苜蓿种子田间作小黑麦对饲草产量、水分利用及苜蓿种子产量的影响

doi:10.11686/cyxb2024366

摘要/Abstract

摘要：

针对宁夏引黄灌区地下水位高引起苜蓿营养生长过盛，限制了其生殖生长，造成种子产量低等问题，试验采用单因素随机区组设计，于2022年9月在紫花苜蓿种子田间作小黑麦，小黑麦的播量设置5个水平，分别为90（IMS₁）、135（IMS₂）、180（IMS₃）、225（IMS₄）、270 kg·hm^-2（IMS₅），苜蓿单播为对照（SM），研究了不同播量小黑麦与紫花苜蓿间作对第一茬牧草产量、水分利用以及第2茬紫花苜蓿种子生产性能的影响。结果表明：小黑麦与紫花苜蓿间作其总干草产量和粗蛋白产量较紫花苜蓿单作平均提高了25.71%和6.62%。小黑麦与紫花苜蓿间作可促进复合群体用水，提高水分利用效率，为第2茬紫花苜蓿种子收获提供适宜的土壤水分环境，进而促进植株的个体发育和种子产量。其中间作群体耗水量较紫花苜蓿单作均显著提高，且在IMS₄处理下，耗水量达到最大，为455.72 mm。同时，在IMS₄处理下苜蓿实际种子产量达到最高，为448 kg·hm^-2，较紫花苜蓿单作提高了28.33%。因此，小黑麦播种量为225 kg·hm^-2时与紫花苜蓿种子田间作有利于提高第一茬草地生产性能和水分利用效率，同时对第2茬紫花苜蓿种子生产具有明显的正效应。

关键词: 小黑麦, 间作, 干草产量, 水分利用效率, 苜蓿种子产量

Abstract:

The high water table in the diverted irrigation area of Ningxia causes low seed yield of alfalfa （Medicago sativa）， because the excessive nutrient supply favors its vegetative growth and limits its reproductive growth. We conducted a field experiment to explore whether intercropping with triticale （Triticosecale） could address this issue. The field experiment began in September 2022， and had a one-way randomized block design， with triticale intercropped with alfalfa. Five seeding rates of triticale were tested， namely： 90 （IMS₁）， 135 （IMS₂）， 180 （IMS₃）， 225 （IMS₄）， and 270 kg·ha^-1 （IMS₅）. Alfalfa monoculture served as the control （SM）. The effects of intercropping with triticale at different seeding rates on the yield of the first forage crop， and the water use and seed production of the second alfalfa crop were investigated. The results show that intercropping with triticale increased the total hay yield and crude protein yield of alfalfa by an average of 25.71% and 6.62%， respectively， compared with those of SM. Intercropping of triticale with alfalfa promoted the water use of the composite population， improved the water use efficiency， and provided a suitable soil moisture environment for the second crop of alfalfa， leading to improved individual plant development and seed yield. The water consumption was significantly higher in all the intercropping treatments than in SM， reaching the maximum of 455.72 mm in the IMS₄ treatment. The alfalfa actual seed yield reached the maximum of 448 kg·ha^-1 in the IMS₄ treatment， which was 28.33% higher than that of SM. Therefore， intercropping of triticale at a sowing rate of 225 kg·ha^-1 with alfalfa improved the performance of the first crop in terms of grass production and water use， and had a significant positive effect on the second crop in terms of alfalfa seed production.

Key words: triticale, intercropping, dry matter yield, water use efficiency, alfalfa seed yield

张译尹, 王斌, 王腾飞, 兰剑, 胡海英. 苜蓿种子田间作小黑麦对饲草产量、水分利用及苜蓿种子产量的影响[J]. 草业学报, 2025, 34(8): 43-53.

Yi-yin ZHANG, Bin WANG, Teng-fei WANG, Jian LAN, Hai-ying HU. Effects of intercropping triticale with alfalfa on system yield， resource utilization， and alfalfa seed yield[J]. Acta Prataculturae Sinica, 2025, 34(8): 43-53.

