辛亞芬，張 磊，陳 晨，李嘉怡，佘 寧，何偉先，劉志偉，閆艷紅*

（1.四川農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)科技學(xué)院，成都 611130；2.齊全農(nóng)牧集團(tuán)股份有限公司，四川 遂寧 629000；3.四川農(nóng)墾牧原天堂農(nóng)牧科技有限責(zé)任公司，四川 若爾蓋 624000）

川西北高原藏區(qū)地處青藏高原東緣，是我國畜牧業(yè)生產(chǎn)的重要區(qū)域。然而，畜牧業(yè)生產(chǎn)的生物和經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展受到氣候條件、草原環(huán)境等影響[1]，長期超載過牧造成草地退化嚴(yán)重，牧草總供應(yīng)量難以滿足牲畜生長的需求。人工草地建植可有效解決草原畜牧業(yè)生產(chǎn)發(fā)展中優(yōu)質(zhì)飼草提供不足的瓶頸[2]。因此，迫切需要在高寒藏區(qū)建植高產(chǎn)人工草地，有利于該區(qū)的草原生態(tài)修復(fù)，提高牧草生產(chǎn)水平。

燕麥（Avena sativa）是高寒牧區(qū)主栽牧草之一，葉量豐富、含糖量較高、適應(yīng)性好、消化率高[3]。箭筈豌豆（Vicia sativa）莖枝柔嫩、適口性好、抗寒抗旱，還可培肥固氮，是一種廣泛利用的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)草料兼用牧草[4]。作物單一種植會由于大量使用不可再生資源而造成環(huán)境退化[5]，混作可以充分地利用土地資源和氣候資源，實現(xiàn)集約化種植，提高土地利用率，改善土壤結(jié)構(gòu)，是促進(jìn)農(nóng)作物高產(chǎn)、增產(chǎn)的一項有效種植方式[6-9]。燕麥和箭筈豌豆是禾本科與豆科作物所組成的一種典型混作模式[10]，通過科學(xué)合理的配比實現(xiàn)農(nóng)作物間的互補效應(yīng)，獲得較高的生產(chǎn)效益[11]。

目前，關(guān)于禾豆混播草地在栽培管理措施[12-13]、群落結(jié)構(gòu)特征[14]及土壤理化性質(zhì)[15]等方面均有研究，但牧草產(chǎn)量及營養(yǎng)品質(zhì)仍然是混播草地的核心問題。有研究認(rèn)為，禾豆混播不僅可提高牧草產(chǎn)量，還可改善牧草品質(zhì)，為家畜提供優(yōu)質(zhì)牧草[16]。不同的混播形式是決定生物群落、生態(tài)系統(tǒng)多樣性和穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素[17]。秦燕等[18]在青海海北地區(qū)研究結(jié)果表明，牧草混播比例影響植物種間關(guān)系，燕麥和箭筈豌豆2∶1混播牧草產(chǎn)量最高；而馮延旭等[19]在玉樹地區(qū)的研究結(jié)果則表明，燕麥和箭筈豌豆7∶3混播草地牧草產(chǎn)量及營養(yǎng)品質(zhì)較優(yōu)，與周娟娟等[20]的研究結(jié)果一致。向潔等[21]在西藏河谷地區(qū)也進(jìn)行了燕麥與箭筈豌豆的混播試驗，結(jié)果表明最佳混播比例為3∶3?？梢?，不同地區(qū)、不同混播比例對燕麥和箭筈豌豆產(chǎn)量和品質(zhì)的影響不同。本研究在川西北高原藏區(qū)探究不同燕麥-箭筈豌豆播種比例對混播草地生物產(chǎn)量、營養(yǎng)品質(zhì)及種間關(guān)系的影響，旨在篩選出最佳混播比例，為川西北高原藏區(qū)畜牧業(yè)增加優(yōu)質(zhì)飼草料供給提供實踐指導(dǎo)，有利于緩解高寒農(nóng)牧區(qū)牦牛冬春季飼草料短缺的問題。

1 材料和方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗地位于四川省阿壩藏族羌族自治州若爾蓋縣唐克鎮(zhèn)（102°28'35″E，33°24'37″N），海拔3 461m，屬高原寒溫帶濕潤季風(fēng)氣候，年平均氣溫1.1℃，年降水量648.5 mm，降雨多集中于5月下旬至7月中旬，年均相對濕度69%，無絕對無霜期。

1.2 試驗設(shè)計

供試燕麥材料為‘青引3號’（Avena sativa'Qin‐gyin No.3'），箭筈豌豆為‘西牧 324’（Vicia sativa'Ximu 324'）。

