高寒地区不同饲草单播及混播综合效益评价_李彩弟.pdf

DOI:10.11829/j.issn.1001-0629.2022-0600李彩弟，张春平，俞旸，刘玉祯，杨增增，冯斌，张小芳，张雪，杨晓霞，董全民.高寒地区不同饲草单播及混播综合效益评价.草业科学,2023,40(7):1875-1887.LICD,ZHANGCP,YUY,LIUYZ,YANGZZ,FENGB,ZHANGXF,ZHANGX,YANGXX,DONGQM.Comprehensivebenefitevaluationofmonocroppingandmixedcroppingofdifferentforagesinthealpineregion.PrataculturalScience,2023,40(7):1875-1887.高寒地区不同饲草单播及混播综合效益评价李彩弟，张春平，俞旸，刘玉祯，杨增增，冯斌，张小芳，张雪，杨晓霞，董全民（青海大学畜牧兽医科学院/青海省畜牧兽医科学院，青海省高寒草地适应性管理重点实验室，三江源区高寒草地生态教育部重点实验室（青海大学）青海西宁810016）摘要：为筛选适合青海高寒牧区一年生饲用牧草品种及其种植模式，于 2020 年在青海巴卡台农牧场开展了不同品种蚕豆(Vicia faba)、饲用油菜(Brassica napus)单播及其与燕麦(Avena sativa)混播处理下的生产性能、营养品质、经济效益及土壤养分变化研究，并进行综合效益评价。结果表明，各处理饲草干草产量在 1378.562836.46gm2，与燕麦混播提高了干草产量，其中华油杂 62+燕麦混播、饲油 2 号+燕麦混播处理干草产量最高，分别为 2836.46 和 2668.76gm2。青海13 号单播、2005-00单播处理饲草粗蛋白含量达20.13%和18.34%，显著高于其他处理(P0.05)，与燕麦混播显著降低了饲草粗蛋白、粗灰分含量(P0.05)。蚕豆单播处理 020cm 层土壤全氮、全磷、硝态氮、铵态氮、速效磷含量显著高于油菜单播草地(P0.05)，油菜与燕麦混播虽提高了草地 020cm 层土壤总氮、总磷、硝态氮、铵态氮和有效磷含量，但仍低于蚕豆单播草地。青海 13 号+燕麦混播处理净经济效益最高，2005-00+燕麦混播处理次之，华油杂 62单播处理最低。综合分析结果表明，2005-00蚕豆单播和青海 13 号蚕豆单播处理综合表现较好，可进一步研究以在青海高寒地区推广应用。关键词：高寒地区；一年生饲草；生产性能；营养品质；土壤养分；经济效益；综合评价文献标识码：A文章编号：1001-0629(2023)07-1875-13Comprehensive benefit evaluation of monocropping and mixedcropping of different forages in the alpine regionLICaidi,ZHANGChunping,YUYang,LIUYuzhen,YANGZengzeng,FENGBin,ZHANGXiaofang,ZHANGXue,YANGXiaoxia,DONGQuanmin(QinghaiProvincialKeyLaboratoryofAdaptiveManagementonAlpineGrassland,KeyLaboratoryofAlpineGrasslandEcosystemintheThree-River-Source(QinghaiUniversity),MinistryofEducation,QinghaiAcademyofAnimalScienceandVeterinaryMedicine,QinghaiUniversity,Xining810016,Qinghai,China)Abstract:ThisstudyaimedtoexploretheannualforagecropsandplantingpatternssuitableforalpinepastoralregionsinQinghai.In this study,different varieties of broad bean(Vicia faba)and rapeseed(Brassica napus)were sown inmonocroppingandmixedwithoats(Avena sativa).PlotexperimentswereconductedatQinghaiBakataiFarmin2020tomeasuretheproductionperformance,nutritionalquality,economicbenefits,andsoilnutrientsofeachtreatment,andevaluate收稿日期：2022-07-24接受日期：2022-11-09基金项目：青海省重大科技专项“青藏高原现代牧场技术研发与模式示范”(2018-NK-A2)第一作者：李彩弟(1988-)，女，甘肃会宁人，在读博士生，主要从事草地生态与环境保护研究。