全 文 ：第 24卷第 5期
2006年 9月 干 旱 地 区 农 业 研 究Agricultural Research in the Arid Areas Vol.24 No.5Sept.2006
　
收稿日期:2006-04-21
基金项目:国家自然科学基金项目(30400310);国家重点基础研究发展规划“ 973”资助项目(2001CB108905)
作者简介:曾昭海(1971—),男 ,河南光山人 ,博士 ,主要从事牧草及根瘤菌应用研究。
接种高效根瘤菌对紫花苜蓿—禾本科
混播组合生产性能的影响
曾昭海1 , 2 ,胡跃高1 ,陈文新2 ,隋新华2 ,陈丹明2
(1.中国农业大学农学与生物技术学院草业工程研究中心 ,北京　100094;
2.中国农业大学生物学院 农业部农业微生物资源及其应用重点实验室 ,北京　100094)
　　摘　要:利用筛选的高效根瘤菌接种紫花苜蓿 ,分别与高羊茅 、无芒雀麦及 1 年生黑麦草混播。与对照相比 ,
接种高效根瘤菌后 ,紫花苜蓿-高羊茅混播组合中苜蓿干草增产 17.0%,高羊茅增产 15.1%, 总计增产 16.3%;紫
花苜蓿-无芒雀麦混播组合中紫花苜蓿增产 14.0%, 无芒雀麦增产 51%, 总生物量增产 20.5%;紫花苜蓿-1 年
生黑麦草混播组合中 ,紫花苜蓿增产 7.6%, 1 年生黑麦草干草产量比对照增产 4.8%, 总生物量增产 6.8%。从
LER(Land equivalent ra tio)和 CR(Competitive ratio)变化看 , 接种高效根瘤菌有利于提高 LER值和禾本科作物的
CR值。
关键词:高效根瘤菌;紫花苜蓿;混播;禾本科牧草
中图分类号:S144.3　　文献标识码:A　　文章编号:1000-7601(2006)05-0055-05
　　与禾本科单播相比 ,豆科牧草与禾本科牧草混
播可以提高禾本科牧草的产量和蛋白质含量 。豆科
牧草通过固定空气中的氮素来为自身及伴生的禾本
科草提供氮素营养 。国内外研究结果表明 ,豆科作
物从空气中固定氮素转移到伴生禾本科草中比例大
约在 0 ～ 80%间变动[ 1] 。同时豆科牧草与禾本科牧
草混播有利于提供营养均衡的饲草饲料[ 2] 。本研
究利用筛选苜蓿 高效根瘤菌 (S inorhizobium
mel iloti)接种紫花苜蓿(Medicago sativa L.),分别
与高羊茅(F.arundinacea Schreb)、无芒雀麦(Bro-
mus inermis Leyss.)及 1 年生黑麦草(L .multi f lo-
rum Lam.)组成混播草地 ,研究接种高效苜蓿根瘤
菌对紫花苜蓿及 3种禾本科牧草生产性能的影响 。
1　材料与方法
1.1　试验地概况
试验地位于中国农业大学吴桥试验站 ,属黑龙
港流域中部 。平均海拔 14 m ,地下水位 6 ～ 9 m ,
1995 ～ 2001年平均降水量为 509.6 mm , 2002 年前
10个月的总降水量为 248.1 mm 。供试土壤为壤质
底粘潮土 ,地面平坦 ,土层深厚 。耕层土壤有机质含
量为 0.88%, 全氮为 0.058%, 碱解氮为 22.5
mg/kg ,有效磷为 17.1 mg/kg ,速效钾 81.6 mg/kg 。
1.2　品种及其来源
根据近年在黄淮海平原品种比较试验结果 、推
广应用现状与前景 ,选择 Vector 苜蓿品种 ,该品种
由加拿大北极星公司引进。
1.3　播种技术与管理
本试验于 2002 年 4 月 ～ 2002 年 10 月进行。
紫花苜蓿品种为 Vector ,播量为 15 kg/hm2 ,高羊
茅 、无芒雀麦及一年生黑麦草播种量分别为 30 、30
和 22.5 kg/hm2 ,播前灌足底墒水(750 m3/hm2)。
条播 ,行距为 30 cm ,紫花苜蓿播深为 1 ～ 2.5 cm ,高
