王辛有, 曹文俠**, 師尚禮, 王小軍, 王世林, 劉婉婷, 白 潔, 李 文

(1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院/草業(yè)生態(tài)系統(tǒng)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/中-美草地畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展研究中心 蘭州 730070; 2.青海大學(xué)畜牧獸醫(yī)科學(xué)院 西寧 810000)

河西走廊是我國重要的草牧業(yè)生產(chǎn)基地, 不合理的利用制度和管理模式導(dǎo)致天然草地退化嚴(yán)重,而干旱缺水的環(huán)境條件也使該地區(qū)各類人工草地的生產(chǎn)力無法滿足畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展的需求。建植高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的放牧型人工草地, 成為發(fā)展集約化高效現(xiàn)代草地畜牧業(yè)的重要途徑。豆科-禾本科混播草地(豆禾混播草地)可在提升草地生產(chǎn)性能的同時,為家畜提供營養(yǎng)均衡的優(yōu)質(zhì)混合牧草, 成為建植放牧型人工草地的優(yōu)先選擇。混播草地組分的平衡與群落結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性是維持豆禾混播草地生產(chǎn)性能與優(yōu)勢的基礎(chǔ), 放牧利用時間、方式和強(qiáng)度, 以及相應(yīng)的配套管理措施均可能影響混播草地最初設(shè)計的草種組分穩(wěn)定性, 并可能導(dǎo)致草地質(zhì)量的下降, 使利用年限縮短。因此, 研究放牧型豆禾混播草地的不同利用和配套管理模式對群落穩(wěn)定性和草地生產(chǎn)性能的影響至關(guān)重要。

放牧是草地最直接和最主要的利用方式。合理的放牧利用不但能提高草地生產(chǎn)力和牧草營養(yǎng)品質(zhì), 而且能有效維持草地群落穩(wěn)定性。李振忠等在葦狀羊茅(Festuca arundinacea)+紅三葉(Trifolium pratense)混播草地上進(jìn)行的模擬放牧研究表明: 刈前高度(始牧期的草層高度) 30 cm和留茬9 cm能使草地生產(chǎn)力最高; 徐震等認(rèn)為留茬5.5 cm有利于維持黑麥草(Lolium perenne)+白三葉(Trifolium repens)混播草地的群落穩(wěn)定性; 劉海泉等則利用模擬放牧的方式對黑麥草+白三葉混播草地的群落結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)力進(jìn)行了綜合評價, 認(rèn)為刈前高度為20 cm、留茬高度為5 cm時, 混播草地群落結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定, 同時草地生產(chǎn)力較高。因此, 不同的刈前高度和刈割強(qiáng)度對草地的影響存在較大差異。近年來, 對豆禾混播草地放牧利用的研究多聚焦于利用強(qiáng)度對草地的影響, 高強(qiáng)度利用會阻礙牧草再生, 加速草地退化, 輕度利用則會浪費(fèi)優(yōu)質(zhì)牧草, 降低草地利用價值。雖然也有學(xué)者針對始牧期的選擇進(jìn)行了相關(guān)研究, 但以草層高度為衡量標(biāo)準(zhǔn)并搭配適量施肥的研究卻十分少見。在混播草地放牧利用過程中, 草層達(dá)到何種高度開始利用也同樣重要, 刈前高度較低會導(dǎo)致牧草沒有足夠的營養(yǎng)物質(zhì)儲備, 嚴(yán)重影響其再生; 刈前高度較高則會導(dǎo)致牧草營養(yǎng)價值降低, 不利于家畜采食利用和消化吸收, 使放牧家畜的生產(chǎn)性能下降。此外, 過高的利用強(qiáng)度和頻率容易導(dǎo)致土壤有效養(yǎng)分供應(yīng)不足, 在科學(xué)放牧利用的同時對土壤進(jìn)行適量補(bǔ)氮, 不僅可以提高草地生產(chǎn)性能、維持群落結(jié)構(gòu)穩(wěn)定, 還可以有效避免養(yǎng)分缺失所導(dǎo)致的草地質(zhì)量下降。由于在豆禾混播草地中滿足禾本科牧草最大生產(chǎn)力所需的氮量遠(yuǎn)高于豆科牧草向其轉(zhuǎn)入的氮, 對豆禾混播草地進(jìn)行適量的氮肥補(bǔ)充可以有效促進(jìn)禾本科牧草的生長。有研究表明, 在放牧條件下對草地施氮有利于牧草地下部分的生長, 能提高牧草水分和營養(yǎng)物質(zhì)的利用率。因此, 選擇合理的刈前高度、刈割強(qiáng)度和配套的施肥管理模式是放牧型豆禾混播草地科學(xué)利用的重要基礎(chǔ)。

