施用有机肥对陇西半干旱区豆禾混播牧草提质增效的研究

刘耀峰，蔺 军，王红平，任晓明， 张选明

(1. 甘肃省陇西县畜牧兽医技术服务中心，甘肃 陇西 748100；2. 甘肃省定西市黄土高原旱区人工草地建植技术创新中心，甘肃 定西 748100；3. 甘肃省陇西县雨润农牧有限责任公司，甘肃 陇西 748100)

陇中黄土高原地区为典型的丘陵沟壑区，具气候干旱、水资源匮缺，植被稀少，生态环境脆弱等特点。加上社会经济的快速发展，大量农民进城务工，土地撂荒严重。因此通过建植的人工草地进行放牧饲养，可取得较佳的生态效益。土地也可得到充分利用，农民收入相应提高；在其全年可显著提高土地植被覆盖度并美化环境、减少水土流失，生态效益显著。

施肥是提升人工草地生产力最有效的方法，尤其有机肥效果更好。有机肥施用后，可为撂荒地提供有机质和氮、磷、钾等成分，促进牧草根系发育，迅速形成植物群落，抑制杂草生长。在各种牧草混播组合中，苜蓿(Alfalfa)与禾本科牧草混播是多年生人工草地的理想组合。苜蓿草蛋白含量高、适口性好、根瘤发达，能固氮为其本身和其他植物所利用。禾草纤维含量、碳水化合物含量高，同时可以利用豆科牧草固定的氮，豆禾混播的同时施用合理的有机肥可以更好的增加人工草地的产量和质量。

无芒雀麦()作为一种营养价值很高的多年生禾本科牧草，具有抗旱、耐牧等特点，适口性良好，是北方退耕还草主要优质牧草。常见与苜蓿混播种植，谢开云等在苜蓿和无芒雀麦混播草地进行施氮肥的研究表明，施肥可以显著提升牧草的生物量，但大部分施肥试验都停留在施氮肥、磷肥，而对于施用有机肥对混播草地的影响研究几乎没有报道。因此，本研究通过施用有机肥，研究混播草地的农艺性状及营养品质，以期为半干旱地区优质人工草地建植提供理论依据和科学指导。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

研究区位于西北黄土高原边缘温和干旱区的撂荒农田，东经104°18′～104°54′，北纬34°50′～35°23′，海拔1 867 m ，属温带季风气候。试验地土壤类型为黄绵土(中国土壤系统分类，1995)，0～20 cm 土层土壤全氮含量为 0.86 g·kg，有机质含量为12.77 g·kg，有效磷含量为 19.76 mg·kg，速效钾含量为 199.99 mg·kg，碱解氮含量为98.73 mg·kg。

1.2 试验材料

试验选择生产中推广较多，适应性较强的苜蓿、无芒雀麦种子作为试验材料，均由甘肃欣海牧草饲料科技有限公司提供。

1.3 试验设计

试验采用随机区组设计，苜蓿和无芒雀麦2种混播材料，施用有机肥和未施肥(对照)2种管理方式，每个处理3个重复。每个小区面积为5 m ×10 m，小区之间设置2 m缓冲带。苜蓿和无芒雀麦播种量分别为15 kg/hm和30 kg/hm，有机肥施用量为：30 kg/hm。种植前，将牛粪、猪粪按照1∶1进行堆积发酵，发酵中添加发酵菌，发酵时长60 d以上。发酵过程中，粪便温度保持在40 ℃以上保持20 d以上，以杀灭寄生虫和有害菌及灭活草籽发芽能力，粪便呈灰黑色、无臭味、无蝇蛆为判定标准备用。

1.4 测定指标及方法

2021年9月中旬进行植物样品采集。用卷尺(精度1 mm)在每个小区内随机选取10株苜蓿和无芒雀麦，测其自然高度，求株高(H)平均值；并用游标卡尺(精度0.02 mm)测其茎基部，求茎粗(SD)平均值。每个小区随机选取0.5 m×0.5 m的样方，齐地面刈割带回实验室，将植株茎叶分离，分别装入信封袋烘干称重，计算茎叶鲜干比(S∶L)。每个处理设定3个0.5 m×0.5 m的随机样方，齐地面以上2 cm刈割地上部分植株，带回实验室后称量其鲜重(FY)，然后置于烘箱中在105 ℃下杀青2 h，调至65 ℃条件下再烘48 h至恒重，称其牧草干重(DY)。

