禾豆混播與調虧灌溉對河西地區飼草產量、品質和水分利用的影響

安昊云，王 皓，賈倩民，常生華，Shahzad Ali，劉永杰，張 程，侯扶江

（蘭州大學草地農業生態系統國家重點實驗室 / 蘭州大學農業農村部草牧業創新重點實驗室 /蘭州大學草地農業教育部工程研究中心 / 蘭州大學草地農業科技學院，甘肅 蘭州 730020）

近些年，隨著經濟快速發展和生活質量的不斷提升，我國居民對肉、蛋、奶等畜產品的需求加速，造成飼料短缺現象愈發嚴重[1]。目前，青貯飼料越來越受到人們的重視，其中，青貯玉米(Zea mays)是許多國家畜牧業發展中重要的飼草之一，它既是緩解牧區飼料短缺的重要來源，更是農牧交錯地區冬春飼料來源的有力保障[2]。但青貯玉米蛋白含量較低，而青貯玉米與豆科物混播對于提高青貯飼料營養品質具有重要作用[3]。劉昭明和許金玲[4]的研究表明，青貯玉米與扁豆(Lablab purpureus)混播形成不同的冠層結構，扁豆成為群體下部冠層的優勢作物，混播顯著提高了鮮草產量和干物質產量。田應學等[5]研究表明，青貯玉米和拉巴豆(Dolichos lablab)套種后，其產量、粗蛋白、粗灰分等含量顯著增高，產量最高達55 350.0 kg·hm–2，與單作青貯玉米相比，可實現農民增收10 520.5 CNY·hm–2。多數研究表明，與玉米單播相比，青貯玉米與飼用扁豆(Lablab purpureus)[6]、半野生大豆(Glycine gracilis)[7]、豌豆(Pisum sativum)和秣食豆(G. max)[8]等豆科作物混作混播均能顯著提高產草量。同時，禾本科與豆科作物混播下兩種作物根系深淺搭配，能實現水肥利用的互補，較單作顯著提高水分利用效率(WUE)[9-10]。有研究表明，豆科植物和玉米套種可增強了土壤固氮微生物的活性，提高土壤肥力[11]，豆科植物和玉米混作時能夠營養互補，可提高青貯飼草的營養價值和經濟效益[12]。因此，篩選結構合理、高產、優質的玉米與豆科混播組合，對河西灌區農業生產具有重要的現實意義。

相關研究表明，保墑和調虧灌溉能顯著減少全生育期內玉米的耗水量，提高玉米的經濟產量，從而提高玉米的WUE[13]。與全生育期適宜灌水相比，玉米苗期中度與拔節期輕度調虧處理的產量、WUE 分別提高5.2%、26.3%和1.5%、18.3%[14]。另有研究表明，在作物非關鍵生育時期實施虧缺灌溉，有利于作物生長、干物質積累及其向籽粒的轉運，增加籽粒產量和生物量[15]。苗期中度水分虧缺下玉米的產量和WUE分別提高了1.2%和12.0%，是最佳的灌水模式[16]。隨灌水量的增加農田耗水量增加，在適度的范圍內WUE 也隨之增加，但如果灌水過多會造成WUE 下降[17]。春玉米虧缺灌溉較充分灌溉能減少4.3%～7.1%的總蒸散量，提高1.9%～6.7%的WUE[18]。綜上所述，以往研究在調虧灌溉對作物生長及產量影響方面取得了很多成果，但在西北干旱區適合青貯玉米和豆科飼草混播的調虧灌溉措施尚不明確，且作用機理尚不明晰，有待進一步研究。

因此，本研究采用青貯玉米分別與秣食豆和拉巴豆混播的種植模式，以單播玉米作為對照。在每個種植模式下設置6 種灌溉方式，探究不同灌溉方式下青貯玉米和豆科飼草的鮮干草產量、營養品質和水分利用特征，旨在明確西北干旱區禾豆混播種植下適宜的調虧灌溉策略，為青貯玉米的高產優質栽培與水肥高效利用提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

