混播紫花苜蓿与无芒雀麦群落种间竞争分析

兰吉勇,张学洲,张丽萍,张荟荟,张学沣,马海燕,李学森*

(1.新疆畜牧科学院 草业研究所,新疆 乌鲁木齐 830000;2.新疆畜牧科学院 科技信息研究所,新疆 乌鲁木齐 830000)



混播紫花苜蓿与无芒雀麦群落种间竞争分析

兰吉勇1,张学洲1,张丽萍1,张荟荟1,张学沣2,马海燕1,李学森1*

(1.新疆畜牧科学院 草业研究所,新疆 乌鲁木齐 830000;2.新疆畜牧科学院 科技信息研究所,新疆 乌鲁木齐 830000)

将紫花苜蓿和无芒雀麦以不同的比例进行间行和同行混播，以单播为对照，分析了混播牧草群落种间竞争关系，研究了不同混播处理对牧草生长、产量及品质的影响。结果表明:紫花苜蓿的株高以同行混播处理A7B3最高,以间行混播处理a6b4最低，而无芒雀麦的株高以A7B3最高,单播处理最低；以5∶5混播的牧草总产草量最高，品质较好；间行混播牧草的相对产量总和(RYT)从第1茬刈割到第2茬刈割呈上升趋势,而同行混播的RYT值呈下降趋势；处理A7B3的茎叶比显著低于其他各处理的；处理A5B5的CP、EE和NDF全年收获量在各处理中均最高；在各处理中紫花苜蓿的种间竞争力均高于无芒雀麦的。

紫花苜蓿;无芒雀麦;混播;种间竞争；产草量

多年生豆科与禾本科牧草混播是建立人工、半人工草地及提高草地生产力、改善草地质量和增强草地持久力的一项十分有效的措施[1]。混播牧草由于能有效地利用草地的空间及地力,因此它比单播牧草具有产量高、品质好、改土肥田效果明显、减轻病虫害发生等优越性;在群落密度相同的条件下,混播比例的变化所引起的生物量差异因种群不同而不同[2]。

紫花苜蓿与无芒雀麦都是营养价值高、适口性好、抗寒抗旱能力强的多年生优良牧草，混播后它们地下和地上部分在空间上的配置较合理[3]；由于根系分布深度不同,紫花苜蓿可以从土壤层中吸收较多的钙、镁和氯,而无芒雀麦可以吸收较多的磷、硅和氮,并且无芒雀麦能够利用紫花苜蓿分泌的氮素,因而增加了无芒雀麦的含氮量[4-5]。豆科牧草与禾本科牧草是较理想的混播组合之一,紫花苜蓿与无芒雀麦混播在我国北方地区具有较好的生态适应性。本文研究了在不同混播比例下紫花苜蓿与无芒雀麦混播草地种间竞争动态关系,探索了不同豆禾混播群落持续稳定发展的机制,旨在为高产优质豆禾混播草地的建植与持续管理提供科学依据。

1　材料与方法

1.1试验地自然概况

试验地位于农业部新疆旱生牧草原种基地(呼图壁县,N44°14′、E86°37′),海拔504 m。该地区属典型的温带大陆性季风气候,年平均气温6.7 ℃,≥10 ℃的活动积温为1405.3 ℃·d,无霜期129～176 d;年平均降水量500 mm左右。土壤为灰棕色荒漠土,0～30 cm土层有机质含量13.63%～14.69%,碱解氮439.20 mg/kg,速效磷141.17 mg/kg,速效钾468.58 mg/kg, pH值3.5；有滴灌条件。

1.2供试材料

供试材料为紫花苜蓿品种“三得利”(Medicagosativacv. Sandeli)和无芒雀麦(BromusinnermisLeyss),其中三得利来自百绿公司,无芒雀麦来自新疆奇台。

1.3试验设计

紫花苜蓿与无芒雀麦按照3种不同的比例(5∶5、6∶4、7∶3)进行混合播种,混播方式又分为间行混播(ILMS)和同行混播(SLMS),其中3种不同比例的间行混播处理分别记作a5b5、a6b4、a7b3，同行混播的3个处理分别记作A5B5、A6B4、A7B3；以紫花苜蓿和无芒雀麦的单播为对照，分别记作A和B；试验共设8个处理,每个处理3个重复，试验小区面积为15 m2(5 m×3 m),按完全随机区组排列。单播播量紫花苜蓿为22.5 kg/hm2,无芒雀麦为18.0 kg/hm2；混播播量按3种不同比例以单播量为标准；均采用条播,播种深度2～3 cm,行距30 cm,每小区播种10行，于2012年5月6日播种,播种当年因杂草侵袭,没有产量,故试验数据取自2013年至2014年。在试验期间浇水4次,人工除杂草2次,化学除杂草1次。

