呼倫貝爾地區(qū)燕麥與豌豆混播對(duì)燕麥產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

劉建明，周鎮(zhèn)磊，曹 東，劉寶龍，王東霞，張懷剛

（1. 青海大學(xué)，省部共建三江源生態(tài)與高原農(nóng)牧業(yè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，青海 西寧 810016；2. 青海省作物分子育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，青海 西寧 810001）

燕麥（Avena sativa）是一年生草本飼草作物，在我國(guó)種植區(qū)域廣泛，主要分布在北方的高寒冷涼和半干旱農(nóng)牧交錯(cuò)區(qū)[1-2]。燕麥具有適應(yīng)性強(qiáng)、產(chǎn)量高和含有較多可溶性碳水化合物的優(yōu)點(diǎn)，是畜牧業(yè)的主要飼草植物之一。但燕麥的種植目前主要以單播為主，草地混播相對(duì)較少[3-4]。然而，燕麥與其他禾本科作物一樣，長(zhǎng)期單播和連作會(huì)出現(xiàn)一系列問(wèn)題，如草產(chǎn)量大幅度減少、土壤養(yǎng)分和肥力下降[5-7]。

近年來(lái)，受自然環(huán)境和人類(lèi)活動(dòng)的影響，呼倫貝爾等高寒牧區(qū)的天然草甸大幅度退化，飼草供應(yīng)不足，不僅對(duì)當(dāng)?shù)匦竽翗I(yè)造成了嚴(yán)重影響，而且嚴(yán)重威脅到當(dāng)?shù)夭莸厣鷳B(tài)系統(tǒng)的平衡[8-9]。解決這一問(wèn)題的最有效方法是建立人工草地，采取的主要措施是將生育期接近的豆科植物和禾本科植物進(jìn)行混播[10-11]。飼用豌豆具有適應(yīng)性強(qiáng)、種植簡(jiǎn)單和抗旱性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。有研究表明，禾本科植物與豆科植物的混播體系可通過(guò)對(duì)自然循環(huán)資源的協(xié)同利用，提高飼草粗蛋白含量，降低中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維含量，提高牧草品質(zhì)[12-14]；還可顯著提高土壤水肥利用率，改善土壤理化特性[15]；同時(shí)，禾本科植物可吸收豆科植物根周?chē)挠行У?，減緩“氮阻遏”效應(yīng)對(duì)禾本科牧草生長(zhǎng)的影響[16-17]。燕麥與箭筈豌豆混播后可以彌補(bǔ)燕麥營(yíng)養(yǎng)成分低的不足[18]。黎松松等[19]和馮廷旭等[20]研究表明，燕麥和豌豆混播時(shí)，混播比例按種子占單播重量的實(shí)際比例來(lái)計(jì)算，混播與單播密度相同[19]。為了進(jìn)一步確認(rèn)適宜呼倫貝爾地區(qū)燕麥與豌豆混播的最佳混播比例，選擇呼倫貝爾地區(qū)燕麥種植的中心區(qū)域特泥河試驗(yàn)站和鄂溫克試驗(yàn)站，以燕麥品種青海444 和豌豆品種青建1 號(hào)為材料，研究了不同混播處理對(duì)飼草產(chǎn)量和品質(zhì)、農(nóng)藝性狀的影響，以期為呼倫貝爾地區(qū)燕麥與豌豆合理混播提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)

試驗(yàn)地點(diǎn)位于呼倫貝爾市陳巴爾虎旗的特泥河試驗(yàn)站（119°45′E，49°13′N(xiāo)）和鄂溫克族自治旗的鄂溫克試驗(yàn)站（119°48'E，49°17′N(xiāo)），屬典型的中溫帶半溫潤(rùn)和半干旱溫帶大陸性氣候，海拔650 m 左右，年平均氣溫0℃以下，降水多集中在夏季，降水量為200～300 mm。特泥河試驗(yàn)站土壤為黑壤土，全氮、有效磷和速效鉀含量分別為2.73 g/kg、46.20 mg/kg 和242.00 mg/kg。鄂溫克試驗(yàn)站土壤為沙壤土，全氮、有效磷和速效鉀含量分別為1.12 g/kg、15.50 mg/kg 和83.00 mg/kg。