本試驗于2019 年在甘肅省張掖市臨澤縣蘭州大學內陸干旱區草地農業試驗站(39°15′ N，100°02′ E)進行，該區天然草地屬鹽漬化草甸。海拔1 390 m，年平均氣溫7.16 ℃，年平均降水量121.5 mm，分配不均勻，全年降水主要集中在7 月– 9 月，年均蒸發量2 337.6 mm，屬于溫帶大陸性干旱氣候，全年日照時數3 042 h，≥ 10 ℃年積溫3 026 ℃·d。2019 年試驗地的降水量如圖1 所示。

圖 1 2019 年研究區的降水量Figure 1 Rainfall in the study area in 2019

1.2 試驗設計和田間管理

本試驗采用兩因素隨機區組設計，設置3 個種植模式：青貯玉米單播(Z)、青貯玉米–秣食豆混播(ZG)、青貯玉米–拉巴豆混播(ZD)。每個種植模式下設置6 種灌溉方式：重度虧水(I1)，即在玉米12葉期、散粉期和灌漿期不灌溉，僅在6 葉期灌水1 500 m3·hm–2；后期虧水(I2)，即在玉米散粉期和灌漿期不灌溉，在6 葉期和12 葉期各灌水1 500 m3·hm–2；交替虧水(I3)，即在玉米12 葉期和灌漿期不灌溉，在 6 葉期和散粉期各灌水1 500 m3·hm–2；后期輕度虧水(I4)，即僅在灌漿期不灌溉，在6 葉期、12 葉期和散粉期各灌水1 500 m3·hm–2；前期輕度虧水(I5)，即僅在12 葉期不灌溉，在6 葉期、散粉期和灌漿期各灌水1 500 m3·hm–2；充分灌溉(I6)，即在6 葉期、12 葉期、散粉期和灌漿期各灌溉1 500 m3·hm–2。共18 個處理，重復3 次，共54 個小區，隨機區組排列，小區面積為33 m2(10 m × 3.3 m)，各小區之間設置1 m保護行。試驗于2019 年4 月26 日播種，10 月1 日收獲。青貯玉米種植采用半覆膜方式，覆膜寬度為60 cm，種植密度均為90 000 株·hm–2，寬窄行種植，窄行行距為40 cm, 寬行行距為70 cm。供試青貯玉米品種為曲辰九號(新審飼玉2011042 號，來源于云南曲辰種業股份有限公司)使用點播機進行人工點播。秣食豆(松嫩秣食豆，來源于黑龍江省畜牧研究所)和拉巴豆(品種為海沃，來源于北京百斯特草業有限公司)的種植密度均為270 000 株·hm–2，在同行兩株玉米之間種植3 株豆科作物。各處理＞施肥量一致，在播種前施基肥磷酸二銨300 kg·hm–2和尿素75 kg·hm–2，6 葉期追肥施尿素330 kg·hm–2。

1.3 測定指標及方法

1.3.1 鮮草和干草產量、干物質消化率、采食量和相對飼用價值

收獲期，各小區隨機選取5.5 m2(5 m × 1.1 m)土地上的青貯玉米和豆科植株，將玉米和豆科植株分別稱量鮮重，每公頃土地上玉米和豆科的總鮮重作為鮮草產量。之后選取1 m2的玉米和豆科植株晾曬2 周，于65 ℃烘箱烘干48 h 至恒重，玉米和豆科植株分別稱量干重，每公頃土地上玉米和豆科的總干重作為干草產量。