将试验干草样粉碎成粉末状，过1 mm筛备用，用以牧草营养成分测定。采用Van Soest法测定牧草的中性洗涤纤维(NDF)和酸性洗涤纤维(ADF)含量；采用凯氏定氮法测定粗蛋白(CP)含量；采用索氏抽提法测定粗脂肪(EE)含量。相对饲用价值(Relative feed value, RFV)=(120/NDF)×(88.9-0.779×ADF)/1.29。

1.5 数据处理

用软件Microsoft Excel 2019统计数据，采用SPSS 21.0 (SPSS, Inc., Armonk, NY, USA)进行统计软件单因素方差分析(ANOVA)，<0.05为差异显著，结果以“均值±标准误”表示。用Microsoft Excel 2019和 R 4.1.0 (R Core Team 2021)进行图形绘制。

2 结果与分析

2.1 施肥对牧草鲜草产量和相对饲用价值的影响

由图1可见，施肥显著提高了牧草的鲜草产量和相对饲喂价值(<0.05)，苜蓿鲜草产量和相对饲喂价值较不施肥对照分别增加了131.79%和6.99%；无芒雀麦鲜草产量和相对饲喂价值分别增加了118.49%和15.35%。施肥处理下，苜蓿的鲜草产量显著高于无芒雀麦，而相对饲喂价值则相反；不施肥处理下，苜蓿产量与无芒雀麦的鲜草产量与相对饲喂价值无显著差异(>0.05)。

图1 施肥对牧草鲜草产量和相对饲用价值的影响不同小写字母表示处理间差异显著(P<0.05)；下同。Fig.1 Effect of fertilizer application on fresh yield andrelative forage value of foragesDifferent lowercase letters indicate significantdifferences between the treatments at the 0.05level;the same below.

2.2 施肥对牧草生长特性的影响

由图2可见，施肥显著提高了苜蓿和无芒雀麦株高，较不施肥对照分别增加了53.93%，38.11%。施肥处理下，苜蓿株高显著高于无芒雀麦(<0.05)，不施肥处理下，苜蓿产量与无芒雀麦的株高无显著差异(>0.05)；施肥显著增加了苜蓿茎粗(<0.05)，而对无芒雀麦茎粗无影响(图2b)；施肥显著增加(23.04%)无芒雀麦茎叶比，而显著降低(54.55%)苜蓿茎叶比；施肥条件下，无芒雀麦茎叶比显著高于苜蓿(<0.05)，不施肥条件下则相反(图2c)。施肥显著增加(10.64%)无芒雀麦茎叶比(<0.05)，而对苜蓿茎叶比无影响(图2d)。

图2 施肥对牧草生长特性的影响Fig. 2 Effect of fertilizer application on the growth characteristics of forages

2.3 施肥对牧草品质的影响

由图3可见，施肥条件下，无芒雀麦粗蛋白显著高于苜蓿。施肥与不施肥，苜蓿和无芒雀麦的粗蛋白含量均无显著差异(>0.05)。施肥显著降低苜蓿和无芒雀麦中性洗涤纤维，分别下降5.22%，8.30%，且各处间差异显著(<0.05)，图3b)。施肥显著降低(9.41%)无芒雀麦酸性洗涤纤维，而对苜蓿酸性洗涤纤维无显著影响；且无芒雀麦酸性洗涤纤维显著高于苜蓿(<0.05，图3c)。施肥显著降低(14.42%)无芒雀麦粗脂肪，而对苜蓿粗脂肪无影响。施肥条件下，苜蓿粗脂肪显著高于无芒雀麦，而不施肥无显著影响(>0.05，图3d)。