目前有多項(xiàng)研究顯示, 刈割是一種快捷有效的模擬放牧技術(shù), 雖不考慮家畜踐踏、糞尿歸還等多方面的綜合作用, 但可以直觀有效地研究家畜采食作用對草地生產(chǎn)性能和群落結(jié)構(gòu)的影響。本研究以‘清水’紫花苜蓿(Medicago sativa cv Qingshui)+無芒雀麥(Bromus inermis)+長穗偃麥草(Elytrigia elongate)混播草地為研究對象, 通過刈割模擬放牧利用, 篩選適宜的刈前高度、刈割強(qiáng)度組合以及配套施氮水平, 探討放牧利用和施氮管理對豆禾混播草地生產(chǎn)性能和群落結(jié)構(gòu)的影響機(jī)制, 為豆禾混播草地放牧利用和配套施肥管理提供技術(shù)參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于河西走廊的甘肅酒泉市肅州區(qū)鏵尖鄉(xiāng)漫水灘村(39°40′12.05″N, 98°49′21.80″E, 海拔1387.20 m), 屬大陸性干旱氣候, 最高氣溫38.0 ℃, 最低氣溫—31.6 ℃,年均溫7.9 ℃。年降水量87.70 mm,夏季降水量為48.40 mm, 占全年總降水量的56.70%,年蒸發(fā)量為2140 mm, 為降水量的24.40倍。年均日照時數(shù)3033.40 h, 平均每天日照時數(shù)8.30 h。無霜期短,年平均130 d。試驗(yàn)前土壤總鹽含量為7.82 g?kg, pH為7.83, 有機(jī)質(zhì)含量為3.13 g?kg, 堿解氮含量為24.87 mg?kg, 速效磷含量為57.67 mg?kg, 速效鉀含量為118.12 mg?kg。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計

根據(jù)前期研究結(jié)果, 試驗(yàn)對象為2017年4月以刈牧兼用型‘清水’紫花苜蓿、無芒雀麥和長穗偃麥草1∶1∶1建植的豆禾混播草地, 混播方式為同行條播, 行間距20 cm。4月上旬返青, 10月中旬停止生長, 傳統(tǒng)方式每年可在6月上旬、7月下旬及9月下旬各刈割1次, 全年可刈割3茬。全生育期保持充分灌水，灌溉方式為噴灌?！逅匣ㄜ俎２莘N由甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院提供, 無芒雀麥和長穗偃麥草草種由北京正道種業(yè)有限公司提供。本試驗(yàn)所用氮肥為尿素(N≥46%)。

本研究于2020年開展刈割模擬放牧利用與施氮試驗(yàn)。2019年混播草地基本情況見圖1, 試驗(yàn)前混播草地中紫花苜蓿的生物量和蓋度遠(yuǎn)高于兩種禾本科牧草, 分枝數(shù)則為豆科牧草略小于禾本科牧草, 營養(yǎng)品質(zhì)方面表現(xiàn)為各牧草總體偏低, 豆科牧草略高于禾本科牧草。由此認(rèn)為混播草地中豆科牧草占比高于禾本科牧草, 且草地生產(chǎn)性能偏低, 需通過模擬放牧和施氮的方式來增加禾本科牧草在群落中的占比并提高草地生產(chǎn)性能, 以達(dá)到維持草地組分平衡和提高草地生產(chǎn)性能的目的。

圖1 模擬放牧及施氮前混播草地相關(guān)指標(biāo)Fig.1 Related indexes of legume-grass mixed grassland before and simulated grazing and nitrogen addition