相對飼用價值(RFV)計算如下：

式中：VADF和VNDF分別為酸性和中性洗滌纖維含量(%)，DDM 為可消化干物質(%)，DMI 為干物質采食量(%)。

1.3.2 營養品質

在收獲期將玉米烘干樣分莖稈、葉片和籽粒3 部分粉碎，豆科植株整株粉碎，密封保存。使用FOSS-NIRS DS 250 型(丹麥)近紅外分析儀測定粉碎樣品的營養成分(淀粉、粗蛋白、粗灰分、粗脂肪、酸性和中性洗滌纖維)含量，根據玉米(莖稈、葉片和籽粒)和豆科作物(整株)的干草產量和營養成分含量計算玉米和豆科作物的營養成分產量，各處理的營養成分產量為每公頃土地上玉米和豆科作物的營養成分產量之和，各處理的營養成分含量為總營養成分產量與總干草產量的百分比。

1.3.3 土壤水分、耗水特征及水分利用效率

在播種前和收獲期，各小區隨機選取3 點，取樣位置為膜上。采用土鉆法在兩株玉米之間0 – 100 cm土層每20 cm 取1 個土樣，放入鋁盒中保存，在105 ℃烘箱內烘48 h 至恒重后稱重，計算土壤質量含水量[19]。

土壤貯水量計算公式[20]如下：

式中：SW 為土壤貯水量(mm)，hi為土層深度(cm)；bi為土壤容重(g·cm–3)；mi為土壤質量含水量(%)；n 為土層數。

土壤蒸散量(ET)計算公式[21]如下：

式中：R 為降水量(mm)，I 為灌水量(mm)，SW1為播種前0 – 100 cm 土層土壤貯水量(mm)，SW2為收獲期0 – 100 cm 土層土壤貯水量(mm)。

水分利用效率(WUE)計算公式[22-23]如下：

WUE=Y/ET。

式中：Y 為總干草產量(kg·hm–2)，ET 為生育期土壤蒸散量。

1.4 數據處理與統計方法

采用 Excel 2010 進行數據統計與制圖，使用SPSS 24 軟件進行多因素方差分析，不同處理之間多重比較采用圖基法(Tukey′s M ethod)，顯著性水平設為 P ＜ 0.05。

2 結果與分析

2.1 鮮草和干草產量、干物質消化率、采食量和相對飼用價值

顯著性分析表明(表1)，種植方式(PM)和灌溉模式(IM)對鮮草產量的影響達到極顯著水平(P ＜0.01)，兩者的交互作用(PM × IM)對其無顯著影響(P ＞ 0.05)。與I1 平均值相比，I2、I3、I4、I5 和I6 的鮮草產量分別增加17.3%、21.2%、39.1%、45.9%和46.6%，差異達到顯著性水平。在I2 模式下，混播處理(ZG和ZD)的鮮草產量顯著(P ＜ 0.05)高于單播(Z)，而在其他灌溉模式下，各種植方式無顯著差異(P ＞0.05)。混播處理的鮮草產量顯著高于單播，ZG 和ZD 較Z 分別提高19.4%和16.4%，但混播處理間無顯著差異。在所有處理中ZG-I6 的鮮草產量最高，達137.7 t·hm–2，其次是ZG-I5，兩者差異不顯著。

方差分析表明(表1)，種植方式和灌溉模式對干草產量的影響達到極顯著水平(P ＜ 0.01)，兩者的交互作用對其無顯著影響(P ＞ 0.05)。相同種植方式下，I4、I5 和I6 的干草產量顯著高于I1，但I4、I5 和I6差異不顯著。與I1 相比，I2、I3、I4、I5 和I6 的干草產量分別增加13.9%、17.7%、35.8%、44.2%和43.8%，差異達到顯著性水平。相同灌溉模式下，3 個種植方式的干草產量無顯著差異。平均值顯示，ZG 與ZD 干草產量顯著高于Z，較Z 分別提高12.7%和9.0%，ZG 與ZD 處理無顯著差異。所有處理中，ZG 的I5 獲得了最高的干草產量，為40.62 t·hm–2，其次是ZG-I6，兩者差異不顯著。

