張永亮,滕澤,郝鳳,于鐵峰,張玉霞
(內(nèi)蒙古民族大學(xué)農(nóng)學(xué)院,內(nèi)蒙古 通遼 028042)
禾豆混播不僅能提高牧草產(chǎn)量和品質(zhì),而且還能促進(jìn)豆科牧草的固氮性能,改善土壤質(zhì)量。紫花苜蓿(Medicago sativa)與無芒雀麥(Bromus inermis)混播建植人工草地,從牧草產(chǎn)量、品質(zhì)和混播組分種間相容性角度來看是理想的栽培模式,只要混播方式和混播比例適當(dāng),可建成高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、且可持續(xù)利用的人工草地。禾豆混播比例是影響混播草地產(chǎn)量和群落穩(wěn)定性的主要因素之一[1-4],它決定著混播草地中各組分是否受益或被抑制[1]。紫花苜蓿與不同種類禾草混播其適宜的混播比例不盡相同,如紫花苜蓿與緣毛雀麥(Bromus ciliatus)以1∶1 或1∶3 混播較適宜,紫花苜蓿與新麥草(Psathyrostachys juncea)或紫花苜蓿與長穗偃麥草(Elytrigia elongata)以1∶1 或1∶2 混播較好[5]。劉敏等[6]發(fā)現(xiàn)紫花苜蓿與無芒雀麥1∶2 同行混播禾豆生長較協(xié)調(diào)。陳積山等[7]在黑龍江地區(qū)的研究發(fā)現(xiàn)紫花苜蓿與無芒雀麥4∶1 同行混播較為理想。張輝輝等[8]在甘肅地區(qū)的研究表明紫花苜蓿與無芒雀麥7∶3 同行混播增產(chǎn)效果更明顯。魯富寬等[9]在內(nèi)蒙古中部地區(qū)的研究發(fā)現(xiàn)紫花苜蓿與無芒雀麥 2∶1 間行混播產(chǎn)量最高。禾豆混播比例不僅對混播草地產(chǎn)量有明顯影響,而且對群落穩(wěn)定性同樣有影響。鄭偉等[3]研究表明豆禾比4∶6 群落穩(wěn)定性較低,而5∶5 具有較高的穩(wěn)定性。張永亮等[2]發(fā)現(xiàn)豆禾1∶2 和2∶2 間行混播群落穩(wěn)定性優(yōu)于1∶1 和2∶1??梢姡m宜的禾豆混播比例也會(huì)因土壤和生物氣候條件以及管理水平等差異而不同。
禾豆混播方式有同行混播、間行混播和交叉混播等。在生產(chǎn)實(shí)踐中,禾豆間行混播或交叉混播較同行混播易實(shí)施。禾豆混播方式對草地生產(chǎn)力和群落穩(wěn)定性有明顯影響。祁軍等[10]研究表明紅豆草(Onobrychis viciaefolia)與鴨茅(Dactylis glomerata)或無芒雀麥1∶1 間行混播牧草產(chǎn)量高于同行混播。茍蓉等[11]發(fā)現(xiàn)燕麥(Avena sativa)和箭筈豌豆(Vicia sativa)在行距為20 cm 同行混播下具有最高的草地總產(chǎn)量,箭筈豌豆產(chǎn)量在行距30 cm 間行混播下最大,而燕麥產(chǎn)量最小。白音倉[12]研究發(fā)現(xiàn)紫花苜蓿與老芒麥(Elymus sibiricus)不同比例混播,兩年內(nèi)間行混播禾豆總產(chǎn)量明顯高于同行混播。沃野[13]研究表明紫花苜蓿與無芒雀麥間行混播禾草產(chǎn)量大于同行混播。
