科爾沁沙地燕麥間作箭筈豌豆與施肥對(duì)飼草養(yǎng)分累積、產(chǎn)量及水分利用的影響

楊金虎 李立軍 張艷麗 渠佳慧 韓冬雨 趙鑫瑤

摘 要 為研究?jī)?nèi)蒙古科爾沁沙地水分和養(yǎng)分高效利用的飼用作物栽培模式，于2020-2021年在中國(guó)科學(xué)院西北奈曼沙漠化研究站開展大田試驗(yàn)。在燕麥灌漿期刈割后進(jìn)行飼草復(fù)播，復(fù)播設(shè)置種植模式及施肥處理雙因素試驗(yàn)，3種種植模式分別為單作燕麥（‘蒙燕1號(hào)，SO），單作箭筈豌豆（SV），2行燕麥與4行箭筈豌豆間作（IOV）；4種施肥處理分別為不施肥（N），施化肥（磷酸二銨，C，150?? kg/hm2），施生物有機(jī)肥（潤(rùn)澤生物有機(jī)肥，O，900 kg/hm2），有機(jī)肥和無(wú)機(jī)肥配施（生物有機(jī)肥＋磷酸二銨，G，全量配施），探討間作與施肥對(duì)復(fù)種燕麥、箭筈豌豆飼草養(yǎng)分累積、產(chǎn)量及水分利用的影響。結(jié)果表明：間作與施肥可顯著增加飼草產(chǎn)量，2020年和2021年G處理較N處理鮮草產(chǎn)量顯著提高74.0%和63.5%，干草產(chǎn)量顯著提高55.4%和57.0%；燕麥箭筈豌豆間作系統(tǒng)的土地當(dāng)量比大于1，表明該間作模式提高土地生產(chǎn)力，具有土地利用優(yōu)勢(shì)。間作與施肥顯著增加0～60 cm土層的土壤含水量；有機(jī)肥與無(wú)機(jī)肥配施提高作物水分利用效率，整體表現(xiàn)為SO>IOV>SV。燕麥箭筈豌豆間作系統(tǒng)的養(yǎng)分優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在飼草氮累積量的增加，而磷鉀累積量則低于單作燕麥，高于單作箭筈豌豆；2020年和2021年G處理下的燕麥間作箭筈豌豆的飼草氮累積量分別比N、C、O處理增加152.2%、21.7%、47.1%和119.8%、17.6%、41.2%。綜合分析得出有機(jī)肥與無(wú)機(jī)肥配施處理是最適宜的燕麥與箭筈豌豆間作施肥方式。

關(guān)鍵詞 間作；施肥；產(chǎn)量；水分利用率；養(yǎng)分累積量

間作是中國(guó)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中非常重要的一種多元種植技術(shù)，能夠使作物在相同的土地面積上收獲到較高的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量，使其充分利用水、肥、氣、熱等自然資源，增加經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益［1-4］。燕麥草具有抗寒、抗旱、飼用營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高等優(yōu)點(diǎn) ［5］，箭筈豌豆莖葉柔軟，營(yíng)養(yǎng)豐富，具有較強(qiáng)的耐旱、耐貧瘠以及抗逆性，可通過(guò)生物固氮作用抑制土壤退化并改善土壤結(jié)構(gòu)［6］。前人諸多研究表明間作比單作具有明顯的產(chǎn)量?jī)?yōu)勢(shì)［7-9］。Li等［10］發(fā)現(xiàn)禾豆間作系統(tǒng)可以表現(xiàn)出明顯的產(chǎn)量?jī)?yōu)勢(shì)。金花菜與燕麥播種比例為2∶1時(shí)，其土地當(dāng)量比為1.80［11］。王燕超［12］研究表明，燕麥與春箭筈豌豆的間作比例1∶1，間作距離為20 cm時(shí)，在灌漿期（結(jié)莢期）和成熟期的飼草產(chǎn)量達(dá)最高，系統(tǒng)整體表現(xiàn)最優(yōu)。Iqbal等［13］研究表明，高梁與豇豆混播后，其混合草產(chǎn)量比相應(yīng)的單作產(chǎn)量提高了30%和117%。馬乃嬌［14］研究表明，在化肥處理下，油菜燕麥間作混播比例為RO? 7∶3時(shí)其干鮮草產(chǎn)量最高，且化肥＞有機(jī)肥＞不施肥。同時(shí)，間作還可以提高作物的水分利用效率，在小麥與玉米間作系統(tǒng)內(nèi)作物水分利用效率的研究中發(fā)現(xiàn)，間作與單作相比顯著增加了小麥和玉米各生育期對(duì)水的吸收利用［15］。楊玲等［16］研究發(fā)現(xiàn)，玉米和大豆間作增加了土壤含水量，提升了其水分利用效率。合理的利用間作種植技術(shù)還可以增加氮、磷和鉀的吸收利用效率［17-19］，在不同施肥條件下，硬粒小麥和菜豆間作，氮素累積量間作均高于單作［18］。間作在營(yíng)養(yǎng)吸收上也具有優(yōu)勢(shì)［20-23］，主要表現(xiàn)在飼草養(yǎng)分吸收量的增加和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的提高［24］。李隆等［20］在小麥/大豆間作中的研究發(fā)現(xiàn)，在該模式中間作優(yōu)勢(shì)的主要原因是養(yǎng)分累積量的增加，而并非利用效率的提高。由此可見，飼草間作栽培在產(chǎn)量、水分利用以及養(yǎng)分累積上具有一定的優(yōu)勢(shì)，必將會(huì)成為助力中國(guó)農(nóng)區(qū)畜牧業(yè)發(fā)展的多元種植技術(shù)。

