滇西北高海拔地区小黑麦与饲用豌豆混播草地综合评价

刘彦培， 薛世明， 钟绍丽， 刘云松， 蔡 明， 侯洁琼， 张博琰， 匡崇义， 徐 驰， 高月娥， 吴梦霞， 张美艳*

(1.云南省草地动物科学研究院， 云南 昆明 650212； 2. 鹤庆县龙开口镇畜牧兽医站， 云南 大理 671506)

青藏高原是我国重要的畜牧业生产基地和生态安全屏障。饲草供给不平衡是限制该区域草食畜牧业发展的瓶颈，建植高产优质的刈割型栽培草地是实现人工草地生产力和生态系统稳定性的主要途径[1-2]。迪庆藏族自治州位于云南省西北部横断高原山脉地带，是云南省唯一的藏族聚居地，属于老、少、边、穷地区，全州天然草场总面积60.87万hm2，占土地面积的25.5%，可利用面积41.9万hm2[3]。天然草场存在稳定性差、产量低、生长季短等问题，冷季时间6个月，季节性饲草供应不平衡，冬春季饲草严重短缺，造成养殖的牦牛(犏牛)处于秋肥、冬瘦、春死亡的恶性循环[4]，制约了当地草食畜牧业的可持续发展。建植稳产优质的栽培人工草地是生产优质饲草、实现草畜平衡和提升畜产品水平的有效解决途径，也是提升农牧民专业技能和实现乡村振兴的主要举措之一。

混播草地建植中，牧草种类的选择以及混播比例是否合理，是影响豆禾混播草地稳定持续存在的关键因素[5]。采取多花黑麦草(Loliummultiflorum) +箭筈豌豆(Viciasativa)、燕麦(Avenasativa)与箭筈豌豆、小麦(Triticumaestivum)与蚕豆(Viciafaba)等豆禾混播方式建植草地，可增加草地物种多样性，提升牧草资源的利用效率,促进植物的良好共生，进而提升草地系统的稳定性[6-9]。有关小黑麦与饲用豌豆混播的研究报道较少，特别是高海拔地区的研究更是鲜有报道。为此，本研究设置了不同混播比例的混播试验，通过对其田间表现、营养品质和土壤性状进行观测分析，旨在找出适合在滇西北高海拔地区推广种植的小黑麦与饲用豌豆的混播模式。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于云南省迪庆藏族自治州香格里拉市小中甸镇和平村委会降给村小组(27°30′2″ N，99°48′37″E)。属温带季风气候，海拔3 277 m，年均温5.8℃，月平均最高温19.2℃(6月)，月平均最低温-11.2℃(1月)，极端最高温25.6℃(6月)，极端最低温-23.9℃(1月)，≥0℃年积温2 657.2℃，≥10℃年积温1 849.7℃。年均降水量650 mm，80%的降水集中在6—9月，平均降水量157.4 mm。无霜期约120 d。土壤为亚高山草甸土。

1.2 供试材料

前期引种试验得出，小黑麦(×TriticosecaleWittmack)和饲用豌豆(PisumSativum)在云南藏区高海拔地区具有很好的适应性[10]，可获得较高的饲草产量。试验用小黑麦和饲用豌豆品种分别选择‘甘农2号’和‘青建1号’。‘甘农2号’小黑麦由甘肃农业大学提供，‘青建1号’饲用豌豆由青海省畜牧兽医科学院提供。

1.3 试验设计

试验采用单因素随机区组设置，共设9个混播比例处理(小黑麦：饲用豌豆)，分别为0∶100(饲用豌豆单播,CK1)，20∶80，30∶70，40∶60，50∶50，60∶40，70∶30，80∶20，100∶0(小黑麦单播，CK2)。设置的混播比例分别为对应的小黑麦和饲用豌豆各自单播量的百分比，其中：小黑麦单播播种量为300 kg·hm-2，饲用豌豆单播播种量为75 kg·hm-2(见表1)。小区面积15 m2(5 m×3 m)，每个处理3次重复，共27个小区。播种时间为2020年6月16日，条播，行距30 cm。播种前施磷酸二铵0.68 kg·15 m-2。

表1 小黑麦与饲用豌豆的混播比例和播种量Table 1 Mixed sowing ratio and seeding rate of triticale and feed pea

根据土壤养分诊断标准[11]，得出试验地土壤pH值适宜，速效钾含量较为丰富，水解性氮含量、有效磷含量较高，试验地土壤养分较为丰富，不存在速效养分缺乏的问题(见表2)。