本試驗(yàn)采用L(3×4)混合位級正交試驗(yàn)設(shè)計,共16個處理, 隨機(jī)排列, 小區(qū)面積為5 m×5 m, 小區(qū)間隔行為1 m。根據(jù)前期研究篩選結(jié)果, 設(shè)置刈前高度[20 cm (S)、30 cm (S)、40 cm (S)]、刈割強(qiáng)度[2 cm (E)、5 cm (E)、8 cm (E)、11 cm (E)]和施氮量 [0 kg(N)?hm(N)、75 kg(N)?hm(N)、150 kg(N)?hm(N)、225 kg(N)?hm(N)]為試驗(yàn)因素。各試驗(yàn)因子的水平值分布如表1所示。以人工刈割模擬放牧, 在第一次利用后施氮, 施肥方式為開溝深施, 深度為10 cm。各小區(qū)在草層高度達(dá)到試驗(yàn)設(shè)計的刈前高度后刈割, 當(dāng)刈割后的再生草長到試驗(yàn)設(shè)計的刈前高度后繼續(xù)按照試驗(yàn)設(shè)計要求進(jìn)行刈割。

表1 L16 (31×42)正交矩陣表Table 1 L16 (31×42) orthogonal matrix table

1.3 測定指標(biāo)與方法

于混播草地草層高度達(dá)到試驗(yàn)設(shè)計的刈前高度后在每個小區(qū)選取3個有代表性的1 m×1 m樣方, 采用針刺法測定各混播牧草的分蓋度。同時選擇3個有代表性的1 m條播樣段, 記錄各混播牧草的分枝數(shù)/分蘗數(shù), 按照試驗(yàn)設(shè)計的刈割強(qiáng)度取樣, 并測定各牧草地上生物量。在每個小區(qū)按照試驗(yàn)設(shè)計的刈割強(qiáng)度剪取各混播牧草500 g, 用于測定分種牧草營養(yǎng)品質(zhì), 將所有植物樣品帶回實(shí)驗(yàn)室在105 ℃下殺青30 min后轉(zhuǎn)到75 ℃烘至恒重。烘干后的植物樣品置于粉樣機(jī)中粉碎并過1 mm篩, 樣段牧草用于測定混合牧草營養(yǎng)品質(zhì)。每次刈割前均按照上述方法對牧草指標(biāo)及營養(yǎng)品質(zhì)進(jìn)行采集分析。

2019年試驗(yàn)小區(qū)統(tǒng)一于豆科牧草初花期進(jìn)行刈割, 留茬高度為5 cm, 全年共刈割3茬, 分別為2019年6月上旬、7月下旬和9月下旬, 全年不施肥, 其他管理措施與2020年一致。每次刈割前按照留茬5 cm對各混播牧草進(jìn)行采樣, 測定其生物量、蓋度、分枝數(shù)和營養(yǎng)品質(zhì), 分析測定方法與2020年一致。文中2019年生物量為3茬總和, 蓋度、分枝數(shù)和牧草營養(yǎng)品質(zhì)則為3茬平均值。用于比較處理前后混播草地各指標(biāo)變化情況。

采用凱氏定氮法測定牧草粗蛋白含量, 采用范氏法測定牧草中性洗滌纖維含量(NDF)和牧草酸性洗滌纖維含量(ADF)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

相對飼用價值計算方法:

式中: RFV表示相對飼用價值; DMI表示干物質(zhì)采食量, 單位%BW, 含義為占體重的百分比; DDM表示可消化干物質(zhì), 單位%DM, 含義為占干物質(zhì)的百分比; NDF表示牧草中性洗滌纖維; ADF表示牧草酸性洗滌纖維。值相加記為k, 取 k=K, 該因素的極差R為K—

使用 Microsoft Excel 2010 進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和極差分析, 并使用 Origin 2021和 R 4.0.2 (R Development Core Team)作圖。牧草營養(yǎng)物質(zhì)含量為一年中所有刈割茬次的平均值。生物量為全年各茬次生物量之和, 粗蛋白含量及相對飼用價值為全年各茬次的平均值。極差分析方法為: 將某一因素x水平下的測定K, 優(yōu)水平為該因素出現(xiàn)K時的水平, 主次順序?yàn)樵撘蛩豄的大小順序。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理下草地利用次數(shù)和牧草再生天數(shù)

