李建偉，吳建平，張利平，王欣榮，羅志娜，陳本建

(1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)，甘肅 蘭州 730070；2.草業(yè)生態(tài)系統(tǒng)教育部重點實驗室 甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)，甘肅 蘭州 730070)

冶力關(guān)鎮(zhèn)位于甘南藏族自治州臨潭縣北部的半農(nóng)半牧區(qū)，天然草地的類型為高山草原和高寒草甸。該地區(qū)的畜牧業(yè)生產(chǎn)中的突出問題是飼料短缺和超載過牧，導(dǎo)致該區(qū)域內(nèi)的大面積天然草地變成了“黑土型”退化草地。我國高寒牧區(qū)近年來由于多種原因?qū)е虏莸赝嘶?，生產(chǎn)力水平降低，天然草地的壓力加重，嚴重破壞了草原生態(tài)環(huán)境，對生態(tài)安全造成了嚴重的威脅；再加上氣候寒冷，冬季漫長，大多數(shù)區(qū)域枯草期長達7個月，導(dǎo)致高寒牧區(qū)畜牧業(yè)生產(chǎn)中飼草料缺乏，尤其是蛋白質(zhì)飼草料缺乏[1-4]。建立人工草地，種植優(yōu)良牧草，是緩解天然草地的放牧壓、增加飼草供給、遏制草地退化、促進經(jīng)濟社會發(fā)展的重要手段。有研究[5]表明，天然草地中每增加1%的人工草地，生產(chǎn)水平提高4%，當人工草地增加到10%時，天然草地生產(chǎn)水平提高一倍。雜花苜蓿(Medicagovaria)和紅豆草(Onobrychisviciaefolia)是西北地區(qū)種植較為廣泛，產(chǎn)量高、品質(zhì)好的豆科牧草[6]。其中的甘農(nóng)1號雜花苜蓿(M.variacv.Gannong No.1)是具有較好的抗寒性苜蓿品種[7]；紅豆草品質(zhì)和產(chǎn)量在定西等冷涼干旱地區(qū)都有上好的表現(xiàn)[8]。為此，以甘農(nóng)1號雜花苜蓿和甘肅紅豆草(O.viciaefoliacv.Gansu)為播種材料，研究不同播量下的產(chǎn)量和營養(yǎng)動態(tài)及越冬能力，探討其在高寒山區(qū)的生產(chǎn)性能及適應(yīng)性，為高寒山區(qū)建立苜蓿和紅豆草栽培草地提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1試驗地概況 試驗地位于臨潭縣冶力關(guān)鎮(zhèn)， 103°37′ E， 34°59′ N，海拔2 590 m，屬山坡梯田，基本氣候特征是春季回暖慢，降水量少，夏季多雷暴和冰雹，秋季降溫迅速，冬季寒冷，四季不分明，年平均氣溫3.2 ℃，年平均降水量518 mm，主要集中在夏季，多地形雨，年蒸發(fā)量為1 487 mm，年平均相對濕度91%，相對無霜期65 d，絕對無霜期10 d左右。2010年對0～30 cm的土壤質(zhì)地進行化驗，土壤養(yǎng)分見表1。無灌溉條件，該地前茬為燕麥(Avenasaliva)。

1.2試驗方法 供試材料為甘農(nóng)一號雜花苜蓿、甘肅紅豆草，每種牧草設(shè)置3個播量(根據(jù)各材料理論播種量上下浮動30%設(shè)置3個播種梯度,分別為播量1、2、3)，3次重復(fù),共18個小區(qū)，小區(qū)采取隨機區(qū)組排列。小區(qū)面積為 4.0 m2，行距30 cm。在天然草地草本植物剛剛返青時的2010年4月28日播種，手鋤開溝，條播，東西向排列，播種量和播種深度見表2，無灌溉條件，其他管理同大田生產(chǎn)。

表1 試驗地土壤養(yǎng)分概況

表2 供試材料品質(zhì)及播種設(shè)計

1.3測定項目及方法

1.3.1物候期 觀測項目包括出苗期、分枝期、現(xiàn)蕾期、開花期、結(jié)莢期、成熟期。方法為目測法，即目測有50%的植物進入某物候期即為該物候期[9]。

1.3.2株高 出苗后，每個小區(qū)選取有代表性的植株10株，每隔15 d測定其伸展高度，取平均值。

1.3.3生長速率 生物量的凈積累用生物量的生長率來表示[10]。絕對生長速率(AGR)是指單位時間單位面積(單株，以下同)內(nèi)植物的增長量；相對生長速率(RGR)是指單位質(zhì)量的植物在單位時間內(nèi)的凈積累速率(也稱凈積累效率)，即單位植物有機物質(zhì)的增長速率[11-12]。