1.2 供試材料

供試燕麥品種為青海444，供試豌豆品種為青建1 號(hào)，均由青海省畜牧獸醫(yī)科學(xué)院提供。

1.3 試驗(yàn)方法

以燕麥單播量為122.1 kg/hm2、豌豆單播量為78.0 kg/hm2為標(biāo)準(zhǔn)，燕麥和豌豆的混播比例設(shè)M0∶1、M1∶2、M1∶1、M2∶1和M1∶0共5 個(gè)處理，各處理的燕麥和豌豆的具體混播量見(jiàn)表1。小區(qū)面積為5 m×3 m=15 m2，設(shè)3 次重復(fù)，按隨機(jī)區(qū)組排列。播種前施基肥尿素75.0 kg/hm2、過(guò)磷酸鈣149.9 kg/hm2。采用行播，行距20 cm。播種時(shí)先開(kāi)深度為4～5 cm 的溝，然后均勻撒播燕麥與豌豆種子。于2020 年5 月17 日播種，采用常規(guī)方法進(jìn)行田間管理。

表1 各處理燕麥和豌豆的具體播種量

1.4 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.4.1 草產(chǎn)量測(cè)定在燕麥灌漿初期，齊地刈割1 m2燕麥（去除非燕麥成分）稱(chēng)鮮重；從稱(chēng)完鮮重的燕麥草中取500 g 樣品放入網(wǎng)袋，置于105℃烘箱中烘30 min，然后在65℃烘干至恒重，稱(chēng)量烘干后的草樣干重，并計(jì)算干鮮比。

1.4.2 植物學(xué)性狀測(cè)定在燕麥灌漿期每小區(qū)隨機(jī)抽樣5 株測(cè)量株高、重心高度、第二（三）節(jié)長(zhǎng)、莖粗、稈壁厚、穗下結(jié)節(jié)長(zhǎng)和穗長(zhǎng)，取平均值。株高為植株主莖基部至頂部長(zhǎng)度（不帶芒）；重心高度為將莖稈（帶葉、葉鞘及穗）中部左右位置放于支點(diǎn)上，調(diào)節(jié)莖稈位置直至莖稈平衡在支點(diǎn)上時(shí)，莖稈基部頂端至平衡支點(diǎn)的距離；第二（三）節(jié)長(zhǎng)為從植株基部至第二（三）節(jié)的長(zhǎng)度；莖粗為第二節(jié)和第三節(jié)處莖的最粗值；稈壁厚為在測(cè)量莖粗的位置剪開(kāi)用游標(biāo)卡尺測(cè)量的壁厚；穗下結(jié)節(jié)長(zhǎng)為穗基部向下至第一個(gè)節(jié)點(diǎn)的長(zhǎng)度；穗長(zhǎng)為主莖穗基部至頂端的長(zhǎng)度。

1.4.3 總生物量與地上生物量測(cè)定在燕麥灌漿期每小區(qū)隨機(jī)抽樣5 株，測(cè)定單株燕麥整株（包括根）的烘干后重量為單株總生物量（g/株），測(cè)定除根系外的地上部烘干后重量為單株地上生物量（g/株），取平均值。