不同處理對草地的生長特征產(chǎn)生了明顯的影響。隨牧草凈收獲高度(刈前高度與刈割強(qiáng)度的差值)降低, 草地全年可利用次數(shù)增加(4～6次)。休牧天數(shù)隨利用次數(shù)增加而先縮短后延長, 由于各處理的牧草凈收獲高度一定, 因此其生長速度呈現(xiàn)先加快后減慢的趨勢, 在第2～4次利用前達(dá)最快。其中處理SEN、SEN、SEN和SEN由于凈收獲高度較小(12 cm和9 cm), 全年利用次數(shù)達(dá)6次, 導(dǎo)致其生長速度較快, 但生長期較短(圖2)。

圖2 不同處理混播草地模擬放牧日期、放牧?xí)r間、休牧天數(shù)及放牧次數(shù)Fig.2 Simulated grazing date, grazing time, days of rest grazing and grazing times of legume-grass mixed grassland under different treatments

2.2 模擬放牧及氮素添加對混播草地群落特征的影響

2.2.1 對混播草地蓋度的影響

圖3為第1次刈割前和最后1次刈割前混播草地中禾本科牧草的分蓋度。經(jīng)過多次模擬放牧后,大多數(shù)處理的禾本科牧草蓋度較放牧前有了較大提高, 僅有3個處理的禾草蓋度發(fā)生下降, SEN由29%降至20%, SEN由30%降至20%, SEN由27%降至15%。處理SEN(21個百分點(diǎn))、SEN(25個百分點(diǎn))、SEN(26個百分點(diǎn))、SEN(41個百分點(diǎn))、SEN(26個百分點(diǎn))和SEN(25個百分點(diǎn))的增幅較大。其中, 處理SEN、SEN、SEN、SEN和SEN經(jīng)過模擬放牧后的豆禾蓋度比等于或接近1∶1。

圖3 模擬放牧及施氮前后混播草地中禾本科牧草蓋度變化Fig.3 Grass coverage of grass in legume-grass mixed grassland before the first simulated grazing (moving) and after the last simulated grazing under nitrogen addition

經(jīng)過多次模擬放牧與施氮, 豆科牧草蓋度較2019年下降部分的降幅為1.22%～73.71%, 上升部分的增幅為5.41%和12.10%; 禾本科牧草蓋度下降部分的降幅在2.12%～58.11%, 上升部分的增幅在11.90%～81.90% (圖4)。由于豆科牧草蓋度降幅大于增幅, 禾本科牧草蓋度增幅大于降幅, 所以模擬放牧及施氮能有效增加禾本科牧草在群落中的競爭力。

圖4 不同處理下模擬放牧過程中混播草地各牧草分枝及總分枝數(shù)變化Fig.4 Changes of branches and total branches of each forage in legume-grass mixed grassland during simulated grazing under different treatments

2.2.2 模擬放牧及氮素添加對混播草地分枝數(shù)/分蘗數(shù)的影響

由圖5可知, 在第1次刈割前各牧草分枝數(shù)為紫花苜蓿＞無芒雀麥＞長穗偃麥草。隨刈割茬次增加,無芒雀麥的分蘗數(shù)呈上升趨勢, 在后期多出現(xiàn)不同程度下降, 這與紫花苜蓿分枝數(shù)減少有直接關(guān)系。而SEN、SEN、SEN和SEN中無芒雀麥的分蘗數(shù)在處理后期仍然出現(xiàn)小幅度增加。在處理后期紫花苜蓿的分枝數(shù)除SEN和SEN外, 其他處理均大幅減少, 減少范圍在216～642 No.?m。

圖5 與試驗(yàn)前相比不同處理混播草地牧草蓋度和分枝數(shù)的變化Fig.5 Changes of coverage and branch number of forages in legume-grass mixed grassland under different treatments compared with those before experiment

