深松浅旋对半干旱区退化紫花苜蓿人工草地改良效果研究

doi:10.11686/cyxb2021216

草业学报 ›› 2022, Vol. 31 ›› Issue (1): 107-117.DOI: 10.11686/cyxb2021216

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深松浅旋对半干旱区退化紫花苜蓿人工草地改良效果研究

王斌¹(), 李满有¹, 王欣盼¹, 董秀², 庞军宝³, 兰剑¹()

^1.宁夏大学农学院，宁夏银川 750021
^2.兰州大学草地农业科技学院，甘肃兰州 730020
^3.宁夏隆德县畜牧技术推广服务中心，宁夏固原 756000

收稿日期:2021-05-25 修回日期:2021-07-05 出版日期:2021-12-01 发布日期:2021-12-01
通讯作者: 兰剑
作者简介:Corresponding author. E-mail： ndlanjian@163.com
王斌（1995-），男，宁夏中卫人，在读硕士。E-mail： 2415540536@qq.com
基金资助:
宁夏高等学校一流学科建设（草学学科）项目(NXYLXK2017A01);宁夏半干旱区退化苜蓿草地更新复壮关键技术研究与示范项目资助

Combined ploughing and tilling to improve degraded alfalfa （Medicago sativa） stands in a semi-arid region

Bin WANG¹(), Man-you LI¹, Xin-pan WANG¹, Xiu DONG², Jun-bao PANG³, Jian LAN¹()

^1.College of Agriculture，Ningxia University，Yinchuan 750021，China
^2.College of Grassland Agriculture Science and Technology，Lanzhou University，Lanzhou 730020，China
^3.Ningxia Longde County Livestock Technology Extension Service Center，Guyuan 756000，China

Received:2021-05-25 Revised:2021-07-05 Online:2021-12-01 Published:2021-12-01
Contact: Jian LAN

摘要/Abstract

摘要：

针对半干旱区退化紫花苜蓿人工草地饲草产量低、品质差问题，试验采用单因素随机区组设计，研究了不同深松浅旋程度：深松30 cm+浅旋5 cm（S₁Q₁），深松30 cm+浅旋10 cm（S₁Q₂），深松40 cm+浅旋5 cm（S₂Q₁），深松40 cm+浅旋10 cm（S₂Q₂），深松50 cm+浅旋5 cm（S₃Q₁），深松50 cm+浅旋10 cm（S₃Q₂）以及不做处理（CK）对半干旱区退化紫花苜蓿草地土壤理化性质、生产性能及饲草品质的影响，并利用主成分分析（PCA）方法评价其改良效果。3年试验结果表明，深松浅旋能够不同程度降低紫花苜蓿草地土壤容重，增加土壤孔隙度，显著提高紫花苜蓿株高、分枝数和叶茎比。其中，S₂Q₁处理可降低0~40 cm土层土壤容重，S₂Q₂处理可提高紫花苜蓿分枝数、干草产量和粗蛋白含量，降低中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维含量。经PCA综合分析，紫花苜蓿干草产量、叶茎比和粗蛋白贡献率较大，牧草相对饲喂价值和中性洗涤纤维贡献率较小；深松浅旋S₂Q₂处理能够获得较高的紫花苜蓿干草产量（6505.44 kg·hm^-2）和粗蛋白含量（20.74%）；综合性状排名由高到低依次为S₂Q₂，S₁Q₂，S₂Q₁，S₃Q₂，S₁Q₁，S₃Q₁，CK。由此说明，深松40 cm+浅旋10 cm对半干旱区退化紫花苜蓿草地改良效果最优。

关键词: 深松浅旋, 退化苜蓿草地, 产量, 品质

Abstract:

Degraded alfalfa （Medicago sativa） stands in semi-arid regions have a low forage yield and poor forage quality， but may be improved by management methods such subsoiling. We conducted a 3-year field experiment with a single factor randomized block design to study the restorative effects on soil physical and chemical properties of subsoiling combined with shallow rotary tilling： plowing to 30 cm+tilling to 5 cm （S₁Q₁）， plowing to 30 cm+tilling to 10 cm （S₁Q₂）， plowing to 40 cm+tilling to 5 cm （S₂Q₁）， plowing to 40 cm+tilling to 10 cm （S₂Q₂）， plowing to 50 cm+tilling to 5 cm （S₃Q₁）， plowing to 50 cm+tilling to 10 cm （S₃Q₂） and control （CK）. Production performance and forage quality of degraded alfalfa grassland were determined， and a principal component analysis （PCA） was used to evaluate the improvement effects of the treatments. It was found that plowing with shallow rotary tilling reduced the soil bulk density， increased soil porosity， and led to significant increases in the plant height， branch number， and leaf∶stem ratio of alfalfa. Among the treatments， S₂Q₁ reduced the soil bulk density in the 0-40 cm soil layer， and S₂Q₂ increased the branch number， hay yield， and crude protein content in alfalfa， and reduced the neutral and acid detergent fiber contents. The results of the PCA indicated that the treatments had larger effects on alfalfa hay yield， leaf∶stem ratio， and crude protein content， and smaller effects on the forage relative feeding value and neutral detergent fiber content. The S₂Q₂ treatment with deep loosening by plowing and shallow tilling led to a high alfalfa hay yield （6505.44 kg·ha^-1） and crude protein content （20.74%）. The treatments were ranked， from largest effects on the multivariate performance score for alfalfa forage to smallest， as follows： S₂Q₂，S₁Q₂，S₂Q₁，S₃Q₂，S₁Q₁，S₃Q₁，CK. Therefore， plowing to 40 cm+tilling to 10 cm was found to be the most effective treatment for improving degraded alfalfa stands in this semi-arid area.

