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苜蓿与羟基牧草混播草地生产力动态研究
三叶草和水稻混合种植是多年生人工草的理想组合。苜蓿与多年生禾本科类群间有较好的相容性,只要组合比例适当,可建成较稳定的人工草地群落。Cooke等对二种禾草与紫花苜蓿混播草地的生产力进行了研究,认为苜蓿和禾本科牧草混播的优点是苜蓿秋季枯黄晚,可以适当延长家畜放牧时间,因此混播草地的利用时间长于单播草地。苜蓿等豆科牧草与禾本科牧草混播比单播豆科牧草具有更大的生产潜力和更适宜制作青贮饲料。无芒雀麦与苜蓿混播草地产草量动态研究已有报道,如郭孝研究得出在无芒雀麦与苜蓿混播草地中,地上生长与地下生长有很大的相关性和差异性;在一年内,二者产草量的动态均呈双峰曲线,峰期分别位于完熟期以及果后营养中后期;地上产草量增长最快在抽穗到成熟期,地下生物量增长最快在分蘖期到拔节期。宝音陶格涛研究得出苜蓿地上产草量积累模式不受单播、混播的影响,其增长曲线为W=atb;无芒雀麦地上产草量积累模式在单、混播中分别为W=aebt和W=atb。但现有研究是以一种苜蓿与无芒雀麦混播,并且只有一年的测定数据,这对多年生的混播草地来说还不够完善。本文结合科尔沁地区的水热条件,选用4个苜蓿品种与无芒雀麦进行混播和单播试验研究,通过3年的测定数据来系统分析苜蓿+无芒雀麦混播草地产草量动态变化规律,以期为合理管理与利用混播草地提供理论依据。1材料和方法1.1苏集家东市区气候条件试验地设在通辽市内蒙古民族大学农业试验站(43°36′N、122°22′E),海拔178.5m。属典型的温带大陆性季风气候,年均气温6.4℃,≥10℃活动积温3184℃,无霜期150d;多年平均降水量399.1mm,其中4~9月占全年的89%。土壤为灰色草甸土,0~30cm土层有机质含量18.36g/kg,碱解氮58.45mg/kg,速效磷38.66mg/kg,速效钾123.67mg/kg,pH值8.3。1.2苜蓿、草原杂花、aolan,以及草原站的大学生权利供试材料为甘农1号杂花苜蓿(MedicagovariaMartin.cv.GannongNo.1),来自甘肃农业大学;草原2号杂花苜蓿(MedicagovariaMartin.cv.CaoyuanNo.2),来自内蒙古农业大学;草原3号杂花苜蓿(MedicagovariaMartin.cv.CaoyuanNo.3),来自内蒙古农业大学;敖汉苜蓿(Medicagosativacv.Aohan),来自通辽市草原站;无芒雀麦(BromusinnermisLeyss)品种为Carlton,来自加拿大(美国品种),属于北方型品种。1.3牧草播种播种量试验小区面积14m2(3.5m×4m),小区纵向间隔50cm,按完全随机区组排列,设3个重复。4个苜蓿品种与无芒雀麦分别进行混播与单播,形成了9个处理组合。播种方式为条播,行距30cm。2003年5月8日播种,单播的播种量为无芒雀麦22.5kg/hm2,苜蓿15kg/hm2,苜蓿种子用砂纸磨擦处理。混播播种量分别为:无芒雀麦15.75kg/hm2(占单播播种量的70%),苜蓿4.5kg/hm2(占单播播种量的30%),杂花苜蓿与无芒雀麦同行混播。播种时按小区行数及播种量计算出各种牧草每行的播种量并分别播种,播种深度2~3cm。播种时试验小区施底肥50g/m2,其中尿素(含N46%)10g/m2、粉状过磷酸钙(含P2O512%)30g/m2、氯化钾(含K2O60%)10g/m2。为便于浇水,区组间东西两侧设有区埂与其他试验区组相隔。干旱时浇水,生长季随时拔除杂草,每年药剂(乐果)灭虫2~3次。1.4干草产量测定播种当年从7月6日开始每20d一次测定组分种群的地上产草量(干重),第二年从5月20日开始每30d一次测定组分种群的地上产草量(干重)。第一年和第二年产量测定是从小区的一端开始顺序设0.5m×0.5m的样方(缺苗处不取样,边行不取样),每小区一样方,3次重复。第一年测产5次,第二年测产6次。样方内牧草齐地面刈割并称重,取500g鲜样在实验室内晾晒1~2d后放入65℃烘箱中烘干,称重即为风干重,用此干重计算干鲜比并折算干草产量。