全 文 ：*通讯作者 , E- mai l:lixl@iascaas. net. cn
收稿日期:2007-01-04;修回日期:2007-03-05
基金项目:国家科技支撑计划(2006BAD16B07)
作者简介:何峰(1978-), 男, 北京顺义人 ,在读硕士, E - m ail:
hefeng@iascaas . net . cn.
文章编号:1673-5021(2007)04-0061-06
刈割方式对扁穗牛鞭草与白三叶混播草地竞争的研究
何　峰 ,李向林* ,万里强
(中国农业科学院北京畜牧兽医研究所 ,北京　100094)
　　摘要:试验对扁穗牛鞭草和白三叶混播草地在不同刈割方式下草地群落的密度组成变化 、不同层次生物量和相
对竞争强度进行了研究。结果表明:扁穗牛鞭草种群密度受留茬高度影响显著 , 对草层高度不明显 , 刈割时的草层
高度 30cm 和留茬高度 10cm 的刈割方式对扁穗牛鞭草有利 , 此时相对竞争强度较低 , 扁穗牛鞭草的竞争能力较高 ,
由于白三叶前期生长迅速 ,占据了地面的空间抑制了扁穗牛鞭草的生长 , 扁穗牛鞭草草层结构一直处于一种不稳定
的状态 ,最终被排挤出系统。
关键词:刈割方式;密度;层次结构;产量;相对竞争强度;混播草地
中图分类号:S812. 4　　　文献标识码:A
　　禾本科与豆科牧草混播的草地比单一的禾本科
草地有很多优势 ,可以增加单位面积产量 、提高草地
品质和延长生长季 ,同时豆科牧草根部共生的根瘤
菌可以固定空气中的氮 ,并通过放牧家畜或者其它
方式可以传递给需氮素很高的伴生禾草 ,减少氮素
化肥的施用量[ 1 , 2] 。我国南方热带和亚热带地区雨
热同季 ,在牧草生长旺盛的时期也是降雨量集中的
时期 ,单一禾本科草地大量施用的氮肥很容易随降
雨对地下水产生亚硝酸盐的污染 。扁穗牛鞭草
(Hemarthria compressa L. )属于禾本科黍亚科扁
穗牛鞭草属 ,是分布于热带和亚热带地区一种适应
性广和抗逆性很强的草种 ,在适宜的环境和施肥条
件下干物质产量可以达到 38. 1t /hm2 ,有很高的生
产潜力[ 3] ,但是产量的提高是以大量肥料的施用为
前提的 ,尤其是氮肥。由于扁穗牛鞭草的生长特性
具有很强的营养繁殖能力和根部分泌苯酚类化合物
抑制豆科牧草的生长[ 3] ,不易和豆科牧草混播成功 ,
往往只能形成单一的优势群落。有研究表明 ,牛鞭
草属中另一个种 ,高牛鞭草(H. al ti ssima L. )和美
国合萌(Aeschynomene americana L.)可以混播成
功[ 4] ,当地也有扁穗牛鞭草在冬季补播光叶紫花苕
(Vicia vi l losa Roth)成功的例子。由于不同草种对
刈割方式反映存在差别 ,进而对混播草地组成和稳
定性有显著的影响[ 5 , 6] ,本文旨在通过调整不同的
刈割方式 ,建立稳定的扁穗牛鞭草和白三叶(Tri-
f ol ium repens L. )混播草地 。
1　材料与方法
1. 1　试验地自然概况
试验地位于四川省洪雅阳坪种牛场 ,北纬 29°
53′,东经 103°22′,海拔514m ,年平均气温 16. 8℃,7
月月均温 25. 7℃,年极端高温 36. 2℃,无霜期 289
～ 335d ,平均 303d ,年降水 1494mm ,土壤为粘性黄
泥土 , pH5. 46 , 含有机质 2. 70%, 水解氮 171. 3
mg /kg ,有效磷 12. 5mg /kg ,速效钾 43. 8mg /kg 。
1. 2　试验材料和原草地状况
扁穗牛鞭草为当地推广品种“广益” ,白三叶是
“948”项目引进品种 Common ,为拉迪诺型白三叶 ,
生长迅速 ,叶柄较长 ,再生性能好 。试验前于 2002
年 10月 16日在原扁穗牛鞭草草地当年最后一次刈
割后去除杂草 ,在设计补播白三叶的地块免耕补播
(播量 0. 7g /m2)白三叶 ,然后施牛粪水 6kg /m 2(有
机质含量很低 ,主要成分是水),没有补播白三叶的
处理在施用等量牛粪水的同时施尿素(6g /m 2)。试
验于 2003年 3月 8日开始 ,此时扁穗牛鞭草单播和
混播之间的高度 、分蘖数量差异不大 , 高度均在
32cm 左右 ,分蘖数为 468株 /m2 左右;混播处理中