在調(diào)控后期, SEN、SEN、SEN、SEN和SEN的長穗偃麥草分蘗數(shù)均達(dá)到250個?m以上, 恢復(fù)效果較好。處理SEN、SEN、SEN、SEN、SEN、SEN、SEN和SEN中的豆科牧草分枝數(shù)與禾本科牧草分蘗數(shù)相差較多(差值大于400個?m), 其余處理較為接近。其中SEN、SEN、SEN、SEN和SEN中豆科牧草分枝數(shù)與禾本科牧草分蘗數(shù)最為接近(差值小于150個?m)?？紤]到對長穗偃麥草的調(diào)控作用, 認(rèn)為處理SEN、SEN和SEN對混播草地分枝數(shù)調(diào)控作用效果最好。

除SEN中禾本科牧草分蘗數(shù)較2019年下降1.91%外, 其余處理的豆科牧草分枝數(shù)和禾本科牧草分蘗數(shù)均有所增加, 增幅分別為11.62%～82.51%和2.60%～75.21%。由此可見模擬放牧及施氮有利于混播草地中各牧草分枝數(shù)的增加(圖4)。

2.3 模擬放牧及氮素添加對混播草地生物量結(jié)構(gòu)的影響

對混播草地不同牧草生物量及草地總生物量進(jìn)行極差分析得出表2。極差(R)越大代表該因素對所討論指標(biāo)的影響越大。刈前高度(S)、刈割強(qiáng)度(E)和施氮量(N) 3種因素對紫花苜蓿、長穗偃麥草和草地總生物量產(chǎn)生影響的大小均為S＞E＞N; 對無芒雀麥生物量產(chǎn)生影響的大小為N＞S＞E。因此刈前高度對混播草地生物量的影響大于刈割強(qiáng)度, 且高水平施氮更有利于增加無芒雀麥的生物量。

表2 各混播牧草生物量及營養(yǎng)價值的極差(Rj)及各處理因素最佳水平Table 2 Range (Rj) of biomass and nutritional value of each mixed forage and the optimal level of each treatment factor

隨刈割茬次增加, 混播草地中紫花苜蓿與無芒雀麥的生物量總體呈下降趨勢, 草地總生物量變化趨勢與紫花苜?；疽恢隆＝?jīng)過多次刈割調(diào)控后,SEN、SEN、SEN、SEN、SEN、SEN、SEN和SEN的豆禾牧草生物量較為接近, 差值小于500 kg?hm(圖6)。

與2019年相比, 豆科牧草生物量除處理13(SEN, 6.21%)和處理14 (SEN, 16.11%)有所上升外, 其他處理降低7.90%～60.91%; 所有處理的禾本科牧草生物量均呈降低趨勢, 降幅為4.73%～58.81%。豆科與禾本科牧草生物量下降幅度較小的處理分別為處理11 (SEN)、處理16 (SEN)與處理1(SEN)、處理6 (SEN)、處理8 (SEN)、處理11(SEN)、處理14 (SEN), 降幅均小于10% (圖7)。結(jié)合圖6結(jié)果認(rèn)為: 全年利用5次的SEN處理可使混播草地在高產(chǎn)的同時維持產(chǎn)量組成合理(年總產(chǎn)量可達(dá)15 173.41 kg?hm)。

圖6 不同處理下豆禾牧草及混播草地生物量隨利用次數(shù)的變化趨勢Fig.6 Changes of biomass of each forage in legume-grass mixed grassland under different treatments with utilization times

圖7 與試驗(yàn)前相比不同處理混播草地牧草生物量的變化情況Fig.7 Changes of biomass of forages in legume-grass mixed grassland under different treatments compared with those before experiment

2.4 模擬放牧及氮素添加對混播草地牧草營養(yǎng)品質(zhì)的影響

2.4.1 對混播草地牧草粗蛋白含量的影響

3種因素對牧草粗蛋白含量的影響除無芒雀麥為E因素最大外, 其余均為N因素最大, 且所有牧草的“施氮量最優(yōu)解”均為225 kg(N)·hm, 同時N因素對牧草粗蛋白含量的影響始終大于S因素(表2)。由圖8可知各處理中牧草粗蛋白含量的最大值分別為:紫花苜蓿處理14 (SEN, 17.62%), 無芒雀 麥 處理14 (SEN, 15.50%), 長穗偃麥草處理12 (SEN,15.31%),混合草 處 理2 (SEN, 15.51%)?；旌喜莸拇值鞍缀恳蕴幚? (SEN, 15.50%)、處理14(SEN(14.62%)、處理8 (SEN, 14.31%)和處理12(SEN, 14.31%)較高。

