李滿有， 馬忠仁， 王 斌， 楊雨琦， 沈笑天， 曹立娟， 李小云， 蘭 劍

(寧夏大學(xué)農(nóng)學(xué)院， 寧夏 銀川 750021)

建植人工草地是發(fā)展集約化草地畜牧業(yè)的物質(zhì)基礎(chǔ)[1-2]，也是實(shí)施生態(tài)恢復(fù)和可持續(xù)發(fā)展的重要舉措[3-4]?；觳ナ且环N良好的牧草栽培方式，能夠充分發(fā)揮牧草間的互補(bǔ)效應(yīng)，從而提高牧草產(chǎn)量、改善牧草的品質(zhì)[5]、增強(qiáng)對(duì)雜草和病蟲(chóng)害的防控能力[6-7]，而且有助于改良土壤理化性質(zhì)[8-10]。因此，混播往往成為人工草地建植的首選方式[11]。

紫花苜蓿(Medicagosativa)有適應(yīng)性廣、產(chǎn)量高、營(yíng)養(yǎng)豐富、飼喂價(jià)值高等特點(diǎn)，素有“牧草之王”的美譽(yù)，在我國(guó)北方地區(qū)廣泛種植[12]。寧夏當(dāng)前栽培草地主要以紫花苜蓿單播為主，一定程度解決了該地區(qū)的放牧家畜對(duì)飼草的需求，但長(zhǎng)期單一種植模式會(huì)造成草地生產(chǎn)性能下降和草地群落結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性變差等現(xiàn)象[13]。因此，適宜的混播組合是建立優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)和穩(wěn)定的草地群落的關(guān)鍵[14-16]。目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者在紫花苜蓿混播組合方面的研究主要集中在豆禾不同混播比例[1-2,17]、品種搭配[2-3,18]、種間競(jìng)爭(zhēng)[15,19]、施肥程度[20]等對(duì)草地生產(chǎn)力、群落結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、土壤呼吸強(qiáng)度等的影響。然而，關(guān)于紫花苜蓿品種間行比混播及相關(guān)理論的研究很少。

合理的品種間行比混播由于不同品種共生而起到優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)作用[21]。當(dāng)前紫花苜蓿品種較多，選擇互補(bǔ)性的品種間行比混播對(duì)草地實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)和高產(chǎn)尤為重要?！美俎ｋm莖稈矮壯、產(chǎn)量低和抗病蟲(chóng)害能力弱，但抗倒伏性極好?！弈?’苜蓿生長(zhǎng)旺盛，促使莖稈長(zhǎng)高，有利于產(chǎn)量提高，并且耐寒和抗病蟲(chóng)害能力也強(qiáng)，但易倒伏。從性狀對(duì)比來(lái)看，二者混播有明顯的互補(bǔ)潛力，但這種潛力可能在不同地區(qū)所表現(xiàn)出來(lái)的適應(yīng)性與生產(chǎn)性能不同。因此，本試驗(yàn)在寧夏引黃灌區(qū)探討了苜蓿品種‘三得利’與‘巨能7’單播及以不同行比混播對(duì)草地生產(chǎn)性能和牧草營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響，以期得出紫花苜蓿兩個(gè)品種的最佳行比混播模式，為該地區(qū)優(yōu)質(zhì)牧草供應(yīng)提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于寧夏農(nóng)墾茂盛草業(yè)有限公司試驗(yàn)基地(38°33′ N，106°03′ E，海拔1 110.4 m)，屬溫帶大陸性氣候，四季分明，氣候干燥，晝夜溫差大。該地年平均氣溫8～9℃，日照充足，年日照時(shí)數(shù)達(dá)2 800～3 100 h，年平均降水量?jī)H為180～210 mm，且主要集中在秋季，年均相對(duì)濕度65%～70%，無(wú)霜期為190 d左右。

表1 2019年試驗(yàn)地土壤理化性狀參數(shù)