Key words: plowing and shallow rotary cultivation, degraded alfalfa stands, yield, quality

王斌, 李满有, 王欣盼, 董秀, 庞军宝, 兰剑. 深松浅旋对半干旱区退化紫花苜蓿人工草地改良效果研究[J]. 草业学报, 2022, 31(1): 107-117.

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图/表 9

图1 不同处理间紫花苜蓿株高、一级分枝数的比较不同小写字母表示处理间差异显著（P<0.05）。下同。Different lowercase letters indicate significant differences among different treatments （P<0.05）. The same below.

Fig.1 Comparison of alfalfa plant height and number of primary branches among different treatments

图2 不同处理间紫花苜蓿叶茎比、干草产量的比较

Fig.2 Comparison of alfalfa leaf-stem ratio and hay yield among different treatments

图3 不同处理间紫花苜蓿粗蛋白含量、相对饲喂价值的比较

Fig.3 Comparison of alfalfa crude protein content and relative feeding value among different treatments

图4 不同处理间紫花苜蓿中性、酸性洗涤纤维含量的比较

Fig.4 Comparison of neutral and acid detergent fiber content of alfalfa among different treatments

图5 不同处理间退化苜蓿草地0~60 cm土壤容重比较

Fig.5 Comparison of 0-60 cm soil bulk density of degraded alfalfa grassland among different treatments

图6 不同处理间退化苜蓿草地0~60 cm土壤孔隙度比较

Fig.6 Comparison of 0-60 cm soil porosity of degraded alfalfa grassland among different treatments

表1 主成分的特征值

Table 1 Eigenvalues of principal components

项目 Items	初始特征值方差 Variance of initial eigenvalues
项目 Items	特征值 Eigenvalue	方差贡献率Variance contribution （%）	累积贡献率 Accumulative contribution （%）
主成分1 Principal component 1	6.074	75.920	75.920
主成分2 Principal component 2	1.700	21.251	97.171
主成分3 Principal component 3	0.173	2.157	99.328
主成分4 Principal component 4	0.028	0.350	99.677
主成分5 Principal component 5	0.025	0.312	99.990
主成分6 Principal component 6	0.001	0.010	100

表2 主成分对应的特征向量和载荷矩阵

Table 2 The eigenvectors and load matrix corresponding to the principal components

项目 Items	主成分1 Principal component 1		主成分2 Principal component 2
项目 Items	特征向量Feature vector	载荷Load	特征向量Feature vector	载荷Load
株高Plant height	0.349	0.861	0.367	0.478
分枝数Branch number	0.349	0.861	0.367	0.478
叶茎比Leaf/stem	0.387	0.954	0.208	0.271
干草产量Hay yield	0.397	0.978	0.139	0.181
粗蛋白Crude protein	0.386	0.951	0.080	0.104
中性洗涤纤维Neutral detergent fiber	-0.265	-0.654	0.568	0.740
酸性洗涤纤维Acid detergent fiber	-0.358	-0.883	0.341	0.445
相对饲喂价值Relative feeding value	0.317	0.781	-0.473	-0.617

表3 深松浅旋处理综合排名及得分

Table 3 Comprehensive ranking and score for plowing and shallow rotary cultivation

处理 Treatment	主成分1 Principal component 1	主成分2 Principal component 2	综合得分 Comprehensive score	排序 Ranking
CK	-4.918	0.392	-3.757	7
S₁Q₁	0.124	0.647	0.238	5
S₁Q₂	1.805	-1.955	0.983	2
S₂Q₁	0.320	1.584	0.597	3
S₂Q₂	2.783	-0.747	2.011	1
S₃Q₁	-0.795	0.493	-0.513	6
S₃Q₂	0.681	-0.414	0.441	4

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深松浅旋对半干旱区退化紫花苜蓿人工草地改良效果研究

Combined ploughing and tilling to improve degraded alfalfa （Medicago sativa） stands in a semi-arid region

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