免费文献传递   相关文献

扁穗牛鞭草与紫花苜蓿不同混播比例草地生产特性评价



全 文 :第29卷 第1期
 2011年3月 
   
四川农业大学学报
Journal of Sichuan Agricultural University
   
Vol.29 No.1
Mar.2011
  收稿日期:2010-04 -26
基金项目:现代农业产业技术体系建设专项资金。
责任作者:杨春华(E-mail:ychh@sicau.edu.cn)
doi:10.3969/j.issn.1000-2650.2011.01.022
扁穗牛鞭草与紫花苜蓿不同混播比例草地生产特性评价
舒思敏,傅鲜桃,杨春华,陈灵鸷,何凌斐
(四川农业大学动物科技学院,四川 雅安 625014)
摘要:以不同混播比例的“广益”扁穗牛鞭草(Hemarthria compressa cv. Guangyi)和“盛世”紫花苜蓿(Medicago
sativa cv.Shengshi)草地为研究对象,通过测定植株高度、冠层结构和产草量,对混播草地生产特性进行评价,旨
在为割草地建植与管理提供理论依据。结果表明,混播组合LC2(50%扁穗牛鞭草+50%紫花苜蓿)表现最好,其次
是LC1(75%扁穗牛鞭草+25%紫花苜蓿),在产草量方面两者差异不显著(P>0.05)。其中,混播显著提高紫花苜
蓿植株高度,降低扁穗牛鞭草植株高度;与单播扁穗牛鞭草草地相比,混播组合的叶面积指数平均值小于单播扁穗
牛鞭草草地,但总产草量均大于两种单播草地。
关键词:扁穗牛鞭草;紫花苜蓿;混播;植株高度;产草量
中图分类号:S543;S541  文献标志码:A  文章编号:1000-2650(2011)01-0114-05
Evaluation on the Production Characteristics of Mixture Grassland with
Different Ratio of Hemarithria compressa and Medicago varia
SHU Si-min,FU Xian-tao,YANG Chun-hua,CHEN Ling-zhi,HE Ling-fei
(Colege of Animal Science and Technology,Sichuan Agricultural University,Yaan 625014,Sichuan,China)
Abstract:This experiment was to evaluate the producing characteristics of mixed cut-grassland
with different ratio of whipgrass(Hemarthria compressa cv. Guangyi)and alfalfa(Medicago
sativa cv.Shengshi)by measuring the height of plant,canopy and yield before each cut,and
then supply a theoretical basis for the building and management of mixed cut-grassland.The re-
sults showed that the treatments of LC2(50% Guangyi +50% Shengshi)and LC1(75%
Guangyi +25%Shengshi)were both the optional mixture combinations.In mixed grassland,
the height ofShengshi was increased and that of Guangyi was decreased.And in al treat-
ments,the average of leaf area index(LAI)of mixed grassland was lower than that of monocul-
turedGuangyi grassland.Furthermore,the yield of mixed cut-grassland was more than that of
monoculture.