混播草地產(chǎn)量和群落穩(wěn)定性除受混播比例和混播方式影響外,同樣受禾草與豆科牧草混播時(shí)間的影響[14]。苜蓿與禾草同期混播時(shí)通常是苜蓿種間競爭力大于禾草[15-16]。如果先按禾草單播量播種禾草,禾草生長到一定時(shí)期后再混播不同比例苜蓿,與禾豆同期混播相比混播初期禾草種群密度較高,禾草個(gè)體較大,禾草種間競爭能力增強(qiáng)。目前,關(guān)于在生長一定時(shí)期的固定播量禾草地上混播不同比例苜蓿對混播牧草產(chǎn)量和群落穩(wěn)定性影響研究鮮見報(bào)道。本研究通過對固定播量的2 月齡無芒雀麥草地進(jìn)行間行和交叉混播不同比例苜蓿,分析苜?;觳シ绞胶突觳ケ壤龑δ敛莓a(chǎn)量和群落穩(wěn)定性的影響,探尋適宜的苜?;觳シ绞胶突觳ケ壤瑸榭茽柷呱车睾潭够觳ゲ莸亟ㄖ蔡峁┛茖W(xué)依據(jù)。
試驗(yàn)地位于科爾沁沙地的內(nèi)蒙古民族大學(xué)農(nóng)牧業(yè)科技示范園區(qū)(E 122°03′、N 43°38′)。試驗(yàn)地年平均氣溫6.4 ℃,≥10 ℃年活動(dòng)積溫3184 ℃,無霜期150 d,年平均降水量399.1 mm,5-9 月降水量占全年降水量的89%,為典型的溫帶大陸性季風(fēng)氣候。試驗(yàn)地土壤為風(fēng)沙土,0~30 cm 土壤堿解氮11.15 mg·kg-1,速效磷10.46 mg·kg-1,速效鉀94.65 mg·kg-1,有機(jī)質(zhì)4.86 g·kg-1,pH 8.20。具有噴灌條件,干旱時(shí)灌水。
供試紫花苜蓿品種為‘公農(nóng)1 號(hào)’,發(fā)芽率為74.3%,硬實(shí)率23.5%,由酒泉大業(yè)種業(yè)公司提供。無芒雀麥品種為‘原野’,發(fā)芽率為90.0%,由北京正道種業(yè)公司提供。
2021 年5 月20 日條播無芒雀麥,小區(qū)面積20 m2(4 m×5 m),每小區(qū)播12 行,行距30 cm,播種深度2~3 cm,所有小區(qū)播種量相同,均為30 kg·hm-2。同年7 月18 日以間行(A1)和交叉(A2)2 種方式混播苜蓿,間行混播是在無芒雀麥行間開溝播種苜蓿,每小區(qū)播12 行;交叉混播是垂直于無芒雀麥播行按行距30 cm 開溝播種苜蓿,每小區(qū)播12 行,播種深度1~3 cm。苜?;觳ケ壤紗尾チ康?%(B1)、10%(B2)、15%(B3)、20%(B4)、25%(B5)、30%(B6)、35%(B7)和40%(B8),苜蓿單播量12 kg·hm-2。以單播無芒雀麥和單播苜蓿為對照。采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì),3次重復(fù),小區(qū)間設(shè)50 cm 寬隔離帶。播種當(dāng)年沒有刈割,第2 年刈割3 次,在苜蓿盛花期刈割(第1、2、3 茬分別于6月7 日、7 月15 日和8 月28 日刈割),留茬高度5 cm。全年施N 140 kg·hm-2,P2O5100 kg·hm-2,K2O 120 kg·hm-2,返青期施總量的40%,頭茬和2 茬后各施30%。各小區(qū)灌水、除草、打藥等其他田間管理保持一致。
牧草產(chǎn)量測定:播種第2 年牧草返青后,每小區(qū)隨機(jī)選取3 個(gè)1 m2樣方進(jìn)行標(biāo)記(約1 m 長3 行無芒雀麥范圍)。牧草產(chǎn)量測定時(shí)刈割每小區(qū)標(biāo)記的3 個(gè)樣方內(nèi)牧草,留茬5 cm,人工分揀紫花苜蓿和無芒雀麥,并分別稱其鮮重,均勻選取各500 g 帶回實(shí)驗(yàn)室在105 ℃下殺青30 min,65 ℃下烘干,稱干重。用樣品干鮮比換算牧草干重。
密度測定:在每次產(chǎn)量測定后數(shù)測產(chǎn)樣方內(nèi)無芒雀麥留茬數(shù)(分蘗數(shù))和苜蓿留茬數(shù)(一級(jí)分枝數(shù))。