白三叶的高度为 14cm 左右 ,分枝数 80 株 /m2 左
右。开始时统一刈割草地 ,留茬 7cm ,去除草地中扁
穗牛鞭草和白三叶以外的杂草 ,试验于当年 8 月 11
日结束。
1. 3　试验设计
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第 29 卷　第 4 期　　　　　　　　　　中　国　草　地　学　报　　　　　　　　　　2007 年 7 月
　 Vo l. 29　No. 4　 　　　　　　　　　Chine se Journal o f G rassland　　　　　　　　　　Jul. 2007 　
试验采用裂区设计 ,主区为扁穗牛鞭草单播和
与白三叶混播的两个处理 ,裂区共有 9 个处理是 3
个不同刈割时的草层高度(30cm 、40cm 、60cm ,分别
用 H1 、H2 、H3 表示)与 3 个不同留茬高度(1cm 、
5cm 、10cm ,分别用 R1 、R2 、R3表示)间的组合 , 试
验共 18个处理 。每个处理重复 4次。扁穗牛鞭草
与白三叶混播组合中白三叶的分枝数为 80 株 /m 2 ;
小区面积为 2. 25m2(1. 5m ×1. 5m)。主区面积为
20. 25m2(4. 5m ×4. 5m),主区间距 0. 5m ,裂区间没
有设计间距 。添加白三叶的小区每次刈割以后施
15kg 牛粪水 ,没有添加白三叶的小区在施 15kg 牛
粪水的基础上 ,按 6g /m2 施尿素。
1. 4　测定指标
扁穗牛鞭草和白三叶的密度测定 ,是在每次刈
割以后 ,每小区随机选取 0. 25m2 样方内禾本科分
蘖数 、白三叶分枝数计算平均值得来。生物量测定
是在每次刈割以后 ,每小区随机选取 0. 25m2 的样
方称重 ,选取 500g 样方送到实验室分类拆分 。使用
S TA TIS TICA 统计软件对各处理的密度进行方差
分析 ,并用 LSD方法进行多重比较 。
生物量测定方法 ,是在每小区随机选取 1m2 样
方刈割 ,称重 ,随机选取 500g草样将扁穗牛鞭草和白
三叶分开称重 ,分别在 85℃下烘干至恒重 。相对竞
争强度(Relative competitive intensity RCI)依据 Grace
(1995)提出的计算相对竞争强度的公式 ,对不同处
理 、每次刈割时扁穗牛鞭草的 RCI进行测定[ 7] 。
RCI=单播草地中扁穗牛鞭草产量 —混播处理中扁穗牛鞭草产量单播草地中扁穗牛鞭草产量
RCI一般在 0 ～ 1之间变化 ,RCI越大说明混播
草地中扁穗牛鞭草的产量越低 ,白三叶对扁穗牛鞭
草的影响越大 ,此时扁穗牛鞭草的竞争能力较差;当
RCI 为 1时扁穗牛鞭草已经被排挤出系统 ,反之当
RCI为 0时说明混播草地中白三叶对扁穗牛鞭草在
产量上没有影响。若 RCI小于 0 ,说明白三叶促进
了扁穗牛鞭草的产量。
2　结果与分析
2. 1　不同刈割方式对单播扁穗牛鞭草和混播扁穗
牛鞭草密度的影响
对不同处理每次刈割密度的平均值观察发现 ,
在单播扁穗牛鞭草的处理中 ,不同留茬对种群密度
影响显著 ,而不同刈割时的草层高度间差异不显著。
留茬高度为 1cm 的处理密度明显小于留茬为 5cm 、
10cm 的。刈割时的草层高度为 30cm 的处理 ,扁穗
牛鞭草密度较高 ,这与扁穗牛鞭草的生长特性有关 ,
扁穗牛鞭草的茎节上可以生根 ,同时产生新的分枝 ,
留茬 1cm 时地上茎均被刈割掉 ,抑制了扁穗牛鞭草
的进一步营养繁殖。刈割时的草层高度为 30cm
时 ,由于去除顶端优势 ,刺激了分蘖或分枝的产生。
混播扁穗牛鞭草的密度明显小于单播处理的密度 ,
不同的刈割方式对混播扁穗牛鞭草的密度影响差异
不显著 ,但在刈割时的草层高度为 30cm 和留茬高
度为 10cm 的处理中扁穗牛鞭草的密度最高为
573. 2p /m2 。与此相反 , 白三叶的生长点数为
342. 8p /m2 ,显著小于其它处理中的白三叶的生长
点数 ,说明在这样的刈割条件下提高了扁穗牛鞭草
的相对竞争能力 ,同时扁穗牛鞭草的分蘖在一定程
度上限制了白三叶生长点的数量 。
表 1　不同刈割处理下单播和混播草地密度(p /0. 25m2)
