Effects of irrigation modes on forage yield， quality and water use of corn-legume intercropping systems in the Hexi irrigation area

doi:10.11686/cyxb2022136

Abstract

Abstract:

In 2019 and 2020 growing seasons a field experiment was set up in the Hexi region of Gansu with three crop planting configurations： Corn （Zea mays） monocropping （C）， Corn-forage soybean （Glycine max） intercropping （CM） and Corn-laba bean （Dolichos lablab） intercropping （CL）. In addition， to study their effects in combination with corn-legume intercropping on the yield， quality and crop water use， six irrigation regimes were imposed： severe water deficit （T₁）， late water deficit （T₂）， alternate water deficit （T₃）， late mild water deficit （T₄）， early mild water deficit （T₅）， and full irrigation （T₆）. The total hay yields of CM and CL treatments were， respectively， 6.48% and 9.47% higher than the yield of C in 2019 and 9.09% and 13.11% higher than C （P<0.05） in 2020， respectively. The acid detergent fiber （ADF） and neutral detergent fiber （NDF） contents of CM and CL treatments were significantly lower than those of the C treatment in both years， while the crude protein content， crude ash content and relative feeding value （RFV） of CM and CL treatments were significantly higher than those of the C treatment in both years. Compared with C， the RFVs of CM and CL treatments were increased， respectively， by 10.73% and 13.06% in 2019， and by 7.39% and 10.59% in 2020 （P<0.05）. Compared with C， the water use efficiency （WUE） and irrigation production efficiency （IPE） of CL were increased， respectively， by 7.77% and 11.41% in 2019 and by 8.76% and 15.11% in 2020 （P<0.05）. There was no significant difference in the total hay yield of T₅ and T₆ treatments in the two years. Compared with other treatments， the contents of crude protein and ether extract in treatment T₅ were higher， while the contents of ADF and NDF were lower. In both years， the WUE and IPE of treatment T₅ were significantly higher than those of T₆， with increases of 22.14% and 48.34%， respectively， in 2019 and of 25.18% and 45.51% in 2020， compared with T₆. Corn-laba bean intercropping can improve forage yield， quality and water use efficiency under mild water deficit conditions during the early crop growth stages. It can be recommended as a suitable management regime for cultivation of high-yield and high-quality forage crops and to achieve water use efficiency in the Hexi area.

Key words: forage soybean, laba bean, maize-legume intercropping, hay yield, water use efficiency

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Figures/Tables 12

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种植模式 Planting modes	全年灌溉量 Annual irrigation volume （m³·hm^-2）	灌溉时期 Irrigation stage
玉米单作Corn monocropping （C），玉米-秣食豆间作Corn-forage soybean intercropping （CM），玉米-拉巴豆间作Corn-laba bean intercropping （CL）	1500 （T₁）	6叶期6-leaf stage
	3000 （T₂）	6叶期+12叶期6-leaf stage+12-leaf stage
	3000 （T₃）	6叶期+散粉期6-leaf stage+pollen-shedding stage
	4500 （T₄）	6叶期+12叶期+散粉期6-leaf stage+12-leaf stage+pollen-shedding stage
	4500 （T₅）	6叶期+散粉期+灌浆期6-leaf stage+pollen-shedding stage+blister stage
	6000 （T₆）	6叶期+12叶期+散粉期+灌浆期6-leaf stage+12-leaf stage+pollen-shedding stage+blister stage

种植模式 Planting modes	全年灌溉量 Annual irrigation volume （m³·hm^-2）	灌溉时期 Irrigation stage
玉米单作Corn monocropping （C），玉米-秣食豆间作Corn-forage soybean intercropping （CM），玉米-拉巴豆间作Corn-laba bean intercropping （CL）	1500 （T₁）	6叶期6-leaf stage
	3000 （T₂）	6叶期+12叶期6-leaf stage+12-leaf stage
	3000 （T₃）	6叶期+散粉期6-leaf stage+pollen-shedding stage
	4500 （T₄）	6叶期+12叶期+散粉期6-leaf stage+12-leaf stage+pollen-shedding stage
	4500 （T₅）	6叶期+散粉期+灌浆期6-leaf stage+pollen-shedding stage+blister stage
	6000 （T₆）	6叶期+12叶期+散粉期+灌浆期6-leaf stage+12-leaf stage+pollen-shedding stage+blister stage

