羅天瓊，莫本田，張 瑜，龍忠富

(1.貴州省農(nóng)業(yè)科學院 草業(yè)研究所，貴州 貴陽 550006；2.貴州省農(nóng)業(yè)科學院 畜牧獸醫(yī)研究所，貴州 貴陽 550005)

0 引言

【研究意義】牧草是草地畜牧業(yè)最重要的生產(chǎn)資料之一，是建立人工草地、改良天然草地不可缺少的物質基礎[1]。東方山羊豆(GalegaorientalisLam.)為引進新品種，屬多年生直立根蘗型優(yōu)質豆科牧草[2]。其草質柔嫩，鮮草產(chǎn)量高，粗蛋白質和氨基酸含量高，易于調(diào)制干草，家畜喜食且反芻動物青飼不易發(fā)生膨脹病，抗逆性較強。但東方山羊豆因對適宜區(qū)域的選擇性及種子生產(chǎn)短缺等問題限制其種植與推廣?！厩叭搜芯窟M展】國內(nèi)有關東方山羊豆引種篩選、生物學特性與栽培技術、牧草青貯、養(yǎng)殖利用等方面都均有報道，但對于東方山羊豆遺傳學特性、飼用價值及豐產(chǎn)栽培利用等方面研究報道不多[3-4]。近年來，前人在東方山羊豆豐產(chǎn)栽培方面開展一定研究，寶力德巴特等[5]研究表明，不同溫度、不同發(fā)芽床條件下東方山羊豆草種最高硬實率達77%，其休眠性較高；采用細砂紙擦可破除種子硬實性，種子適宜發(fā)芽溫度為20℃，發(fā)芽床為濾紙上或濾紙間，其發(fā)芽率可達98%。劉興義等[6]對新引1號東方山羊豆新品系進行種植試驗發(fā)現(xiàn)，北方地區(qū)建植人工草地時，適宜采用春播，播種量以15～18 kg/hm2為宜；天然草地補播適宜播種量為10～13 kg/hm2。李柱等[7]開展種植密度與產(chǎn)量相關性試驗發(fā)現(xiàn)，在播種量為7.5 kg/hm2、行距45 cm時種子產(chǎn)量高達227.70 kg/hm2；當播種量為11.25 kg/hm2、行距為30 cm，人工草地干草產(chǎn)量高達15.67 t/hm2。張清斌等[8]開展東方山羊豆地上生物量與水肥耦合比關系研究發(fā)現(xiàn)，當年灌溉4 200 m3/hm2、施N肥180 kg/hm2、P肥300 kg/hm2時，種子產(chǎn)量高達467.40 kg/hm2；當年灌溉5 400 m3/hm2、施N肥270 kg/hm2、P肥135 kg/hm2時，人工草地干草產(chǎn)量高達22.60 t/hm2。王承軍等[9-10]研究種植量、行距和施肥灌水組合對東方山羊豆種子產(chǎn)量的影響發(fā)現(xiàn)，在播種量為7.5 kg/hm2、行距60cm，施廄肥30 t/hm2、尿素150 kg/hm2、二胺225 kg/hm2、灌溉6 000 m3/hm2,種子產(chǎn)量可達431.70 kg/hm2。自2012年以來，貴州省草業(yè)研究所引進東方山羊豆開展栽培馴化及飼喂試驗等，在各類試驗中東方山羊豆表現(xiàn)出產(chǎn)量高、適口性好、營養(yǎng)價值高等特點，適應性強，在貴州具有廣闊的推廣利用前景?！狙芯壳腥朦c】目前，東方山羊豆在貴州高產(chǎn)栽培技術的系統(tǒng)研究未見報道。因此，以東方山羊豆播種量與肥料施用量為栽培因子，研究播種量與肥料施用量不同組合水平下東方山羊豆的牧草產(chǎn)量變化?！緮M解決的關鍵問題】于2018—2019年采用五元二次通用組合設計方法，開展播種量、有機肥施用量、氮肥施用量、磷肥施用量、鉀肥施用量5個栽培因子與東方山羊豆牧草產(chǎn)量之間的數(shù)量性狀關系研究，尋找產(chǎn)量最高、經(jīng)濟效益最佳的栽培技術方案，為東方山羊豆在生產(chǎn)中大面積推廣應用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗在貴州省草業(yè)研究所獨山基地進行，試驗地處北緯 25°50′、東經(jīng)107°33′，海拔970 m，年均氣溫15℃，極端高溫34℃，極端低溫-8℃，年降水量1 346 mm，無霜期271 d；年日照時數(shù)1 337 h，年均相對濕度82%。土壤為黃棕壤，pH6.4，有機質2.52%，全氮0.30%，水解氮29.82 mg/kg,速效鉀98.25 mg/kg。土壤總體肥力水平中等。