方差分析表明(表1)，種植方式和灌溉模式對干物質消化率的影響均不顯著(P ＞ 0.05)。相同種植方式下，灌溉處理(I1～I6)干物質消化率無顯著差異。相同灌溉模式下，各個種植方式下的干物質消化率無顯著差異。與Z 相比，ZG 和ZD 的干物質消化率分別提高了1.7%和1.2%，差異未達顯著水平。所有處理中，ZG-I5 處理獲得了最高的干物質消化率(74.92%)。

如表1 所列，種植方式對干物質采食量影響極顯著(P ＜ 0.01)，灌溉模式對其影響顯著(P ＜ 0.05)。相同種植方式下，各灌溉方式的干物質采食量無顯著差異(P ＞ 0.05)。與I1 平均值相比，I2、I3、I4、I5和I6 干物質采食量分別提高1.5%、1.8%、3.5%、8.6%和8.1%，差異未達顯著水平。相同灌溉模式下，3 個種植方式干物質采食量無顯著差異。與Z 相比，ZG 和ZD 的干物質采食量平均分別提高7.7%、8.5%，差異達顯著水平。所有處理中，ZD 的I6 處理獲得了干物質采食量(4.39%)。

如表1 所列，種植方式對相對飼用價值(RFV)影響極顯著(P ＜ 0.01)，灌溉模式對相對飼用價值影響不顯著( P ＞ 0.05)。相同種植方式下，6 個灌溉模式之間RFV 差異不顯著(P ＞ 0.05)。與I1 平均值相比，I2、I3、I4、I5 和I6 的RFV 分別提高0.8%、1.2%、3.9%、9.5%和9.3%，差異未達顯著水平。相同灌溉

模式下，3 個種植模式的RFV 無顯著差異。與Z 相比，ZG 和ZD 的RFV 平均分別提高7.7%、8.5%，差異達顯著水平。所有處理中，ZD-I6 獲得了最高RFV(254.03%)，其次是ZG-I5，兩者差異不顯著。

表 1 不同處理下飼草的鮮草產量、干草產量、干物質消化率、干物質采食量和相對飼用價值Table 1 Fresh and hay grass yield, dry matter digestibility, dry matter intake, and relative feedingvalue of forage grass under different treatments

2.2 營養成分含量

方差分析結果顯示(表2)，種植方式和灌溉模式對粗蛋白含量影響極顯著(P ＜ 0.01)。相同種植方式下，灌溉處理(I1～I6)的粗蛋白含量差異不顯著(P ＞0.05)。與I1 平均值相比，I4、I5 和I6 粗蛋白含量分別提高10.6%、14.6%和12.2%，差異達到顯著水平，I2、I3、I4、I5 和I6 差異不顯著。相同灌溉模式下，兩種混播(ZD 和ZG)與單播(Z)的粗蛋白含量差異不顯著。較Z 平均值相比，ZG 和ZD 粗蛋白平均分別提高13.8%和14.8%，差異達到顯著水平。在所有處理中，ZD 的I5 處理的粗蛋白含量最高，其次是ZG 的I5 處理，兩者之間差異不顯著。

種植方式和灌溉模式對粗脂肪含量極顯著(P ＜0.01) (表2)。Z 和ZG 種植方式下，I3、I4、I5、I6 粗脂肪含量顯著高于I1( P ＜ 0.05)，與I1 平均值相比，I2、I3、I4、I5 和I6 粗脂肪含量分別提高17.2%、23.6%、25.0%、28.2%和29.2%，差異達到顯著水平。相同灌溉模式下，兩種混播(ZD 和ZG)與單播(Z)的粗脂肪含量差異不顯著。ZG 粗脂肪含量較ZD 平均提高5.7%，差異達到顯著水平。所有處理中，ZG 的I6 處理獲得了最高的粗脂肪含量(3.94%)，其次是ZG 的I5 處理，兩者無顯著差異。