E-mail:通信作者：董全民(1971-)，男，甘肃天水人，研究员，博士，主要从事高寒草地生态系统管理和草地生态畜牧业等方面的研究。E-mail:第40卷第7期草业科学1875-1887Vol.40,No.7PRATACULTURALSCIENCE7/2023http:/thecomprehensivebenefit.Thehayyieldsofthetestedtreatmentswerefoundtorangefrom1378.56to2792.94gm2.Mixed cropping with oats increased hay yield,with the highest yields of 2 836.46 gm2 and 2 668.79 gm2 for thetreatmentsofHuayouza62+oatandSiyou2+oat,respectively.ThecrudeproteincontentofQinghai13(20.13%)and2005-00(18.34%)weresignificantlyhigherthanthatofothertreatments(P0.05).Soilsinthe020cmlayerwithbroadbeanmonocroppinghadhighertotalN,totalP,nitrateN,ammoniumN,andavailablePthansoilswithrapeseedmonocropping.Althoughsoilsinthe020cmlayerwiththerapeseed-oat mixtures had higher total N,total P,nitrate N,ammonium N,and available P than soils with rapeseedmonocropping,thesevalueswerestilllowerthanthoseofmonocroppingofbroadbean.ThevaluesofneteconomicbenefitswerehighestafterQinghai13+oattreatmentandlowestafterHuayouza62treatment.Themultivariatedataevaluationshowedthat2005-00monocroppingandQinghai13monocroppingperformedexcellentlyinthealpineregionofQinghaiandcouldbefurthertestedforpromotionandutilization.Keywords:alpine areas;annual forage;production performance;nutritional quality;soil nutrients;economic benefit;comprehensiveevaluationCorresponding author:DONGQuanminE-mail:草地是全球范围内分布最广泛的植被类型之一，约占陆地面积的 20%1，具有重要的生态、生产、生活等功能，在全球草地畜牧业发展及碳循环等方面发挥着不可替代的作用2。然而受气候变化和人类活动双重因素的影响，全球草地生态系统目前正面临着巨大的退化压力3。我国约 40%国土面积为天然草地，但已有近 90%的草地已经退化4。青藏高原拥有的约 1.28 亿 hm2高寒草地，构成了我国重要的碳汇和草地畜牧业生产基础5。近几十年来，在放牧超载、人口数量增长等人类活动与全球气候变化的双重压力下，青藏高原草地退化面积在80%以上6，草地退化不仅会加剧草畜供需矛盾，还严重威胁青藏高原生态安全屏障功能的发挥7-8。