饲用高粱与拉巴豆混播对种间关系及草地生产力的影响

Interspecific relationship and forage productivity effects in mixed sowings of Sorghum bicolor and Dolichos lablab

摘要

豆/禾混播量是影响混播草地生产性能和营养价值的关键因素，研究宁夏引黄灌区适宜与饲用高粱混播的拉巴豆播量对于缓解该地区饲草料供给不足等问题具有重要意义。设置4个不同拉巴豆播种量（SL₁：16.5 kg·hm^-2；SL₂：33.0 kg·hm^-2；SL₃：49.5 kg·hm^-2；SL₄：66.0 kg·hm^-2）与饲用高粱混播，以及拉巴豆和饲用高粱单播（L₀：49.5 kg·hm^-2和S₀：18.0 kg·hm^-2），对混播草地生产性能、种间竞争以及经济效益进行研究。2年试验结果表明，饲用高粱与拉巴豆混播草地的总干草产量与粗蛋白产量显著高于单播（P<0.05），其中在SL₂处理下达到最大，较饲用高粱单播分别提高了63.66%和9.13%。所有混播处理的土地当量比均大于1，且在SL₂处理下达到最高（1.26），表明该处理增产效益明显。混播群落中饲用高粱的侵占强度大于0，且竞争比率大于拉巴豆，说明饲用高粱的竞争实力强于拉巴豆，饲用高粱为竞争优势作物。系统生产力指数随拉巴豆播种量的增加呈逐渐增加趋势，且在SL₂处理下两年净收入均达到最高（37469.45和38284.09元·hm^-2）。综合混播草地生产性能、土地当量比、货币优势指数以及净收入等指标，饲用高粱与拉巴豆在SL₂混播处理中表现最优。因此建议在宁夏引黄灌区拉巴豆与饲用高粱混播的最佳播种量为33.0 kg·hm^-2。

Abstract

The seeding rate of Sorghum bicolor and Dolichos lablab in mixed sowings is a key factor affecting the yield and nutritional value of mixed sowings. It is of high relevance to evaluate the optimal seeding rates of D. lablab and S. bicolor in mixed sowings in the Ningxia Yellow River Irrigation Area， to alleviate the shortage of forage supply in this area. In this study， D. lablab was sown at four different seeding rates in mixtures （SL₁： 16.5 kg·ha^-1， SL₂： 33.0 kg·ha^-1， SL₃： 49.5 kg·ha^-1， SL₄： 66.0 kg·ha^-1）， sown together with S. bicolor at 18.0 kg·ha^-1 in each case. The experiment also included D. lablab and S. bicolor monocultures （L₀： 49.5 kg·ha^-1 and S₀： 18.0 kg·ha^-1）. The aim was to investigate the yield， interspecific competition indexes and economic benefits of the two monocultures and the mixed-sown combinations. The results for two years confirm that the total hay yield and crude protein yield from mixed sowings of S. bicolor and D. lablab were significantly higher than those of monocultures （P<0.05）， and were maximized in the SL₂ treatment. For yield and crude protein， respectively， values were 63.66% and 9.13% higher than those of D. lablab sown alone. The land equivalent ratio of all mixtures was greater than 1 and was highest for the SL₂ treatment （1.26）， making the yield increase of this treatment was obvious. The aggressivity of S. bicolor in the mixed sowings was greater than 0， and the competitive ratio was greater than that of D. lablab， indicating that the competitive strength of S. bicolor was stronger than that of D. lablab， and S. bicolor is a competitive advantage crop. The system productivity index increased progressively with increase in the seeding rate of D. lablab， and the net income over the two years under the SL₂ treatment was the highest （37469.45 and 38284.09 yuan·ha^-1） among the treatments. Based on the yield， land equivalent ratio， monetary advantage index and net income of the mixed swards， the performance of S. bicolor and D. lablab in SL₂ mixed seeding treatment was the best. Therefore， it is recommended that the optimum seeding rate of D. lablab and S. bicolor in the Yellow River Irrigation Area of Ningxia is 33.0 kg·ha^-1.