科爾沁沙地位于內(nèi)蒙古農(nóng)牧交錯(cuò)帶的東部。近年來(lái)，該地區(qū)水資源短缺問(wèn)題日益嚴(yán)峻，其中河流徑流量減少了95%，而農(nóng)業(yè)灌溉用水量始終占總水量的80%以上［25］。隨著該地畜牧業(yè)的快速發(fā)展，以青貯玉米為主的飼草已經(jīng)不能滿足農(nóng)戶的需求［26］，高效、優(yōu)質(zhì)型飼草才是現(xiàn)代農(nóng)牧業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)。因此，合理利用水資源，優(yōu)化農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)，才是符合該地區(qū)農(nóng)牧業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展的主要途徑。目前，在科爾沁沙地開展飼草間作的研究還比較少，并未得出統(tǒng)一的結(jié)論，且施肥處理對(duì)燕麥箭筈豌豆間作的飼草養(yǎng)分累積，水分利用效率等方面的影響還不明確。所以，本試驗(yàn)針對(duì)科爾沁沙地水資源短缺且利用率低，種植結(jié)構(gòu)與飼草種類單一等問(wèn)題，對(duì)飼用燕麥刈割后復(fù)播飼草的間作方案進(jìn)行研究，探討不同施肥處理對(duì)燕麥與箭筈豌豆間作在飼草養(yǎng)分累積、產(chǎn)量以及水分利用方面的影響，旨在改善科爾沁沙地種植結(jié)構(gòu)和提高飼草產(chǎn)量和水分利用效率，為科爾沁沙地發(fā)展適水型飼草種植模式提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

本試驗(yàn)于2020-2021年在內(nèi)蒙古自治區(qū)通遼市奈曼旗中國(guó)科學(xué)院奈曼沙漠化研究站試驗(yàn)田（120°41′E，42°54′N）進(jìn)行。試驗(yàn)區(qū)位于科爾沁沙地南緣，屬溫帶半干旱大陸性氣候，年平均降水量366 mm（圖1），降水集中在6-8月，年蒸發(fā)量? 1 935? mm，年均氣溫6.5 ℃，≥10 ℃積溫在? 3 000 ℃以上，無(wú)霜期150 d［27］。試驗(yàn)地土壤為風(fēng)沙土，2020年試驗(yàn)前耕層（0～20 cm）土壤養(yǎng)分基本情況為：pH 8.17、堿解氮53.90 mg/kg、速效磷13.25 mg/kg、速效鉀104.60 mg/kg、有機(jī)質(zhì)? 7.65 g/kg、全氮0.51 g/kg、全磷0.39 g/kg、全鉀20.61? g/kg。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)于2020、2021年進(jìn)行，為雙因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)。設(shè)種植模式及施肥處理兩個(gè)因素，種植模式為燕麥箭筈豌豆間作（IOV，其中間作燕麥為IO，間作箭筈豌豆為IV）、燕麥單作（SO）、箭筈豌豆單作（SV）；施肥處理設(shè)4個(gè)水平，分別為不施肥（N），施化肥（C，150 kg/hm2），施有機(jī)肥（O，900? kg/hm2），有機(jī)肥和無(wú)機(jī)肥配施（G，全量配施），12個(gè)處理，重復(fù)3次，共36個(gè)小區(qū)，小區(qū)面積4 m×5 m=20 m2。

