苜蓿與羥基牧草混播草地生產(chǎn)力動態(tài)研究

苜蓿與羥基牧草混播草地生產(chǎn)力動態(tài)研究

三葉草和水稻混合種植是多年生人工草的理想組合。苜蓿與多年生禾本科類群間有較好的相容性,只要組合比例適當(dāng),可建成較穩(wěn)定的人工草地群落。Cooke等對二種禾草與紫花苜?；觳ゲ莸氐纳a(chǎn)力進(jìn)行了研究,認(rèn)為苜蓿和禾本科牧草混播的優(yōu)點(diǎn)是苜蓿秋季枯黃晚,可以適當(dāng)延長家畜放牧?xí)r間,因此混播草地的利用時(shí)間長于單播草地。苜蓿等豆科牧草與禾本科牧草混播比單播豆科牧草具有更大的生產(chǎn)潛力和更適宜制作青貯飼料。無芒雀麥與苜?；觳ゲ莸禺a(chǎn)草量動態(tài)研究已有報(bào)道,如郭孝研究得出在無芒雀麥與苜?；觳ゲ莸刂?地上生長與地下生長有很大的相關(guān)性和差異性;在一年內(nèi),二者產(chǎn)草量的動態(tài)均呈雙峰曲線,峰期分別位于完熟期以及果后營養(yǎng)中后期;地上產(chǎn)草量增長最快在抽穗到成熟期,地下生物量增長最快在分蘗期到拔節(jié)期。寶音陶格濤研究得出苜蓿地上產(chǎn)草量積累模式不受單播、混播的影響,其增長曲線為W=atb;無芒雀麥地上產(chǎn)草量積累模式在單、混播中分別為W=aebt和W=atb。但現(xiàn)有研究是以一種苜蓿與無芒雀麥混播,并且只有一年的測定數(shù)據(jù),這對多年生的混播草地來說還不夠完善。本文結(jié)合科爾沁地區(qū)的水熱條件,選用4個(gè)苜蓿品種與無芒雀麥進(jìn)行混播和單播試驗(yàn)研究,通過3年的測定數(shù)據(jù)來系統(tǒng)分析苜蓿+無芒雀麥混播草地產(chǎn)草量動態(tài)變化規(guī)律,以期為合理管理與利用混播草地提供理論依據(jù)。1材料和方法1.1蘇集家東市區(qū)氣候條件試驗(yàn)地設(shè)在通遼市內(nèi)蒙古民族大學(xué)農(nóng)業(yè)試驗(yàn)站(43°36′N、122°22′E),海拔178.5m。屬典型的溫帶大陸性季風(fēng)氣候,年均氣溫6.4℃,≥10℃活動積溫3184℃,無霜期150d;多年平均降水量399.1mm,其中4～9月占全年的89%。土壤為灰色草甸土,0～30cm土層有機(jī)質(zhì)含量18.36g/kg,堿解氮58.45mg/kg,速效磷38.66mg/kg,速效鉀123.67mg/kg,pH值8.3。1.2苜蓿、草原雜花、aolan,以及草原站的大學(xué)生權(quán)利供試材料為甘農(nóng)1號雜花苜蓿(MedicagovariaMartin.cv.GannongNo.1),來自甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué);草原2號雜花苜蓿(MedicagovariaMartin.cv.CaoyuanNo.2),來自內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué);草原3號雜花苜蓿(MedicagovariaMartin.cv.CaoyuanNo.3),來自內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué);敖漢苜蓿(Medicagosativacv.Aohan),來自通遼市草原站;無芒雀麥(BromusinnermisLeyss)品種為Carlton,來自加拿大(美國品種),屬于北方型品種。1.3牧草播種播種量試驗(yàn)小區(qū)面積14m2(3.5m×4m),小區(qū)縱向間隔50cm,按完全隨機(jī)區(qū)組排列,設(shè)3個(gè)重復(fù)。4個(gè)苜蓿品種與無芒雀麥分別進(jìn)行混播與單播,形成了9個(gè)處理組合。播種方式為條播,行距30cm。2003年5月8日播種,單播的播種量為無芒雀麥22.5kg/hm2,苜蓿15kg/hm2,苜蓿種子用砂紙磨擦處理?