Graphical abstract

关键词

饲用高粱 / 拉巴豆 / 混播草地 / 种间竞争 / 生产性能

Key words

Sorghum bicolor / Dolichos lablab / mixed grassland / interspecific competition / production performance

近年来，宁夏地区草食家畜饲养量呈逐年增长趋势，牧草需求量大，但受当地自然条件和种植技术水平的限制，该地区出现牧草产量较低的问题，致使草畜不平衡的矛盾日益突出^［1］。因此，探寻合理的牧草生产方式以提高饲草料供给能力，对于缓解该地区牧草短缺具有重要保障作用。研究表明，混播种植是提高牧草产量的重要途径之一^［2］。其中豆/禾混播模式可以通过不同作物对生长资源生态位的差异而形成物种间的互补关系，最终提高混播群体生产^［3-4］。此外，禾本科牧草可以促进豆科牧草根瘤固氮效率，同时豆科牧草向禾本科牧草氮转移^［5-7］，以此来避免单播造成土地的过度消耗和退化，进而提升其生态功能。然而，在混播草地中，混播比例是影响豆禾混播牧草生长的重要因素，尤其混播作物产量的高低很大程度上取决于作物的混播比例，而适宜的混播比例可降低牧草种间竞争和提高资源利用效率^［8］。

研究表明，优化禾本科与豆科牧草的混播比例可以避免种间对光、二氧化碳、水分和肥料等的竞争^［9］。在两种或两种以上作物组成的复合系统中，作物间竞争与互补是影响产量的重要原因，也是多熟种植体系的重要研究内容^［10］。在自然生态系统中，物种间竞争是调控植物群落结构和生态系统功能的重要因素，直接影响群落资源供应和分配^［11］。刘启宇等^［12］研究表明，混播比例及所选物种对混播草地的种间竞争关系和产量有直接影响。权欣等^［13］研究发现小黑麦（Triticosecale）和箭筈豌豆（Vicia sativa）在混播时，其竞争小，种间相容性稳定，具有混播优势。任文等^［14］对红豆草（Onobrychis viciifolia）和垂穗披碱草（Elymus nutans）的混播草地研究表明，第2年生长季中，当红豆草和垂穗披碱草混播比例为7∶3时，总土地当量比（land equivalent ratio， LER）在整个生长季均大于1，表现出产量优势。郭川等^［15］通过分析不同种植比例下各组合混播与单播的草地生产力发现，混播均能提高土地当量比，其中豆禾在5∶5混播比例下土地当量比最高，达到1.41。由此可见，在人工草地建植过程中，合理控制混播牧草的混播比例以及选择适宜的混播组合，可以有效调节和减弱牧草种内和种间竞争，进而能够更有效地利用环境资源，维持长期较高的生产力和稳定性^［9］。因此，如何合理利用现有资源筛选出适宜宁夏地区高效生产的豆禾混播比例，对于宁夏畜牧业可持续发展具有重要意义。

拉巴豆（Dolichos lablab）作为一年生豆科植物，其主根发达，侧根多，茎缠绕，具有固氮作用，常被用作轮茬作物、间套作模式植物来提升土壤利用率^［2］。饲用高粱（Sorghum bicolor）为一年生禾本科牧草，光合利用效率高，生物产量和经济产量大^［5］。已有研究发现，饲用高粱与拉巴豆混播对杂草和病虫害等抑制力增强，减少了自然灾害的损失，从而提高了草地生产性能^［16］。目前，关于饲用高粱与拉巴豆混播的研究主要侧重于混播组合、方式及比例等对牧草生产性能和营养品质的影响，而对混播种间关系及经济效益的研究报道较少，因此，有必要研究混播草地对种间关系和经济效益的影响。鉴于此，本研究以饲用高粱与拉巴豆为试验材料，探究混播量对草地种间关系、生产性能以及经济效益的影响，确定宁夏引黄灌区饲用高粱与拉巴豆混播的适宜播量，以期为宁夏草畜业稳定可持续发展提供理论依据和技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