根据草地资源置换理论与“以小保大”原理9-10，小面积的栽培草地生产优质饲草，可以实现大面积天然草地的保护、恢复和适度利用。因此，建植高产优质的一年生栽培草地增加饲草供给，可减轻天然草地的过载放牧压力，防止草地退化，实现天然草地生态系统功能属性转移11，保障生态安全与草地畜牧业的可持续发展12。青藏高原肩负着国家生态安全屏障和草地畜牧业生产的双重使命，饲草生产需兼顾生态安全和经济效益。目前，青藏高原高寒地区一年生栽培草地建植主要以燕麦(Avena sativa)单播为主13，饲草种类与种植方式相对单一。提高饲草种类多样性与种植方式多元化对栽培草地生产力提升、饲草营养均衡、土壤养分积累和土壤环境改善有促进作用14。蚕豆(Vicia faba)全株含有丰富的粗蛋白、纤维素和微量元素等营养成分，其根系能通过根瘤菌固定空气中的氮，提高草地系统土壤氮含量、增加草地氮产量，是优良的蛋白质饲草。传统油菜硫代葡萄糖苷含量高，在芥子酶作用下会产生有素毒物质，家畜不喜食；傅廷栋院士团队培育的“双低”(低芥酸、低硫代葡萄糖苷)甘蓝型饲用油菜(Brassica napus)具有生长快、产量高和营养价值高等特点，有很高的饲用价值15。但青藏高原高寒地区针对饲用油菜、蚕豆引种建植栽培草地的研究较少。本研究引种两个华中地区饲用油菜品种和两个青海本地饲用蚕豆品种，采用各饲草品种单播及各饲草品种与燕麦混播的方式分别建植栽培草地，分析各处理下饲草的生产性能、营养品质、经济效益及土壤养分的差异，采用 TOPSIS 多准则决策模型进行综合效益评价，以期为高寒地区一年生饲用牧草种植提供模式参考。1 材料与方法 1.1 研究区概况试验地位于青藏高原东端的青海巴卡台农牧场(3615N，10055E)，海拔 3300m。该区属大陆性高原寒温带季风气候，太阳辐射强，昼夜温差大。全年平均气温在55，年最高气温 20.5，年1876草业科学第40卷http:/最低气温18.7。年均降水量 250450mm，主要集中在 7 月10 月，占全年降水量的 75%以上；年均蒸发量约为 1400mm。年日照时数 2670.43036h；年平均风速为 2.1ms1。试验地土壤类型为栗钙土。1.2 试验材料供试饲草共 5 种，青海 13 号蚕豆、2005-00蚕豆与青引 1 号燕麦由青海大学农林科学院提供，华油杂 62油菜与饲油 2 号油菜由华中农业大学提供。1.3 研究方法1.3.1 试验设计试验设置 4 个单播处理：青海 13 号单播(V1)、2005-00单播(V2)、华油杂 62单播(B1)、饲油2 号单播(B2)；4 个混播处理：青海 13 号+燕麦混播(VA1)、2005-00+燕麦混播(VA2)、华油杂 62+燕麦混播(BA1)、饲油 2 号+燕麦混播(BA2)。共8 个处理(表 1)，每个处理重复 3 次，采取完全随机区组设计，共 24 个小区；小区面积为 5000m2(250m20m)，各小区间间距 2m。采用撒播方式于 2020 年5 月中旬播种，播种同时混施有机肥、磷酸二铵和尿素，有机肥、磷酸二铵和尿素施用量分别为 375、150、75kghm2。苗期除追施尿素 75kghm2外再无除草、灌溉等其他田间管理措施。1.3.2 野外观测、样品采集及指标测定于 2020 年 9 月 10 日进行野外观测及样品采集。每个小区随机设置 3 个 1m1m 样方用于测定饲草高度、盖度及地上生物量。每个处理测定9 个样方，共计 72 个样方。测定高度时在每个样方中随机选取 15 株测定其自然高度求其均值作为高度的原始数据，随后将样方中的饲草齐地面刈割。将刈割的样品带回实验室，先在 105 下杀青 30min，随后在 70 下烘干至恒重，测定其干草产量(hayyield)。将烘干后的样品粉碎用于营养品质的测定，分别测定粗蛋白(crudeprotein,CP)、粗脂肪(crudefat,CF)、粗灰分(crudeash,CA)、酸性洗涤纤维(aciddetergentfiber,ADF)、中性洗涤纤维(neutraldetergentfiber,DNF)。CP 含量采用凯氏定氮法测定；CF 含量采用 ANKOMXT15i 型全自动脂肪分析仪测定；CA 含量采用灰化法测定；ADF 和 NDF 含量采用范氏测定法测定。在上述刈割后的样方中用直径 3.5cm 的土钻采集 010、1020、2030cm 土层土样，各样方内3 钻混合为 1 个样品，每个小区 9 个土样，共计216 个土样。