羊茅与无芒雀麦的播深为 3 ～ 4 cm , 1年生黑麦草播
深为 1 ～ 2 cm 。紫花苜蓿与各禾本科牧草实行间行
播种 ,即播种 1行苜蓿后再播种 1行高羊茅 ,行间距
为 15 cm 。
1.4　根瘤菌及培养
1.4.1　菌株及来源　试验用 CCBAU30138 菌株 ,
来源于河北省 ,是在温室条件下 ,针对吴桥的土壤和
Vector苜蓿品种筛选的高效菌株 ,该菌株在所有供
选择的 19株菌株中 ,提高苜蓿的产量最高 。
1.4.2　根瘤菌培养　在 YMA 培养基中对该菌进
行培养 ,并于 2002年 4月 28日进行田间接种。
1.5　接种方法
将土壤开沟后 ,播种并将菌剂施于种子周围(每
粒种子的接菌量不少于 1×109 个菌),立即覆土 、镇
压。
1.6　测定项目及内容
1.6.1　根瘤菌数　每次收获时在每一小区随机取
10株苜蓿 ,挖土深度为 30 cm ,用水仔细冲洗后计算
根瘤菌数 。
1.6.2　干草产量　分别在紫花苜蓿初花期 、高羊茅
孕穗期选取生长均匀一致的 20 cm 行长进行收获测
产 ,并在 70℃烘箱中烘干 48 h ,计算干草产量。
2　结果与分析
2.1　接种高效根瘤菌对不同混播处理中紫花苜蓿
根瘤数的影响
　　接种高效根瘤菌有利于促进苜蓿早结瘤 、多结
瘤。从试验结果可以看出 ,紫花苜蓿-高羊茅混播
处理中 ,第一茬收获时 ,接种根瘤菌后 ,紫花苜蓿单
株根瘤数显著高于对照(未接种),第二茬与第三茬
间差异不显著;紫花苜蓿-无芒雀麦混播组合中 ,第
二次收获与第三次收获时 ,接种高效根瘤菌可以显
著提高紫花苜蓿单株根瘤菌数 ,第一次收获时 ,相互
间差异不明显;紫花苜蓿-1年生黑麦草混播组合
中 ,第二次收获时 ,接种根瘤菌的苜蓿单株根瘤菌数
显著高于对照 ,第一次和第三次收获时 ,相互间差异
不显著(见表 1)。从不同混播组合结果看 ,接种根
瘤菌后 ,第一次收获时 ,紫花苜蓿-高羊茅混播组合
苜蓿单株根瘤菌数显著高于紫花苜蓿-无芒雀麦和
紫花苜蓿-1年生黑麦草混播组合 ,后两种混播组
合相互间不存在差异;第二次收获时 ,紫花苜蓿-1
年生黑麦草混播组合的单株根瘤数 14.53 个 ,显著
高于紫花苜蓿-高羊茅的混播组合 ,但与紫花苜蓿
-无芒雀麦混播组合间差异不显著;第三次收获时 ,
三种组合间差异不显著(见表 2)。
表 1　接种高效根瘤菌对不同混播处理根瘤菌数的影响
Table 1　The effect of inoculating CCBAU 30138 strain on number of
nodules of sing le alfalfa plant in different mixtures
混播类型 Mixed planting type 处理
T reatment
第一茬
Firs t cut
第二茬
Second cut
第三茬
Third cut
紫花苜蓿-高羊茅
Alfalfa/ t all fescue mix ture
CCBAU30138 17.13a 10.13a 16.30a
对照 CK 12.00b 9.50a 14.23a
LSD(0.05) 2.39 2.55 2.34
紫花苜蓿-无芒雀麦
Alfalfa / bromegrass mixture
CCBAU30138 9.87a 13.45a 17.43a
对照 CK 8.93a 9.57b 13.47b
LSD(0.05) 1.83 1.33 2.52
紫花苜蓿-1年生黑麦草
Alfalfa/ ryegrass mixture
CCBAU30138 9.47a 14.53a 15.57a
对照 CK 9.33a 9.97b 14.23a
LSD(0.05) 5.52 1.47 1.49
　　注:字母相同表明差异不显著。Note:The same letters mean no signif icant dif ference(P=0.05).
