全 文 ：第20卷 第5期
Vol.20 No.5
草 地 学 报
ACTA AGRESTIA SINICA
2012年 9月
Sep. 2012
苜蓿与高羊茅混播牧草生长特点的分析
郭 孝1,李建平1,胡华锋1,冯长顺2,黄安群1,石志芳1,肖曙光1
(1.郑州牧业工程高等专科学校,河南 郑州 450011;2.河南省农业科学院畜牧兽医研究所,河南 郑州 450002)
摘要:在河南省黄河滩区气候和土壤条件下,连续4年对紫花苜蓿(MedicagosativaL.)与高羊茅(Festucaarundi-
naceaSchreb.)混播牧草的物侯特点、生物学指标及生长规律进行了分析,并对单播和混播牧草生物量的时空间动
态进行定量研究,以便更好地了解该混播牧草的生长与生产特点,为滩区畜牧业生产服务。结果表明:混播牧草在
河南适宜秋季播种,翌年3月中旬进入返青期,6月中旬种子成熟。混播牧草地上生物量动态呈现S型曲线变化,
生物量增长最快在禾草的抽穗扬花期,生物量最大值在成熟期,其中蜡熟期是牧草利用最佳时期。牧草混播的生
产水平高于各自单播的,但混播草地利用多年后,生产水平下降,需要通过土壤作业和加强管理来恢复其生产力。
因此,在河南省黄河滩区,通过苜蓿与高羊茅混播建立人工草地是可行而有效的,只要加强后期管理,可以取得比
单播更高更稳定的牧草产量。
关键词:苜蓿;高羊茅;混播;特点
中图分类号:S541.9;S543.9 文献标识码:A 文章编号:1007-0435(2012)05-0876-05
GrasslandsGrowthCharacteristicsofSowingAlfalfaMixedwithFescue
GUOXiao1,LIJian-ping1,HUHua-feng1,FENGChang-shun2,
HUANGAn-qun1,SHIZhi-fang1,XIAOShu-guang1
(1.ZhengzhouColegeofAnimalHusbandryEngineering,Zhengzhou,HenanProvince450011,China;
2.InstituteofAnimalHusbandryandVeterinaryScience,HenanAcademyofAgriculturalSciences,
Zhengzhou,HenanProvince450008,China)
Abstract:BasedonsoilandclimateconditionsofHenanyelowriverbeach,thephenological,biologicaland
productioncharactersofsowingmixedgrasslandsofalfalfa(MedicagosativaL.)andtalfescue(Festuca
arundinaceaSchreb.)wereinvestigated.Spatialandtemporaldynamicsofbothabove-andunder-ground
biomasswereanalyzedinordertoimprovelocalanimalproduction.Resultsshowedthatsowingmixed
grasslandshouldbeinmiddleautumn.MixedforageplantswouldturngreeninmiddleMarchandgetma-
tureinmiddleJuneofnextyear.Above-groundbiomassofmixedsowingforagehadthefastestincreasing
periodduringheadingandfloweringperiodthenreachedapeakinripeningperiod.Thedynamicofabove-
groundbiomassappeared“S”dynasticcurvemodel.Waxripeningwasanoptimaltimeformixedsowing
foragetoharvestconsideringyieldandnutritionrequirements.AlfalfahadhigheryieldthanFescue,how-
ever,duetodeterioratingsoiltexturecausedbyrootaccumulationaftermanyyearsgrowing,theagricul-
turalmeasuressuchassoiltilageandfieldmanagementshadtobeusedtorecovergrasslandandimprove
productivities.Therefore,itwasfeasibleandeffectivetoestablishartificialgrasslandofmixedsowingal-
falfaandfescue.Mixedsowingalfalfaandfescuehadhigherandmorestableyieldunderfieldmanagement
thansingleone.