土样采集完成后将其分为两份，一份鲜样用于铵态氮(ammoniumnitrogen，AN)、硝态氮(nitratenitrogen，NN)的测定，另一份阴干、碾碎、过筛用于土壤有机质(soilorganicmatter，SOM)、全氮(totalnitrogen，TN)、全磷(totalphosphorus，TP)、速效磷(availablephosphorus，AP)的测定。测定方法参照土壤农化分析16。1.4 数据统计分析相对饲用价值(relativefeedingvalue，RFV)采用以下公式计算：RFV=(DMIDDM)/1.29;DMI=120/NDF;DDM=88.90.779ADF。表 1 试验处理Table 1 Experimental treatment种植方式Sowingtreatment播种组合Sowingcombination编号Code播种量Sowingrate/(kghm2)单播Monocropping青海13号蚕豆Vicia fabaQinghai13V12252005-00蚕豆Vicia faba2005-00V2150华油杂62油菜Brassica napusHuayouza62B145饲油2号油菜Brassica napusSiyou2B245混播Mixedcropping青海13号蚕豆+燕麦Vicia fabaQinghai13+Avena sativaVA1112.5+3002005-00蚕豆+燕麦Vicia faba2005-00+Avena sativaVA275.0+300华油杂62油菜+燕麦Brassica napusHuayouza62+Avena sativaBA122.5+300饲油2号油菜+燕麦Brassica napusSiyou2+Avena sativaBA222.5+300第7期李彩弟等：高寒地区不同饲草单播及混播综合效益评价1877http:/式中：DMI(drymatterintake，%)为干物质采食量，DDM(digestibledrymatter，%)为可消化干物质。净经济效益=总经济效益成本。采用 Excel2019 整理数据，采用 R4.0.2 进行数据统计分析，对不同处理下饲草生产性能、营养品质、土壤养分、经济效益进行单因素方差分析(One-wayANOVA)，以及不同处理下不同土层土壤养分双因素方差分析(Two-wayANOVA)，并检验其显著性；使用 randomForest 程序包进行土壤养分因子对饲草 RFV 变化的相对重要性大小排序；使用 plyr 包进行所有处理的多准则决策模型 TOPSIS 分析以进行综合评价。图形通过 Origin2021 绘制。2 结果与分析 2.1 不同单播和混播处理下饲草生产性能变化单播处理下，同一物种不同品种间干草产量、高度和盖度无显著差异(P0.05)，不同物种间，蚕豆(V1、V2)干草产量高于油菜(B1、B2)，但差异不显著(P0.05)，油菜植株高度高于蚕豆，盖度低于蚕豆(图 1)。与燕麦混播对干草产量、高度和盖度的影响油菜大于蚕豆，油菜+燕麦混播处理(BA1、BA2)干草产量、盖度较油菜单播处理(B1、B2)显著提高(P0.05)。混播处理下，油菜+燕麦混播组合(BA1、BA2)干草产量高于蚕豆+燕麦混播组合(VA1、VA2)；干草产量 BA1和 BA2处理之间、VA1和 VA2处理之间无显著差异(P0.05)。所有处理中 BA1干草产量最高，为 2836.46gm2(图 1)。2.2 不同单播和混播处理下饲草营养品质变化不同处理饲草营养品质分析表明，单播条件下，V1、V2处理的粗蛋白含量分别是 B1、B2的 3 倍以上，且粗灰分含量均显著高于 B1、B2(P0.05)(图 2)。种植方式影响了饲草粗蛋白、粗脂肪、粗灰分、酸性洗涤纤维、中性洗涤纤维含量和相对饲用价值(图 2)；相比单播，各饲草与燕麦混播处理降低了粗蛋白、粗灰分、酸性洗涤纤维含量，提高了中性洗涤纤维含量；与V1、V2、B1、B2相比，VA1、VA2、BA1、BA2处理粗蛋白含量降低了57.5%、60.5%、42.2%和 35.0%，酸性洗涤纤维降低了 14.3%、3.50%、8.58%和 6.67%，粗灰分降低了 20.61%、19.01%、5.34%和49.14%，中性洗涤纤维提高了 3.0%、5.1%、11.8%和8.2%，其中 B1处理与 BA1处理之间粗脂肪、粗灰分、酸性洗涤纤维无显著差异(P0.05)。