Key words:whipgrass;alfalfa;mixture;height;yield
  建植人工草地是保障畜牧业可持续发展的重要
举措。扁穗牛鞭草是禾本科黍亚科牛鞭草属多年生
根茎型草本植物[1-3],由于其生长期长,生长速度快,
抗性强,产量高,碳水化合物含量高,已成为我国南
方地区畜牧业生产及生态环境建设的主推草种之
一。但长期单播扁穗牛鞭草草地会由于氮素缺乏,
造成土壤肥力下降,进而导致产草量下降[4],而豆科
牧草因具有生物固氮作用可培肥改良土壤。因此,
禾本科牧草与豆科牧草混播可增加单位面积作物和
牧草产量。研究表明,扁穗牛鞭草与白三叶混播时,
根据关联度计算不同指标的权重,得到不同混播模
式的加权关联度并对其进行排序,综合性状表现最
好的混播模式是年刈割6次、每年施氮量为0.9t/
hm2、混播比例为1∶1的处理[5]。而扁穗牛鞭草与
第1期 舒思敏(等):扁穗牛鞭草与紫花苜蓿不同混播比例草地生产特性评价    
红三叶混播时,各混播组合牧草产量高于单播红三
叶产量,低于单播扁穗牛鞭草草地[6]。由此可见,混
播群落的草种比例、产量、质量等都随着时间和管理
水平的影响发生了显著变化[5]。之前与扁穗牛鞭草
混播的草种主要有白三叶、红三叶等,而尚未有紫花
苜蓿与其混播的研究。紫花苜蓿是豆科苜蓿属多年
生草本[7],植株高大,产草量高,富含蛋白质。有关
它与无芒雀麦等禾草混播成功建植草地的研究报道
较多[8-11],但是关于暖季型禾草与紫花苜蓿混播的
研究还是空白。鉴于此,本试验以“广益”扁穗牛鞭
草和“盛世”紫花苜蓿为研究对象,按不同比例进行
混播,旨在探索扁穗牛鞭草与紫花苜蓿在不同比例
混播下,两种牧草在植株高度、冠层结构和产草量特
性方面的变化规律,初步筛选出较适宜的混播组合,
为混播刈割草地研究提供参考依据。
1 材料和方法
1.1 试验地自然概况
试验在四川省雅安市青衣江流域,二级阶地后
缘,四川农业大学草学系基地内进行。该地区位于
北纬38°8′,东经103°14′,海拔600m,属北亚热带湿
润季风气候区。年均气温16.2℃,最热月(7月)均
温25.3℃,最冷月(1月)均温6.1℃,极端最高气
温37.7℃,年降水量1 774.3mm,年蒸发量1 011.2
mm,相对湿度79%,年日照时数1 039.6h,年无霜
期304d,≥10℃年积温5 231℃。
试验地土壤系白垩纪灌口组紫色沙页岩风化的
堆积物形成的紫色土,土壤有机质含量14.617 8g/
kg,全氮含量1.907 0g/kg,全磷含量0.055 4g/kg,
全钾含量11.579 3g/kg,速效氮含量100.628 9
mg/kg,速效磷含量4.728 6mg/kg,速效钾含量
338.242 9mg/kg,pH 为6.2。试验期间(2006—
2007年)平均降雨量和平均温度见图1所示。
1.2 材料及来源
“广益”扁穂牛鞭草种苗由四川农业大学提供。
“盛世”紫花苜蓿种苗由四川草原总站提供。
1.3 试验设计
本实验采用替代实验设计,选用紫花苜蓿与扁
穗牛鞭草组成不同的混播组合(表1),按照25%的
梯度分别设置5个比例水平,每个处理3次重复。
紫花苜蓿的混播比例按种子占单播重量的实际用价
来计算,扁穗牛鞭草按60株/m2 的单播量计算,混
播与单播密度相同。小区面积2m×3m,间距0.3
m,于2006年4月播种,扁穗牛鞭草采用人工开沟
条播,行距25cm,紫花苜蓿撒播在行间。播种后田
间管理措施始终保持一致,试验期间不施肥。从
2006年7月开始第一次刈割,每次刈割留茬高度5
cm,测定产量后均进行人工锄草。
1.4 观测项目及测定方法
1.4.1 混播牧草植株高度
刈割前,从各小区分别选取组分草种各10株,
表1 扁穗牛鞭草与紫花苜蓿混播各系统试验处理
Table 1 Treatments of experiment in
the mixture of alfalfa and whipgrass
% 
混播草种
Mixed species
混播组合 Treatment
C  LC3 LC2 LC1 L
扁穗牛鞭草 0  25  50  75  100
紫花苜蓿  100  75  50  25  0
  注:L-扁穗牛鞭草,C-紫花苜蓿。
Note:L-H.compressa cv. Guangyi,C-M.sativa cv.
Shengshi .