供試作物分別為燕麥（‘蒙燕1號(hào)），箭筈豌豆（‘克勞沃，北京生態(tài)科技有限公司提供）。供試肥料分別為：磷酸二銨（N+P2O5≥64%），生物有機(jī)肥（有機(jī)質(zhì)≥45%）。試驗(yàn)于7月5日-10日在第一茬燕麥（灌漿期）刈割后播種，燕麥播種量為150 kg/hm2，箭筈豌豆播種量為120?? kg/hm2，燕麥2行，箭筈豌豆4行，行距均為25? cm（圖2）。試驗(yàn)采用均一化處理，單作與間作的作物種植密度和肥料施入量相同。種肥同施，肥料一次性施入，后期不追肥。于9月21日-26日（燕麥抽穗期或箭筈豌豆盛花期）收獲。農(nóng)事管理均參照當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)進(jìn)行。

1.3 樣品采集與方法

土壤樣品采集與測(cè)定方法：土壤含水量采用土鉆法，土壤體積質(zhì)量采用環(huán)刀法。分別在播種前和復(fù)播作物收獲時(shí)采集。單作在每個(gè)小區(qū)隨機(jī)選取3處樣點(diǎn)（包括行內(nèi)和行間），間作在每個(gè)小區(qū)中兩種作物的行內(nèi)選取1處樣點(diǎn)，行間選取1處樣點(diǎn)，分別以20? cm為1層，采集0～100 cm土壤樣本，3處樣點(diǎn)土壤混合后按四分法將土壤樣品存放于鋁盒內(nèi)，用于含水量的測(cè)定。在每個(gè)小區(qū)測(cè)定土壤含水量的對(duì)應(yīng)土層及樣點(diǎn)分別測(cè)土壤體積質(zhì)量并計(jì)算均值。

植株樣品采集與測(cè)定方法：前茬燕麥于灌漿期刈割測(cè)產(chǎn)，隨機(jī)選取5個(gè)1 m×1 m的樣方齊地刈割，稱得植株鮮質(zhì)量，并計(jì)算鮮草產(chǎn)量。復(fù)播飼草于收獲時(shí)采集植株樣本，單作選取3個(gè)? 1? m×1? m的樣方齊地刈割，稱質(zhì)量計(jì)算鮮草產(chǎn)量，并保留10株小樣；間作選取4行作物（V）的中間行和邊行，2行作物（O）的邊行各1 m的樣段，齊地刈割，分別稱質(zhì)量計(jì)算鮮草產(chǎn)量，并分別保留10株小樣。將上述植株小樣稱量鮮質(zhì)量后，分別于105 ℃殺青30 min，85 ℃烘干至恒質(zhì)量后，稱量植株干質(zhì)量，根據(jù)鮮干比計(jì)算干草產(chǎn)量。將干草小樣全株粉碎后，于自封袋內(nèi)保存，用于飼草養(yǎng)分含量分析。

1.4 測(cè)定指標(biāo)與方法

1.4.1 飼草產(chǎn)量及養(yǎng)分含量 產(chǎn)量測(cè)定采用稱量法、烘干法；植株全氮采用凱氏定氮法測(cè)定；植株全磷采用鉬銻抗比色法測(cè)定；植株全鉀采用火焰光度計(jì)法測(cè)定；植株氮磷鉀養(yǎng)分累積量? （kg/hm2）=生物產(chǎn)量×植株氮磷鉀養(yǎng)分含量。

1.4.2 土壤指標(biāo) 土壤含水量和土壤體積質(zhì)量采用烘干法測(cè)定。

1.4.3 土地當(dāng)量比 土地當(dāng)量比（land equivalent ratio， LER）用于評(píng)價(jià)間作系統(tǒng)相對(duì)于單作系統(tǒng)收益，是衡量間套作產(chǎn)量?jī)?yōu)勢(shì)的指標(biāo)［28］，用以下公式計(jì)算：

LER=Yio/Yso + Yiv/Ysv

式中，Yso為燕麥單作的地上生物量，Ysv為箭筈豌豆單作的地上生物量，Yio為燕麥間作的地上生物量，Yiv為箭筈豌豆間作的地上生物量，當(dāng)LER>1時(shí)，說(shuō)明具有間作優(yōu)勢(shì)，土地利用率高；當(dāng)LER<1時(shí)，說(shuō)明沒(méi)有間作優(yōu)勢(shì)。

1.4.4 水分利用效率 ET=P+I+（W1－W2）；式中，ET為作物生育期實(shí)際耗水量，P為生育期降水量，I為灌水量，W1為播種前期土壤貯水量，W2為收獲末期土壤貯水量。土壤貯水量（W，mm）=土壤質(zhì)量含水量（%）×土壤體積質(zhì)量（g/cm3）×土層深度（cm）×10。