1.4.4 經(jīng)濟(jì)性狀測(cè)定在幼苗出齊后每小區(qū)劃定有代表性的樣點(diǎn)2 個(gè)，樣點(diǎn)長(zhǎng)1 m，寬一般為1～2 行，然后統(tǒng)計(jì)每樣點(diǎn)的苗數(shù)，并換算成萬(wàn)苗/hm2；在拔節(jié)初期統(tǒng)計(jì)莖數(shù)并換算成萬(wàn)莖/hm2；在成熟期統(tǒng)計(jì)穗數(shù)并換算成萬(wàn)穗/hm2；成熟期室內(nèi)考種時(shí)每個(gè)樣點(diǎn)取5 株，分別脫粒后統(tǒng)計(jì)單株粒數(shù)（粒/株）和單株粒重（g/株）；在燕麥正常成熟時(shí)收割脫粒，待籽粒自然風(fēng)干后測(cè)定千粒重。

1.4.5 營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)測(cè)定測(cè)完鮮草干重后將樣品用粉碎機(jī)粉碎，過(guò)1 mm 篩，采用FOSS 公司生產(chǎn)的的NIR System 5000 近紅外光譜分析儀掃描分析品質(zhì)，選用已有的燕麥模型，測(cè)定粗蛋白、粗脂肪，灰分、Ca、P、中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

采用 Excel 2010 軟件和 SPSS 24.0 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同混播處理對(duì)燕麥鮮草產(chǎn)量的影響

特泥河試驗(yàn)站不同混播處理的鮮草產(chǎn)量為24 011.25～34 015.8 kg/hm2，干草產(chǎn)量為10 095.3～12 280.35 kg/hm2，M1∶2處理的燕麥鮮、干草產(chǎn)量都顯著高于M2∶1和M1∶0處理（見(jiàn)圖1 和圖2）；不同混播處理的燕麥干鮮比為0.36～0.42，M2∶1處理的干鮮比顯著高于其他處理（圖3）。鄂溫克試驗(yàn)站不同混播處理的燕麥鮮草產(chǎn)量和干草產(chǎn)量也有顯著性差異，也是M1∶2處理的燕麥鮮、干草產(chǎn)量均顯著高于M2∶1和M1∶0處理（見(jiàn)圖1 和圖2）；不同混播處理的燕麥干鮮比為0.32～0.38，M1∶1處理的干鮮比顯著高于M2∶1和M1∶2處理（圖3）。

圖1 特泥河試驗(yàn)站和鄂溫克試驗(yàn)站不同混播處理對(duì)燕麥鮮草產(chǎn)量的影響

圖2 特泥河試驗(yàn)站和鄂溫克試驗(yàn)站不同混播處理對(duì)燕麥干草產(chǎn)量的影響

圖3 特泥河試驗(yàn)站和鄂溫克試驗(yàn)站不同混播處理對(duì)燕麥干鮮比的影響

2.2 不同混播處理對(duì)燕麥生物量的影響

由圖4 和圖5 可知，特泥河試驗(yàn)站和鄂溫克試驗(yàn)站不同混播處理的燕麥單株總生物量均存在差異性顯著，2 個(gè)試驗(yàn)站的燕麥單株總生物量都是M1∶1處理顯著高于M2∶1和M1∶2；2 個(gè)試驗(yàn)站的燕麥單株地上生物量都是M2∶1處理最低、M1∶0處理最高，且M2∶1顯著低于M1∶0、M1∶1，但M1∶0與M1∶1處理間不存在顯著性差異，原因可能是由于燕麥與豌豆間的混播比例增大而加劇了燕麥與豌豆間的競(jìng)爭(zhēng)所造成。

