播量對紅豆草和苜蓿生產特性的影響

李建偉，吳建平，張利平，王欣榮，羅志娜，陳本建

(1.甘肅農業大學，甘肅 蘭州 730070；2.草業生態系統教育部重點實驗室 甘肅農業大學，甘肅 蘭州 730070)

冶力關鎮位于甘南藏族自治州臨潭縣北部的半農半牧區，天然草地的類型為高山草原和高寒草甸。該地區的畜牧業生產中的突出問題是飼料短缺和超載過牧，導致該區域內的大面積天然草地變成了“黑土型”退化草地。我國高寒牧區近年來由于多種原因導致草地退化，生產力水平降低，天然草地的壓力加重，嚴重破壞了草原生態環境，對生態安全造成了嚴重的威脅；再加上氣候寒冷，冬季漫長，大多數區域枯草期長達7個月，導致高寒牧區畜牧業生產中飼草料缺乏，尤其是蛋白質飼草料缺乏[1-4]。建立人工草地，種植優良牧草，是緩解天然草地的放牧壓、增加飼草供給、遏制草地退化、促進經濟社會發展的重要手段。有研究[5]表明，天然草地中每增加1%的人工草地，生產水平提高4%，當人工草地增加到10%時，天然草地生產水平提高一倍。雜花苜蓿(Medicagovaria)和紅豆草(Onobrychisviciaefolia)是西北地區種植較為廣泛，產量高、品質好的豆科牧草[6]。其中的甘農1號雜花苜蓿(M.variacv.Gannong No.1)是具有較好的抗寒性苜蓿品種[7]；紅豆草品質和產量在定西等冷涼干旱地區都有上好的表現[8]。為此，以甘農1號雜花苜蓿和甘肅紅豆草(O.viciaefoliacv.Gansu)為播種材料，研究不同播量下的產量和營養動態及越冬能力，探討其在高寒山區的生產性能及適應性，為高寒山區建立苜蓿和紅豆草栽培草地提供參考依據。

1 材料與方法

1.1試驗地概況 試驗地位于臨潭縣冶力關鎮， 103°37′ E， 34°59′ N，海拔2 590 m，屬山坡梯田，基本氣候特征是春季回暖慢，降水量少，夏季多雷暴和冰雹，秋季降溫迅速，冬季寒冷，四季不分明，年平均氣溫3.2 ℃，年平均降水量518 mm，主要集中在夏季，多地形雨，年蒸發量為1 487 mm，年平均相對濕度91%，相對無霜期65 d，絕對無霜期10 d左右。2010年對0～30 cm的土壤質地進行化驗，土壤養分見表1。無灌溉條件，該地前茬為燕麥(Avenasaliva)。

1.2試驗方法 供試材料為甘農一號雜花苜蓿、甘肅紅豆草，每種牧草設置3個播量(根據各材料理論播種量上下浮動30%設置3個播種梯度,分別為播量1、2、3)，3次重復,共18個小區，小區采取隨機區組排列。小區面積為 4.0 m2，行距30 cm。在天然草地草本植物剛剛返青時的2010年4月28日播種，手鋤開溝，條播，東西向排列，播種量和播種深度見表2，無灌溉條件，其他管理同大田生產。

表1 試驗地土壤養分概況

表2 供試材料品質及播種設計

1.3測定項目及方法

1.3.1物候期 觀測項目包括出苗期、分枝期、現蕾期、開花期、結莢期、成熟期。方法為目測法，即目測有50%的植物進入某物候期即為該物候期[9]。

1.3.2株高 出苗后，每個小區選取有代表性的植株10株，每隔15 d測定其伸展高度，取平均值。

1.3.3生長速率 生物量的凈積累用生物量的生長率來表示[10]。絕對生長速率(AGR)是指單位時間單位面積(單株，以下同)內植物的增長量；相對生長速率(RGR)是指單位質量的植物在單位時間內的凈積累速率(也稱凈積累效率)，即單位植物有機物質的增長速率[11-12]。

式中，M1和M2分別為t1和t2時的地上生物量[13]。

具體測定方法：出苗75 d后，每隔15 d取樣測產一次，10月5日結束，共計5次。每個小區內中段取0.5 m的行長，測定單株數、齊地面刈割測定鮮質量。鮮樣烘干后測干質量和營養成分含量。

