香格里拉高寒區禾豆間作模式及青貯品質研究

牟 蘭，薛世明，臧慶吉，劉彥培，段佳鑫，蔡 明，張美艷

（1.西南林業大學園林園藝學院，云南 昆明 650224；2.云南省草地動物科學研究院，云南 昆明 650212；3.云南農業大學動物科學技術學院，云南 昆明 650201；4.云南農業職業技術學院，云南 昆明 650200）

香格里拉高寒區位于云南省西北部的高原壩區，平均海拔3 277 m，年均溫5.8 ℃，擁有獨特的高寒草地資源，是我國重要牧區之一。該區長期以草地畜牧業為主導產業，自20 世紀60 年代以來，隨著社會發展和生產力提高，牦牛、犏牛等家畜數量快速增長，天然草地超載過牧，導致草地呈現較嚴重的退化趨勢。草地退化加劇了冬春季飼草匱乏危機，給當地草食畜牧業及農牧民生活造成較大壓力，已成為限制當地畜牧業可持續發展的卡脖子問題[1-2]。

燕麥（A.sativa）被公認為是我國高寒牧區冬春季重要的飼草資源之一[3]，而其傳統種植以我國東北、華北和西北地區居多，在云南、貴州、四川等地種植較少[3]。近年來，在云南高寒地區開展燕麥適應性評價顯示，燕麥較適宜該區環境條件[2]。間作對于熱量條件較差的高寒地區是較為適宜的耕作方式[4]，合理的間作相較單作能夠對養分、水分和光照進行高效的吸收、分配和利用[5]，實現一定程度的增產。且可利用作物自身特性，提高對不良因素（災害天氣等）的抗逆能力，并能顯著控制雜草和病蟲害的發生[6]。因此，利用燕麥與其他飼草開展不同播種量配比的間作研究對于促進高寒地區草牧業發展具有重要意義。研究發現，燕麥與紫花苜蓿、蠶豆等豆科飼草間作提高了燕麥的光合速率，燕麥株高、產量較單作顯著提高[7-9]。燕麥與春箭筈豌豆在西北地區以1∶1 的比例間作，光能利用效率和產量最高[10]。在東北地區，燕麥與箭筈豌豆以7∶6 間作，產量和飼草品質較高[11]。在西藏河谷區，燕麥與箭筈豌豆混、間作均能提高產量，混播（4∶6）較間作在產量和品質上更優[12]。然而，綜合考慮株高、蓋度、產量、青貯品質等，結合雜草、病蟲害發生情況，對燕麥和光葉紫花苕在云南高寒區開展不同播種量配比的間作研究鮮有報道。為此，選擇香格里拉市小中甸鎮和平村為試驗地點，以燕麥和光葉紫花苕為試驗材料，設置不同的播種量配比進行間作，對各處理下牧草的苗期和生長后期的株高、蓋度、產量和抗逆性等方面進行評價，以期篩選出適合當地推廣的禾豆間作模式，為高寒區草田輪作和飼草供應新途徑開發提供一定的理論參考和技術支撐。

1 材料和方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于云南省迪慶藏族自治州香格里拉市小中甸鎮和平村（27°30'2″N，99°48'37″E），平均海拔3 277 m。年均溫5.85 ℃，≥0 ℃年積溫2 657.2 ℃，年均降水量為650 mm，無霜期120 d，土壤為亞高山草甸土。

1.2 試驗設計

以1 年生禾本科牧草燕麥和1 年生豆科牧草光葉紫花苕為試驗材料，其中青引1 號燕麥來源于青海省畜牧獸醫科學院，光葉紫花苕為云南地方品種。按照2個品種不同播種量配比設5個處理（CK、T1、T2、T3、T4），不同處理播種總量均為225 kg∕hm2。其中，對照（CK）為燕麥單作，2 個品種不同處理具體播種量見表1。試驗采用完全隨機設計，每個處理4次重復，每個試驗小區面積為4 m×5 m。