图/表 8

图1 2022和2023年试验区不同月份降水量和温度

Fig.1 Precipitation and temperature in different months of the test area in 2022 and 2023

图2 种植模式

Fig.2 Planting pattern

图3 不同处理下总干草产量和粗蛋白产量不同小写字母表示不同处理间差异显著（P<0.05），下同。Different lowercase letters indicate significant differences among different treatments （P<0.05）， the same below.

Fig.3 Total hay yield and crude protein yield under different treatments

图4 不同处理下土壤含水量和土壤贮水量

Fig.4 Soil water content and soil water storage under different treatments

图5 不同处理下土壤耗水量与水分利用效率

Fig. 5 Soil water consumption and water use efficiency under different treatments

表1 不同处理对苜蓿种子产量构成因素的影响

Table 1 Effect of different treatments on the components of alfalfa seed yield

处理 Treatment	每m²生殖枝数 Reproductive branches per m²	每生殖枝花序数 Number of inflorescences per reproductive branch	每花序小花数 Number of small flowers per inflorescence	每花序结荚数 Number of pods per inflorescence	每荚种子数 Seeds per pod	千粒重 Thousand seed weight （g）
IMS₁	147.33±4.67b	20.33±1.28bc	19.50±0.99b	7.67±0.33b	4.17±0.31bc	2.10±0.03b
IMS₂	148.00±3.83b	24.83±1.99ab	20.83±0.95a	7.83±0.48b	4.33±0.21bc	2.09±0.05b
IMS₃	150.50±5.41ab	25.67±1.28a	19.50±1.34b	8.00±0.37ab	4.50±0.22bc	2.14±0.01a
IMS₄	162.67±2.43a	27.50±2.26a	21.33±1.23a	9.33±0.21a	5.50±0.22a	2.08±0.02b
IMS₅	153.17±4.11ab	26.67±1.54a	19.67±2.79b	8.17±0.17ab	4.67±0.21b	2.08±0.02b
SM	134.17±3.68c	17.83±0.87c	19.17±0.91b	6.83±0.40c	3.83±0.17c	2.06±0.03b

图6 不同处理苜蓿种子实际产量与表现产量

Fig.6 Actual yield and performance yield of alfalfa seed under different treatments

图7 结构方程模型x2/df：标准化卡方值Normed Chi-square； CFI：比较拟合指数Comparison of fit indices； RMSEA：近似均方根误差Root mean square error of approximation； GFI：拟合度指数Goodness of fit index； P： P值P-value；结构方程模型揭示了土壤耗水量、单位面积生殖枝数、每生殖枝花序数、每花序小花数、每花序结荚数、每荚种子数、表现种子产量和实际种子产量的直接或间接影响。Structural equation models （SEM） revealed the direct or indirect effects of soil water consumption （ET）， reproductive branches per unit area （RBP）， inflorescence number per reproductive branches （NIP）， number of small flowers per inflorescence （NSF）， number of pods per inflorescence （NPI）， number of seeds per pod （SPP）， expression seed yield （ESY） and actual seed yield （ASY）；红线表示极显著正向关系（P<0.001），绿线表示显著正向关系（P<0.05），黑线表示无显著影响（P>0.05），蓝线表示负向关系但无显著影响（P>0.05）。The red line represents extremely significant positive relationship （P<0.001）， the green line represents a significant positive relationship （P<0.05）， the black line represents no significant effect （P>0.05）， and the blue line represents a negative relationship but no significant effect （P>0.05）； ***： P<0.001； **： P<0.05.

