混播草地中豆科/禾本科牧草氮转移机理及其影响因素

混播草地中豆科牧草与禾本科牧草(简称豆/禾牧草)之间的氮转移在草地农业系统氮循环中具有重要作用。在豆科/禾本科牧草混播系统和豆科/禾谷类作物间作系统存在一种氮素共享的通道,即在间(混)作中,豆科植物固定大气中的氮在满足自身生长需求前提下,还通过各种途径为伴生的禾本科植物提供氮源。在混播草地中氮素转移途径主要分地上和地下两种。地上途径主要是豆科牧草的地上部分经放牧家畜采食后粪便归还土壤,后又被禾本科牧草吸收利用或者地上凋落物在土壤中经微生物分解矿化释放出有效氮被另一种植物吸收利用(反之亦成立)。地下途径相对复杂,可能有以下3种:1)通过植物根际沉积氮转移。2)通过菌根真菌的菌丝传递。3)通过植物根系分泌物中含氮化合物来转移。目前的研究虽然明确了有可能转移的途径,但哪一种途径是主要的方式?在氮素转移的过程中,某一途径会部分的发生,还是好几种途径同时发生,每一个途径的贡献为多少?这仍缺少关键的证据。本研究针对国内外关于豆/禾混播草地中豆科牧草生物固氮、豆/禾牧草间氮转移的研究现状,重点对混播草地中豆/禾牧草之间的氮素转移数量、转移途径及影响因素等方面进行了分析与总结,并对可能存在的氮素转移机理进行了综述,对今后的研究方向进行了展望,以期为下一步通过将豆科植物引入我国农牧业种植结构来实现农牧业可持续发展模式的研究提供理论资料。     

半干旱地区禾-豆混播草地生物固氮作用研究

 本研究以羊草－沙打旺、羊草－兴安胡枝子、羊草－ 花苜蓿和羊草－ 紫花苜蓿混播草地为对象,比较４种豆科牧草在松嫩平原半干旱地区的生物固氮能力、氮素转移能力以及生物固氮量对草地氮产量的贡献。结果表明,羊草－沙打旺、羊草－紫花苜蓿混播草地氮产量显著高于单播羊草草地,草地粗蛋白含量的增加显著改善了草地质量。沙打旺、兴安胡枝子、花苜蓿和紫花苜蓿生物固氮率为３５％～４０％,大气氮是豆科牧草生长不可缺少的氮素来源。豆科牧草向羊草转移氮素２～１２ｋｇＮ／（ｈｍ^２·ａ）,占羊草氮产量的５％ ～２４％。豆科植物的固氮能力增加了草地氮素资源,沙打旺、兴安胡枝子、花苜蓿和紫花苜蓿生物固氮量分别占其混播草地总氮产量的２０．３０％,１７．７８％,１１．２９％和３１．７７％。     

豆-禾混播草地种间关系研究进展

禾本科与豆科牧草的混播,是人工草地建植的最主要方式之一,而了解其之间的种间互作机理,对于维持混播草地的持续稳定生产具有重要意义。本研究从光照、养分、水分和空间等资源方面展开探讨了禾草和豆科牧草在混播时所采取的不同生存策略,阐述了豆—禾混播草地草种之间的竞争与促进关系,分析了豆科牧草固氮和转氮能力的影响因素及深根系豆科牧草与浅根系禾草的共存机制,提出了可以通过混播建植技术、草地管理措施及草地利用方式避免或减弱混播草地豆禾牧草之间的竞争,以此提高混播草地的生产力并维持混播草地持久力和稳定性。     

