高寒山区6种多年生牧草生长发育特性研究

李建伟，陈本建，张利平，王欣荣，吴建平

（甘肃农业大学 草业学院/草业生态系统教育部重点实验室/甘肃省草业工程实验室/中－美草地畜牧业可持续发展研究中心，甘肃 兰州 730070）

牧草是家畜的饲料，是发展高效畜牧业的保障。高寒山区气候寒冷，冬季漫长，枯草期长，导致畜牧业生产中长期存在饲草料缺乏的问题，限制着畜牧业生产方式转变［1］；同时由于近年来草地利用不合理、超载过牧等原因导致的草地退化［2］，生产力水平降低，使草畜供求矛盾更加突出，同时破坏了草原生态环境，对生态安全造成了严重的威胁；再加上退牧还草、禁休牧工程的实施，更加剧了高寒山区的饲草料短缺。建立人工草地，种植优良牧草，是草地经营的高级模式，是缓解天然草地的放牧压、增加饲草供给、遏制草地退化和促进高寒山区草地畜牧业及经济可持续发展的重要手段。有研究表明，天然草地中每增加1%的人工草地，生产水平提高4%，当人工草地增加到10%时，天然草地生产水平提高1倍［3］。为此，优选出6种抗寒性强、品质优良的牧草为播种材料，研究其在高寒山区的生长、营养及越冬能力，筛选出适宜高寒山区种植的产量高、品质优良、适应性强的牧草，为全面发展草产业、建立大面积与规模化优质人工草地提供依据，解决高寒山区饲草料缺乏的问题。

1 材料和方法

1.1 试验地概况

试验地位于临潭县冶力关镇，地理位置位于E 103°37′，N 34°59′，海拔2 590m，属山坡梯田，基本气候特征春季回暖慢，降水量少，夏季多雷暴和冰雹，秋季降温迅速，冬季寒冷，四季不分明，年平均气温为3.2℃，年均降水量518mm，主要集中在夏季，多地形雨，年蒸发量1 487mm，年均相对湿度91%，相对无霜期65d，绝对无霜期10d。2010年取0～30cm的土壤质地，进行土壤养分分析（表1）。无灌溉条件，该地前茬为燕麦（Avena sativa）。

表1 试验地土壤养分Table 1 The soil nutrient contents at research site

1.2 供试材料

豆科材料4份，分别为甘农一号苜蓿（Medicago variaMartin.cv.Gannong No.1）、甘肃红豆草（Onobrychis viciaefoliacv.Gansu）、小冠花（Coronilla varia）、红三叶（Trifolium pratense）；禾本科材料2份，分别为垂穗披碱草（Elymus nutans）、猫尾草（Phleum pratense）。

1.3 试验方法

播前将小区整平耙细，在当地天然草地草本植物返青时于2010年4月28日播种，手锄开沟，条播，东西向排列，行距30cm，小区为4m×4m，3次重复，共18个小区，小区采取随机区组排列。播种量和播种深度（表2），无灌溉条件。其他管理同大田生产。

1.4 测定项目及方法

1.4.1 物候期 观测豆科牧草出苗期、分枝期、现蕾期、开花期、结荚期和成熟期；禾本科牧草出苗期、分蘖期、拔节期、孕穗期、抽穗期、开花期、蜡熟期和完熟期。采用目测法，目测有50%的植物进入某物候期即为该期［4］。

1.4.2 株高 出苗后，每个小区选取有代表性的植株10株，每隔15d测定其伸展高度，取平均值。

生长速度＝生长净增加高度÷生长间隔天数

表2 供试材料品质及播种设计Table 2 List of tested forages and the experimental design

1.4.3 分蘖（枝）数、鲜单株重、存活数 在刈割前，每个小区选取有代表性的样段60cm，数其存活数及基部分蘖（枝）数，刈割后测其鲜草重量，重复2次。

鲜单株重＝鲜草重量÷刈割时单株数

1.4.4 草产量 于生长末期2011年10月5日每小区选取1.0m2，齐地面刈割，收割后立刻称其鲜重。之后分取500g鲜样，烘干，重复3次，测定鲜干比，烘干样留测营养成分含量。

