全 文 ：文章编号: 1007-0435( 2006) 03-0274-06
多年生暖季型草地冬季补播互补系统
何　峰, 万里强, 白静仁, 李向林*
(中国农业科学院畜牧研究所, 北京　100094)
摘要: 在扁穗牛鞭草(H emar thr ia comp r essa)草地,秋季补播7 种冷季型一年饲用生作物和牧草,建立互补系统。对不同时
期补播的小黑麦( T riticale w ittmack)进行净光合速率测定, 对各处理全年产草量分布和扁穗牛鞭草密度变化进行测定。结
果表明:小黑麦的净光合速率显著高于对照; 补播小黑麦和黑麦( Secale cer eale)的全年产草量与对照间差异显著,分别提
高了28. 9%和26. 0% ; 其他处理与对照间差异不显著;扁穗牛鞭草密度和产草量与对照之间差异不显著。
关键词: 互补牧草系统; 暖季型草地; 冬季补播; 净光合速率 ; 产草量; 密度
中图分类号: S 812; S542　　　　文献标识码: A
A Study on the Complementary Forage System of Supplementing Cool-Season
Forage to Perennial Warm-Season Forage Land in Winter
HE Feng , WAN Li-qiang , BAI Jing-ren, LI Xiang-lin
( Inst itute of An imal S cience, CAAS , Beijing 100094, China)
Abstract: In the w inter of southw ester n China, w hen the cool-season forages gr ow normally, the product ivity
of w arm-season forages falls consider ably . To establish a complementary for ag e system in the ar ea, some 7 an-
nual coo l-season crops and fo rages w ere sow n into a plot o f H emar thria comp r essa g rassland in winter . The net
photosynthesis ( Pn) o f tr it icale sow n at differ ent t imes w as measured, the location and yield o f different crops
and forag es w ere sought and rated, and the yearly density of the H . comp ressa g rassland w as gauged. The re-
sult show s that the photosynthesis of t rit icale is higher than that of H . comp r essa. T he y ield of t rit icale and of
rye are respect ively 28. 9% and 26. 0% higher than that of the control . There are no other significant dif fer-
ences betw een the contro l and the rest cr ops or forages in the complementary system . The final r esul ts show
that the density and the y ield o f H . comp ressa in the complementar y sy stem are not remarkably dist inct from
tho se o f the contr ol.
Key words : Complementary for ag e system ( CFS) ; Warm-season grassland; Supplement sow ing in w inter; Net
photosynthesis( Pn) ; Yield; Density
　　我国南方亚热带大多数地区年平均气温在 12～
22℃之间, 年降水量 1000～2000 mm , 无霜期 240～
365 d。美国东南部的20多个州年平均气温13～21℃,
年降水量 1000～1500 mm , 大于或等于 0℃的日数为
200～320 d[ 1]。就上述情况我国南方亚热带地区和美
国南方十分相似, 均属于热带向温带过渡地带, 孕育了
很多一年生的热带和温带优良牧草种质资源,但是要
建立长久的多年生人工草地, 就出现了热带优良牧草
难以越冬或冬季产量很低的问题,同时也存在很多温
带优良牧草难以越夏的问题。美国南方地区采用草皮
直播( sod seeding )法来解决这个问题。我国北方草原
改良中也经常采用此法 [ 2, 3] , 即在不破坏原有草皮的情
况下,在多年生草地上直接补播牧草。在南方北部的高