1.2 試驗材料

東方山羊豆種子由貴州省草業(yè)研究所提供。試驗肥料為有機肥、過磷酸鈣、硫酸鉀、尿素(N含量≥46.4%)，均為市購。2020年試驗材料的市場價格：東方山羊豆種子150元/kg，有機肥0.36元/kg，尿素2.00元/kg，過磷酸鈣0.70元/kg，硫酸鉀4.00元/kg，東方山羊豆鮮草0.60元/kg，零工費為80元/個·d，用工量為75個/hm2。

1.3 試驗方法

采用五元二次通用組合設計[11-13]，以播種量(x1)、有機肥施用量(x2)、氮肥施用量 (x3)、磷肥施用量(x4)、鉀肥施用量(x5)為變量因子，以鮮草產(chǎn)量(y)為因變量，進行5因子5水平(1/2實施)不完全隨機區(qū)組設計栽培試驗，共計32個處理(Mc+2P+M0=16+10+6=32)。各試驗因素變量的設計水平及編碼值見表1，其中，零水平是生產(chǎn)上大面積采用的措施。小區(qū)面積15 m2(3 m×5 m)，采用條播方式播種，行距為50 cm，播種時間為2017年11月2日。各試驗小區(qū)于植株株高60～65 cm時進行第一茬鮮草產(chǎn)量測定，以后再生草高達55～60 cm時進行刈割，記錄鮮草產(chǎn)量。試驗數(shù)據(jù)以2年(2018—2019年)平均產(chǎn)量計算。

表1 試驗因素水平及編碼Table 1 The level and coding of test factors kg/hm2

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

采用DPS軟件進行數(shù)據(jù)分析，用Excel軟件作圖。

2 結果與分析

2.1 栽培因子不同水平組合處理東方山羊豆牧草產(chǎn)量

從表2看出，在5個栽培因子不同水平組合的32個處理中，東方山羊豆牧草產(chǎn)量在18.35～63.78 t/hm2。其中，以處理23產(chǎn)量最高，為63.78 t/hm2；其次是處理10，產(chǎn)量為63.05 t/hm2；處理5產(chǎn)量位列第三，為60.34 t/hm2。處理21產(chǎn)量最低，為18.35 t/hm2。試驗設計因子組合多，涵蓋5個栽培因子可能的組合方式，可從中尋出最優(yōu)組合。

表2 處理組合的因子水平及鮮草產(chǎn)量 Table 2 The factor level and fresh grass yield of different treatments

2.2 建立5個栽培因子與牧草產(chǎn)量的回歸數(shù)學模型

2.3 各單因子對牧草產(chǎn)量的影響

2.3.1 5個因子對牧草產(chǎn)量影響的主次作用 對單因子分析的目的是探明各因素對牧草產(chǎn)量影響的主次作用。當其他試驗因子取0水平時，各單因子對東方山羊豆牧草產(chǎn)量的偏回歸方程分別為：y播種量=46.71-1.05x1-0.74x12，y有機肥=46.71+0.87x2-1.47x22，y氮肥=46.71+8.21x3+4.19x32，y磷肥=46.71-2.03x4+2.64x42，y鉀肥=46.71-2.85x5+0.50x52。根據(jù)方程回歸系數(shù)求出各因子的貢獻率[21]。結果表明，播種量(x1)、有機肥施用量(x2)、氮肥施用量(x3)、磷肥施用量(x4)、鉀肥施用量(x5)5個因子的綜合貢獻值分別為0.314、0.231、0.745、0.166、0.468。因此，5個栽培因子對東方山羊豆牧草產(chǎn)量影響的主次作用為氮肥施用量>鉀肥施用量>播種量>有機肥施用量>磷肥施用量。

