播量和行距對荒漠灌區(qū)紫花苜蓿生產(chǎn)性能的影響

汪堃，郝明明，南麗麗，溫素軍

(甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院，草業(yè)生態(tài)系統(tǒng)教育部重點實驗室，甘肅省草業(yè)工程實驗室，中美草地畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展研究中心，甘肅 蘭州 730070)

紫花苜蓿(Medicagosativa)因高產(chǎn)和優(yōu)質(zhì)被譽為牧草之王，在世界和中國廣泛栽培.甘肅省紫花苜蓿種植面積約占全國種植面積的1/3，位居全國之首，在酒泉、張掖、金昌、白銀等地形成了較為明顯的紫花苜蓿優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)區(qū)[1].隨著我國農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，紫花苜蓿的種植面積越來越大，推廣高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)苜蓿種植是提高生產(chǎn)力的一個重要舉措.適宜的播量和合理的行距是苜蓿高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的關(guān)鍵.

大量研究表明，紫花苜蓿干草產(chǎn)量在一定限度內(nèi)隨播量的增加而提高[2-5]；國內(nèi)有相似的研究結(jié)果，如余有成等[6]研究表明，紫花苜蓿播量為10.0～35.0 kg/hm2，其越年生草產(chǎn)量隨播量的增加而提高，播量超過35.0 kg/hm2，其越年生草產(chǎn)量不再隨播量的增加而提高；王延秋認為，紫花苜蓿播量為22.5 kg/hm2，當(dāng)年草產(chǎn)量最高，播量繼續(xù)增加產(chǎn)量則下降[7]；陳泳和等[8]研究表明，紫花苜蓿適宜播量為15.0～22.5 kg/hm2，該播量有利于提高紫花苜蓿越夏存活率、鮮干比、莖葉比和產(chǎn)量；歐陽延生等[9]研究表明，紫花苜蓿第1年產(chǎn)草量主要受播量的影響，播量大的產(chǎn)草量極顯著高于播量較小者，但對第2年產(chǎn)草量影響不大.

許多學(xué)者研究了種植行距對苜蓿產(chǎn)草量的影響，其研究結(jié)果不盡相同.劉東霞等[10]研究表明，在20、30、40、50 cm的行距處理中，苜蓿產(chǎn)量以20 cm 行距最高；孫仕仙等[11]發(fā)現(xiàn)，在20、28、36、40 cm的行距處理中，以行距36 cm草產(chǎn)量最優(yōu)；柴鳳久等[12]研究表明播種行距60 cm比行距30 cm的干草產(chǎn)量高；在甘肅河西走廊地區(qū)播量30.0 kg/hm2和行距30 cm未能獲得較高干草產(chǎn)量[13]；魏永鵬等[14]對越年生紫花苜蓿測產(chǎn)表明，在甘肅荒漠灌區(qū)播量16.0 kg/hm2和行距20 cm可獲得較高的產(chǎn)量.因紫花苜蓿高產(chǎn)期在第2～4年，因此，本試驗在前期研究的基礎(chǔ)上，連續(xù)4年對不同播量和行距配置下紫花苜蓿的生產(chǎn)性能進行了詳細研究，旨在為苜蓿生產(chǎn)確定最佳播量和行距，為苜蓿產(chǎn)業(yè)發(fā)展和更好的發(fā)揮紫花苜蓿的生產(chǎn)、生態(tài)功能提供科學(xué)依據(jù).

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗在甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)武威黃羊鎮(zhèn)牧草試驗站進行(N 37°55′，E 102°40′)，地處河西走廊東端，屬大陸性氣候，農(nóng)業(yè)區(qū)劃為中溫帶荒漠灌區(qū).冬春干旱，夏季酷熱，日照長，降水少，蒸發(fā)量大.年平均溫度7.2 ℃，年降水量150 mm，分布不均勻，生長季節(jié)的前期降水一般偏少；年蒸發(fā)量2 019.9 mm，約為降水量的14倍；海拔1 530.88 m，無霜期154 d，土壤類型為沙壤土.

1.2 試驗設(shè)計

供試苜蓿為甘農(nóng)3號紫花苜蓿(M.sativaL.cv.Gannong No.3)，發(fā)芽率為98.0%，試驗采用裂區(qū)設(shè)計，主區(qū)設(shè)4個播量，分別為12.0、16.0、20.0、24.0 kg/hm2；副區(qū)為行距，分別為10、15、20 cm，共12個處理，重復(fù)3次，小區(qū)面積20 m2(4 m×5 m).2014年7月15日人工開溝條播，播深2 cm.播前澆1次底墑水，施磷酸二胺500 kg/hm2作為基肥.生長期間，每茬草刈割后進行灌水(透灌)；春季返青時施100 kg/hm2尿素作為追肥[15].

