呼伦贝尔地区燕麦与豌豆混播对燕麦产量和品质的影响

刘建明，周镇磊，曹 东，刘宝龙，王东霞，张怀刚

（1. 青海大学，省部共建三江源生态与高原农牧业国家重点实验室，青海 西宁 810016；2. 青海省作物分子育种重点实验室，青海 西宁 810001）

燕麦（Avena sativa）是一年生草本饲草作物，在我国种植区域广泛，主要分布在北方的高寒冷凉和半干旱农牧交错区[1-2]。燕麦具有适应性强、产量高和含有较多可溶性碳水化合物的优点，是畜牧业的主要饲草植物之一。但燕麦的种植目前主要以单播为主，草地混播相对较少[3-4]。然而，燕麦与其他禾本科作物一样，长期单播和连作会出现一系列问题，如草产量大幅度减少、土壤养分和肥力下降[5-7]。

近年来，受自然环境和人类活动的影响，呼伦贝尔等高寒牧区的天然草甸大幅度退化，饲草供应不足，不仅对当地畜牧业造成了严重影响，而且严重威胁到当地草地生态系统的平衡[8-9]。解决这一问题的最有效方法是建立人工草地，采取的主要措施是将生育期接近的豆科植物和禾本科植物进行混播[10-11]。饲用豌豆具有适应性强、种植简单和抗旱性强等优点。有研究表明，禾本科植物与豆科植物的混播体系可通过对自然循环资源的协同利用，提高饲草粗蛋白含量，降低中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维含量，提高牧草品质[12-14]；还可显著提高土壤水肥利用率，改善土壤理化特性[15]；同时，禾本科植物可吸收豆科植物根周围的有效氮，减缓“氮阻遏”效应对禾本科牧草生长的影响[16-17]。燕麦与箭筈豌豆混播后可以弥补燕麦营养成分低的不足[18]。黎松松等[19]和冯廷旭等[20]研究表明，燕麦和豌豆混播时，混播比例按种子占单播重量的实际比例来计算，混播与单播密度相同[19]。为了进一步确认适宜呼伦贝尔地区燕麦与豌豆混播的最佳混播比例，选择呼伦贝尔地区燕麦种植的中心区域特泥河试验站和鄂温克试验站，以燕麦品种青海444 和豌豆品种青建1 号为材料，研究了不同混播处理对饲草产量和品质、农艺性状的影响，以期为呼伦贝尔地区燕麦与豌豆合理混播提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验地点

试验地点位于呼伦贝尔市陈巴尔虎旗的特泥河试验站（119°45′E，49°13′N）和鄂温克族自治旗的鄂温克试验站（119°48'E，49°17′N），属典型的中温带半温润和半干旱温带大陆性气候，海拔650 m 左右，年平均气温0℃以下，降水多集中在夏季，降水量为200～300 mm。特泥河试验站土壤为黑壤土，全氮、有效磷和速效钾含量分别为2.73 g/kg、46.20 mg/kg 和242.00 mg/kg。鄂温克试验站土壤为沙壤土，全氮、有效磷和速效钾含量分别为1.12 g/kg、15.50 mg/kg 和83.00 mg/kg。

1.2 供试材料

供试燕麦品种为青海444，供试豌豆品种为青建1 号，均由青海省畜牧兽医科学院提供。

1.3 试验方法

以燕麦单播量为122.1 kg/hm2、豌豆单播量为78.0 kg/hm2为标准，燕麦和豌豆的混播比例设M0∶1、M1∶2、M1∶1、M2∶1和M1∶0共5 个处理，各处理的燕麦和豌豆的具体混播量见表1。小区面积为5 m×3 m=15 m2，设3 次重复，按随机区组排列。播种前施基肥尿素75.0 kg/hm2、过磷酸钙149.9 kg/hm2。采用行播，行距20 cm。播种时先开深度为4～5 cm 的沟，然后均匀撒播燕麦与豌豆种子。于2020 年5 月17 日播种，采用常规方法进行田间管理。

表1 各处理燕麦和豌豆的具体播种量

1.4 测定项目与方法

1.4.1 草产量测定在燕麦灌浆初期，齐地刈割1 m2燕麦（去除非燕麦成分）称鲜重；从称完鲜重的燕麦草中取500 g 样品放入网袋，置于105℃烘箱中烘30 min，然后在65℃烘干至恒重，称量烘干后的草样干重，并计算干鲜比。

1.4.2 植物学性状测定在燕麦灌浆期每小区随机抽样5 株测量株高、重心高度、第二（三）节长、茎粗、秆壁厚、穗下结节长和穗长，取平均值。株高为植株主茎基部至顶部长度（不带芒）；重心高度为将茎秆（带叶、叶鞘及穗）中部左右位置放于支点上，调节茎秆位置直至茎秆平衡在支点上时，茎秆基部顶端至平衡支点的距离；第二（三）节长为从植株基部至第二（三）节的长度；茎粗为第二节和第三节处茎的最粗值；秆壁厚为在测量茎粗的位置剪开用游标卡尺测量的壁厚；穗下结节长为穗基部向下至第一个节点的长度；穗长为主茎穗基部至顶端的长度。