2.3.2 各因子不同水平條件牧草的產(chǎn)量 根據(jù)各單因子對牧草產(chǎn)量的偏回歸方程，結合圖1可看出各因子不同水平條件下牧草產(chǎn)量的變化。

圖1 5個栽培因子不同水平條件東方山羊豆的牧草產(chǎn)量Fig.1 Forage yield of G. orientalis with five cultivation factors

1)氮肥施用量。氮肥與牧草產(chǎn)量的數(shù)量關系為開口向下的拋物線，當?shù)视昧繛?80～585 kg/hm2(編碼值為-2.0～1.0)時，隨氮肥施用量增加，鮮草產(chǎn)量逐漸增加；當?shù)适┯昧繛?85～720 kg/hm2(編碼值為1.0～2.0)時，隨氮肥施用量增加，鮮草產(chǎn)量逐漸減少。當?shù)适┯昧繛?85 kg/hm2(編碼值為1.0)時，鮮草產(chǎn)量達最高，為50.72 t/hm2。

2)磷肥施用量。磷肥施用量與鮮草產(chǎn)量的關系為開口向上的拋物線，當磷肥施用量為675～1 190.625 kg/hm2(編碼值為-2.0～0.5)時，隨磷肥施用量增加，鮮草產(chǎn)量逐漸減少；當磷肥施用量為1 190.625～1 500 kg/hm2(編碼值為0.5～2.0)時，隨磷肥施用量增加，鮮草產(chǎn)量逐漸增加。當磷肥施用量為675 kg/hm2(編碼值為-2.0)時，鮮草產(chǎn)量為60.60 t/hm2達最高。

3)播種量。播種量與牧草產(chǎn)量的關系為開口向下的拋物線，當播種量為7.5～14.81 kg/hm2(編碼值為-2.0～-0.5)，隨播種量增加，鮮草產(chǎn)量呈增加趨勢；當播種量為14.81～27.00 kg/hm2(編碼值為-0.5～2.0)時，隨播種量增加，鮮草產(chǎn)量呈下降趨勢。當播種量為14.81 kg/hm2(編碼值為-0.5)時，鮮草產(chǎn)量最高，為47.07 t/hm2。

4)有機肥施用量。有機肥施用量與牧草產(chǎn)量的關系為開口向下的拋物線，當有機肥用量為12 000～21 375 kg/hm2(編碼值為-2.0～0.5)時，隨有機肥施用量增加，鮮草產(chǎn)量呈增加趨勢；當有機肥施用量為21 375～27 000 kg/hm2(編碼值為0.5～2.0)時，隨有機肥施用量增加，鮮草產(chǎn)量呈下降趨勢。當有機肥為21 375 kg/hm2(編碼值為0.5)時，鮮草產(chǎn)量最高，為46.77 t/hm2。

5)鉀肥施用量。鉀肥施用量與鮮草產(chǎn)量呈負相關性。當鉀肥施用量為405～900 kg/hm2(編碼值為-2.0～2.0)時，隨鉀肥施用量增加，鮮草產(chǎn)量降低。當鉀肥施用量為405 kg/hm2(編碼值為-2.0)時，鮮草產(chǎn)量最高，為54.44 t/hm2。