羊茅( Festuca arundinacea)、草地早熟禾( Poa p raten-
sis)或鸭茅( Dacty l is glomerata)草地上补播豆科牧草
苜蓿(M edicago sativa)、红三叶( Tr if olium p retense)、
收稿日期: 2005-09-01; 修回日期: 2006-01-16
基金项目: 农业部农业结构调整重大技术专项( 2002-10-02A ) ;国家“948”重大专项( 202099)
作者简介: 何　峰( 1978-) ,男,北京顺义人,硕士研究生,研究实习员, E-m ail : h efen g@ ias caas . net . cn; * 通讯作者Au th or for correspondence,
E-m ail : lixl@ iascaas. n et . cn
第14卷　第 3期
　Vo l. 14　 No . 3
草　地　学　报
ACT A AGRESTIA SIN ICA
　　　2006年　 9 月
　Sep. 　　 2006
白三叶( T . rep ens) [ 1] , 在南部休眠的多年生暖季型草地
上补播冷季型一年生禾草或豆草[ 1, 4～6] ,也较为常见。这
些措施基于暖季型和冷季型牧草在不同温度下光能利用
率的显著差异。暖季型牧草的最适生长温度比冷季型牧
草的最适生长温度要高5～10℃。多数暖季型牧草低于
15℃时生长速率大为下降[ 4] ,而冷季型牧草仍可达到其
生长潜力的75% [ 5]。所以南方亚热带地区暖季型牧草草
地在冷季的产量潜力比冷季型草地低。任何一种牧草都
不可能全年提供高质量的牧草, 在它的正常生命周期中
产量和品质是不断变化的。在一个牧草系统内可以利用
各种牧草的优点, 延长供草期,全年提供大量优质牧草,
这是互补牧草系统( Complementary forag e system )的
观念[ 6～8]。美国Oklahoma 州以当地的草地为基础,添加
一种或多种引进牧草建立互补牧草系统, 减少草地全年
的产量波动,从而降低单位牧草产量成本, 在基础牧草处
于休眠或淡季通过补播直接提供大量优质牧草, 肉牛养
殖的经济效益显著提高[ 9～10]。
本文通过对互补牧草系统机理的研究和适宜补播
草种的筛选, 提高原暖季型草地冬季产量和全年总产
量,缓解冬季饲草供应紧张,促进全年草畜平衡和草地
畜牧业的可持续发展。
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 514 m, 年均气温 16. 8℃, 7 月
月均温25. 7℃, 年极端高温 36. 2℃, 无霜期 289～
335 d,平均303 d, 年均降水1494 mm。土壤为粘性黄泥
土,试验前土壤成分测定pH 为5. 46, 有机质 2. 70% ,
水解氮171. 3 mg / kg , 有效磷 12. 5 mg/ kg , 速效钾
43. 8 mg/ kg。
1. 2　供试材料
　　供试材料分为两类: 冷季型小谷粒饲用作物共 3
种,冷季型一年生豆科牧草4种(表1)。
表1　补播作物和草种
T able 1　Complementar y cr op and fo rag e cultivar s
添加处理
Complementary t reatmen t
中文名
Chines e nam e
英文名
Engl ish name
拉丁名
Lat in nam e
来源
S ou rce
C1 中新 830小黑麦 T rit icale Tr iti cale w it tmack cv. Zhongxin 830 中国农业科学院 CAAS
C2 小麦地方品种 Wheat T . aesti vum 四川洪雅 S ichu an Chin a
C3 黑麦地方品种 Ryegrass S ecale cereale 四川洪雅 S ichu an Chin a
C4 Silver 蜗牛苜蓿 Snail medic Med icago scu tel lata 澳大利亚 Au st ral ia
C5 Paradan a 大花三叶草 Big flower clover Tr if ol ium michel ianum 澳大利亚 Au st ral ia
C6 Bigbee 埃及三叶草 Ber seem clover T .alex andrinum 澳大利亚 Au st ral ia
C7
　
凉山光叶紫花苕
　
Hairy vetch
　
Vicia vi ll osa Rtoth var.
glabre scens cv. Liangsh an
四川省凉山州草原站
Sichuan China
1. 3　试验设计
2002年10月16日,扁穗牛鞭草( H emarthria com-
p ressa)草地刈割后,留茬7 cm, 去除杂草,采用免耕法
均匀播撒, 播种量为单播的 70%, 其中小黑麦( Tr iti-
cale w it tmack) 167 kg / hm
2 , 小麦( T . aestiv um ) 167
kg/ hm
2
, 黑麦( S ecale cereale ) 50 kg/ hm 2, 蜗牛苜蓿
(M edicago scutel lata) 16. 7 kg / hm
2, 大花三叶草 ( T .