1.3 測定指標(biāo)及方法

2015年6月12日、7月31日、9月12日，2016年6月10日、7月25日、9月13日，2017年6月10日、7月26日、9月16日，2018年6月5日、7月24日、9月8日，于初花期刈割，留茬高度5 cm，在各小區(qū)中部長勢較均勻部位框出2.0 m×2.0 m 樣方，刈割樣方內(nèi)苜蓿并稱重，折算每公頃鮮草產(chǎn)量，根據(jù)水分含量，折算每公頃干草產(chǎn)量.合并每年各茬干草產(chǎn)量為該生長年的產(chǎn)量，再取4個生長年的平均產(chǎn)量.每次測產(chǎn)后取500 g鮮草，在105 ℃殺青15 min后置于60 ℃的烘箱中烘48 h至恒質(zhì)量，用鮮質(zhì)量除以干質(zhì)量得鮮干比，重復(fù)4次，并將每年第1茬草粉碎過0.45 mm篩后測定粗蛋白質(zhì)含量(crude protein，CP)[16].每次刈割前，選各小區(qū)中部有代表性的植株20株，測量其高度并取均值.

1.4 數(shù)據(jù)處理

用Excel 2007進行試驗數(shù)據(jù)處理后，采用SPSS 16.0統(tǒng)計軟件進行方差分析和Duncan新復(fù)極差檢驗.

2 結(jié)果與分析

2.1 播量和行距對粗蛋白含量的影響

由圖1可知，2015～2018各年CP含量分別為

15.98%～21.89%、14.95%～17.85%、15.96%～22.35%、15.47%～18.58%.在播量12.0、16.0、20.0、24.0 kg/hm2下，4年平均粗蛋白含量均以行距20 cm最高，分別為19.47%、19.69%、18.10%、17.64%.同一行距下，4年平均粗蛋白含量在播量16.0 kg/hm2下最高，平均為18.66%.相同播量和行距下，2017年CP含量(均值為19.70%)普遍高于2015(均值為18.05%)、2016(均值為16.53%)和2018(均值為17.17%)年.雙因素方差分析表明，播量、行距、播量和行距互作均對每一茬紫花苜蓿CP含量有顯著影響(P<0.05).總體看，CP含量隨播量、行距的增加均呈先增加后降低趨勢.

圖1 不同播量、不同行距對粗蛋白含量的影響Figure 1 Effects of crude protein content of alfalfa under different seeding rates and different row spacings

2.2 播量和行距對株高的影響

由表1可知，播量、行距及二者互作對2015～2017各年每茬紫花苜蓿的株高均有顯著影響(P<0.05)，播量和行距對2018年的株高無顯著影響，但二者互作對株高有顯著影響(P<0.05).總體看，株高隨播量增加呈先增大后減小趨勢，隨行距的增加呈增大趨勢.2015年第1、2、3茬紫花苜蓿株高分別在86.7～97.5、104.8～124.6、82.4～90.4 cm；2016年第1、2、3茬紫花苜蓿株高分別在86.5～122.2、79.8～99.5、75.3～95.9 cm；2017年第1、2、3茬紫花苜蓿株高分別在115.1～127.5、103.1～116.6、72.1～95.1 cm；2018年第1、2、3茬紫花苜蓿株高分別在88.8～100.6、94.0～113.8、65.4～91.0 cm范圍內(nèi).一年中紫花苜蓿株高在不同刈割茬次間有較大差異，2015和2018年表現(xiàn)為第2茬>第1茬>第3茬，2016和2017年均表現(xiàn)為第1茬>第2茬>第3茬.不同年限間，平均株高2017>2015>2016>2018.在播量12.0、16.0、20.0、24.0 kg/hm2下，4年平均株高均以行距20 cm最高，分別為99.6、104.4、97.9、100.1 cm.同一行距下，4年平均株高在播量16.0 kg/hm2下最高，為104.4 cm.

2.3 播量和行距對鮮干比的影響

由表2可知，2015～2017年播量、行距對每年每茬紫花苜蓿的鮮干比有顯著影響(P<0.05)，但播量和行距互作對每茬紫花苜蓿的鮮干比均無顯著影響，2018年播量、行距及二者互作對每茬苜蓿的鮮干比均無明顯影響.總體看，鮮干比隨播量和行距的增加呈降低趨勢.2015年第1～3茬紫花苜蓿的鮮干比分別在3.33～4.00、3.33～4.73、2.86～4.12；2016年第1～3茬紫花苜蓿的鮮干比分別在2.88～4.15、2.94～4.17、2.90～3.85；2017年第1～3茬紫花苜蓿的鮮干比分別在3.44～4.46、4.29～4.85、3.19～3.66；2018年第1～3茬紫花苜蓿的鮮干比分別在4.03～5.02、3.85～4.32、4.15～4.92范圍內(nèi)，一年中苜蓿鮮干比在不同刈割茬次間亦有差異，2015～2017年大多表現(xiàn)為第2茬>第1茬>第3茬，而2018年大多表現(xiàn)為第3茬>第1茬>第2茬.從年際變化看，平均鮮干比2018(4.42)>2017(3.98)>2015(3.79)>2016年(3.37).在播量12.0、16.0、20.0、24.0 kg/hm2下，4年平均鮮干比以行距10 cm最高，分別為4.10、4.11、4.06、4.10.同一行距下，4年平均鮮干比在播量16.0 kg/hm2下最大，為4.11.