式中，M1和M2分別為t1和t2時的地上生物量[13]。

具體測定方法：出苗75 d后，每隔15 d取樣測產(chǎn)一次，10月5日結(jié)束，共計5次。每個小區(qū)內(nèi)中段取0.5 m的行長，測定單株數(shù)、齊地面刈割測定鮮質(zhì)量。鮮樣烘干后測干質(zhì)量和營養(yǎng)成分含量。

1.3.4草產(chǎn)量 于生長末期2010年10月5日(日均溫10 ℃)每小區(qū)選取1.0 m2，齊地面刈割，收割后立刻稱取鮮質(zhì)量。之后分取500 g鮮樣，重復(fù)3次，測定鮮干比。

1.3.5越冬率 每個小區(qū)內(nèi)選擇有代表性的樣段2段，每段長0.6 m，其中一段做覆土處理，越冬前(2010年11月)和次年返青后(2011年5月)分別測定樣段中植株總數(shù)及返青數(shù)。

越冬率在85%以上為越冬能力強，能夠安全越冬；越冬率在60%～85%為越冬能力一般，可以基本越冬；越冬率低于60%為越冬能力差，不能越冬[14-17]。

1.3.6營養(yǎng)成分 樣品經(jīng)篩孔徑為1 mm粉碎機粉碎后測定營養(yǎng)成分。粗蛋白質(zhì)(CP)：半微量凱氏定氮法[18]測定；粗纖維(CF)：酸堿分次水解法[18]測定；粗脂肪(EE)：索氏浸提法[18]測定；粗灰分(CA)：灼燒干重法[18]測定；磷(P)：氫醌亞硫酸鈉法[18]測定；鈣(Ca)：絡(luò)合滴定法[18]測定。

1.4數(shù)據(jù)處理 通過Excel軟件進行數(shù)據(jù)處理及做圖表，SPSS軟件進行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1物候期 紅豆草和甘農(nóng)一號雜花苜蓿在臨潭縣冶力關(guān)地區(qū)種植當年兩種牧草均未完成生活史，僅停留在分枝期(表3)。甘肅紅豆草和甘農(nóng)一號雜花苜蓿分別在出苗后96和51 d進入分枝期。播量對生育時期影響較小，3種播量的生育時期基本一致。

表3 供試材料的生育期觀測 月-日

2.2株高 甘肅紅豆草3個播量間的株高變化動態(tài)相似(圖1)。在7月20日之前，3個播量的株高增長都較迅速，其中播量3高于播量1和播量2；之后增長平穩(wěn)，播量1高于播量2和播量3，比播量3高3.50 cm。生長速度都在6月20日-7月5日出現(xiàn)高峰，之后降低。

甘農(nóng)一號雜花苜蓿株高在8月20日之前增長迅速，之后增長減緩(圖1)。在8月5日之前播量3株高高于播量1和播量2，之后播量1高于播量2和播量3；播量間的株高變化動態(tài)相似；生長速度在7月5-20日出現(xiàn)高峰，之后減慢，減速比紅豆草平穩(wěn)，播量1比播量3高2.72 cm。

兩種牧草的株高最終都表現(xiàn)為播量1>播量2>播量3，說明稀植能增加植株高度。

圖1 不同播量的甘肅紅豆草和甘農(nóng)一號苜蓿株高變化動態(tài)

2.3地上生物量的生長率動態(tài) 3個播量的紅豆草鮮質(zhì)量和干質(zhì)量在8月20日―9月5日AGR和RGR達到最大值(表4)，表明牧草進入快速增長期，該時段處于紅豆草由苗期向分枝期過渡，所以地上生物量增長迅速；9月20日之前AGR>0，9月20日之后鮮質(zhì)量的AGR<0，干質(zhì)量除播量1的 AGR>0，其他AGR<0。主要原因是生長環(huán)境變壞，葉片逐漸老化枯黃脫落，光合效率降低，呼吸消耗增大，地上各器官營養(yǎng)物質(zhì)向地下器官轉(zhuǎn)移增多，生物量得不到積累。

紅豆草播量間的生物量AGR和RGR的變化趨勢大致相同，RGR反映植物的生產(chǎn)效率，在9月20日-10月5日播量1干質(zhì)量的RGR>0,說明有機物積累多、消耗量相對少，生物量得到積累，3個播量干物質(zhì)的RGR表現(xiàn)為RGR1>0>RGR2>RGR3，三者間達極顯著水平(P<0.01)，說明稀植能夠延長紅豆草的地上生物量積累期。