1.2 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料為‘巨能7’(‘Magna Graze Ⅶ’，M) 和‘三得利’(‘Sanditi’，S)?！弈?’突出特性：秋眠級(jí)4.1，莖稈高，易倒伏，抗病蟲(chóng)害，耐寒，產(chǎn)量高；‘三得利’突出特性：秋眠級(jí)5.6，莖稈矮壯，抗倒伏性極強(qiáng)，產(chǎn)量低。試驗(yàn)材料均由寧夏農(nóng)墾茂盛草業(yè)有限公司提供。

1.3 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)采用單因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，設(shè)A1—A55個(gè)處理(詳見(jiàn)表2)，每個(gè)處理3次重復(fù)，小區(qū)面積4 m×6 m，區(qū)組間、小區(qū)間間隔1 m。每個(gè)處理播種量(文中播種量指理論播種量)均為18 kg·hm-2，混播比例為1∶n(行∶n行)，行距為20 cm，播種深度2～3 cm。

試驗(yàn)于2016年4月28日播種，本試驗(yàn)各項(xiàng)指標(biāo)的測(cè)定于2019年4—10月進(jìn)行。試驗(yàn)地采用地下滴灌的方式，滴灌帶間距為60 cm，滴灌帶深20 cm，滴頭間距30 cm。每年灌水6次，分別為返青期、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，每次的灌水量為30 mm，試驗(yàn)地常規(guī)管理。

表2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.4 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.4.1生物量和莖葉比 每茬初花期每個(gè)小區(qū)隨機(jī)選取2 m2(1 m×2 m)樣方進(jìn)行刈割，重復(fù)6次，留茬高度5 cm左右稱(chēng)鮮草產(chǎn)量；另取3個(gè)500 g左右鮮樣帶回實(shí)驗(yàn)室在105℃下殺青35 min后65℃烘干至恒重，稱(chēng)干重，然后分離莖和葉，計(jì)算莖葉比。

1.4.2株高和莖粗 在測(cè)產(chǎn)的同時(shí)，隨機(jī)在每個(gè)小區(qū)選擇30株植株，用卷尺測(cè)量其自然株高，并用游標(biāo)卡尺測(cè)量其距地面5 cm左右高度的莖稈直徑。

1.4.3一級(jí)分枝數(shù) 在測(cè)產(chǎn)的同時(shí)，隨機(jī)在每個(gè)小區(qū)選取1 m2(1 m×1 m)樣方，然后從紫花苜蓿根頸部統(tǒng)計(jì)一級(jí)分枝數(shù)，重復(fù)3次。

1.4.4營(yíng)養(yǎng)指標(biāo) 將晾干的試驗(yàn)樣品用粉碎機(jī)粉碎成末，過(guò)0.42 mm篩。粗蛋白(Crude protein，CP)、粗脂肪(Ether extract,EE)、粗灰分(Crude ash，ASH)、中性洗滌纖維(Neutral detergent fiber,NDF)和酸性洗滌纖維(Acid detergent fiber,ADF)含量測(cè)定方法參照《飼料及飼料添加劑質(zhì)量檢測(cè)與品質(zhì)控制》[22]。根據(jù)ADF和NDF計(jì)算相對(duì)飼喂價(jià)值(Relative Feeding Value,RFV)：

RFV=(88.9—0.779×ADF)×(120/NDF)/1.29。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2010整理基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和Origin 2019繪圖，利用SPSS Statistics 25進(jìn)行方差分析、Duncan多重比較和主成分分析(Principal component analysis,PCA)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同混播模式對(duì)苜蓿農(nóng)藝性狀的影響