宁夏绿洲禾豆牧草混播组合及其比例效应

在宁夏中部半干旱带有补灌的条件下,以紫花苜蓿(Medicago sativa)、沙打旺(Astragalus adsurgens)、羊草(Leymus chinensis)和老芒麦(Elymus sibiricus)为试验材料,豆科与禾本科牧草分别按照3∶7、5∶5、7∶3共3种不同比例进行混播,研究了不同混播组合及比例对其经济投入产出比、干草及主要营养成分产量、相对总产量及竞争力等方面的影响。两年的试验结果表明,3种豆禾牧草混播比例的产量均显著大于单播禾本科牧草的产量(P0.05)。苜蓿与禾本科牧草混播组合2013年及2014年的产量均显著高于沙打旺与禾本科牧草的混播组合(P0.05),其中,紫花苜蓿∶羊草为7∶3的混播组合的产量为最高(P0.05),粗蛋白和粗脂肪的总产量最高且投入产出比最低。紫花苜蓿+禾草组合中豆科牧草竞争力均大于相同比例下沙打旺+禾本科牧草组合中豆科牧草竞争力。沙打旺+禾本科牧草混播组合中,相对总产量(RYT)大于1的组合多于紫花苜蓿+禾本科牧草混播组合,其中,沙打旺∶羊草为7∶3的混播组合的两年平均RYT最高。以上结果说明,在宁夏中部半干旱带建植栽培草地时,紫花苜蓿∶羊草为7∶3的混播组合有较好的产量效应和最低的投入产出比;而沙打旺∶羊草为7∶3的混播组合中不同物种生长较为均衡。     

农牧交错区5种禾本科牧草与草原二号苜蓿混播试验研究

研究5种禾本科牧草与草原二号苜蓿在不同混播方式下种群的生长高度、种间竞争率（CRi）及产草量。结果表明：草原二号苜蓿的生长不受单播、混播的影响,混播促进了禾本科植物的生长。随着豆科播种量的增加,各试验小区的产量增加。人工草地较天然草地有明显的增产作用。混播人工草地比单播人工草地又有显著的增产效应,其中2/3草原二号苜蓿＋1/3披碱草的混播组合比其他组合增产现象明显。综合结果表明,草原二号苜蓿和缘毛雀麦的混播组合具有合理的禾/豆比例和较高的生产力水平,为较合理的物种组合。     

豆科牧草引种试验研究（1988－1994）

通过七年来豆科牧草引种观察试验，认为苜蓿是优质高产的多年生豆科牧草，也是我国北方人工草地建植的主要草种。沙打旺是水土保持和防风固沙的先锋牧草，亦可利用制成草粉和青贮原料。百脉根和红三叶是禾、豆牧草混播草地的理想草种。紫云英和草木栖是绿肥的主要草种。     

混播牧草中植物分泌物的种间作用

一般来讲,混播牧草在其生长条件下能够互相保护,增加抗逆性,即使是在一般灾年也有比较稳定的产草量。用单一豆科牧草建立的人工草地,在调制干草过程中因叶片容易脱落往往造成损失,而用豆科牧草与禾本科牧草建立的混播草地就可减少叶片脱落而造成的损失浪费。因此,混播牧草不仅产量     

中山人工草地共生固氮和尿素的去向

试验结果表明，亚热带中山草地施入75kg／ha15N－尿素能明显提高鸭茅产草量，其N％的增加显著高于多年生黑麦草；豆科牧草的N％不受施氮的影响。但是，巴东红三叶的固氮活性因尿素的施入而显著降低，胡依阿白三叶则无明显变化。前者固定空气氮量占植株地上部全氮量的81．95～93．24％，后者为56．64～69．84％。草场中生长10年以上的红三叶固氮百分率为91．82±7．65％，白三叶为54．74±12．34％。15N－尿素施入50天内豆禾牧草混播植株吸收利用36．02％，土壤残留46．79％，仅有17．18％的尿素损失；而混播禾本科牧草分别为28．44％、34．29％和37．20％。表明豆禾牧草混播显著优于禾本科牧草混播。在施入少量化合态氮素的情况下，禾本科牧草主要吸收土壤氮素，其吸收量占植株全氮的62．41～72．87％，豆科牧草则主要依靠共生固氮满足其生长和繁殖所需。     