；觳ゲシN量分別為:無芒雀麥15.75kg/hm2(占單播播種量的70%),苜蓿4.5kg/hm2(占單播播種量的30%),雜花苜蓿與無芒雀麥同行混播。播種時(shí)按小區(qū)行數(shù)及播種量計(jì)算出各種牧草每行的播種量并分別播種,播種深度2～3cm。播種時(shí)試驗(yàn)小區(qū)施底肥50g/m2,其中尿素(含N46%)10g/m2、粉狀過磷酸鈣(含P2O512%)30g/m2、氯化鉀(含K2O60%)10g/m2。為便于澆水,區(qū)組間東西兩側(cè)設(shè)有區(qū)埂與其他試驗(yàn)區(qū)組相隔。干旱時(shí)澆水,生長季隨時(shí)拔除雜草,每年藥劑(樂果)滅蟲2～3次。1.4干草產(chǎn)量測定播種當(dāng)年從7月6日開始每20d一次測定組分種群的地上產(chǎn)草量(干重),第二年從5月20日開始每30d一次測定組分種群的地上產(chǎn)草量(干重)。第一年和第二年產(chǎn)量測定是從小區(qū)的一端開始順序設(shè)0.5m×0.5m的樣方(缺苗處不取樣,邊行不取樣),每小區(qū)一樣方,3次重復(fù)。第一年測產(chǎn)5次,第二年測產(chǎn)6次。樣方內(nèi)牧草齊地面刈割并稱重,取500g鮮樣在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)晾曬1～2d后放入65℃烘箱中烘干,稱重即為風(fēng)干重,用此干重計(jì)算干鮮比并折算干草產(chǎn)量。第三年,每小區(qū)選1m2有代表性地段刈割,年刈割3次,每次在苜蓿初花期進(jìn)行,留茬5cm。1.5單位產(chǎn)草量單位時(shí)間的凈積累rgr產(chǎn)草量的凈積累用產(chǎn)草量的生長率來表示。絕對生長率(AGR)說明單位面積單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)草量的凈積累,相對生長率(RGR)說明單位產(chǎn)草量單位時(shí)間的凈積累。計(jì)算公式為:AGR=W2?W1t2?t1,RGR=lnW2?lnW1t2?t1AGR=W2-W1t2-t1,RGR=lnW2-lnW1t2-t1式中,AGR為平均絕對生長率(g/m2·d);RGR為平均相對生長率(g/g·d);W1和W2分別為時(shí)間t1和t2的產(chǎn)草量(g/m2)。2結(jié)果與分析2.1草地生產(chǎn)力2.1.1單播苜蓿和混播草地最高產(chǎn)草量2003年7月6日開始每隔20d測定一次產(chǎn)草量(表1),單播與混播群落最高產(chǎn)草量出現(xiàn)在9月6日。單播苜蓿群落之間以及混播群落之間最高產(chǎn)草量差異不顯著(P>0.05)?；觳ゲ莸氐淖罡弋a(chǎn)草量均大于同種苜蓿的單播草地,其中甘農(nóng)1號苜蓿+無芒雀麥混播草地產(chǎn)量比甘農(nóng)1號苜蓿單播產(chǎn)量高26.08%,差異顯著(P<0.05)。說明甘農(nóng)1號苜蓿在播種當(dāng)年生長較緩慢。2.1.2單播及單播雜花苜蓿2004年5月20日開始每隔30d測定一次產(chǎn)量(在苜蓿孕蕾至初花期相隔20d),單播苜蓿和無芒雀麥最高產(chǎn)量出現(xiàn)在7月9日,混播草地最高產(chǎn)量出現(xiàn)在8月8日,峰值出現(xiàn)時(shí)期比單播草地晚。除敖漢苜蓿外,單播苜蓿草地產(chǎn)量均顯著大于同種苜蓿+無芒雀麥的混播草地產(chǎn)量(表1)。單播敖漢苜蓿和單播無芒雀麥產(chǎn)草量明顯低于單播雜花苜蓿產(chǎn)量(P<0.05)。3個(gè)雜花苜蓿群落最高產(chǎn)草量差異不顯著(P>0.05)。在混播群落中,草原3號苜蓿+無芒雀麥草地產(chǎn)草量最高(2846.55g/m2),敖漢苜蓿+無芒雀麥混播草地產(chǎn)草量最低(1971.95g/m2),前者比后者增產(chǎn)63.15%,差異顯著(P<0.05)。2.1.3不同立地條件下混播群落產(chǎn)草量2005年對2003年和2004年進(jìn)行過產(chǎn)草量動態(tài)測定的小區(qū)繼續(xù)進(jìn)行產(chǎn)草量測定(表1)。