播种方式对燕麦和箭筈豌豆混播草地牧草生产性能的影响

苟 蓉，游明鸿，刘金平，雷 雄，季晓菲

（1. 西华师范大学生命科学学院，四川 南充 637009；2. 四川省草原科学研究院，四川 成都 611731）

建设高产优质的栽培草地，是缓解川西北牧区草饲料供给周期性失衡、家畜“冬瘦春乏”、过度放牧、防雪抗灾等问题的必由之路。由于受高海拔、低积温、短生长期等自然条件和交通、人力、物力等经营条件的限制[1]，加之因传统生产模式、科技人才不足、实用技术缺乏的影响[2]，川西北牧区栽培草地面积较少，牧草产业规模较小，草产品较单一，且对畜牧业的贡献较低，加大栽培草地建设技术研发，对保护草地资源和促进草地畜牧业可持续发展具有重大意义。

燕麦(Avena sativa)是高寒牧区主栽牧草之一，具有生长快速、产量和营养价值高、适口性好、消化率高等优点，近年来针对川西北气候特点，进行了燕麦引种品比[3]、栽培措施和加工利用[4-5]等研究，为建设燕麦栽培草地和提高草地经济产量提供了一定的技术支撑。但燕麦植株较高、蛋白含量较低，混播豆科可提升资源利用率、提高草地产量、改善饲草品质、降低病虫害和土壤侵蚀等风险。

目前川西北地区常采用撒播、条播等种植方式，建立燕麦与毛苕子(Vicia villosa)、箭筈豌豆(V.sativa)等一年生豆科牧草混播栽培草地，由于缺乏对混播草地组成结构、株丛密度、生物量累积分布的科学分析，因此，播种方式对混播草地牧草产量和品质有何影响，适合该区气候条件的播种方式均尚无定论。为此，以川西北地区表现优异的“梦龙”燕麦 (A. sativa‘Magnum')和“兰箭 3 号”箭筈豌豆 (V. sativa‘Lanjian No.3')为材料，设置不同播种方式，分析燕麦和箭筈豌豆的株高、分蘖(枝)、生物量结构，研究播种方式对混播草地鲜草和干草产量、饲草品质及能量产量的影响，旨在筛选出适合川西北高原气候特点的禾豆混播草地的播种方式，为解决饲草产量低、饲草品质差、草产品缺乏等实际问题及草地畜牧业健康发展提供服务。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于阿坝州红原县邛溪镇二农场，为大陆性高原温带季风气候，102°32′ E，32°46′ N，海拔 3 497 m，年均气温 1.1 ℃，极端高温 23.5 ℃，极端低温-33.8 ℃，年降水量738 mm，相对湿度71%，≥ 10 ℃ 年积温 865 ℃·d。土壤为草甸土，0-20 cm土壤的有效氮、有效磷、有效钾含量分别为276.1、10.2、131.2 mg·kg-1，有机碳含量 11.13%，pH 5.91。

1.2 试验设计

于 2017年 5月 5日 ， 施 基 肥 (150 kg·hm-2复合肥)平整后，按随机区组设计(区组间距1 m，小区面积 3 m × 5 m，小区间距 0.5 m)划定小区播种，设置混合撒播 (SB)、20 cm同行条播 (TT1)、30 cm 同行条播 (TT2)、20 cm 间行条播 (JT1)、30 cm间行条播(JT2)5种播种方式，播种量均为燕麦120 kg·hm-2+ 箭筈豌豆 22.5 kg·hm-2，3 次重复。播种后仅进行除杂等常规管理。

1.3 测定指标及方法

株高：于8月24日，燕麦处于灌浆期，箭筈豌豆处于花末期，每小区随机20次测定燕麦和箭筈豌豆的自然高度。

分蘖(枝)数和生物量分配：每小区随机选燕麦和箭筈豌豆各10 株，挖取除杂后，测定分蘖(枝)数、分离根、茎、叶称重，105 ℃下烘干，计算生物量结构。

密度和草产量：每小区随机选取1 m2(行距20 cm的 取 5.33 m,行距 30 cm 的 取 3.67 m 样 段)齐 地 刈割，分离燕麦和箭筈豌豆，测定枝条数(密度)后，称重 (燕麦和箭筈豌豆鲜草产量)，然后在105 ℃条件下烘干，测定干草产量，3次重复。

营养价值[6-7]：每小区随机取燕麦和箭筈豌豆混合鲜草样2 kg，同种播种方式草样混合烘干后，打成约 1 kg 草粉，测定粗蛋白 [crude protein (CP)，半微量凯氏定氮法 ]、粗纤维 [coarse fiber (CF)，酸碱洗涤法 ]、粗脂肪 [ether extract (EE)，乙醚浸提法 ]、粗灰分 [coarse ash (CA)，直接灰化法 ]、无氮浸出物 [nitrogen free extract (NFE)，含量差减法 ]。