Table 1　Density of monoculture and mixtures under different cutting methods
刈割时的草层高度(cm)
Cut t ing heig ht
留茬高度(cm)
S tu bble h eight
H D CHD WD
30 1 733. 52c 353. 24a 500. 24ab
30 5 1010. 8a 513a 484. 6ab
30 10 930. 2ab 573. 2a 342. 8b
40 1 755c 326. 52a 533. 76a
40 5 752. 6c 295. 8a 497. 6ab
40 10 829. 4b c 437. 4a 419. 2ab
60 1 696. 32d 355a 427. 32ab
60 5 912. 36b c 296. 88a 401. 52ab
60 10 875. 12b c 286. 12a 485. 88ab
　　注:HD -单播扁穗牛鞭草密度;CHD -混播草地中扁穗牛鞭草密度;WD -混播草地中白三叶的生长点数。不同字母表示 0. 05水平的显
著性差异;以下相同。
　　Note:HD - Monocul tu re H emar thr ia comp ressa densi ty , CHD - Mixture Hemarthria comp ressa density , WD - Mix tu re Whi te clover
g row th point. Dif ferent let ter s in one column show ed signi fican tly dif ferent at 0. 05 level. T he same follow ed.
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中国草地学报　2007年　第 29 卷　第 4 期
　　对不同处理间每次刈割以后扁穗牛鞭草的密度
观察(图 1)可以看出 ,单播和混播草地每次刈割以后
扁穗牛鞭草的密度就会进一步的减少 ,留茬高度越
低扁穗牛鞭草的密度降低的越快。在刈割时的草层
高度为 30cm 、40cm 的处理中 ,留茬高度为 1cm 、5cm
并经 3 ～ 5次刈割以后 ,扁穗牛鞭草消亡了 ,而留茬
高度为 10cm的处理扁穗牛鞭草还保存一定的密度。
之所以出现这种情况 ,其中一个重要原因是白三叶
匍匐茎上的生长点很低 ,刈割不会破坏它的生长点 ,
而扁穗牛鞭草的生长点会受到一定的破坏 ,而最主
要的原因是由于扁穗牛鞭草刈割以后前期生长较为
缓慢 ,而白三叶恰恰前期生长快速 ,在适宜的生长环
境下 20d左右就可以覆盖地面[ 8] 。由于白三叶的叶
片把地面遮住 ,限制了扁穗牛鞭草叶片对光的吸收 ,
使扁穗牛鞭草受到遮蔽作用 。遮蔽限制了太阳光线
对植物根部的照射 ,到达基部的红光与远红光的比
例降低 ,从而限制了植株的分蘖发生[ 9 , 10] 。由于刈
割初期白三叶遮蔽作用抑制了扁穗牛鞭草对资源的
利用 ,造成扁穗牛鞭草种群密度的减少 。而在刈割
时的草层高度为 60cm 的处理中 , 无论是留茬为
1cm 、5cm 、10cm ,最终扁穗牛鞭草都很快消亡 ,这主
要是每次刈割扁穗牛鞭草的刈割部分远远大于生长
较为低矮的白三叶的刈割部分 ,刈割以后就给白三
叶的生长提供了契机 ,加剧了下次刈割时白三叶的
遮蔽作用 。试验表明 ,第 2次刈割时扁穗牛鞭草的
密度迅速下降 ,而白三叶的密度显著上升 。
2. 2　不同刈割方式下单播扁穗牛鞭草和混播扁穗
牛鞭草层次结构比较
对扁穗牛鞭草单播和混播中不同层次的观察发
现 ,在混播草地中扁穗牛鞭草的层次结构与单播有
明显的差别 ,在刈割时的草层高度为 30 ～ 40cm 的处
理中 ,混播扁穗牛鞭草一直处于一种不稳定的状态。
在刈割时的草层高度为 30cm 的处理中 ,单播扁穗牛
鞭草地上 10cm 以上的生物量与 10cm 以下的生物
量的比例为 0. 66 ,而混播中的比例为 1. 09。在刈割
时的草层高度为 40cm 的处理中 ,两个比例分别为
1. 73和 3. 84。混播草地中扁穗牛鞭草始终处于一
种头重脚轻的状态 ,主要是前期白三叶迅速生长占