經(jīng)過模擬放牧及施氮對混播草地的調(diào)控, 豆禾牧草的粗蛋白含量較2019年有較大程度增加, 增幅分別為15.51%～51.22%和10.90%～45.13%。由此可見在高頻率利用的同時對草地施氮可有效提高混播草地牧草營養(yǎng)價值, 且對豆科牧草的促進(jìn)作用更明顯(圖9)。

2.4.2 對混播草地牧草相對飼用價值的影響

3因素對紫花苜蓿和無芒雀麥相對飼用價值影響的大小為S＞N＞E, 對長穗偃麥草相對飼用價值影響的大小為N＞S＞E, 對混合草相對飼用價值影響的大小為E＞N＞S (表2)。由圖8可知各處理中牧草相對飼用價值的最大值分別為: 紫花苜蓿處理4(SEN, 223.68), 無芒雀麥處理11 (SEN, 139.10), 長穗偃麥草處理16 (SEN, 131.83), 混合草處理13(SEN,184.93)。混合草相對飼用價值以處理13(SEN,184.93)、處 理2 (SEN,176.48)、處 理3(SEN, 173.29)和處理4 (SEN, 172.83)較高。這4個處理下3種混播牧草的相對飼用價值也都處于較高水平。

圖8 模擬放牧及施氮對牧草營養(yǎng)價值的影響Fig.8 Effects of simulated grazing and nitrogen addition on the nutritional value of herbage

經(jīng)過模擬放牧與施氮的調(diào)控, 牧草相對飼用價值較2019年有了較大提高。豆禾牧草相對飼用價值的增幅分別為50.20%～125.70%和29.21%～49.42%,豆科牧草增幅更大, 效果更明顯(圖9)。

圖9 不同處理混播草地牧草營養(yǎng)品質(zhì)增幅情況Fig.9 The increase of nutritional quality of forage in mixed grassland under different treatments

3 討論

當(dāng)前河西走廊地區(qū)牧草種植收獲方式單一(多為一年刈割3～4茬的紫花苜蓿單播草地)。由于沒有適合放牧的人工草地, 導(dǎo)致當(dāng)?shù)靥烊徊莸剡M(jìn)一步退化, 現(xiàn)代畜牧業(yè)始終無法快速高效發(fā)展。采用根莖型‘清水’紫花苜蓿建植刈牧兼用型豆禾混播草地既能滿足農(nóng)戶收獲干草的需求, 也能為牧戶提供良好的放牧草場。關(guān)于該草地應(yīng)如何科學(xué)利用, 前期已針對刈割施肥制度進(jìn)行了較詳盡的研究, 本文著重研究了放牧配合施氮的利用管理模式。

選擇合理的刈前高度對維持混播草地生產(chǎn)性能和群落結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定十分重要。刈前高度決定了牧草株高, 而其對生物量具有較大的貢獻(xiàn)率, 所以單株生物量的增加促進(jìn)了草地總生物量的提升。而牧草發(fā)育程度往往與株高呈正相關(guān)。提高刈前高度會使牧草木質(zhì)化程度加劇, 降低牧草營養(yǎng)價值。同時,研究區(qū)氣候干旱, 土壤鹽堿化嚴(yán)重的自然環(huán)境更適合根系發(fā)達(dá)、抗逆性強(qiáng)的紫花苜蓿生長, 過高的刈前高度會使紫花苜蓿對禾本科牧草產(chǎn)生遮陰作用,降低禾草光合速率, 使其生長發(fā)育受限, 這是造成禾草蓋度降低的主要原因。