表 2　不同混播处理不同收获时期紫花苜蓿根瘤菌数
Table 2　The number of nodules of sing le alfalfa plant in different alfalfa/g rass binary mixtures
混播处理 Mixed planting type 第一茬 First cut 第二茬 Second cut 第三茬 T hi rd cut
苜蓿-高羊茅
Alfalfa/ t all fescue mix ture 　　　　　17.13 a 　　　　　10.13 b 　　　　　16.33 a
紫花苜蓿-无芒雀麦
Alfalfa/ bromegrass mixture 9.87 b 13.47 a 17.13 a
紫花苜蓿-1年生黑麦草
Alfalfa/ ryegrass mixture 9.47 b 14.53 a 15.57 a
LSD(0.05) 1.8386 1.0976 2.8173
　　注:字母相同表明差异不显著。Note:The same letters mean no signif icant dif ference(P=0.05).
2.2　接种对紫花苜蓿—禾本科混播组合干草产量
的影响
　　紫花苜蓿接种根瘤菌后再分别与高羊茅 、无芒
雀麦及 1年生黑麦草混播。与对照相比 ,紫花苜蓿
-高羊茅混播组合中 ,苜蓿干草第一茬 、第二茬和第
三茬增产的比例分别是 44.1%、5.1%和 9.6%,全
年增产 17.0%;高羊茅总计收获了两茬 ,第一茬 、第
二茬干草产量分别比对照增产 21.0%和 2.75%,全
年增产 15.1%。从全年生物量看 ,接种根瘤菌后 ,
全年总产增产了 16.3%;紫花苜蓿-无芒雀麦混播
组合中量 ,对苜蓿而言 ,接种根瘤菌后 ,第一茬 、第二
茬和第三茬干草产量分别比对照增加 11.2%、17%
56　　　　　　　　　　　　　　　　　　　干旱地区农业研究　　 　　　　　　　　　　　　　第 24卷
和 12.3%,全年增产 14.0%;无芒雀麦增产 51%,
总生物量增加 20.5%;从干草产量看 ,接种根瘤菌
后 ,紫花苜蓿-1年生黑麦草混播处理中 ,紫花苜蓿
第一 、第二及第三茬干草产量分别比对照增加
6.1%、15.6%和 1.1%,总产增产 7.6%;1 年生黑
麦草干草产量比对照增产 4.8%,全年总生物量增
加 6.8%(见表 3)。
表 3　不同混播处理中紫花苜蓿和禾本科牧草在不同收获时期的干草产量
Table 3　Dry matter y ields o f alfalfa and grass components in grass/ alfalfa binary mix tures inoculated with CCBAU30138 strain
混播类型
Mixed planting
type
处理
Treatment
紫花苜蓿 Alfalfa(kg/ hm2)
第一茬
First cut
第二茬
Second cut
第三茬
Thi rd cut
总产
Total yield
禾本科牧草 Grass(kg/hm 2)
第一茬
First cut
第二茬
Second cut
总产
Total yield
全年生物量
(kg/ hm2)
Total
紫花苜蓿-高羊茅
Alfalfa/ tall fescue
mixture
对照 CK 1953.6b 2615a 2907.2b 7475.8 2920b 1397.2a 4317.2 11793
CCBAU30138 2815a 2748.3a 3186.7a 8750 3532.7a 1435.6a 4968.3 13718.3
LSD(0.05) 173.95 144.86 223.1 — 198.01 206.7 — —
紫花苜蓿-
无芒雀麦
Alfalfa /
bromegrass
mixture
对照 CK 1814.5a 3472.2b 3075.5b 8362.2 1775 — 1775 10137.2
CCBAU30138 2017.2a 4062.8a 3454.97a 9534.97 2676.7 — 2676.7 12211.7
LSD(0.05) 292.1 442.3 208.01 — — — —
紫花苜蓿-1年
生黑麦草
Alfalfa/ ryegrass
mixture
对照 CK 1460.6a 2976.7b 3355.0a 7792.3 3166.7 — 3166.7 10959.0
CCBAU30138 1549.4a 3442.2a 3392.2a 8383.8 3320 — 3320 11703.8
LSD(0.05) 481.36 367.88 322.4 — — — — —
　　注:字母相同表明差异不显著。Note:The same letters mean no signif icant dif ference(P=0.05)
2.3　接种根瘤菌对 LER和 CR的影响
评定混播组合好坏的两个重要指标分别为
LER(Land equiv alent rat io)和 CR(Competit ive ra-
tio)(T .C.Ta et al., 1987)。其计算公式分别为:
LER=混播时产量/单播时产量 ,CR=(第一种作物
混播时产量/第一种作物单播时产量)/(第二种作物
混播时产量/第二种作物单播时产量)。本试验在接
种根瘤菌和不接种根瘤菌情况下 ,分别研究紫花苜
蓿-高羊茅 、紫花苜蓿-无芒雀麦及紫花苜蓿-1
年生黑麦草混播情况下的干草产量变化状况 。其
中 ,在各混播组合中 ,第一种作物均指紫花苜蓿 ,第
二种作物分别代表各混播处理中的禾本科牧草;在
进行计算时 ,分别利用接种高效根瘤菌的产量结果