試驗共設(shè)計5個處理，燕麥與箭筈豌豆混播比例及播種量見表1。采用免耕播種機于2021年4月中旬播種，各處理小區(qū)面積6 667 m2，處理間距為0.5 m，同行條播種植，行距13 cm，播種深度3～5 cm，播前施底肥尿素120 kg/hm2，磷酸二銨112.5 kg/hm2，過磷酸鈣拌種用量為90 kg/hm2。各處理田間管理措施一致。

表1 燕麥與箭筈豌豆混播比例及播種量Table 1 Mixture proportion and sowing amount of oat and common vetch

1.3 試驗方法

1.3.1 牧草產(chǎn)量

于2021年8月29日（此時燕麥處于灌漿期，箭筈豌豆進(jìn)入結(jié)莢期），在每個試驗小區(qū)隨機選取3個樣方，樣方面積2.6 m2（1.3 m×2 m），留茬3～5 cm進(jìn)行刈割，按照混播種類進(jìn)行分揀，分別稱重記錄樣方鮮草產(chǎn)量。然后各樣方選取500 g樣品裝入信封袋帶回實驗室，105℃殺青30 min，65℃下烘干至恒重，測定含水量，并根據(jù)牧草鮮草產(chǎn)量，計算其干草產(chǎn)量。

1.3.2 營養(yǎng)品質(zhì)

將烘干干草樣品粉碎后過4 mm篩，采用蒽酮比色法[22]測定可溶性碳水化合物（water soluble car‐bohydrate，WSC）含量，杜馬斯燃燒法[23]測定粗蛋白（crude protein，CP）含量，中性洗滌纖維（neutral de‐tergent fiber，NDF）及酸性洗滌纖維（acid detergent fiber，ADF）含量參照范式纖維洗滌法[24]測定，根據(jù)公式計算各處理的相對飼用價值（relative feeding value，RFV）。

式中DDM為可消化干物質(zhì)（%），DMI為干物質(zhì)采食量（%）。

1.3.3 群落穩(wěn)定性測定

相對產(chǎn)量[25]（relative yield，RY）、相對產(chǎn)量總和[25]（relative yield total，RYT）及種間競爭率[25]（com‐petition ratio，CR），在測定牧草產(chǎn)量時測定。

式中：Yji、Yij分別代表混播時禾草和豆科牧草的單位面積產(chǎn)量；Yj、Yi分別代表單播禾草和豆科牧草的單位面積產(chǎn)量；p、q分別代表禾草和豆科牧草在混播時的播種比例。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

采用Microsoft Excel 2019進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和繪圖。用SPSS 27.0軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析（One-Way ANOVA），結(jié)果用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。用隸屬函數(shù)法對混播草地進(jìn)行綜合評價，隸屬函數(shù)值[X（μ1），X（μ2）]公式如下：

式中：Xμ為某個混播處理下某個指標(biāo)的隸屬度；X為某個混播處理某個指標(biāo)的測定值；Xmin、Xmax為所有處理中某個指標(biāo)的最小值和最大值。若所測指標(biāo)與其營養(yǎng)價值呈負(fù)相關(guān)，則采用X（μ2）計算隸屬度。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同混播比例對牧草產(chǎn)量的影響

如表2所示，混播比例對牧草產(chǎn)量影響顯著（P<0.05）。其中A1處理的鮮草總產(chǎn)量最高，為92 308.15 kg/hm2，分別比A0、A4處理增產(chǎn)64.7%、32.5%，A2處理次之。所有混播處理中燕麥鮮草產(chǎn)量均顯著高于A0處理（P<0.05），A1處理箭筈豌豆鮮草產(chǎn)量顯著高于A2、A3（P<0.05）；所有混播處理的干草總產(chǎn)量均顯著高于單播處理（P<0.05），且A1處理干草總產(chǎn)量最高，為25 301.22 kg/hm2，分別較A0、A4處理提高了60.8%、107.8%。所有混播處理中燕麥干草產(chǎn)量均高于A0處理，A1處理箭筈豌豆鮮草產(chǎn)量顯著高于A2、A3（P<0.05）。

表2 播種比例對燕麥和箭筈豌豆產(chǎn)量的影響Table 2 Effects of sowing proportion on oat and common vetch grass yield kg·hm-2

如表3所示，從產(chǎn)量構(gòu)成來看，A0處理雜草產(chǎn)量顯著高于其他處理（P<0.05），A3處理雜草產(chǎn)量最低，占牧草總鮮重的0.38%。燕麥與箭筈豌豆混播體系中，燕麥鮮草產(chǎn)量占混播總鮮草產(chǎn)量的主要部分，箭筈豌豆和雜草產(chǎn)量隨燕麥比例的增加呈降低趨勢，其中，A3處理燕麥鮮草產(chǎn)量占比顯著高于A1、A2處理（P<0.05），占牧草總鮮重的98.76%。A1處理箭筈豌豆產(chǎn)量顯著高于A2和A3處理（P<0.05），占牧草總鮮重的3.04%。