表1 不同處理的播種量配比Tab.1 Seeding rates of different treatments

燕麥采用條播，行距為30 cm，燕麥行間條播光葉紫花苕進行間作處理。于2019年6月7日進行播種，期間未進行灌溉和施肥處理，苗期未進行除雜。

1.3 指標測定和方法

1.3.1 農藝性狀 6 月15 日（播種后8 d）試驗材料出苗，于7 月15 日（出苗后30 d）和9 月15 日（出苗后90 d）分別對不同處理下燕麥和光葉紫花苕的株高、分枝數、產量（鮮質量和干質量）進行測定和分析。采用對角線取樣法，每個小區隨機選擇燕麥和光葉紫花苕各10株，測定其從地面到植株最高部位的自然高度，取平均值。采用隨機取樣法，出苗后30 d 在每個小區隨機選擇光葉紫花苕10株，用鋼卷尺測定其匍匐莖長度和分枝數，取平均值。采用樣方法在出苗90 d，避開小區邊緣的位置隨機選放樣方框。將樣方框內的試驗材料進行刈割（留茬高度5 cm），然后稱取總鮮質量，再將燕麥、光葉紫花苕、雜草分別稱鮮質量并記錄。將刈割稱質量后的試驗樣品置于尼龍網袋，做好標記后帶回實驗室進行烘干等處理，計算干質量。

1.3.2 蓋度及病蟲害防控和倒伏情況 對不同處理單位面積的燕麥、光葉紫花苕和雜草的蓋度進行測定，取其平均值。對出苗后30 d 和出苗后90 d 不同處理的燕麥和光葉紫花苕的病蟲害發生及倒伏情況進行記錄，取其平均值。

1.3.3 青貯品質 按照不同間作處理小區收獲，將燕麥和光葉紫花苕用鍘刀切短成2 cm 左右，混合均勻后裝入青貯袋中，用真空機排盡空氣并及時密封，每袋2 kg，每個處理設3 個重復，放置在室溫環境下進行自然發酵，發酵5 個月后取樣進行青貯營養品質測定。采用烘干法測定干物質（DM）含量；利用梅特勒FE28 pH 計測定pH 值；采用FOSS 凱氏定氮儀測定氨態氮（NH3-N）含量；采用凱氏定氮法測定粗蛋白（CP）含量；采用索氏脂肪提取法測定粗脂肪（EE）含量；采用馬弗爐550 ℃高溫灼燒法測定粗灰分（Ash）含量；采用酸堿消煮法測定粗纖維（CF）含量；采用蒽酮比色法測定可溶性碳水化合物（WSC）含量；采用Van Soest 纖維法測定酸性洗滌纖維（ADF）、中性洗滌纖維（NDF）含量。

1.4 數據處理

采用Excel 進行數據整理，利用SPSS 19.0 對數據進行方差分析和Duncan’s 多重比較，采用Sigmaplot 10.0作圖。

2 結果與分析

2.1 不同處理對燕麥和光葉紫花苕苗期生長的影響

由表2 可見，出苗后30 d，不同播種量配比間作下，燕麥和光葉紫花苕的株高以及光葉紫花苕的分枝數差異均不顯著（P＞0.05）。T4 處理下的光葉紫花苕匍匐莖長度達30.8 cm，極顯著高于其他處理（P＜0.01），而其他間作處理間光葉紫花苕的匍匐莖長度差異不顯著（P＞0.05）。隨著間作處理中豆科比例的增加，光葉紫花苕的株高和匍匐莖長度表現為增加趨勢。這表明生長初期，間作條件下豆科比例的適當增加對其生長具有一定的促進作用，但對禾本科影響不顯著。

表2 不同處理對燕麥和光葉紫花苕苗期長勢的影響Tab.2 Effects on the growth of A.sativa and V.villosa Roth var.under different treatments during seedling period

出苗30 d，不同處理的總蓋度以及燕麥、光葉紫花苕和雜草的蓋度存在一定差異（表3）。其中，相較燕麥單作（85.8%），不同間作處理的總蓋度極顯著增高（P＜0.01），燕麥蓋度極顯著降低（P＜0.01）。各間作處理間的總蓋度無顯著差異（P＞0.05），燕麥蓋度除T1 處理顯著高于其他間作處理外，T2、T3 和T4 處理間差異不顯著（P＞0.05）。光葉紫花苕的蓋度隨其播種量比例的增加而增加，T3 和T4 處理的雜草蓋度（6.5%、6.0%）低于其他處理。這說明燕麥和光葉紫花苕進行間作，可形成一定的良性互作，而合理的播種量配比一定程度上能夠起到控制雜草的作用。

表3 不同處理對燕麥、光葉紫花苕和雜草苗期蓋度的影響Tab.3 Effects on coverage of A.sativa，V.villosa Roth var.and weed under different treatments during seedling period