(接种/接种)和接种高效根瘤菌的产量结果与对照
的产量结果(接种/对照)计算不同处理的 LER和
CR。根据试验结果(见表 4),可以计算出不同混播
组合中各种作物的 LER和 CR(见表 5)。
表 4　各种作物单播时干草产量
Table 4 Yield results of alfalfa and grasses in monoculture
项目
Item
紫花苜蓿 Alfalfa 高羊茅
Tall fescue
无芒雀麦
Bromegrass
一年生黑麦草
Ryegrass
产量(kg/ hm2)
Yield
对照 CK 11932.5
接种 Inoculated 13535.8 8185.0 7900.0 6211.1
　　上述结果表明 ,接种根瘤菌后 ,紫花苜蓿-高羊
茅 、紫花苜蓿-无芒雀麦混播组合的土地当量值明
显高于对照 ,说明接种高效根瘤菌一方面可以增加
干草产量 ,另一方面能提高土地当量值。从各种禾
本科草竞争比也可以看出 ,在上述 3种混播组合中 ,
接种高效根瘤菌有利于提高各禾本科草的竞争比
(见表 5)。一方面 ,可能是由于紫花苜蓿本身固定
的氮素增加 ,直接为禾本科牧草提供更多的氮素 。
另一方面 ,可能由于紫花苜蓿减少了对土壤氮素的
利用 ,从而降低了与禾本科作物间对氮素营养的竞
争(Laura S Brophy et al ,1987)。
本试验所采用的播种比例为 1∶1 ,从CR值可以
看出 ,各混播组合中 ,禾本科牧草的CR值均小于 1 ,
说明在上述播种比例情况下 ,紫花苜蓿的竞争能力
要高于各禾本科草 。豆科牧草与禾本科牧草不同的
混播比例 ,CR值间存在差异 ,紫花苜蓿与禾本科牧
草混播时如何确定合适的 CR值宜作进一步研究。
57第 5期　　　　曾昭海等:接种高效根瘤菌对紫花苜蓿—禾本科混播组合生产性能的影响
表 5　不同混播组合中禾本科草 LER和 CR
Table 5 The LER and CR of grasses in different mixtures
混播类型
Mixed planting type
紫花苜蓿-高羊茅
Alfalfa / tall fescue mixture
紫花苜蓿-无芒雀麦
Alfalfa / bromeg rass mixtu re
紫花苜蓿-1年生黑麦草
Alfalfa / ryegrass mix ture
LER
对照 CK 1.12 0.93 1.16
接种/接种
Inoculated/ inoculated 1.25 1.04 1.16
接种/对照
Inoculated/CK 1.34 1.41 1.24
CR
对照 CK 0.84 0.32 0.78
接种/接种
Inoculated/ inoculated 0.96 0.47 0.86
接种/对照
Inoculated/CK 0.83 0.41 0.76
　　从各混播组合的干物质产量看 ,除接种根瘤菌
后 ,紫花苜蓿-高羊茅混播组合干草产量略高于紫
花苜蓿单播干草产量外 ,其它各组合干草产量均低
于紫花苜蓿单播时干草产量 ,上述研究结果与 By-
ron Sleugh[ 4]研究结果相同 。对于混播组合中氮素
的转移与利用 ,宜作进一步研究。
3　讨　论
世界范围内 ,豆科作物与禾本科作物混播都比
禾本科作物单播优越 ,因为它经常能提高饲草的蛋
白质含量和干草产量[ 2] 。利用禾本科牧草与豆科
牧草混播的主要原因是禾本科牧草可以利用豆科作
物固定的氮素。放牧草地生产中 , N 素通常是限制
草地生产的主要因素 ,采用豆科-禾本科混播有利
于提高干草产量[ 3] 。H.A.Burity(1989)分别利用
紫花苜蓿与无芒雀麦和猫尾草混播 ,研究固定氮素
的转移状况 ,结果表明 ,禾本科作物生长的第一 、第
二和第三年所需的氮素中 ,紫花苜蓿通过生物固氮
所提供的氮素分别占 26%、46%和 38%。有关本试
验中 ,紫花苜蓿与高羊茅 、无芒雀麦及 1年生黑麦草
混播组合中氮素转移利用问题宜作进一步研究。
4　结　论
1)各混播组合中 ,接种根瘤菌后 ,紫花苜蓿在
各个收获时期的单株根瘤数也明显高于对照 ,其中
高羊茅-紫花苜蓿混播组合中紫花苜蓿第一茬 、无
芒雀麦-紫花苜蓿混播组合中紫花苜蓿第二和第三
茬 、1年生黑麦草-紫花苜蓿混播组合中紫花苜蓿
第二茬单株根瘤数与对照相比达到显著水平。
2)接种根瘤菌后 ,各混播组合总干草产量均高
于对照 ,其中高羊茅-紫花苜蓿苜蓿混播组合全年
干草产量为 13 718.3 kg/hm2 ,比对照提高 16.3%;
无芒雀麦 -紫花苜蓿混播组合全年干草产量为
12 211.7 kg/hm2 ,比对照提高 20.5%;1 年生黑麦
草-紫花苜蓿干草产量为11 703.8 kg/hm2 ,比对照
提高 6.8%。
参 考 文 献:
[ 1] 　Berdahl J D , Karn J F , Hendrickson J R.Dry mat ter yield of
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(英文摘要下转第 67页)
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Effect of long term fertilization on fertility of Lou soil and crop yield
GAO Rui1 , 2 , LU Jia-Long2 , ZHANG Su-xia2
(1.Department of Garden Engineering , Heze University , Heze , Shandong 274000 , China;