采用Excel 2019 進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與繪圖,用DPS 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)軟件進(jìn)行差異顯著性分析和模糊綜合評價(jià),采用Duncan 檢驗(yàn)方法進(jìn)行新復(fù)極差多重比較。
禾草相對產(chǎn)量(relative yield,RYij):RYij=Yij/piYii。式中:Yij為混播條件下禾草產(chǎn)量,Yii為單播條件下禾草產(chǎn)量,pi為禾草在混播中的播種比例。
苜蓿相對產(chǎn)量(relative yield,RYji):RYji=Yji/pjYjj。式中:Yji為混播條件下苜蓿產(chǎn)量,Yjj為單播條件下苜蓿產(chǎn)量,pj為苜蓿在混播中的播種比例。當(dāng)RY<1 時(shí),表示種間競爭大于種內(nèi)競爭;當(dāng)RY>1 時(shí),種內(nèi)競爭大于種間競爭;而當(dāng)RY=1 時(shí),表明種內(nèi)和種間競爭水平相當(dāng)[15]。
禾草相對密度(relative density,RDij):RDij=Dij/pi Dii。式中:Dij為混播條件下禾草分蘗數(shù),Dii為單播條件下禾草分蘗數(shù),pi為禾草在混播中的播種比例。
苜蓿相對密度(relative density,RDji):RDji=Dji/pj Djj。式中:Dji為混播條件下苜蓿分枝數(shù),Djj為單播條件下苜蓿分枝數(shù),pj為苜蓿在混播中的播種比例。RD>1 表明該種混播時(shí)擴(kuò)大了自己的種群;RD<1 時(shí)表明該種混播時(shí)限制了種群數(shù)量的擴(kuò)展[15]。
種間相容性(相對產(chǎn)量總和relative yield total,RYT):RYT=(Yij/Yii)+(Yji/Yjj)。式中:Yij為種i同種j混播時(shí)種i的產(chǎn)量,Yii為種i的單播產(chǎn)量;Yji為種j同種i混播時(shí)種j的產(chǎn)量,Yjj為種j的單播產(chǎn)量。RYT=1,說明在該組分下種間和種內(nèi)干擾相等;RYT<1,說明在該組分下種間干擾大于種內(nèi)干擾,環(huán)境資源沒有得到充分利用;RYT>1 說明種間干擾小于種內(nèi)干擾,各個(gè)競爭種可能有某種程度的生態(tài)位分化,此時(shí),組分共同利用資源比它們各自單獨(dú)利用資源更有效[1]。
模糊綜合評價(jià):建植禾豆混播草地目的不僅希望牧草產(chǎn)量高,還希望混播群落穩(wěn)定性好。綜合考慮混播牧草產(chǎn)量和群落穩(wěn)定性,選用2 茬禾草產(chǎn)量、3 茬禾草產(chǎn)量、全年禾草產(chǎn)量、全年禾豆產(chǎn)量、2 茬禾草相對密度、3 茬禾草相對密度、3 茬禾草相對產(chǎn)量、3 茬相對產(chǎn)量總和、全年相對產(chǎn)量總和等9 個(gè)指標(biāo)對16 個(gè)混播組合進(jìn)行加權(quán)模糊綜合評價(jià),各指標(biāo)權(quán)重依次為0.10、0.05、0.10、0.05、0.15、0.20、0.15、0.10 和0.10。權(quán)重系數(shù)依據(jù)各指標(biāo)對牧草產(chǎn)量及群落穩(wěn)定性影響程度確定。其指標(biāo)原始數(shù)據(jù)采用極差標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)行無量綱化處理,U(Xij)=(XijminXi)/(maxXi-minXi) 。式中:i=1,2,…,m,m—指標(biāo)數(shù)(m=9),j=1,2,…,n,n—樣本數(shù)(n=16),maxXi、minXi分別為所有混播群落第i項(xiàng)指標(biāo)最大值和最小值。