图1 试验期间平均温度与降雨量
Figure 1 The average temperature and rainfal during the trial
511
    四川农业大学学报 第29卷
用直尺测量植株茎基部到植株最高点的自然高度,
分别计算各处理的平均值。
1.4.2 混播草地冠层结构
采用英国 Delta公司生产的SUNSCAN 冠层
分析仪,测定各小区的叶面积指数(LAI)以及冠层
底部透光率(DIFN)。每次收获前测量1次,各小区
随机选取8个点进行测定,然后求平均值。
1.4.3 混播草地产量
当紫花苜蓿进入初花期(20%植株开花时)或扁
穗牛鞭草草层自然高度达60cm以上时刈割,进行
生物量测定。选用0.5m×0.5m样方刈割,留茬
高度6cm,称鲜重后烘干至恒重,分别计算各处理
干物质比率。根据小区鲜草产量计算地上生物量。
1.5 数据分析
试验数据经Excel软件处理后。用SPSS软件
进行统计分析和单因素方差分析比较。
2 结果与分析
2.1 植株高度变化
紫花苜蓿与扁穗牛鞭草都具直立生长特性,且
生长迅速,能够接受较多的光辐射。从表2可以看
出,LC1、LC2 和 LC3 中紫花苜蓿株高最大值比单
播紫花苜蓿株高最大值分别提高23.5%、11.0%、
6.8%,平均株高分别提高3.6%、4.0%、0.4%,与
单播紫花苜蓿的处理相比,两种牧草混播更能促进
紫花苜蓿生长,而扁穗牛鞭草在混播组合中的平均
株高比单播略有下降,但差异不显著。从混播组分
草种的枝条高度变幅看出,LC2和LC1 中紫花苜蓿、
扁穗牛鞭草的变幅都较小,两种牧草在资源利用等
方面有一定的协调性,种间相容性较好,有利于草地
的良性发展。LC3 中紫花苜蓿株高变幅较小,扁穗
牛鞭草株高变幅较大,达到40.5cm,说明该混播组
合中紫花苜蓿对扁穗牛鞭草生长有一定抑制作用,
两者处于竞争状态。
2.2 冠层结构分析
不同时期牧草生长和发育状况不同,其群体内
叶面积指数、冠层底部透光率也不尽相同。不同混
播组合在不同时期的叶面积指数(LAI)和冠层底部
透光率(DIFN)也不同(见表3)。牧草生长前期,
LC1、LC2 和LC3 各群体密度较小,漏光较多。随着
生长时间的延长,牧草分蘖迅速增多,冠层上部对光
的截获量上升。LC1、LC2、LC3 的最大叶面积指数
分别为8.2、8.8、7.8;与之对应的冠层底部透光率
分别为24.4%、23.5%、29.1%。
LC1、LC2 和LC3 的平均LAI分别比扁穗牛鞭
草单播下降约1.4%、4.1%、12.3%,平均透光率上
升1.5%、1.5%、1.2%。在光能利用方面,LC1 组
合表现最佳,其次是LC2,且LC2 稳定性最好。这
可能是由于LC2 混播组合的冠层叶面积指数、光分
布最佳,群落上层光较多的漏射到下层,能把所接受
的光能合理地分配到群体内各叶层,满足叶片光合
作用对光能的需要,使混播草地向良性方向发展。
2.3 草产量动态
生物量的高低反映植物群落光合产物积累的能
表2 紫花苜蓿与扁穗牛鞭草单播和混播植株高度变化
Table 2 The dynamic plant height of alfalfa and whipgrass in monoculture and mixture treatments
草种
Seed
分析指标
Analysis indexes
枝条高度 The height of plant/cm
C  LC3 LC2 LC1 L
平均高度 54.8a 55.0ab  57.0b 56.8b
紫花苜蓿  最大值  57.5a 61.4ab  63.8b 71.0b
最小值  44.9b 40.0b 43.5b 37.3a
变幅   12.6a 21.4a 20.5a 37.5b
平均高度 80.5a 81.0a 79a 81.7a
扁穗牛鞭草 最大值  95.0a 90.0b 91.4b 94ab
最小值  54.5a 56.0a 55.0a 78.7b
变幅   40.5a 35.0a 36.4a 16.3b
  注:同行中的不同小写字母表示在0.05水平上的差异显著性。C代表:100%紫花苜蓿,LC3 代表:25%扁
穂牛鞭草+75%紫花苜蓿,LC2 代表:50%扁穂牛鞭草+50%紫花苜蓿,LC1 代表:75%扁穂牛鞭草+25%紫花
苜蓿,L代表:100%扁穂牛鞭草;下同。
Note:Different smal letters at the end of each row indicate significant differences at 0.01probability level;
treatment C-alfalfa;treatment LC1-the treatment 25%alfalfa+75% whipgrass;treatment LC2-the treatment
50%alfalfa+50% whipgrass;treatment LC3-75%alfalfa+25% whipgrass;treatment L-whipgrass.The same
as folow.
