陇中半干旱区苜蓿||玉米间作行比配置对系统产量、品质及水氮利用的影响

doi:10.11686/cyxb2025419

摘要/Abstract

摘要：

为确定陇中黄土高原半干旱区苜蓿与玉米的最佳间作行比，本研究在传统紫花苜蓿单作（A）、玉米单作（M）的基础上，设置了苜蓿||玉米5∶2间作（5A2M）、5∶3间作（5A3M）、7∶2间作（7A2M）、7∶3间作（7A3M）、9∶2间作（9A2M）和9∶3间作（9A3M）6种间作模式，系统分析了不同间作行比对间作系统干物质产量、饲用品质及水氮资源利用的影响。结果表明：间作系统干物质产量在9A2M处理达到最高（12.7 t·hm^-2），较M产量（8.4 t·hm^-2）显著增加了51.2%；系统粗蛋白产量在9A2M处理达到最高，为3.5 t·hm^-2；营养品质方面，玉米全株粗蛋白含量最高的处理是9A3M（9.0%），间作行比对苜蓿酸性、中性洗涤纤维含量无显著影响。9A2M处理的干物质水分利用效率（38.5 kg·hm^-2·mm^-1）最高，较M和A处理分别显著增加了91.5%和67.4%；氮肥利用方面，在间作系统中9A2M处理的氮肥偏生产力（149.3 kg·kg^-1）同样最高，较5A2M、5A3M、7A3M和9A3M处理显著提高了55.0%、61.2%、39.8%和29.7%。雷达图综合分析表明：9A2M处理表现最佳，适宜在陇中半干旱区推广。

关键词: 苜蓿, 玉米, 行比, 干物质产量, 营养品质, 水氮利用

Abstract:

This research aimed to determine the optimal intercropping row ratio of alfalfa （Medicago sativa） and maize （Zea mays） in the semi-arid area of the Loess Plateau in central Gansu. The experiment design was based on the traditional monoculture of alfalfa （A） and monoculture of maize （M）. Six intercropping configurations were set up： namely alfalfa/maize intercropping at ratios of 5∶2 （5A2M）， 5∶3 （5A3M）， 7∶2 （7A2M）， 7∶3 （7A3M）， 9∶2 （9A2M） and 9∶3 （9A3M）. The effects of the different intercropping row ratios on the dry matter yield， forage quality and utilization of water and nitrogen resources in the system were analyzed. It was found that： the dry matter yield of the system was highest in the 9A2M treatment （12.7 t·ha^-1）. This was 51.2% higher than the yield of M （8.4 t·ha^-1）. The crude protein yield of the system was highest （3.5 t·ha^-1） in the 9A2M treatment. In terms of nutritional quality， the treatment with the highest maize whole-plant crude protein content （9.0%） was 9A3M， and the intercropping row ratio had no significant effect on the acid and neutral detergent fiber contents of alfalfa. The highest water use efficiency of dry matter production was found in the 9A2M treatment （38.5 kg·ha^-1·mm^-1）. This was a 91.5% and 67.4% increase （P<0.05） compared to the M and A treatments， respectively. In terms of nitrogen fertilizer utilization， the partial factor productivity of nitrogen fertilizer in the 9A2M treatment （149.3 kg·kg^-1） was also the highest among the tested intercropping configurations， and was an increase of 55.0%， 61.2%， 39.8% and 29.7%， respectively， compared with the 5A2M， 5A3M， 7A3M and 9A3M treatments. A multi-trait analysis using a radar chart showed that the 9A2M treatment had the best overall performance and can be recommended for adoption in the semi-arid area of central Gansu.