Fig.7 Structural equation model

参考文献 34

1	He T J， Meng X P. Study on the current situation and safety problems of grain crop seed industry in China. Food Science and Technology and Economy， 2019， 44（7）： 43-44， 86.
	贺同金，孟晓鹏. 我国粮食作物种子产业现状及安全问题研究. 粮食科技与经济， 2019， 44（7）： 43-44， 86.
2	Ha X， Zhang J Q， Song Y X， et al. Comprehensive evaluation of seed yield traits in five varieties of Kentucky bluegrass. Chinese Journal of Grassland， 2023， 45（12）： 61-71.
	哈雪，张金青，宋于笑，等. 5份草地早熟禾种子产量性状相关指标综合评价与分析. 中国草地学报， 2023， 45（12）： 61-71.
3	Fan Z Y， Sun Y S. Big food view： scientific connotation， value implications， and practical requirements. Journal of Northwest A&F University （Social Science Edition）， 2023， 23（6）： 68-75.
	樊志远，孙云舒. 论大食物观的科学内涵、价值意蕴与实践要求. 西北农林科技大学学报（社会科学版）， 2023， 23（6）： 68-75.
4	Wang X， Huang W， Yu S Y， et al. Effect of water and fertilizer coupling on seed yield and composition of alfalfa grown with underground drip irrigation in Ningxia. Acta Prataculturae Sinica， 2022， 31（9）： 76-85.
	王星，黄薇，余淑艳，等. 宁夏地区地下滴灌水肥耦合对紫花苜蓿种子产量及构成因素的影响. 草业学报， 2022， 31（9）： 76-85.
5	Song Y Y， Mi W B， Yang L N， et al. Study of agriculture development and spatial pattern in the economic zone along the Yellow River in Ningxia. Ecological Science， 2015， 34（2）： 116-122.
	宋永永，米文宝，杨丽娜，等. 宁夏沿黄经济区农业发展与空间布局研究. 生态科学， 2015， 34（2）： 116-122.
6	Zhao M M， Wang S Y， Han S B， et al. Influence mechanism and ecological effect of water saving irrigation on water balance in the Yellow River irrigation area of Ningxia. Geology in China， 2023， 50（1）： 26-35.
	赵敏敏，王思源，韩双宝，等. 节水灌溉对黄河流域宁夏引黄灌区水平衡的影响机制及其生态效应. 中国地质， 2023， 50（1）： 26-35.
7	Han J， Wang Y F， Gao Y H， et al. Effect of crop nutrient uptake utilization and yield in the flax intercropping pattern. Chinese Journal of Eco-Agriculture， 2024， 32（6）： 997-1008.
	韩静，王一帆，高玉红，等. 胡麻间作模式对作物养分吸收利用及产量的影响. 中国生态农业学报， 2024， 32（6）： 997-1008.
8	Su B Y， Chen S B， Li Y G， et al. Intercropping enhances the farmland ecosystem services. Acta Ecologica Sinica， 2013， 33（14）： 4505-4514.
	苏本营，陈圣宾，李永庚，等. 间套作种植提升农田生态系统服务功能. 生态学报， 2013， 33（14）： 4505-4514.
9	Zhang Y T， Zang J R， Zhang Z X， et al. Effect of biochar on nitrogen uptake in alfalfa/corn intercropping system. Acta Agrestia Sinica， 2024， 32（4）： 1217-1223.
	张钰婷，臧军蕊，张志新，等. 生物炭对紫花苜蓿/玉米间作系统氮吸收的影响. 草地学报， 2024， 32（4）： 1217-1223.
10	Ren J B， Zhang M Y， Xiao J X， et al. Wheat and faba bean intercropping to improve yield and response to nitrogen. Chinese Journal of Eco-Agriculture， 2020， 28（12）： 1890-1900.
	任家兵，张梦瑶，肖靖秀，等. 小麦\|\|蚕豆间作提高间作产量的优势及其氮肥响应. 中国生态农业学报， 2020， 28（12）： 1890-1900.
11	Gao Y L， Sun Z X， Bai W， et al. Productivity and water use efficiency of maize-peanut intercropping systems in the semi-arid region of western Liaoning Province. Scientia Agricultura Sinica， 2017， 50（19）： 3702-3713.
	高砚亮，孙占祥，白伟，等. 辽西半干旱区玉米与花生间作对土地生产力和水分利用效率的影响. 中国农业科学， 2017， 50（19）： 3702-3713.