种植模式 Planting modes	灌溉方式 Irrigation modes	粗蛋白 Crude protein （%）	粗脂肪 Ether extract （%）	粗灰分 Crude ash （%）	酸性洗涤纤维 Acid detergent fiber （%）	中性洗涤纤维 Neutral detergent fiber （%）	相对饲用价值 Relative feeding value
玉米单作 Corn monocropping （C）	T₁	8.46a	2.67b	4.05cdef	21.86a	32.35a	206.67a
	T₂	8.47a	3.29a	3.91def	21.47a	32.06a	209.43a
	T₃	8.69a	3.30a	4.65abcd	21.93a	32.31a	206.78a
	T₄	8.95a	3.41a	4.20abcdef	21.19a	31.82a	211.61a
	T₅	9.14a	3.43a	4.00def	20.69a	29.14a	232.36a
	T₆	9.11a	3.50a	3.66f	19.86a	29.90a	228.45a
玉米-秣食豆间作 Corn-forage soybean intercropping （CM）	T₁	8.55a	2.80b	4.35abcde	20.32a	30.13a	225.64a
	T₂	8.77a	3.22ab	4.58abcd	21.46a	31.30a	214.57a
	T₃	8.88a	3.52a	4.81a	21.22a	30.81a	218.53a
	T₄	9.05a	3.58a	4.11abcdef	20.33a	29.63a	229.37a
	T₅	9.02a	3.73a	3.83def	19.42a	29.17a	235.30a
	T₆	9.00a	3.83a	3.72ef	19.81a	29.10a	234.89a
玉米-拉巴豆间作 Corn-laba bean intercropping （CL）	T₁	8.58a	2.79b	4.32abcde	21.73a	32.05a	208.90a
	T₂	8.64a	3.23ab	4.72abc	21.98a	29.87a	223.56a
	T₃	8.90a	3.49a	4.76ab	21.70a	29.99a	223.32a
	T₄	8.70a	3.40a	4.35abcde	20.38a	30.21a	224.89a
	T₅	9.12a	3.45a	3.98cdef	20.58a	29.23a	231.89a
	T₆	9.05a	3.42a	4.02cdef	19.96a	28.96a	235.61a
平均值 Average	T₁	8.53A	2.75C	4.24BC	20.97A	31.48A	213.74A
	T₂	8.63A	3.25B	4.40B	21.64A	31.07A	215.86A
	T₃	8.83A	3.44AB	4.74A	21.62A	31.04A	216.21A
	T₄	8.90A	3.46AB	4.22BC	20.63A	30.55A	221.96A
	T₅	9.09A	3.54A	3.94CD	20.23A	29.18A	233.19A
	T₆	9.05A	3.58A	3.80D	19.87A	29.32A	232.98A
	C	8.80A	3.27A	4.08B	21.00A	31.25A	215.88A
	CM	8.88A	3.45A	4.23A	20.42A	30.02A	226.38A
	CL	8.83A	3.30A	4.36A	21.05A	30.05A	224.70A
显著性 Significance	I	ns	**	**	ns	ns	ns
	P	ns	ns	**	ns	ns	ns
	I×P	ns	ns	ns	ns	ns	ns

种植模式 Planting modes	灌溉方式 Irrigation modes	粗蛋白 Crude protein （%）	粗脂肪 Ether extract （%）	粗灰分 Crude ash （%）	酸性洗涤纤维 Acid detergent fiber （%）	中性洗涤纤维 Neutral detergent fiber （%）	相对饲用价值 Relative feeding value
玉米单作 Corn monocropping （C）	T₁	8.46a	2.67b	4.05cdef	21.86a	32.35a	206.67a
	T₂	8.47a	3.29a	3.91def	21.47a	32.06a	209.43a
	T₃	8.69a	3.30a	4.65abcd	21.93a	32.31a	206.78a
	T₄	8.95a	3.41a	4.20abcdef	21.19a	31.82a	211.61a
	T₅	9.14a	3.43a	4.00def	20.69a	29.14a	232.36a
	T₆	9.11a	3.50a	3.66f	19.86a	29.90a	228.45a
玉米-秣食豆间作 Corn-forage soybean intercropping （CM）	T₁	8.55a	2.80b	4.35abcde	20.32a	30.13a	225.64a
	T₂	8.77a	3.22ab	4.58abcd	21.46a	31.30a	214.57a
	T₃	8.88a	3.52a	4.81a	21.22a	30.81a	218.53a
	T₄	9.05a	3.58a	4.11abcdef	20.33a	29.63a	229.37a
	T₅	9.02a	3.73a	3.83def	19.42a	29.17a	235.30a
	T₆	9.00a	3.83a	3.72ef	19.81a	29.10a	234.89a
玉米-拉巴豆间作 Corn-laba bean intercropping （CL）	T₁	8.58a	2.79b	4.32abcde	21.73a	32.05a	208.90a
	T₂	8.64a	3.23ab	4.72abc	21.98a	29.87a	223.56a
	T₃	8.90a	3.49a	4.76ab	21.70a	29.99a	223.32a
	T₄	8.70a	3.40a	4.35abcde	20.38a	30.21a	224.89a
	T₅	9.12a	3.45a	3.98cdef	20.58a	29.23a	231.89a
	T₆	9.05a	3.42a	4.02cdef	19.96a	28.96a	235.61a
平均值 Average	T₁	8.53A	2.75C	4.24BC	20.97A	31.48A	213.74A
	T₂	8.63A	3.25B	4.40B	21.64A	31.07A	215.86A
	T₃	8.83A	3.44AB	4.74A	21.62A	31.04A	216.21A
	T₄	8.90A	3.46AB	4.22BC	20.63A	30.55A	221.96A
	T₅	9.09A	3.54A	3.94CD	20.23A	29.18A	233.19A
	T₆	9.05A	3.58A	3.80D	19.87A	29.32A	232.98A
	C	8.80A	3.27A	4.08B	21.00A	31.25A	215.88A
	CM	8.88A	3.45A	4.23A	20.42A	30.02A	226.38A
	CL	8.83A	3.30A	4.36A	21.05A	30.05A	224.70A
显著性 Significance	I	ns	**	**	ns	ns	ns
	P	ns	ns	**	ns	ns	ns
	I×P	ns	ns	ns	ns	ns	ns