表2 试验地土壤养分背景值Table 2 Soil nutrient background value of the test site

1.4 测定内容和方法

1.4.1株高 在出苗后30 d，76 d，108 d，每小区随机选择禾豆植株各10株，测量从地面至最高点的自然高度，取平均值。

1.4.2枝条数 刈割前进行测定。每个小区内随机选取1 m样段(边行和地头两边50 cm部分除外)，分别数取样段内株高高于30 cm禾豆的枝条数[12]。

1.4.3鲜(干)草产量 开花期测定。齐地面刈割每个小区内所有植株的地上部分(除去边行和地头两边50 cm部分)，将小黑麦、饲用豌豆分开，分别称重，得到鲜草产量。从每个小区分别取样500 g混合样品，带回实验室，在105℃烘箱中杀青30 min，然后在70℃烘箱中烘72 h至恒重，称重得到干重，计算干鲜比。根据每个小区的鲜干比计算出干草产量。

1.4.4营养价值 在测定完鲜草产量后，将用于测定干鲜比的500 g鲜样烘干称重后，将其粉粹，过1 mm样品筛，用于营养成分测定，干物质(Dry matter，DM)含量分析采用烘箱干燥法(105℃烘至恒重)，粗灰分(Crude ash,Ash)含量测定采用马弗炉550℃高温灼烧法，粗蛋白(Crude protein，CP)含量测定采用凯氏定氮法，粗脂肪(Ether extract，EE)含量测定采用索氏抽提法，中性洗涤纤维(Neutral detergent fiber，NDF)和酸性洗涤纤维(Acid detergent fiber，ADF)含量测定，采用范氏洗涤纤维分析法，粗纤维(Crude fiber，CF)含量测定采用酸碱消煮法，无氮浸出物含量NFE%=DM-CP-EE-CF-Ash[13]。

1.4.5土壤养分测定 2020年6月 16 日牧草播种前，利用土钻对整个试验地“S”型采集 0～10 cm土层的土壤样品，测定土壤养分背景值，10月6日饲草产量测定后，用土钻采集不同小区0～10 cm土层采集土壤样品，每个小区取样 5次混合，剔除明显的根系及石头后，带回实验室自然风干。测定土壤的pH值、全氮、速效氮、速效磷和速效钾[14]。

1.5 数据处理

应用Excel2016整理数据，SPSS19.0进行方差分析，Duncan’s进行多重比较(P=0.05和P=0.01)，Sigmalot10.0制图。

2 结果与分析

2.1 混播处理下的饲草产量

小黑麦与饲用豌豆混播，随着饲用豌豆比例的增加，总鲜草产量呈先增加后下降的趋势。其中，T∶F 40∶60处理下的总鲜草产量最高，达42.4 t·hm-2，与处理T∶F 50∶50，30∶70差异不显著，但显著高于其它处理(P<0.05)。与鲜草产量相似，除了T∶F 60∶40和30∶70处理之外，T∶F 40∶60，50∶50和30∶70处理下的总干草产量显著高于其它处理(P<0.05)，T∶F 40∶60，50∶50，30∶70较CK1分别提高18.9%，14.0%和12.5%，较CK2分别提高59.0%，52.4%和50.4%(见表3)。

表3 小黑麦与饲用豌豆混播处理下的饲草产量Table 3 Forage yield of mixed-sowing of triticale and feed pea

2.2 混播处理下的株高

小黑麦与饲用豌豆不同混播处理下的株高，在不同生长期存在着不同的差异。其中：出苗后76天，混播处理下的饲用豌豆株高均极显著高于CK1处理(P<0.01)，处理T∶F 80∶20处理下的饲用豌豆株高最高，与处理T∶F 70∶30，60∶40和40∶60差异不显著，但显著高于其它处理(P<0.05)。出苗后108天，不同处理下的饲用豌豆株高存在极显著的差异(P<0.01)，其中处理T∶F 80∶20处理下的饲用豌豆株高最高，与处理T∶F 70∶30，60∶40差异不显著，但显著高于CK1和其它混播处理(P<0.05)(见表4)。

表4 小黑麦与饲用豌豆混播处理的株高Table 4 Plant height of different mixture ratio of triticale and feeding pea