1.4.3 总生物量与地上生物量测定在燕麦灌浆期每小区随机抽样5 株，测定单株燕麦整株（包括根）的烘干后重量为单株总生物量（g/株），测定除根系外的地上部烘干后重量为单株地上生物量（g/株），取平均值。

1.4.4 经济性状测定在幼苗出齐后每小区划定有代表性的样点2 个，样点长1 m，宽一般为1～2 行，然后统计每样点的苗数，并换算成万苗/hm2；在拔节初期统计茎数并换算成万茎/hm2；在成熟期统计穗数并换算成万穗/hm2；成熟期室内考种时每个样点取5 株，分别脱粒后统计单株粒数（粒/株）和单株粒重（g/株）；在燕麦正常成熟时收割脱粒，待籽粒自然风干后测定千粒重。

1.4.5 营养品质测定测完鲜草干重后将样品用粉碎机粉碎，过1 mm 筛，采用FOSS 公司生产的的NIR System 5000 近红外光谱分析仪扫描分析品质，选用已有的燕麦模型，测定粗蛋白、粗脂肪，灰分、Ca、P、中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量。

1.5 数据统计分析

采用 Excel 2010 软件和 SPSS 24.0 软件进行数据统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同混播处理对燕麦鲜草产量的影响

特泥河试验站不同混播处理的鲜草产量为24 011.25～34 015.8 kg/hm2，干草产量为10 095.3～12 280.35 kg/hm2，M1∶2处理的燕麦鲜、干草产量都显著高于M2∶1和M1∶0处理（见图1 和图2）；不同混播处理的燕麦干鲜比为0.36～0.42，M2∶1处理的干鲜比显著高于其他处理（图3）。鄂温克试验站不同混播处理的燕麦鲜草产量和干草产量也有显著性差异，也是M1∶2处理的燕麦鲜、干草产量均显著高于M2∶1和M1∶0处理（见图1 和图2）；不同混播处理的燕麦干鲜比为0.32～0.38，M1∶1处理的干鲜比显著高于M2∶1和M1∶2处理（图3）。

图1 特泥河试验站和鄂温克试验站不同混播处理对燕麦鲜草产量的影响

图2 特泥河试验站和鄂温克试验站不同混播处理对燕麦干草产量的影响

图3 特泥河试验站和鄂温克试验站不同混播处理对燕麦干鲜比的影响

2.2 不同混播处理对燕麦生物量的影响

由图4 和图5 可知，特泥河试验站和鄂温克试验站不同混播处理的燕麦单株总生物量均存在差异性显著，2 个试验站的燕麦单株总生物量都是M1∶1处理显著高于M2∶1和M1∶2；2 个试验站的燕麦单株地上生物量都是M2∶1处理最低、M1∶0处理最高，且M2∶1显著低于M1∶0、M1∶1，但M1∶0与M1∶1处理间不存在显著性差异，原因可能是由于燕麦与豌豆间的混播比例增大而加剧了燕麦与豌豆间的竞争所造成。

图4 特泥河试验站和鄂温克试验站不同混播处理对燕麦单株总生物量的影响

图5 特泥河试验站和鄂温克试验站不同混播处理对燕麦单株地上生物量的影响

2.3 不同混播处理对燕麦植物学性状的影响

由表2 可知，特泥河试验站不同混播处理的燕麦植物学性状存在显著性差异，M1∶2处理的燕麦株高、穗长、茎粗和第二节长都显著高于M2∶1处理；M1∶0处理的燕麦重心高度和秆壁厚都显著高于M2∶1处理；M1∶1处理的燕麦第三节长和穗下节结长均显著高于M2∶1。鄂温克试验站不同混播处理的燕麦植物学性状也存在显著性差异，M1∶2处理的燕麦株高、穗长和茎粗都显著高于M2∶1处理；M2∶1处理的燕麦重心高度、第三节长和穗下节结长均显著低于M1∶0处理；M1∶1处理的燕麦秆壁厚显著高于M2∶1处理；M1∶2处理的燕麦第二节长显著高于M1∶0。

表2 特泥河试验站和鄂温克试验站不同混播处理对燕麦植物学性状的影响

2.4 不同混播处理对燕麦经济性状的影响

由表3 可知，特泥河试验站不同混播处理的燕麦经济性状存在显著性差异，燕麦的单位面积茎数和穗数都是M2∶1处理显著大于M1∶2和其他处理；M1∶2处理的燕麦分蘖成穗率和千粒重显著大于M1∶1和其他处理；燕麦的单株粒数是M2∶1处理最少，仅20.50粒/株，显著少于其他处理；燕麦的单株粒重是M2∶1处理最轻，为0.53 g/株，显著轻于M1∶1和其他处理。