Keywords:Alfalfa;Talfescue;Mixedsowing;Characteristics
紫花苜蓿(MedicagosativaL.)简称苜蓿,是
豆科苜蓿属多年生牧草;高羊茅(Festucaarundina-
ceaSchreb.)也叫苇状羊茅,是禾本科羊茅属多年
生牧草,2种牧草均是世界上分布广,栽培面积大,
经济价值高的优良牧草[1],其抗逆性强、产量高、品
质好、利用方式多样,是牛羊生产中公认的优良牧
草。目前,由于2种牧草营养互补,生长互利,因而
通过混播的形式在草地建设以及饲料生产中地位极
收稿日期:2012-03-22;修回日期:2012-05-21
基金项目:国家农业科技成果转化资金项目“土-草-饲-畜系统微量元素增效技术中试与示范”(2010GB2D000287)资助
作者简介:郭孝(1964-),男,内蒙古商都人,博士,教授,主要从事牧草营养与调控的研究,E-mail:hldf2001@163.com
第5期 郭孝等:苜蓿与高羊茅混播牧草生长特点的分析
其重要,特别是与禾本科牧草混播建植人工牧草极
其普遍,不但能够生产优质饲草,而且有利于生态保
护、退化土地改良和农牧业的可持续发展[2]。本文
针对河南省黄河滩区的气候与土壤特点,研究这2
种牧草混播时的生长与生产特点,为更好地利用这
2种优质牧草振兴河南省现代畜牧业,特别是为正
在实施的黄河滩区千万吨奶业工程建设提供优质、
安全和稳定的牧草来源。
1 材料与方法
1.1 试验地概况
试验地设在河南省黄河滩区合博优质牧草生产
示范基地内,处于 N34°16′~34°58′和E112°42′~
114°14′范围内,海拔79m,属中温带气候。年均气
温14.4℃,7月份平均气温27℃,最高气温39.5℃;
1月份平均气温1℃,最低温度-25℃,≥10℃的积
温为4800℃;年平均日照时数2400h,年平均降水
量640mm,且主要集中在7-9月,无霜期210d,土
壤为潮土,质地为中壤土,肥力中等,土壤中有机质
含量约为1.15%,pH 值为7.0[3]。
1.2 试验材料与方法
1.2.1 材料 试验材料紫花苜蓿和高羊茅来自于
中国农科院草原研究所。混播牧草于2005年10月
15日播种,高羊茅和苜蓿单播的播种量分别是20
kg·hm-2和15kg·hm-2,混播时,理论播种量高
羊茅占单播播种量的70%,苜蓿占30%,苜蓿种子
用砂纸磨擦处理,然后混播,条播,行距为25~30
cm,播深为2~2.5cm[4-5]。试验地的墒情与肥力保
持一致性。混播牧草播种后8~10d出苗,观察记
载从第2年返青开始,连续4年进行。
1.2.2 试验内容和测定方法
1.2.2.1 茎叶比的测定[6] 测定鲜草产量后,随机
抽取200g鲜草,将茎叶全部分开后,分别称取茎、
叶重量,并按下式计算叶茎比。
1.2.2.2 鲜干比测定 鲜干比反映牧草干物质的
累积程度及利用价值,该值越小,干物质累计水平越
高。在小区长势均匀处,随机选取1m2 的区域,刈
割距地面2cm左右以上的牧草,立即称其重量,即
为鲜草重量;然后随机称取200g鲜草,85℃时杀
青,65℃烘干后称干重,然后计算鲜干比。
1.2.2.3 叶面积指数的测定[7-8] 首先,使用光电
面积仪(型号:LI-3000-A)直接测定单株植物的叶面
积,而后将叶片放入干燥箱内,在70~80℃下烘干,
再用分析天平称重,求出单株植物的平均面积-干
重系数(即面积/干重比),再测定样方内牧草叶片的
总干重,乘以干重系数即可求出样方内牧草叶片的
总面积,再与样方面积相除,即为叶面积指数。
1.2.2.4 生长速度 测定时将植物系上标签,每隔
5d按时将测得的生长速度进行记载。观察点选择
10个,当牧草长到一定高度时进行刈割,刈割留茬
高度3~4cm,然后测定其生长速度。生长速度单
位为cm·d-1[9]。
1.2.2.5 生物量的测定 地上生物量取样采用收
获法,在小区长势均匀处,随机选取1m2 的区域,刈
割距地面2cm左右以上的牧草,立即称其重量,即