WUE［kg/（hm2·mm）］=Y/ET；式中，WUE為作物水分利用效率，Y為作物產(chǎn)量。根據(jù)試驗(yàn)區(qū)實(shí)際情況，地下水補(bǔ)給量、徑流量、深層滲漏量均忽略不計(jì)。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft excel 2016進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和圖表繪制；采用SPSS 26.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行方差分析，Duncans法進(jìn)行多重比較（α=0.05）。各指標(biāo)數(shù)據(jù)均為 3 個(gè)重復(fù)的“平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤”。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對(duì)復(fù)種燕麥、箭筈豌豆飼草產(chǎn)量的影響

由表1可知，不同施肥處理和種植模式及二者的交互作用對(duì)2020年燕麥間作箭筈豌豆的飼草產(chǎn)量有極顯著的影響（P＜0.01）。SOG處理的鮮干草產(chǎn)量最高，分別為23.58 t/hm2和6.93 t/hm2。不同種植模式下的飼草產(chǎn)量以SO的產(chǎn)量最高，表現(xiàn)為SO＞IOV＞SV。不同施肥處理下的混合飼草鮮草產(chǎn)量為9.92～17.26 t/hm2，其中G處理的混合飼草鮮草產(chǎn)量顯著高于其他處理（P＜0.05）；N處理的混合飼草鮮草產(chǎn)量最低，G處理較N處理提高74.0%；混合飼草的干草產(chǎn)量為2.80～4.35 t/hm2，G處理的干草產(chǎn)量最高，為4.35 t/hm2，較N處理提高55.4%。除C處理外，G處理較其他處理均顯著提高飼草干草產(chǎn)量（P＜0.05）。不同施肥處理與種植模式對(duì)2021年飼草產(chǎn)量有極顯著的影響（P＜0.01），二者的交互作用對(duì)飼草產(chǎn)量無(wú)顯著影響。這可能是由于2021年7-9月雨熱同期，更有助于飼草的干物質(zhì)積累，增加飼草產(chǎn)量，使二者的交互作用無(wú)顯著影響。2021年在不同種植模式下的飼草產(chǎn)量與2020年表現(xiàn)一致。SOG處理的鮮干草產(chǎn)量最高，分別為26.11 t/hm2和8.37 t/hm2。不同施肥處理下的混合飼草鮮草產(chǎn)量為13.07～? 22.03 t/hm2，其中G處理的混合飼草鮮草產(chǎn)量最高為22.03 t/hm2，較N、C、O處理分別提高63.5%、9.9%和23.7%；混合飼草的干草產(chǎn)量為3.98～6.25 t/hm2，N處理的干草產(chǎn)量最低為? 3.98 t/hm2，G處理的干草產(chǎn)量最高為6.25?? t/hm2，較N處理增產(chǎn)57.0%。

2.2 不同施肥處理對(duì)燕麥間作箭筈豌豆土地當(dāng)量比的影響

土地當(dāng)量比是衡量間作系統(tǒng)土地生產(chǎn)力的重要指標(biāo)，2 a試驗(yàn)結(jié)果表明（圖3），燕麥間作箭筈豌豆具有明顯的產(chǎn)量?jī)?yōu)勢(shì)，在不同施肥處理下，其土地當(dāng)量比均大于1。其中，有機(jī)肥與無(wú)機(jī)肥配施下土地當(dāng)量比最高，2 a分別為1.20和1.24，較其他施肥處理下的土地當(dāng)量比提高1.7%～? 5.3%，但不同施肥處理之間均未達(dá)到顯著性差異。2020年，不同施肥處理下箭筈豌豆的偏土地當(dāng)量比分別為0.68、0.78、0.74、0.85，占比分別為60.0%、66.1%、64.3%、71.0%；2021年，不同施肥處理下箭筈豌豆的偏土地當(dāng)量比分別為? 0.72、0.79、0.76、0.89，占比分別為60.5%、? 65.3%、63.3%、71.8%；表明在燕麥間作箭筈豌豆模式中，箭筈豌豆產(chǎn)量對(duì)間作優(yōu)勢(shì)的貢獻(xiàn)大于燕麥，因此結(jié)合施肥增加間作箭筈豌豆的飼草產(chǎn)量，能夠提高土地生產(chǎn)力。

