蘭吉勇,張學洲,張麗萍,張薈薈,張學灃,馬海燕,李學森*

(1.新疆畜牧科學院 草業(yè)研究所,新疆 烏魯木齊 830000;2.新疆畜牧科學院 科技信息研究所,新疆 烏魯木齊 830000)

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混播紫花苜蓿與無芒雀麥群落種間競爭分析

蘭吉勇1,張學洲1,張麗萍1,張薈薈1,張學灃2,馬海燕1,李學森1*

(1.新疆畜牧科學院 草業(yè)研究所,新疆 烏魯木齊 830000;2.新疆畜牧科學院 科技信息研究所,新疆 烏魯木齊 830000)

將紫花苜蓿和無芒雀麥以不同的比例進行間行和同行混播，以單播為對照，分析了混播牧草群落種間競爭關系，研究了不同混播處理對牧草生長、產量及品質的影響。結果表明:紫花苜蓿的株高以同行混播處理A7B3最高,以間行混播處理a6b4最低，而無芒雀麥的株高以A7B3最高,單播處理最低；以5∶5混播的牧草總產草量最高，品質較好；間行混播牧草的相對產量總和(RYT)從第1茬刈割到第2茬刈割呈上升趨勢,而同行混播的RYT值呈下降趨勢；處理A7B3的莖葉比顯著低于其他各處理的；處理A5B5的CP、EE和NDF全年收獲量在各處理中均最高；在各處理中紫花苜蓿的種間競爭力均高于無芒雀麥的。

紫花苜蓿;無芒雀麥;混播;種間競爭；產草量

多年生豆科與禾本科牧草混播是建立人工、半人工草地及提高草地生產力、改善草地質量和增強草地持久力的一項十分有效的措施[1]?；觳ツ敛萦捎谀苡行У乩貌莸氐目臻g及地力,因此它比單播牧草具有產量高、品質好、改土肥田效果明顯、減輕病蟲害發(fā)生等優(yōu)越性;在群落密度相同的條件下,混播比例的變化所引起的生物量差異因種群不同而不同[2]。

紫花苜蓿與無芒雀麥都是營養(yǎng)價值高、適口性好、抗寒抗旱能力強的多年生優(yōu)良牧草，混播后它們地下和地上部分在空間上的配置較合理[3]；由于根系分布深度不同,紫花苜蓿可以從土壤層中吸收較多的鈣、鎂和氯,而無芒雀麥可以吸收較多的磷、硅和氮,并且無芒雀麥能夠利用紫花苜蓿分泌的氮素,因而增加了無芒雀麥的含氮量[4-5]。豆科牧草與禾本科牧草是較理想的混播組合之一,紫花苜蓿與無芒雀麥混播在我國北方地區(qū)具有較好的生態(tài)適應性。本文研究了在不同混播比例下紫花苜蓿與無芒雀麥混播草地種間競爭動態(tài)關系,探索了不同豆禾混播群落持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展的機制,旨在為高產優(yōu)質豆禾混播草地的建植與持續(xù)管理提供科學依據。

1　材料與方法

1.1試驗地自然概況

試驗地位于農業(yè)部新疆旱生牧草原種基地(呼圖壁縣,N44°14′、E86°37′),海拔504 m。該地區(qū)屬典型的溫帶大陸性季風氣候,年平均氣溫6.7 ℃,≥10 ℃的活動積溫為1405.3 ℃·d,無霜期129～176 d;年平均降水量500 mm左右。土壤為灰棕色荒漠土,0～30 cm土層有機質含量13.63%～14.69%,堿解氮439.20 mg/kg,速效磷141.17 mg/kg,速效鉀468.58 mg/kg, pH值3.5；有滴灌條件。

1.2供試材料

供試材料為紫花苜蓿品種“三得利”(Medicagosativacv. Sandeli)和無芒雀麥(BromusinnermisLeyss),其中三得利來自百綠公司,無芒雀麥來自新疆奇臺。

1.3試驗設計

紫花苜蓿與無芒雀麥按照3種不同的比例(5∶5、6∶4、7∶3)進行混合播種,混播方式又分為間行混播(ILMS)和同行混播(SLMS),其中3種不同比例的間行混播處理分別記作a5b5、a6b4、a7b3，同行混播的3個處理分別記作A5B5、A6B4、A7B3；以紫花苜蓿和無芒雀麥的單播為對照，分別記作A和B；試驗共設8個處理,每個處理3個重復，試驗小區(qū)面積為15 m2(5 m×3 m),按完全隨機區(qū)組排列。單播播量紫花苜蓿為22.5 kg/hm2,無芒雀麥為18.0 kg/hm2；混播播量按3種不同比例以單播量為標準；均采用條播,播種深度2～3 cm,行距30 cm,每小區(qū)播種10行，于2012年5月6日播種,播種當年因雜草侵襲,沒有產量,故試驗數據取自2013年至2014年。在試驗期間澆水4次,人工除雜草2次,化學除雜草1次。

