紫花苜蓿(Medicago sativa)是多年生优质豆科牧草, 具有适应广、产量高、营养丰富、饲用价值高的特点, 是多种家畜的优质饲料, 素有“ 牧草之王” 的美称, 是发展畜牧业的基础。近年来我国对优质苜蓿需求量大幅增加[1-2], 因此提高苜蓿的产草量和品质刻不容缓。合理混播是提高牧草产草量和抗逆性的重要措施[3], 紫花苜蓿与扁穗牛鞭草(Hemarthria compressa)[4]、无芒雀麦(Bromus inermis)[5]以及其他禾本科[6, 7, 8]的混播试验研究较多, 但紫花苜蓿品种间的混播试验尚不多见。
合理的品种间混播由于不同品种共生而起到优势互补作用, 可提高植株的抗倒伏能力[9]和品质[10], 表现出稳产高产的优点[11]。紫花苜蓿品种较多, 特别是近年来大量的国外高秋眠级紫花苜蓿新品种引入国内, 为南方苜蓿种植提供了可能性[12]。高秋眠级紫花苜蓿虽然具有全年生长力旺盛的特点, 可满足南方年有效积温高的特性, 但其对土壤酸度敏感, 不耐热、湿、涝和黏重土壤, 这些特点使其在南方地区的推广种植仍存在较大难度[13]。紫花苜蓿是异花授粉的杂合体, 目前生产上考虑到花期一致利于收割等因素, 主要以单一紫花苜蓿品种种植为主。南方地区特别是多雨季节, 紫花苜蓿的收割标准往往需要结合株高、生育期以及收割期的气象资料来判断, 确保雨季前收割, 减少雨季倒伏、霉变的危害。因此, 探讨不同品种混播或许可以找到新的紫花苜蓿种植模式。品种间混播能有效提高牧草的产量, 但不同混播品种与比例的增产效应不一样。本研究以4个高秋眠级紫花苜蓿品种为试验材料, 按不同比例混合播种, 探讨苜蓿品种间混播对产量、品质、根系及株高等指标的影响, 以期为实现紫花苜蓿品种间混播增产稳产提供依据。
1 材料与方法1.1 试验地概况试验地位于湖南省常德市西湖管理区紫花苜蓿引种试验基地(112° 03'46″ E, 29° 07'04″ N), 地势平坦, 土壤属于优质潮土, 土层深厚肥沃, 中性偏弱碱性。降水量丰沛, 年均降水量1 415.9 mm, 最高可达2 000 mm; ≥ 10 ℃有效积温3 000 ℃· d以上。6-8月是全年高温期, 最高气温一般维持在30 ℃以上, 最低气温不低于20 ℃[14], 年均气温17.0 ℃。
1.2 牧草品种及混播组合试验材料为4个美国牧草资源公司育成品种:WL712品种(秋眠级10.2, A)、WL903品种(秋眠级9.5, B)、WL656品种(秋眠级9.3, C)、WL525品种(秋眠级8.2, D)。WL525是2009年通过全国牧草品种审定委员会审定的引进品种, 在我国南方地区种植面积较广, WL903和WL712在洞庭湖区表现出较好的耐热性, WL656刈割后的再生植株长势和鲜草产量较为突出[14]。将A、B、C、D品种按照不同比例进行混合播种, 播种量为30 kg· hm-2(表1)。试验地里有灌溉设施。试验前利用翻耕机械翻地整平, 底肥施用复合肥(NPK15-15-15)300 kg· hm-2。生长期内实行粗放管理。
表1Table 1表1(Table 1)
表1 各品种以及混播组合及其播种量 Table 1 Mixed sowing combination and seeding quantity品种及混播组合Variety and mixed sowing combination混播比例Ratio of varieties播种量Seeding quantity/(kg· hm-2)WL712(A)A(单播Monoculture)30WL903(B)B(单播Monoculture)30WL656(C)C(单播Monoculture)30WL525(D)D(单播Monoculture)30WL712+WL525(A+D)A:D=1:210+20WL903+WL525(B+D)B:D=1:210+20WL656+WL525(C+D)C:D=1:210+20WL712+WL525(A+D)A:D=1:46+24WL903+WL525(B+D)B:D=1:46+24WL656+WL525(C+D)C:D=1:46+24 表1 各品种以及混播组合及其播种量 Table 1 Mixed sowing combination and seeding quantity1.3 试验设计试验采用单因素完全随机布局。于2016年3月2日播种, 条播, 行距20 cm, 10个处理, 每处理4次重复, 3 m× 3 m, 小区间隔40 cm。分别于2016年5月21日进行全年第1茬刈割, 6月30日进行第2茬刈割, 8月12日进行第3茬刈割, 10月6日进行第4茬刈割, 12月9日进行第5茬刈割。刈割标准结合生育期与躲避雨天的气象数据而确定, 前4茬于50%以上的品种进入初花期时进行刈割, 最后一茬50%以上品种株高在40 cm以上时进行刈割。刈割时进行测产及相关生长性能测定。