1.3.4草產量 于生長末期2010年10月5日(日均溫10 ℃)每小區選取1.0 m2，齊地面刈割，收割后立刻稱取鮮質量。之后分取500 g鮮樣，重復3次，測定鮮干比。

1.3.5越冬率 每個小區內選擇有代表性的樣段2段，每段長0.6 m，其中一段做覆土處理，越冬前(2010年11月)和次年返青后(2011年5月)分別測定樣段中植株總數及返青數。

越冬率在85%以上為越冬能力強，能夠安全越冬；越冬率在60%～85%為越冬能力一般，可以基本越冬；越冬率低于60%為越冬能力差，不能越冬[14-17]。

1.3.6營養成分 樣品經篩孔徑為1 mm粉碎機粉碎后測定營養成分。粗蛋白質(CP)：半微量凱氏定氮法[18]測定；粗纖維(CF)：酸堿分次水解法[18]測定；粗脂肪(EE)：索氏浸提法[18]測定；粗灰分(CA)：灼燒干重法[18]測定；磷(P)：氫醌亞硫酸鈉法[18]測定；鈣(Ca)：絡合滴定法[18]測定。

1.4數據處理 通過Excel軟件進行數據處理及做圖表，SPSS軟件進行統計分析。

2 結果與分析

2.1物候期 紅豆草和甘農一號雜花苜蓿在臨潭縣冶力關地區種植當年兩種牧草均未完成生活史，僅停留在分枝期(表3)。甘肅紅豆草和甘農一號雜花苜蓿分別在出苗后96和51 d進入分枝期。播量對生育時期影響較小，3種播量的生育時期基本一致。

表3 供試材料的生育期觀測 月-日

2.2株高 甘肅紅豆草3個播量間的株高變化動態相似(圖1)。在7月20日之前，3個播量的株高增長都較迅速，其中播量3高于播量1和播量2；之后增長平穩，播量1高于播量2和播量3，比播量3高3.50 cm。生長速度都在6月20日-7月5日出現高峰，之后降低。

甘農一號雜花苜蓿株高在8月20日之前增長迅速，之后增長減緩(圖1)。在8月5日之前播量3株高高于播量1和播量2，之后播量1高于播量2和播量3；播量間的株高變化動態相似；生長速度在7月5-20日出現高峰，之后減慢，減速比紅豆草平穩，播量1比播量3高2.72 cm。

兩種牧草的株高最終都表現為播量1>播量2>播量3，說明稀植能增加植株高度。

圖1 不同播量的甘肅紅豆草和甘農一號苜蓿株高變化動態

2.3地上生物量的生長率動態 3個播量的紅豆草鮮質量和干質量在8月20日―9月5日AGR和RGR達到最大值(表4)，表明牧草進入快速增長期，該時段處于紅豆草由苗期向分枝期過渡，所以地上生物量增長迅速；9月20日之前AGR>0，9月20日之后鮮質量的AGR<0，干質量除播量1的 AGR>0，其他AGR<0。主要原因是生長環境變壞，葉片逐漸老化枯黃脫落，光合效率降低，呼吸消耗增大，地上各器官營養物質向地下器官轉移增多，生物量得不到積累。

紅豆草播量間的生物量AGR和RGR的變化趨勢大致相同，RGR反映植物的生產效率，在9月20日-10月5日播量1干質量的RGR>0,說明有機物積累多、消耗量相對少，生物量得到積累，3個播量干物質的RGR表現為RGR1>0>RGR2>RGR3，三者間達極顯著水平(P<0.01)，說明稀植能夠延長紅豆草的地上生物量積累期。

甘農一號苜蓿播量間的生物量AGR和RGR的變化趨勢大致相同，都呈下降的趨勢(表5)，說明生物量積累效率在逐漸降低，生物量積累的高峰期已過。3個播量在9月5日之前的甘農一號苜蓿鮮質量的AGR、RGR>0，之后AGR、RGR<0，在9月20日之后干質量的AGR、RGR<0，主要原因是生長環境變壞，牧草葉片枯黃脫落，光合產物積累減少。生長后期3個播量的RGR表現均<0；RGR1>RGR2>RGR3，三者間達極顯著水平(P<0.01)，說明稀植能夠延長其地上生物量積累期。