混播处理中，VA1和 VA2处 理 饲 草 粗 蛋 白 含 量 显 著 高 于BA1和 BA2(PVA2BA2BA1；各混播处理间粗脂肪、酸性洗涤纤维和中性洗涤纤维和相对饲用价值没有显著差ababbabaacbcababbabaaaabbaab0*0160110105100959085150140130120110*04 0003 5003 0002 5002 0001 500*BA2B2BA1B1VA2V2VA1V1BA2B2BA1B1VA2V2VA1V1BA2B2BA1B1VA2V2VA1V1处理 Treatment处理 Treatment处理 Treatment单播 Monocropping混播 Mixed cropping高度 Height/cm干草产量Hay yield/(gm2)盖度 Coverage/%图 1 不同饲草单播及混播处理下饲草生产性能变化Figure 1 Changes in forage production performance in different mono-and mixed cropping forageV1、VA1、V2、VA2、B1、BA1同表1。不同小写字母表示同一种植方式下不同处理间差异显著(P0.05)。*和*分别表示单播与混播间差异显著(P0.05)和极显著(P0.05)。所有处理中，相对饲用价值、粗蛋白含量、粗脂肪含量最高的分别是 B1、V1、B2，粗灰分、酸性洗涤纤维和中性洗涤纤维含量最低的分别是 BA2、BA1、B1(图 2)。2.3 不同单播和混播处理下土壤养分特征对不同种植方式下不同土层土壤养分含量进行双因素方差分析得出，种植方式(单播、与燕麦混播)和土层(010、1020、2030cm)及其二者的互作都对土壤有机质、总氮、总磷、硝态氮、铵态氮和速效磷含量有显著影响(P0.01)(图 3、图 4)。单播方式下，油菜单播处理(B1、B2)010、1020cm 土壤有机质含量显著高于蚕豆单播(V1、V2)(P0.05)，而其他养分含量远低于蚕豆单播(V1、V2)；各单播处理土壤养分在 2030cm 土层下基本无明显差异(图 3、图 4)。不同种植方式下不同深度的土壤养分含量不同；与混播处理 BA1、BA2相比，B1、B2处理在010、1020 和2030cm3 个土层中基本具有高的土壤有机质含量与低的全氮、全磷、硝态氮、铵态氮和速效磷含量，V1、V2处理呈现与B1、B2处理基本相反的现象；其中 V1处理 010cm(P0.01)、1020cm(P0.05)土层中土壤有机质含量显著低于 VA1，全氮、全磷、硝态氮、铵态氮、速效磷含量显著高于 VA1(P0.05)。混播方式下，VA1和BA2处理 010 和 1020cm 土壤有机质含量显著高于 VA2、BA1(P0.05)，但混播处理中VA1全氮、全磷、硝态氮、速效磷含量显著高于其他混播处理(P0.05)。所有处理中，土壤有机质含量最高值出现在 B1处理 1020cm 土层，土壤全氮、全磷、硝态氮、速效磷含量最高值均出现在 VA2处理 1020cm 土层，土壤铵态氮含量最高值出现在V2处理 010cm 土层。各处理土壤养分含量在土层之间存在差异，且部分处理的土层之间养分含量变化具有相同趋势，其中 V1、V2处理下土壤总氮、总磷、硝态氮，铵态氮、速效磷含量随土层深度的增加呈下降趋势，B2和 VA1处理呈相反趋势；VA2、BA1处理下的土壤总氮、总磷、硝态氮含量随土层深度的增加呈增大后减小的趋势，在 1020cm 土层达最大值，B1处理下的土壤总氮、总磷、硝态氮、铵态氮和速效磷含量随土层深度的增加呈先减小后增大的趋势。baaaaaaaaabbaabbababbaaaaaabdcaaabbabbbaaaaaaaaaaaa010095908580750510152025*0.01.52.02.53.00345678*056586062646668*04045505560*相对饲用价值Relative feeding value粗蛋白Crude protein/%粗脂肪Crude fat/%粗灰分Crude ash/%中性洗涤纤维Neutral detergent fiber/%酸性洗涤纤维Acid detergent fiber/%处理 Treatment处理 Treatment处理 Treatment单播 Monocropping混播 Mixed croppingBA2B2BA1B1VA2V2VA1V1BA2B2BA1B1VA2V2VA1V1BA2B2BA1B1VA2V2VA1V1图 2 不同饲草品种单播及混播处理下饲草营养品质变化Figure 2 Changes in forage nutritional quality in different mono-and mixed cropping forage第7期李彩弟等：高寒地区不同饲草单播及混播综合效益评价1879http:/ 2.4 不同种植方式下影响RFV 的主要土壤养分因子随机森林模型可以评估变量的重要性17-19。