1.4測定方法

翌年返青后用目測法確定各個牧草品種的物候期。在刈割前測定株高、產草量、相對產量總和以及種間競爭力。

1.4.1株高在每茬次刈割前測定各小區(qū)的植株絕對高度。

1.4.2產草量及營養(yǎng)成分在各小區(qū)取1行樣段(缺苗及邊行不取樣),按齊地面留茬高度7～8 cm進行刈割,分揀紫花苜蓿與無芒雀麥,分別稱量鮮草總質量；在自然風干后再分別稱量它們的干物質質量。另取混合鮮樣,分別測定混作牧草的莖、葉鮮重,并計算其莖葉比;待混合鮮草自然風干后稱量其干重,并分別計算各處理牧草的干鮮比；最后將干物質樣品送新疆農科院分析測試中心,測定其粗蛋白、粗纖維、粗脂肪、粗灰分、無氮浸出物、中性洗滌纖維(NDF)、酸性洗滌纖維(ADF)的含量。

1.4.3相對產量總和(RYT)計算公式為：RYT=YAB/YAA+YBA/YBB。式中YAB為種A(紫花苜蓿)與種B(無芒雀麥)混播時種A的產草量;YAA為單播時種A的產草量;YBA為種B同種A混播時種B的產草量;YBB為種B單播時的產草量。

1.4.4種間競爭力(CR) 計算公式為：CRA=(YAB/YAA×ZAB)/(YBA/YBB×ZBA)。式中,CRA為種A的競爭率; ZAB為混播中種A的比例，ZBA為混播中種B的比例，ZAB+ZBA=1；YAB、YAA、YBA、YBB的意義同上。

2　結果與分析

2.1不同混播方式對牧草產量和群落組分的影響

2.1.1刈割期株高生長動態(tài)變化由圖1可見：在不同播種方式下，紫花苜蓿的株高以同行混播比例7∶3處理最高,以間行混播比例6∶4處理最低;從平均值來看，同行混播的紫花苜蓿株高高于單播對照的,單播的又高于間行混播的。由圖2可見：在不同播種方式下，無芒雀麥的株高以同行混播比例7∶3處理最高,以單播對照最低；從平均值來看，無芒雀麥的株高表現(xiàn)為混播明顯高于單播,間行混播略高于同行混播。說明在禾本科牧草與豆科牧草混播中,豆科牧草的固氮作用可以為禾本科牧草提供營養(yǎng),有利于禾本科牧草的生長；而單播的無芒雀麥因缺少氮素，其葉片逐漸變成黃綠色,光合作用減弱,生長緩慢。

ILMS和SLMS分別表示間行混播處理和同行混播處理。

2.1.2不同刈割期產草量的變化由第1茬測定數據可以得出:A7B3處理的紫花苜蓿產量最高,a7b3處理的產量最低；A6B4處理的無芒雀麥產量最高,A7B3處理的產量最低；整體產量以混播比例為5∶5時最高。從第2茬測定數據可以得出:紫花苜蓿的產量以處理A5B5最高,以處理a6b4最低；而無芒雀麥的產量以處理a6b4最高,以處理A7B3最低；混播比例為5∶5時整體產量最高。由第3茬測定數據可以看出：由于種群的競爭關系,無芒雀麥不再生長,而紫花苜蓿在同行混播比例為6∶4時產量最高(圖2)。由此可見,不同的混播比例對牧草的產量有一定的影響,5∶5是最適于紫花苜蓿和無芒雀麥的混播比例。

圖2　不同播種方式下不同刈割期紫花苜蓿和無芒雀麥產量的比較

2.1.3不同混播處理對不同刈割期牧草產量的影響對不同混播比例下不同刈割期的紫花苜蓿和無芒雀麥產量進行方差分析，結果(表1)表明：處理a6b4、A5B5和A6B4的第1茬產量顯著高于單播處理的(P<0.05)，處理A5B5和A6B4的顯著高于處理a5b5和a7b3的，而其他處理間差異不顯著；處理a7b3的第2茬產量顯著低于其他處理的(P <0.05),處理A5B5和A6B4的顯著低于處理A7B3及紫花苜蓿單播處理A的；處理A的第3茬產量顯著高于除A5B5外的所有其他處理的(P<0.05)。以上結果說明混播比例為5∶5的處理在牧草產量上優(yōu)于其他混播比例處理。

