混播比例对两种苜蓿混播草地产量和种群密度稳定性的影响

doi:10.11686/cyxb2022205

草业学报 ›› 2023, Vol. 32 ›› Issue (5): 127-137.DOI: 10.11686/cyxb2022205

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混播比例对两种苜蓿混播草地产量和种群密度稳定性的影响

叶婷¹^,³(), 吴晓娟²^,³, 芦奕晓²^,³, 刘生娟¹^,³, 姜卓慧¹^,³, 杨惠敏¹^,²^,³()

^1.兰州大学草业科学国家级实验教学示范中心，甘肃兰州 730020
^2.兰州大学甘肃庆阳草地农业生态系统国家野外科学观测研究站，甘肃兰州 730020
^3.兰州大学草地农业科技学院，甘肃兰州 730020

收稿日期:2022-05-06 修回日期:2022-08-18 出版日期:2023-05-20 发布日期:2023-03-20
通讯作者: 杨惠敏
作者简介:E-mail： huimyang@lzu.edu.cn
叶婷（2000-），女，贵州盘州人，在读本科。E-mail： yet19@lzu.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金(31572460)

Effect of planting ratio on the stability of forage yield and population density in two alfalfa-grass mixtures

Ting YE¹^,³(), Xiao-juan WU²^,³, Yi-xiao LU²^,³, Sheng-juan LIU¹^,³, Zhuo-hui JIANG¹^,³, Hui-min YANG¹^,²^,³()

^1.National Demonstration Center for Experimental Grassland Science Education，Lanzhou University，Lanzhou 730020，China
^2.National Field Scientific Observation and Research Station of Grassland Agro-ecosystems in Gansu Qingyang，Lanzhou University，Lanzhou 730020，China
^3.College of Pastoral Agriculture Science and Technology，Lanzhou University，Lanzhou 730020，China

Received:2022-05-06 Revised:2022-08-18 Online:2023-05-20 Published:2023-03-20
Contact: Hui-min YANG

摘要/Abstract

摘要：

混播比例是混播草地适应性和稳定性的主要调节因素，因气候和土壤条件的不同而表现区域特异性。在陇东黄土高原雨养条件下，亟需构建混播组合和比例适当的苜蓿混播草地。选用苜蓿-无芒雀麦（MB）和苜蓿-猫尾草（MP）组合，建立了3个混播比例（苜蓿∶禾草=7∶3、5∶5、3∶7）的混播草地，以3种牧草单播为对照，对牧草产量、种群密度动态进行了分析，探究不同混播组合和比例下混播草地的稳定性。结果表明，混播比例对MP和MB混播草地牧草产量和种群密度稳定性均有显著影响，群落结构稳定性随草地年龄增大逐年降低。MB的苜蓿和禾草单产量及草地总产量显著高于MP，但2和5龄时二者间差异不显著。随2种混播下苜蓿比例增大，2、4和5龄草地总产量先升高后降低，3龄草地总产量升高；草地中苜蓿相对产量相异度系数呈先降低后升高趋势（3龄MB例外），禾草相对产量相异度系数的变化趋势不一致。MP下苜蓿和禾草相对种群密度相异度系数随苜蓿比例增大而呈先降低后升高趋势，5∶5混播下群落结构稳定性最弱；MB模式下，仅5龄草地苜蓿和禾草相对种群密度相异度系数随苜蓿比例增大而呈升高趋势。综上，MB能显著提高产量，较好地维持群落稳定性。在陇东黄土高原地区，建议可优先实行7∶3苜蓿-无芒雀麦混播，并在第5年换茬或施肥。

关键词: 苜蓿, 猫尾草, 无芒雀麦, 混播比例, 生产性能, 结构稳定性

Abstract:

The planting ratio is one of the main factors affecting the suitability and stability of mixed forage crop plantings， and it differs among different regions and areas because of differences in climate and soil conditions. In the rainfed area of the Longdong Loess Plateau of China， it is urgent to generate mixed alfalfa （Medicago sativa） forage crop plantings with an optimized combination and mixing ratio. In this study， to reveal the stability of mixed grasslands under different combinations and mixing ratios， we analyzed the dynamics of forage yield and population density in two different mixtures； alfalfa-smooth bromegrass （Bromus inermis）（MB） and alfalfa-timothy grass （Phleum pratense）（MP）. Three alfalfa∶grass planting ratios were established： 7∶3， 5∶5 and 3∶7. The controls were alfalfa only and grass only. The planting ratio significantly affected the stability of forage yield and the population density of MP and MB， and the stability of community structure decreased with grassland age. The yield of alfalfa and grass and total yield were significantly higher for MB than for MP at all ages except 2 years and 5 years. As the proportion of alfalfa increased in the two mixtures， the total forage yield initially increased and then decreased at the 2-， 4- and 5-year ages， but only increased at the 3-year age. With the increase in the proportion of alfalfa in the two types of mixture， the relative yield dissimilarity coefficient of alfalfa decreased and then increased （except for 3-year MB）， while there were inconsistent changes for the grasses. In MP， the relative population density dissimilarity coefficient of alfalfa and grass initially decreased and then increased with increasing proportions of alfalfa， and the stability of community structure was the weakest in the 5∶5 MP treatment. In MB， the relative population density dissimilarity coefficient of alfalfa and grass increased with increasing proportions of alfalfa only in the 5-year grasslands. In conclusion， compared with MP， MB can significantly increase forage yield and better maintain community stability. In the rainfed Loess Plateau area， it is recommended to establish an alfalfa-smooth bromegrass mixture with a planting ratio of 7∶3， and to replant or supply fertilizer in the fifth year.

Key words: alfalfa, timothy, smooth bromegrass, mixing ratio, productivity, structure stability

叶婷, 吴晓娟, 芦奕晓, 刘生娟, 姜卓慧, 杨惠敏. 混播比例对两种苜蓿混播草地产量和种群密度稳定性的影响[J]. 草业学报, 2023, 32(5): 127-137.

Ting YE, Xiao-juan WU, Yi-xiao LU, Sheng-juan LIU, Zhuo-hui JIANG, Hui-min YANG. Effect of planting ratio on the stability of forage yield and population density in two alfalfa-grass mixtures[J]. Acta Prataculturae Sinica, 2023, 32(5): 127-137.

图/表 10

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土层 Soil layer （cm）	全磷 Total phosphorus （mg·g^-1）	速效磷 Available phosphorus （mg·kg^-1）	全钾 Total potassium （mg·g^-1）	速效钾 Available potassium （mg·kg^-1）	全氮 Total nitrogen （mg·g^-1）	铵态氮 Ammonium nitrogen （mg·kg^-1）	硝态氮 Nitrate nitrogen （mg·kg^-1）
0~10	0.6	19.2	4.6	272.5	1.0	2.6	23.3
10~20	0.5	20.2	5.7	101.6	0.9	3.0	21.1
20~30	0.6	12.7	5.5	84.5	0.7	2.6	17.3
30~60	0.3	5.5	7.3	124.3	0.7	2.3	18.7
60~90	0.3	1.9	7.6	94.5	0.7	3.0	21.9

土层 Soil layer （cm）	全磷 Total phosphorus （mg·g^-1）	速效磷 Available phosphorus （mg·kg^-1）	全钾 Total potassium （mg·g^-1）	速效钾 Available potassium （mg·kg^-1）	全氮 Total nitrogen （mg·g^-1）	铵态氮 Ammonium nitrogen （mg·kg^-1）	硝态氮 Nitrate nitrogen （mg·kg^-1）
0~10	0.6	19.2	4.6	272.5	1.0	2.6	23.3
10~20	0.5	20.2	5.7	101.6	0.9	3.0	21.1
20~30	0.6	12.7	5.5	84.5	0.7	2.6	17.3
30~60	0.3	5.5	7.3	124.3	0.7	2.3	18.7
60~90	0.3	1.9	7.6	94.5	0.7	3.0	21.9

种植模式Planting pattern	牧草组合及比例Forage combination and mixing ratio	播量Sowing rate （kg·hm^-2）	处理编号Code
混播Mixture	苜蓿∶猫尾草7∶3 Alfalfa∶timothy 7∶3	10.5，4.5	M₇P₃
	苜蓿∶猫尾草5∶5 Alfalfa∶timothy 5∶5	7.5，7.5	M₅P₅
	苜蓿∶猫尾草3∶7 Alfalfa∶timothy 3∶7	4.5，10.5	M₃P₇
	苜蓿∶无芒雀麦7∶3 Alfalfa∶smooth bromegrass 7∶3	10.5，9.0	M₇B₃
	苜蓿∶无芒雀麦5∶5 Alfalfa∶smooth bromegrass 5∶5	7.5，15.0	M₅B₅
	苜蓿∶无芒雀麦3∶7 Alfalfa∶smooth bromegrass 3∶7	4.5，21.0	M₃B₇
单播Monoculture	100%苜蓿Pure alfalfa	15.0	M
	100%猫尾草Pure timothy	15.0	P
	100%无芒雀麦Pure smooth bromegrass	30.0	B