本试验于2022-2023年在宁夏银川市宁夏茂盛草业有限公司宁夏大学试验基地（38°55′ N，106°06′ E，海拔1135 m）开展，2022和2023年该区域月平均降水量和气温如图1所示。该地区属典型温带大陆性气候，四季分明，昼夜温差大，年均气温11.15 ℃，年日照时数2687.3 h，年降水量分别为146.3和261.4 mm，降水主要集中在3-9月，年无霜期170 d左右。土壤类型为灰钙土，田间持水量19.17%，容重1.52 g·cm^-3，土壤总孔隙度38.25%，土壤有机质9.55 g·kg^-1，土壤全氮1.18 g·kg^-1，土壤全磷0.75 g·kg^-1，土壤全钾19.48 g·kg^-1。

1.2 试验设计与田间管理

试验于2022年5月20日-2023年9月16日进行，采用单因素随机区组设计，共设置4个混播模式以及饲用高粱单播（S₀）和拉巴豆单播（L₀）共计6个处理，其中在饲用高粱/拉巴豆混播模式中，拉巴豆设置4个播种量，分别为16.5 kg·hm^-2 （SL₁）、33.0 kg·hm^-2 （SL₂）、49.5 kg·hm^-2 （SL₃）、66.0 kg·hm^-2 （SL₄），单播拉巴豆播种量为49.5 kg·hm^-2，混播和单播饲用高粱播种量均为18.0 kg·hm^-2。每个处理重复3次，总计18个小区，小区面积为70 m²（10 m×7 m）。采用穴播方式播种，宽窄行种植，其中宽行70 cm，窄行30 cm，播深4~5 cm，小区间隔1 m，设2 m保护行。根据拉巴豆播种量和千粒重可计算出在饲用高粱穴间以5种比例（0、1、2、3、4粒）点播拉巴豆，用勺式多功能点播机（2BFG-2×7，山东临沂强农机械厂）点播拉巴豆。

试验地采用地面滴灌，滴灌带间隔60 cm，滴头间隔25 cm。在饲用高粱拔节期追施尿素225 kg·hm^-2 （总氮≥46%）、磷酸二铵180 kg·hm^-2 （P₂O₅≥46%）、硫酸钾150 kg·hm^-2 （K₂O≥50%），生育期内人工除草2次。

1.3 测定指标与方法

1.3.1 干草产量

在每个小区内随机选取9个1 m样段，将所采集的饲用高粱和拉巴豆鲜草分开风干至恒重后称量干草重量，换算为每hm²干草产量。

1.3.2 粗蛋白产量（crude protein yield， CPY）

计算公式^［17］如下：

CPY=CP×DM

式中：CP为牧草粗蛋白（crude protein， %）；DM为干物质产量（dry matter yield， t·hm^-2）。

1.3.3 竞争指数

竞争指数包括土地当量比、相对拥挤系数、竞争强度、侵占强度、竞争比率、真实产量损失和系统生产力指数这几个指标，具体计算公式如下。

1）土地当量比（land equivalent ratio， LER）：是评价间作系统具有产量优势的重要指标，是混播群落中不同物种与单播群落中不同物种的产量比值。具体计算公式如下：

LER=LERs+LER_D

LERs=Y_SD/Y_S

LER_D=Y_DS/Y_D

式中：Y_S和Y_D分别为饲用高粱和拉巴豆单播时的产量；Y_SD和Y_DS分别为饲用高粱和拉巴豆混播时的产量；LERs和LER_D分别表示饲用高粱和拉巴豆的土地当量比，LER为总土地当量比。当LER>1时，表明该混播群落空间格局具有土地利用优势；当LER=1时，表明混播群落中物种与单播群落中物种产量相当；当LER<1时，表明该混播系统无土地利用优势^［18］。

2）相对拥挤系数（relative crowing coefficient， K）：混播系统中一种物种相对于另一种物种优势度的度量，反映种间相对竞争能力。具体计算公式如下：