12	Gong X W， Dang K， Li J， et al. Effects of different intercropping patterns on photosynthesis production characteristics and water use efficiency of proso millet. Scientia Agricultura Sinica， 2019， 52（22）： 4139-4153.
	宫香伟，党科，李境，等. 糜子绿豆间作模式下糜子光合物质生产及水分利用效率. 中国农业科学， 2019， 52（22）： 4139-4153.
13	Huang M Q. Claculation of crop water consumption and delermination of underground water replenishment under dificit irrigation. Yangling： Northwest A&F University， 2007.
	黄梦琪. 水分亏缺条件下作物需水量的计算及地下水补给量的确定. 杨凌：西北农林科技大学， 2007.
14	Ren Y， Liu J， Wang Z， et al. Planting density and sowing proportions of maize-soybean intercrops affected competitive interactions and water-use efficiencies on the Loess Plateau， China. European Journal of Agronomy， 2016， 72（1）： 70-79.
15	Liang X H， Cao X， Zhang R D， et al. Effects of different sorghum and soybean intercropping patterns on yield，water and nutrient use efficiency. Acta Agriculturae Boreali-Sinica， 2021， 36（3）： 174-184.
	梁晓红，曹雄，张瑞栋，等. 不同高粱大豆间作模式对产量及水分养分利用的影响. 华北农学报， 2021， 36（3）： 174-184.
16	Siezen R J， Bayjanov J R， Felis G E， et al. Genome-scale diversity and niche adaptation analysis of Lactococcus lactis by comparative genome hybridization using multi-strain arrays. Microbial Biotechnology， 2011， 4（3）： 383-402.
17	Karbarz M， Tyrka M， Strzembicka A W， et al. Quantitative trait loci mapping of adult-plant resistance to powdery mildew in triticale. Annals of Applied Biology， 2020， 177（2）： 223-231.
18	Xiao Y， Liu Q S， Xu Y P， et al. Grass-grain planting type of alfalfa-corn-triticale： yield and economic benefit. Chinese Agricultural Science Bulletin， 2018， 34（33）： 17-20.
	肖宇，刘青松，徐玉鹏，等. 苜蓿-玉米-小黑麦“草粮兼顾”型种植模式产量及经济效益分析. 中国农学通报， 2018， 34（33）： 17-20.
19	Lin F， Liu X J， Tong C C， et al. A study of root system characteristics and carbon and nitrogen metabolism of alfalfa and four grass forages in monoculture or intercropped. Acta Prataculturae Sinica， 2019， 28（9）： 45-54.
	蔺芳，刘晓静，童长春，等. 4种间作模式下牧草根系特性及其碳、氮代谢特征研究. 草业学报， 2019， 28（9）： 45-54.
20	You Y L， Zhao H M， Li Y， et al. Effects of cutting system on the forage yield and quality of alfalfa in Haihe plain area. Chinese Journal of Grassland， 2018， 40（6）： 47-55.
	游永亮，赵海明，李源，等. 刈割制度对海河平原区紫花苜蓿产量和品质的影响. 中国草地学报， 2018， 40（6）： 47-55.
21	Wang X， Zeng Z H， Zhu B， et al. Effect of different intercropping and mixture modes on forage yield and quality of oat and common vetch. Acta Agronomica Sinica， 2007， 33（11）： 1892-1895.
	王旭，曾昭海，朱波，等. 箭筈豌豆与燕麦不同间作混播模式对产量和品质的影响. 作物学报， 2007， 33（11）： 1892-1895.
22	Yang H， Zhou Y， Chen P， et al. Effects of nutrient uptake and utilization on yield of maize-legume strip intercropping system. Acta Agronomica Sinica， 2022， 48（6）： 1476-1487.
	杨欢，周颖，陈平，等. 玉米-豆科作物带状间套作对养分吸收利用及产量优势的影响. 作物学报， 2022， 48（6）： 1476-1487.