1 kg干物质能量[8-9]：依据每小区牧草的营养价值，按如下公式计算总能 (gathered energy, GE)、可消化养分总量 (total digestible nutrients, TDN)、消化能(tigestive energy, DE)、代谢能 (metabolic energy, ME)。

GE = (CP × 23.86 + EE × 39.36 + CF × 17.58 + NFE ×17.58)/100；

TDN = CP + CF + NFE + 2.25 × EE；

DE = [TDN/(100 × 1 000)] × 4 409 × 4.184；

ME = [TDN/(100 × 1 000)] × 3 616 × 4.184。

草地能量产量：依据每小区1 kg干物质能量和干草产量乘积，计算单位面积草地的总能、可消化养分总量、消化能、代谢能。

1.4 数据处理

用SPSS19.0软件对所有数据进行方差分析(GLM)和多重比较(SNK)，并用Duncan法对各参数进行0.05水平显著性检验。

2 结果与分析

2.1 播种方式对混播草地株高和密度影响

播种方式对燕麦和箭筈豌豆株高有显著影响(P＜0.05)(表 1)，JT1和 JT2下箭筈豌豆和燕麦株高均显著低于 SB、TT1、TT2，两种草的株高在SB和TT间差异较小(P＞0.05)。播种方式对单株分蘖 (枝)能力有极显著影响 (P＜0.01)，SB 下燕麦分蘖和箭筈豌豆分枝数显著低于条播，同行条播下箭筈豌豆分枝数显著大于SB而小于间行条播，JT2下燕麦分蘖和箭筈豌豆分枝数均为最大值。

播种方式对草地密度有显著影响(P＜0.05)，撒播下燕麦密度和箭筈豌豆密度及总密度显著低于条播，TT1草地密度显著大于TT2。草地总密度和燕麦密度在TT1下达最大值，而箭筈豌豆密度在TT2达最大。燕麦密度和箭筈豌豆密度在TT2和JT1间均有显著差异(P＜0.05)，而草地总密度无 显著差异(P＞0.05)。方差分析表明，播种方式对燕麦株高和密度影响大于箭筈豌豆，对箭筈豌豆分枝能力影响大于对燕麦分蘖能力。播种方式对草地密度影响最大，分蘖(枝)数次之，株高较小。

表 1 播种方式对燕麦和箭筈豌豆株高和分蘖(枝)数及密度的影响Table 1 Effect of sowing method on plant height, tillering and density of Avena sativa and Vicia sativa

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2.2 播种方式对燕麦和箭筈豌豆生物量结构的影响

播种方式对两种植物单株生物量有影响(P＜0.05)(表2)，TT2下燕麦和箭筈豌豆单株生物量显著高于其他播种方式，SB下单株生物量仅为TT2的57.59%和40.98%。30 cm行距同行或间行条播燕麦和箭筈豌豆单株生物量均显著大于20 cm行距 (P＜0.05)。

播种方式对两种植物单株生物量分配有显著影响(P＜0.05)。SB下燕麦的根分配大于其他播种方式，而叶分配显著小于其他播种方式(P＜0.05)，箭筈豌豆根和叶分配均小于其他播种方式(P＜0.05)。间行条播下燕麦的根和茎分配低于撒播和同行条播，而叶分配大于撒播和同行条播(P＜0.05)。箭筈豌豆叶分配在TT1下最大，茎分配最低。

方差分析表明，箭筈豌豆单株生物量比燕麦更易受播种方式影响。播种方式对燕麦生物量分配的影响表现为叶分配＞根分配＞茎分配，对箭筈豌豆影响表现为叶分配＞茎分配＞根分配。

2.3 播种方式对燕麦和箭筈豌豆产量的影响

播种方式对草地的鲜草和干草产量有显著影响 (P＜0.05) (表 3)。SB 下燕麦鲜草和干草产量大于其他播种方式，而箭筈豌豆的产量显著小于其他播种方式(P＜0.05)，草地鲜草总产量达最大值。燕麦产量在同行播种下高于间行播种(P＜0.05)，20和30 cm行距间差异较小。箭筈豌豆产量在同行播种下低于间行播种 (P＜0.05)，30 cm 行距比 20 cm行距显著增加了箭筈豌豆产量P＜0.05)。JT2下箭筈豌豆产量大于其他播种方式，是SB下的5.7倍，比同行播种增产约50%，但因燕麦产量显著降低，使草地总产量最低。TT1下燕麦和箭筈豌豆均有较高的鲜草和干草产量，草地干草总产量达最大值。

方差分析表明，播种方式对燕麦和箭筈豌豆鲜草和干草产量均有极显著影响(P＜0.01)，箭筈豌豆比燕麦产量更易受播种方式影响。播种方式对草地产量的影响顺序表现为箭筈豌豆干草产量 ＞草地干草总产量＞箭筈豌豆鲜草产量＞燕麦干草产量＞草地鲜草总产量＞燕麦鲜草产量。