611
第1期 舒思敏(等):扁穗牛鞭草与紫花苜蓿不同混播比例草地生产特性评价    
表3 紫花苜蓿与扁穗牛鞭草混播组合中牧草群体在收获时的叶面积指数与透光率
Table 3 The LAI and DIFN of different canopy monocultured or mixed by alfalfa and whipgrass when harvested
刈割日期
Harvest date
叶面积指数(LAI)
C  LC1 LC2 LC3 L
冠层底部透光率(DIFN)/%
C  LC1 LC2 LC3 L
2006-07-02  5.8a 6.1a 6.2a 5.9a 6.1a 49.6b 47.6b  50.6ab  55.2a 47.5b
2006-08-07  6.4ab  6.3ab  6.4ab  6.1b 6.8a 32.4ab 27.8b 25.2b 43.9a 46.3a
2006-12-07  7.2ab  8.1a 6.3b 6.8ab  6.9ab  54.5b 26.2e 68.3a 35.1d 46.0c
2007-03-31  6.8ab  8.0a 7.8ab  6.2b 7.3ab  58.5a 57.1a 34.3b 37.8b 44.2ab
2007-05-18  8.1ab  8.2ab  8.8a 7.8b 8.1ab  47.6a 24.4b 23.5b 29.1b 25.0b
2007-07-08  8.3a 7.3ab  6.9b 6.8n 8.0a 21.7c 34.3ab 39.6a 30.6b 26.7b
2007-09-06  6.6ab  6.8a 6.4ab  5.5b 7.8a 93.0a 58.2b 41.3c 50.3bc 43.0c
平均值 7.0ab  7.2a 7.0ab  6.4b 7.3a 48.2a 40.4b 40.4b 40.3b 39.8b
力大小,是植物群落生产力的体现。各草地建植初
期,群体密度较低,植物间的竞争即使有也会很弱,
因而牧草产量会随群体密度的增加而增加。随着刈
割次数的增加,各混播草地牧草分蘖数(或枝条数)
迅速增多,产量提高,可能与生长环境和种间相互适
应有关系。建植后一年(2007年7月8日),各混播
组合产量最高,分别为18.7、20.2、16.9t/hm2,分
别比单播扁穗牛鞭草最高产量(10.8t/hm2)增加了
73.1%、87.0%、55.5%(表4)。从干草总产量来
看,混播草地LC2 和LC1 的产量分别为43.6、40.6
t/hm2,显著高于LC3 的产量36.3t/hm2,并且与扁
穗牛鞭草单播草地相比,LC2 和LC1 的产量分别提
高了31.3%、22.3%;而LC3 的干草产量则增产较
小,仅比扁穗牛鞭草单播草地增加了9.3%。由此
可见,紫花苜蓿与扁穗牛鞭草混播草地可在一定程
度上增加牧草干草总量。从草群密度来看,LC1 始
终以扁穗牛鞭草为优势草种构成混播草地的产草
量,LC2 则以扁穗牛鞭草与紫花苜蓿约各占一半来
共同构成产量,LC3 中则主要由紫花苜蓿构成产量。
由此可见,扁穗牛鞭草是构成混播草地产草量的主
要草种,对混播草地的产草量贡献较大。
针对高产群体LC2、LC1,结合表3,分别得到叶
面积指数与牧草产量的数学模拟方程为:
LC2 组合的模拟方程为:Y=831.72 X1.3013(相
关系数R2=0.794 1,X-LAI,Y-产量),该群体在
LAI=6.86,DFIN=39.6%时,可形成牧草最佳生
长的生态环境。
LC1 组合的模拟方程为:Y=842.89 X1.2349(相
关系数R2=0.761 5,X-LAI,Y-产量),该体系在
LAI=7.3,DFIN=34.4%时,产量达到高峰期。
3 讨论
在混播草地中,植株高度决定了植物能否获得