michelianum ) 13 kg / hm
2
, 埃及三叶草 ( T . alexan-
drinum ) 13 kg/ hm
2 , 凉山光叶紫花苕 ( V icia villosa
Ro th var. glabr escens cv. L iangshan) 167 kg / hm
2。每
小区洒施35 kg 清粪水(有机质含量很低,主要成分是
水)促进补播种子萌发,补播饲用作物的小区加施 60
kg/ hm
2尿素。随机区组设计, 4次重复, 小区面积 10
m
2 ,长5 m,宽2 m ,区组间距0. 5 m。
1. 4　观察和测定项目
1. 4. 1　生物量测定　以补播草种或扁穗牛鞭草株高
达到40 cm 时进行刈割测产, 每小区随机选取1 m 2样
方刈割,留茬7 cm ,称重,随机选取500 g 草样,将补播
饲用作物、牧草和扁穗牛鞭草分开称重后, 分别在85℃
下烘干至恒重。
单位面积牧草干物质产量= 烘干重/样本重量
( 500g)×样方重量
1. 4. 2　密度测定　每小区随机选取0. 25 m 2样方, 测定
禾本科牧草分蘖数、豆科牧草分枝数;使用ST ATISTICA
统计软件对密度、干物质产量进行方差分析,以LSD 方法
进行多重比较, EXCEL 软件作图。
1. 5　仪器的使用及测定方法
光能利用率测定: 使用美国CID公司的便携式光
合仪Ci-310,在2002年11月、12月2003年1月上旬各
选择晴天测定小黑麦和扁穗牛鞭草的净光合速率, 选
择植株顶端倒数第2片完全展开叶,每次随机选取4片
叶,每个叶片测定5个数据,两个草种叶片交叉进行测
275第 3期 何　峰等:多年生暖季型草地冬季补播互补系统
定,即测定完一个草种的一个叶片后,测定另一个草种
的叶片。试验于8÷00～18÷00进行,每隔2 h测定一组
数据(图1)。
注:H -扁穗牛鞭草; T -小黑麦。
Note: H-H emarthria compr essa; T -Tri ti cale
图 1　全天扁穗牛鞭草与小黑麦净光合速率比较
F ig . 1　Compar ison betw een the pho tosynt hesis o f
H . comp r essa and tr it icale
2　结果与分析
2. 1　净光合速率测定
洪雅试验地11月上旬的平均气温为15. 17℃, 12
月上旬9. 62℃, 1月上旬5. 29℃。对上述3个时期的小
黑麦和扁穗牛鞭草的净光合速率进行T 测验, 均达到
显著水平,小黑麦的净光合速率均明显高于扁穗牛鞭
草。小黑麦在11月上旬和12月上旬的光合曲线相似,
均 在 Pm1-2 时 形 成 单 峰 曲 线, 峰 值 接 近
20 Lmol/ m 2/ s ,进入1月份时光合性能明显下降。扁穗
牛鞭草在11月上旬, 光合性能明显下降, 峰值低于 15
Lmol/ m2/ s,进入12月上旬峰值低于10 Lmo l/ m2 / s, 进
入1月份时只有在Am10～Pm4时段可以测到微弱的
光合速率。
2. 2　产草量
2. 2. 1　由表2可见,各处理中产草量较高的是补播小
黑麦和黑麦,分别为18280. 4和17882. 8 kg/ hm2 ,比对
照扁穗牛鞭草( 14187. 2 kg / hm 2)提高了28. 9%和26.