K=K_S×K_D

K_S=\frac{Y_{\mathrm{D}\mathrm{S}}\times Y_{\mathrm{S}\mathrm{D}}}{Y_{\mathrm{S}}-Y_{\mathrm{S}\mathrm{D}}}\times Z_{\mathrm{S}\mathrm{D}}

K_D=\frac{Y_{\mathrm{D}\mathrm{S}}\times Y_{\mathrm{S}\mathrm{D}}}{Y_{\mathrm{D}}-Y_{\mathrm{D}\mathrm{S}}}\times Z_{\mathrm{D}\mathrm{S}}

式中：Z_SD、Z_DS分别为饲用高粱和拉巴豆混播时的真实占比；K_S、K_D分别表示饲用高粱和拉巴豆的相对拥挤系数。当K>1，表示混播有产量优势，当K=1，则表示没有产量优势，当K<1，混播相比单播存在产量劣势^［19］。

3）竞争强度（competitive intensity， CI）：反映两个物种个体之间对资源的竞争能力。具体计算公式如下：

CI=(Z_{\mathrm{D}\mathrm{S}}\times Y_{\mathrm{S}}+Z_{\mathrm{S}\mathrm{D}}\times Y_{\mathrm{D}})/(Y_{\mathrm{D}\mathrm{S}}+Y_{\mathrm{S}\mathrm{D}})-\mathrm{1}

式中：当CI>0时表明物种种间竞争强度大于种内竞争；当CI<0时表明物种种间竞争强度小于种内竞争^［20］。

4）侵占强度（aggressivity， A）：表示混合群落中一个物种相对于另一个物种的相对产量增加或减少。具体计算公式如下：

A_S=\frac{Y_{\mathrm{S}\mathrm{D}}}{Y_{\mathrm{S}}\times Z_{\mathrm{S}\mathrm{D}}}-\frac{Y_{\mathrm{D}\mathrm{S}}}{Y_{\mathrm{D}}\times Z_{\mathrm{D}\mathrm{S}}}

A_D=\frac{Y_{\mathrm{D}\mathrm{S}}}{Y_{\mathrm{D}}\times Z_{\mathrm{D}\mathrm{S}}}-\frac{Y_{\mathrm{S}\mathrm{D}}}{Y_{\mathrm{S}}\times Z_{\mathrm{S}\mathrm{D}}}

式中：A_S、A_D分别表示饲用高粱和拉巴豆的侵占强度。当A>0时，表明在混播群落中一个物种表现出强烈的竞争；当A=0时，两个物种之间的竞争相当^［21］。

5）竞争比率（competitive ratio， CR）：反映植物在混播群落中的竞争强度。具体计算公式如下：

CR_S=\frac{LE{R}_{\mathrm{S}}}{LE{R}_{\mathrm{D}}}\times \frac{Z_{\mathrm{D}\mathrm{S}}}{Z_{\mathrm{S}\mathrm{D}}}

CR_D=\frac{LE{R}_{\mathrm{D}}}{LE{R}_{\mathrm{S}}}\times \frac{Z_{\mathrm{S}\mathrm{D}}}{Z_{\mathrm{D}\mathrm{S}}}

式中：LER_S、LER_D分别为饲用高粱和拉巴豆的土地当量比；CR_S、CR_D分别表示饲用高粱和拉巴豆的竞争比率。CR越大则物种的竞争实力越强^［22］。

6）真实产量损失（actual yield loss， AYL）：根据每一株植物的产量来更加精确地反映植物群体中不同植物的竞争特性。具体计算公式如下：

ALY=ALY_S+ALY_D

ALY_S=\frac{Y_{\mathrm{S}\mathrm{D}}\times Z_{\mathrm{S}\mathrm{D}}}{Y_{\mathrm{S}}}-1

ALY_D=\frac{Y_{\mathrm{D}\mathrm{S}}\times Z_{\mathrm{D}\mathrm{S}}}{Y_{\mathrm{D}}}-1

