寧夏引黃灌區2個苜蓿品種不同行比混播模式研究

李滿有， 馬忠仁， 王 斌， 楊雨琦， 沈笑天， 曹立娟， 李小云， 蘭 劍

(寧夏大學農學院， 寧夏 銀川 750021)

建植人工草地是發展集約化草地畜牧業的物質基礎[1-2]，也是實施生態恢復和可持續發展的重要舉措[3-4]。混播是一種良好的牧草栽培方式，能夠充分發揮牧草間的互補效應，從而提高牧草產量、改善牧草的品質[5]、增強對雜草和病蟲害的防控能力[6-7]，而且有助于改良土壤理化性質[8-10]。因此，混播往往成為人工草地建植的首選方式[11]。

紫花苜蓿(Medicagosativa)有適應性廣、產量高、營養豐富、飼喂價值高等特點，素有“牧草之王”的美譽，在我國北方地區廣泛種植[12]。寧夏當前栽培草地主要以紫花苜蓿單播為主，一定程度解決了該地區的放牧家畜對飼草的需求，但長期單一種植模式會造成草地生產性能下降和草地群落結構穩定性變差等現象[13]。因此，適宜的混播組合是建立優質、高產和穩定的草地群落的關鍵[14-16]。目前國內外學者在紫花苜蓿混播組合方面的研究主要集中在豆禾不同混播比例[1-2,17]、品種搭配[2-3,18]、種間競爭[15,19]、施肥程度[20]等對草地生產力、群落結構穩定性、土壤呼吸強度等的影響。然而，關于紫花苜蓿品種間行比混播及相關理論的研究很少。

合理的品種間行比混播由于不同品種共生而起到優勢互補作用[21]。當前紫花苜蓿品種較多，選擇互補性的品種間行比混播對草地實現優質和高產尤為重要。‘三得利’苜蓿雖莖稈矮壯、產量低和抗病蟲害能力弱，但抗倒伏性極好。‘巨能7’苜蓿生長旺盛，促使莖稈長高，有利于產量提高，并且耐寒和抗病蟲害能力也強，但易倒伏。從性狀對比來看，二者混播有明顯的互補潛力，但這種潛力可能在不同地區所表現出來的適應性與生產性能不同。因此，本試驗在寧夏引黃灌區探討了苜蓿品種‘三得利’與‘巨能7’單播及以不同行比混播對草地生產性能和牧草營養品質的影響，以期得出紫花苜蓿兩個品種的最佳行比混播模式，為該地區優質牧草供應提供理論依據和技術支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于寧夏農墾茂盛草業有限公司試驗基地(38°33′ N，106°03′ E，海拔1 110.4 m)，屬溫帶大陸性氣候，四季分明，氣候干燥，晝夜溫差大。該地年平均氣溫8～9℃，日照充足，年日照時數達2 800～3 100 h，年平均降水量僅為180～210 mm，且主要集中在秋季，年均相對濕度65%～70%，無霜期為190 d左右。

表1 2019年試驗地土壤理化性狀參數

1.2 試驗材料

試驗材料為‘巨能7’(‘Magna Graze Ⅶ’，M) 和‘三得利’(‘Sanditi’，S)。‘巨能7’突出特性：秋眠級4.1，莖稈高，易倒伏，抗病蟲害，耐寒，產量高；‘三得利’突出特性：秋眠級5.6，莖稈矮壯，抗倒伏性極強，產量低。試驗材料均由寧夏農墾茂盛草業有限公司提供。

1.3 試驗方法

試驗采用單因素隨機區組設計，設A1—A55個處理(詳見表2)，每個處理3次重復，小區面積4 m×6 m，區組間、小區間間隔1 m。每個處理播種量(文中播種量指理論播種量)均為18 kg·hm-2，混播比例為1∶n(行∶n行)，行距為20 cm，播種深度2～3 cm。