上述结果表明，小黑麦与饲用豌豆混播，对小黑麦的株高没有显著影响，但饲用豌豆与小黑麦合理混播，在一定程度上可以增加饲用豌豆的株高，有利于收获。饲用豌豆单播，整体呈匍匐生长，容易倒伏，通过与小黑麦混播，可起到相互支撑作用，有效克服饲用豌豆倒伏腐烂的现象。这与德科加和徐成体的研究[15]一致，箭筈豌豆与燕麦混播，有效减少了箭筈豌豆的倒伏和下层茎叶的腐烂。

2.3 混播处理下的枝条数

由图1所示，小黑麦与饲用豌豆不同混播处理下的枝条数均存在极显著的差异(P<0.01)。小黑麦随着播种比例的增加，其枝条数整体呈增加的趋势。其中：小黑麦单播(CK2)处理下的小黑麦枝条数最高，极显著高于其它处理(P<0.01)，其次是处理T∶F 80∶20，70∶30，60∶40和50∶50。饲用豌豆随着混播比例的降低，整体呈下降趋势，其中饲用豌豆单播(CK1)处理下的枝条数极显著高于其它处理(P<0.01)，其次是处理T∶F 20∶80，显著高于其它混播处理(P<0.01)，但混播处理T∶F 30∶70，40∶60和50∶50处理下的饲用豌豆枝条数差异不显著，但极显著高于混播处理T∶F 60∶40，70∶30和80∶20(P<0.01)。

小黑麦与饲用豌豆的枝条数呈现出一种“此消彼长”的趋势。小黑麦随着混播比例的增加，其枝条数呈现线性增加趋势。生产中建植一年生混播草地，小黑麦与饲用豌豆混播，可适当增加小黑麦播种量，以增加其枝条数。混播处理T∶F 30∶70，40∶60和50∶50表现较佳，饲用豌豆枝条数31.2～33.3个·m-1，小黑麦枝条数为55.6～118.6个·m-1。从单位长度的枝条数考虑，建议在生产中，与小黑麦混播种植，饲用豌豆比例宜控制在50%～60%较为合适。

图1 小黑麦与饲用豌豆混播处理下的枝条数Fig.1 Branches of different mixture ratio of triticale and feed pea注：不同大写字母表示不同处理间差异极显著(P<0.01)，不同小写字母表示不同处理间差异显著(P<0.05)Note：Different capital letters indicate significant difference at the 0.01 level,different lowercase letters indicate significant difference at the 0.05 level between different treatments

2.4 混播处理下的营养成分

从表5可看出，小黑麦与饲用豌豆不同混播比例下，除酸性洗涤纤维(ADF)、粗纤维(CF)和粗灰分(Ash)差异不显著之外，其余营养成分存在显著差异(P<0.05)。随着饲用豌豆比例的降低，混播处理下的粗蛋白含量呈下降趋势，其中处理T∶F 0∶100，30∶70处理下的粗蛋白含量最高，显著高于T∶F 60∶40，70∶30，80∶20和100∶0处理下的粗蛋白含量(P<0.05)。不同混播处理下的粗脂肪存在显著的差异(P<0.05)，其中处理T∶F 40∶60，50∶50的粗脂肪含量最高，显著高于CK1和CK2处理下的粗脂肪含量(P<0.05)。表明混播处理下的粗脂肪显著高于单播处理。

随着混播比例中小黑麦比例的增加，混播处理下中性洗涤纤维(NDF)含量呈逐渐上升的趋势。其中，NDF含量较高的是处理小黑麦单播(CK2)，与T∶F 80∶20差异不显著，但显著高于其他处理(P<0.05)。且不同混播处理下的无氮浸出物含量差异极显著(P<0.01)；随着小黑麦比例的增加，无氮浸出物(NFE)呈增加趋势。其中，小黑麦单播(CK2)处理下的无氮浸出物含量最高，显著高于其它处理(P<0.05)，其次是处理T∶F 80∶20，70∶30，除显著高于处理T∶F 20∶80(P<0.05)。综合营养品质指标，小黑麦与饲用豌豆混播比例较佳的是T∶F 40∶60和50∶50，粗蛋白含量分别为18.5%和17.4%，无氮浸出物含量分别为32.2%和31.1%，可获得较高的营养品质。

表5 小黑麦与饲用豌豆混播处理下的营养成分Table 5 The nutrient content of different mixture ratio of triticale and feed pea