23	Xia H Y， Zhao J H， Sun J H， et al. Dynamics of root length and distribution and shoot biomass of maize as affected by intercropping with different companion crops and phosphorus application rates. Field Crops Research， 2013， 150（8）： 52-62.
24	Yang H， Zhao Y J， Liu X J. Effects on photosynthesis characteristics and yield regulations in the alfalfa/oat intercropping. Acta Agrestia Sinica， 2023， 31（1）： 187-195.
	杨航，赵雅姣，刘晓静. 紫花苜蓿/燕麦间作的光合特征及其对产量的调控效应. 草地学报， 2023， 31（1）： 187-195.
25	He J T， Ma X， Ju Z L， et al. Effects of intercropping between oat and broad bean on crop growth and yield in alpine region. Acta Agrestia Sinica， 2022， 30（9）： 2514-2521.
	何纪桐，马祥，琚泽亮，等. 高寒地区燕麦与蚕豆间作对作物生长发育及产量的影响. 草地学报， 2022， 30（9）： 2514-2521.
26	Wang B， Deng J Q， Wang T F， et al. Optimizing nitrogen application rates to maximize productivity while reducing environmental risk by regulating nitrogen and water utilization in mixed crop systems. Agricultural Water Management， 2024， 303（10）： 109053.
27	Wang Z F， Wang D J， Yu H Z， et al. Effects of cutting time and stubble height on hay yield and quality of Leymus chinensis meadow. Pratacultural Science， 2016， 33（2）： 276-282.
	王志锋，王多伽，于洪柱，等. 刈割时间与留茬高度对羊草草甸草产量和品质的影响. 草业科学， 2016， 33（2）： 276-282.
28	Dong W L， Zhang L Z， Yu Y， et al. Productivity and water use in sunflower intercropped with potato. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering， 2012， 28（18）： 127-133.
	董宛麟，张立祯，于洋，等. 向日葵和马铃薯间作模式的生产力及水分利用. 农业工程学报， 2012， 28（18）： 127-133.
29	Cai Q， Sun Z X， Wang W B， et al. Yield and water use of maize/soybean intercropping systems in semi-arid western Liaoning. Chinese Journal of Agrometeorology， 2022， 43（7）： 551-562.
	蔡倩，孙占祥，王文斌，等. 辽西半干旱区玉米大豆间作对作物产量及水分利用的影响. 中国农业气象， 2022， 43（7）： 551-562.
30	Niu Y N， Liu D M， Luo Z Z， et al. Characteristics of crop water consumption under maize/pea intercropping systems with different irrigation levels. Agricultural Research in the Arid Areas， 2018， 36（1）： 83-88.
	牛伊宁，刘冬梅，罗珠珠，等. 不同供水水平对玉米/豌豆间作系统作物耗水特征的影响. 干旱地区农业研究， 2018， 36（1）： 83-88.
31	Chen W， Xue L. Root interactions： competition and facilitation. Acta Ecologica Sinica， 2004， 24（6）： 1243-1251.
	陈伟，薛立. 根系间的相互作用——竞争与互利. 生态学报， 2004， 24（6）： 1243-1251.
32	Xiao Y B， Li L， Zhang F S. Effect of root contact on interspecific competition and N transfer between wheat and fababean using direct and indirect ¹⁵N techniques. Plant and Soil， 2004， 262（1/2）： 45-54.
33	Wang X G， Han J G， Liu F Y， et al. Effect of spacing and intra-spacing under hole-seeding conditions on alfalfa seed yield and quality. Chinese Journal of Grassland， 2006， 28（2）： 28-32.
	王显国，韩建国，刘富渊，等. 穴播条件下株行距对紫花苜蓿种子产量和质量的影响. 中国草地学报， 2006， 28（2）： 28-32.
34	Du W H， Tian X H， Cao Z Z. Influence of row spacing and irrigation rate on seed yield of Medicago sativa. Acta Prataculturae Sinica， 2007， 16（3）： 81-87.
	杜文华，田新会，曹致中. 播种行距和灌水量对紫花苜蓿种子产量及其构成因素的影响. 草业学报， 2007， 16（3）： 81-87.

