kg/hm2可以更有利于四川湿热地区豆禾混播草地的生长。然而，大于450 kg/hm2氮肥水平对该区豆禾混播草地产量和品质的影响及其深层作用机制还不清楚，需进一步深入探究适宜的氮肥施用量及其对豆禾混播草地氮素吸收和土壤微生物的影响，为优化豆禾混播草地施肥提供坚实的理论基础。