1.4测定方法

翌年返青后用目测法确定各个牧草品种的物候期。在刈割前测定株高、产草量、相对产量总和以及种间竞争力。

1.4.1株高在每茬次刈割前测定各小区的植株绝对高度。

1.4.2产草量及营养成分在各小区取1行样段(缺苗及边行不取样),按齐地面留茬高度7～8 cm进行刈割,分拣紫花苜蓿与无芒雀麦,分别称量鲜草总质量；在自然风干后再分别称量它们的干物质质量。另取混合鲜样,分别测定混作牧草的茎、叶鲜重,并计算其茎叶比;待混合鲜草自然风干后称量其干重,并分别计算各处理牧草的干鲜比；最后将干物质样品送新疆农科院分析测试中心,测定其粗蛋白、粗纤维、粗脂肪、粗灰分、无氮浸出物、中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤纤维(ADF)的含量。

1.4.3相对产量总和(RYT)计算公式为：RYT=YAB/YAA+YBA/YBB。式中YAB为种A(紫花苜蓿)与种B(无芒雀麦)混播时种A的产草量;YAA为单播时种A的产草量;YBA为种B同种A混播时种B的产草量;YBB为种B单播时的产草量。

1.4.4种间竞争力(CR) 计算公式为：CRA=(YAB/YAA×ZAB)/(YBA/YBB×ZBA)。式中,CRA为种A的竞争率; ZAB为混播中种A的比例，ZBA为混播中种B的比例，ZAB+ZBA=1；YAB、YAA、YBA、YBB的意义同上。

2　结果与分析

2.1不同混播方式对牧草产量和群落组分的影响

2.1.1刈割期株高生长动态变化由图1可见：在不同播种方式下，紫花苜蓿的株高以同行混播比例7∶3处理最高,以间行混播比例6∶4处理最低;从平均值来看，同行混播的紫花苜蓿株高高于单播对照的,单播的又高于间行混播的。由图2可见：在不同播种方式下，无芒雀麦的株高以同行混播比例7∶3处理最高,以单播对照最低；从平均值来看，无芒雀麦的株高表现为混播明显高于单播,间行混播略高于同行混播。说明在禾本科牧草与豆科牧草混播中,豆科牧草的固氮作用可以为禾本科牧草提供营养,有利于禾本科牧草的生长；而单播的无芒雀麦因缺少氮素，其叶片逐渐变成黄绿色,光合作用减弱,生长缓慢。

ILMS和SLMS分别表示间行混播处理和同行混播处理。

2.1.2不同刈割期产草量的变化由第1茬测定数据可以得出:A7B3处理的紫花苜蓿产量最高,a7b3处理的产量最低；A6B4处理的无芒雀麦产量最高,A7B3处理的产量最低；整体产量以混播比例为5∶5时最高。从第2茬测定数据可以得出:紫花苜蓿的产量以处理A5B5最高,以处理a6b4最低；而无芒雀麦的产量以处理a6b4最高,以处理A7B3最低；混播比例为5∶5时整体产量最高。由第3茬测定数据可以看出：由于种群的竞争关系,无芒雀麦不再生长,而紫花苜蓿在同行混播比例为6∶4时产量最高(图2)。由此可见,不同的混播比例对牧草的产量有一定的影响,5∶5是最适于紫花苜蓿和无芒雀麦的混播比例。

图2　不同播种方式下不同刈割期紫花苜蓿和无芒雀麦产量的比较

2.1.3不同混播处理对不同刈割期牧草产量的影响对不同混播比例下不同刈割期的紫花苜蓿和无芒雀麦产量进行方差分析，结果(表1)表明：处理a6b4、A5B5和A6B4的第1茬产量显著高于单播处理的(P<0.05)，处理A5B5和A6B4的显著高于处理a5b5和a7b3的，而其他处理间差异不显著；处理a7b3的第2茬产量显著低于其他处理的(P <0.05),处理A5B5和A6B4的显著低于处理A7B3及紫花苜蓿单播处理A的；处理A的第3茬产量显著高于除A5B5外的所有其他处理的(P<0.05)。以上结果说明混播比例为5∶5的处理在牧草产量上优于其他混播比例处理。

表1　不同处理下不同刈割期紫花苜蓿和无芒雀麦的产量(干重)kg/hm2

2.1.4不同混播处理对牧草群落组分的影响混播草地产草量由紫花苜蓿与无芒雀麦共同构成,两者在牧草群落中所占比例及其种群消长动态可调控混播草地生产性能的维持。由表2可以看出：在第1茬刈割时, 处理A7B3的紫花苜蓿和无芒雀麦的干重比均极显著高于其他处理的(P