2.4 雙因素互作對牧草產(chǎn)量的影響

通過降維法固定其他因子為零水平，分別求得播種量(x1)與有機肥(x2)、播種量(x1)與磷肥(x4)、播種量(x1)與鉀肥(x5)、有機肥(x2)與磷肥(x4)、氮肥(x3)與磷肥(x4)、磷肥(x4)與鉀肥(x5)施用量的互作效應與牧草產(chǎn)量(y)的數(shù)學模型為：y1,2=46.71-1.05x1+0.87x2-0.88x1x2-0.74x12-1.47x22,y1,4=46.71-1.05x1-2.03x4+1.92x1x4-0.74x12+2.64x42,y1,5=46.71-1.05x1-2.85x5+1.17x1x5-0.74x12+0.50x42,y2,4=46.71+0.87x2-1.47x4-5.05x2x4-0.74x22+2.64x42,y3,4=46.71+8.21x3-2.03x4+1.90x3x4+4.19x32+2.64x42,y4，5=46.71-2.03x4-2.85x5-1.59x4x5+2.64x42+0.50x45。經(jīng)檢測，各互作效應對牧草產(chǎn)量的影響均達極顯著水平，并可從圖2看出各因子互作條件下牧草的產(chǎn)量變化。

圖2 各因子互作效應條件的牧草產(chǎn)量Fig.2 Forage yield of G. orientalis under the interaction conditions of different factors

2.4.1 播種量(x1)與有機肥(x2)的互作效應 當播種量為7.5～17.25 kg/hm2(編碼值為-2.0～0)、有機肥施用量12 000～21 375 kg/hm2(編碼值為-2.0～0.5)時，鮮草產(chǎn)量呈增加趨勢；有機肥施用量21 375～27 000 kg/hm2(編碼值為0.5～2.0)時，鮮草產(chǎn)量呈下降趨勢。當播種量為19.69～27.0 kg/hm2(編碼值在0.5～2.0)、有機肥施用量12 000～19 500 kg/hm2(編碼值為-2.0～0)時，鮮草產(chǎn)量呈增加趨勢；有機肥施用量19 500～27 000 kg/hm2(編碼值為0～2.0)時，鮮草產(chǎn)量呈下降趨勢。當播種量為12.375 kg/hm2(編碼值為-1.0)、有機肥施用量為21 375 kg/hm2(編碼值為0.5)時，鮮草產(chǎn)量穩(wěn)定在47.55 t/hm2的較高水平。

2.4.2 播種量(x1)與磷肥(x4)的互作效應 當播種量為7.5～27.00 kg/hm2(編碼值在-2.0～2.0)、磷肥施用量為675～984.375 kg/hm2(編碼值在-2.0～0.5)時，鮮草產(chǎn)量呈下降趨勢；磷肥施用量為984.375～1 500 kg/hm2((編碼值在0.5～2.0)時，鮮草產(chǎn)量呈增加趨勢。當播種量為7.5 kg/hm2(編碼值為-2.0)、磷肥施用量為675 kg/hm2(編碼值為-2.0)時，鮮草產(chǎn)量穩(wěn)定在67.44 t/hm2的較高水平。

2.4.3 播種量(x1)與鉀肥(x5)的互作效應 當播種量為7.5～19.69 kg/hm2(編碼值在-2.0～0.5)、鉀肥施用量為405～900 kg/hm2(編碼值在-2.0～2.0)時，鮮草產(chǎn)量呈下降趨勢。當播種量為19.69～27.00 kg/hm2(編碼值為0.5～2.0)、鉀肥施用量為405～776.25 kg/hm2(編碼值在-2.0～1.0)時，鮮草產(chǎn)量呈下降趨勢；鉀肥施用量為776.25～900 kg/hm2(編碼值在1.0～2.0)時，鮮草產(chǎn)量呈增加趨勢。當播種量為7.5 kg/hm2(編碼值為-2.0)、鉀肥施用量為900 kg/hm2(編碼值為-2.0)時，鮮草產(chǎn)量穩(wěn)定在58.28 t/hm2的較高水平。