鲜草产量＝鲜草产量÷刈割面积×10000

干草产量＝鲜草产量÷鲜干比

鲜干比＝鲜草重量÷干草重量

1.4.5 越冬能力 每个小区内选择有代表性的样段2段，每段长60cm，其中，一段作覆土处理，越冬前和次年返青后分别测定样段中植株总数及返青数。越冬能力用越冬率评价。

越冬率＝返青植株数÷植株总数

越冬率在85%以上，越冬能力强，能够安全越冬；越冬率在60%～85%，越冬能力一般，可以基本越冬；越冬率低于60%，越冬能力差，不能越冬［5－8］。

1.4.6 营养成分 生长末期留测样品经筛孔为1mm粉碎机粉碎后测定营养成分。（1）粗蛋白质（CP）采用半微量凯氏定氮法［9］测定；（2）粗纤维（CF）采用酸碱分次水解法［9］测定；（3）粗脂肪（EE）采用索氏浸提法［9］测定；（4）粗灰分（CA）用灼烧干重法［9］测定；（5）磷（P）用氢醌亚硫酸钠法［9］测定；（6）钙（Ca）采用络合滴定法［9］测定。

1.5 数据处理

各项数据通过Excel和SPSS软件进行数据处理和统计分析。

2 结果与分析

2.1 物候期

6种牧草材料种植当年的生育时期（表3）。从表中可以看出，6种牧草均能正常出苗，红豆草出苗最快（播种后22d），其次是苜蓿（播种后26d），出苗最慢的是猫尾草（播种后43d）；种植当年6种牧草均未完成其生活史，仅停留在分蘖（枝）期；最先进入分蘖（枝）期的是垂穗披碱草（出苗33d），其次小冠花（出苗35d），最迟进入分蘖（枝）期的是红豆草（出苗后96d）。

表3 供试材料的生育期Table 3 The growth stage of tested forages 月－日

2.2 株高动态

出苗后甘肃红豆草生长迅速，甘农一号苜蓿和垂穗披碱草次之，小冠花、猫尾草和红三叶生长较慢；8月20日猫尾草的株高为17.5cm，占其最终株高的76.6%，其他5种牧草的株高都占到其最终株高的89%以上，株高已基本形成，8月20日之后除猫尾草外均生长缓慢。甘肃红豆草、甘农一号苜蓿和垂穗披碱草的生长速度高峰出现在生育前期（8月5日之前），甘农一号苜蓿和垂穗披碱草的株高变化动态相似；小冠花和猫尾草的株高变化动态相似，生长速度高峰出现在8月5至8月20日；红三叶生长平缓，生长高峰不明显（图1）。

图1 株高变化动态Fig.1 Height of tested forages

2.3 株高、分蘖（枝）数、鲜单株重、鲜干比、存活数

2.3.1 株高 牧草的最终株高甘肃红豆草和甘农一号苜蓿最高，分别达到29.29cm、29.23cm，2种牧草显著高于其他4种牧草（P＜0.01），其次小冠花和垂穗披碱草，红三叶最矮，仅15.20cm（表4）。

2.3.2 分蘖（枝）数 分蘖对牧草的生长发育具有非常重要的作用，植株分蘖数的多少从一定程度上决定其生产性能和抗逆性的高低［10］。2种禾本科牧草猫尾草和垂穗披碱草的分蘖（枝）数显著多于其他豆科牧草（P＜0.01），分别为3.91和3.51，小冠花和红三叶，甘肃红豆草株高最高，但其分蘖（枝）数最少（表4）。

2.3.3 单株鲜重 单株鲜重是影响鲜、干草产量的重要因素［11］，反映牧草的生产性能。小冠花的鲜单株重3.30g最重，显著高于其他牧草（P＜0.01），其次为甘肃红豆草（鲜单株重3.05g），其他4种牧草的鲜单株重都低于1.50g，垂穗披碱草最轻为0.62g（表4）。