为鲜草重量;然后在85℃时杀青,65℃烘干后称干
重,重复4~5次,单位为gDM·m-2;地下生物量
的取样采用壕沟法,即1m2 的区域内,在地下取深
50cm,然后将地下部分的原状土样经过双层纱布袋
浸泡后反复冲洗,然后再用0.25mm的土壤筛过
滤,将人工牧草和杂草的活根捡出来。将地上和地
下各样品放在80℃的烘箱内烘干,或者将样品置于
布袋内,在阳光充足和干燥的气候下阴干并称
重[6,10],重复4~5次,单位为gDM·m-2。
试验从2005年10月开始到2008年10月结
束,共持续4年,并在播种后第2年于不同生育期进
行观察、取样和分析。
1.3 数据处理
用Excel2003和SPSS11.5软件对试验数据
进行统计处理。
2 结果与分析
2.1 生育期
混播牧草播种后,当年出苗后进入分蘖状态,然
后进入越冬状态。第2年3月初进入返青期,3月
中旬进入春季分蘖(分枝)期,4月中旬进入拔节期
(孕蕾期),4月20日进入抽穗期(现蕾期),5月15
日进入扬花(开花)期,5月20日为乳熟期(成荚
期),6月初进入乳熟期(成荚期),到6月15日为完
熟期。6月15日到8月15日为果后营养前期,8月
15日到9月15日为果后营养中期,9月15日到11
月10日为果后营养后期,11月10日以后为越冬
期。全年生育期95d左右,绿期235~240d。
778
草 地 学 报 第20卷
2.2 鲜干比、茎叶比、分蘖(分枝)数及叶面积指数
从表1可以看出,从2年生到4年生3年内混
播草的鲜干比、茎叶比和叶面积指数来看,其平均值
分别为4.07,1.71和2.73。其中,3年生和4年生
植株之间的茎叶比分别为1.78和1.81,相互之间
差异不显著,但2者均显著高于2年生(1.56)(P<
0.05);3个处理之间在鲜干比和叶面积指数上差异
均不显著。另外,从单株分蘖(分枝)数来看,3个处
理之间差异显著,4年生植株的单株分蘖数(21.5
个)显著高于其他2个处理(P<0.05),3年生植株
的单株分蘖数(18.2个)显著高于2年生植株(14.8
个)(P<0.05)。
由此可知,随着利用年限的增长,混播草的茎叶
比和分蘖(分枝)数显著增加,说明短营养枝条和茎
秆比例显著提高,而长营养枝条和叶片比例显著下
降,植被的耐牧和耐践踏能力显著提高。
表1 不同生长年限扬花(开花)期混播草鲜干比、茎叶比、叶面积指数和分蘖数
Table1 Fresh/dryratio,stem/leafratio,leafareaindexandtileringnumberofmixedsowingforageindifferentgrowingperiods
生长年限
Growingperiods
混播草的生物学指标Biologicalindexofmixedsowingforages
鲜干比
Fresh/Dryratio
茎叶比
Stem/Leafratio
叶面积指数
Leafareaindex
单株分蘖(分枝)数
No.oftilering
2年生Biannualforage 4.20±0.03a 1.56±0.08b 2.75±0.06a 14.8±0.7c
3年生 Triannualforage 4.02±0.04a 1.78±0.07a 2.81±0.03a 18.2±0.8a
4年生 Quadriannualforage 4.00±0.02a 1.81±0.07a 2.65±0.04a 21.5±0.8b
注:表中数据为平均值±标准差;同一列数据后标不同小写字母表示差异显著(P<0.05),下同
Notes:Dataareaveragevalue±standarddivision,differentsmalletterswithinthesamelinesindicatesignificantdifference(P<0.05),the
sameasbelow
2.3 混播牧草的生长速度
混播牧草生长速度的测定值如图1所示。从总
的情况来看,生长速度表现为拔节前生长缓慢,抽穗
期生长最快,扬花后生长又趋于缓慢,呈现单峰曲