1.4 测定项目及方法产量:每个品种随机取样1.0 m2刈割, 留茬高度约5 cm, 测定鲜草重量, 重复3次; 取100 g鲜草带回实验室, 105 ℃杀青15 min后, 65 ℃烘干至恒重, 测定干草重量, 重复3次。干草粉碎后用于品质测定。品质:用凯氏定氮法测定粗蛋白含量, 采用范氏的洗涤纤维分析法测定中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维, 重复3次。株高:测产前, 测量其自然高度(cm), 10次重复, 取平均值。根颈分枝数:从根颈直接长出的分枝数(个), 10次重复, 取平均值。根颈直径:用直尺直接测量分枝基部根颈处直径(mm), 10次重复, 取平均值。根颈芽数:从根颈直接长出的芽数(个), 10次重复, 取平均值。
1.5 数据处理用DPS软件对产量、粗蛋白含量、中性洗涤纤维含量、酸性洗涤纤维含量、株高等指标进行单因素方差分析, 用平均值± 标准误来表示测定结果。采用Excel处理数据并制图。
2 结果与分析2.1 各品种单播及其混播组合间生长指标比较2.1.1 株高 各品种单播及其混播组合间在各茬次的株高差异明显(图1)。在6个混播组合中, B:D=1:2和C:D=1:4组合在前3茬中的株高较为突出, 株高最低的是B:D=1:4, 其在第3茬显著低于其他品种配比组合(P< 0.05)。第1茬和第5茬的整体株高总体高于第2、3、4茬。各品种单播和混播组合之间没有出现规律性的变化, 说明品种混播对各品种株高影响不大。
图1Fig. 1Figure OptionViewDownloadNew Window
图1 各苜蓿品种单播及其混播组合间株高比较不同小写字母表示同茬次不同混播处理间差异显著(P< 0.05); A, B, C, D分别表示WL712、WL903、WL656和WL525。下同。Fig. 1 Comparison of plant height among different alfalfa varieties and mixed combinationsDifferent lowercase letters for the same crop indicate significant difference between different varieties and mixed combinations at the 0.05 level. A, B, C, D indicate alfalfa varieties of WL712, WL903, WL656, and WL525, respectively; similarly for the following figures.2.1.2 根颈分枝数 随着刈割茬次的增多, 各品种单播及其混播组合间整体根颈分枝数明显增多, 各品种单播及其混播组间根颈分枝数差异显著(P< 0.05)(图2)。第3茬刈割时, D品种, A:D=1:2组合和A:D=1:4组合根颈分枝数较多。第4茬刈割时, A品种, A:D=1:2组合和A:D=1:4组合根颈分枝数较多。第5茬刈割时, A:D=1:2组合的根颈分枝数最多, 显著高于除C:D=1:2外的其他品种组合(P< 0.05), 其次为C:D=1:2组合。
图2Fig. 2Figure OptionViewDownloadNew Window
图2 各苜蓿品种单播及其混播组合间根颈分枝数比较Fig. 2 Comparison of number of root neck branches among different alfalfa varieties and mixed combinations2.1.3 根颈芽数 从根颈芽数来看, 在前4茬中, 随着茬次的增多, 各品种单播及其混播组间整体根颈芽数呈增多趋势, 第5茬无明显规律(图3)。各品种单播及其混播组合间根颈芽数差异明显。第1茬中C:D=1:4和第5茬中B:D=1:2组合刈割时在该茬次中根颈芽数最多, 第2、3、4茬刈割时多数品种单播的根颈芽数多于品种混播。
图3Fig. 3Figure OptionViewDownloadNew Window
图3 各苜蓿品种单播及其混播组合间根颈芽数比较Fig. 3 Comparison of the root neck bud number among different alfalfa varieties and mixed combinations2.1.4 根颈直径 随着茬次的增多, 各品种单播及其混播组间整体根颈直径呈增大趋势, 各品种单播及其混播组间根颈直径差异明显(图4)。第1茬刈割时单播和混播品种间的根颈直径整体偏小, 第2茬以后根颈直径显著增加, 第2茬刈割时单播A品种的根颈直径最大, 显著高于除单播D外的其余处理(P< 0.05); 第3、4茬刈割时C:D=1:4组合根颈直径最大。可见C:D=1:4组合随着刈割茬次增加, 在根颈直径增加方面表现优势。