[1]	郭彬, 罗维成, 单立山, 安宁, 刘冰. 模拟增温对河西走廊典型荒漠灌木光合作用的影响[J]. 草业学报, 2025, 34(7): 145-157.
[2]	王萌, 鲁雪莉, 王菊英, 张梦超, 宋奕汝, 孟晨, 张莉, 徐宗昌. 小黑麦种质萌发期苗期耐盐资源评价与筛选[J]. 草业学报, 2024, 33(5): 58-68.
[3]	何升然, 刘晓静, 赵雅姣, 汪雪, 王静. 紫花苜蓿/甜高粱间作对根际土壤特性及微生物群落特征的影响[J]. 草业学报, 2024, 33(5): 92-105.
[4]	张译尹, 李雪颖, 王斌, 宋珂辰, 兰剑, 胡海英. 盐胁迫对不同种质小黑麦幼苗水分利用效率和渗透调节的影响[J]. 草业学报, 2024, 33(4): 87-98.
[5]	鲍根生, 李媛, 冯晓云, 张鹏, 孟思宇. 高寒区氮添加和间作种植互作对燕麦和豌豆根系构型影响的研究[J]. 草业学报, 2024, 33(3): 73-84.
[6]	汪雪, 刘晓静, 王静, 吴勇, 童长春. 连续间作下的紫花苜蓿/燕麦根系与碳氮代谢特性研究[J]. 草业学报, 2024, 33(3): 85-96.
[7]	王茂鉴, 石薇, 常生华, 张程, 贾倩民, 侯扶江. 灌溉模式对河西灌区禾-豆间作系统饲草产量、品质和水分利用的影响[J]. 草业学报, 2023, 32(3): 13-29.
[8]	孟晨, 鲁雪莉, 王菊英, 魏云冲, 张成省, 李义强, 徐宗昌. 不同类型盐胁迫对小黑麦种子萌发的影响[J]. 草业学报, 2023, 32(12): 171-180.
[9]	许代香, 杨建峰, 苏杭, 翟建荣, 綦才, 赵龙刚, 郭彦军. 间作模式下作物根际土壤代谢物对微生物群落的影响[J]. 草业学报, 2023, 32(11): 65-80.
[10]	王珊珊, 谷海涛, 谢慧芳, 何绍冬, 甘长波, 卫小勇, 孔广超. 113份饲草型六倍体小黑麦种质饲草产量与品质性状的评价[J]. 草业学报, 2023, 32(1): 192-202.
[11]	高玮, 受娜, 蒋丛泽, 马仁诗, 沈禹颖, 杨宪龙. 施氮量对饲用高粱干物质积累、分配及水分利用效率的影响[J]. 草业学报, 2022, 31(9): 26-35.
[12]	周大梁, 石薇, 蒋紫薇, 魏正业, 梁欢欢, 贾倩民. 沟垄集雨下密度和施氮对黄土高原青贮玉米叶片酶活性及水氮利用的影响[J]. 草业学报, 2022, 31(8): 126-143.
[13]	牛伟玲, 陈辉, 侯慧新, 郭晨睿, 马娇林, 武建双. 10年禁牧未改变藏西北高寒荒漠植物水氮利用效率[J]. 草业学报, 2022, 31(8): 35-48.
[14]	吴玉环, 王自奎, 刘亚男, 马千虎. 带幅设计对玉米/苜蓿间作群体光环境特征及光能利用效率的影响[J]. 草业学报, 2022, 31(3): 144-155.
[15]	韩重阳, 王栓, 左粟田, 闫三博, 汪阳, 蔡家邦, 马骢毓, 张新全, 聂刚. 10个白三叶品种在成都平原的生产性能评价[J]. 草业学报, 2022, 31(11): 105-117.