线,其中生长最快在抽穗期和扬花期。从3年的数
据比较来看,3年生植株的峰值(3.68m·d-1)显著
高于2年生(3.43m·d-1)和4年生(3.24m·d-1),2
年生高于4年生,但差异不显著。另外,在返青期和
完熟期,3个处理之间也有差异,表现为3年生植株
的生长速度均高于2年生和4年生植株,2年生和4
年生植株之间差异不明显。
由此可知,从2年生到3年生,生长速度呈上升
趋势,从3年生到4年生,则呈下降趋势,差异最大
的是从拔节到扬花这段时间,特别是抽穗扬花期最
为显著。
图1 混播牧草的生长速度
Fig.1 Growingrateofmixedsowingforages
2.4 地上生物量
混播牧草在第2年返青后,生物量时间动态呈
现S型曲线(图2),最小值在返青期,从分蘖期到拔
节期生物量增加缓慢,从抽穗期到扬花期生物量增
加迅速,此后生物量又缓慢增加到完熟期,完熟期时
生物量达到最大。3个处理间生物量差异很大,3年
生的生物量显著高于2年生和4年生植株,2年生
植株的生物量显著高于4年生植株。在抽穗期,3
年生植株的生物量为507.4gDM·m-2,分别是2年
生(442.71gDM·m-2)和4年生(411.12gDM·m-2)
的1.15倍和1.23倍(P<0.05),到完熟期时,3年生植
株的生物量为668.43gDM·m-2,分别是2年生
(602.59gDM·m-2)和4年生(558.51gDM·m-2)的
1.11倍和1.20倍(P<0.05)。由此可知,混合牧草
的最佳利用时间应该在种植的第2年和第3年,之
后生物量会明显下降。另外,从3年来的混播数据
与单播相比(图3),混播的地上生物量均高于二者
单播,羊茅单播的产量最低。
2.5 地下生物量的动态
混播牧草地下生物量随着生长年限的增加而显
著增加 (图 4),4 年生植株的活根量为 579.6
gDM·m-2,分别比3年生(460.7gDM·m-2)、2
年生(390.5gDM·m-2)和1年生(109.6gDM·m-2)
植株高11.1%(P<0.05),18.7%(P<0.05)和81.2%
878
第5期 郭孝等:苜蓿与高羊茅混播牧草生长特点的分析
图2 混播牧草地上生物量的年际动态
Fig.2 Temporaldynamicsofaerialbiomass
ofmixedsowingforages
图3 混播牧草与单播牧草地上生物量的比较
Fig.3 Comparationofdynamicsbiomassbetween
mixedsowingforages
图4 混播牧草地下生物量年际动态
Fig.4 TemporaldynamicsofUndergroundbiomass
ofmixedsowingforages
(P<0.01),活根量增加主要是由于每年根系不断
生成和生长造成的。另外,随着根系的新陈代谢,地
下死根也不断累积,1年生植株的死根量只占活根
量的12.5%,而2年生的达到22.9%,4年生植株
的则达到30.2%。从总的地下生物量来看,连续4
年呈现逐渐递增的趋势,其递增幅度显著高于活根
和死根量。
3 讨论
3.1 混播的意义和草种的选择
牧草混播在饲料生产和草地改良中是非常普遍
的利用方式,从生态角度看,不同混播牧草的地上部
分及地下部分,在空间上具有较合理的配置比例,能
够充分地利用阳光、CO2及土壤养分和水分等,制造
更多的有机物,容易获得高产;从种群来看,由于不同
混播牧草的寿命和生长速度不一样,当其中一种牧草
衰退时,另一种牧草也可以弥补上,因此,产量比较稳
定;从营养角度看,由于豆科牧草含有较高的蛋白质、
钙和磷等,禾本科牧草含有较多的碳水化合物等,两
者混播比其中任何一种单播牧草的营养成分都要全
面,品质优秀[11]。苜蓿和高羊茅是作为混播草的最佳
选择,国内相关的报道很多,如刘洋等[l2]通过试验证
明了用苜蓿与禾本科草混播,草产量的稳定性和抗逆
性上较单播优越。张淑艳等[13]按高羊茅40.3%+披
碱草(Elymusdahuricus)32.9%+紫花苜蓿26.8%的