禾本科牧草与豆科牧草混播的四大优点

1产量高混播牧草具有较单播牧草高而稳定的产量,通常产草量提高14%～25%左右。2品质好豆科牧草含有较高的蛋白质和钙等营养元素,而禾本科牧草含有较多的碳水化合物,两种牧草混播后营养成分提高且均匀,适口性好,提高了牧草的利用率。3能改良土壤,延长草地的利用期两种牧草混播,可增加土壤有机质,形成稳定的团粒结构,提高土壤肥力,使草地生长快,利用期长。4利于干草的调制和青贮豆科牧草含水量较多,茎叶所含水分差异较大调制干草时易落叶,而禾本科牧草则相反,所以混播后调制干草时可减少茎叶的损失。豆科牧草含蛋白质多,水分高,不易单独青贮而…     

不同补播配置模式对宁夏荒漠草原土壤有机碳和全氮储量的影响

以不同人工补播配置模式(禾本科牧草混播、豆科牧草混播、禾本科+豆科牧草混播、禾本科牧草+豆科牧草+小灌木混播及封育未补播)为研究对象,研究补播不同牧草配置模式对宁夏荒漠草原土壤有机碳和全氮储量的影响。结果表明:在0~10cm和10~20cm土层间,禾本科牧草混播模式土壤有机碳和全氮含量最高;在20~40cm土层,封育未补播处理土壤有机碳和全氮含量最高(P<0.05)。在0~40cm土层,土壤有机碳储量表现为:禾本科牧草混播>禾本科+豆科混播>封育未补播>豆科牧草混播>禾本科+豆科+小灌木混播。土壤全氮储量表现为:封育未补播>禾本科+豆科混播>禾本科牧草混播>禾本科+豆科+小灌木混播>豆科牧草混播;短期内0~20cm土层是4种补播配置模式土壤有机碳和全氮的主要蓄积层,20~40cm土层是封育未补播土壤有机碳和全氮的主要蓄积层。因此,应加强长期监测,并在兼顾生态恢复和产业发展的同时,选择适宜的人工恢复措施。     

豆科牧草研究进展

豆科牧草的属间、属内、种间与种内均存在着巨大的遗传变异，利用这种变异，通过育种与选择，已培育出可良好地适应广泛的环境与管理条件的品种，遗传操作为此提供了更为广阔的空间，在豆科牧草固氮方面，对固氮过程、氮向伴生禾草的传送途径及残余氮对后继农作物的价值均有了进一步的理解。对包括施氮、采摘策略和影响混播草地中禾本科－豆科牧草平衡的胁迫等相互作用因素均已给予了阐明。在禾草／白三叶草草地为基础的家畜生产系统中，氮素的损失及其对环境产生的不良作用低于大量施氮的禾草草地系统。与禾草相比，豆科牧草无是用作放牧、青贮或用作干草，其物理、化学和解剖学等方面的特性均可增加家畜的嗜食性和自由采食量。由于豆科牧草的营养价值、可利用营养成分和采食特征，在单一豆科牧草或豆科牧草比重较大的禾草－豆科牧草混播草地上采食的不同种类、不同类型家畜的个体生产性能均优于在禾草草地上采食者。值得注意的是浓缩单宁在动物营养中的有益作用，这类单宁存在于诸如百脉根（Lotus corniculatus）、红豆草（Onobrychis viciifolia）和冠状岩黄芪（Hedys-crum coroharium）等植物中，其防止家畜患膨胀病，通过使较多的氨态氮到达小肠而提高氮的利用，并减轻绵羊肠道中线虫的作用。显然，培育含浓缩单宁的转基因豆科牧草是植物育种者现阶段的主要目标之一。此外，豆科牧草亦有许多其他用途，例如，在葡萄园中用作保护性植被，禾谷类作物的下层植被和为制药业提供次生化合物等。豆科牧草以其植物多态性和花朵的颜色等亦在美化景观和自然保护区中发挥着作用。可以预见，豆科牧草的作用在温带可持续农业中的作用将会增加，充分发掘现有的知识和相关研究成果，及有效的技术将是未来豆科牧草利用的主要特色。     

不同氮、磷营养水平下紫茎泽兰和多年黑麦草苗期的相对竞争力(简报)