2.4.4 有機肥(x2)與磷肥(x4)的互作效應 當有機肥施用量為12 000～19 500 kg/hm2(編碼值在-2.0～0)、磷肥施用量為675～1 190.625 kg/hm2(編碼值在-2.0～0.5)時，鮮草產(chǎn)量呈下降趨勢；磷肥施用量為1 190.625～1 500 kg/hm2(編碼值在0.5～2.0)時，鮮草產(chǎn)量呈增加趨勢。當有機肥用量為19 500～21 375 kg/hm2(編碼值在0～0.5)、磷肥施用量為675～1 293.75 kg/hm2(編碼值在-2.0～1.0)時，鮮草產(chǎn)量呈下降趨勢；磷肥施用量為1 293.75～1 500 kg/hm2(編碼值在1.0～2.0)時，鮮草產(chǎn)量呈增加趨勢。當有機肥施用量為21 375～27 000 kg/hm2(編碼值在0.5～2.0)、磷肥施用量為675～1 500 kg/hm2(編碼值在-2.0～2.0)時，鮮草產(chǎn)量呈下降趨勢。當有機肥施用量為27 000 kg/hm2(編碼值為2.0)、磷肥施用量為675 kg/hm2(編碼值為-2.0)時，鮮草產(chǎn)量穩(wěn)定在76.65 t/hm2的較高水平。

2.4.5 氮肥(x3)與磷肥(x4)的互作效應 磷肥施用量為675～1 500 kg/hm2(編碼值在-2.0～2.0)、氮肥施用量為180～585 kg/hm2(編碼值在-2.0～1.0)時，鮮草產(chǎn)量呈增加趨勢；磷肥施用量為585～720 kg/hm2(編碼值在1.0～2.0)時，鮮草產(chǎn)量呈下降趨勢。當?shù)适┯昧繛?17.50 kg/hm2(編碼值為0.5)、磷肥施用量為675 kg/hm2(編碼值-2.0)時，鮮草產(chǎn)量穩(wěn)定在61.76 t/hm2的較高水平。

2.4.6 磷肥(x4)與鉀肥(x5)的互作效應 磷肥施用量為675～881.25 kg/hm2(編碼值在-2.0～-1.0)、鉀肥施用量為405～714.375 kg/hm2(編碼值在-2.0～0.5)時，鮮草產(chǎn)量呈下降趨勢；鉀肥施用量為714.375～900 kg/hm2(編碼值在0.5～2.0)時，鮮草產(chǎn)量呈增加趨勢。磷肥施用量為881.25～1 500 kg/hm2(編碼值在1.0～2.0)、鉀肥施用量為405～900 kg/hm2(編碼值在-2.0～2.0)時，鮮草產(chǎn)量呈下降趨勢。當磷肥施用量為1 500 kg/hm2(編碼值為2.0)、鉀肥施用量為405 kg/hm2(編碼值為-2.0)時，鮮草產(chǎn)量穩(wěn)定在66.58 t/hm2的較高水平。

2.5 模擬栽培因子尋優(yōu)結果

對東方山羊豆牧草產(chǎn)量的數(shù)學模型進行單因子、雙因子交互效應的分析及模擬優(yōu)化結果表明：在不考慮肥料、種子價及經(jīng)濟效益最大化情況下，當播種量為7.5 kg/hm2、有機肥為27 000 kg/hm2、氮肥為585 kg/hm2、磷肥為675 kg/hm2、鉀肥為405 kg/hm2的試驗條件下，東方山羊豆牧草可獲得94.02 t/hm2高產(chǎn)目標。綜合考慮肥料、種子價格及經(jīng)濟效益最大化的栽培試驗方案為：播種量為7.5 kg/hm2、有機肥為13 200 kg/hm2、氮肥為498.6 kg/hm2、磷肥為675 kg/hm2、鉀肥為888.86 kg/hm2的試驗條件下，東方山羊豆可獲得91.44 t/hm2的鮮草產(chǎn)量。根據(jù)各因子的市場價格及用工數(shù)(每公頃用工數(shù)75個)，在最優(yōu)栽培因子組合條件下，2020年種植東方山羊豆可獲得純收入37 964.26元/hm2，經(jīng)濟效益顯著。