由表4 可見，不同間作處理（出苗30 d）光葉紫花苕對燕麥存在一定程度的纏繞，但差異不顯著（P＞0.05）；燕麥均有一定程度病害（銹?。┌l生，發病率在5.00%～10.00%，說明間作前期對于病害的防控效果不顯著。光葉紫花苕在不同處理下，均無病害發生，但隨其播種量比例的增加，出現一定程度的蟲害。

表4 苗期不同處理下的間作效果和病蟲害防控情況Tab.4 Intercropping effect and pest control under different treatments during seedling period

2.2 不同處理對燕麥和光葉紫花苕株高和產量的影響

由表5可知，不同間作處理的總鮮質量、總干質量以及燕麥和光葉紫花苕的株高、鮮質量和干質量均存在顯著差異（P＜0.05）。株高方面，除T3處理與CK的燕麥株高差異不顯著（P＞0.05）外，其他間作處理的燕麥株高均顯著高于CK（P＜0.05），光葉紫花苕的株高在不同處理下差異不顯著（P＞0.05）。

表5 不同處理對燕麥和光葉紫花苕株高和產量的影響Tab.5 Effects on plant height and yield of A.sativa and V.villosa Roth var.under different treatments

鮮質量和干質量方面，間作處理的總鮮草和總干草產量較單作分別提高了32.0%～58.3% 和35.2%～70.3%（P＜0.05）。T1、T2 和T3 處理的總鮮質量和總干質量以及燕麥鮮質量和干質量差異均不顯著（P＞0.05），但均顯著高于T4 處理和CK（P＜0.05）；且T4 處理的總鮮質量、總干質量顯著高于CK（P＜0.05），其燕麥鮮質量和干質量則與CK 差異不顯著（P＞0.05）。光葉紫花苕的鮮質量和干質量，除T1 和T2 處理差異不顯著外，基本隨其播種量比例的增加呈升高趨勢（P＜0.01）。這表明燕麥與光葉紫花苕進行間作有助于燕麥生長，播種量配比合理有助于提高單位面積的燕麥產量。

2.3 不同處理對燕麥和光葉紫花苕生長后期蓋度和病蟲草害控制的影響

不同處理在出苗90 d 后，燕麥、光葉紫花苕和雜草的蓋度及總蓋度均存在差異（圖1）。其中，間作處理下的總蓋度極顯著高于CK（P＜0.01），且T4處理的總蓋度顯著高于T3處理（P＜0.05），但與其他間作處理差異不顯著（P＞0.05）。燕麥的蓋度基本隨其播種量比例的降低而降低，其中T3、T4 處理顯著低于T1、T2 和CK 處理。除T2 和T3 處理差異不顯著（P＞0.05）外，光葉紫花苕的蓋度基本隨其播種量比例的增加呈顯著增加趨勢。

圖1 出苗90 d不同處理對燕麥、光葉紫花苕和雜草蓋度的影響Fig.1 Effects on coverage of A.sativa，V.villosa Roth var.and weed under different treatments after 90 days of emergence

雜草蓋度方面，T4 處理的雜草蓋度顯著低于T1、T2處理和CK（P＜0.05），但與T3處理差異不顯著（P＞0.05）。說明燕麥與光葉紫花苕在合理播種量配比下間作，對于雜草生長起到一定程度的控制作用。

由表6所示，出苗90 d不同間作處理，其纏繞程度和病蟲害發生情況不同。由于光葉紫花苕莖蔓纏繞生長，各間作處理下其對燕麥均存在一定的纏繞，程度在62.00%～70.50%，差異不顯著（P＞0.05）。病蟲害方面，燕麥病害發生情況在不同處理下存在一定差異，未有蟲害發生。其中T3處理的燕麥發病率（葉斑?。┳畹停?3.50%），其次為T4和T2處理，而T1處理和CK 的發病率較高。光葉紫花苕在各間作處理下均無病害發生，有輕微蟲害?？梢?，本研究播種量配比的設置對于光葉紫花苕蟲害發生率的影響較小，但合理的播種量配比可有效控制病害發生。

表6 出苗90 d的間作效果和病蟲草害防控情況Tab.6 Intercropping effect and pest control under different treatments after 90 days of emergence