試驗于2016年4月28日播種，本試驗各項指標的測定于2019年4—10月進行。試驗地采用地下滴灌的方式，滴灌帶間距為60 cm，滴灌帶深20 cm，滴頭間距30 cm。每年灌水6次，分別為返青期、第1茬分枝期、第2茬分枝期、第3茬分枝期、第4茬分枝期和越冬水，每次的灌水量為30 mm，試驗地常規管理。

表2 試驗設計

1.4 測定項目及方法

1.4.1生物量和莖葉比 每茬初花期每個小區隨機選取2 m2(1 m×2 m)樣方進行刈割，重復6次，留茬高度5 cm左右稱鮮草產量；另取3個500 g左右鮮樣帶回實驗室在105℃下殺青35 min后65℃烘干至恒重，稱干重，然后分離莖和葉，計算莖葉比。

1.4.2株高和莖粗 在測產的同時，隨機在每個小區選擇30株植株，用卷尺測量其自然株高，并用游標卡尺測量其距地面5 cm左右高度的莖稈直徑。

1.4.3一級分枝數 在測產的同時，隨機在每個小區選取1 m2(1 m×1 m)樣方，然后從紫花苜蓿根頸部統計一級分枝數，重復3次。

1.4.4營養指標 將晾干的試驗樣品用粉碎機粉碎成末，過0.42 mm篩。粗蛋白(Crude protein，CP)、粗脂肪(Ether extract,EE)、粗灰分(Crude ash，ASH)、中性洗滌纖維(Neutral detergent fiber,NDF)和酸性洗滌纖維(Acid detergent fiber,ADF)含量測定方法參照《飼料及飼料添加劑質量檢測與品質控制》[22]。根據ADF和NDF計算相對飼喂價值(Relative Feeding Value,RFV)：

RFV=(88.9—0.779×ADF)×(120/NDF)/1.29。

1.5 數據處理

采用Microsoft Excel 2010整理基礎數據和Origin 2019繪圖，利用SPSS Statistics 25進行方差分析、Duncan多重比較和主成分分析(Principal component analysis,PCA)。

2 結果與分析

2.1 不同混播模式對苜蓿農藝性狀的影響

如表3所示，不同混播模式對苜蓿第1茬株高有顯著性影響(P<0.05)，混播模式對苜蓿第2茬、第3茬和第4茬株高無顯著性影響。在第1茬中，苜蓿株高在A5處理下較高，為79.76 cm，雖與A3和A4差異不顯著，但顯著高于A1和A2(P<0.05)；在第2茬中，A3處理苜蓿株高最高，為78.52 cm，A4最低，較A3低3.28 cm，但兩者無顯著差異；在第3茬中，A3和A2處理雖分別為苜蓿株高最高和最低值，但兩者差異不顯著；在第4茬中，A1處理苜蓿株高相對最高，為64.84 cm，A2最低，與A1僅相差0.60 cm，兩者差異不顯著。5個處理間4茬苜蓿株高的均值沒有顯著性變化，A5相對最高，為71.47 cm，A2最低，兩者之間相差4.32 cm。

表3 混播模式對苜蓿株高的影響

由表4可知，不同混播模式苜蓿一級分枝數之間具有差異性(P<0.05)，第2茬和第3茬的整體較高于第1茬和第4茬。在第1茬中，A3處理苜蓿一級分枝數最多，達633個·m-2，顯著高于A2和A5(P<0.05)，其中A5處理最低，僅為438個·m-2；在第2茬中，苜蓿一級分枝數在A3處理下最多，達704個·m-2，與A1無顯著性差異，但A1和A3均顯著高于A4和A5(P<0.05)，其中A4最低，僅為465個·m-2；在第3茬中，A4處理苜蓿一級分枝數最多，達833個·m-2，顯著高于A1，A2，A3和A5(P<0.05)，A1，A2和A3相近，介于636～651個·m-2之間，A5最低，為500 個·m-2，顯著低于其它4種處理(P<0.05)；在第4茬中，苜蓿一級分枝數最多的是A3處理，達624 個·m-2，A5最低，僅占A3的72.92%，兩者差異顯著(P<0.05)。從平均水平來看，A3處理苜蓿一級分枝數明顯高于其它4種處理(P<0.05)，可達699 個·m-2，其次是A1和A2，分別為581 個·m-2，574 個·m-2，A5最少，僅為468 個·m-2。