種植方式和灌溉模式對粗灰分含量影響極顯著(P ＜ 0.01) (表2)。相同種植方式下，I1、I4、I5 和I6 的粗灰分含量差異不顯著。與I1 平均值相比，I6 粗灰分含量降低10.0%，差異達顯著性水平，I5和I6 之間差異不顯著。相同灌溉方式下，混播處理的粗灰分含量大多顯著高于單播處理。與Z 相比，ZG與ZD 的粗灰分含量平均分別提高20.3%和23.8%，差異達顯著水平。

種植方式對淀粉含量影響極顯著(P ＜ 0.01)，灌溉方式對其影響不顯著(P ＞ 0.05) (表2)。相同種植方式下，灌溉處理(I1～I6)的淀粉含量差異不顯著。與I1 平均值相比，I2、I3、I4、I5、I6 淀粉含量分別提高2.1%、0.7%、3.9%、3.5%和3.1%，差異未達顯著水平。相同灌溉模式下，3 個種植方式之間淀粉含量無顯著差異。較Z 相比，ZG 和ZD 淀粉含量平均分別降低10.4%和9.9%，差異達顯著水平。ZG的I4 處理淀粉含量最高(44.8%)，與ZG 的I5 處理差異不顯著。

種植方式和灌溉模式對中性洗滌纖維(NDF)含量影響極顯著(P ＜ 0.01) (表2)。相同種植方式下，灌溉處理(I1～I6)的NDF 含量無顯著差異。與I1 平均值相比，I2、I3、I4、I5 和I6 的NDF 含量分別降低1.4%、1.6%、3.3%、8.0%和7.4%，差異不顯著。相同灌溉模式下，3 個種植方式之間NDF 含量無顯著差異。與Z 相比，ZG 和ZD 的 NDF 含量平均分別降低7.2%和7.9%，差異達顯著水平。所有處理中，ZD的I6 處理NDF 含量最低，與ZG 的I5 處理差異不顯著。

種植方式對酸性洗滌纖維(ADF)含量影響極顯著(P ＜ 0.01) (表2)，灌溉模式對其無顯著影響(P ＞0.05)。相同種植方式下，灌溉處理(I1～I6)的ADF含量無顯著差異。與I1 平均值相比，I4、I5 和I6 的ADF 含量分別降低2.1%、4.3%和6.0%，差異未達顯著水平。相同灌溉模式下，各種植方式的ADF 含量無顯著差異。與Z 相比，ZG 和ZD 的ADF 平均分別降低了7.6%和5.3%，差異達顯著水平。所有處理中，ZG 的I5 處理ADF 含量最低，為18.0%。

2.3 營養成分產量

方差分析結果顯示(表3)，種植方式和灌溉模式對粗蛋白產量影響極顯著(P ＜ 0.01)。相同種植方式下，I5 和I6 的粗蛋白產量均顯著高于I1、I2 和I3，I4、I5 與I6 無顯著差異。與I1 平均值相比，I2、I3、I4、I5 和I6 粗蛋白產量分別提高21.4%、28.4%、50.2%、65.3%和61.3%，差異達顯著水平。相同灌溉模式下，兩種混播處理(ZD 和ZG)的粗蛋白產量顯著高于單播(Z)。與Z 相比，ZG 和ZD 粗蛋白產量平均分別提高28.0%和24.8%，差異顯著。所有處理中，ZG 的I5 處理粗蛋白產量最高。

種植方式和灌溉模式對粗脂肪產量影響極顯著(P ＜ 0.01) (表3)。相同種植方式下，I3、I4、I5 和I6 的粗脂肪產量顯著高于I1，I5 與I6 無顯著差異。與I1 平均值相比，I2、I3、I4、I5 和I6 粗脂肪產量分別提高32.5%、44.2%、68.8%、84.4%和84.4%，差異達顯著水平。ZG 粗脂肪平均產量相對最高，顯著高于Z，與ZD 無顯著差異。