第三年,每小区选1m2有代表性地段刈割,年刈割3次,每次在苜蓿初花期进行,留茬5cm。1.5单位产草量单位时间的净积累rgr产草量的净积累用产草量的生长率来表示。绝对生长率(AGR)说明单位面积单位时间内产草量的净积累,相对生长率(RGR)说明单位产草量单位时间的净积累。计算公式为:AGR=W2−W1t2−t1,RGR=lnW2−lnW1t2−t1AGR=W2-W1t2-t1,RGR=lnW2-lnW1t2-t1式中,AGR为平均绝对生长率(g/m2·d);RGR为平均相对生长率(g/g·d);W1和W2分别为时间t1和t2的产草量(g/m2)。2结果与分析2.1草地生产力2.1.1单播苜蓿和混播草地最高产草量2003年7月6日开始每隔20d测定一次产草量(表1),单播与混播群落最高产草量出现在9月6日。单播苜蓿群落之间以及混播群落之间最高产草量差异不显著(P>0.05)。混播草地的最高产草量均大于同种苜蓿的单播草地,其中甘农1号苜蓿+无芒雀麦混播草地产量比甘农1号苜蓿单播产量高26.08%,差异显著(P<0.05)。说明甘农1号苜蓿在播种当年生长较缓慢。2.1.2单播及单播杂花苜蓿2004年5月20日开始每隔30d测定一次产量(在苜蓿孕蕾至初花期相隔20d),单播苜蓿和无芒雀麦最高产量出现在7月9日,混播草地最高产量出现在8月8日,峰值出现时期比单播草地晚。除敖汉苜蓿外,单播苜蓿草地产量均显著大于同种苜蓿+无芒雀麦的混播草地产量(表1)。单播敖汉苜蓿和单播无芒雀麦产草量明显低于单播杂花苜蓿产量(P<0.05)。3个杂花苜蓿群落最高产草量差异不显著(P>0.05)。在混播群落中,草原3号苜蓿+无芒雀麦草地产草量最高(2846.55g/m2),敖汉苜蓿+无芒雀麦混播草地产草量最低(1971.95g/m2),前者比后者增产63.15%,差异显著(P<0.05)。2.1.3不同立地条件下混播群落产草量2005年对2003年和2004年进行过产草量动态测定的小区继续进行产草量测定(表1)。年刈割三次,留茬5cm。每次刈割在苜蓿初花期进行,具体刈割时间分别是6月8日、7月14日和9月3日。结果表明,在头茬草中,单播苜蓿产草量显著高于同种苜蓿混播草地总产量(P<0.05)。在二茬草中,草原3号苜蓿+无芒雀麦混播草地产量与单播苜蓿草地产量差异不显著,其余混播草地产量显著低于单播苜蓿产量。单播无芒雀麦草地产草量显著低于混播草地产草量。在第三茬草中,单播苜蓿之间产量差异不显著,单播苜蓿群落与混播群落之间产量差异不显著(甘农1号苜蓿+无芒雀麦群落除外)。在三次刈割中,单播苜蓿群落第二茬草产量最高,4种苜蓿平均产量比头茬草高10.86%,比第三茬草高29.01%。这是因为在第二茬草生长期内光温条件更适合苜蓿生长,同时可能与第一茬草刈割较早(初花期)有关。单播无芒雀麦头茬草产量最高(410.89g/m2),二茬草和三茬草产量明显下降(148.49g/m2和132.91g/m2),分别下降了2.77倍和3.09倍。混播群落中,草原2号苜蓿+无芒雀麦混播群落头茬草总产量与二茬草相近(473.61g/m2和470.26g/m2),第三茬草产量最高(538.97g/m2),分别比头茬草和二茬草高13.80%和14.61%。其余混播草地第二茬草产量最高,平均产量分别比头茬草和第三茬草高27.17%和32.39%。从全年总产量来看,四种单播苜蓿中甘农1号苜蓿总产量最高(1808.16g/m2),其余三种苜蓿总产量相近(1746.38~1754.03g/m2),差异不显著。混播草地全年总产量比单播无芒雀麦产量高2.09~2.35倍,差异显著。混播草地总产量低于单播苜蓿草地。在本试验中,播种当年混播草地产量大于单播苜蓿草地,而生长第二年和生长第三年混播群落产草量小于单播苜蓿群落(平均下降22.0%)。这与已有报道不一致。这可能是因为在播种当年草地中种间竞争较小,苜蓿与无芒雀麦可以充分利用空间和光能资源,地上产草量积累较多,枝叶枯黄脱落较少,因此混播草地产量较高。生长第二年草地种间竞争加强,在一年只刈割一次的情况下,无芒雀麦的分蘖和生长受到抑制;影响苜蓿产量的因素很多,而主要原因是混播群落中的苜蓿密度小于单播群落;二者综合使混播群落的总产量低于单播苜蓿群落。