表3 特泥河试验站不同混播处理对燕麦经济性状的影响

由表4 可知，鄂温克试验站不同混播处理的燕麦经济性状存在显著性差异，燕麦的单位面积苗数、茎数和穗数都是M2∶1处理最多，分别为343.65 万株/hm2、565.50 万 茎/hm2和522.00 万 穗/hm2，均 显 著 多 于M1∶1和M1∶2处理；不同混播处理间的燕麦分蘖成穗率没有显著性差异；单株穗数和单株分蘖数都是M2∶1处理显著多于M1∶1和M1∶2处理。

表4 鄂温克试验站不同混播处理对燕麦经济性状的影响

2.5 不同混播处理对燕麦品质的影响

由表5 可知，特泥河试验站燕麦粗蛋白含量M1∶0处理最低、M1∶2处理最高，且M1∶2和M1∶1处理显著高于M2∶1和M1∶0处理；燕麦粗脂肪含量M1∶1处理最高，M1∶2处理最低，且两者间有显著性差异；燕麦灰分含量M1∶2处理显著高于M1∶1处理；燕麦单播（M1∶0处理）的钙含量最低，但磷含量最高，显著高于M1∶1处理；酸性洗涤纤维含量M1∶2处理最高，显著高于M2∶1和M1∶1处理；中性洗涤纤维含量M1∶0处理最高，显著高于M2∶1和M1∶1处理。鄂温克试验站不同混播处理燕麦的粗蛋白含量为9.87%～11.57%，M1∶0处理最低，显著低于M1∶2和其他处理；燕麦粗脂肪含量M1∶2处理最高，显著高于M1∶1处理；燕麦单播（M1∶0处理）的灰分含量最低，而钙含量最高，灰分含量最高的是M1∶1处理，钙含量最低的是M2∶1处理；不同处理间的磷含量没有显著性差异；酸性洗涤纤维含量是M1∶1处理最高，显著高于M2∶1和其他处理；燕麦单播（M1∶0处理）的中性洗涤纤维含量最高，显著高于M2∶1和其他处理。

表5 特泥河试验站和鄂温克试验站不同混播处理对燕麦品质的影响 （%）

3 讨 论

禾豆牧草混播复合系统存在种间竞争，禾本科牧草的再生能力和生长速率往往高于豆科牧草[21]。燕麦占据禾豆牧草混播系统种间竞争的优势地位，源于燕麦根系构型的改善[22]。燕麦在种间竞争具有很高优势的同时，这种竞争也对燕麦的农艺性状产生很大影响。笔者的试验结果表明，不同混播处理之间的草产量和农艺性状存在明显的差异。禾本科混播比例影响牧草的产量和品质[23]；选择适宜的混播组分不仅可以提高栽培草地的生态适应性，还可因混播组分间的互作提高对当地环境资源（水、热、光）的利用效率[24]。笔者的试验结果表明，适合的混播比例可以在一定程度上提高燕麦的株高、茎粗和秆壁厚，草产量和燕麦品质也有一定的提高。孙杰等[25]和向洁等[26]分别认为，混播比例为8 ∶2 和4 ∶6 时混播草地的草产量最高，这可能与牧草品种、试验地区水热条件、土壤肥力状况等有密切关系。中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维是决定饲草品质的重要因素[27]；豆科与禾本科牧草混播比禾本科牧草单播的粗蛋白质含量和牧草产量高，可消化有机物质的值也增高[28]。笔者的研究结果表明，随着豌豆播种量的减少，燕麦粗蛋白含量有所提高，中性洗涤纤维含量和酸性洗涤纤维含量有所下降。向洁等[26]在北京地区的试验结果表明，燕麦与箭筈豌豆以高比例（3 ∶1）混作时产量最高，在燕麦灌浆期同行混播较燕麦单作增产16.33%，在燕麦蜡熟期增产 40.19%；田福平等[29]在黄土高原的研究结果表明，燕麦与箭筈豌豆1 ∶1 混播草地在燕麦乳熟期、箭筈豌豆盛花期收获时生物量高于单播处理。笔者的研究结果表明，不同混播处理草地生物量差异显著，在燕麦灌浆初期，特泥河试验站和鄂温克试验站均是M1∶2处理的燕麦鲜、干草产量最高，最高鲜草产量达34 015.8 kg/hm2。同时，M1∶2处理的燕麦株高、穗长和茎粗均有明显提高；其粗蛋白含量也最高，达11.57%，显著高于燕麦单播（M1∶0处理）；其中性洗涤纤维含量比燕麦单播（M1∶0处理）明显降低。因此，燕麦与豌豆混播较单播具有明显的产量优势，且以1 ∶2的混播比例较为适宜。