表4 不同播量下甘肅紅豆草地上生物量的絕對生長率和相對生長率

表5 不同播量下甘農一號苜蓿地上生物量的絕對生長率和相對生長率

2.4草產量 紅豆草播量2的鮮草和干草產量最高，分別為11 734.0和3 357.8 kg/hm2。鮮草產量播量2較播量1差異達極顯著(P<0.01)，和播量3之間差異顯著(P<0.05)，播量1和播量3之間差異不顯著(P>0.05)。干草產量播量2和播量3之間差異不顯著(P>0.05)，和播量1之間差異達極顯著(P<0.01)。鮮草和干草產量都表現為播量2>播量3>播量1(表6)，說明在該地區紅豆草在標準播量 2下產量最高，增加和減少密度會促使其產草量降低。

甘農一號苜蓿播量3的鮮草和干草產量最高，分別為5 217.5和1 690.9 kg/hm2。鮮草產量播量3與播量2之間差異不顯著，較播量1差異顯著(P<0.05)，但未達到極顯著水平(P>0.01),干草與鮮草產量一致。鮮草和干草產量都表現為播量3>播量2>播量1(表6)，說明在該地區甘農一號苜蓿適當的增加播量能促使其產草量增加。

2.5越冬率 播種翌年春季在牧草返青時測定越冬率(表7)。結果表明甘肅紅豆草和甘農一號苜蓿的各種處理的越冬率都較高，都能夠安全越冬，播量間差異不顯著(P>0.05)。兩種牧草的覆土比未覆土處理越冬率分別提高約1%和2%，但是未達到顯著(P>0.05)，說明在該地區兩種牧草的越冬可以不使用保護措施。

表6 不同播量下甘肅紅豆草的草產量和越冬率

表7 不同播量下甘農一號苜蓿草產量和越冬率

2.6牧草營養成分 8月5日之后不同播量紅豆草的營養成分隨著時間的變化不盡相同，粗蛋白、粗灰分和磷含量隨生育期的延長呈下降的趨勢，粗纖維和粗脂肪含量隨生育期的延長逐漸上升，鈣變化不明顯(表8)。

不同播量紅豆草的粗蛋白含量都在8月5日最高，播量2>播量3>播量1，播量2與播量3之間差異不顯著(P>0.05)，較播量1差異顯著(P<0.05)，之后下降，在下降過程中播量2的粗蛋白含量下降迅速，降低了2.31百分點，10月5日三播量間差異不顯著(P>0.05)，粗蛋白含量都處于最低；其中播量1的粗蛋白含量在9月5日較前期有所增長，之后又下降。粗灰分含量隨生育期的延長呈下降的趨勢，播量3的粗灰分含量下降迅速，降低了1.18百分點，播量1降低較慢。播量1和播量2在9月5日粗灰分含量較前期有所增長，三播量間差異不顯著(P>0.05)。粗纖維含量在整個生育期變化幅度最大，隨著生長發育其含量逐漸增加，8月5日粗纖維含量最低，三播量間差異不顯著(P>0.05)，10月5日達到最高，播量1>播量3>播量2，播量1與播量3之間差異不顯著(P>0.05)，較播量2差異顯著(P<0.05)，但未達到極顯著水平(P>0.01)，播量1增長速度最快，增長了4.25百分點。粗脂肪含量隨生育期的延長呈增長趨勢，播量3增長迅速，增長0.68百分點，9月20日達到最高，之后下降，播量1和播量2在10月5日最高。磷和鈣含量不同播量間差異都不顯著(P>0.05)，磷呈降低趨勢(表8)。