2.4 播种方式对干草营养成分的影响

播种方式对混播草地干草的CP、CF、EE和NFE 含量有显著影响 (P＜0.05)(表 4)，对 CA 影响较小(P＞0.05)。SB下干草的CF含量显著高于其他播种方式 (P＞0.05)；而 CP、EE 和 NFE 含量显著低于其他播种方式 (P＞0.05)。JT2下 CP、EE 和NFE含量最大，CF最小。间行条播下干草CP含量显著大于撒播和同行条播(P＜0.05)，而CF含量小于撒播和同行条播。TT2比TT1可显著增加干草的NFE、EE含量，减少CF含量。

方差分析表明，播种方式对营养成分受的影响大小表现为 CF＞NFE＞CP＞EE＞CA。

2.5 播种方式对草地能量产量的影响

播种方式显著影响1 kg干物质的TDN、DE和ME 值 (P＜0.05)(表 5)，而播种方式对 1 kg 干物质的 GE 值几无影响 (P＞0.05)。TT1下 1 kg 干物质的GE、TDN、DE和ME值均达最大值，JT1下TDN、DE和ME值最低。

播种方式极显著影响混播草地的能量产量(P＜0.01) (表5)。同行条播下草地总能量产量大于间行条播，TT1下混播草地的GE、TDN、DE和ME值均大于其他播种方式，JT1下能量产量最低，仅为TT1产量的83%。

1 kg干物质的能量受播种方式影响表现为ME ＞TDN＞DE＞GE，能量产量受播种方式影响表现为DE＞ME＞TDN＞GE。

3 讨论

3.1 播种方式对混播草地产量的影响

播种方式改变群落密度、同种个体距离、邻株种类和大小的同时，限制了植株可利用的水、肥、气、热、光照、空间等生态因子[10]，种内和种间竞争影响了两种植物的株高、分蘖(枝)数和密度。单株生物量可反映植物的适合度[11]和物质能量累积能力[12-13]，分蘖数、株高是决定禾本科饲草单株生物量的主要因子[14]，撒播和同行条播利于增加株高，间行条播利于增大分蘖(枝)数，使不同播种方式下单株生物量表现出显著差异。生物量优先向可减缓或克服限制因子的构件分配[15-16]，播种方式对茎叶分配和根分配的影响，是决定单株可收获地上产量差异的关键。

表4 播g m方式对燕麦和箭筈豌豆播草地干草ay 营nu 养成分的影响Ta ble 4 Effect of sow in种ethod on A vena sativa and混Vicia sativa h trient con tent in m ix ed grasslan d播种方式Sowing meth od粗蛋白Crude protein/%纤维Co粗arse fiber/%粗脂肪Ether extract/%粗灰分Coarse ash/%无氮浸出物Nitrogen free ex tract/%SB 9.46 ± 0.26d 50.9 2 ± 1.81a 1.87 ± 0.34 c 7.23 ± 0.07 a 27.54 ± 2.31d TT1 10.21 ± 0.25c 48.6 3 ± 2.14b 1.92 ± 0.35 c 7.25 ± 0.18 a 30.34 ± 2.08c TT2 11.44 ± 0.54b 42.3 8 ± 0.87c 2.01 ± 0.27 b 7.25 ± 0.08 a 32.17 ± 2.11b JT1 12.27 ± 0.61a 40.1 2 ± 1.27d 2.05 ± 0.22 b 7.24 ± 0.11 a 32.43 ± 1.81b JT2 12.51 ± 1.12a 38.4 9 ± 0.61e 2.12 ± 0.08 a 7.26 ± 0.12 a 36.82 ± 1.33a F 5.31 12.08 4.29 1.83 9.51 P＜0.001＜0.001＜0.001 0.078＜0.001 CP, Crude protein; CF, Co arse fiber; EE, Ether extract; CA, Co arse ash; NF E, Nitrogen free extract. 表5 播种方式对燕麦和筈豆混播地量产an 量d V 的响Ta ble 5 Effect o f sow in g m ethod on energy p箭rodu豌ction of A草vena能sativa影icia sativa m ixed grasslan d播So种式方wing method 1 kg干质的能量Energy of 1kg物 dry matter/(MJ·kg-1)能量产量Energy production/(MJ·hm-2)总能GE可消化TD养总量分N消能化DE代能谢ME总能GE可消化TD养总量分N消能化DE代能谢ME SB 16.7 9 ± 0.64a 92.12 ± 1.08a 16.99 ± 1.08 ab 13.94 ± 0.39a 206 97 2.00 ± 212.34 b 1 135 90 4.68 ± 602.11b 209 543.21 ± 502.36b171 85 4.93 ± 478.35b TT1 17.0 7 ± 0.54a 93.50 ± 1.12a 17.25 ± 0.82 a 14.15 ± 0.34a 219 51 2.12 ± 642.11 a1 202 03 1.17 ± 186.35a 221 741.84 ± 478.64a181 85 9.54 ± 369.56a TT2 16.6 3 ± 0.38a 90.51 ± 2.41ab 16.69 ± 0.48 b 13.69 ± 0.42b 190 17 2.84 ± 435.28 c1 035 26 9.81 ± 532.24c 190 978.83 ± 613.57c156 62 9.54 ± 368.79c JT1 16.4 9 ± 0.61a 89.43 ± 1.47b 16.50 ± 0.69 b 13.53 ± 0.21b 183 13 3.60 ± 248.67 d 993 28 6.15 ± 228.52d 183 234.13 ± 612.84e150 27 7.73 ± 546.38d JT2 17.0 6 ± 0.27a 92.59 ± 3.06a 17.08 ± 0.47 a 14.01 ± 0.09a 187 68 7.40 ± 487.54 d 1 018 70 9.66 ± 325.52c 187 923.94 ± 652.24d154 12 4.13 ± 476.34c F 1.36 3.61 3.53 3.85 12.2 7 49.7 8 68.5 4 51.65 P 0.08 4 0.047 0.038 0.016＜0.001＜0.001＜0.001＜0.0 01 GE, gath ered en ergy; TD N, to tal digestib le nutrients; DE, digestiv e energy; ME, metabolic energy.