2.1.1 苜蓿混播方式對牧草產(chǎn)量的影響 苜?;觳シ绞綄Φ? 茬無芒雀麥(以下簡稱禾草)產(chǎn)量、苜蓿產(chǎn)量和全年苜蓿產(chǎn)量影響極顯著(P<0.01),對第2 茬禾豆產(chǎn)量影響顯著(表1)。A2處理第3 茬禾草產(chǎn)量(圖1a)比A1高15.84%(P<0.05),第1 茬和全年禾草產(chǎn)量雖然A2比A1高4.60%和5.35%,但差異不顯著(P>0.05)。A1處理各茬及全年苜蓿產(chǎn)量(圖1b)、各茬及全年禾豆總產(chǎn)量(圖1c)均高于A2,其中第3 茬和全年苜蓿產(chǎn)量以及2 茬禾豆總產(chǎn)量A1顯著高于A2(P<0.05),分別高21.08%、11.59%和11.79%。
圖1 不同苜蓿混播方式下牧草產(chǎn)量Fig.1 Forage yield under different mixture patterns of alfalfa
表1 混播方式及混播比例對牧草產(chǎn)量、相對產(chǎn)量和相對密度影響的方差分析Table 1 Analysis of variance on the effects of mixed sowing patterns and ratios on forage yield,relative yield and relative density
2.1.2 苜?;觳ケ壤龑δ敛莓a(chǎn)量的影響 苜?;觳ケ壤龑Ω鞑缂叭旰滩莺蛙俎.a(chǎn)量以及全年禾豆產(chǎn)量影響極顯著(P<0.01),對頭茬和3 茬禾豆產(chǎn)量影響顯著(表1)。隨著苜蓿種群密度增加,禾草產(chǎn)量呈下降趨勢(表2)。第1 茬禾草產(chǎn)量B1顯著高于其他處理(P<0.05),B5顯著高于B8。第2 茬禾草產(chǎn)量B3最高,其次B1,顯著高于B2和B4之外的其他處理。第3 茬禾草產(chǎn)量B4顯著高于除B1外的其他處理,B1顯著高于除B6之外的其他處理。全年禾草產(chǎn)量B1顯著高于其他處理,B2、B3和B4顯著高于B7和B8,B8處理各茬及全年禾草產(chǎn)量均最低。各茬及全年苜蓿產(chǎn)量均以B8處理最高,除2 茬與B7,3 茬與B5和B7差異不顯著外,與其他處理差異均達(dá)顯著水平(P<0.05)。禾豆總產(chǎn)量1 茬B6處理最高,第2~3 茬及全年均以B8最高,其中1 茬顯著高于B3和B4,2 茬顯著高于B2,3 茬顯著高于B1、B2和B3,全年禾豆總產(chǎn)量顯著高于除B5和B7外的其他處理。上述結(jié)果表明,適宜的苜?;觳ケ壤纱龠M(jìn)混播牧草生長,提高混播牧草產(chǎn)量,而較高的苜?;觳ケ壤黠@制約了禾草生長,使其產(chǎn)量明顯下降,而苜蓿產(chǎn)量顯著增加,進(jìn)而影響全年禾豆總產(chǎn)量和組分產(chǎn)量比。
表2 不同紫花苜?;觳ケ壤履敛莓a(chǎn)量Table 2 Forage yield under different mixture ratios of alfalfa(kg·hm-2)