式中：ALY_S、ALY_D分别表示饲用高粱和拉巴豆的真实产量损失。ALY>0和ALY<0分别表示产量增加和产量损失^［23］。

7）系统生产力指数（system productivity index， SPI）：从优势作物（如饲用高粱）方面统一混播作物（如拉巴豆）的产量从而评价混播的一个指数^［24］。具体计算公式如下：

SPI＝Y_SD×Z_SD＋Y_DS×Z_DS

1.3.4 经济指数

根据Dhima等^［25］和Ghosh^［19］的方法计算混播优势（mixed advantage， MA）和货币优势指数（monetary advantage index， MAI），MAI越高，对混播种植系统越有利。具体计算公式如下：

MA=MA_S+MA_D

MA_S=ALY_S×P_S

MA_D=ALY_D×P_D

MAI=(Y_SD×P_S+Y_DS×P_D)×\frac{(LER-\mathrm{1})}{LER}

式中：MA_S、MA_D分别表示饲用高粱和拉巴豆的真实产量损失；P_S为饲用高粱经济价格，P_D为拉巴豆经济价格（目前所考虑地区饲用高粱和拉巴豆价格分别为1500和2200元·t^-1）。

1.3.5 经济效益分析

在收获季节对饲用高粱和拉巴豆进行测产，计算单位面积产量，通过市场调查以及官方统计等方式了解市场价格（表1），计算单位面积的总收入及净收入。

1.4 数据处理与分析

采用Excel 2019软件整理数据，利用SPSS Statistics 25.0软件进行方差分析，用单因素方差分析比较不同播量下的差异，用Origin 2022作图。

2 结果与分析

2.1 不同混播处理对牧草干草产量的影响

由图2可知，不同处理的饲用高粱干草产量存在显著差异（P<0.05）。其中两年饲用高粱干草产量在S₀处理下均达到最高，分别为28.00和28.92 t·hm^-2，在SL₄处理下均最低，分别为25.39和25.41 t·hm^-2，S₀与SL₄二者分别相差2.61和3.51 t·hm^-2；两年拉巴豆干草产量变化范围分别是2.74~11.18 t·hm^-2和2.43~10.97 t·hm^-2，单播拉巴豆干草产量显著高于混播，且与其他处理差异显著（P<0.05），其中在L₀处理下均达到最高，分别为11.18和10.97 t·hm^-2，在SL₁处理下均最低，分别为2.74和2.43 t·hm^-2，SL₁较L₀分别降低了75.49%和77.85%；两年总干草产量分别为11.18~30.19 t·hm^-2和10.97~30.77 t·hm^-2，其中在SL₂处理下均达到最大，分别为30.19和30.77 t·hm^-2，在L₀处理下均为最小，分别为11.18和10.97 t·hm^-2，两年SL₂较L₀分别提高了62.97%和64.35%。

2.2 不同混播处理对牧草粗蛋白产量的影响

由图3可知，不同处理间的粗蛋白产量存在显著差异（P<0.05）。两年粗蛋白产量分别为1.59~3.39 t·hm^-2和1.58~3.42 t·hm^-2，随着拉巴豆播种量的增加，粗蛋白产量均呈先升高后降低的趋势；2年粗蛋白产量由低到高排序均为SL₄>SL₂>SL₃>SL₁>S₀>L₀，其中在SL₄处理下两年粗蛋白产量均达到最高，在L₀处理下均为最低，SL₄较L₀分别提高了53.10%和53.80%。

2.3 不同混播处理对土地生产力的影响

由图4可知，两年LER变化范围分别为1.19~1.26和1.16~1.24，其中2022年在SL₄处理下土地当量比达到最大，2023年在SL₂处理下土地当量比达到最大，两年土地当量比均在SL₁处理下最小，2022年SL₁较SL₄低5.56%，2023年SL₁较SL₂低6.45%。两年LER值均大于1，表明混播草地提高了土地利用效率，且LER值均在LER_S=LER_D的左侧，即LER_S>LER_D，这表明饲用高粱在混播草地中占据优势地位。