据了地面的空间 ,扁穗牛鞭草只能占据上层的空间 ,
这样每次刈割处理以后扁穗牛鞭草刈割部分始终大
于白三叶刈割的部分 ,处于一种入不敷出的状态 ,以
致最后从群体中消失。刈割时的草层高度为 60cm
处理的两个比例是 1. 53和 0. 96 ,恰恰和前两个处理
相反 ,因为在刈割时的草层高度为 60cm 的时候 ,扁
穗牛鞭草处于优势地位 ,扁穗牛鞭草利用它植株高
大的特点通过对地面的遮蔽抑制和排挤生长低矮的
白三叶 。白三叶地上 10cm 以上的生物量和 10cm
以下的生物量的比例 ,随着刈割时草层高度的增加
逐渐减少 ,地面 10cm 以下的生物量增加幅度大于
10cm以上的生物量的增加幅度 。
表 3　不同层次生物量(g/m2)
Table 3　Yield of different layer
处理
T reatmen ts
刈割时的草层高度 30cm
Cu t ting height 30 cm
刈割时的草层高度 40cm
C ut ting h eight 40cm
刈割时的草层高度 60cm
Cu tt ing height 60cm
单播
M ono
混播
H
Mix
W
单播
Mono
混播
H
Mix
W
单播
Mono
混播
H
Mix
W
地上 10cm 以上 421 419 498 1458 1195 586 2008 1087 611. 48
Above 10cm
地上 10cm 以下 637 383 157 844 311 308 1312 1129 486
Below 10cm
比例
Ratio
0. 66 1. 09 3. 17 1. 73 3. 84 1. 90 1. 53 0. 96 1. 26
　　H -扁穗牛鞭草 Hemar thr ia comp ressa;W -白三叶 White clover.
2. 3　不同刈割方式下扁穗牛鞭草相对竞争强度
不同处理对扁穗牛鞭草的相对竞争强度的分
析表明(表 4) ,随着刈割频度的增加扁穗牛鞭草
的相对竞争能力逐渐下降 。在刈割时的草层高度
为 30cm 、40cm 的处理中 ,留茬为 10cm 的处理第
3次刈割时扁穗牛鞭草的相对竞争强度为 0. 24
和 0. 43 ,随着留茬高度的降低 , RCI逐渐增大 ,扁
穗牛鞭草的竞争能力逐渐减少 。刈割时的草层高
度为 60cm 的处理 ,留茬对相对竞争强度的影响
不明显 。总之 ,低刈割时的草层高度和高留茬提
高扁穗牛鞭草的相对竞争能力 ,这与前面对扁穗
牛鞭草密度分析的结果相一致 。
—63—
何　峰　李向林　万里强　　刈割方式对扁穗牛鞭草与白三叶混播草地竞争的研究
图 1　单播和混播草地中扁穗牛鞭草在不同刈割方式下的密度变化
Fig. 1　The density change of Hemarthria compressa in monoculture and mixture by different cutting me thods
　　注:A ———刈割时的草层高度 30 cm 和留茬高度 1cm ;B———刈割时的草层高度 30cm 和留茬高度 5cm ;C———刈割时的草层高度 30 cm
和留茬高度 10cm ;D———刈割时的草层高度 40 cm 和留茬高度 1cm;E ———刈割时的草层高度 40cm 和留茬高度 5 cm;F———刈割时的草层
高度 40 cm 和留茬高度 10 cm;G ———刈割时的草层高度 60cm 和留茬高度 1 cm;H ———刈割时的草层高度 60 cm 和留茬高度 5cm;I———刈
割时的草层高度 60 cm 和留茬高度 10 cm. 以下同 。
Note:A ———C ut ting height(CH)30cm , s tub ble height(SH)1cm;B———5cm CH 30cm and SH5cm ;C ———CH 30cm and SH 10cm;D ———CH
40cm and SH 1cm;E ———CH 40cm and SH5cm;F———CH 40cm and SH10cm;G ———CH 60cm and SH1cm;H ———CH60cm and SH 5cm;I———
CH60cm and SH 10cm. T he same follow ed.