足够的光照,并直接影响光合作用和产量。扁穗牛
鞭草与红三叶混播时,混播中的红三叶高度高于单
播红三叶高度,随着时间推移,高度增加优势减弱;
混播中扁穗牛鞭草高度低于单播扁穗牛鞭草的高
度,随着时间推移,高度弱势逐渐消失[6]。本试验研
究结果表明,混播促使紫花苜蓿植株长高、扁穗牛鞭
草植株变矮。产生此现象可能有两点原因,一方面
扁穗牛鞭草具有发达的匍匐茎和地下根茎,并能很
好地适应当地多雨湿润气候;另一方面,紫花苜蓿喜
干燥气候、仅具发达直根系,所以在混播草地中,紫
花苜蓿通过增加植株高度来获取光资源,以此来弥
补根系对资源竞争力弱的劣势。由此可见,豆科牧
草与禾草的生态位发生不同程度的分离[12],有利于
禾草与豆科牧草在群落中的共存。除此之外,不同
混播组合的植株高度变幅不同,并与两种牧草最初
的混播比例有关。当扁穗牛鞭草与紫花苜蓿混播比
例为3∶1时,紫花苜蓿增幅最大。其中,扁穗牛鞭草
表4 紫花苜蓿与扁穗牛鞭草混播各处理牧草不同时期的产量动态
Table 4 The dynamic yield of forage monocultured or mixed by alfalfa and whipgrass
t·hm-2   
处理
Treatment
各处理不同时期干草产量 Dry yield of different times
2006-07-02 2006-08-07 2006-12-07 2007-03-31 2007-05-18 2007-07-08 2007-09-06
总产量
Total yield
C  1.7a 1.8a 1.9a 2.1a 4.3a 10.6a 4.3a 26.7a
LC3 1.3b 1.6b 3.0b 4.7b 4.8a 16.9b 4.0a 36.3b
LC2 1.2b 1.3c 3.3b 4.0c 4.9a 20.2c 8.7b 43.6c
LC1 1.3b 1.4c 2.6c 3.6c 4.3a 18.7bc  8.7b 40.6c
L  1.2b 1.4bc  2.4c 3.6c 10.8b 4.7d 9.1c 33.2d
711
    四川农业大学学报 第29卷
与紫花苜蓿混播比例为1∶1时,两种牧草植株高度
的变幅最小。
随着刈割次数增加和天气逐渐回暖,混播草地
的叶面积指数(LAI)呈先增加后减小的趋势,这与
混播草群整体生长趋势是一致的。从平均值来看,
混播草地的叶面积指数均低于扁穗牛鞭草单播草
地,同时冠层底部透光率(DIFN)高于扁穗牛鞭草单
播草地、低于紫花苜蓿单播草地。说明在混播草地
中,扁穗牛鞭草对混播草群叶面积指数起主要作用;
当扁穗牛鞭草所占比例较大时,草群的冠层底部透
光率也明显下降。LC1(75%扁穂牛鞭草+25%紫
花苜蓿)的草群叶面积指数和冠层底部透光率平均
值均最大,其次表现较好的是LC2(50%扁穗牛鞭草
+50%紫花苜蓿)。
扁穗牛鞭草和紫花苜蓿混播草地改善了草地群
落的资源利用结构和生产性能,丰富了群落结构,提
高了产量。混播组合的产草量均高于两种牧草的单
播体系,这与紫花苜蓿和无芒雀麦混播草地的研究
结果一致[11]。紫花苜蓿具有固氮作用,可为扁穗牛
鞭草的生长提供一定量的氮素,在一定程度上增加
牧草产量。但是从不同混播组合来看,并非紫花苜
蓿所占比例越大,牧草总产量越高。说明扁穗牛鞭
草与紫花苜蓿之间存在着竞争作用。紫花苜蓿比例
的增加使两种牧草对资源的竞争作用增强,导致牧
草总产量下降;当扁穗牛鞭草与紫花苜蓿比例为1
∶1时,牧草产量达到最大。这可能是由于两种牧
草在竞争力上达到某种平衡状态,即紫花苜蓿利用
自身所占的比例优势来弥补其在植物学特性上的劣
势,同时使两种牧草在竞争力上处于动态平衡状态。
由此可见,种内竞争和种间竞争的相对激烈程度,不
仅与物种本身的竞争能力有关,也与群落密度和物
种所占比例相关[12]。结合单播草地产量进行方差