图4Fig. 4Figure OptionViewDownloadNew Window
图4 各苜蓿品种单播及其混播组合间根颈直径比较Fig. 4 Comparison of root neck diameter among different alfalfa varieties and mixed combinations2.2 各品种单播及其混播组合间产量及品质比较2.2.1 干草产量和总粗蛋白产量 各品种单播及其混播组合间的总干草产量在12.27~15.85 t· hm-2(表2)。D品种单播的总干草量最多, 达15.85 t· hm-2, 与C:D=1:4和A:D=1:2组合差异不显著(P> 0.05), 但显著高于其他品种单播和混播组合(P< 0.05)。B:D=1:2组合的总干草产量最低, 只有12.27 t· hm-2。随着刈割次数的增多, 单茬干草产量呈减少的趋势, 第1茬的干草产量明显高于其他茬的干草产量。从总粗蛋白产量来看, 各品种单播及混播组合间的粗蛋白产量间差异显著(P< 0.05), D品种单播的总粗蛋白产量最多, 达3.48 t· hm-2, 与C:D=1:4和A:D=1:2组合总产量差异不显著, 但显著高于其他品种单播和混播组合总产量(P< 0.05)。
表2Table 2表2(Table 2) 表2 各苜蓿品种单播及其混播组合间产量比较 Table 2 Comparison of yields among different alfalfa varieties and mixed combinations t· hm-2播种组合 Sowing combination干草产量Hay yield总干草量Total hay yield总粗蛋白产量Total crude protein yield第1茬The first crop第2茬The second crop第3茬The third crop第4茬The fourth crop第5茬The fifth cropA4.65± 0.76def2.23± 0.37abc2.10± 0.25bc1.96± 0.18ab1.56± 0.10e12.50± 1.16d2.70± 0.25deB4.87± 0.15bcde2.31± 0.66abc2.11± 0.43bc1.91± 0.43b2.09± 0.25bc13.29± 1.51cd2.94± 0.33bcdC5.63± 0.58b1.90± 0.26c2.03± 0.23c2.17± 0.20ab1.73± 0.32de13.46± 0.41bcd3.05± 0.09bcD6.61± 1.00a2.12± 0.39bc2.11± 0.13bc2.10± 0.62ab2.90± 0.12a15.85± 1.33a3.48± 0.29aA:D=1:25.21± 0.12bcde2.37± 0.13abc2.41± 0.08ab2.46± 0.23a2.20± 0.22b14.67± 0.47abc3.23± 0.11abB:D=1:24.00± 0.17f2.29± 0.16abc2.14± 0.10bc2.00± 0.13ab1.84± 0.06cde12.27± 0.39d2.62± 0.09eC:D=1:24.54± 0.18ef2.48± 0.08ab2.24± 0.11abc1.99± 0.22ab1.95± 0.11bcd13.21± 0.34d2.82± 0.08cdeA:D=1:44.81± 0.08cde2.32± 0.07abc2.32± 0.18abc2.31± 0.29ab1.69± 0.12de13.43± 0.70cd2.98± 0.15bcdB:D=1:45.37± 0.14bcd1.95± 0.13c2.07± 0.20bc2.19± 0.28ab2.12± 0.21bc13.68± 0.67bcd3.04± 0.15bcC:D=1:45.45± 0.19bc2.66± 0.20a2.52± 0.04a2.37± 0.22ab1.89± 0.16bcd14.89± 0.48ab3.26± 0.10ab平均Average5.122.262.202.142.00同列不同小写字母表示差异显著(P< 0.05), 下同。
Different lowercase letters with in the same column indicate significant difference at the 0.05 level; similarly for the following tables.