2.College of Resource and Environmental Science , Northwest A & F University , Yangling , Shaan xi 712100 , China)
　　Abstract:Based on the continuous fertilization experiment for 25 years at the same site on Lou soil in cen-
tral Shannxi , this paper analyzed the dif ference of fertility in different plo ts.The results show ed that long -
term fertilization increased soil O.M ., total N , total P , available N , available P and corn yield evident ly .Ap-
plying inorganic fertilizer o r inorg anic fertilizer combined with organic manure could raise soil nut rient capacity
and supply intensity , and i t w as beneficial to meliorate soil and raise crop yield , in w hich the effect of ino rganic
fertilizer combined w ith o rganic manure was most remarkable.
Keywords:long-term fert ilization;soil fertility;yield
(上接第 58页)
Effect of inoculating highly effective Sinorhizobium meliloti on
productivity of gramineous grass/alfalfa mixtures
ZENG Zhao-hai1 , 2 , HU Yue-gao1 , CHEN Wen-xin2 , SUI Xin-hua2 , CHEN Dan-ming2
(1.PERC , College of Agronomy and Biotechnology , China Agricultural University ,
Beijing 100094 , China;2.College of Biology/ Key Laboratory of Agro-Microbial Resource
and Application of MOA , China Agricultural University , Beijing 100094 , China)
　　Abstract:Highly effective Sinorhizobium meliloti w as inoculated to alfalfa (Medicago sativa L.)which
w as planted with tall fescue (F.arundinacea Schreb), smooth bromegrass(Bromus inermis Leyss.)and ry e-
g rass(L.mult i f lorum Lam .)to establish g ramineous grass/alfalfa mix tures.Compared w ith the control
(uninoculating treatment), in alfalfa/ tall fescue mixture , the biomass yield of alfalfa w as increased by 17%,
that of tall fescue w as increased by 15.1%, and the to tal y ield w as increased by 16.3%;in alfalfa/ smooth
bromegrass mixture , the biomass yield of alfalfa w as increased by 14.0%, that of smoo th bromegrass w as in-
creased by 51.0%, and the to tal yield w as increased by 20.5%;in alfalfa/ ryegrass mixture , the biomass yield
of alfalfa w as incraesed by 7.6%, that of ryeg rass w as increased by 4.8%, and the to tal biomass yield w as in-
creased by 6.8%.The results indicated that inoculating highly ef fective Sinorhizobium meliloti could increase
the LER(Land equivalent ratio)and the CR(Compet itive ratio)of g rass crops.
Keywords:highly ef fective Sino rhizobium melilo ti;alfalfa;mixed planting;gramineous g rass
67第 5期　　　　　　　　　高　瑞等:长期施肥对 土肥力及作物产量的影响