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中国草地学报　2007年　第 29 卷　第 4 期
表 4　不同刈割强度下扁穗牛鞭草相对竞争强度
Table 4　The relative competitive intensity of Hemarthria compressa under different cutting times
刈割频度
Cut t ing
tim es
相对竞争强度 Relat ive competi ti ve intensi ty(RCI)
刈割时的草层高度
C ut tin g height 30cm
刈割时的草层高度
Cu tt ing height 40cm　
刈割时的草层高度
Cut ting h eigh t 60cm
SH 1cm SH 5cm SH10cm SH1cm SH 5cm SH 10 cm SH1cm SH5cm SH 10cm
1 0. 24 0. 43 0. 00 0. 36 - 0. 04 0. 18 - 0. 02 0. 54 0. 46
2 0. 38 0. 39 0. 02 0. 63 0. 60 0. 56 0. 54 0. 72 0. 68
3 0. 89 0. 61 0. 24 0. 82 0. 78 0. 43 0. 87 0. 87 0. 96
4 0. 98 0. 87 0. 90 0. 99 0. 96 0. 80 0. 96 1. 00
5 0. 97 0. 80 0. 94 0. 91
　　SH 表示留茬高度 Stubb le height.
3　结论
地面遮蔽以前禾本科和豆科牧草的生长状况对
豆禾混播草地竞争结果影响非常重要 ,虽然扁穗牛
鞭草植株相对于白三叶来说非常高大 ,在生长后期
处于竞争的优势地位 ,但其刈割以后生长缓慢而白
三叶生长迅速 ,白三叶可以很快对扁穗牛鞭草形成
遮蔽 ,造成扁穗牛鞭草前期不能充分利用自然资源 ,
在竞争中处于劣势 ,甚至在扁穗牛鞭草的生长季节
依然会被白三叶排挤出系统 ,所以如何控制和调节
前期白三叶对扁穗牛鞭草的遮蔽程度和后期扁穗牛
鞭草对白三叶的排挤程度的大小 ,是建立稳定扁穗
牛鞭草和白三叶混播草地的关键所在。
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—65—
何　峰　李向林　万里强　　刈割方式对扁穗牛鞭草与白三叶混播草地竞争的研究
Effect of Cutting Patterns on Competition between Hemarthria
compressa and White Clover in Mixture
HE Feng , LI Xiang-lin , WAN Li-qiang
(Insti tute of Animal S cience , CAAS , Bei j ing 100094 ,China)
Abstract:The experiment about density change , biomass of dif ferent hiberarchy and relative competit ive
intensi ty (RCI) of Hemarthria compressa and white clover mix ture g rassland unde r di fferent cut ting f re-
quency w as conducted in sub - tropic. T he result show ed that the densi ty of Hemarthria compressa is sig-
nificant ly inf luenced by stubble height , not cutt ing height. 30cm in cut ting height and 10cm in stubble
benef it to Hemarthria compressa , at this movement RCI is low , compet itive ability of Hemarthria com-
pressa i s st rong. Because of w hite clover’ s rampant grow th beginning , g row th of Hemarthria compressa is
significant ly rest rained. Hiberarchy of mix ture Hemarthria compressawas alw ay s in an unstable condition ,
at last die out.
Key words:Cut ting method;Densi ty;Hibe rarchy ;Biomass ;RCI;M ix ture g rassland
【责任编辑　刘天明】
—66—
中国草地学报　2007年　第 29 卷　第 4 期