如表3所示，不同混播模式對(duì)苜蓿第1茬株高有顯著性影響(P<0.05)，混播模式對(duì)苜蓿第2茬、第3茬和第4茬株高無(wú)顯著性影響。在第1茬中，苜蓿株高在A5處理下較高，為79.76 cm，雖與A3和A4差異不顯著，但顯著高于A1和A2(P<0.05)；在第2茬中，A3處理苜蓿株高最高，為78.52 cm，A4最低，較A3低3.28 cm，但兩者無(wú)顯著差異；在第3茬中，A3和A2處理雖分別為苜蓿株高最高和最低值，但兩者差異不顯著；在第4茬中，A1處理苜蓿株高相對(duì)最高，為64.84 cm，A2最低，與A1僅相差0.60 cm，兩者差異不顯著。5個(gè)處理間4茬苜蓿株高的均值沒(méi)有顯著性變化，A5相對(duì)最高，為71.47 cm，A2最低，兩者之間相差4.32 cm。

表3 混播模式對(duì)苜蓿株高的影響

由表4可知，不同混播模式苜蓿一級(jí)分枝數(shù)之間具有差異性(P<0.05)，第2茬和第3茬的整體較高于第1茬和第4茬。在第1茬中，A3處理苜蓿一級(jí)分枝數(shù)最多，達(dá)633個(gè)·m-2，顯著高于A2和A5(P<0.05)，其中A5處理最低，僅為438個(gè)·m-2；在第2茬中，苜蓿一級(jí)分枝數(shù)在A3處理下最多，達(dá)704個(gè)·m-2，與A1無(wú)顯著性差異，但A1和A3均顯著高于A4和A5(P<0.05)，其中A4最低，僅為465個(gè)·m-2；在第3茬中，A4處理苜蓿一級(jí)分枝數(shù)最多，達(dá)833個(gè)·m-2，顯著高于A1，A2，A3和A5(P<0.05)，A1，A2和A3相近，介于636～651個(gè)·m-2之間，A5最低，為500 個(gè)·m-2，顯著低于其它4種處理(P<0.05)；在第4茬中，苜蓿一級(jí)分枝數(shù)最多的是A3處理，達(dá)624 個(gè)·m-2，A5最低，僅占A3的72.92%，兩者差異顯著(P<0.05)。從平均水平來(lái)看，A3處理苜蓿一級(jí)分枝數(shù)明顯高于其它4種處理(P<0.05)，可達(dá)699 個(gè)·m-2，其次是A1和A2，分別為581 個(gè)·m-2，574 個(gè)·m-2，A5最少，僅為468 個(gè)·m-2。

表4 混播模式對(duì)苜蓿一級(jí)分枝數(shù)的影響

不同混播模式對(duì)苜蓿莖粗的影響較顯著(P<0.05)。在第1茬中，苜蓿莖粗在A3處理下最高，為3.03 mm，雖與A5差異不顯著，但顯著高于A1，A2和A4(P<0.05)，其中A1最低，為2.11 mm，在第2茬中，A2處理苜蓿莖粗最高，為2.95 mm，A1次之，與A2相差0.01 mm，兩者無(wú)顯著差異，但A1和A2均顯著高于A4和A5(P<0.05)，其中A5相對(duì)最低，為2.17 mm；在第3茬中，A5處理苜蓿莖粗最低，僅為1.64 mm，顯著低于A1和A3(P<0.05)，其中A3最高，達(dá)2.89；在第4茬中，A3處理苜蓿莖粗為2.69 mm，顯著高于其它4種處理(P<0.05)，A1，A2，A4和A5相近，介于2.06～2.22 mm之間。從平均水平來(lái)看，苜蓿莖粗在A3處理下最高，達(dá)2.79 mm，顯著高于其它4種處理(P<0.05)，A1，A2，A4和A5相近，介于2.21～2.48 mm之間，其中A5最低，為2.21 mm。