播种方式对群落组成、草层高度、植株密度和个体大小的影响，集中表现为混播草地产量值的大小，而两种植物的产量贡献率决定了草地产量品质的差异。箭筈豌豆产量值和贡献率变异范围分别在 528～3 046 kg·hm-2和 1.49%～27.69%，对混播草地生产力的影响显著大于燕麦。播种方式对草地干草产量影响大于鲜草产量，或许播种方式改变草地群落通透性、土壤含水量的同时[17]，影响了植株体内水分数量和形式。体内水分含量可反映植株的成熟度及适口性[18]，因两种植物对水分吸收、利用及贮藏方式不同[19-20]，故箭筈豌豆含水量低于燕麦，但播种方式对箭筈豌豆含水量影响大于燕麦。枝条密度与单株生物量是决定禾本科草地产量的第一、第二因子[21]，本研究中密度最小的撒播和密度最大的20 cm同行混播，最终干草产量几乎相等，而单株生物量最大的30 cm同行混播其草地产量较低，故决定混播草地产量的主要因素还有待于深入研究。

3.2 播种方式对草地饲草品质的影响

播种方式引起混播草地的同化作用速度及物质合成能力不同[22]，使混播草地干草营养成分发生变化[23]。播种方式对粗纤维和无氮浸出物的影响远大于粗蛋白，与其他豆禾混播研究结果不尽相同[24-25]，无氮浸出物可反映植物的光合速率、物质合成及转化效率[26]，其组成和含量受饲草种类、发育阶段及采样时间的影响，播种方式对草地群落组成、株高、茎叶比例及含水量的影响，使无氮浸出物和粗纤维成为易受播种方式影响的营养成分。

播种方式对1 kg干物质的GE影响较小，结果与单播多年生牧草相似[10]。但对1 kg干物质的TDN、DE和ME有显著影响，其中ME受播种方式影响最大。窄行播种下植株高度、密度均较高，提升了顶部位叶高度和改变了位叶张角，顶部1～3位叶对植物光合作用贡献率大于70%，叶绿素含量与光合特性大于其他位叶[27-28]，有利于干生物量的合成与累积，使20 cm同行混播下1 kg干物质的能量值和草地能量产量显著高于其他播种方式。间行条播利于提高饲草的粗蛋白和粗脂肪含量，但干草产量、1 kg干物质能量和能量产量显著低于撒播和同行条播，以牺牲产量而提升质量的播种方式不符合高产优质的生产目标。故探究能够同时提高混播草地饲草产量和质量的栽培技术，是进一步解决该区饲草缺乏和品质低劣等问题的研究方向。

4 结论

播种方式对燕麦和箭筈豌豆个体株高、分蘖数及单株生物量有显著影响，对相同播种量下混播草地的群落组成、植株密度、生物量结构、牧草产量及营养价值有显著影响。混合撒播下，箭筈豌豆个体少而小，豆科对草地产量贡献率低。30 cm同行播种下，虽燕麦和箭筈豌豆单株生物量最大，因群落密度低而使草地产量较低。30 cm间行条播下，箭筈豌豆产量贡献率最大、混播草地牧草品质最高，但草地干草产量和能量产量较低。20 cm同行条播下，草地干草产量和能量产量最高，饲草营养价值高于撒播，适合于大田推广。