0% , 与对照间差异显著( P< 0. 05) ,而其他补播处理
与原草地差异不显著, 所有补播处理间差异也不显著。
同时所有处理中扁穗牛鞭草与原草地扁穗牛鞭草产草
量之间差异不显著。
2. 2. 2　补播小谷粒作物处理中扁穗牛鞭草的产草量
低于对照扁穗牛鞭草,以补播小麦中的扁穗牛鞭草产
量最低, 为12742. 8 kg / hm2 ,比对照少1444. 4 kg/ hm2 ,
在 3月8日和5 月9日两次测产中产草量分别为308
kg/ hm2和2886 kg / hm2 ,比对照产草量646和4412 kg /
hm2低了1864 kg/ hm2 ,而6月13日、7月23日和8月
26日3次测产产量则比对照高了380. 4 kg / hm2。添加
小黑麦和黑麦的扁穗牛鞭草产量构成与添加小麦的类
似,在6月13日、7月23日和8月26日3次测产中分别
比对照高出772和774 kg/ hm 2, 其原因主要是冷季扁
穗牛鞭草生长缓慢, 在与补播小谷粒作物竞争中处于
劣势,因此这一阶段的水肥管理很重要。但是这些并不
影响扁穗牛鞭草在夏季生长季节时的产量。小谷粒作
物的种子较大,携带的营养物质较多,所以较易建植成
功,但是补播小麦的处理全年最终产量并没有与对照
达到显著性差异, 对其产草量做进一步分析发现,在12
月 18 日第一次测产中小麦的产草量最高为 1618. 8
kg/ hm
2 ,每公顷干物质产草量比小黑麦和黑麦分别高
684. 4 kg 和784. 8 kg ,但是由于生长点遭到破坏,第2
年春季3月8日的产量仅为1266. 4 kg / hm2 ,致使补播
产量和对照没有达到显著差异。所以选择耐刈割的草
种和正确的刈割时期对小谷粒作物补播成功十分
重要。
2. 2. 3　通过对补播豆科牧草处理的产草量组成和季
节分布研究, 可以将其分为两类:一类是补播埃及三叶
草和凉山光叶紫花苕,两个处理中的扁穗牛鞭草产草
量与对照基本一致, 同时在冬季增加一部分补播草种
的产草量分别为1451. 6和1619. 6 kg / hm2 ;另一类是
补播蜗牛苜蓿和大花三叶草, 两个处理中的扁穗牛鞭
草产草量高于对照(表2) ,在3月8日和5月9日两次产
草量之和分别为6032. 8和 6292 kg/ hm 2, 比对照5058
kg/ hm
2 提高了 974. 8和1234 kg/ hm2 ,但补播草种本
身产量很低,分别为114. 8和352. 8 kg/ hm 2。在第1类
中,埃及三叶草和凉山光叶紫花苕的生长期长, 埃及三
叶草在6月13日还有80. 8 kg/ hm 2产量;第2类中蜗牛
苜蓿和大花三叶草在3月8日刈割后即无产量, 补播牧
276 草　地　学　报 第 14卷
草产量低,所有补播豆科牧草的处理均未与对照产量
达到显著性差异,说明豆科牧草与扁穗牛鞭草的亲和
性很低,补播不易成功。
表 2　供试草种产草量( kg/ hm2)
T able 2　Yield distribution of complementar y cultivar s and nativ e cultivar s in different periods
添加处理
C om plementary
t reatment
测定日期 Measuring date( mon/ date)
12-18 3-8 5-9 6-13 7-23 8-26
H C H C H C H C H H
总产量
T otal yield
H C H+ C
C0 - - 646. 0 0 4412. 0 0 1595. 2 0 3857. 6 3676. 4 14187. 2a 0 14187. 2b
C1 43. 6 934. 4 228. 0 3515. 2 2698. 0 960. 0 1854. 0 0 3811. 2 4236. 0 12870. 8a 5409. 6 18280. 4a
C2 39. 2 1618. 8 308. 0 1266. 4 2886. 0 0 2070. 8 0 3824. 0 3614. 8 12742. 8a 2885. 2 15628. 0ab