表3 不同處理的牧草鮮草產(chǎn)量占比Table 3 The proportion of fresh forage yield in different treatments %

2.2 不同混播比例對牧草品質(zhì)的影響

由表4可知，燕麥和箭筈豌豆混播對牧草營養(yǎng)品質(zhì)影響顯著（P<0.05）。A0處理WSC含量最高，為11.34%；混播WSC含量在8.80%～10.58%之間，顯著高于A4處理（P<0.05），且隨燕麥比例的增大WSC含量增加。A4處理的NDF和ADF含量分別為37.79%、22.56%，顯著低于其他處理（P<0.05）；混播處理中，NDF、ADF含量隨箭筈豌豆播種比例的增加呈降低趨勢。A4處理CP含量最高，為18.64%；混播處理中A1處理CP含量顯著高于A2、A3處理（P<0.05）。播種比例對牧草RFV指數(shù)影響顯著（P<0.05）。A4處理RFV最高，達(dá)175.57，顯著高于其他處理（P<0.05）；混播處理間RFV差異顯著（P<0.05），且A1處理最高。

表4 播種比例對燕麥和箭筈豌豆混播草地營養(yǎng)成分的影響Table 4 Effects of sowing proportion on oat and common vetch nutrient content in mixed grassland

2.3 不同混播處理對牧草種間關(guān)系的影響

由圖1所示，A1、A2、A3處理相對產(chǎn)量均在RYi<1，RYj>1之間?；觳ヌ幚碇校琑Yj隨著燕麥播種比例的增加逐漸增大，不同混播比例對RYT影響顯著（P<0.05）。A1處理的RYT顯著高于A2和A3處理（P<0.05），A3處理RYT最低，但各混播處理的RYT均大于1。混播比例對燕麥與箭筈豌豆CR影響顯著（P<0.05）。在混播草地中，燕麥的CR均大于1，箭筈豌豆的CR均小于1，A2處理燕麥的CR顯著高于A1和A3處理（P<0.05），A1處理箭筈豌豆CR顯著高于A2和A3處理（P<0.05）。

圖1 不同混播處理對牧草種間關(guān)系的影響Figure 1 Effects of different mixed treatments on forage relationships

2.4 綜合分析

采用模糊數(shù)學(xué)隸屬函數(shù)法，對供試5個處理的干草產(chǎn)量、WSC、NDF、ADF、CP含量進(jìn)行隸屬函數(shù)值計算，綜合評價牧草的生產(chǎn)性能和營養(yǎng)品質(zhì)，其大小為A4>A1>A2>A0>A3（表5）。雖然A4處理隸屬函數(shù)值最高，但箭筈豌豆單播易倒伏，不易收獲。

表5 燕麥和箭筈豌豆混播對草地產(chǎn)量和營養(yǎng)成分的綜合評價Table 5 Comprehensive evaluation of grassland yield and nutrition content of oat and common vetch mixture

3 討論

3.1 混播比例對牧草生產(chǎn)性能的影響

牧草產(chǎn)量是衡量混播系統(tǒng)生產(chǎn)力的重要因素[26]。合理的牧草混播比例能夠充分發(fā)揮種間互補效應(yīng)，有利提高飼草產(chǎn)量。本研究表明，不同比例的燕麥與箭筈豌豆混播均可提高飼草產(chǎn)量，這與周娟娟等[20]研究結(jié)果一致，主要是因為混播草地中箭筈豌豆通過根瘤菌的生物固氮能力增加了土壤氮素養(yǎng)分的供應(yīng)與積累，促進(jìn)了燕麥根部分蘗能力[27-28]。同時，該混播群落形成生態(tài)位分離，可充分利用空間和光熱資源，從而有利于提高草地生產(chǎn)力[19,29]。然而，隨著燕麥播種比例的提高，混播體系中牧草產(chǎn)量優(yōu)勢逐漸降低，這與江舟等[30]的研究結(jié)果一致。燕麥播種比例的增加使得燕麥對土壤養(yǎng)分的需求量增加，而箭筈豌豆播種比例較小，無法提供充分的養(yǎng)分供應(yīng)，過高的燕麥播種比例導(dǎo)致土壤養(yǎng)分資源利用不能合理互補。本研究發(fā)現(xiàn)，燕麥單播的雜草比例顯著高于其他處理，主要以香薷（Elsholtzia ciliata(Thunb.)Hyland.）等低矮植物為主，使燕麥和雜草形成合理的冠層結(jié)構(gòu)，二者互補相容?；觳ンw系中，燕麥鮮草產(chǎn)量占混播總鮮草產(chǎn)量的主要部分，雜草產(chǎn)量隨燕麥比例的增加呈降低趨勢，可能是因為混播后株高較高的燕麥優(yōu)先捕獲光資源，抑制了低矮植物對光資源的捕獲[15]，同時雜草與箭筈豌豆屬于同一生態(tài)位，二者對資源的競爭較強，導(dǎo)致混播草地中雜草生物量比例下降。