2.3 不同處理對(duì)復(fù)種燕麥/箭筈豌豆土壤含水量的影響

通過(guò)燕麥與箭筈豌豆間作系統(tǒng)的土壤水分分布圖可以看出（圖4），在0～100 cm的土壤垂直分布層次內(nèi)，隨著土壤土層深度的增加，其土壤含水量表現(xiàn)出先增加后降低的趨勢(shì)，呈倒“V”字形。比較2020年和2021年土壤水分分布情況后得出，間作對(duì)0～40 cm的土層水分影響較為明顯，對(duì)40～100 cm的土層水分影響較小。有機(jī)肥與無(wú)機(jī)肥配施下，0～40 cm燕麥和箭筈豌豆間作系統(tǒng)的含水量最高，2 a均值分別為6.40%、? 6.14%。間作系統(tǒng)不同施肥處理下0～40 cm土壤含水量均值較單作燕麥分別提高?? 41.1%、? 35.3%、58.5%和 56.8%，較單作箭筈豌豆分別提高 16.1%、2.7%、22.2%和 44.0%，說(shuō)明在? 0～40 cm是水分消耗較為激烈的區(qū)域，其中單作燕麥比單作箭筈豌豆的水分消耗更強(qiáng)。間作結(jié)合施肥可以顯著增加0～40 cm土層的土壤含水量，供作物生長(zhǎng)需要，減少水分流失，提高作物產(chǎn)量。

2.4 不同處理下復(fù)種燕麥/箭筈豌豆水分利用效率比較

由圖5可知，在均一化的處理下，不同施肥處理可以影響種植模式的水分利用效率。2 a間，總體上均表現(xiàn)為SO>IOV>SV，且SOG處理的水分利用效率顯著高于其他處理（P＜0.05），分別為28.23 kg/（hm2·mm）和? 24.36? kg/（hm2·mm），較IOVG處理的水分利用效率增幅為9.48%～? 9.55%。而燕麥和箭筈豌豆間作在不同施肥處理下顯著高于單作箭筈豌豆（P＜0.05），2 a間IOVN、IOVC、IOVO和IOVG分別比相同處理的單作箭筈豌豆平均增加9.5%、16.17%、? 16.45%、36.04%。

2.5 不同處理下飼草養(yǎng)分累積量的比較

2.5.1 不同處理下飼草氮累積量的比較 由圖6可知，2020-2021年燕麥與箭筈豌豆間作系統(tǒng)的飼草氮累積量均高于單作燕麥和單作箭筈豌豆。 2020年，燕麥與箭筈豌豆間作在G處理的飼草氮累積量均顯著高于其他施肥處理（P＜0.05），分別比N、C、O處理提高152.2%、? 21.7%、47.1%；單作燕麥在G處理的飼草氮累積量均顯著高于其他施肥處理（P＜0.05），分別比N、C、O處理提高162.1%、17.3%、51.3%；單作箭筈豌豆在G處理的飼草氮累積量最高? 48.2%～56.3%，間作箭筈豌豆較單作箭筈豌豆降低2.3%～22.1%。2021年，燕麥與箭筈豌豆間作在G處理的飼草氮累積量均顯著高于其他，但與C處理差異不顯著（P>0.05），分別比N、C、O處理提高115.7%、16.4%、48.1%。在不同種植模式下，燕麥與箭筈豌豆間作系統(tǒng)的飼草氮累積量顯著高于單作燕麥和單作箭筈豌豆（P＜0.05），增幅分別為1.28～4.91 kg/hm2、11.9～39.1 kg/hm2；但間作燕麥較單作燕麥降低施肥處理（P＜0.05），分別比N、C、O處理提高? 119.8%、17.6%、41.2%；單作燕麥在G處理的飼草氮累積量均顯著高于其他施肥處理（P＜? 0.05），分別比N、C、O處理提高106.5%、? 30.7%、46.0%；單作箭筈豌豆在G處理的飼草氮累積量最高，但與C處理差異不顯著（P>? 0.05），分別比N、C、O處理提高123.9%、7.2%、47.3%。在不同種植模式下，燕麥與箭筈豌豆間作系統(tǒng)的飼草氮累積量顯著高于單作燕麥和單作箭筈豌豆（P＜0.05），增幅分別為4.46～22.88 kg/hm2、17.77～37.56 kg/hm2；但間作燕麥較單作燕麥降低51.1%～53.6%，間作箭筈豌豆較單作箭筈豌豆降低7.7%～18.5%。