2.3.4 鲜干比 鲜干比是指鲜草重与干草重的比例，它反映牧草的干物质积累程度和利用价值［12］。鲜干比与品质呈正相关，鲜干比高蛋白质的含量就高，适口性就越好。小冠花的鲜干比最高（3.84），较其他牧草差异显著（P＜0.01），同时其单株最重；鲜单株重最轻的垂穗披碱草其鲜干比也最小（2.72），显著低于其他5种牧草（P＜0.01）；红三叶、甘农一号苜蓿和猫尾草鲜干比间差异不显著（P＞0.05）。

2.3.5 存活数 牧草的单位面积存活数是牧草生物学特性与环境因子综合作用的结果，反映牧草适应情况［13］。猫尾草的存活数（455.56株/m2）显著高于其他5种牧草（P＜0.01）；垂穗披碱草与甘农一号苜蓿的存活数比较差异不显著（P＞0.05），与甘肃红豆草比较差异显著（P＜0.01），甘农一号苜蓿和甘肃红豆草的存活数间差异不显著；小冠花的存活数最低194.44株/m2（表4）。

2.4 草产量

甘肃红豆草的鲜草和干草产量最高，分别为11 734.0kg/hm2和3 357.8kg/hm2，较其他5种牧草差异极显著（P＜0.01）；鲜草和干草产量最低的为垂穗披碱草，分别为2 285.0kg/hm2和840.4kg/hm2，产量显著低于其他5种牧草（P＜0.01）（表5）。6种牧草的鲜草产量依次为甘肃红豆草＞小冠花＞甘农一号苜蓿＞红三叶＞猫尾草＞垂穗披碱草，6种牧草的鲜草产量间差异显著（P＜0.05）；甘农一号苜蓿和猫尾草鲜草产量差异极不显著（P＞0.01），其他牧草鲜草产量间差异极显著（P＜0.01）。6种牧草的干草产量依次为甘肃红豆草＞甘农一号苜蓿＞小冠花＞猫尾草＞红三叶＞垂穗披碱草，在P＝0.05水平除小冠花和猫尾草干草产量间差异不显著外，其他牧草干草产量间差异显著；在P＝0.01水平甘农一号苜蓿、小冠花和猫尾草干草产量间差异不显著。

表4 供试牧草的株高、分蘖（枝）数、鲜单株重、鲜干比、存活数Table 4 The height，tiller（branches）number，fresh weight per plant，fresh matter to dry matter ratio，survival number of tested forages

表5 供试牧草的草产量Table 5 Hey yields of tested forages kg/hm2

2.5 越冬率

播种翌年春季在牧草返青时测定越冬率（表6）。结果表明：在覆土处理下，除红三叶越冬率为78.91%，越冬能力一般，其他5种牧草越冬率都高于85%，越冬能力强，能安全越冬依次为垂穗披碱草＞甘农一号苜蓿＞甘肃红豆草＞小冠花＞猫尾草，其中垂穗披碱草越冬率100%，和甘农一号苜蓿、甘肃红豆草间差异不显著（P＞0.05），三者较其他牧草差异显著（P＜0.01）；小冠花和猫尾草越冬率差异不显著（P＞0.05）。

在未覆土的情况下，6种牧草的越冬率依次为垂穗披碱草＞甘农一号苜蓿＞甘肃红豆草＞小冠花＞猫尾草＞红三叶，其中垂穗披碱草越冬率100%，和甘农一号苜蓿差异不显著（P＞0.05），较其他牧草差异显著（P＜0.05），甘农一号苜蓿和甘肃红豆草越冬率差异不显著（P＞0.05），三者越冬能力强，能够安全越冬，较其他牧草差异显著（P＜0.01）；小冠花、猫尾草和红三叶越冬率差异显著（P＜0.01），小冠花和猫尾草越冬率一般，红三叶越冬率差（表6）。