表1　不同處理下不同刈割期紫花苜蓿和無芒雀麥的產量(干重)kg/hm2

2.1.4不同混播處理對牧草群落組分的影響混播草地產草量由紫花苜蓿與無芒雀麥共同構成,兩者在牧草群落中所占比例及其種群消長動態(tài)可調控混播草地生產性能的維持。由表2可以看出：在第1茬刈割時, 處理A7B3的紫花苜蓿和無芒雀麥的干重比均極顯著高于其他處理的(P

表2　不同混播方式下紫花苜蓿與無芒雀麥的干重比

從第1茬的相對產量(RY)來看：紫花苜蓿以處理A5B5最高,無芒雀麥以A6B4最高；除處理A5B5中紫花苜蓿的RY值大于1外,其他各處理均小于1。從第1茬的相對產量總和(RYT)值看,以處理A5B5最大,A7B3最小。從第2茬的測定數據來看，各處理紫花苜蓿的RY值均大于1,無芒雀麥的RY值均小于1；處理a6b4的RYT值最大,A7B3的最小；間行混播比例為6∶4和7∶3處理的RYT值均顯著大于1(P<0.05),而其他各處理的RYT值與1相比差異不顯著。另外，間行混播各處理的RYT值從第1茬到第2茬均呈上升趨勢,而同行混播各處理的RYT值從第1茬到第2茬均呈下降趨勢(表3)。這表明無芒雀麥在刈割后再生性能較差,但紫花苜蓿與無芒雀麥種間相容性較好。

表3　不同混播處理對紫花苜蓿和無芒雀麥RY和RYT的影響

注:“*”表示與“1”有顯著性差異。

2.2不同混播處理對牧草品質的影響

2.2.1對牧草莖葉比的影響牧草品質包括可被草食動物利用的營養(yǎng)物質的數量及品質(適口性、消化率、生物學效率)。CP和EE含量反映牧草的營養(yǎng)價值,莖葉比反映牧草的適口性,纖維素含量則反映牧草的可消化情況。由表4可知：處理a5b5和a6b4第1茬刈割的莖葉比顯著高于其他各處理的(P<0.05),而處理A7B3的顯著低于其他各處理的；處理a7b3和A7B3第2茬刈割的莖葉比均顯著低于其他各處理的。

表4　不同混播條件下2次刈割時牧草的莖葉比

2.2.2對牧草營養(yǎng)物質收獲量的影響從表5可以看出：處理A5B5的CP和EE收獲量在兩個刈割時期均最高,且該處理的CP、EE和NDF全年收獲量在各混播處理中均最高;同行混播各處理的CP、EE收獲量總體上高于間行混播各處理的，而同行混播各處理的NDF收獲量明顯高于間行混播各處理的。

表5　不同混播方式下牧草的CP、EE和NDF收獲量g/m2

2.3不同混播方式下牧草的種間競爭力

由表6可以看出：在混播處理A7B3下紫花苜蓿在不同刈割時期的競爭力值均最大,極顯著高于其他處理的(P<0.01)；在第1茬刈割期, 處理a7b3中紫花苜蓿的競爭力值顯著高于除A7B3外的其他處理的(P<0.05)；在第2茬刈割期,同行混播的其他兩個處理的紫花苜蓿的競爭力也極顯著高于間行混播各處理的。

3　結論和討論

紫花苜蓿和無芒雀麥在單播時在新疆不同地區(qū)均有較好的生長表現(xiàn),但由于新疆不同牧區(qū)條件不一,以上兩個品種的混播研究結果不可適用于所有牧區(qū)[6-7]。在本研究中，紫花苜蓿和無芒雀麥不同混播比例處理在資源利用結構和生產性能方面均不如單播處理,各混播處理兩次刈割的產草量及全年總產草量均低于單播處理,各混播處理的相對產量總和均大于1,這表明豆、禾牧草混播后各自處于占有不同生態(tài)位、利用不同資源的情況,表現(xiàn)出一定的協(xié)調關系。各混播處理兩次刈割時紫花苜蓿的種間競爭力均高于無芒雀麥的(CRA均大于1),這表明紫花苜蓿在種間競爭中取得了優(yōu)勢,抑制了無芒雀麥的生長。張永亮等通過雜花苜蓿和無芒雀麥3∶7混播試驗得出:雜花苜蓿的競爭力大于無芒雀麥；種間競爭的關鍵競爭是光資源競爭,溫度對種間競爭有明顯的影響。本研究試驗基地的光照時間長,晝夜溫差大,不利于無芒雀麥的生長,故其在種間競爭中處于劣勢[8]。本研究得出紫花苜蓿和無芒雀麥以3∶7混播時產草量較高。這與魯為華等在新疆石河子的研究結果一致,不同的是本試驗在刈割過程中紫花苜蓿逐漸取得了優(yōu)勢[3]。