2.5.2 不同處理下飼草磷鉀累積量的比較 由圖7和圖8可知，燕麥和箭筈豌豆間作系統(tǒng)的飼草磷鉀累積量顯著高于單作箭筈豌豆（P＜? 0.05），低于單作燕麥。2020年，燕麥和箭筈豌豆間作種植模式中，G處理的飼草磷累積量最高，較N、C、O處理的飼草磷累積量分別提高84.5%、3.3%、30.8%；C處理的飼草鉀累積量最高，較N、O、G處理的飼草鉀累積量分別提高79.8%、26.1%、5.5%。2021年，燕麥和箭筈豌豆間作種植模式中，G處理的飼草磷累積量最高，較N、C、O處理的飼草磷累積量分別提高76.0%、? 12.1%、26.9%；C處理的飼草鉀累積量最高，較N、O、G處理的飼草鉀累積量分別提高81.4%、? 17.5%、13.1%。單作燕麥在G處理的飼草磷鉀累積量顯著高于其他施肥處理（P＜0.05），而單作箭筈豌豆的飼草磷鉀累積量在各施肥處理間的差異不顯著（P>0.05）。2021年各處理的磷鉀累積量均高于2020年，可能是由于2021年復(fù)播時(shí)期的降水豐沛，光照充足，提高了作物對(duì)養(yǎng)分的吸收，從而提高了間作系統(tǒng)的養(yǎng)分累積量。

3 討? 論

3.1 施肥與間作模式對(duì)飼草產(chǎn)量和土地當(dāng)量比的影響

在內(nèi)蒙古東部沙質(zhì)土壤地區(qū)，建立適水適肥、高效穩(wěn)定的飼草間作系統(tǒng)已然成為發(fā)展種養(yǎng)結(jié)合型農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)，而飼草產(chǎn)量的高低也成為當(dāng)前最重要的一個(gè)因子。研究表明合理施肥與禾豆間作都是提高飼草產(chǎn)量比較有效的方式。在增產(chǎn)方面，前人對(duì)燕麥和箭筈豌豆間作比例、刈割時(shí)期、留茬高度等方面進(jìn)行了諸多的研究［29-32］。本研究在其基礎(chǔ)上探討了不同施肥處理對(duì)燕麥和箭筈豌豆間作的飼草產(chǎn)量和土地當(dāng)量比的影響，結(jié)果表明，有機(jī)肥和無(wú)機(jī)肥配施的飼草鮮干草產(chǎn)量最高。燕麥與箭筈豌豆2∶4間作比例下，不同施肥處理的間作飼草產(chǎn)量均低于單作燕麥，但顯著高于單作箭筈豌豆，這與渠佳慧［29］在燕麥和箭筈豌豆不同行比例間作的研究結(jié)果較一致。間作系統(tǒng)中，每種作物的產(chǎn)量與該作物單作時(shí)的產(chǎn)量相比，并不能用來(lái)評(píng)價(jià)間作系統(tǒng)的優(yōu)劣，需要用土地當(dāng)量比（LER）評(píng)價(jià)。土地當(dāng)量比可以反映該間作模式對(duì)環(huán)境資源的利用效率［33］。本試驗(yàn)中，在不同施肥處理下的土地當(dāng)量比均大于1，說(shuō)明間作提高了土地的資源利用效率，這與前人的研究結(jié)果較類似［34-35］。其中，有機(jī)肥和無(wú)機(jī)肥配施的土地當(dāng)量比最高， 2 a分別為1.20和? 1.24。本研究結(jié)果顯示，通過(guò)不同施肥處理，提高了箭筈豌豆在間作體系中的飼草產(chǎn)量，這與Gao等［34］在豌豆/玉米帶狀間作中的研究結(jié)果較一致。在本試驗(yàn)中，一方面可能是因?yàn)榧Q豌豆具有間作優(yōu)勢(shì)，通過(guò)施肥增加的箭筈豌豆產(chǎn)量較燕麥多，所以間作體系的優(yōu)勢(shì)更顯著；另一方面可能是利用了燕麥莖稈的支撐作用，有效避免箭筈豌豆草層的倒伏現(xiàn)象，使箭筈豌豆飼草產(chǎn)量得到提高。