種植方式和灌溉模式對粗灰分產量影響極顯著(P ＜ 0.01) (表3)。相同種植方式下，I4、I5 和I6 的粗灰分產量顯著高于I1，I4、I5 和I6 無顯著差異。與I1 平均值相比，I2、I3、I4、I5 和I6 粗灰分產量分別提高18.4%、28.8%、33.6%、34.4%和29.6%，差異達顯著水平。相同灌溉模式下，兩混播的粗灰分產量顯著高于單播，兩混播之間差異不顯著。與Z 相比，ZG 和ZD 粗灰分產量平均分別提高34.9%和34.9%，差異達顯著水平。

表 2 不同處理下飼草的營養成分含量Table 2 Nutrient content of forage grass under different treatments

表 3 不同處理下飼草的營養成分產量Table 3 Nutrient yield of forage grass under different treatments

種植方式對淀粉產量無顯著影響(P ＞ 0.05) ，灌溉模式對其影響極顯著(P ＜ 0.01) (表3)。相同種植方式下，I5 和I6 的淀粉產量顯著高于I1、I2 和I3，I4、I5、I6 差異不顯著。與I1 平均值相比，I2、I3、I4、I5 和I6 淀粉產量分別提高了16.0%、18.4%、41.0%、49.4%和48.3%，差異達顯著水平。相同灌溉模式下，各種植方式的淀粉產量差異不顯著。ZG 和ZD 處理的淀粉平均含量顯著低于Z 處理。所有處理中，ZG-I5 處理獲得了最高的淀粉產量。

種植方式對中性洗滌纖維 (NDF) 產量無顯著影響(P ＞ 0.05) (表3)，灌溉模式對其影響極顯著(P ＜0.01)。相同種植方式下，I4、I5 和I6 的NDF 產量顯著高于I1，I4、I5 和I6 差異不顯著。與I1 平均值相比，I2、I3、I4、I5 和I6 的NDF 產量分別提高12.1%、15.6%、31.1%、32.8%和33.2%，差異達顯著水平。相同灌溉模式下，3 個種植模式的NDF 產量無顯著差異。所有處理中，ZG 的I5 處理獲得了最高的NDF 產量。

種植方式對酸性洗滌纖維 (ADF) 產量無顯著影響(P ＞ 0.05) (表3)，灌溉模式對其影響極顯著(P ＜0.01)。相同種植方式下，I4、I5 和I6 的ADF 產量顯著高于I1，I4、I5 與I6 差異不顯著。與I1 平均值相比，I2、I3、I4、I5 和I6 的ADF 產量分別提高了17.2%、20.8%、33.0%、38.0%和35.4%，差異達顯著水平。相同灌溉模式下，3 個種植模式的ADF 產量無顯著差異。所有處理中，ZG 的I5 處理獲得了最高的ADF 產量。

2.4 水分利用特征

方差分析結果顯示(表4)，種植方式和灌溉模式對播種前土壤貯水量的影響無顯著差異(P ＞ 0.05)。種植方式對收獲期土壤貯水量的影響不顯著，灌溉模式對其影響極顯著(P ＜ 0.01)。相同種植方式下，I4、I5 和I6 的收獲期土壤貯水量顯著高于I1，I4、I5 與I6 差異不顯著。與I1 平均值相比，I2、I3、I4、I5 和I6 收獲期土壤貯水量分別增加28.5%、28.5%、39.8%、44.2%和51.8%，差異達顯著水平。相同灌溉模式下，兩種混播種植與單播的收獲期土壤貯水量無顯著差異。與Z 相比，ZG 和ZD 收獲期土壤貯水量平均分別降低2.4%和2.0%，差異未達顯著水平。