RFV 是反映饲草营养价值的一个综合指标，为进一步探讨土壤养分对 RFV 的影响在不同饲草种植方式间的变化，采用随机森林模型对单播及混播方式下土壤养分因子进行了相对重要性排序，分析其对RFV 的影响程度，其中均方误差增量(IncMSE，%)值越大，因子越重要。由图 5 可知，在饲草单播种植方式下，土壤有机质、全磷、全氮是土壤养分因子对 RFV 变化贡献较高的因子；在各饲草与燕麦混播种植方式下，铵态氮、硝态氮和速效磷是土壤养分因子对 RFV 变化贡献较高的因子。2.5 不同单播和混播处理经济效益分析以研究区蚕豆干草 1.8CNYkg1、油菜干草 0.5CNYkg1、蚕豆+燕麦混合干草2.1CNYkg1、油菜+燕麦混合干草 1.1CNYkg1、磷酸二铵 3.5CNYkg1、尿素 2.3CNYkg1计算各处理的净经济效益。结果表明，除 V2处理与 VA2处理经济效益具有显著差异(P0.05)外，各饲草单播和与燕麦混播间经济效益差异极显著(P0.01)(图 6)。单播种植方式下，V2处理经济效益显著高于 B1、B2处理(P0.05)，且 B1和 B2处理经济效益均为负值。在各饲草草种与燕麦混播播种植方式下，VA1、VA2处理经济效益显著高于 BA1、BA2处理(PV1VA1VA2BA1BA2B2B1，分 别 为 0.720、0.689、0.636、0.630、0.431、0.318、0.254 和 0.116。因此，从综合饲草的生产性能、营养品质、土壤养分和经济效益角度来看，2005-00蚕豆单播优于其他品种饲草单播及其与燕麦混播种植模式。bcaaacbadcababcababbaaaabacccabcbacccabcabbbabbbbacdcabcbadccabcabbbacbc060801001200608010012006080100120*012340123401234*0.00.20.40.60.80.00.20.40.60.80.00.20.40.60.8*全磷Total phosphorus/(gkg1)全氮Total nitrogen/(gkg1)有机质Organic matter/(gkg1)单播 Monocropping混播 Mixed cropping种植方式：P 0.05；土壤深度：P 0.05；种植方式 土壤深度：P 0.05Planting pattern:P 0.05;Soil depth:P 0.05;Planting pattern soil depth:P 0.05 010 cm1020 cm2030 cmBA2B2BA1B1VA2V2VA1V1BA2B2BA1B1VA2V2VA1V1BA2B2BA1B1VA2V2VA1V1处理 Treatment处理 Treatment处理 Treatment图 3 不同饲草品种单播及混播处理土壤有机质、全氮、全磷含量Figure 3 Soil organic matter,total nitrogen,and total phosphorus content in different mono-and mixed cropping forage1880草业科学第40卷http:/ 3 讨论 3.1 不同饲草品种单播和混播处理对饲草产量和营养品质的影响饲草的产量是衡量其生产力和适应性的重要指标，栽培草地建设的首要目的便是提高产量。饲草混播体系可通过提高资源利用率、种间协同或竞争作用、生物多样性效应等提高生产力20-22。研究发现，混播较单播饲草干草产量可提高21.5%79.0%23。马妍琪24对青藏高原高寒牧区高产优质牧草的混播模式研究结果表明，蚕豆与燕麦混播后草产量高于燕麦单播和蚕豆单播。袁英良等25在吉林试验结果得出，油菜与燕麦混播组在 3 个生育期(抽薹期、盛花期、结荚期)的干草产量均高于油菜、燕麦单播。