C3 108. 0 834. 0 106. 4 3722. 0 2922. 4 286. 8 2237. 2 0 3974. 8 3691. 2 13040. 0a 4842. 8 17882. 8a
C4 - - 936. 8 114. 8 5096. 0 0 2391. 6 0 3783. 2 3351. 2 15558. 8a 114. 8 15673. 6ab
C5 - - 1156. 4 352. 8 5135. 6 0 2987. 2 0 3478. 4 2965. 2 15722. 8a 352. 8 16075. 6ab
C6 - - 442. 8 442. 0 3659. 6 928. 8 2633. 2 80. 8 4077. 6 3190. 8 14004. 0a 1451. 6 15455. 6ab
C7 - - 277. 6 1282. 0 3828. 4 337. 6 2510. 0 0 3561. 2 4121. 6 14298. 8a 1619. 6 15918. 4ab
　　注:同列中不同小写字母之间差异显著( P < 0. 05)。C0-对照; C1-小黑麦; C 2-小麦; C3-黑麦; C4-蜗牛苜蓿; C5-大花三叶草; C 6-埃及三叶草; C7-
紫花苕子; H-扁穗牛鞭草产量; C -补充牧草产量; H+ C-扁穗牛鞭草产量+ 补充牧草产量 以下同. Note: Dif ferent let ters in the same column in dicate
sign ifican t diff erences betw een t reatments( P < 0. 05) . S imilar in table 3. C0-Cont rol; C 1-Trit icale; C 2-Wheat ; C3-Ryegras s; C4-Snail medic; C5-Big
f low er clover; C6-Berseem clover; C7-Hairy vetch ; H-H . compr essa yield; C-Complementary cult ivars yield; H+ C-H . c omp ressa yield and complemen-
tary cul t ivars yield
2. 3　生长速率测定
　　扁穗牛鞭草的全年生长速率变化很大(图2) ,当年
10月至次年3月的生长速率低于0. 5 g/ m 2·d, 在4、5、
6月份的生长速率大于 4 g / m2·d, 7、8 月份达到
10 g / m
2·d。补播处理中,冷季型小谷粒作物冬季生长
速率明显高于扁穗牛鞭草, 通过对 3个处理阴影面积
和空白面积比较可见,小谷粒作物冬季产草量的积累
明显高于对照扁穗牛鞭草, 3、4月份返青时, 补播草地
的扁穗牛鞭草比对照生长速率略慢, 而进入生长季节,
伴随着补播牧草的消亡,扁穗牛鞭草生长速率迅速提
高和对照无差别。补播豆科牧草的草地,冬季产草量的
积累很少,除了紫花苕子的生长速率为 0. 9 g/ m 2外,
其他处理均小于0. 5 g/ m 2·d,低于此时扁穗牛鞭草的
生长速率,由此可见其未能起到冬季增产之作用。
2. 4　密度分析
冬季补播冷季型牧草建立互补系统, 能否成功的
一个标准是冬季增产多少; 另一方面则是夏季扁穗牛
鞭草能否恢复到原来的生长能力。显然以损失扁穗牛
鞭草的产量, 通过冬季增加投入换来的补播产量是一
种得不偿失的做法。笔者不仅对扁穗牛鞭草的生长速
率和产量进行了分析,同时对每次测产时扁穗牛鞭草
的密度也进行了测定(表3)。据3月8日分析,补播小谷
粒作物、埃及三叶草和紫花苕子的扁穗牛鞭草的密度
显著低于对照,此时是扁穗牛鞭草的返青时节, 同时也
是冷季型牧草生长旺季,由于小谷粒作物的竞争能力
大于扁穗牛鞭草, 占据了很多资源,限制了扁穗牛鞭草
的分蘖。5月9日的分析表明,各处理和对照差异均不
显著, 但是补播紫花苕子的扁穗牛鞭草密度大于补播