用具有更强竞争力的植物替代控制紫茎泽兰再入侵,是有效治理紫茎泽兰危害的生态恢复途径之一。研究了标准、1/2、1/10氮和磷水平下,多年黑麦草与紫茎泽兰在不同竞争环境中(地上竞争、地下竞争、地上地下全竞争)的苗期相对竞争力表现。标准氮和1/2氮水平下紫茎泽兰的相对竞争力(用相对产量表示)比1/10氮水平下减弱约1倍,而磷素水平变化对其影响不明显;标准氮水平下黑麦草的相对竞争力比1/2氮和1/10氮减弱1倍以上。在不同氮素水平下紫茎泽兰地上部分的相对产量大于地下部分的40%~100%,而磷素营养水平对此无明显影响。在紫茎泽兰株高、根长、地上和地下生物量等生长参数中,减少氮仅使紫茎泽兰地上生物量明显降低,而减少磷则使其各生长参数均明显降低。     

混播种类和群体结构对豆禾牧草混播系统氮素利用效率的影响

为从物种多样性和空间结构方面阐明豆禾牧草混播系统高效生产机制,将混播种类(单播、2种牧草混播、4种牧草混播和6种牧草混播)、混播群体空间结构(行距+同行/异行/异行阻隔)作为影响因素,从豆科牧草固氮能力、转氮效率、氮素营养竞争、种间相容性和生产性能分析和比较豆禾牧草在不同混播方式中氮素固定、转移和利用效率对混播系统生态功能的贡献程度。结果表明:1)混播处理的牧草产量、N产量均显著高于单播(P<0.05),生产性能显著提高;但生产性能未随混播种类的增加而提高,异行混播+30 cm行距的混播群体结构具有较高的生产性能。2)固氮量随混播种类的增加而呈下降趋势,转氮量和转氮率随混播种类的增加而呈先下降后上升的趋势,而固氮率和贡献率变化不明显;异行混播+30 cm行距的混播群体结构具有较高的转氮量、转氮率和贡献率。3)营养竞争比率随混播种类的增加变化不明显,豆科牧草相对产量和相对产量总和随混播种类的增加而呈增加趋势;异行混播+30 cm行距的混播群体结构具有较高的豆科牧草相对产量和相对产量总和,但营养竞争比率较低。4)牧草产量与转氮量呈极显著正相关(P<0.01),而相对产量总和与氮素营养竞争比率呈极显著负相关(P<0.01)。因此,混播种类对于豆禾牧草混播系统生产性能的提升作用有限,高养分利用效率的物种组合可能更为关键;通过混播群体空间结构的优化可以使豆禾混播牧草根系氮素固定、转移、利用途径和效率得到提高,为混播系统生产性能的提升提供了重要途径。     

The future of warm-season,tropical and subtropical forage legumes in sustainable pastures and rangelands

Forage legumes have the potential to contribute substantially to warm-season, subtropical and tropical pastures and rangelands. Compared to grasses, they have advantages in accessing subsoil nutrients and moisture; legumes typically concentrate protein in forage, even in infertile soils, and they can also provide ruminants with plant proteins and soluble carbohydrates that increase digestibility of grasses when consumed in legume–grass mixtures. Yet their inclusion in warm-season, subtropical or tropical pasture seed mixes or rangeland rehabilitation is minimal considering the percentage of grasslands coverage in these regions. Why have past diligent attempts failed to develop the germplasm, agronomic techniques, dissemination and ultimate widespread acceptance by land managers in regions where these legumes are widely adapted? Successful forage legume reports indicate that farmers’ participation in technology development, persistence with minimal management, adequate seed supply following release of new varieties, meeting recognised needs, delivery of clear benefits and profits, and communication among researchers, extension and stakeholders are crucial. Current and future research and development programs based on limited past successes and widespread failures should enhance successful commercial use of warm-season, subtropical and tropical forage legumes.     