本研究中，混播干草产量均高于单播，这得益于燕麦叶片直立生长，蚕豆和油菜叶片水平生长，禾草须根系浅而密，豆草、油菜根系深而直，在蚕豆+燕麦、油菜+燕麦混播体系中，植株在茎叶bacccabcbadccabcabbbabbbaabbbaababdcbaababababaaaabacccabcbaccbabbabbbabcbc024681002468100246810*024681012024681012024681012*0.00.20.40.60.81.01.20.00.20.40.60.81.01.20.00.20.40.60.81.01.2*速效磷Available phosphorus/(mgkg1)铵态氮Ammonium nitrogen/(mgkg1)硝态氮Nitrate nitrogen/(mgkg1)单播 Monocropping混播 Mixed cropping种植方式：P 0.05；土壤深度：P 0.05；种植方式 土壤深度：P 0.05Planting pattern:P 0.05;Soil depth:P 0.05;Planting pattern soil depth:P 0.05BA2B2BA1B1VA2V2VA1V1BA2B2BA1B1VA2V2VA1V1BA2B2BA1B1VA2V2VA1V1处理 Treatment处理 Treatment处理 Treatment010 cm1020 cm2030 cm图 4 不同饲草品种单播及混播处理土壤硝态氮、铵态氮、速效磷含量Figure 4 Soil ammonium nitrogen,nitrate nitrogen,and available phosphorus content indifferent mono-and mixed cropping forage456789456789ab有机 Soil organic matter有机 Soil organic matter全磷 Total phosphorus全磷 Total phosphorus全氮 Total nitrogen全氮 Total nitrogen 态氮 Ammonium 态氮 Ammonium硝态氮 Nitrate nitrogen硝态氮 Nitrate nitrogen 效磷 Available phosphorus 效磷 Available phosphorus均方差增 Increase in mean squared error/%均方差增 Increase in mean squared error/%单播 Monocropping混播 Mixed cropping图 5 土壤养分对单播及混播饲草相对饲用价值(RFV)的重要性排序Figure 5 Ranking of the importance of soil nutrients to the relative forage value(RFV)of mono-and mixed cropping forage第7期李彩弟等：高寒地区不同饲草单播及混播综合效益评价1881http:/空间分布、地下根系分布等方面实现了生态位互补，其分区获取地上光资源与地下土壤资源，能够充分利用空间提高光合作用能力及土壤养分吸收效率26-27，增加了饲草有机物的积累，提高了饲草产量。另外，干草产量存在物种差异，单播方式下蚕豆干草产量高于油菜，混播方式下油菜+燕麦体系干草产量高于蚕豆+燕麦体系。营养品质是衡量饲草优质程度的重要方面，饲草所含营养成分的种类和数量决定了饲草的营养品质28。粗蛋白、粗脂肪、酸性洗涤纤维、中性洗涤纤维和粗灰分等营养成分是评价饲草品质的重要指标，粗脂肪、粗蛋白、粗灰分体现饲草的营养价值，酸性洗涤纤维和中性洗涤纤维决定了牧草的采集率和消化率29-30，维持饲草较高的粗蛋白、粗脂肪和较低的粗纤维、粗灰分含量是提高饲草品质的前提。相比一般饲草，豆科饲草具有蛋白含量高的优势30，本研究中蚕豆全株干草(青海 13 号和2005-00)粗蛋白含量远高于饲用油菜(华油杂62和饲油 2 号)；蚕豆和油菜两个物种间相对饲用价值、酸性洗涤纤维和中性洗涤纤维基本没有显著差异，这与前人对反刍动物常用粗饲料营养价值的研究结果相似31。不同品种的豆科和芸苔属饲草营养成分含量不同32-33，且在与禾本科饲草混播时效果不同34-35。