2.5 混播处理下的土壤养分

由表6可知，小黑麦与饲用豌豆不同混播处理的土壤表层(0～10 cm)养分指标中，除了有效磷含量、速效钾含量差异显著(P<0.05)，有机质等其余指标差异不显著。其中，不同处理之间的有效磷含量存在显著的差异(P<0.05)，处理T∶F 40∶60的有效磷含量最高，为50.1 mg·kg-1，显著高于T∶F 30∶70，70∶30和小黑麦单播(CK2)处理(P<0.05)，与其他处理差异不显著。不同混播处理下的0～10 cm土壤速效钾存在极显著差异(P<0.01)，处理T∶F 40∶60的速效钾含量最高，为156.7 mg·kg-1，极显著高于其他处理(P<0.01)，其次是T∶F 20∶80，60∶40 和80∶20和小黑麦单播处理。综合0～10 cm土壤性状，混播组合T∶F 40∶60，对表层土壤的改良效果明显，可在一定程度上提高土壤速效磷和速效钾含量。

表6 小黑麦与饲用豌豆混播处理下的土壤养分含量Table 6 Soil nutrient content of different mixture ratio of triticale and feeding pea (0～10 cm)

3 讨论

3.1 豆禾混播可有效减少化肥的施入和改良土壤肥力

生产实践证明，在生长季较短的地区，建植一年生混播草地，可改善草地生态系统的氮素营养平衡，为家畜提供蛋白饲草来源，满足家畜冬春季对饲草的需求[16-18]，这归功于豆科牧草的高效生物固氮功能[19-21]。混播条件下豆科牧草根系通常会伸长到禾草的须根系区域，通过生物固氮和磷的高效利用从而减少对养分的竞争，这是禾本科单播草地所无法实现的[22]。化学氮肥的过量投入，造成了农田系统中的氮残留，造成了地表水和地下水的污染，导致生物多样性降低和温室气体的排放，对人类赖以生存的生态系统安全造成威胁[23-24]。因此，豆科植物常被用于和禾本科等作物的间作、轮作和混播系统中，以提高种植效率和降低氮污染。燕麦+豌豆、燕麦+箭筈豌豆、大麦+豌豆等一年生豆禾混播可以很好的融入现有的耕作系统中，增加土地复种指数，达到增产增效的作用[25]。

在混播建植系统中豆科和禾本科牧草的根系在空间或时间上的分布差异，造成对土壤养分的敏感程度和竞争能力明显不同，从而降低对土壤养分的竞争，实现对光照、水分和养分利用上的互补，发挥出混播优势，促进单位面积生产力增加[5,26-29]。与单播方式相比，适宜混播能够促进豆禾植物协调生长，改善土壤的物理结构，促进土壤的养分循环，提高速效氮、速效磷和土壤酶活性[25,30]。在西藏拉萨地区(海拔4 360 m)及乃东县的山南地区(海拔3 551 m)研究得出，燕麦与箭筈豌豆豆科牧草混播后可有效提高土壤肥力，增加土壤有机质、全氮、有效磷和速效钾含量[31-32]。研究表明，一年生牧草混播，主要对土壤的速效养分产生影响，而对土壤全量养分和有机质含量的影响较小[33]，这与本研究的结果相似。本研究得出小黑麦与饲用豌豆混播比例40∶60下的表层(0～10 cm)土壤速效磷含量和速效钾含量显著高于小黑麦单播处理和其他处理(P<0.05)，这可能是由于豆禾混播草地系统在根际周围形成磷养分利用空间，豆禾对磷素利用的差异和相互促进吸收，从而导致了土壤磷养分供应得到改善[28-29]。郑伟等[34]研究得出相似的结论，豆禾混播可获得较高的全钾、速效钾和速效磷含量，但最佳禾豆比是60∶40。本研究中其他比例小黑麦：饲用豌豆70∶30等处理下的速效钾和速效磷含量均较低，这可能是由于混播比例不合适，较高比例的禾本科牧草，会抑制豆科牧草的生长，减弱其固氮效果造成的[35]。