分析可知,LC1(75%扁穂牛鞭草+25%紫花苜蓿)
和LC2(50%扁穂牛鞭草+50%紫花苜蓿)的牧草总
产量最高,且两者无明显差异。由此可知,扁穗牛鞭
草对草地产草量具有较大影响。这与扁穗牛鞭草生
长期长、生长速度快、生物产量高、再生能力强
等[13-14]生产利用特性是密切相关的。但是扁穗牛鞭
草与红三叶混播草地的牧草产量高于红三叶单播草
地、低于扁穗牛鞭草单播草地[6]。这可能是由于红
三叶植株低矮,地上生物量较紫花苜蓿少,在空间上
不能获得足够的光照,所以混播草地产草量比扁穗
牛鞭草单播草地低。
根据试验结果,可得如下结论:
①混播促使紫花苜蓿植株高度增加,扁穗牛鞭
草植株高度降低。
②各混播组合的叶面积指数平均值均小于单播
扁穗牛鞭草草地,而冠层底部透光率平均值均大于
单播扁穗牛鞭草草地。
③各混播组合的总产草量均大于两种单播草
地。其中,LC1(75%扁穂牛鞭草+25%紫花苜蓿)
和LC2(50%扁穗牛鞭草+50%紫花苜蓿)的产草量
均显著高于 LC3(25%扁穂牛鞭草+75%紫花苜
蓿),且两者差异不显著(P>0.05)。
④混播组合LC2(50%扁穗牛鞭草+50%紫花
苜蓿)在植株高度和产草量方面表现较好;LC1
(75%扁穗牛鞭草+25%紫花苜蓿)在冠层结构上表
现较好。综合分析表明,混播组合LC2(50%扁穗牛
鞭草+50%紫花苜蓿)表现最好,其次是LC1(75%
扁穗牛鞭草+25%紫花苜蓿)。
参考文献:
[1] 杨春华,张新全,李向林,等.牛鞭草属种质资源及育种研
究[J].草业学报,2004,13(2):7-12.
[2] 杨春华,李向林,张新全,等.扁穗牛鞭草组织浸出液对潜
在混生种萌发及幼苗的影响[J].草业学报,2006,15(5):
38-44.
[3] 何玮,张新全,杨春华.刈割次数、施肥量及混播比例对牛鞭
草和白三叶混播草地牧草品质的影响[J].草业科学,2006,
23(4):39-42.
[4] 胡宗达,叶充,胡庭兴.扁穗牛鞭草生长状况及其对土壤养
分的影响[J].水土保持研究,2008,15(2):120-123.
[5] 左艳春,杨春华,杜周和.扁穗牛鞭草和白三叶混播组合的
综合评价[J].西南农业学报,2008,21(4):1094-1099.
[6] 杨春华,李向林,张新全,等.扁穗牛鞭草+红三叶混播草
地生物量及种间竞争的动态研究[J].四川农业大学学报,
2006,24(1):32-36.
[7] 陈宝书.牧草饲料作物栽培学[M].北京:中国农业出版社,
2001:210.
[8] 张永亮,张丽娟.苜蓿、无芒雀麦混播及单播草地产草量动
态研究[J].中国草地学报,2006,28(5):23-28.
[9] 张永亮,范富,高凯,等.苜蓿、无芒雀麦单播与混播对土壤有
机质和速效养分的影响[J].草地学报,2009,17(1):22-26.
[10] 张永亮,张丽娟,高凯,等.苜蓿、无芒雀麦混播与单播群落总
糖及氮素含量动态[J].中国草地学报,2007,29(3):17-18.
[11] 申忠宝,王建丽,李成权,等.苜蓿+无芒雀麦混播草地株
高、产草量动态研究[J].黑龙江农业科学,2007(5):70-73.
[12] Fowler N.Competition and coexistence in a North Carolina
grassland:Ⅲ.Mixtures of component species[J].Journal
Ecology,1982,70:77-92.
[13] 张健,黄勇富,张家骅,等.扁穗牛鞭草生产及利用的发展
现状和潜力[J].草业科学,2003,20(7):16-19.
[14] 杨允菲,郑慧莹.松嫩平原牛鞭草无性系种群的营养繁殖策
略[J].草业学报,1997,6(2):36-40.
(本文审稿:杜文华;责任编辑:秦碧雯;英文编辑:李清源)
811