刈割強(qiáng)度更多影響了草地利用率和牧草再生,不同牧草對刈割強(qiáng)度的響應(yīng)也存在差異。有研究表明, 低留茬能降低紫花苜蓿莖葉比, 同時減少殘留在地上的枯枝, 促進(jìn)新鮮枝條從地下發(fā)生, 從而提高牧草粗蛋白含量和相對飼用價值。但高留茬卻能起到促進(jìn)禾本科牧草生長、抑制豆科牧草生長的作用, 對于紫花苜蓿占優(yōu)的混播草地來說, 能有效調(diào)控其群落結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。留茬越高, 能保留的禾草光合作用組織就越多, 從而增加其分蘗數(shù); 同時紫花苜蓿莖葉比增加、分枝數(shù)減少, 削弱了其對水分、光照等自然資源的競爭力, 由此來達(dá)到平衡群落結(jié)構(gòu)的目的。

鑒于研究區(qū)土壤肥力條件較差, 且高頻率、高強(qiáng)度利用會帶走大量土壤養(yǎng)分。因此, 適量施氮能補(bǔ)充土壤養(yǎng)分的缺失, 滿足植物生長對營養(yǎng)的需求。有研究發(fā)現(xiàn), 禾本科草對草地生產(chǎn)性能的貢獻(xiàn)極大。因?yàn)楹瘫究撇萆L過程中對氮素需求量較高, 而從豆科牧草中轉(zhuǎn)移的氮量又無法滿足, 所以施氮能有效促進(jìn)禾草生長并提高其營養(yǎng)價值, 改善混播草地產(chǎn)量組成。另外, 增施氮肥也可促使禾本科牧草在群落中占據(jù)優(yōu)勢地位, 當(dāng)土壤養(yǎng)分無法滿足牧草生長發(fā)育時, 適量施氮能補(bǔ)足禾本科牧草對養(yǎng)分的需求, 提升其競爭力, 使混播草地群落的結(jié)構(gòu)更平衡穩(wěn)定。

科學(xué)地放牧利用搭配合理的施肥管理是解決河西走廊地區(qū)因常年單播紫花苜蓿所導(dǎo)致的利用方式單一、利用年限短和產(chǎn)量下降速度快等問題的關(guān)鍵措施。模擬放牧利用制度決定了牧草凈收獲高度及草地利用次數(shù), 隨利用頻率和茬次的增加, 牧草分枝數(shù)開始減少, 草地地上生物量發(fā)生了不同程度的下降; 而牧草營養(yǎng)價值則因?yàn)檐俎Ｇo葉比的降低而獲得較大幅度提升, 同時有效增加禾本科草蓋度和分蘗數(shù), 這是紫花苜蓿不耐牧而禾草適宜多次利用的特性所導(dǎo)致的。

4 結(jié)論

通過對河西走廊地區(qū)豆禾混播草地群落結(jié)構(gòu)與生產(chǎn)性能的研究發(fā)現(xiàn): 1)增加放牧頻率或減小刈割強(qiáng)度, 有利于增加禾本科牧草在群落中的占比, 對比例增長過快的紫花苜蓿有較好的抑制作用, 30 cm刈前高度, 8 cm刈割強(qiáng)度配合225 kg(N)·hm的施氮量可使混播草地群落結(jié)構(gòu)最穩(wěn)定, 豆禾比最接近1∶1。2)刈前高度和刈割強(qiáng)度是混播草地產(chǎn)草量的主要影響因素, 與刈割利用相比, 放牧使草地產(chǎn)量發(fā)生一定程度的下降, 但牧草營養(yǎng)品質(zhì)則會有較大提升。當(dāng)刈前高度為40 cm, 刈割強(qiáng)度為5 cm, 施氮量225 kg(N)·hm時草地生物量最大(17 707.80 kg·hm), 當(dāng)刈前高度為20 cm, 刈割強(qiáng)度為2 cm, 施氮量225 kg(N)·hm時牧草營養(yǎng)價值最高(混合草粗蛋白含量和相對飼用價值分別為15.46%和176.48)。3)綜合混播草地群落結(jié)構(gòu)及生產(chǎn)性能的研究結(jié)果認(rèn)為: 河西走廊地區(qū)豆禾混播草地最適放牧利用及施氮方式為: 30 cm刈前高度, 8 cm刈割強(qiáng)度以及225 kg(N)·hm的施氮量。