表4 混播模式對苜蓿一級分枝數的影響

不同混播模式對苜蓿莖粗的影響較顯著(P<0.05)。在第1茬中，苜蓿莖粗在A3處理下最高，為3.03 mm，雖與A5差異不顯著，但顯著高于A1，A2和A4(P<0.05)，其中A1最低，為2.11 mm，在第2茬中，A2處理苜蓿莖粗最高，為2.95 mm，A1次之，與A2相差0.01 mm，兩者無顯著差異，但A1和A2均顯著高于A4和A5(P<0.05)，其中A5相對最低，為2.17 mm；在第3茬中，A5處理苜蓿莖粗最低，僅為1.64 mm，顯著低于A1和A3(P<0.05)，其中A3最高，達2.89；在第4茬中，A3處理苜蓿莖粗為2.69 mm，顯著高于其它4種處理(P<0.05)，A1，A2，A4和A5相近，介于2.06～2.22 mm之間。從平均水平來看，苜蓿莖粗在A3處理下最高，達2.79 mm，顯著高于其它4種處理(P<0.05)，A1，A2，A4和A5相近，介于2.21～2.48 mm之間，其中A5最低，為2.21 mm。

表5 混播模式對苜蓿莖粗的影響

由表6可知，不同混播模式對苜蓿莖葉比有顯著性影響(P<0.05)。在第1茬中，苜蓿莖葉比在A1處理下最高，達1.14，A5最低，與A1相差0.19，兩者差異顯著(P<0.05)；在第2茬中，A5處理下苜蓿莖葉比達1.07，顯著高于其它4種處理(P<0.05)，A1，A2，A3和A4相近，介于0.90～0.93之間，其中A4最低，為0.90；在第3茬中，A4處理苜蓿莖葉比最高，達1.56，A3顯著低于A4(P<0.05)，僅為0.64；在第4茬中，苜蓿莖葉比在A1處理下最高，為0.71，A2次之，A3顯著低于A1和A2(P<0.05)，僅為0.47。從平均水平看，A4處理下苜蓿莖葉比最高，為1.01，A3顯著低于A4(P<0.05)，僅為A4的0.81倍。

表6 混播模式對苜蓿莖葉比的影響

如圖1所示，不同混播模式4茬苜蓿總干草產量差異顯著(P<0.05)。5個處理中，A3最高，可達16.15t·hm-2，A1最低，比A3低11.16%(P<0.05)，A2，A4和A5相近，介于14.61 t·hm-2～15.42 t·hm-2之間。

圖1 混播模式對苜蓿總干草產量的影響

2.2 不同混播模式對苜蓿品質的影響

由表7可知，不同混播模式對苜蓿粗蛋白、中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維含量無顯著性影響。A4處理下苜蓿粗蛋白含量相對最高，為17.45%，A2最低，較A4降低了0.94%，但兩者差異不顯著；苜蓿中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維含量在A1處理下最高，分別為39.68%，21.53%，A5最低，與A1分別相差2.78%，2.21%，但兩者差異不顯著。

不同混播模式對苜蓿粗灰分、粗脂肪、相對飼喂價值有顯著性影響(P<0.05)。A4處理下苜蓿粗灰分含量最高，為10.51%，顯著高于A1和A3(P<0.05)，A3最低，與A4相差1.95%；苜蓿粗脂肪含量最高的是A3處理，為1.98%，顯著高于A4(P<0.05)；苜蓿相對飼喂價值在A5處理下最高，為184.97，顯著高于A1和A4(P<0.05)，A2和A3相近，分別為178.82，178.17。

表7 混播模式對苜蓿營養品質的影響

2.3 不同混播模式苜蓿主要性狀的PCA分析

PCA分析能夠充分地反映苜蓿各指標間起主導作用的綜合指標。由相關系數矩陣(表8)可得，不同播種模式牧草11個性狀間存在不同程度的相關性，性狀間的相關性易導致信息重疊，為消除重疊信息的不利影響，對苜蓿的11個主要性狀進行PCA分析(表9)，根據特征值大于1的原則，可提取3個主要成分，貢獻率分別為44.628%,32.749%,16.844%，能夠代表總體的94.221%。