2.1.3 混播組合對牧草產(chǎn)量的影響 混播方式與混播比例互作對各茬和全年禾草產(chǎn)量及頭茬禾豆產(chǎn)量有極顯著影響(P<0.01),并顯著影響頭茬苜蓿產(chǎn)量(表1)。頭茬及全年禾草產(chǎn)量A1B1顯著高于其他混播組合(P<0.05),2 茬A2B3顯著高于A1B1之外的其他組合,第3 茬A2B1顯著高于A2B4、A2B6和A2B7之外的其他組合(表3)。A1B7、A1B8和A2B8全年禾草產(chǎn)量較低,分別比A1B1組合低43.81%、44.19%和48.97%。表明混播35%~40%苜蓿嚴(yán)重抑制了禾草生長。各茬及全年苜蓿產(chǎn)量隨著苜蓿混播比例增加而上升(表4)。頭茬苜蓿產(chǎn)量以A2B8最高,2、3 茬和全年苜蓿產(chǎn)量均以A1B8最高。禾豆總產(chǎn)量頭茬A1B6最高,顯著高于A1B2、A1B3、A1B4、A2B1和A2B3,2茬除A1B8顯著高于A2B2和A2B4外,其余差異不顯著。第3 茬及全年禾豆總產(chǎn)量A1B8最高,其中第3 茬顯著高于A1B5、A1B7和A2B7之外的其他組合,全年產(chǎn)量顯著高于A1B2、A1B3、A1B4、A2B1、A2B2、A2B3、A2B4和A2B6(表5)。
表3 不同混播組合下無芒雀麥產(chǎn)量Table 3 Yield of smooth bromegrass under different mixed sowing combinations(kg·hm-2)
表4 不同混播組合下苜蓿產(chǎn)量Table 4 Yield of alfalfa under different mixed sowing combinations(kg·hm-2)
表5 不同混播組合下禾豆總產(chǎn)量Table 5 Yield of grass+alfalfa under different mixed sowing combinations(kg·hm-2)
混播方式對1 茬禾草和1~3 茬苜蓿相對密度(RD)影響不顯著(表1),而對2 和3 茬禾草RD 有顯著影響(P<0.05)。A2處理2 和3 茬禾草RD 顯著高于A1(P<0.05),2 茬禾草RD 值最低(圖2a)。因?yàn)? 茬禾草處于夏季,高溫不利于禾草再生,而有利于苜蓿生長。由圖2b 可以看出,苜蓿RD 隨刈割茬次增加而升高。
圖2 不同混播方式下混播組分相對密度Fig.2 Relative density(RD)of mixed sowing components under different mixture patterns of alfalfa
混播比例對2~3 茬禾草及各茬苜蓿RD 影響極顯著(P<0.01),而對1 茬禾草RD 影響不顯著(表1)。B2、B4和B5處理2 茬禾草RD 顯著高于B7和B8(P<0.05),B1、B2和B3處理3 茬禾草RD 顯著高于B6、B7和B8(表6)。各茬苜蓿RD 均以B1最高,其次是B2,二者均顯著高于其他處理(P<0.05)。從表6 可以看出,隨著苜?;觳ケ壤黾?,2~3 茬禾草和各茬苜蓿的RD 均呈明顯的下降趨勢。B8與B1相比,2、3 茬禾草RD 分別下降了31.71%和49.06%,1~3 茬苜蓿RD 分別下降了2.56,2.96 和4.17 倍。
表6 不同苜?;觳ケ壤禄觳ソM分相對密度Table 6 Relative density(RD)of mixed sowing components under different mixture ratios of alfalfa