模拟氮沉降对两种草地植物氮同化物积累的影响

为了揭示大气氮沉降对栽培草地植物氮同化物积累的影响,本试验以无芒雀麦（Bromus inermis）和白三叶（Trifolium repens）为对象,通过人工增氮试验（浓度设置为0、6、12和24 g N·m-2·a-1）来研究豆科和禾本科牧草的氮同化物积累的变化规律。结果表明,在不同氮浓度处理下,叶绿素、叶全氮、可溶性蛋白、精氨酸和脯氨酸等氮同化物含量变化极显著（P<0.01）,在氮沉降浓度为12 g N·m-2·a-1范围内随氮沉降浓度增加而呈增加趋势（除脯氨酸含量）,但是两种牧草氮同化物的积累量差异较大,氮沉降对禾本科牧草的氮同化物积累的影响高于豆科牧草。精氨酸含量与氮沉降浓度间存在极显著正相关（R2均达到0.99）,因此,精氨酸可作为草本植物对氮沉降增加的敏感指标。     

Occurrence of associative effects between grasses and legumes in binary mixtures on in vitro rumen fermentation characteristics

When animals are fed a grass and legume mixture, digestive interactions can occur in the rumen between the substrates contained in the different plants, and the response of the animal to the combination of forages can differ from the balanced median values of their components considered individually. Our objective was to assess the associative effects between temperate forages in 8 grass-legume binary combinations on in vitro rumen fermentation characteristics to highlight synergies or antagonisms in terms of nutritional and environmental impacts. Two grasses (cocksfoot, CF; ryegrass, RG) and 4 legume species (alfalfa, A; white clover, WC; red clover, RC; sainfoin, SAN) were incubated alone and in grass-legume mixture (1:1, wt/wt) in batches containing buffered rumen fluid during 3.5 and 24 h. For each substrate and each incubation time, parameters describing the degradation of the energetic and nitrogenous compounds and their partition into fermentation end products were measured. Data were subjected to ANOVA using a mixed procedure to test quadratic contrasts. At 3.5 h of incubation, many quadratic effects were observed. The presence of A, WC, or RC in mixtures quadratically increased the NH(3)-N production (up to +28% when compared with the calculated value, P < 0.001), whereas the presence of condensed tannin (CT) activity in SAN considerably decreased it (up to -67%, quadratic effect, P < 0.001) and the N disappearance. To a lesser extent, the presence of SAN reduced the proportion of methane in the gas produced (up to 7%, quadratic effect, P = 0.018). Generally, the degradation of OM and NDF was not stimulated by mixing grass and legume, except for SAN. However, the presence of SAN severely impaired the NDF digestion at the early phase of fermentation. At 24 h of incubation, few associative effects were observed in comparison with those observed at 3.5 h of incubation, but the effect of CT of SAN on N metabolism was still clearly present. This study shows that, among the grass-legume mixtures tested in vitro, only the presence of SAN can interact with the grasses to reduce the degradation of proteins and the production of methane but with a transitory negative effect on fiber digestion.     

施肥与混播比例对豆禾混播牧草产量及氮磷钾利用效率的影响

氮磷钾施量、豆禾混播比例是影响混播草地产量和肥料利用效率的关键因素,分析不同氮磷钾组合与混播比例下牧草产量和氮磷钾利用效率,为豆禾混播草地高产栽培管理提供科学依据。以紫花苜蓿+无芒雀麦混播草地为对象,采用2个间行混播比例(豆禾比2:2和1:2)和7个氮磷钾组合[N₂₈₀P₁₅₀K₀(A₁),N₃₅₀P₁₀₀K₃₆₀(A₂),N₁₄₀P₃₀₀K₃₀₀(A₃),N₄₂₀P₂₅₀K₁₂₀(A₄),N₇₀P₅₀K₆₀(A₅),N₂₁₀P₀K₂₄₀(A₆)和N₀P₂₀₀K₁₈₀(A₇)]进行田间试验。结果表明,全年豆禾总产量以A₂处理最高(11.68 t·hm^-2),极显著(P<0.01)高于其他处理;A₁处理禾草产量(3.80 t·hm^-2)极显著(P<0.01)高于其他处理;A₂处理苜蓿产量(8.60 t·hm^-2)极显著(P<0.01)高于A₁,A₅,A₆,A₇处理;缺氮(A₇)处理全年禾草及豆禾总产量最低。氮肥及氮钾互作与豆禾产量、氮钾互作与苜蓿产量显著相关(P<0.05)。禾草、苜蓿及豆禾NPK偏生产力和吸收率随着NPK施量增加而逐渐下降,A₅处理极显著(P<0.01)高于其他处理。缺钾(A₁)和低钾(A₅)处理苜蓿N利用率明显降低,缺磷(A₆)和高磷(A₃)处理禾草、苜蓿及豆禾K利用率明显下降。豆禾2:2混播全年苜蓿产量及豆禾总产量极显著(P<0.01)高于1:2混播。豆禾2:2混播苜蓿NPK偏生产力、吸收量和吸收率、豆禾NPK偏生产力、N吸收量和吸收率极显著高于1:2混播,禾草NPK偏生产力、吸收量和吸收率极显著(P<0.01)低于1:2混播。综合考虑牧草产量及养分利用效率,豆禾2:2间行混播,氮磷钾施量以N 140 kg·hm^-2,P₂O₅ 100 kg·hm^-2,K₂O 120 kg·hm^-2较适宜。     