表2 各苜蓿品种单播及其混播组合间产量比较 Table 2 Comparison of yields among different alfalfa varieties and mixed combinations t· hm-22.2.2 品质 各品种单播及其混播组合间全年平均粗蛋白含量差异显著(P< 0.05)(表3), 单播C品种全年粗蛋白平均含量显著高于其他品种单播和混播组合(P< 0.05), 高达22.65%。混播组合中A:D=1:4和B:D=1:4粗蛋白全年平均含量较高, 分别为22.18%和22.23%; B:D=1:2和C:D=1:2组合显著低于其他品种单播和混播组合, 分别为21.36%和21.38%。
表3Table 3表3(Table 3) 表3 各苜蓿品种单播及其混播组合间粗蛋白含量比较 Table 3 Comparison of crude protein content among different alfalfa varieties and mixed combinations %播种组合 Sowing combination第1茬The first crop第2茬The second crop第3茬The third crop第4茬The fourth crop第5茬The fifth crop平均AverageA20.96± 0.27d21.93± 0.20d21.38± 0.11cd20.83± 0.02d22.76± 0.02d21.57± 0.12eB21.01± 0.03d23.08± 0.14ab22.57± 0.08ab22.05± 0.01a22.06± 0.03f22.15± 0.06bcC21.86± 0.16c23.44± 0.20ab22.71± 0.04a21.98± 0.11a23.26± 0.06b22.65± 0.04aD20.79± 0.08de21.24± 0.01d21.36± 0.04cd21.47± 0.05b24.84± 0.15a21.94± 0.03cdA:D=1:223.40± 0.34a21.55± 0.27d21.41± 0.19cd21.26± 0.12c22.41± 0.07e22.00± 0.06bcdB:D=1:220.47± 0.04e22.06± 1.01cd21.30± 0.47cd20.54± 0.06e22.42± 0.01e21.36± 0.29eC:D=1:219.88± 0.04f22.83± 0.37bc21.65± 0.12c20.46± 0.14e22.07± 0.04f21.38± 0.07eA:D=1:420.97± 0.28d23.25± 0.20ab22.22± 0.10b21.19± 0.01c23.31± 0.04b22.18± 0.01bcB:D=1:420.80± 0.02de23.80± 0.10a22.54± 0.01ab21.29± 0.07c22.72± 0.07d22.23± 0.01bC:D=1:422.70± 0.12b21.45± 0.16d21.19± 0.06d20.93± 0.03d23.00± 0.10c21.85± 0.08d平均Average21.2822.4621.8321.2022.89 表3 各苜蓿品种单播及其混播组合间粗蛋白含量比较 Table 3 Comparison of crude protein content among different alfalfa varieties and mixed combinations %单播A品种的全年平均中性洗涤纤维含量显著高于单播B、B:D=1:2、C:D=1:2和A:D=1:4外的其他品种单播和混播组合, 高达41.77%; C品种和C:D=1:4组合中性洗涤纤维含量较低, 分别为37.72%和38.47%。单播A品种和C:D=1:2组合的全年平均酸性洗涤纤维含量显著高于其他品种单播和混播组合(P< 0.05), 分别是30.07%和29.44%, 其次是单播B品种和B:D=1:2组合, 分别为28.67%和27.80%。其他品种及混播组合酸性洗涤纤维含量均较低。
中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量随着刈割茬次的增加最终减少, 第5茬的中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量明显低于前4茬(表4, 表5)。
表4Table 4表4(Table 4) 表4 各苜蓿品种单播及其混播组合间中性洗涤纤维含量比较 Table 4 Comparison of neutral detergent fiber content among different alfalfa varieties and mixed combinations %播种组合 Sowing combination第1茬The first crop第2茬The second crop第3茬The third crop第4茬The fourth crop第5茬The fifth crop平均AverageA43.58± 0.75bc45.69± 1.20ab45.16± 1.35a44.63± 1.62a29.80± 2.77def41.77± 0.69aB41.22± 1.80cd43.98± 2.28abcd44.4± 1.62a44.82± 3.74a30.90± 0.21cde41.06± 0.83abC41.36± 2.11cd41.57± 0.57d39.77± 0.14cd37.98± 0.66c27.89± 1.13f37.72± 0.69eD43.66± 1.12bc43.50± 