Key words: alfalfa/maize intercropping, row ratio, dry matter yield, nutritional quality, water and nitrogen utilization

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图/表 14

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作物 Crop	处理 Treatments	干物质采食量 Dry matter intake （DMI， %）	可消化干物质 Digestible dry matter （DDM， %）	总可消化养分 Total digestible nutrients （TDN， %）	相对饲用价值 Relative feed value （RFV）	相对饲用品质 Relative feed quality （RFQ）
玉米Maize	5A2M	2.4±0.1a	71.0±1.6a	66.5±1.6a	135.8±1.7a	200.5±2.8c
	5A3M	3.5±0.4a	71.9±0.5a	67.3±0.4a	218.7±31.7a	321.0±10.0a
	7A2M	2.8±0.6a	71.7±2.1a	67.3±2.1a	171.5±46.1a	186.2±10.0cd
	7A3M	3.0±0.2a	72.1±1.7a	67.7±1.6a	176.7±13.7a	233.9±4.9b
	9A2M	3.0±0.6a	73.4±3.2a	68.9±3.2a	177.9±46.7a	160.3±15.4e
	9A3M	2.5±0.1a	70.6±0.5a	66.4±0.4a	132.6±1.2a	193.9±1.9cd
	M	3.1±0.1a	71.7±0.6a	67.1±0.6a	197.5±6.7a	339.3±18.1a
苜蓿Alfalfa	5A2M	3.3±0.2a	69.5±1.7b	69.3±2.2ab	178.3±14.5ab	280.6±28.2ab
	5A3M	3.2±0.2a	68.9±1.8b	68.5±2.1b	171.6±13.0ab	267.6±25.3ab
	7A2M	3.4±0.3a	71.2±2.2a	71.0±2.2a	188.8±18.3a	301.2±35.7a
	7A3M	3.2±0.2a	68.8±1.5b	68.7±1.9b	169.2±12.7b	262.9±24.7b
	9A2M	3.3±0.2a	69.4±1.2b	68.8±1.4b	178.3±11.5ab	280.7±22.4ab
	9A3M	3.4±0.2a	69.8±1.7ab	70.1±2.1ab	184.5±14.2ab	292.7±27.6ab
	A	3.2±0.2a	68.7±1.4b	68.4±1.8b	172.4±11.9ab	269.2±23.1ab

作物 Crop	处理 Treatments	干物质采食量 Dry matter intake （DMI， %）	可消化干物质 Digestible dry matter （DDM， %）	总可消化养分 Total digestible nutrients （TDN， %）	相对饲用价值 Relative feed value （RFV）	相对饲用品质 Relative feed quality （RFQ）
玉米Maize	5A2M	2.4±0.1a	71.0±1.6a	66.5±1.6a	135.8±1.7a	200.5±2.8c
	5A3M	3.5±0.4a	71.9±0.5a	67.3±0.4a	218.7±31.7a	321.0±10.0a
	7A2M	2.8±0.6a	71.7±2.1a	67.3±2.1a	171.5±46.1a	186.2±10.0cd
	7A3M	3.0±0.2a	72.1±1.7a	67.7±1.6a	176.7±13.7a	233.9±4.9b
	9A2M	3.0±0.6a	73.4±3.2a	68.9±3.2a	177.9±46.7a	160.3±15.4e
	9A3M	2.5±0.1a	70.6±0.5a	66.4±0.4a	132.6±1.2a	193.9±1.9cd
	M	3.1±0.1a	71.7±0.6a	67.1±0.6a	197.5±6.7a	339.3±18.1a
苜蓿Alfalfa	5A2M	3.3±0.2a	69.5±1.7b	69.3±2.2ab	178.3±14.5ab	280.6±28.2ab
	5A3M	3.2±0.2a	68.9±1.8b	68.5±2.1b	171.6±13.0ab	267.6±25.3ab
	7A2M	3.4±0.3a	71.2±2.2a	71.0±2.2a	188.8±18.3a	301.2±35.7a
	7A3M	3.2±0.2a	68.8±1.5b	68.7±1.9b	169.2±12.7b	262.9±24.7b
	9A2M	3.3±0.2a	69.4±1.2b	68.8±1.4b	178.3±11.5ab	280.7±22.4ab
	9A3M	3.4±0.2a	69.8±1.7ab	70.1±2.1ab	184.5±14.2ab	292.7±27.6ab
	A	3.2±0.2a	68.7±1.4b	68.4±1.8b	172.4±11.9ab	269.2±23.1ab