表6　不同混播方式下紫花苜蓿的種間競爭力

本試驗還發(fā)現(xiàn)：同行混播比例為5∶5和7∶3的兩個處理的2次刈割的產草量、干重比、RYT值均較其他處理高,這表明在這兩種混播處理下牧草不僅有較高的生產性能,而且具有較高的環(huán)境資源利用效率。不同混播比例對牧草生產性能影響較小，處理a5b5的RYT值在2個刈割時期呈上升趨勢,說明以5∶5間行混播的牧草群落有較穩(wěn)定的資源利用結構；而處理A5B5的RYT值在2個刈割時期呈下降趨勢,表明以5∶5同行混播時牧草群落中1個種群開始取得競爭優(yōu)勢。

牧草品質是混播草地生產性能的重要體現(xiàn),不同混播方式對牧草品質也有影響[9]。本研究結果表明：間行混播處理a5b5和a6b4第1茬刈割的莖葉比顯著高于其他各處理的, 這表明在資源的利用上,紫花苜蓿和無芒雀麥形成了較好的穩(wěn)定性,混播不僅提高了牧草產量,也提高了營養(yǎng)物質收獲量；而同行混播處理A7B3的莖葉比顯著低于其他各處理的，這表明紫花苜蓿播種量過大影響了其對資源的利用；CP、EE和NDF全年收獲量在混播比例為5∶5時均顯著高于其它混播處理的。因此,提高并維持豆、禾混播草地的生產性能要從調控牧草的干物質產量及相應草群組分和調控牧草的品質兩方面入手[10]。本研究由于時間有限,僅測定了混播草地建植后2年的試驗數據,所得出的結論只是初步結論。

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(責任編輯:黃榮華)

Analysis of Interspecific Competition in Community of Mixedly-sown Alfalfa and Awnless Brome

LAN Ji-yong1, ZHANG Xue-zhou1, ZHANG Li-ping1, ZHANG Hui-hui1,ZHANG Xue-feng2, MA Hai-yan1, LI Xue-sen1*

(1. Grass Industry Research Institute, Xinjiang Academy of Animal Science, Urumqi 830000, China;2. Science and Technology Information Research Institute, Xinjiang Academy of Animal Science, Urumqi 830000, China)

Alfalfa (Medicagosativa) and awnless brome (Bromusinermis) were mixedly sown in different proportions and in different manners (same line or interval line). Using the singly-sown posture as the check, the author analyzed the interspecific competition in the community of mixedly-sown pasture, and studied the influences of different mixed sowing treatments on the growth, yield and quality of pasture. The results indicated that the plant height of alfalfa was the highest in the same-line mixed sowing treatment A7B3, and was the lowest in the interval-line mixed sowing treatment a6b4; while the plant height of awnless brome was the highest in the treatment A7B3, and was the lowest in the single sowing treatment. The mixedly-sown posture in the proportion of 5∶5 had the highest total grass yield and better grass quality. The relative yield total (RYT) of interval-line mixedly-sown posture revealed a rising trend from the first batch harvest to the second batch harvest, while that of same-line mixedly-sown posture showed a decreasing trend. The stem-leaf ratio of posture in the treatment A7B3 was significantly lower than that in other treatments. The CP, EE, and NDF annual harvest yield of posture in the treatment A5B5 were the highest among all treatments. The interspecific competitivity of alfalfa in various treatments was higher than that of awnless brome.

Alfalfa; Awnless brome; Mixed sowing; Interspecific competition; Grass yield

2016-01-20

國家牧草產業(yè)技術體系(CARS-35-43)。

蘭吉勇(1975─),男,實驗師,主要從事牧草栽培及草地農業(yè)系統(tǒng)技術研究。*通訊作者:李學森。

S963.223.3

A

1001-8581(2016)08-0013-05