表2　不同混播方式下紫花苜蓿与无芒雀麦的干重比

从第1茬的相对产量(RY)来看：紫花苜蓿以处理A5B5最高,无芒雀麦以A6B4最高；除处理A5B5中紫花苜蓿的RY值大于1外,其他各处理均小于1。从第1茬的相对产量总和(RYT)值看,以处理A5B5最大,A7B3最小。从第2茬的测定数据来看，各处理紫花苜蓿的RY值均大于1,无芒雀麦的RY值均小于1；处理a6b4的RYT值最大,A7B3的最小；间行混播比例为6∶4和7∶3处理的RYT值均显著大于1(P<0.05),而其他各处理的RYT值与1相比差异不显著。另外，间行混播各处理的RYT值从第1茬到第2茬均呈上升趋势,而同行混播各处理的RYT值从第1茬到第2茬均呈下降趋势(表3)。这表明无芒雀麦在刈割后再生性能较差,但紫花苜蓿与无芒雀麦种间相容性较好。

表3　不同混播处理对紫花苜蓿和无芒雀麦RY和RYT的影响

注:“*”表示与“1”有显著性差异。

2.2不同混播处理对牧草品质的影响

2.2.1对牧草茎叶比的影响牧草品质包括可被草食动物利用的营养物质的数量及品质(适口性、消化率、生物学效率)。CP和EE含量反映牧草的营养价值,茎叶比反映牧草的适口性,纤维素含量则反映牧草的可消化情况。由表4可知：处理a5b5和a6b4第1茬刈割的茎叶比显著高于其他各处理的(P<0.05),而处理A7B3的显著低于其他各处理的；处理a7b3和A7B3第2茬刈割的茎叶比均显著低于其他各处理的。

表4　不同混播条件下2次刈割时牧草的茎叶比

2.2.2对牧草营养物质收获量的影响从表5可以看出：处理A5B5的CP和EE收获量在两个刈割时期均最高,且该处理的CP、EE和NDF全年收获量在各混播处理中均最高;同行混播各处理的CP、EE收获量总体上高于间行混播各处理的，而同行混播各处理的NDF收获量明显高于间行混播各处理的。

表5　不同混播方式下牧草的CP、EE和NDF收获量g/m2

2.3不同混播方式下牧草的种间竞争力

由表6可以看出：在混播处理A7B3下紫花苜蓿在不同刈割时期的竞争力值均最大,极显著高于其他处理的(P<0.01)；在第1茬刈割期, 处理a7b3中紫花苜蓿的竞争力值显著高于除A7B3外的其他处理的(P<0.05)；在第2茬刈割期,同行混播的其他两个处理的紫花苜蓿的竞争力也极显著高于间行混播各处理的。

3　结论和讨论

紫花苜蓿和无芒雀麦在单播时在新疆不同地区均有较好的生长表现,但由于新疆不同牧区条件不一,以上两个品种的混播研究结果不可适用于所有牧区[6-7]。在本研究中，紫花苜蓿和无芒雀麦不同混播比例处理在资源利用结构和生产性能方面均不如单播处理,各混播处理两次刈割的产草量及全年总产草量均低于单播处理,各混播处理的相对产量总和均大于1,这表明豆、禾牧草混播后各自处于占有不同生态位、利用不同资源的情况,表现出一定的协调关系。各混播处理两次刈割时紫花苜蓿的种间竞争力均高于无芒雀麦的(CRA均大于1),这表明紫花苜蓿在种间竞争中取得了优势,抑制了无芒雀麦的生长。张永亮等通过杂花苜蓿和无芒雀麦3∶7混播试验得出:杂花苜蓿的竞争力大于无芒雀麦；种间竞争的关键竞争是光资源竞争,温度对种间竞争有明显的影响。本研究试验基地的光照时间长,昼夜温差大,不利于无芒雀麦的生长,故其在种间竞争中处于劣势[8]。本研究得出紫花苜蓿和无芒雀麦以3∶7混播时产草量较高。这与鲁为华等在新疆石河子的研究结果一致,不同的是本试验在刈割过程中紫花苜蓿逐渐取得了优势[3]。

表6　不同混播方式下紫花苜蓿的种间竞争力

本试验还发现：同行混播比例为5∶5和7∶3的两个处理的2次刈割的产草量、干重比、RYT值均较其他处理高,这表明在这两种混播处理下牧草不仅有较高的生产性能,而且具有较高的环境资源利用效率。不同混播比例对牧草生产性能影响较小，处理a5b5的RYT值在2个刈割时期呈上升趋势,说明以5∶5间行混播的牧草群落有较稳定的资源利用结构；而处理A5B5的RYT值在2个刈割时期呈下降趋势,表明以5∶5同行混播时牧草群落中1个种群开始取得竞争优势。