表5 混播模式對(duì)苜蓿莖粗的影響

由表6可知，不同混播模式對(duì)苜蓿莖葉比有顯著性影響(P<0.05)。在第1茬中，苜蓿莖葉比在A1處理下最高，達(dá)1.14，A5最低，與A1相差0.19，兩者差異顯著(P<0.05)；在第2茬中，A5處理下苜蓿莖葉比達(dá)1.07，顯著高于其它4種處理(P<0.05)，A1，A2，A3和A4相近，介于0.90～0.93之間，其中A4最低，為0.90；在第3茬中，A4處理苜蓿莖葉比最高，達(dá)1.56，A3顯著低于A4(P<0.05)，僅為0.64；在第4茬中，苜蓿莖葉比在A1處理下最高，為0.71，A2次之，A3顯著低于A1和A2(P<0.05)，僅為0.47。從平均水平看，A4處理下苜蓿莖葉比最高，為1.01，A3顯著低于A4(P<0.05)，僅為A4的0.81倍。

表6 混播模式對(duì)苜蓿莖葉比的影響

如圖1所示，不同混播模式4茬苜?？偢刹莓a(chǎn)量差異顯著(P<0.05)。5個(gè)處理中，A3最高，可達(dá)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之間。

圖1 混播模式對(duì)苜?？偢刹莓a(chǎn)量的影響

2.2 不同混播模式對(duì)苜蓿品質(zhì)的影響

由表7可知，不同混播模式對(duì)苜蓿粗蛋白、中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維含量無(wú)顯著性影響。A4處理下苜蓿粗蛋白含量相對(duì)最高，為17.45%，A2最低，較A4降低了0.94%，但兩者差異不顯著；苜蓿中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維含量在A1處理下最高，分別為39.68%，21.53%，A5最低，與A1分別相差2.78%，2.21%，但兩者差異不顯著。

不同混播模式對(duì)苜蓿粗灰分、粗脂肪、相對(duì)飼喂價(jià)值有顯著性影響(P<0.05)。A4處理下苜蓿粗灰分含量最高，為10.51%，顯著高于A1和A3(P<0.05)，A3最低，與A4相差1.95%；苜蓿粗脂肪含量最高的是A3處理，為1.98%，顯著高于A4(P<0.05)；苜蓿相對(duì)飼喂價(jià)值在A5處理下最高，為184.97，顯著高于A1和A4(P<0.05)，A2和A3相近，分別為178.82，178.17。

表7 混播模式對(duì)苜蓿營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響

2.3 不同混播模式苜蓿主要性狀的PCA分析

PCA分析能夠充分地反映苜蓿各指標(biāo)間起主導(dǎo)作用的綜合指標(biāo)。由相關(guān)系數(shù)矩陣(表8)可得，不同播種模式牧草11個(gè)性狀間存在不同程度的相關(guān)性，性狀間的相關(guān)性易導(dǎo)致信息重疊，為消除重疊信息的不利影響，對(duì)苜蓿的11個(gè)主要性狀進(jìn)行PCA分析(表9)，根據(jù)特征值大于1的原則，可提取3個(gè)主要成分，貢獻(xiàn)率分別為44.628%,32.749%,16.844%，能夠代表總體的94.221%。

第一主成分的特征值為4.909，此成分中載荷較高的有一級(jí)分枝數(shù)、莖粗和干草產(chǎn)量，主要反映了苜蓿的產(chǎn)量狀況，可稱(chēng)為產(chǎn)量因子。第二主成分的特征值為3.602，載荷較高的是中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維，分別為0.941和0.850，可稱(chēng)為纖維因子。第三主成分的特征值為1.853，株高和蛋白質(zhì)對(duì)主成分值的貢獻(xiàn)率最大，因此可稱(chēng)為綜合性因子。

將原始數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化后根據(jù)趙寧等[23]主成分計(jì)算模型，可以得出公因子值(表10)，產(chǎn)量公因子Y1中，A3得分最高。Y2為纖維公因子，代表的指標(biāo)是NDF和ADF，此類(lèi)指標(biāo)越低越好，排名最靠前的是A1。Y3為綜合性公因子，A3和A4得分相對(duì)靠前。將3種公因子代入Y=(44.628Y1+32.749Y2+16.844Y3)/94.221，得出苜蓿不同混播模式綜合得分，排名前3依次為A3,A1,A2。