不同播量甘農一號苜蓿的粗蛋白、粗灰分、粗脂肪和磷含量在8月5日之后隨生育期的延長呈下降的趨勢，粗纖維和鈣隨生育期的延長整體呈上升的趨勢(表9)。

表8 不同播量和時期甘肅紅豆草的養分含量 %

表9 不同播量和時期甘農一號苜蓿的養分含量 %

不同播量苜蓿的粗蛋白含量都在8月5日最高，之后下降，在下降過程中播量3的粗蛋白含量下降迅速，降低了4.27百分點，10月5日粗蛋白含量都處于最低，在粗蛋白下降過程中，除8月20日播量1較播量3差異顯著外(P<0.05)，其他時間播量間差異都不顯著(P>0.05)。粗灰分含量隨生育期的延長整體呈下降的趨勢，播量2的粗灰分含量下降迅速，降低了1.47百分點，播量1降低較慢。粗纖維含量在整個生育期變化幅度最大，隨著生長發育其含量逐漸增高，8月5日最低，三播量間差異不顯著(P>0.05)，10月5日達到最高，播量3>播量2>播量1，播量3較播量1差異顯著(P<0.05)，但未達到極顯著水平(P>0.01)，播量3增長速度最快，增長了4.68百分點。粗脂肪含量隨生育期的延長呈降低趨勢，播量3降低迅速，降低了0.53百分點。磷和鈣含量在整個生育期分別呈降低和上升趨勢，不同播量間差異均不顯著(P>0.05)(表9)。

3 討論與小結

本研究表明，甘肅紅豆草和甘農一號苜蓿作為飼草在該地區種植是可行的，分別以播量2和播量3種植草產量高，適應性強，飼料利用價值高，一次種植可多年收獲，具有很大的生產潛力和發展前途，在一定程度上可以解決蛋白飼草料缺乏的問題。陳寶書[8]研究表明甘肅紅豆草可在海拔2 800 m以下的干旱、半干旱地區種植；魏學紅等[19]在西藏海拔近3 000 m的林芝地區對甘肅紅豆草的引種試驗中表明甘肅紅豆草具有良好的適應性，可在該地區作為一種優良飼草進行推廣；張榕等[20]、劉秀梅等[1,3],對甘肅紅豆草和苜蓿在海拔3 000 m的甘肅夏河縣、合作市的適應性研究中表明兩種牧草可以作為飼草利用；曹致中等[21]指出甘農1號苜蓿可在黃土高原北部、西部，青藏高原邊緣海拔2 700 m以下，年平均溫度2 ℃以上地區均可種植。這些均與本研究結果一致。

播量對兩種牧草的生育時期影響較小；播種當年兩種牧草均未完成其生活史，這與張榕等[20]、劉秀梅等[1,3]在高寒地區對甘肅紅豆草和苜蓿的研究結果一致；播種當年兩種牧草生育期雖都停滯在分枝期，但營養生長能較好地適應該地區的光熱資源和降水條件，可以獲得優質青干草；兩種牧草翌年越冬率高，能安全越冬，在該地區可以不使用保護措施。稀植能夠增加兩種牧草的植株高度，延長其地上生物量積累期，但播量對兩種牧草地上生物量生長率影響小；苗錦山等[22]在鹽堿地對紫花苜蓿的研究中表明苜蓿隨播種量或群體植株數量的增加，主莖高呈下降趨勢，與本研究中苜蓿的結果基本一致。兩種牧草的地上生物量和株高生長都主要集中在中前期，因此，在有條件的情況下可以加強對兩種牧草中前期的管理，提高和延長其快速生長速率和時間，增加生物量積累，從而提高牧草產量。在一定范圍內，產量隨密度的增加而增加，但超過一定限度，導致單株分枝數以及單莖質量的下降，從而引起減產[25-26]。Jefferson和Cutforth[26]認為，苜蓿播種量在6～18 kg/hm2時，苜蓿產草量隨其播種量的增加而增加，與本研究結果一致，甘農一號苜蓿播量3的鮮草和干草產量最高，但其最佳的播種量還需要進一步研究。甘肅紅豆草在播量2(標準播量)下鮮草和干草產量最高，增加和減少密度會使其草產量降低。

播種量對兩種牧草的養分影響較小，播量間差異小，變化趨勢一致。兩種牧草在8月5日之后粗蛋白、粗灰分和磷都呈降低趨勢，粗纖維逐漸上升，這與王慶鎖[23]和吳自立等[24]研究的營養動態結果一致。

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