组合播种,分析发现产量分配和营养搭配上均比较合
理,混播效果非常理想。胡跃高等[14]用高羊茅与多
种草按照一定比例混播,效果也非常好。
3.2 混播牧草的生产水平分析
生物量的高低反映植物群落光合产物积累的大
小,是生产力的度量,也是群落功能的体现,收获较
多的地上部分生物量是饲草生产和人工草地经营的
最重要的目标。本研究证明,苜蓿与高羊茅混播后,
不仅表现为牧草生长快,绿期长,而且产量高于2者
的单播。但国内同类研究有相同或不同的看法,如
王建丽等[5]研究发现,苜蓿与禾草混播后,混播草地
的总产量低于苜蓿单播的,高于禾草单播。张宏宇
等[15]在不同混播方式下,对紫花苜蓿与无芒雀麦
(BromusinermisLeyss.)人工草地生产力动态进行
研究,发现紫花苜蓿混播时株高低于单播,而无芒雀
麦混播时株高则高于单播;返青期无论同行混播或
者间行混播,混播的生产力均高于各自单播的水平,
苜蓿进入现蕾期之后混播生产力低于单播苜蓿而高
于单播无芒雀麦。造成差异的原因可能是土壤、气
候以及混播草种选择导致的。
本研究表明,苜蓿与高羊茅混播牧草生长速度
表现为拔节前生长缓慢,抽穗期生长最快,扬花后生
长又趋于缓慢,呈现单峰曲线,其中生长最快在抽穗
期和扬花期,这个时期在4月中旬,所以适时施肥灌
溉对于混播牧草的优质生产非常必要。
978
草 地 学 报 第20卷
从生物量的动态来看,生物量的时间动态呈现S
型曲线,最小值在返青期,从分蘖期到拔节期生物量
增加缓慢,从抽穗期到扬花期生物量增加迅速,此后
生物量又缓慢增加到完熟期,完熟期时生物量达到最
大。在生产上,根据生物量动态来确定适宜刈割期很
重要,因为获取单位面积营养物质最大产量,这是调
制高产优质干草时需要考虑的重要因素之一。在确
定最适宜刈割期时,必须考虑牧草生育期内地上部分
生物量的增长和营养物质积累动态,因此本研究认为
在生物量达到高峰前的蜡熟期刈割比较合适,因为靠
前生物量低,靠后营养价值不高。马春晖等[16]通过
混播试验也证明了混播牧草最佳刈割期应在乳熟末
期至蜡熟期。较多研究都表明混播牧草应该在乳熟
期、蜡熟期刈割可获得较高的干物质[17-19]。
3.3 混播草地的改良和更新
本研究表明,随着苜蓿与高羊茅的混播牧草利用
年限增加,地上生物量减少,但地下生物量增加,草地
出现退化,影响到混播牧草的可持续生长。其原因可
能有2方面:一是种间竞争[20],由于混播牧草的分蘖
(分枝)量以及生物量高于单播,种间竞争加剧,引起
草地退化;二是随着牧草年复一年的生长,活根不断
增加,死根也不断积累,生长多年极易絮结成坚韧的
草皮,造成土壤通透性及理化性质的变坏,也导致了
3年后草地加速了植株的老化,生产力水平下降。所
以种植多年后要及时消灭老化的株丛,切断根茎,破
坏草皮,促进死根的分解,提高土壤的通透性,改善土
壤的理化性质,促进植株的自我更新。
4 结论
4.1 苜蓿与高羊茅在河南黄河滩区适宜在秋季混
合播种,播种当年出苗后进入秋季分蘖期,第2年3
月初进入返青期,4月20日进入抽穗期(现蕾期),5
月15日进入扬花(开花)期,6月15日为完熟期。
全年生育期95d左右,绿期235~240d。
4.2 混播草播种4年内鲜干比、茎叶比、叶面积指
数和单株分蘖数的平均值分别为4.07,1.71,2.73
和18.2个,随着草地利用年限的增加,混播草的茎
叶比和分蘖(分枝)数显著增加。
4.3 混播草生长速度表现为拔节前生长缓慢,抽穗
期生长加快,扬花后生长又趋于缓慢,呈现单峰曲
线,生长速度峰值均在抽穗扬花期,但3年生植株的
峰值显著地高于2年生和4年生,2年生和4年生
差异不显著。
4.4 混播牧草年内地上生物量动态呈现S型曲线
模式,最小值在返青期,最大值在完熟期,从分蘖期
到拔节期生物量增加缓慢,从抽穗期到扬花期生物
量增加迅速,此后生物量又缓慢增加到完熟期。混
播牧草年际地上生物量动态呈现单峰曲线,其中3
年生的生物量最大(668.43gDM·m-2),显著高于
2年生(602.59gDM·m-2)和4年生(558.51g