牧草品质是混播草地生产性能的重要体现,不同混播方式对牧草品质也有影响[9]。本研究结果表明：间行混播处理a5b5和a6b4第1茬刈割的茎叶比显著高于其他各处理的, 这表明在资源的利用上,紫花苜蓿和无芒雀麦形成了较好的稳定性,混播不仅提高了牧草产量,也提高了营养物质收获量；而同行混播处理A7B3的茎叶比显著低于其他各处理的，这表明紫花苜蓿播种量过大影响了其对资源的利用；CP、EE和NDF全年收获量在混播比例为5∶5时均显著高于其它混播处理的。因此,提高并维持豆、禾混播草地的生产性能要从调控牧草的干物质产量及相应草群组分和调控牧草的品质两方面入手[10]。本研究由于时间有限,仅测定了混播草地建植后2年的试验数据,所得出的结论只是初步结论。

[1] 宝音陶格涛.无芒雀麦与苜蓿混播试验[J].草地学报,2001,9(1):73-76.

[2] 陈敏,宝音陶格涛,孟慧君,等.人工草地施肥试验研究[J].中国草地,2000(1):20-25.

[3] 张仁平,于磊,鲁为华.混播比例和刈割期对混播草地产量及品质影响的研究[J].草业科学,2009,26(5):142-146.

[4]GanY,WangS,HanX,etal.CompetitionbetweenArtemisia frigidaandCleistogenes squarrosaunderdifferentclippingintensitiesinreplacementseriesmixturesatdifferentnitrogenlevels[J].GrassandForageScience, 2005, 60(2): 119-127.

[5] 黄玺,李春杰,南志标.紫花苜蓿与醉马草的竞争效应[J].草业学报,2012,21(1):59-65.

[6] 鲁为华,于磊.北疆绿洲区不同苜蓿品种生长规律及产量比较研究[J].新疆农业科学,2006,43(1):16-20.

[7] 周忠义,刘冬燕,王会中,等.无芒雀麦和紫花苜蓿混播试验研究[J].内蒙古草业,2003,15(3):43-44.

[8] 张永亮,王建丽,胡自治.杂花苜蓿与无芒雀麦混播群落种间竞争及稳定性[J].草地学报,2007,15(1):43-49.

[9] 王宝善.多年生豆科与禾本科混播的研究进展[J].中国农业科技,1992(11):26-28.

[10] 郑伟,朱进忠,加娜尔古丽,等.不同混播方式对豆禾混播草地生产性能的影响[J].中国草地学报,2011,33(5):45-53.

(责任编辑:黄荣华)

Analysis of Interspecific Competition in Community of Mixedly-sown Alfalfa and Awnless Brome

LAN Ji-yong1, ZHANG Xue-zhou1, ZHANG Li-ping1, ZHANG Hui-hui1,ZHANG Xue-feng2, MA Hai-yan1, LI Xue-sen1*

(1. Grass Industry Research Institute, Xinjiang Academy of Animal Science, Urumqi 830000, China;2. Science and Technology Information Research Institute, Xinjiang Academy of Animal Science, Urumqi 830000, China)

Alfalfa (Medicagosativa) and awnless brome (Bromusinermis) were mixedly sown in different proportions and in different manners (same line or interval line). Using the singly-sown posture as the check, the author analyzed the interspecific competition in the community of mixedly-sown pasture, and studied the influences of different mixed sowing treatments on the growth, yield and quality of pasture. The results indicated that the plant height of alfalfa was the highest in the same-line mixed sowing treatment A7B3, and was the lowest in the interval-line mixed sowing treatment a6b4; while the plant height of awnless brome was the highest in the treatment A7B3, and was the lowest in the single sowing treatment. The mixedly-sown posture in the proportion of 5∶5 had the highest total grass yield and better grass quality. The relative yield total (RYT) of interval-line mixedly-sown posture revealed a rising trend from the first batch harvest to the second batch harvest, while that of same-line mixedly-sown posture showed a decreasing trend. The stem-leaf ratio of posture in the treatment A7B3 was significantly lower than that in other treatments. The CP, EE, and NDF annual harvest yield of posture in the treatment A5B5 were the highest among all treatments. The interspecific competitivity of alfalfa in various treatments was higher than that of awnless brome.

Alfalfa; Awnless brome; Mixed sowing; Interspecific competition; Grass yield

2016-01-20

国家牧草产业技术体系(CARS-35-43)。

兰吉勇(1975─),男,实验师,主要从事牧草栽培及草地农业系统技术研究。*通讯作者:李学森。

S963.223.3

A

1001-8581(2016)08-0013-05