0.62abcd40.95± 0.54c38.39± 1.18c28.76± 1.14ef39.05± 0.37cdeA:D=1:243.50± 1.36bc42.52± 1.00bcd40.21± 0.82cd37.90± 1.37c31.57± 1.89bcde39.14± 0.60cdeB:D=1:247.91± 1.80a46.45± 0.92a40.16± 0.23cd33.88± 0.51d33.27± 1.04bc40.33± 0.62abcC:D=1:245.50± 2.47ab45.20± 0.45abc43.17± 0.95ab41.15± 1.73b33.42± 1.32bc41.69± 1.16aA:D=1:445.76± 1.25ab46.11± 0.83a41.28± 0.58bc36.45± 0.50cd32.23± 1.91bcd40.37± 0.71abcB:D=1:443.43± 1.65bc42.24± 5.29cd40.25± 2.98cd38.25± 0.75c34.21± 2.06ab39.68± 1.87bcdC:D=1:440.53± 1.95d42.45± 0.45bcd38.36± 0.21d34.26± 0.07d36.77± 1.75a38.47± 0.34de平均Average43.6542.9741.3738.7731.88 表4 各苜蓿品种单播及其混播组合间中性洗涤纤维含量比较 Table 4 Comparison of neutral detergent fiber content among different alfalfa varieties and mixed combinations %表5Table 5表5(Table 5) 表5 各苜蓿品种单播及其混播组合间酸性洗涤纤维含量 Table 5 Comparison of acid detergent fiber content among different alfalfa varieties and mixed combinations %播种组合 Sowing combination第1茬The first crop第2茬The second crop第3茬The third crop第4茬The fourth crop第5茬The fifth crop平均AverageA=130.34± 0.49abcd33.55± 1.27a33.00± 1.04a32.44± 0.86a21.03± 0.73bc30.07± 0.53aB=129.23± 1.28cd29.32± 0.25d30.75± 0.78bc32.18± 1.74a21.86± 0.63ab28.67± 0.19bC=128.74± 0.26d29.79± 0.71cd28.25± 0.15def26.71± 0.43cd19.57± 0.86ef26.61± 0.05deD=128.53± 2.04d29.04± 0.29de27.47± 0.33f25.89± 0.41de20.64± 0.74cd26.31± 0.20eA:D=1:229.73± 2.25bcd29.86± 0.11cd28.60± 0.43de27.34± 0.79c19.71± 0.33de27.05± 0.52dB:D=1:232.27± 2.59a33.15± 0.99ab28.83± 0.26d24.50± 0.61e20.26± 0.47cde27.80± 0.63cC:D=1:231.78± 0.55ab32.03± 0.70b31.22± 0.69b30.41± 1.34b21.73± 0.18ab29.44± 0.44aA:D=1:431.34± 1.59abc33.05± 0.43ab29.82± 0.33c26.59± 0.33cd18.61± 0.53f27.88± 0.51cB:D=1:429.94± 0.28abcd27.97± 0.82e27.84± 0.60ef27.71± 0.79c20.60± 0.93cde26.81± 0.30deC:D=1:428.25± 1.00d30.61± 0.31c27.72± 0.14ef24.83± 0.11e22.59± 0.03a26.80± 0.21de平均Average30.0230.8429.3527.8620.66 表5 各苜蓿品种单播及其混播组合间酸性洗涤纤维含量 Table 5 Comparison of acid detergent fiber content among different alfalfa varieties and mixed combinations %3 讨论3.1 混播对紫花苜蓿生长指标的影响产量是衡量牧草生产性能和经济性能的重要指标[15]。许多研究者发现合理的品种间混播较单播增产。研究表明, 高油玉米(Zea mays)与普通玉米混合种植, 在雌穗期及青贮蜡熟前期进行收获, 生物产量均较普通玉米提高30%以上[16]。在黑龙江省北部积温较低地区进行玉米的混播试验, 结果发现中晚熟玉米和早熟玉米以2:1混播, 鲜草产量最高[17]。对春小麦(Triticum aestivum)品种间混播进行研究, 试验表明, 与单播相比, 品种间混播具有增产作用, 但不同混播比例的增产效应不同[18]。对牧草种间混播试验发现, 混播较单播增产[19]。结合前人的研究结果来看, 品种间混播能有效提高牧草的产量, 但不同混播品种与比例的增产效应不一样。在本研究中, WL656:WL525=1:4和WL712:WL525=1:2混播组合的全年干草产量和粗蛋白产量较单播品种WL525没有显著增加, 但比其他品种单播产量要高。有研究表明, 粗壮的根颈有利于萌芽发枝, 生长