苜?;觳シ绞綄? 茬禾草相對產(chǎn)量(RY)有極顯著影響(P<0.01),對全年苜蓿RY 影響顯著(表1)。A2處理第3 茬禾草RY 比A1高52.63%,且差異顯著(圖3a)。A1處理各茬及全年苜蓿RY 均高于A2(圖3b),但只有全年苜蓿RY 差異顯著。
圖3 不同苜蓿混播方式下混播組分相對產(chǎn)量Fig.3 Relative yield(RY)of mixed sowing components under different mixture methods of alfalfa
混播比例對各茬及全年禾草和苜蓿RY 有極顯著影響(表1)。頭茬和全年禾草RY 以B1最高(表7),顯著高于其他處理(P<0.05)。第2 茬禾草B1和B3處理RY 顯著高于B5、B6、B7和B8,3 茬RY 以B4最高,顯著高于B1外的其他處理。隨著苜蓿混播比例增加,各茬苜蓿RY 均呈下降趨勢(表7)。第1~3 茬及全年苜蓿RY 均以B1最高,與其他處理(頭茬B2除外)差異顯著,B2處理1 茬RY 顯著高于其他處理。各茬及全年苜蓿RY(1 茬B7,2 茬B6除外)均大于1,而禾草RY 均小于1。表明混播群落中苜蓿種群擴(kuò)展能力明顯強(qiáng)于禾草。
表7 不同苜?;觳ケ壤禄觳ソM分相對產(chǎn)量Table 7 Relative yield(RY)of mixed seeding components under different mixture ratios of alfalfa
混播方式對2 茬和全年禾豆種間相對產(chǎn)量總和(RYT)影響顯著。A1處理2 茬及全年RYT 顯著高于A2(P<0.05)。2 種苜?;觳シ绞较?~2 茬RYT<1,3 茬和全年RYT>1(圖4)。表明在無芒雀麥草地上混播苜蓿對1、2 茬牧草存在種間干擾影響,尤其對2 茬牧草影響最大,而第3 茬牧草種間干擾相對較小。
圖4 不同苜?;觳シ绞较虏莸叵鄬Ξa(chǎn)量總和Fig.4 Relative yield total(RYT)of grassland under different mixed sowing methods of alfalfa
混播比例對3 茬和全年禾豆種間相對產(chǎn)量總和(RYT)有顯著影響。B1、B2和B3處理第3 茬牧草RYT 顯著低于B7和B8(表8),B4處理RYT 顯著高于B1,其余處理間差異不顯著。B5、B6、B7和B8處理全年RYT 顯著高于B1、B2、B3和B4(P<0.05)。1 茬B5和B6處理RYT>1,3 茬B4~B8處理RYT>1,全年B1~B8處理RYT 均大于1。表明在無芒雀麥草地上混播25%~30%苜蓿,1、3 茬牧草種間干擾相對較小,禾豆混播較單播禾草更能充分利用資源。
表8 不同紫花苜?;觳ケ壤虏莸叵鄬Ξa(chǎn)量總和Table 8 Relative yield total(RYT)of grassland under different mixed sowing ratios of alfalfa
模糊綜合評價(jià)結(jié)果表明,A2B4組合綜合評價(jià)最優(yōu),其次為A2B3組合(表9)。綜合考慮牧草產(chǎn)量和種間相容性,在無芒雀麥草地上交叉混播15%~20%苜蓿較適宜,混播群落種間相容性較好,資源利用較合理。
表9 不同禾豆混播組合模糊綜合評價(jià)值Table 9 The value of fuzzy comprehensive evaluation of each combination under different alfalfa and grass mixed sowing combination