种植模式Planting pattern	牧草组合及比例Forage combination and mixing ratio	播量Sowing rate （kg·hm^-2）	处理编号Code
混播Mixture	苜蓿∶猫尾草7∶3 Alfalfa∶timothy 7∶3	10.5，4.5	M₇P₃
	苜蓿∶猫尾草5∶5 Alfalfa∶timothy 5∶5	7.5，7.5	M₅P₅
	苜蓿∶猫尾草3∶7 Alfalfa∶timothy 3∶7	4.5，10.5	M₃P₇
	苜蓿∶无芒雀麦7∶3 Alfalfa∶smooth bromegrass 7∶3	10.5，9.0	M₇B₃
	苜蓿∶无芒雀麦5∶5 Alfalfa∶smooth bromegrass 5∶5	7.5，15.0	M₅B₅
	苜蓿∶无芒雀麦3∶7 Alfalfa∶smooth bromegrass 3∶7	4.5，21.0	M₃B₇
单播Monoculture	100%苜蓿Pure alfalfa	15.0	M
	100%猫尾草Pure timothy	15.0	P
	100%无芒雀麦Pure smooth bromegrass	30.0	B

因素 Effector	苜蓿产量Alfalfa yield		禾草产量Grass yield		总产量Total yield
因素 Effector	F	P	F	P	F	P
年龄Age	128.802	<0.001	205.109	<0.001	395.374	<0.001
混播组合Combination	2.528	0.116	34.782	<0.001	20.373	<0.001
混播比例Mixing ratio	226.270	<0.001	221.625	<0.001	149.782	<0.001
年龄×混播组合Age×combination	9.419	<0.001	104.355	<0.001	14.403	<0.001
年龄×混播比例Age×mixing ratio	36.332	<0.001	21.239	<0.001	36.686	<0.001
混播组合×混播比例Combination×mixing ratio	1.588	0.186	13.213	<0.001	2.264	0.070
年龄×混播组合×混播比例Age×combination×mixing ratio	5.821	<0.001	45.838	<0.001	2.372	0.011

混播比例对两种苜蓿混播草地产量和种群密度稳定性的影响

Effect of planting ratio on the stability of forage yield and population density in two alfalfa-grass mixtures

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Metrics

因素Effector	F	P
年龄Age	28.382	<0.001
混播组合Combination	1.055	0.116
混播比例Mixing ratio	0.257	0.775
年龄×混播组合Age×combination	22.079	0.001
年龄×混播比例Age×mixing ratio	2.117	0.068
混播组合×混播比例Combination×mixing ratio	0.424	0.657
年龄×混播组合×混播比例Age×combination×mixing ratio	5.651	0.001

因素 Effector	相对产量相异度系数C_D-RY				相对种群密度相异度系数C_D-RPD
	苜蓿Alfalfa		禾草Grass		苜蓿Alfalfa		禾草Grass
	F	P	F	P	F	P	F	P
年龄Age	11.650	<0.001	7.395	0.002	17.919	<0.001	44.296	<0.001
混播组合Combination	37.023	<0.001	31.748	<0.001	5.199	0.029	1.915	0.175
混播比例Mixing ratio	29.553	<0.001	4.865	0.003	1.591	0.218	9.010	0.001
年龄×混播组合Age×combination	5.049	0.009	15.047	<0.001	4.368	0.020	0.468	0.630
年龄×混播比例Age×mixing ratio	9.787	<0.001	0.552	0.699	1.125	0.360	5.670	0.001
混播组合×混播比例Combination×mixing ratio	19.152	<0.001	5.746	0.007	4.900	0.013	10.728	<0.001
年龄×混播组合×混播比例Age×combination×mixing ratio	9.553	<0.001	4.227	0.006	1.153	0.384	4.897	0.003

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