種植方式對土壤蒸散量(ET)的影響不顯著(P ＞ 0.05) (表4)。灌溉模式對其影響極顯著(P ＜0.01)，相同種植方式下，I3、I4、I5 和I6 的ET 顯著高于I1。與I1 平均值相比，I2、I3、I4、I5 和I6 的ET 分別增加14.2%、16.8%、43.8%、42%和75.1%，差異達顯著水平。相同灌溉模式下，兩種混播兩種混播種植與單播的ET 無顯著差異。所有處理中，ZG 的I6處理土壤蒸散量最高，較ZG 的I5 處理增加22.13%。

種植方式和灌溉模式對水分利用效率(WUE)影響極顯著(P ＜ 0.01) (表4)。相同種植方式下，I6 的WUE 顯著低于其他灌溉模式。與I6 平均值相比，I1、I2、I3、I4 和I5 的WUE 分別提高21.8%、21.3%、22.7%、14.9%和23.6%，差異達顯著水平。相同灌溉模式下，兩種混播和單播的WUE 無顯著差異。與Z 相比，ZG 和ZD 平均分別提高了0.9%和2.5%，差異達顯著水平，ZG 與ZD 無顯著差異。所有處理中，ZGI5 獲最高的WUE [72.15 kg·(hm2·mm)–1]。

3 討論

3.1 禾–豆混播與調虧灌溉對飼草生長及產量的影響

研究表明，與單播玉米相比，玉米與飼用扁豆、豌豆和秣食豆等豆科作物混播均能顯著提高總產草量[6,8]。張淑艷等[24]研究也發現，青貯玉米與秣食豆混播處理的群體生物量顯著高于玉米單播。本研究結果與其相似，兩種混播處理的鮮干草產量顯著高于單播。這是由于混播較單播可以增加葉面積指數，形成合理的冠層結構，使作物充分利用光、熱等資源，進而提高作物產量[25-26]。此外，豆科牧草根系帶有根瘤菌，可固定空氣中的氮氣，從而提高土壤肥力，促進植物生長[11]，且豆科牧草與玉米的根系互作越緊密越有利于豆科結瘤固氮[27]。青貯玉米與豆科作物混播是否可通過增加土壤養分來提高群體產量，有待進一步研究。

作物早期耗水量較小，進行水分虧缺可使作物提前經受干旱鍛煉，促使根系生長，提高根冠比，為最終獲得較高產量打下基礎[28]。大量研究表明，玉米在生育前期對水分虧缺的敏感度較低，適度水分虧缺并沒有顯著影響玉米的植株性狀，并且促進水分和營養向根系供給，有利于增強作物的耐旱能力，在后期灌水可實現作物的補償性生長，從而獲得較高產量，而過量灌溉并不能顯著提高產量，并且降低了水分利用效率[14,29]。本研究結果與以上研究結果相似，在灌水量低于4 500 m3·hm–2時(I1～I5)，鮮干草產量隨灌水量的增加而提高，但灌水6 000 m3·hm–2充分灌溉處理(I6)的鮮干草產量與前期輕度虧水處理(I5)無顯著差異，并且充分灌溉處理的WUE 顯著低于調虧灌溉處理(I1～I5)。產生以上結果的原因可能是，玉米12 葉期處于6 月份，該月降水33.5 mm，降水較多(圖1)，在該時期灌水促進玉米生長的作用較小；而在玉米散粉期和灌漿期(7 月和8 月)的降水較少，在該時期灌水恰好為玉米提供充足的水分，因此前期輕度虧水處理的鮮干草產量與充分灌溉無明顯差異，但顯著提高了WUE。

表 4 不同處理下飼草的水分利用特征Table 4 Water use characteristics of forage grass under different treatments