3.2 施肥與間作模式對(duì)飼草水分吸收利用的? 影響

降水量、土壤類型及耕作栽培方式等都會(huì)影響農(nóng)田中的土壤水分分布。在間作系統(tǒng)中，由于搭配的間作作物在時(shí)空上對(duì)水分吸收利用存在互補(bǔ)效應(yīng)，促使作物通過(guò)改善其耗水特性來(lái)維持自身生長(zhǎng)發(fā)育［36］。本研究發(fā)現(xiàn)，燕麥與箭筈豌豆間作的土壤含水量顯著高于單作燕麥和單作箭筈豌豆，且單作燕麥土壤含水量低于單作箭筈豌豆。這是因?yàn)楸驹囼?yàn)在燕麥的抽穗期和箭筈豌豆的盛花期收獲飼草，此時(shí)是飼草對(duì)水分需求最關(guān)鍵的時(shí)期，燕麥的耗水特性要大于箭筈豌豆，從而使燕麥田耕作層土壤中的水分含量較低［37］。同時(shí)，箭筈豌豆作為綠肥作物，其莖葉繁茂，生物量較大，在刈割前可以有效地減少水分無(wú)效蒸發(fā)，增加水分入滲，提高土壤含水量［38］；刈割后，由于綠肥還田具有增加土壤孔隙度、提高土壤持水力等作用，降低作物耗水，從而可以提高土壤含水量［39］。高硯亮等［28］在玉米和豆科作物間作中研究發(fā)現(xiàn)，玉米帶會(huì)吸收豆科作物條帶的土壤水分，通過(guò)降低耗水型的禾本科作物對(duì)自身?xiàng)l帶土壤水分的過(guò)度消耗來(lái)改善土壤水分利用環(huán)境，這與本研究結(jié)果一致。另外，間作系統(tǒng)有利于加速降水或灌溉后土壤水分的深層入滲，縮短土壤定常蒸發(fā)率階段所經(jīng)歷的時(shí)間，從而有效降低間作群體土壤水分的無(wú)效損耗［40］，提高間作系統(tǒng)土壤含水量。本研究發(fā)現(xiàn)，土壤含水量的降低并不意味著水分利用效率是降低的。在相同施肥處理下，SO的水分利用效率是高于IOV和SV， 但SO與IOV之間未表現(xiàn)出很大的差異，表明間作可通過(guò)改善自身的資源和環(huán)境狀況，吸收比單作更少的水分以維持水的有效性和轉(zhuǎn)化效率，并增加對(duì)間作產(chǎn)量效應(yīng)的貢獻(xiàn)率，從而提高水分利用效率。與其他施肥處理相比，有機(jī)肥和無(wú)機(jī)肥配施可提高農(nóng)田土壤含水量以及作物水分利用效率，這與前人的研究結(jié)果類似［41］。因此，燕麥和箭筈豌豆間作結(jié)合有機(jī)肥和無(wú)機(jī)肥配施在作物耗水方面表現(xiàn)更好，可有效改善土壤含水量，提高水分利用效率，對(duì)改善內(nèi)蒙古東部沙質(zhì)土壤地區(qū)農(nóng)田土地生產(chǎn)力和作物水分利用效率具有重要意義。

3.3 施肥與間作模式對(duì)飼草養(yǎng)分累積量的影響

在間作系統(tǒng)中，養(yǎng)分累積優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)為作物在時(shí)空上對(duì)資源的互補(bǔ)利用機(jī)制［42］。李隆等［20］研究表明，在小麥與大豆間作系統(tǒng)中，作物氮磷鉀養(yǎng)分累積總量分別高出相應(yīng)單作小麥和單作大豆加權(quán)的平均累積量24%～39%、6%～27%、24%～64%。本研究結(jié)果表明，燕麥和箭筈豌豆間作較相應(yīng)單作均降低了間作燕麥和間作箭筈豌豆中的飼草氮、磷、鉀的累積量，但該間作系統(tǒng)提高了飼草氮素累積量，說(shuō)明燕麥和箭筈豌豆間作系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)僅體現(xiàn)在氮素的累積量上，并不是利用效率的提高。前人研究結(jié)果表明，在小麥和蠶豆的間作體系中，禾本科小麥對(duì)土壤與肥料中的氮素的競(jìng)爭(zhēng)能力更強(qiáng)，一方面使小麥的氮素營(yíng)養(yǎng)得到很有效的補(bǔ)充，提高了小麥的產(chǎn)量；另一方面，隨著土壤中氮素濃度的降低，也促進(jìn)了蠶豆的結(jié)瘤固氮作用［43］。豆科作物還可以固定大氣中的氮?dú)猓瑏?lái)補(bǔ)充土壤中的氮素［44］，從而使整個(gè)間作系統(tǒng)的氮累積量明顯增加。這種氮素利用來(lái)源上的生態(tài)位分離，是豆科與非豆科間作系統(tǒng)氮素補(bǔ)償利用的主要機(jī)制［45］。相關(guān)研究表明，禾本科和豆科作物間作時(shí)，也可提高作物的磷累積量［46］，當(dāng)與鷹嘴豆［47］、白羽扇豆［48］等間套作時(shí)，磷的種間促進(jìn)作用是顯著的。而在作物鉀累積量方面，只有部分的間作模式對(duì)鉀的累積量有促進(jìn)作用，與肥料類型及其遺傳特性息息相關(guān)［22］。因此，在本研究的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步挖掘有機(jī)肥和無(wú)機(jī)肥配施量對(duì)燕麥和箭筈豌豆間作系統(tǒng)中豆科作物的固氮能力，促進(jìn)土壤中難溶性磷的活化和鉀離子的吸收利用，從而提高作物的養(yǎng)分累積量和養(yǎng)分利用率，使產(chǎn)量得到顯著提高。