年刈割三次,留茬5cm。每次刈割在苜蓿初花期進(jìn)行,具體刈割時(shí)間分別是6月8日、7月14日和9月3日。結(jié)果表明,在頭茬草中,單播苜蓿產(chǎn)草量顯著高于同種苜?；觳ゲ莸乜偖a(chǎn)量(P<0.05)。在二茬草中,草原3號苜蓿+無芒雀麥混播草地產(chǎn)量與單播苜蓿草地產(chǎn)量差異不顯著,其余混播草地產(chǎn)量顯著低于單播苜蓿產(chǎn)量。單播無芒雀麥草地產(chǎn)草量顯著低于混播草地產(chǎn)草量。在第三茬草中,單播苜蓿之間產(chǎn)量差異不顯著,單播苜蓿群落與混播群落之間產(chǎn)量差異不顯著(甘農(nóng)1號苜蓿+無芒雀麥群落除外)。在三次刈割中,單播苜蓿群落第二茬草產(chǎn)量最高,4種苜蓿平均產(chǎn)量比頭茬草高10.86%,比第三茬草高29.01%。這是因?yàn)樵诘诙绮萆L期內(nèi)光溫條件更適合苜蓿生長,同時(shí)可能與第一茬草刈割較早(初花期)有關(guān)。單播無芒雀麥頭茬草產(chǎn)量最高(410.89g/m2),二茬草和三茬草產(chǎn)量明顯下降(148.49g/m2和132.91g/m2),分別下降了2.77倍和3.09倍?；觳ト郝渲?草原2號苜蓿+無芒雀麥混播群落頭茬草總產(chǎn)量與二茬草相近(473.61g/m2和470.26g/m2),第三茬草產(chǎn)量最高(538.97g/m2),分別比頭茬草和二茬草高13.80%和14.61%。其余混播草地第二茬草產(chǎn)量最高,平均產(chǎn)量分別比頭茬草和第三茬草高27.17%和32.39%。從全年總產(chǎn)量來看,四種單播苜蓿中甘農(nóng)1號苜蓿總產(chǎn)量最高(1808.16g/m2),其余三種苜?？偖a(chǎn)量相近(1746.38～1754.03g/m2),差異不顯著?；觳ゲ莸厝昕偖a(chǎn)量比單播無芒雀麥產(chǎn)量高2.09～2.35倍,差異顯著?；觳ゲ莸乜偖a(chǎn)量低于單播苜蓿草地。在本試驗(yàn)中,播種當(dāng)年混播草地產(chǎn)量大于單播苜蓿草地,而生長第二年和生長第三年混播群落產(chǎn)草量小于單播苜蓿群落(平均下降22.0%)。這與已有報(bào)道不一致。這可能是因?yàn)樵诓シN當(dāng)年草地中種間競爭較小,苜蓿與無芒雀麥可以充分利用空間和光能資源,地上產(chǎn)草量積累較多,枝葉枯黃脫落較少,因此混播草地產(chǎn)量較高。生長第二年草地種間競爭加強(qiáng),在一年只刈割一次的情況下,無芒雀麥的分蘗和生長受到抑制;影響苜蓿產(chǎn)量的因素很多,而主要原因是混播群落中的苜蓿密度小于單播群落;二者綜合使混播群落的總產(chǎn)量低于單播苜蓿群落。生長第三年草地總產(chǎn)草量明顯低于生長第二年草地,而按正常情況生長第三年應(yīng)為產(chǎn)量高峰期。這是因?yàn)樯L第二年只刈割一次,產(chǎn)草量是最高月份產(chǎn)量,干物質(zhì)產(chǎn)量較高;而生長第三年的草地刈割三次,刈割時(shí)牧草較嫩,干物質(zhì)產(chǎn)量較低;另外刈割也影響了牧草干物質(zhì)的積累,尤其是影響了混播草地中無芒雀麥的產(chǎn)草量,因此總產(chǎn)量低于生長第二年的產(chǎn)量。2.2草地生產(chǎn)力和生長率的動態(tài)2.2.1生長季不同品種、不同產(chǎn)草量積累情況從表2可以看出,播種當(dāng)年生長季中草地產(chǎn)草量在7月5日至8月16日期間增長最快,以后增長緩慢,到9月6日產(chǎn)草量達(dá)到最大值(單播敖漢苜蓿在8月16日測定的生物產(chǎn)量最大),以后草地生物產(chǎn)量開始下降。在苜蓿結(jié)莢期之前,單播草地中草原3號苜蓿的AGR較高,最大值為23.48g/m2·d;混播群落中甘農(nóng)1號苜蓿+無芒雀麥的AGR較高,最大值為37.99g/m2·d;表明生長季內(nèi)這些群落單位面積上積累的凈產(chǎn)草量較多,因此表現(xiàn)出了較高的產(chǎn)草量(表3)。