DM·m-2)(P<0.05)。混播草的地上生物量均高
于二者的单播,单播羊茅的产量最低。
4.5 由于活根的不断生长和死根的不断累积,混播牧
草地下生物量逐年显著增加,易絮结成坚韧的草皮,造
成土壤理化性质的变坏,加速植株的老化。所以混播
多年后需要土壤作业和加强管理来恢复生产力。
参考文献
[1] PostCJ,DeGloriaSD,CherneyJH.Spectralmeasurements
ofalfalfa/grassfieldsrelatedtoforagepropertiesandspecies
composition[J].JournalofPlantNutrition,2007,30(11):
1779-1789
[2] 肖文一.饲用植物栽培与利用[M].北京:中国农业出版社,
1989:91-92
[3] 甘永祥.河南省天然草场资源[M].郑州:河南省科学技术出版
社,1990:2-5
[4] 内蒙古农牧学院.牧草与饲料作物栽培学[M].北京:农业出版
社,1988:267
[5] 王建丽,朱占林,张永亮,等.苜蓿和无芒雀麦混播草地生长速
度和生物量动态的研究[J].作物杂志,2005(6):20-21
[6] 陈宝书.草原学与牧草学实习实验指导书[M].兰州:甘肃科学
技术出版社,1991:200-210
[7] 杜占池,杨宗贵,崔骁勇.内蒙古典型草原地区5类植物群落叶
面积指数的比较研究[J].中国草地,2001,23(5):13-18
[8] 江生泉,韩建国,王赟文,等.冬季放牧和春季火烧对新麦草生
长与种子产量的影响[J].草地学报,2008,16(4):341-346
[9] 任继周.草业科学研究方法[M].北京:中国农业出版社,
1998:201-223
[10]戴诚,康慕谊,纪文瑶,等.内蒙古中部草原地下生物量与生物
量分配对环境因子的响应关系[J].草地学报,2012,20(2):
268-274
[11]巴吐尔·阿不都热和曼.牧草混播的优越性及混播牧草的选
择原则[J].新疆农业科技,2009(5):67-68
[12]刘洋,鲍健寅,尹少华.中亚热带中山草地放牧及刈割牧草混播
组合的研究[J].草业科学,1997,14(2):23-30
[13]张淑艳,张永亮.科尔沁地区禾豆混播人工草地生产特性分析
[J].中国草地,2003,25(5):32-40
[14]胡跃高,卢得仁.红豆草、无芒雀麦、中间冰草、苇状羊茅多年生
黑麦草的栽培试验研究[J].牧草与饲料,1990(4):10-17
[15]张宏宇,杨恒山,李春辉,等.不同混播方式下苜蓿+无芒雀麦
人工草地生产力动态研究[J].内蒙古民族大学学报,2008,23
(1):64-68
[16]马春晖,韩建国.高寒地区燕麦及其混播草地最佳刈割期的研
究[J].塔里木农垦大学报,2000,12(3):15-19
[17]MoreiraN.Theeffectofseedrateandnitrogenferetilizeron
theyieldnutritivevalueofoat-vetchmixtures[J].Journalof
AgriculturalScience,1989,112(1):57-66
[18]LawesDA,JonesDIH.Yield,nutritivevalueandensiling
characteristicsofwholecropspringaerials[J].JournalofAgri-
culturalScience,1971,7(6):479-485
[19]TiwanaMS,PuriKP.Forageproductionpotentialofoats,
barleyandtriticalevarieties[J].IndiaofAgronomy,1980,20
(25):149-150
[20]王旭,曾昭海,胡跃高,等.豆科与禾本科牧草混播效应研究进
展[J].中国草地学报,2007,29(4):93-95
(责任编辑 李美娟)
088