圖4 特泥河試驗(yàn)站和鄂溫克試驗(yàn)站不同混播處理對(duì)燕麥單株總生物量的影響

圖5 特泥河試驗(yàn)站和鄂溫克試驗(yàn)站不同混播處理對(duì)燕麥單株地上生物量的影響

2.3 不同混播處理對(duì)燕麥植物學(xué)性狀的影響

由表2 可知，特泥河試驗(yàn)站不同混播處理的燕麥植物學(xué)性狀存在顯著性差異，M1∶2處理的燕麥株高、穗長(zhǎng)、莖粗和第二節(jié)長(zhǎng)都顯著高于M2∶1處理；M1∶0處理的燕麥重心高度和稈壁厚都顯著高于M2∶1處理；M1∶1處理的燕麥第三節(jié)長(zhǎng)和穗下節(jié)結(jié)長(zhǎng)均顯著高于M2∶1。鄂溫克試驗(yàn)站不同混播處理的燕麥植物學(xué)性狀也存在顯著性差異，M1∶2處理的燕麥株高、穗長(zhǎng)和莖粗都顯著高于M2∶1處理；M2∶1處理的燕麥重心高度、第三節(jié)長(zhǎng)和穗下節(jié)結(jié)長(zhǎng)均顯著低于M1∶0處理；M1∶1處理的燕麥稈壁厚顯著高于M2∶1處理；M1∶2處理的燕麥第二節(jié)長(zhǎng)顯著高于M1∶0。

表2 特泥河試驗(yàn)站和鄂溫克試驗(yàn)站不同混播處理對(duì)燕麥植物學(xué)性狀的影響

2.4 不同混播處理對(duì)燕麥經(jīng)濟(jì)性狀的影響

由表3 可知，特泥河試驗(yàn)站不同混播處理的燕麥經(jīng)濟(jì)性狀存在顯著性差異，燕麥的單位面積莖數(shù)和穗數(shù)都是M2∶1處理顯著大于M1∶2和其他處理；M1∶2處理的燕麥分蘗成穗率和千粒重顯著大于M1∶1和其他處理；燕麥的單株粒數(shù)是M2∶1處理最少，僅20.50粒/株，顯著少于其他處理；燕麥的單株粒重是M2∶1處理最輕，為0.53 g/株，顯著輕于M1∶1和其他處理。

表3 特泥河試驗(yàn)站不同混播處理對(duì)燕麥經(jīng)濟(jì)性狀的影響

由表4 可知，鄂溫克試驗(yàn)站不同混播處理的燕麥經(jīng)濟(jì)性狀存在顯著性差異，燕麥的單位面積苗數(shù)、莖數(shù)和穗數(shù)都是M2∶1處理最多，分別為343.65 萬(wàn)株/hm2、565.50 萬(wàn) 莖/hm2和522.00 萬(wàn) 穗/hm2，均 顯 著 多 于M1∶1和M1∶2處理；不同混播處理間的燕麥分蘗成穗率沒(méi)有顯著性差異；單株穗數(shù)和單株分蘗數(shù)都是M2∶1處理顯著多于M1∶1和M1∶2處理。

表4 鄂溫克試驗(yàn)站不同混播處理對(duì)燕麥經(jīng)濟(jì)性狀的影響

2.5 不同混播處理對(duì)燕麥品質(zhì)的影響

由表5 可知，特泥河試驗(yàn)站燕麥粗蛋白含量M1∶0處理最低、M1∶2處理最高，且M1∶2和M1∶1處理顯著高于M2∶1和M1∶0處理；燕麥粗脂肪含量M1∶1處理最高，M1∶2處理最低，且兩者間有顯著性差異；燕麥灰分含量M1∶2處理顯著高于M1∶1處理；燕麥單播（M1∶0處理）的鈣含量最低，但磷含量最高，顯著高于M1∶1處理；酸性洗滌纖維含量M1∶2處理最高，顯著高于M2∶1和M1∶1處理；中性洗滌纖維含量M1∶0處理最高，顯著高于M2∶1和M1∶1處理。鄂溫克試驗(yàn)站不同混播處理燕麥的粗蛋白含量為9.87%～11.57%，M1∶0處理最低，顯著低于M1∶2和其他處理；燕麥粗脂肪含量M1∶2處理最高，顯著高于M1∶1處理；燕麥單播（M1∶0處理）的灰分含量最低，而鈣含量最高，灰分含量最高的是M1∶1處理，鈣含量最低的是M2∶1處理；不同處理間的磷含量沒(méi)有顯著性差異；酸性洗滌纖維含量是M1∶1處理最高，顯著高于M2∶1和其他處理；燕麥單播（M1∶0處理）的中性洗滌纖維含量最高，顯著高于M2∶1和其他處理。