施肥和刈割对紫茎泽兰和黑麦草苗期竞争的研究(简报)

通过种植牧草抑制外来入侵种紫茎泽兰是一条重要的替代控制途径。为探究施肥和黑麦草刈割等管理措施对紫茎泽兰与多年生黑麦草竞争的影响,运用de Wit取代系列设计,设置不施肥与施肥2个肥力水平、黑麦草不刈割与刈割2个干扰水平,对紫茎泽兰和黑麦草苗期的相对竞争表现进行了研究,同时观察了紫茎泽兰苗期的形态特征变化。结果表明,施肥和黑麦草刈割2个因素对紫茎泽兰的相对产量(RY)有显著互作效应,但对黑麦草RY没有互作效应。施肥能提高紫茎泽兰的相对竞争力,而刈割黑麦草可以降低紫茎泽兰的竞争力;在所有管理处理下,黑麦草的竞争强度均大于紫茎泽兰。紫茎泽兰的株高、分枝数和生物量在施肥和不刈割黑麦草处理下达到最大,而在不施肥和刈割黑麦草处理下最小。建议在与本试验地类似的土壤中,不施或少施肥并增加黑麦草的刈割次数,来降低紫茎泽兰的竞争力,以提高黑麦草的替代控制效果。     

Responses of yearling steers to different stocking rates on a subtropical grass-legume pasture

Despite potential benefits, limitations of individual tropical legumes have restricted development of sustainable grass-legume pastures in tropical and subtropical regions. Sowing mixtures of complementary legumes may overcome limitations of individual species. Responses of yearling steers grazing a mixture of three tropical legumes with bahiagrass (Paspalum notatum Flugge) were evaluated at three stocking rates under continuous grazing. Carpon desmodium (Desmodium heterocarpon [L.] DC.), which is persistent under grazing but often difficult to establish, was combined with the short-lived legumes aeschynomene (Aeschynomene americana L.) and phasey bean (Macroptilium lathyroides [L.] Urb.). Diet composition, as determined by microhistological analysis of fecal samples, and animal performance were evaluated in three grazing periods: summer 1987 and spring 1988 (2.0, 3.5, and 5.0 steers/ha) and summer 1988 (3.0, 5.3, and 7.5 steers/ha). Stocking rate did not affect percentage of the selectively grazed legumes, aeschynomene and phasey bean, in the diet. Average daily gain decreased linearly (P less than .05) with increased stocking rate, as is typical for grass pastures. Aeschynomene and phasey bean contributed to diets during the first summer, and carpon desmodium contribution was greater in the second summer. These results indicate that this pasture mixture can provide legume herbage from aeschynomene and phasey bean in the year of sowing and from carpon desmodium thereafter. Over the range of grazing pressures obtained, legume responses were generally consistent; thus, optimizing stocking rate for gain per hectare or for economic returns can be targeted without additional constraints to maintain the contribution of these legumes to grazing livestock.