甘農(nóng)一號苜蓿播量間的生物量AGR和RGR的變化趨勢大致相同，都呈下降的趨勢(表5)，說明生物量積累效率在逐漸降低，生物量積累的高峰期已過。3個播量在9月5日之前的甘農(nóng)一號苜蓿鮮質(zhì)量的AGR、RGR>0，之后AGR、RGR<0，在9月20日之后干質(zhì)量的AGR、RGR<0，主要原因是生長環(huán)境變壞，牧草葉片枯黃脫落，光合產(chǎn)物積累減少。生長后期3個播量的RGR表現(xiàn)均<0；RGR1>RGR2>RGR3，三者間達極顯著水平(P<0.01)，說明稀植能夠延長其地上生物量積累期。

表4 不同播量下甘肅紅豆草地上生物量的絕對生長率和相對生長率

表5 不同播量下甘農(nóng)一號苜蓿地上生物量的絕對生長率和相對生長率

2.4草產(chǎn)量 紅豆草播量2的鮮草和干草產(chǎn)量最高，分別為11 734.0和3 357.8 kg/hm2。鮮草產(chǎn)量播量2較播量1差異達極顯著(P<0.01)，和播量3之間差異顯著(P<0.05)，播量1和播量3之間差異不顯著(P>0.05)。干草產(chǎn)量播量2和播量3之間差異不顯著(P>0.05)，和播量1之間差異達極顯著(P<0.01)。鮮草和干草產(chǎn)量都表現(xiàn)為播量2>播量3>播量1(表6)，說明在該地區(qū)紅豆草在標準播量 2下產(chǎn)量最高，增加和減少密度會促使其產(chǎn)草量降低。

甘農(nóng)一號苜蓿播量3的鮮草和干草產(chǎn)量最高，分別為5 217.5和1 690.9 kg/hm2。鮮草產(chǎn)量播量3與播量2之間差異不顯著，較播量1差異顯著(P<0.05)，但未達到極顯著水平(P>0.01),干草與鮮草產(chǎn)量一致。鮮草和干草產(chǎn)量都表現(xiàn)為播量3>播量2>播量1(表6)，說明在該地區(qū)甘農(nóng)一號苜蓿適當?shù)脑黾硬チ磕艽偈蛊洚a(chǎn)草量增加。

2.5越冬率 播種翌年春季在牧草返青時測定越冬率(表7)。結(jié)果表明甘肅紅豆草和甘農(nóng)一號苜蓿的各種處理的越冬率都較高，都能夠安全越冬，播量間差異不顯著(P>0.05)。兩種牧草的覆土比未覆土處理越冬率分別提高約1%和2%，但是未達到顯著(P>0.05)，說明在該地區(qū)兩種牧草的越冬可以不使用保護措施。

表6 不同播量下甘肅紅豆草的草產(chǎn)量和越冬率

表7 不同播量下甘農(nóng)一號苜蓿草產(chǎn)量和越冬率

2.6牧草營養(yǎng)成分 8月5日之后不同播量紅豆草的營養(yǎng)成分隨著時間的變化不盡相同，粗蛋白、粗灰分和磷含量隨生育期的延長呈下降的趨勢，粗纖維和粗脂肪含量隨生育期的延長逐漸上升，鈣變化不明顯(表8)。

不同播量紅豆草的粗蛋白含量都在8月5日最高，播量2>播量3>播量1，播量2與播量3之間差異不顯著(P>0.05)，較播量1差異顯著(P<0.05)，之后下降，在下降過程中播量2的粗蛋白含量下降迅速，降低了2.31百分點，10月5日三播量間差異不顯著(P>0.05)，粗蛋白含量都處于最低；其中播量1的粗蛋白含量在9月5日較前期有所增長，之后又下降。粗灰分含量隨生育期的延長呈下降的趨勢，播量3的粗灰分含量下降迅速，降低了1.18百分點，播量1降低較慢。播量1和播量2在9月5日粗灰分含量較前期有所增長，三播量間差異不顯著(P>0.05)。粗纖維含量在整個生育期變化幅度最大，隨著生長發(fā)育其含量逐漸增加，8月5日粗纖維含量最低，三播量間差異不顯著(P>0.05)，10月5日達到最高，播量1>播量3>播量2，播量1與播量3之間差異不顯著(P>0.05)，較播量2差異顯著(P<0.05)，但未達到極顯著水平(P>0.01)，播量1增長速度最快，增長了4.25百分點。粗脂肪含量隨生育期的延長呈增長趨勢，播量3增長迅速，增長0.68百分點，9月20日達到最高，之后下降，播量1和播量2在10月5日最高。磷和鈣含量不同播量間差異都不顯著(P>0.05)，磷呈降低趨勢(表8)。