不同品種,AGR峰值出現(xiàn)時(shí)期不盡相同,這表明不同品種牧草的快速生長期(線性生長期)有所不同。3個(gè)雜花苜蓿單播草地產(chǎn)草量快速增長期出現(xiàn)在7月26日～8月16日之間,敖漢苜蓿出現(xiàn)在7月5日～7月26日之間,早于雜花苜蓿。因?yàn)榘綕h苜蓿屬于早熟品種,在生長季前期產(chǎn)草量積累速率大于雜花苜蓿。無芒雀麥在8月16日～9月6日之間產(chǎn)草量積累最快。混播草地的產(chǎn)草量快速積累期是在7月5日～7月26日之間,以后產(chǎn)草量積累較慢。對全生長季群落產(chǎn)草量的相對生長率(RGR)而言,單播與混播群落產(chǎn)草量的相對生長率最大值都出現(xiàn)在7月5日～7月26日之間。單播草原2號苜蓿和草原2號苜蓿+無芒雀麥混播群落在生育前期RGR最低,表明單位產(chǎn)草量的草原2號苜蓿比其它苜蓿積累的產(chǎn)草量少;在生長季中后期,敖漢苜蓿的RGR最低,這與敖漢苜蓿的早熟特性和易落葉性有關(guān)。單播無芒雀麥的RGR較高,表明生長季內(nèi)單位產(chǎn)草量的無芒雀麥比其它草種積累的更多?；觳シN群在秋季(8月16日之后)AGR和RGR高于相應(yīng)草種的單播群落(表3)。這是因?yàn)榛觳ト郝渲械臒o芒雀麥在秋季生長旺盛,而單播苜蓿群落在秋季落葉較多,生長緩慢。2.2.2生長季內(nèi)雜花苜蓿和無原理混播草地產(chǎn)草量積累規(guī)律牧草返青后,單播草地產(chǎn)草量在5月20日～6月9日期間(苜蓿孕蕾～初花期、無芒雀麥孕穗～抽穗期)增長最快,以后增長緩慢,到7月9日地上產(chǎn)草量達(dá)到最大值,以后草地產(chǎn)量開始下降(表4)?；觳ゲ莸卦?月8日測定的產(chǎn)草量最高,說明混播延長了種群的產(chǎn)草量積累期。從全生長季群落產(chǎn)草量的絕對生長率(AGR)來看(表5),在5月20日～7月9日期間單播與混播草地的AGR較高。單播草地3個(gè)雜花苜蓿的AGR較高,混播群落中也是3個(gè)雜花苜蓿+無芒雀麥的AGR較高,表明生長季內(nèi)這些群落單位面積上積累的凈產(chǎn)草量較多,因此表現(xiàn)出了較高的產(chǎn)草量。敖漢苜蓿在孕蕾～初花期(5月20日～6月9日)產(chǎn)草量積累速率最高,以后由于下部葉片枯黃脫落,光合產(chǎn)物積累減少。對全生長季群落產(chǎn)草量的相對生長率(RGR)而言,單播與混播群落產(chǎn)草量的相對生長率最大值均出現(xiàn)在5月20日～6月9日期間。產(chǎn)草量的生長率動態(tài)分析表明,3個(gè)雜花苜蓿和無芒雀麥草地在5月20日～7月9日期間產(chǎn)草量積累較快,AGR和RGR在此時(shí)期內(nèi)達(dá)最大,敖漢苜蓿在5月20日～6月9日期間產(chǎn)草量積累較快,此時(shí)期AGR和RGR最高。雜花苜蓿的產(chǎn)草量積累期長于敖漢苜蓿。混播草地產(chǎn)草量快速積累時(shí)期與單播草地相同,不同的是在7月9日～8月8日期間,混播草地產(chǎn)草量仍在增長,AGR和RGR均為正值,因此混播草地產(chǎn)草量的最大值出現(xiàn)時(shí)間比單播草地晚。單、混播草地產(chǎn)草量相對生長率均在5月20日～6月9日(苜蓿孕蕾至初花期、無芒雀麥孕穗至抽穗期)期間最大。3不同種群產(chǎn)草量的特征3.1苜蓿在孕蕾～盛花期、無芒雀麥在拔節(jié)～初花期單播草地產(chǎn)草量增長最快,以后增長緩慢,到成熟期產(chǎn)草量達(dá)到最大?；觳パ娱L了種群產(chǎn)草量積累時(shí)間,混播草地最高產(chǎn)草量出現(xiàn)時(shí)期晚于單播草地。播種當(dāng)年混播草地產(chǎn)草量高于單播草地,而在以后二年混播草地產(chǎn)草量明顯低于單播草地。3.2隨著草地年齡增長,單播無芒雀麥群落生長勢衰弱,植株低矮,葉片呈黃綠色,而混播草地中的