建植禾豆混播草地主要是為了提高草地牧草產(chǎn)量和品質(zhì),并盡可能持續(xù)利用。禾豆混播方式能改變?nèi)郝涿芏?、同種個(gè)體距離、鄰株種類和大小,進(jìn)而影響混播草地產(chǎn)量和種間關(guān)系。有研究表明,禾豆間行混播禾豆總產(chǎn)量顯著高于同行混播[10,12]或禾草產(chǎn)量顯著高于同行混播[13]。在本研究中,混播方式對1~2 茬禾草和苜蓿產(chǎn)量影響不顯著,而對第3 茬禾草和苜蓿產(chǎn)量以及全年禾豆總產(chǎn)量影響顯著。因?yàn)轭^茬草時(shí)氣候條件適宜禾草生長,苜蓿與禾草之間對光和空間資源的競爭相對較弱,禾草生長較旺盛。第2 茬草時(shí)正是夏季高溫時(shí)期,氣候條件更有利于苜蓿生長發(fā)育,而禾草受到高溫和苜蓿遮蔭雙重脅迫以及前期刈割的影響,使其再生能力和分蘗力下降,生長發(fā)育受阻,禾草產(chǎn)量較小,不同混播方式下禾草產(chǎn)量差異不顯著。間行混播有利于苜蓿生長,交叉混播有利于禾草生長。間行混播下,苜蓿與禾草間隔15 cm,禾草種間競爭力小于苜蓿[15-16],因此苜蓿生長良好,而禾草生長受到了一定抑制,主要是來自光資源和空間資源的競爭抑制。交叉混播時(shí)僅有少部分苜蓿鄰近禾草生長,而大部分禾草與苜蓿之間有30 cm 間隔,與間行或同行混播相比,禾草受苜蓿競爭脅迫相對較小,有利于禾草生長。滕澤等[17]研究表明紫花苜蓿與無芒雀麥交叉混播禾草產(chǎn)量顯著高于間行混播,間行混播全年苜蓿和禾豆產(chǎn)量顯著高于交叉混播,本研究結(jié)果與其一致。
豆科植物的比例是影響混播草地群落結(jié)構(gòu)和功能的關(guān)鍵因素,決定著混播草地生產(chǎn)力和穩(wěn)定性,但適宜的混播比例因地、因種而異,也會(huì)因混播草地年齡不同而發(fā)生變化[2,18]。有報(bào)道表明苜蓿與無芒雀麥1∶2 同行混播增產(chǎn)效果顯著[6],也有報(bào)道指出苜蓿與無芒雀麥1∶1 同行混播生產(chǎn)性能和資源利用效率較高[19]。張輝輝等[8]認(rèn)為苜蓿與無芒雀麥7∶3 同行混播,協(xié)同生長效果更好,增產(chǎn)效果更明顯,而陳積山等[7]認(rèn)為紫花苜蓿與無芒雀麥4∶1 同行混播較為理想。杜俊穎等[20]發(fā)現(xiàn)豆禾3∶7 混播建植的3 年生紫花苜蓿+無芒雀麥或紫花苜蓿+無芒雀麥+垂穗披堿草(Elymus nutans)草地干草產(chǎn)量顯著高于4∶6、5∶5、6∶4 和7∶3 草地。李明等[21]通過對豆禾1∶2、2∶5、1∶3、2∶7 和1∶4 混播比例及間行和同行混播方式的紫花苜蓿-老芒麥混播研究發(fā)現(xiàn),豆禾1∶2 同行混播年產(chǎn)量最高。在本研究中,苜?;觳ケ壤龑Ω鞑缂叭旰滩?、苜蓿及禾豆總產(chǎn)量(頭茬除外)有顯著影響。隨著苜?;觳ケ壤脑黾樱瑹o芒雀麥產(chǎn)量呈下降趨勢,而苜蓿產(chǎn)量及禾豆總產(chǎn)量明顯增加。當(dāng)苜?;觳ケ壤^30%時(shí)全年禾草產(chǎn)量顯著低于混播苜蓿20%以下的草地。這是因?yàn)檩^高的苜蓿比例導(dǎo)致禾草與苜蓿之間光資源競爭更加激烈,使禾草光照強(qiáng)度減弱,光合能力下降[17],碳氮代謝關(guān)鍵酶活性降低,可溶性糖和淀粉含量減少[22],禾草生長受阻。