图3 施肥对牧草品质的影响Fig. 3 Effect of fertilizer application on forages quality

2.4 牧草相对饲用价值与牧草品质、生长特性的关系

由图4可见，牧草相对饲用价值与牧草品质、生长特性的都有显著的相关性关系(<0.05)，且与CP表现出较强的相关性关系，与NDF和株高的相关性关系次之。

图4 牧草相对饲用价值与牧草品质、生长特性的关系Fig. 4 Relationship between the relative value and qualityand growth characteristics of forages

3 讨 论

3.1 施有机肥对农艺性状和营养品质的影响

本研究中，施用有机肥后，地上生物量显著提高，覆盖度丰满，禾、豆科比例协调，可能与施肥增加土壤碱解氮、铵态氮和硝态氮的含量有关，这与王辛有等研究的施肥可以提高混播草地的产量并提高禾本科牧草的品质结果相一致；其中苜蓿的粗蛋白含量出现下降，可能是由于施用有机肥后，土地系水率增加，在干旱的陇中黄土高原区域牧草生长旺盛，导致苜蓿粗蛋白含量降低，也可能是肥料施用量过高致使牧草粗蛋白含量和相对饲用价值下降。中性洗涤纤维是饲料样本在中型洗涤剂十二烷基硫酸钠处理下不溶解的部分，包括半纤维素纤维素、木质素、矿物质；植物性饲料可溶于酸性洗涤剂的部分称为酸性洗涤剂溶解物(ADS)，主要有中性洗涤剂溶解物(NDS)和半纤维素，剩余的残渣称为ADF。本研究中施有机肥显著降低了苜蓿和无芒雀麦的中性洗涤纤维含量，显著降低了无芒雀麦的酸性洗涤纤维，徐鑫磊等研究表明，施肥处理下牧草的粗蛋白含量和相对饲喂价值显著高于不施肥处理，而不施肥处理的酸性洗涤纤维显著高于施肥处理。

本研究中苜蓿草生长旺盛，叶片粗大，且株高显著提高，施肥与不施肥差异显著；牧草茎叶比降低，进而酸性洗涤纤维、中性洗涤纤维含量降低；粗脂肪含量增加，牧草的鲜干比提高，茎粗也显著增加；无芒雀麦叶片变大，株高显著提高，茎叶比降低，差异显著；酸性洗涤纤维、中性洗涤纤维含量出现下降趋势，粗蛋白含量提高，粗脂肪含量增加，鲜干比提高，茎粗显著增加，合理的施肥量与混播比例均可提高牧草全年的总产量，与不施肥相比，具极显著差异；施肥对于混播草地的根系影响同样显著，会提高根系生物量，其结果与本研究基本一致。

3.2 施有机肥对各组分产量的影响

草产量是评价草地生产力的一个重要指标。本研究结果表明，与不施用有机肥的对照组相比，苜蓿、无芒雀麦施用有机肥后鲜草产量、株高、鲜干比、茎粗提高，茎叶比下降，且差异显著，这与何玉惠等研究氮素增加在短期内即可以提高黄土高原荒漠草原草本植物群落生产力，促进优势种群的生长的结果相一致。因此在黄土高原干旱区进行人工草地建植时，应切实提高对有机肥作用的认识，合理控制有机肥的施用量。有机肥可以显著提高人工草地的生物量，实现土地利用效益的显著提升。有机肥还可以提高土壤微生物含量、土壤保肥性以及酸碱缓冲性，也可以有效提供植物生长所需的矿质养分。本研究处理较单一，对于有机肥的选择也有一定的限制性，施肥数据仅采用一年的数据，考虑到牧草对于肥料的长期利用效果和土地适应性，后续试验应选择多个地方多种有机肥对混播草地进行多年跟进研究，以期得到更加有效且充分的研究成果。

4 结 论

在黄土高原高海拔区撂荒地复耕利用、复合草地建植过程中，施用有机肥的生物量与营养品质均优于不施肥，施肥不仅可以增加牧草产出量，还可以提高牧草品质和撂荒地产出效益。同时，可实现优势牧草的迅速占位，达到牧草植物群落建植的目的。