种植模式 Planting modes	灌溉方式 Irrigation modes	粗蛋白 Crude protein （%）	粗脂肪 Ether extract （%）	粗灰分 Crude ash （%）	酸性洗涤纤维 Acid detergent fiber （%）	中性洗涤纤维 Neutral detergent fiber （%）	相对饲用价值 Relative feeding value
玉米单作 Corn monocropping （C）	T₁	9.28a	2.65b	4.58ab	21.96a	32.70a	204.23a
	T₂	9.59a	3.07ab	4.27abcd	21.38a	32.30a	208.05a
	T₃	9.72a	3.21ab	4.38abcd	21.85a	32.53a	205.52a
	T₄	9.90a	3.33a	4.20abcd	21.07a	31.86a	211.65a
	T₅	10.09a	3.27a	3.92bcd	20.58a	29.36a	230.84a
	T₆	9.84a	3.29a	3.75d	19.76a	29.13a	234.76a
玉米-秣食豆间作 Corn-forage soybean intercropping （CM）	T₁	9.17a	2.71b	4.55abc	21.72a	31.93a	209.71a
	T₂	9.46a	3.06ab	4.68a	21.88a	31.62a	211.38a
	T₃	9.74a	3.34a	4.72a	21.65a	31.42a	213.27a
	T₄	9.52a	3.40a	4.21abcd	20.73a	30.23a	223.90a
	T₅	10.17a	3.64a	3.82cd	19.81a	29.65a	230.52a
	T₆	9.90a	3.61a	3.81cd	20.20a	29.68a	229.31a
玉米-拉巴豆间作 Corn-laba bean intercropping （CL）	T₁	9.27a	2.65b	4.63ab	22.16a	32.29a	206.37a
	T₂	9.27a	3.16ab	4.83a	22.42a	31.00a	214.34a
	T₃	9.51a	3.28a	4.74a	22.13a	30.59a	217.91a
	T₄	9.79a	3.36a	4.45abcd	20.79a	30.81a	219.52a
	T₅	10.21a	3.55a	4.08bcd	20.37a	29.62a	229.39a
	T₆	10.01a	3.58a	4.12bcd	20.36a	29.54a	230.01a
平均值 Average	T₁	9.24B	2.67C	4.59A	21.95A	32.31A	206.77A
	T₂	9.44AB	3.10B	4.59A	21.89A	31.64AB	211.25A
	T₃	9.66AB	3.28AB	4.61A	21.88A	31.51AB	212.23A
	T₄	9.74AB	3.36A	4.29A	20.86AB	30.97AB	218.35A
	T₅	10.16A	3.49A	3.94B	20.25AB	29.54B	230.25A
	T₆	9.92AB	3.49A	3.89B	20.11B	29.45B	231.36A
	C	9.74A	3.14A	4.18B	21.10A	31.31A	215.84A
	CM	9.66A	3.29A	4.30AB	21.00A	30.75A	219.68A
	CL	9.68A	3.26A	4.47A	21.37A	30.64A	219.59A
显著性 Significance	I	*	**	**	**	*	ns
	P	ns	ns	**	ns	ns	ns
	I×P	ns	ns	ns	ns	ns	ns