3 討論

增施有機肥可以改良土壤理化性狀，提高作物產(chǎn)量和質量；增施鉀肥可以增強光合效率，調(diào)節(jié)氣孔開閉，控制CO2和水的進出，促進碳水化合物的合成，加速光合產(chǎn)物的流動，促進蛋白質合成，從而提高植物的抗病、抗寒、抗旱和抗倒伏能力；氮肥對植物莖葉生長和果實發(fā)育具有重要的促進作用，增施磷肥可促進植物分蘗、早熟，增強抗寒能力，提高產(chǎn)量和質量。有學者通過氮肥營養(yǎng)對牧草和種子產(chǎn)量影響研究認為：植株對氮素的吸收、同化、轉運利用與牧草、種子產(chǎn)量直接相關，即植株本身吸收氮素能力不同從而導致牧草和種子產(chǎn)量存在差異[22-26]。龍忠富等[15-20，27-28]研究認為，氮肥、磷肥、鉀肥等單項措施對貴草1號黑麥草(LoliummultiflorumLam cv.Guicao No.1)、威寧球莖草蘆(Phalaristuberosecv.Weining)、黔草2號葦狀羊茅(FstucaarundinaceaSchrebLam.cv.Qiancao NO.2)、非洲狗尾草(SetariaancepsstapfexMassey)、地八角(Astraglusbhotanensis)、百喜草(PaspalumnotatumFluegge)牧草和種子產(chǎn)量的影響呈開口向上的拋物線趨勢，即種子和牧草產(chǎn)量隨氮磷鉀肥施用量的增加而增加；當?shù)租浄适┯眠^量時將導致牧草和種子產(chǎn)量下降。其中氮肥、鉀肥施用量和播種量對牧草產(chǎn)量影響較大，而有機肥和磷肥施用量對牧草產(chǎn)量的影響較小。當前，有機肥、氮肥、鉀肥、磷肥和播種量等雙因子及三因子對植物種子和牧草產(chǎn)量影響的研究較多，從前人研究中發(fā)現(xiàn)各試驗因子交互作用對牧草和種子獲得高產(chǎn)的影響較大；在氮鉀肥低水平條件下，牧草和種子產(chǎn)量較高，而隨著氮鉀肥用量增加種子和牧草產(chǎn)量下降較快；在施氮肥、鉀肥及有機肥基礎上合理配施磷肥，可顯著提高牧草和種子產(chǎn)量[29-33]。本研究表明：播種量與有機肥施用量、播種量與磷肥施用量、播種量與鉀肥施用量、有機肥與磷肥施用量、有機肥與鉀肥施用量、磷肥與鉀肥施用量間相互作用對東方山羊豆牧草產(chǎn)量產(chǎn)生極顯著影響；而播種量與氮肥施用量、有機肥與氮肥施用量互作對牧草產(chǎn)量影響不明顯，說明本試驗中有機肥的施用量較高，抑制其與氮肥、播種量間交互效應的正常發(fā)揮，其互作效應有待進一步深入研究。

4 結論

5個栽培因子對東方山羊豆牧草產(chǎn)量影響的順序為氮肥施用量>鉀肥施用量>播種量>有機肥施用量>磷肥施用量。試驗單因子中氮肥、鉀肥和播種量對東方山羊豆牧草產(chǎn)量影響起主導作用，雙因子互作效應中以播種量與有機肥、播種量與磷肥、播種量與鉀肥、有機肥與磷肥、有機肥與鉀肥、磷肥與鉀肥間互作起主導作用。從模擬尋優(yōu)及經(jīng)濟效益方面綜合考慮，5個栽培因子的最優(yōu)組合為：播種量7.5 kg/hm2、有機肥13 200 kg/hm2、氮肥498.6 kg/hm2、磷肥675 kg/hm2及鉀肥888.86 kg/hm2，該組合條件下，東方山羊豆鮮草產(chǎn)量可達91.44 t/hm2，可獲純收益37 964.26元/hm2。