3.2 混播比例對牧草品質(zhì)的影響

牧草品質(zhì)的高低是衡量牧草優(yōu)質(zhì)程度的重要指標(biāo)，其養(yǎng)分也是草食動物不可或缺的營養(yǎng)物質(zhì)。平措等[31]在拉薩地區(qū)的研究表明，燕麥與箭筈豌豆混播較單播產(chǎn)量高、品質(zhì)優(yōu)。本研究表明，燕麥與箭筈豌豆混播WSC含量均高于豆科單作，且隨燕麥比例的增加而增加，說明燕麥的加入使得混播牧草質(zhì)量得以提升。適宜的NDF含量對維持牲畜消化功能、生產(chǎn)性能及牲畜健康非常必要[32]。研究表明，NDF含量較低時有利于牲畜育肥，較高時有利于泌乳動物乳脂率的提高，但過高也會降低瘤胃微生物對飼料表面黏附以及在消化道的流通速度，從而引起牲畜采食量降低[33]。ADF含量與家畜消化率呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。本研究發(fā)現(xiàn)，隨著箭筈豌豆比例的增加，燕麥與箭筈豌豆混播草地的NDF、ADF含量逐漸下降，CP含量逐漸增加，說明增加箭筈豌豆在混播中的比例可有效提高牧草的飼用品質(zhì)。本研究發(fā)現(xiàn)，燕麥比例過高時，混播群體CP含量與燕麥單播無顯著差異，這可能是由于燕麥競爭優(yōu)勢明顯，抑制箭筈豌豆的生長，導(dǎo)致混播群體中箭筈豌豆產(chǎn)量較低，未顯著提升混播群體的CP含量。RFV是生產(chǎn)實際中廣泛使用的粗飼料質(zhì)量評定指標(biāo)。本試驗研究表明，混播比例對RFV影響顯著，A4處理由于較低的NDF和ADF含量，RFV高達(dá)175.57，顯著高于其他處理，混播處理中A1處理RFV最高。

3.3 混播處理對牧草種間關(guān)系的影響

適宜的牧草混播比例可豐富群落層次，促進(jìn)作物空間搭配，使栽培草地更有效地利用資源，進(jìn)而提高混播系統(tǒng)牧草生產(chǎn)力及群落穩(wěn)定性[34]。本研究發(fā)現(xiàn)，在混播草地中，箭筈豌豆均受到抑制（RYj1之間，這表明箭筈豌豆種間競爭大于種內(nèi)競爭（RYi<1），而燕麥種內(nèi)競爭大于種間競爭，燕麥比箭筈豌豆更具有競爭優(yōu)勢，且隨著燕麥播種比例的增加，燕麥對箭筈豌豆的抑制作用越明顯。作物種間關(guān)系與不同比例下混播組分對資源的利用能力有關(guān)。RYT是研究兩種植物混播體系中種間競爭力的重要指標(biāo)[15]。李思達(dá)等[25]研究表明，羊茅（Festuca）與早熟禾（Poa）混播時，整個生育期RYT均顯著小于1，兩種牧草不適宜進(jìn)行混播處理。本研究表明，燕麥與箭筈豌豆按不同比例混播時，各處理的RYT均大于1，表明二者混播在一定程度上避免了部分競爭，可能發(fā)生了某種生態(tài)位分離，使混播比單播更能有效利用資源，這與張永亮等[28]對苜蓿（Medicago sativa）與垂穗披堿草（Elymus nutans）混播的研究結(jié)果相同。CR能說明兩種作物混播時植物之間競爭力的強弱。本研究表明，混播處理中燕麥的CR始終高于箭筈豌豆，A1處理箭筈豌豆CR顯著高于其他混播處理?？梢?，適宜的混播比例是避免作物激烈競爭的必要條件[2]。

4 結(jié)論

燕麥與箭筈豌豆混播可有效提高川西北高原藏區(qū)的草地生產(chǎn)性能及營養(yǎng)品質(zhì)，其中燕麥與箭筈豌豆2∶1混播時干草總產(chǎn)量最高；混播組合的可溶性碳水化合物含量顯著高于箭筈豌豆單播，且粗蛋白含量隨箭筈豌豆比例的增加而增加。所有混播組合相對產(chǎn)量總和均大于1，說明混播能有效地利用土地等資源。結(jié)合隸屬函數(shù)綜合評價及實際生產(chǎn)情況，推薦在川西北高原藏區(qū)建植燕麥與箭筈豌豆混播人工草地時，二者播量比為2∶1。