表5 特泥河試驗(yàn)站和鄂溫克試驗(yàn)站不同混播處理對(duì)燕麥品質(zhì)的影響 （%）

3 討 論

禾豆牧草混播復(fù)合系統(tǒng)存在種間競(jìng)爭(zhēng)，禾本科牧草的再生能力和生長(zhǎng)速率往往高于豆科牧草[21]。燕麥占據(jù)禾豆牧草混播系統(tǒng)種間競(jìng)爭(zhēng)的優(yōu)勢(shì)地位，源于燕麥根系構(gòu)型的改善[22]。燕麥在種間競(jìng)爭(zhēng)具有很高優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，這種競(jìng)爭(zhēng)也對(duì)燕麥的農(nóng)藝性狀產(chǎn)生很大影響。筆者的試驗(yàn)結(jié)果表明，不同混播處理之間的草產(chǎn)量和農(nóng)藝性狀存在明顯的差異。禾本科混播比例影響牧草的產(chǎn)量和品質(zhì)[23]；選擇適宜的混播組分不僅可以提高栽培草地的生態(tài)適應(yīng)性，還可因混播組分間的互作提高對(duì)當(dāng)?shù)丨h(huán)境資源（水、熱、光）的利用效率[24]。筆者的試驗(yàn)結(jié)果表明，適合的混播比例可以在一定程度上提高燕麥的株高、莖粗和稈壁厚，草產(chǎn)量和燕麥品質(zhì)也有一定的提高。孫杰等[25]和向潔等[26]分別認(rèn)為，混播比例為8 ∶2 和4 ∶6 時(shí)混播草地的草產(chǎn)量最高，這可能與牧草品種、試驗(yàn)地區(qū)水熱條件、土壤肥力狀況等有密切關(guān)系。中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維是決定飼草品質(zhì)的重要因素[27]；豆科與禾本科牧草混播比禾本科牧草單播的粗蛋白質(zhì)含量和牧草產(chǎn)量高，可消化有機(jī)物質(zhì)的值也增高[28]。筆者的研究結(jié)果表明，隨著豌豆播種量的減少，燕麥粗蛋白含量有所提高，中性洗滌纖維含量和酸性洗滌纖維含量有所下降。向潔等[26]在北京地區(qū)的試驗(yàn)結(jié)果表明，燕麥與箭筈豌豆以高比例（3 ∶1）混作時(shí)產(chǎn)量最高，在燕麥灌漿期同行混播較燕麥單作增產(chǎn)16.33%，在燕麥蠟熟期增產(chǎn) 40.19%；田福平等[29]在黃土高原的研究結(jié)果表明，燕麥與箭筈豌豆1 ∶1 混播草地在燕麥乳熟期、箭筈豌豆盛花期收獲時(shí)生物量高于單播處理。筆者的研究結(jié)果表明，不同混播處理草地生物量差異顯著，在燕麥灌漿初期，特泥河試驗(yàn)站和鄂溫克試驗(yàn)站均是M1∶2處理的燕麥鮮、干草產(chǎn)量最高，最高鮮草產(chǎn)量達(dá)34 015.8 kg/hm2。同時(shí)，M1∶2處理的燕麥株高、穗長(zhǎng)和莖粗均有明顯提高；其粗蛋白含量也最高，達(dá)11.57%，顯著高于燕麥單播（M1∶0處理）；其中性洗滌纖維含量比燕麥單播（M1∶0處理）明顯降低。因此，燕麥與豌豆混播較單播具有明顯的產(chǎn)量?jī)?yōu)勢(shì)，且以1 ∶2的混播比例較為適宜。