表6 供试牧草的越冬率Table 6 Over winter rates of tested forages %

覆土提高6种牧草的越冬率，甘肃红豆草、甘农一号苜蓿和垂穗披碱草三者越冬能力强，覆土和未覆土之间差异不显著（P＞0.05）；其他3种牧草，覆土较未覆土越冬率显著提高（P＜0.01），尤其是红三叶，越冬率提高了31.29%。

2.6 牧草营养成份

6种牧草取样时间均为生长末期，全株营养成份含量（表7）。结果表明，豆科牧草的粗蛋白含量高于禾本科牧草；小冠花的粗蛋白含量最高（15.84%），显著高于其他牧草（P＜0.01）；其次，甘肃红豆草（14.49%）和甘农一号苜蓿（14.12%），粗蛋白含量间差异不显著（P＞0.05）；最低的为垂穗披碱草（9.84%），显著低于其他牧草（P＜0.01）。

红三叶的粗纤维含量最低（10.97%），显著低于其他几种牧草（P＜0.01）；甘农一号苜蓿（19.79%）和甘肃红豆草（19.65%）的粗纤维含量最高，较其他牧草差异显著（P＜0.01），其次，垂穗披碱草（18.47%）。粗灰分含量最高的是红三叶（15.21%），较其他几种牧草差异显著（P＜0.01）；最低的是猫尾草（7.88%）和甘肃红豆草（8.06%），两者之间粗灰分含量差异不显著（P＞0.05）。

表7 供试牧草的营养成份含量Table 7 Nutrient contents of tested forages%

粗脂肪含量垂穗披碱草最高为4.14%，显著高于其他牧草（P＜0.01）；其次，红三叶（3.76%）和小冠花（3.73%），粗脂肪含量差异不显著（P＞0.05）；甘农一号苜蓿和甘肃红豆草的含量最低，二者之间差异不显著（P＞0.05），分别为2.96%和2.86%。

钙含量最高的为红三叶和甘农一号苜蓿，分别为3.45%和3.40%，二者间差异不显著（P＞0.05），较其他牧草差异显著（P＜0.01）；甘肃红豆草和垂穗披碱草间差异不显著（P＞0.05）；最低的为猫尾草（1.72%）。

磷含量最高的为猫尾草（0.23%），与垂穗披碱草相比差异不显著（P＞0.05），较其他几种牧草差异显著（P＜0.01），最低的是红三叶（0.18%）。

3 结论

（1）在临潭县冶力关镇种植当年，6种牧草均未完成其生活史，仅停留在分蘖（枝）期；其中，甘肃红豆草、甘农一号苜蓿和垂穗披碱草出苗后株高增长较快，6种牧草的生长速度高峰都出现在8月20日前，在8月20日都基本完成其株高生长。

（2）播种当年鲜草和干草产量最高的为甘肃红豆草，小冠花、甘农一号苜蓿和猫尾草的产量也较高，4种牧草具有较好的生产性能，鲜干比都在3以上，最高的为小冠花，其单株鲜重也最高，但是其存活数较少，使整体草产量下降，是否可通过增加播种量来提高小冠花的产量，有待进一步研究。

（3）营养成份的分析结果表明，6种牧草都具有较高的的营养物质含量。

（4）6种牧草在自然条件下除红三叶越冬率较差外，其他5种牧草都能够安全越冬，覆土可提高各种牧草的越冬率，覆土后6种牧草都能够安全越冬。垂穗披碱草、红豆草、甘农一号苜蓿和小冠花在自然条件下越冬率较强，在建立人工草地时可不采取保护措施。

（5）综合分析，初步筛选出甘肃红豆草、小冠花、甘农一号苜蓿和猫尾草，产草量较高、适应性强、营养价值高，适宜在高寒山区种植，可在退牧草地改良和人工草地中使用；垂穗披碱草适应性强，产草量较低，可作为改良退化草地草种加以利用；都为多年生牧草，一次种植可多年收获植物体，具有很大的生产潜力和发展前途，在一定程度上可以解决饲草料缺乏的问题。

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