处理 Treatments	生育季降水量 Precipitation during the growth period （mm）	播前贮水量 Pre-sowing soil water storage capacity （mm）	收获后贮水量 Post-harvest soil water storage capacity （mm）	土壤贮水量变化量 Change in soil water storage capacity （mm）	蒸散量 Evapotran- spiration （mm）	水分利用效率 Water use efficiency （kg·hm^-2·mm^-1）	氮肥偏生产力 Nitrogen partial factor productivity （kg·kg^-1）
5A2M	371.0	259.3	198.4	60.9	431.9±23.9a	29.1±7.2abc	96.3±16.7d
5A3M	371.0	248.5	217.2	31.3	402.3±24.8a	36.1±5.8ab	92.6±6.9d
7A2M	371.0	259.3	188.5	71.3	441.8±29.8a	32.7±1.4abc	137.3±9.5bc
7A3M	371.0	228.2	185.8	42.4	413.4±7.4a	33.7±4.4ab	106.8±6.6cd
9A2M	371.0	267.2	195.9	70.8	442.3±11.3a	38.5±3.2a	149.3±1.8b
9A3M	371.0	222.9	174.1	48.7	419.7±8.7a	31.1±2.7abc	115.1±4.0cd
A	371.0	245.8	178.0	67.8	438.8±14.0a	23.0±2.5bc	200.8±16.8a
M	371.0	242.7	195.2	47.5	418.5±9.4a	20.1±0.9c	46.7±2.8e

处理 Treatments	生育季降水量 Precipitation during the growth period （mm）	播前贮水量 Pre-sowing soil water storage capacity （mm）	收获后贮水量 Post-harvest soil water storage capacity （mm）	土壤贮水量变化量 Change in soil water storage capacity （mm）	蒸散量 Evapotran- spiration （mm）	水分利用效率 Water use efficiency （kg·hm^-2·mm^-1）	氮肥偏生产力 Nitrogen partial factor productivity （kg·kg^-1）
5A2M	371.0	259.3	198.4	60.9	431.9±23.9a	29.1±7.2abc	96.3±16.7d
5A3M	371.0	248.5	217.2	31.3	402.3±24.8a	36.1±5.8ab	92.6±6.9d
7A2M	371.0	259.3	188.5	71.3	441.8±29.8a	32.7±1.4abc	137.3±9.5bc
7A3M	371.0	228.2	185.8	42.4	413.4±7.4a	33.7±4.4ab	106.8±6.6cd
9A2M	371.0	267.2	195.9	70.8	442.3±11.3a	38.5±3.2a	149.3±1.8b
9A3M	371.0	222.9	174.1	48.7	419.7±8.7a	31.1±2.7abc	115.1±4.0cd
A	371.0	245.8	178.0	67.8	438.8±14.0a	23.0±2.5bc	200.8±16.8a
M	371.0	242.7	195.2	47.5	418.5±9.4a	20.1±0.9c	46.7±2.8e

处理 Treatments	周长 Perimeter	面积 Area	面积评价值 Area evaluation value （V_i₁）	周长评价值 Perimeter evaluation value （V_i₂）	评价函数 Evaluation function （Y）	综合排序 Comprehensive rank
5A2M	4.5	1.4	0.6	0.90	0.73	5
5A3M	5.1	1.8	0.7	0.86	0.80	4
7A2M	5.5	2.2	0.9	0.90	0.90	2
7A3M	5.0	1.7	0.7	0.88	0.80	4
9A2M	5.9	2.4	1.0	0.88	0.94	1
9A3M	5.0	1.8	0.7	0.90	0.81	3
A	5.7	2.0	0.8	0.77	0.80	4
M	4.5	0.9	0.4	0.56	0.46	6