小谷粒的。6月13日补播豆科牧草处理的扁穗牛鞭草
显著高于补播小谷粒的和对照的扁穗牛鞭草密度。8
月26日所有处理的扁穗牛鞭草密度没有差别,说明在
扁穗牛鞭草生长旺季, 所有处理均可恢复正常密度。
表3　不同阶段扁穗牛鞭草密度变化(个/ m2)
T able 3　Change o f H . comp r essa density in differ ent
per iods( plant s/ m2)
添加处理
C om plementary
t reatment
测定日期 M easurin g date( mon /date)
3- 8 5- 9 6- 13 8- 26
C0 228. 50a 201. 00ab 157. 50bcd 213. 50a
C1 130. 50b 179. 00b 158. 75cd 224. 76a
C2 128. 75b 191. 00b 168. 25bcd 242. 50a
C3 99. 00b 170. 25b 130. 00d 153. 76a
C4 296. 50a 229. 00ab 252. 75a 214. 76a
C5 239. 75a 202. 75b 246. 75a 189. 26a
C6 131. 50b 190. 25b 211. 25abc 233. 38a
C7 102. 75b 277. 00a 223. 75ab 239. 00a
3　讨　论
3. 1　牧草互补系统能否成功的关键是解决两个问题:
首先是补播牧草是否与原草地牧草有亲和性。植物在
生长的过程中,适应环境的同时也在不断改变环境, 扁
穗牛鞭草生长过程中根系会分泌多种酚类化合物[ 11] ,
这些酚类化合物严重制约豆科牧草的萌发和生长; 然
而对于小谷粒作物来说,由于其种子较大, 自身携带的
养分较多,受扁穗牛鞭草的影响较小。因此补播小谷粒
277第 3期 何　峰等:多年生暖季型草地冬季补播互补系统
作物较易成功。再是在暖季扁穗牛鞭草能否恢复正常
生长。由于补播的豆科牧草冬季受到扁穗牛鞭草的抑
制,因此不会在暖季对其造成影响。然而补播小谷粒作
物,扁穗牛鞭草能够恢复正常生长的主要原因可能有
两个, 首先是小谷粒作物的再生能力较差,不耐刈割。
在3月8日至5月9日之间没有很多的产草量积累, 因
此对扁穗牛鞭草生长影响较小;其次是扁穗牛鞭草在
密度较小时, 茎是匍匐伸展的, 茎节接触土壤即可生
根,因此种群密度会迅速恢复,产草量也随之增加。
图2　供试草种不同时期生长速率
F ig . 2　Forage gr ow ing rate o f complem enta ry sy stem in different per iods
3. 2　牧草补播互补系统增产的主要原因是充分利用
了光能。该系统利用不同类型的牧草和作物的光能利
用特性,提高了草地全年的光能利用以增加产草量。扁
穗牛鞭草本身的产草量比较高,又不易与其它牧草混
播建植成功, 因此人们往往忽略了对扁穗牛鞭草草地
冬季的利用, 而本试验研究发现这样的草地的增产空
间巨大,这种免耕补播的方法简便易行,很有推广应用
价值。
4　结　论
在扁穗牛鞭草草地上冷季补播小谷粒作物, 可以
显著提高多年生暖季型草地的冬季产量, 弥补冬季扁
穗牛鞭草光能利用率低、生长速率缓慢造成的牧草短
缺的问题。通过对扁穗牛鞭草产草量、生长速率和密度
278 草　地　学　报 第 14卷
的系统分析, 发现各处理与对照扁穗牛鞭草全年产草
量差异不显著,各处理在扁穗牛鞭草返青季节可以恢
复正常的生长速率,扁穗牛鞭草密度全年波动较大, 但
可以恢复正常的密度, 最终和对照差异不显著。说明此
项措施可以在当地推广应用。目前需要进一步研究的
是最佳的栽培管理措施,包括施肥量、播种量、最佳补
播期以及大面积推广的经济效益评价。
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(责任编辑　才　杰)
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