周娟娟等36研究结果发现，相比禾+豆混播及禾草单播，豆科单播有更高的粗蛋白、更低的粗纤维；王旺年等37研究结果认为油菜与禾草混播饲草粗蛋白含量显著低于油菜单播，还有研究发现，与油菜单播相比，油菜+燕麦混播降低了饲草酸性洗涤纤维、提高了中性洗涤纤维含量。本研究得到与以上研究一致的结果，青海 13 号蚕豆、2005-00蚕豆和饲油 2 号油菜单播全株干草粗蛋白、粗灰分含量均分别显著高于与燕麦混播，且各饲草品种与燕麦混播降低了饲草粗灰分和酸性洗涤纤维含量、提高了中性洗涤纤维含量。3.2 不同饲草品种单播及混播处理对土壤养分的影响不同物种饲草在同一种植方式下草地土壤养分含量不同38-39。本研究发现，蚕豆单播草地 020cm土层土壤有机质含量显著低于油菜，全氮、全磷、硝态氮、铵态氮、速效磷含量显著高于油菜，各饲草2030cm 土层土壤养分含量基本没有明显差异。这可能与油菜根系在 020cm 土层的分布量大于蚕豆40-41，而蚕豆具备与根瘤菌共生固氮和分泌根系分泌物提高土壤整体肥力的特性有关42。另外，4 种饲草单播草地的土壤养分垂直分布不一致，两种蚕豆单播草地土壤全氮、全磷、硝态氮、铵态氮、速效磷垂直分布与大部分草地相似，即由表层向下逐渐减少43；两种饲料油菜单播草地全氮、全磷、硝态氮、速效磷含量在 2030cm 土层含量最高，这与油菜根系分布特点密切相关41,44。蚕豆、饲料油菜与燕麦混播后，土壤养分含量出现不同物种趋同、同一物种趋异的现象，即2005-00蚕豆+燕麦和华油杂 62油菜+燕麦混播草地 020cm 土层土壤有高的全氮、全磷、硝态氮、铵态氮、速效磷含量和低的有机质含量，且在 030cm 土层，除铵态氮和速效磷外其他养分含量随土壤深度增加呈先aabbaabb*单播 Monocropping混播 Mixed cropping经济效益Economic benefit/(yuanhm2)50 00040 00030 00020 00010 000010 00020 000BA2B2BA1B1VA2V2VA1V1处理 Treatment图 6 不同饲草品种单播及混播处理下经济效益Figure 6 The economic benefit of different mono-andmixed cropping forage0.000.250.500.751.00贴近度值 CiBA2B2BA1B1VA2V2VA1V1图 7 不同饲草品种单播及混播综合评价Figure 7 Comprehensive evaluation of differentmono-and mixed cropping forage1882草业科学第40卷http:/增加后减小趋势，而青海 13 号蚕豆+燕麦和饲油 2 号油菜+燕麦混播草地 020cm 土层土壤有高的有机质含量低的全氮、全磷、硝态氮、铵态氮、速效磷含量。因此，从土壤养分高效利用与积累角度考虑，相比油菜，蚕豆单播更有利于土壤养分积累，尤其是2005-00蚕豆；相比其他 3 种混播组合，2005-00蚕豆+燕麦更有利于土壤养分积累。饲草种植方式会影响土壤养分的高效利用与积累，因此，选择适宜的饲草种植方式是栽培草地优势获得及土壤养分含量提高的关键所在。已有研究表明，禾草与豆草混播体系、饲料油菜与其他饲草混播体系比单一饲草体系更有利于土壤有机质、氮素、磷素养分的积累与速效养分含量的提高37,45-46。本研究表明，相比青海 13 号+燕麦混播、华油杂62单播，青海 13 号蚕豆单播、华油杂 62油菜+燕麦混播更有利于 020cm 土层土壤总氮、总磷、硝态氮、铵态氮和速效磷积累，青海 13 号蚕豆+燕麦混播、华油杂 62油菜单播更有利于 020cm土层土壤有机质的积累，2005-00蚕豆和饲油2 号油菜两种饲草分别与燕麦混播后土壤养分变化不显著，且除青海 13 号蚕豆外，各饲草单播与混播草地间 2030cm 土层土壤有机质、全氮、铵态氮、速效磷没有显著差异。因此，并不是任何混播草地都具有比单播草地土壤养分总量高和有效性提高的优势，这是因为植物生长在一起共享资源时就会出现不同程度的竞争或协同作用47，蚕豆可通过根瘤固氮体系提供自身生长所需 80%的氮源48，固氮过程中蚕豆吸收的阳离子多于阴离子，根系在释放 H+后造成的土壤酸化环境易于有机磷的活化49，提高了土壤氮素和磷素水平，而燕麦以 11 混播比例的加入建立了其与蚕豆对土壤养分的种间竞争关系，增加了地上植株对土壤氮素和磷素的消耗，使土壤氮素、磷素在蚕豆+燕麦混播系统低于蚕