不同播量甘農(nóng)一號苜蓿的粗蛋白、粗灰分、粗脂肪和磷含量在8月5日之后隨生育期的延長呈下降的趨勢，粗纖維和鈣隨生育期的延長整體呈上升的趨勢(表9)。

表8 不同播量和時期甘肅紅豆草的養(yǎng)分含量 %

表9 不同播量和時期甘農(nóng)一號苜蓿的養(yǎng)分含量 %

不同播量苜蓿的粗蛋白含量都在8月5日最高，之后下降，在下降過程中播量3的粗蛋白含量下降迅速，降低了4.27百分點，10月5日粗蛋白含量都處于最低，在粗蛋白下降過程中，除8月20日播量1較播量3差異顯著外(P<0.05)，其他時間播量間差異都不顯著(P>0.05)。粗灰分含量隨生育期的延長整體呈下降的趨勢，播量2的粗灰分含量下降迅速，降低了1.47百分點，播量1降低較慢。粗纖維含量在整個生育期變化幅度最大，隨著生長發(fā)育其含量逐漸增高，8月5日最低，三播量間差異不顯著(P>0.05)，10月5日達到最高，播量3>播量2>播量1，播量3較播量1差異顯著(P<0.05)，但未達到極顯著水平(P>0.01)，播量3增長速度最快，增長了4.68百分點。粗脂肪含量隨生育期的延長呈降低趨勢，播量3降低迅速，降低了0.53百分點。磷和鈣含量在整個生育期分別呈降低和上升趨勢，不同播量間差異均不顯著(P>0.05)(表9)。

3 討論與小結(jié)

本研究表明，甘肅紅豆草和甘農(nóng)一號苜蓿作為飼草在該地區(qū)種植是可行的，分別以播量2和播量3種植草產(chǎn)量高，適應(yīng)性強，飼料利用價值高，一次種植可多年收獲，具有很大的生產(chǎn)潛力和發(fā)展前途，在一定程度上可以解決蛋白飼草料缺乏的問題。陳寶書[8]研究表明甘肅紅豆草可在海拔2 800 m以下的干旱、半干旱地區(qū)種植；魏學(xué)紅等[19]在西藏海拔近3 000 m的林芝地區(qū)對甘肅紅豆草的引種試驗中表明甘肅紅豆草具有良好的適應(yīng)性，可在該地區(qū)作為一種優(yōu)良飼草進行推廣；張榕等[20]、劉秀梅等[1,3],對甘肅紅豆草和苜蓿在海拔3 000 m的甘肅夏河縣、合作市的適應(yīng)性研究中表明兩種牧草可以作為飼草利用；曹致中等[21]指出甘農(nóng)1號苜蓿可在黃土高原北部、西部，青藏高原邊緣海拔2 700 m以下，年平均溫度2 ℃以上地區(qū)均可種植。這些均與本研究結(jié)果一致。

播量對兩種牧草的生育時期影響較??；播種當年兩種牧草均未完成其生活史，這與張榕等[20]、劉秀梅等[1,3]在高寒地區(qū)對甘肅紅豆草和苜蓿的研究結(jié)果一致；播種當年兩種牧草生育期雖都停滯在分枝期，但營養(yǎng)生長能較好地適應(yīng)該地區(qū)的光熱資源和降水條件，可以獲得優(yōu)質(zhì)青干草；兩種牧草翌年越冬率高，能安全越冬，在該地區(qū)可以不使用保護措施。稀植能夠增加兩種牧草的植株高度，延長其地上生物量積累期，但播量對兩種牧草地上生物量生長率影響??；苗錦山等[22]在鹽堿地對紫花苜蓿的研究中表明苜蓿隨播種量或群體植株數(shù)量的增加，主莖高呈下降趨勢，與本研究中苜蓿的結(jié)果基本一致。兩種牧草的地上生物量和株高生長都主要集中在中前期，因此，在有條件的情況下可以加強對兩種牧草中前期的管理，提高和延長其快速生長速率和時間，增加生物量積累，從而提高牧草產(chǎn)量。在一定范圍內(nèi)，產(chǎn)量隨密度的增加而增加，但超過一定限度，導(dǎo)致單株分枝數(shù)以及單莖質(zhì)量的下降，從而引起減產(chǎn)[25-26]。Jefferson和Cutforth[26]認為，苜蓿播種量在6～18 kg/hm2時，苜蓿產(chǎn)草量隨其播種量的增加而增加，與本研究結(jié)果一致，甘農(nóng)一號苜蓿播量3的鮮草和干草產(chǎn)量最高，但其最佳的播種量還需要進一步研究。甘肅紅豆草在播量2(標準播量)下鮮草和干草產(chǎn)量最高，增加和減少密度會使其草產(chǎn)量降低。

播種量對兩種牧草的養(yǎng)分影響較小，播量間差異小，變化趨勢一致。兩種牧草在8月5日之后粗蛋白、粗灰分和磷都呈降低趨勢，粗纖維逐漸上升，這與王慶鎖[23]和吳自立等[24]研究的營養(yǎng)動態(tài)結(jié)果一致。

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