在禾豆混播群落中,混播組分間的競爭和互利在混播群落中可同時(shí)存在,兩者對混播群落產(chǎn)量和穩(wěn)定性具有重要影響。禾豆混播組分間的競爭和互利與混播種類、混播方式與混播比例、混播群落年齡以及管理水平等諸多因素相關(guān)。禾豆同行、間行或交叉混播使豆科牧草與禾草在資源競爭強(qiáng)度上存在差異,進(jìn)而影響到種間關(guān)系。朱亞瓊等[23]研究表明,紅豆草與無芒雀麥間行混播下無芒雀麥RD 和紅豆草RD 均高于同行混播,同行混播和行距30 cm 間行混播具有較高的RYT。祁軍等[10]發(fā)現(xiàn)禾豆1∶1 間行混播RYT 高于同行混播。在本研究中,交叉混播禾草RD 和RY 高于間行混播,而RYT 低于間行混播。第2 茬RYT 值最小,這是因?yàn)? 茬草生長期間苜蓿與禾草種間競爭更加激烈,禾草受夏季高溫、刈割和種間競爭等脅迫影響,生長受到明顯抑制,資源未能得到充分利用。鄭偉等[24]研究表明,在夏季氣溫較高時(shí)期,物種間對光資源競爭更加激烈,RYT 值在此時(shí)期最?。划?dāng)氣溫降低后,RYT 值又有所升高。本研究結(jié)果與其一致。
種間競爭作用是影響混播草地群落穩(wěn)定性的主要因素,苜蓿與禾草混播群落的種間競爭走向受控于苜蓿種群,因?yàn)檐俎5脑偕头N間競爭力強(qiáng)于禾草。適宜的混播比例有利于減小其種間競爭[6]。在混播中適當(dāng)減少相對競爭力強(qiáng)的物種的比例,有利于促進(jìn) RY 和 RD 向雙方均受益的區(qū)域移動(dòng)[25]。有研究表明,在紫花苜蓿與無芒雀麥混播中當(dāng)苜蓿的比例為 65%和 80%時(shí),苜蓿競爭力大于無芒雀麥,無芒雀麥的生長被嚴(yán)重抑制,當(dāng)苜蓿的比例小于 65% 時(shí)無芒雀麥競爭力大于苜蓿,苜蓿的生長被抑制[7]。在旱作條件下草原3 號(hào)雜花苜蓿(Medicago variacv.Caoyuan No.3)與蒙農(nóng)1 號(hào)蒙古冰草(Agropyron mongolicumcv.Mennong No.1)豆禾比2∶1和2∶2 間行混播群落穩(wěn)定性優(yōu)于1∶1 和1∶2 混播[26]。在苜蓿與鴨茅3∶1、1∶1 和1∶3 混播草地中,苜蓿與鴨茅1∶3 混播1~2 茬和全年RYT 均大于3∶1 混播,初始苜蓿占比越低苜蓿的種間競爭力越高[27]。葉婷等[1]發(fā)現(xiàn)混播比例對苜蓿-無芒雀麥混播草地種群密度穩(wěn)定性有顯著影響。張輝輝等[8]研究表明,苜蓿與無芒雀麥混播草地RYT 大部分情況下都大于1,混播草地種內(nèi)競爭大于種間競爭。在本研究中,隨著苜蓿混播比例增加,苜蓿、禾草RD 和RY 均明顯減小。不同混播比例中各茬禾草RY 均小于1,而苜蓿RY 均大于1,表明苜蓿的種群擴(kuò)展能力大于禾草,但苜蓿種群密度增加會(huì)制約禾草和苜蓿種群數(shù)量的擴(kuò)展,尤其對禾草的影響更大。所有混播比例全年RYT均大于1,表明從整個(gè)生長季來看苜蓿與無芒雀麥混播資源利用較好。本研究結(jié)果與上述結(jié)果一致。在本研究中,苜?;觳ケ壤龑Φ? 茬和全年RYT 影響顯著,隨著苜蓿混播比例增加,第3 茬和全年RYT 呈增長趨勢。這與張輝輝等[8]研究結(jié)果不一致,可能是禾豆混播比例和環(huán)境條件不同所致。
苜?;觳シ绞胶突觳ケ壤龑δ敛莓a(chǎn)量和群落穩(wěn)定性有顯著影響。交叉混播有利于禾草生長,間行混播有利于苜蓿生長。隨著苜蓿混播比例增加,苜蓿產(chǎn)量、全年禾豆產(chǎn)量以及第3 茬和全年相對產(chǎn)量總和呈增長趨勢,禾草產(chǎn)量、禾草和苜蓿相對產(chǎn)量、相對密度均呈下降趨勢。綜合考慮牧草產(chǎn)量和群落穩(wěn)定性,在固定播量的2 月齡無芒雀麥草地上交叉混播15%~20%苜蓿較適宜。