3.2 禾–豆混播與調虧灌溉對飼草營養品質的影響

劉美華[30]研究認為，青貯玉米與拉巴豆混播能降低中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量，提高粗蛋白含量，改善飼草的營養品質。連露等[31]研究表明，青貯玉米與秣食豆混播能顯著提高粗脂肪的含量及產量，但混播處理的淀粉含量低于單播。多數國外研究也認為，禾本科與豆科混播可提高群體產量和飼用品質[32-33]。本研究結果與以上研究結果相似，表明青貯玉米與秣食豆或拉巴豆混播較玉米單播顯著增加了粗蛋白、粗灰分的含量及產量，明顯降低了酸性洗滌纖維和中性洗滌纖維含量，因而顯著提高了干物質采食量和相對飼用價值，改善了混播飼草的營養品質。

不同灌水量對青貯玉米的營養品質影響不同，適量灌水可以改善其品質[34]。李濤等[35]研究發現，節水20%的灌溉處理相較于節水40%及充分灌溉處理，玉米的營養品質得到最大程度的改善，其粗蛋白含量分別提高11.8%和4.5%，粗灰分含量分別提高31.7%和5.0%，粗纖維含量分別降低25.8%和15.6%。本研究發現，節水25%前期輕度虧水處理(I5)的各營養成分含量和產量以及相對飼用價值與充分灌溉處理無顯著差異，且粗蛋白、粗灰分和淀粉的含量及產量略高于充分灌溉。

3.3 禾–豆混播與調虧灌溉對飼草水分利用狀況的影響

李恩慧等[36]研究發現，小麥(Triticum aestivum)和苜蓿(Medicago sativa)間套作較苜蓿單播增加了總生物量，降低了土壤蒸散量，使得土壤貯水量增加，提高了WUE。趙洋等[37]研究認為，不同種植密度下玉米間作豌豆(Pisum sativum)較玉米單作增加了土壤蒸散量和WUE 分別提高19.2%～23.7%和11.1%～28.1%。本研究表明，收獲期禾–豆混播與玉米單播的土壤貯水量和蒸散量無顯著差異。這可能是由于混播處理雖然作物蒸騰耗水較多，但植株密集，具有一定遮陰作用，阻止陽光直射地表，減少了土壤水分的無效蒸發[38]。本研究發現，由于禾–豆混播較單播顯著提高了干草產量，而土壤蒸散量無明顯差異，進而顯著提高了WUE。

多數研究表明，隨灌水量的增加農田蒸散量增加，在一定灌水量范圍內WUE 也隨之增加，但如果灌水過多會造成WUE 下降[17,39]。本研究結果與以上研究結果相似，無論單播還是混播，在玉米生長前期輕度虧水處理(I5)的鮮干草產量與充分灌溉(I6)無顯著差異，但其WUE 顯著高于充分灌溉處理。這是由于在我國西北干旱半干旱地區大部分土壤水分以無效蒸發的形式損失，過量灌溉并不能顯著提高玉米產量，并增加了土壤蒸散量，因而降低了WUE[28]。另外，通過調虧灌溉對作物生長前期進行抗旱鍛煉，會促進植株根系生長，在生育后期進行補灌可使作物補償性生長，進而提高產量和WUE[40]。

4 結論

禾–豆混播較玉米單播可顯著增加鮮干草產量以及粗蛋白和粗灰分產量，同時降低酸性洗滌纖維和中性洗滌纖維含量，進而提高相對飼用價值，改善飼草品質。混播較單播也顯著提高了水分利用效率，且青貯玉米與秣食豆混播的效果優于拉巴豆。前期輕度虧水處理的鮮干草產量以及粗蛋白、粗脂肪、粗灰分和淀粉產量與充分灌溉無明顯差異，且較充分灌溉顯著提高了水分利用效率。所有處理中，青貯玉米–秣食豆混播下前期輕度虧水處理的粗蛋白、粗脂肪和淀粉產量及水分利用效率最高，且鮮干草產量僅次于充分灌溉，該處理是適宜河西地區青飼玉米生產的種植方式和灌溉模式，具有應用推廣價值。