第一主成分的特征值為4.909，此成分中載荷較高的有一級分枝數、莖粗和干草產量，主要反映了苜蓿的產量狀況，可稱為產量因子。第二主成分的特征值為3.602，載荷較高的是中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維，分別為0.941和0.850，可稱為纖維因子。第三主成分的特征值為1.853，株高和蛋白質對主成分值的貢獻率最大，因此可稱為綜合性因子。

將原始數據進行標準化后根據趙寧等[23]主成分計算模型，可以得出公因子值(表10)，產量公因子Y1中，A3得分最高。Y2為纖維公因子，代表的指標是NDF和ADF，此類指標越低越好，排名最靠前的是A1。Y3為綜合性公因子，A3和A4得分相對靠前。將3種公因子代入Y=(44.628Y1+32.749Y2+16.844Y3)/94.221，得出苜蓿不同混播模式綜合得分，排名前3依次為A3,A1,A2。

表8 相關系數矩陣

續表8

表9 苜蓿主要農藝性狀與營養品質的PCA分析

表10 不同混播模式的綜合排名

3 討論

合理的品種間混播對草地生產性能具有一定的影響。胡旦旦等[24]研究表明，‘鄭單958’和‘登海605’玉米品種在不同混播處理中，都能保持較高的凈光合速率，致使群體干物質積累量增加，產量提高；在洞庭湖區不同品種紫花苜蓿對混播效應研究表明[21]，合理的搭配組合相對于單播有較明顯的產量優勢。本研究結果也表明，相對于單播，‘三得利’與‘巨能7’以1∶1行比混播模式具有較明顯的增產效應，主要原因是在合理搭配下，苜蓿根系在土壤內部空間的競爭力降低，對環境資源能以最大限度利用[25]，有利于促進根頸的增粗，粗壯的根頸對萌芽發枝，生長更多更粗的分枝起著關鍵性的作用[21]，枝條的增多加粗有利于養分吸收、運輸和儲存，從而直接影響著苜蓿的生產性能[26]。

莖葉比是衡量混播牧草經濟價值的是否優于單播的一項重要指標[27]。相對于莖，葉片中有較高的蛋白質和較低的洗滌纖維含量，葉片占的比例越大，說明牧草適口性和營養價值越好。本研究顯示，合理品種間行比組合能夠促使苜蓿的莖節減少、葉量增加，其中‘三得利’與‘巨能7’以1∶1行比混播模式相對其它處理有較高的葉量，與鄭偉等[28]的探討結果相似。表明苜蓿品種間行比混播在一定的條件下能促進植株葉片占比，提高混播牧草經濟價值。

合理的品種間混播組合可以大幅度的提高草地的飼喂價值。李晶等研究結果發現[29]，不同玉米品種混播牧草飼用品質指標雖不都優于單播，但整體品質性狀較單播得到改善。這與本研究結果相似，各混播組合中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維、粗灰分含量等雖不都低于單播，粗脂肪含量雖不都高于單播，但混播組合牧草粗蛋白相對較高，并且‘三得利’與‘巨能7’以1∶1行比混播模式相對飼喂價值最優，可達184.97。主要是由于不同牧草自身的生理特性具有差異性[1]，表現出的優缺點不同，在合理的混播組合下能夠得到良好的互補，可以降低莖葉比等，從而對牧草品質具有一定程度的改善作用。目前關于紫花苜蓿品種間組合混播的研究較少，而深入解析植株種間互作對其品質影響的機制將成為今后一階段的研究重點。

4 結論

‘三得利’與‘巨能7’品種間合理行比混播能提高草地生產性能、改善牧草品質。經主成分分析方法(PCA)綜合評價可知，‘三得利’與‘巨能7’以1∶1行比混播效果最佳，可在寧夏引黃灌區滴灌條件下推廣應用。