不同間作處理對燕麥的倒伏率和雜草防控存在差異（表6）。出苗90 d，T3的燕麥倒伏率最低，其次為T2 處理（30.00%），顯著低于CK（73.75%）和T1、T4 處理（70.00%、66.25%）。雜草控制方面，不同播種量配比下間作對雜草的防控效果不同。其中，T3、T4處理對于雜草防控效果較為顯著，其雜草鮮質量極顯著低于CK、T1 和T2 處理（P＜0.01）。說明合理播種量配比的間作對于控制燕麥倒伏和雜草具有一定成效。

2.4 不同處理對燕麥和光葉紫花苕混合青貯品質的影響

由圖2可知，不同間作混貯的CP 含量存在顯著差異（P＜0.05），均顯著高于CK（P＜0.05）。其中，T4處理的CP 含量最高（14.90%），其次為T3 處理，CP含量為12.59%，分別較CK 提高了7.51、5.20 百分點。

圖2 不同處理對燕麥和光葉紫花苕混合青貯粗蛋白含量的影響Fig.2 Effects on CP content of mixed silage of A.sativa and V.villosa Roth var.under different treatments

由表7 所示，隨著光葉紫花苕播種量比例的增加，NDF、ADF 和WSC 含量整體均呈降低趨勢。其中CK 的NDF、ADF 和WSC 含量，除與T1 處理的NDF 含量差異不顯著（P＞0.05）外，顯著高于間作混貯處理（P＜0.05）。間作處理（T1、T2、T3、T4）的ADF含量較CK 顯著降低2.27、5.70、5.37、10.11 百分點。T4處理的CF 含量顯著低于CK 和其他間作處理（P＜0.05）。不同間作處理混貯的pH 值存在顯著差異（P＜0.05），其中燕麥單作單貯的pH 值最低，T4 處理的pH 值較高。間作混貯處理的氨態氮含量均顯著高于CK（P＜0.05），其中氨態氮含量最高的是T4 處理，為0.570 mg∕g，T1、T2 和T3 處理的氨態氮含量差異不顯著（P＞0.05）。表明燕麥與光葉紫花苕混合青貯會使氨態氮含量增加，適宜播種量配比間作的混貯能將氨態氮含量控制在合適的范圍。綜合各青貯指標，T3 處理的CP 含量較高，NDF、ADF 和氨態氮含量較低，表現較佳。

表7 不同處理對燕麥和光葉紫花苕混合青貯品質的影響Tab.7 Effects on nutrient quality of mixed silage of A.sativa and V.villosa Roth var.under different treatments

3 結論與討論

香格里拉高寒區熱量條件差（冷季長，暖季短），對農業生產以及草地資源利用限制較大，嚴重阻礙了畜牧業的可持續發展[13]。采用間作等科學合理的種植方式對于資源利用率和飼草產量及品質的提高具有重要意義。但間作（混播）牧草的種間競爭力和生長期及生長性狀均存在差異，組合和比例成為影響產量和生長發育的主要因素之一[14]。本研究通過前期在云南高寒地區開展引種篩選工作的積累，發現燕麥和光葉紫花苕在該區適應性較好。因此，以燕麥和光葉紫花苕作為間作材料，開展不同播種量配比間作模式研究，以篩選適合該地的最佳模式。

牧草間作效果的重要體現之一是產量。本研究中，間作處理的燕麥鮮質量和干質量、總鮮質量和總干質量均顯著高于燕麥單作，與前人[7-8，11，15]研究結果一致。與燕麥單作相比，光葉紫花苕與燕麥間作的總產量及干草量均顯著增加（P＜0.05），間作處理的總鮮草產量較單作提高32.0%～58.3%，總干草產量提高35.2%～70.3%，說明合理的禾豆間作（混播）比例可促進產量的提高[16]。江舟等[17]對金花菜和燕麥進行間作研究結果顯示，禾豆混播比例為1∶2時，產量最高；隨著燕麥播種比例增加，1∶3的豆禾比例無法有效提高產量。本研究中，以13∶2、12∶3 和10∶5 的禾豆比例間作的產量，顯著高于燕麥單作和8∶7 的禾豆比例處理，且燕麥的高比例處理，其燕麥鮮質量和總鮮質量、總干質量均顯著高于燕麥低比例的處理，這與江舟等[17]的研究結果不盡相同。這可能是與海拔和間作（混播）組分不同有關，溫度、降水和光照等非生物因素會隨海拔不同而變化，直接影響燕麥的產量[18-19]。