生长第三年草地总产草量明显低于生长第二年草地,而按正常情况生长第三年应为产量高峰期。这是因为生长第二年只刈割一次,产草量是最高月份产量,干物质产量较高;而生长第三年的草地刈割三次,刈割时牧草较嫩,干物质产量较低;另外刈割也影响了牧草干物质的积累,尤其是影响了混播草地中无芒雀麦的产草量,因此总产量低于生长第二年的产量。2.2草地生产力和生长率的动态2.2.1生长季不同品种、不同产草量积累情况从表2可以看出,播种当年生长季中草地产草量在7月5日至8月16日期间增长最快,以后增长缓慢,到9月6日产草量达到最大值(单播敖汉苜蓿在8月16日测定的生物产量最大),以后草地生物产量开始下降。在苜蓿结荚期之前,单播草地中草原3号苜蓿的AGR较高,最大值为23.48g/m2·d;混播群落中甘农1号苜蓿+无芒雀麦的AGR较高,最大值为37.99g/m2·d;表明生长季内这些群落单位面积上积累的净产草量较多,因此表现出了较高的产草量(表3)。不同品种,AGR峰值出现时期不尽相同,这表明不同品种牧草的快速生长期(线性生长期)有所不同。3个杂花苜蓿单播草地产草量快速增长期出现在7月26日~8月16日之间,敖汉苜蓿出现在7月5日~7月26日之间,早于杂花苜蓿。因为敖汉苜蓿属于早熟品种,在生长季前期产草量积累速率大于杂花苜蓿。无芒雀麦在8月16日~9月6日之间产草量积累最快。混播草地的产草量快速积累期是在7月5日~7月26日之间,以后产草量积累较慢。对全生长季群落产草量的相对生长率(RGR)而言,单播与混播群落产草量的相对生长率最大值都出现在7月5日~7月26日之间。单播草原2号苜蓿和草原2号苜蓿+无芒雀麦混播群落在生育前期RGR最低,表明单位产草量的草原2号苜蓿比其它苜蓿积累的产草量少;在生长季中后期,敖汉苜蓿的RGR最低,这与敖汉苜蓿的早熟特性和易落叶性有关。单播无芒雀麦的RGR较高,表明生长季内单位产草量的无芒雀麦比其它草种积累的更多。混播种群在秋季(8月16日之后)AGR和RGR高于相应草种的单播群落(表3)。这是因为混播群落中的无芒雀麦在秋季生长旺盛,而单播苜蓿群落在秋季落叶较多,生长缓慢。2.2.2生长季内杂花苜蓿和无原理混播草地产草量积累规律牧草返青后,单播草地产草量在5月20日~6月9日期间(苜蓿孕蕾~初花期、无芒雀麦孕穗~抽穗期)增长最快,以后增长缓慢,到7月9日地上产草量达到最大值,以后草地产量开始下降(表4)。混播草地在8月8日测定的产草量最高,说明混播延长了种群的产草量积累期。从全生长季群落产草量的绝对生长率(AGR)来看(表5),在5月20日~7月9日期间单播与混播草地的AGR较高。单播草地3个杂花苜蓿的AGR较高,混播群落中也是3个杂花苜蓿+无芒雀麦的AGR较高,表明生长季内这些群落单位面积上积累的净产草量较多,因此表现出了较高的产草量。敖汉苜蓿在孕蕾~初花期(5月20日~6月9日)产草量积累速率最高,以后由于下部叶片枯黄脱落,光合产物积累减少。对全生长季群落产草量的相对生长率(RGR)而言,单播与混播群落产草量的相对生长率最大值均出现在5月20日~6月9日期间。产草量的生长率动态分析表明,3个杂花苜蓿和无芒雀麦草地在5月20日~7月9日期间产草量积累较快,AGR和RGR在此时期内达最大,敖汉苜蓿在5月20日~6月9日期间产草量积累较快,此时期AGR和RGR最高。杂花苜蓿的产草量积累期长于敖汉苜蓿。混播草地产草量快速积累时期与单播草地相同,不同的是在7月9日~8月8日期间,混播草地产草量仍在增长,AGR和RGR均为正值,因此混播草地产草量的最大值出现时间比单播草地晚。单、混播草地产草量相对生长率均在5月20日~6月9日(苜蓿孕蕾至初花期、无芒雀麦孕穗至抽穗期)期间最大。3不同种群产草量的特征3.1苜蓿在孕蕾~盛花期、无芒雀麦在拔节~初花期单播草地产草量增长最快,以后增长缓慢,到成熟期产草量达到最大。混播延长了种群产草量积累时间,混播草地最高产草量出现时期晚于单播草地。播种当年混播草地产草量高于单播草地,而在以后二年混播草地产草量明显低于单播草地。3.2随着草地年龄增长,单播无芒雀麦群落生长势衰弱,植株低矮,叶片呈黄绿色,而混播草地中的
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