2.4 播量和行距對干草產(chǎn)量的影響

由表3可知，播量、行距、播量和行距互作對2015～2017年每茬紫花苜蓿的干草產(chǎn)量均有顯著影響(P<0.05)，而播量、行距對2018年每茬紫花苜蓿的干草產(chǎn)量無顯著影響，二者互作對干草產(chǎn)量有顯著影響(P<0.05).總體看，干草產(chǎn)量隨播量增加呈先增加后降低趨勢，隨行距的增加呈增大趨勢.2015年第1～3茬干草產(chǎn)量分別在7.64～10.31、8.83～13.82、6.06～8.80 t/hm2；2016年第1～3茬干草產(chǎn)量分別在8.16～12.35、3.07～7.15、1.95～3.08 t/hm2；2017年第1～3茬干草產(chǎn)量分別在8.35～12.10、5.79～8.06、2.58～4.21 t/hm2；2018年第1～3茬干草產(chǎn)量分別在5.69～9.36、3.87～6.16、2.68～3.44 t/hm2范圍內(nèi)，除2015年大多第2茬草產(chǎn)量最高外，其余年份產(chǎn)量都出現(xiàn)第1茬最高，第2茬次之，第3茬最低的明顯趨勢.各組合前2茬產(chǎn)量穩(wěn)定地占全年產(chǎn)量70%左右.不同年限間，年干物質(zhì)產(chǎn)量大多呈現(xiàn)為2015年>2017年>2016年>2018年.在不同播量下，4年平均總干草產(chǎn)量均以行距20 cm最大，分別為21.68、22.01、21.62、20.32 t/hm2.同一行距下，4年平均干草產(chǎn)量在播量16.0 kg/hm2下最高，為22.01 t/hm2.

3 討論

在苜蓿條播的播種量及行距選擇研究上，不同研究者結(jié)論不盡相同.Elfatih等[17]認為播種量25 kg/hm2時苜蓿產(chǎn)量最高；Suttie[18]報道，播種量為22.5～30.0 kg/hm2時，苜蓿產(chǎn)量比較高；Jefferson等[19]認為，苜蓿播種量在6～18 kg/hm2時，產(chǎn)量隨播種量的增加而增加，播種量增加到24 kg/hm2時，產(chǎn)量開始下降.Bellettini等[20]研究得出，行距和種植密度對苜蓿株高和干草產(chǎn)量無顯著影響；李源等[21]報道，在海河平原區(qū)采用10～30 cm的等行距條播，以及20～40 cm寬窄行條播的種植方式均可；南麗麗等[22]研究表明，播種量16.0 kg/hm2、行距20 cm處理下的粗蛋白含量最高；呂會剛等[23]認為苜蓿播種量22.5 kg/hm2、行距15 cm處理下，草產(chǎn)量和營養(yǎng)價值最高.本試驗條件下，2015～2018年總干草產(chǎn)量及粗蛋白含量最優(yōu)播量和行距組合為16.0 kg/hm2和20 cm，表明中等播量16.0 kg/hm2和行距20 cm是苜蓿草田種植的最佳處理，高播量(20.0，24.0 kg/hm2)因分枝的增多，株間競爭增強[24]，個體發(fā)育受限，其干草產(chǎn)量呈下降趨勢，這與王彥華等[25]、劉東霞等[10]的研究結(jié)論一致.

鮮干比既可以反映牧草干物質(zhì)的積累程度和利用價值，是評價苜蓿適口性的1個重要指標(biāo)，鮮干比越高適口性越好[26]，又可反映青干草出草率，鮮干比越大青干草出草率越低.本試驗中不同生長年限間，鮮干比2018>2017>2015>2016，這可能與不同年份的降水有關(guān)，2016年降水量較少影響了苜蓿的生長發(fā)育，導(dǎo)致鮮干比較低；2015～2017年不同茬次苜蓿鮮干比為第2茬>第1茬>第3茬，2018年為第3茬>第1茬>第2茬，這與當(dāng)?shù)亟邓杏?～9月份有關(guān)，也與2018年該地區(qū)的降水量創(chuàng)60年之高有關(guān)，尤其是采樣前1周有降雨，使鮮樣中水分含量較高，造成一定影響.

4 結(jié)論

本研究立足甘肅荒漠灌區(qū)，連續(xù)4年分析了不同播量和行距配置下苜蓿的粗蛋白含量、株高、干草產(chǎn)量、鮮干比等指標(biāo)的變化規(guī)律.結(jié)果表明，甘肅荒漠灌區(qū)在播量為16.0 kg/hm2，行距為20 cm時，最有利于提高紫花苜蓿的干草產(chǎn)量和粗蛋白，相比當(dāng)?shù)貍鹘y(tǒng)種植(播量30.0 kg/hm2和行距30 cm)，既節(jié)省單位面積種子成本，又可提高紫花苜蓿草產(chǎn)量，其研究結(jié)果對發(fā)展精準(zhǔn)紫花苜蓿產(chǎn)業(yè)有一定的指導(dǎo)意義.