4 結(jié)? 論

本研究結(jié)果表明，不同施肥處理下的飼草產(chǎn)量表現(xiàn)為SO>IOV>SV；其中G處理與其他處理相比顯著提高了飼草產(chǎn)量；2020-2021年G處理的混合飼草鮮干草產(chǎn)量分別為17.26 t/hm2、4.35 t/hm2和22.03 t/hm2、6.25 t/hm2； G處理下土地當(dāng)量比最高，2020-2021年分別為1.20和1.24；同時(shí)，在水分利用效率和飼草氮磷鉀累積量上較其他處理都有所提高。燕麥和箭筈豌豆間作系統(tǒng)還增加0～60? cm土壤含水量，并且提高飼草氮累積量，2 a間作氮累積量分別較單作燕麥和單作箭筈豌豆提高1.28～4.91?? kg/hm2、? 11.90～39.10 kg/hm2和4.46～22.88?? kg/hm2、 17.77～37.56 kg/hm2。

因此，從提質(zhì)增效和適水適肥綜合分析，有機(jī)肥和無(wú)機(jī)肥配施模式下的燕麥與箭筈豌豆間作模式，適應(yīng)于在該地區(qū)及相應(yīng)類似地區(qū)推廣。

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Effects of Oat? Intercropping with Common Vetch and

Fertilization on Forage? Nutrient Accumulation，

Yield and Water Utilization in Horqin Sandy Land

Abstract In order to study the cultivation modes of forage crops for efficient utilization of water and nutrients in Horqin sandy land of Inner Mongolia， a field experiment was carried out in the Naiman Desertification Research Station of Northwest China， Chinese Academy of Sciences from 2020 to 2021. Forage reseeding was carried out after mowing at the filling stage of oats. The two-factor experiment of planting mode and fertilization treatment was set up. The three planting modes were single oat （‘Mengyan 1， SO ）， single common vetch（SV ）， and two rows of oats and four rows of common vetch intercropping（IOV ）. The four fertilization treatments were no fertilization（N ）， chemical fertilizer（diammonium phosphate， C， 150 kg/hm2）， bio-organic fertilizer（Runze bio-organic fertilizer， O， 900 kg/hm2）， organic fertilizer and inorganic fertilizer （bio-organic fertilizer + diammonium phosphate， G， full application）. The effects of intercropping and fertilization on nutrient accumulation， yield and water use of forage grass in multiple cropping oat and common vetch were discussed. The results showed that intercropping and fertilization could significantly increase forage yield. In 2020 and 2021， the fresh grass yield of G treatment was significantly increased by 74.0% and 63.5% compared with that of N treatment， and the hay yield was significantly increased by 55.4% and?? 57.0%. The land equivalent ratio （LER ） of the oat and common vetch intercropping system was greater than 1， indicating that the intercropping mode improves land productivity and has land use advantages. Intercropping and fertilization significantly increased soil water content in 0-60 cm soil layer. The combination of organic fertilizer and inorganic fertilizer increased the water use efficiency of crops， and the overall performance was SO>IOV>SV. The nutrient advantage of oat and common vetch intercropping system was mainly reflected in the increase of forage nitrogen accumulation， while the accumulation of phosphorus and potassium was lower than that of monoculture oat and higher than that of monoculture common vetch. In 2020 and 2021， the forage nitrogen accumulation of oat intercropping common vetch under G treatment increased by 152.2%， 21.7%， 47.1% and 119.8%， 17.6%， 41.2%， respectively， compared with N， C and O treatments. Comprehensive analysis showed that the combination of organic fertilizer and inorganic fertilizer was the most suitable fertilization method for oat and common vetch intercropping.

Key words Intercropping; Fertilization; Yield; Water use efficiency; Nutrient accumulation