3.2 高寒地区豆禾混播研究

青藏高原高寒地区，大多数牧民的主要经济收入来源于放牧牦牛等家畜，建立高效高产的饲草生产基地是发展草食畜牧业的基础[25]。建植一年生饲草基地，成本相对较低且容易管理，并且能够很好的融入其他耕作系统中[36]。豆禾牧草混播建植是高寒地区经济有效的草地建植模式[37-38]，与传统的单播方式相比，具有高产、稳产、品质提升、提高土地资源利用效率的特点[4,32-36]。混播草地建植初始的混播比例直接影响混播物种的共生关系[5,39]，尤其是一年生豆禾混播草地，初始的混播比例更是草地建植成功与否的关键因素。豆禾合理搭配，既能够降低牧草之间的资源竞争，还可以促进对土壤养分的有效吸收，获得最佳的草地群落稳定性和较高生产性能[39-42]。德科加和徐成体[15]在青海海南州贵南县(海拔3 200 m)开展了燕麦与箭筈豌豆、燕麦与毛苕子(Viciavillosa)混播研究，得出燕麦+箭筈豌豆混播表现优于燕麦+毛苕子混播，其中70%燕麦(135 kg·hm-2)与30%箭筈豌豆(60 kg·hm-2)混播可获得较高的生产性能，鲜草产量分别比单播燕麦增产29.5%，比单播箭筈豌豆增产20.2%。孙杰等[43]研究了不同海拔高度(1 700～2 200 m；2 600 ～3 000 m)和混播比例(各自单播量的百分比)对燕麦与箭筈豌豆混播群体的影响，结果表明混播提高了草地产量和粗蛋白含量，且不同海拔高度的最佳混播比例不同，其中燕麦与箭筈豌豆在海拔2 918 m试验点最佳混播比例为60∶40；海拔2 668 m，2 784 m处最佳混播比例为50∶50，这表明海拔高度对一年生豆禾草地混播比例具有重要的影响。陈裕祥等[44]在西藏那曲(海拔4 500 m)、当雄(海拔 4 200 m)、达孜(海拔3 688 m)和曲尼巴(海拔3 780 m)4个地点开展了172个牧草和草坪草引种试验，得出禾本科牧草的生长速度整体高于豆科牧草的生长速度，其中鸭茅、狐尾草、羊茅的生长速度在10 mm·d-1以上，而多年生黑麦草、梯牧草生长速度在7.5 mm·d-1左右，红三叶在6 mm·d-1左右。表明在高海拔地区，豆科、禾本科以及同科不同草种的生长速度对高海拔的生长响应不同。张建华[45]在青藏高原不同海拔区(2 300 m，3 800 m，4 500 m)开展了紫花苜蓿(Medicagosativa)引种试验，得出不同供试苜蓿品种的株高均随着海拔高度的升高而降低，表明同一草种对不同海拔高度存在不同的响应。因此，在高海拔地区建植豆禾混播草地，只有适合的混播比例，才会使豆科和禾本科达到和谐共生，互惠互利的生长态势。对小黑麦与箭筈豌豆混播研究(海拔2 954 m)得出，适宜的混播可明显提高饲草产量和粗蛋白含量[46]。西然朋措等[47]在青海玉树称多县(海拔4 270 m)开展了‘甘农2号’小黑麦与‘青建1号’饲用豌豆的混播试验，得出小黑麦与饲用豌豆最佳比例为70∶30(单播量的百分比，小黑麦单播量300 kg·hm-2，饲用豌豆单播量75 kg·hm-2播种量)，该混合比例下的饲草产量和粗蛋白产量均优于其他混播组合，饲草鲜草产量比小黑麦单播增加63. 87%，比饲用豌豆单播增加 18. 50%。徐强等[48]在甘南藏族自治州夏河县(海拔3 050 m)开展了箭筈豌豆与黑麦混播试验，结果表明黑麦新品系C33与‘绿箭1号’混播比例为60∶40(总播种量的比例)时，可获得较高的生物产量和较佳的饲草品质，适宜在与当地气候条件相似的高寒牧区推广种植。本研究是在云南迪庆藏区海拔3 277 m开展的试验，得出小黑麦与饲用豌豆混播最佳比例为40∶60，与上述试验的海拔高度接近，但是适宜的混播比例不同，这可能与经纬度不同有关。

4 结论

本研究得出，在滇西北高海拔地区建植小黑麦与饲用豌豆混播草地，既可获得较高的饲草产量，又可有效改良土壤肥力，在一定程度上提高土壤速效磷和速效钾含量。饲用豌豆与小黑麦适当混播可增加饲用豌豆的株高，利于田间收获；综合产量、株高、营养品质和土壤改良效果来看，小黑麦与饲用豌豆最佳混播比例为40∶60，适宜在滇西北高海拔地区推广应用。建植小黑麦与饲用豌豆混播草地，对提高牦牛养殖补饲水平、降低天然草场放牧压力和促进产业结构调整具有重要意义。