禾本科與豆科牧草間作，利用時空分異進行配置，會對牧草的農藝性狀產生影響[5，12]。陳恭等[11]對燕麥和箭筈豌豆進行研究，發現間作顯著促進了燕麥株高的增長，而對箭等豌豆的生長則產生抑制效應。江舟等[17]對燕麥和金花菜的研究中同樣發現，間作前期金花菜生長較慢，燕麥生長未受影響；間作后期，金花菜播種比例大于1 的間作處理對燕麥株高的生長顯著促進。本研究中，間作前期（出苗30 d），不同播種量配比間作對燕麥和光葉紫花苕的株高影響不顯著；但隨著時間不斷延長，出苗90 d時，間作處理的燕麥株高顯著高于燕麥單作，表明間作對于燕麥株高有一定促進作用。燕麥和光葉紫花苕的生長特性以及對資源利用的方式不同，前期燕麥和光葉紫花苕個體較小且均呈直立生長，對光照等資源競爭較??；而隨著兩者不斷生長，光葉紫花苕呈明顯匍匐生長趨勢，燕麥呈垂直增高，直接影響光葉紫花苕的光能利用，且燕麥與豆科牧草間作更有利于其光合速率的提高[7]。生長后期，燕麥對氮素的需求不斷增加，光葉紫花苕作為豆科牧草能夠通過生物固氮方式提高土壤中氮素含量，從而促進燕麥生長[20]。

病害是制約牧草產量和品質的重要因素之一。近年來，通過間作等增加物種多樣性的方式，開展防控病害的研究得到廣泛關注。合理的間作模式可通過對物種、群體空間結構和時間進行優化配置，降低病害的發生率[21]。前人研究顯示，其對病害的防控效果可達16%～88%[22]。相比單作，間作（禾豆間作、林草間作）可顯著降低植物病害的發病率和病情指數[23]。本研究中，間作后期，10∶5 的禾豆播種量配比下燕麥的病害發病率最低，而13∶2的禾豆播種量配比和燕麥單作的發病率較高，說明合理的播種量配比，對控制燕麥后期的病害發生和倒伏存在一定積極作用。間作相較于單作，一定程度上增加了生物多樣性，從而提高了對病害的綜合抗性。合理的品種搭配和播種量配比下物種間的互作效應能得到有效發揮，可起到一定控制病害的作用。此外，雜草因與牧草競爭光、養分和空間等資源，會對牧草產量和品質造成直接威脅。本研究中，間作處理的雜草蓋度和鮮樣質量明顯低于燕麥單作，尤其是10∶5 和8∶7 的禾豆比例處理防雜效果最好。燕麥和光葉紫花苕的水浸提液具有多種化感物質，植株可通過釋放特定的化感物質，直接或間接影響雜草種子的萌發和植株生長[24-26]，這可能是燕麥與光葉紫花苕間作能夠防控雜草的原因之一。

合理的間套作等方式可提高牧草產量和品質，然而該區熱量條件決定了其鮮飼時間有限。青貯可減少營養物質損失，延長保存時間，是該地擴大飼料來源和調整飼草供應時期的有效方法。pH值、氨態氮、粗蛋白等是評價牧草飼料青貯發酵品質的主要指標。酸性條件可有效控制青貯過程中丁酸梭菌等有害微生物的繁殖，減少蛋白質等營養物質降解[27]。氨態氮是青貯飼料中蛋白質及氨基酸分解程度的反映，其含量高代表青貯品質較差[28-29]。馮廷旭等[30]對高寒地區燕麥與豌豆不同混播比例的青貯品質進行研究，發現隨著豆科比例增加，混播飼草的粗蛋白含量升高，ADF、NDF 含量均降低；燕麥與箭筈豌豆和飼用豌豆分別以7∶3、6∶4 混播，青貯品質較優。本研究中，間作處理中隨著光葉紫花苕播種量比例增加，混貯的粗蛋白含量增加，ADF 和NDF 含量降低，與馮廷旭等[30]的研究結果一致。其中燕麥與光葉紫花苕以10∶5間作，其粗蛋白含量較高，NDF、ADF和氨態氮含量較低，青貯品質較好。

綜合株高、產量、燕麥倒伏率、雜草和病蟲害防控、青貯品質等指標，香格里拉高寒區燕麥與光葉紫花苕間作播種量配比宜控制在10∶5。