表8 相關(guān)系數(shù)矩陣

續(xù)表8

表9 苜蓿主要農(nóng)藝性狀與營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的PCA分析

表10 不同混播模式的綜合排名

3 討論

合理的品種間混播對(duì)草地生產(chǎn)性能具有一定的影響。胡旦旦等[24]研究表明，‘鄭單958’和‘登海605’玉米品種在不同混播處理中，都能保持較高的凈光合速率，致使群體干物質(zhì)積累量增加，產(chǎn)量提高；在洞庭湖區(qū)不同品種紫花苜蓿對(duì)混播效應(yīng)研究表明[21]，合理的搭配組合相對(duì)于單播有較明顯的產(chǎn)量?jī)?yōu)勢(shì)。本研究結(jié)果也表明，相對(duì)于單播，‘三得利’與‘巨能7’以1∶1行比混播模式具有較明顯的增產(chǎn)效應(yīng)，主要原因是在合理搭配下，苜蓿根系在土壤內(nèi)部空間的競(jìng)爭(zhēng)力降低，對(duì)環(huán)境資源能以最大限度利用[25]，有利于促進(jìn)根頸的增粗，粗壯的根頸對(duì)萌芽發(fā)枝，生長(zhǎng)更多更粗的分枝起著關(guān)鍵性的作用[21]，枝條的增多加粗有利于養(yǎng)分吸收、運(yùn)輸和儲(chǔ)存，從而直接影響著苜蓿的生產(chǎn)性能[26]。

莖葉比是衡量混播牧草經(jīng)濟(jì)價(jià)值的是否優(yōu)于單播的一項(xiàng)重要指標(biāo)[27]。相對(duì)于莖，葉片中有較高的蛋白質(zhì)和較低的洗滌纖維含量，葉片占的比例越大，說(shuō)明牧草適口性和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值越好。本研究顯示，合理品種間行比組合能夠促使苜蓿的莖節(jié)減少、葉量增加，其中‘三得利’與‘巨能7’以1∶1行比混播模式相對(duì)其它處理有較高的葉量，與鄭偉等[28]的探討結(jié)果相似。表明苜蓿品種間行比混播在一定的條件下能促進(jìn)植株葉片占比，提高混播牧草經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

合理的品種間混播組合可以大幅度的提高草地的飼喂價(jià)值。李晶等研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)[29]，不同玉米品種混播牧草飼用品質(zhì)指標(biāo)雖不都優(yōu)于單播，但整體品質(zhì)性狀較單播得到改善。這與本研究結(jié)果相似，各混播組合中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維、粗灰分含量等雖不都低于單播，粗脂肪含量雖不都高于單播，但混播組合牧草粗蛋白相對(duì)較高，并且‘三得利’與‘巨能7’以1∶1行比混播模式相對(duì)飼喂價(jià)值最優(yōu)，可達(dá)184.97。主要是由于不同牧草自身的生理特性具有差異性[1]，表現(xiàn)出的優(yōu)缺點(diǎn)不同，在合理的混播組合下能夠得到良好的互補(bǔ)，可以降低莖葉比等，從而對(duì)牧草品質(zhì)具有一定程度的改善作用。目前關(guān)于紫花苜蓿品種間組合混播的研究較少，而深入解析植株種間互作對(duì)其品質(zhì)影響的機(jī)制將成為今后一階段的研究重點(diǎn)。

4 結(jié)論

‘三得利’與‘巨能7’品種間合理行比混播能提高草地生產(chǎn)性能、改善牧草品質(zhì)。經(jīng)主成分分析方法(PCA)綜合評(píng)價(jià)可知，‘三得利’與‘巨能7’以1∶1行比混播效果最佳，可在寧夏引黃灌區(qū)滴灌條件下推廣應(yīng)用。