2.4 不同混播处理对牧草种间竞争的影响

由图5a可知，不同处理间的相对拥挤系数存在显著差异（P<0.05）。两年饲用高粱K值除SL₁外，其他处理均大于1，其中两年K_S值分别在SL₃和SL₂处理下达到最大，分别为22.95和26.46，在SL₁和SL₄处理下为最小，分别是-3.97和10.75，2022年SL₃和SL₁相差26.92，2023年SL₂和SL₄相差15.71。随着拉巴豆播种比例的增加，两年K值均呈先降低后升高的趋势，分别表现为K₃>K₄>K₂>K₁和K₂>K₃>K₁>K₄，综合表现为饲用高粱竞争力较强。

由图5b可知，两年侵占强度均表现为A_S>0>A_D，两年饲用高粱侵占强度最高的处理均为SL₄，分别为0.64和0.61，在SL₁处理下均最小，仅为0.19和0.27；SL₁较SL₄分别降低了70.31%和55.74%，随着拉巴豆播种比例的增加，饲用高粱的侵占强度呈逐渐上升的趋势，拉巴豆的变化趋势与之相反。

由图5c可知，两年竞争比率均表现为CR_S>1>CR_D；随着拉巴豆播种比例的增加，饲用高粱竞争比率均呈上升趋势，拉巴豆竞争比率均逐渐减小；综合A值，表明饲用高粱在混播群落中竞争力较强，为优势种，与K、LER结果一致。

由图5d可知，两年AYL_S均存在显著差异（P<0.05）。其中AYL_S在SL₂处理均达到最高，分别为-0.04和-0.05，在SL₄处理下均最低，分别为-0.09和-0.12，SL₄与SL₂分别相差-0.05和-0.07；AYL_D最高的处理是SL₄，均为-0.53，在SL₁处理下均最低，分别为-0.92和-0.93，SL₄较SL₁分别提高42.39%和43.01%，其中SL₄均显著高于其他处理，且各处理间差异显著（P<0.05）；两年AYL由高到低的顺序均为AYL₄>AYL₃>AYL₂>AYL₁。

由图5e可知，两年竞争强度随着拉巴豆播种比例的增加，均呈逐渐上升的趋势。在SL₁处理下均最小，分别为-0.30和-0.31，SL₂次之，均为-0.02，二者分别相差-0.28和-0.29，且显著小于SL₃和SL₄处理（P<0.05）。

由图5f可知，两年SPI值分别为27.24~30.58和28.09~30.53，其中在SL₄处理下两年系统生产力均达到最高，在SL₁处理下均为最低，两年SL₁较SL₄分别降低了10.92%和8.0%。

2.5 不同混播处理对草地经济效益的影响

由图6可知，两年混播优势均表现为MA_s>MA_D。其中MA_s在SL₂处理下均达到最高，分别是-0.05和-0.07，在SL₄处理下均最小，分别是-0.14和-0.18，SL₂较SL₄分别提高了64.29%和61.11%，其中SL₂显著高于SL₄（P<0.05）；MA_D分别为-2.02~-1.17和-2.04~-1.17，其中在SL₄处理下均达到最高，在SL₁处理下均最小，SL₄与SL₁两者分别相差-0.85和-0.87，其中SL₄显著高于其他处理，且各处理间差异显著（P<0.05）；两年MA分别为-2.07~-1.31和-2.11~-1.35，均表现为MA₄>MA₃>MA₂>MA₁。

两年MAI均为正值，分别为7.26~9.27和6.59~9.47，在SL₂处理下MAI值均达到最高，在SL₁处理下为最低，两年SL₂较SL₁分别提高了21.68%和30.41%。

2.6 不同混播处理对经济效益的影响

由表2可知，单播和混播处理均表现出正的净收入，其中混播处理的净收入均大于单播，且在SL₂处理下获得最高的总收入（47549.45和48364.09元·hm^-2）和净收入（37469.45和38284.09元·hm^-2），两年净收入在SL₂处理下较饲用高粱单播分别提高12.73%和10.58%，表明饲用高粱和拉巴豆混播模式平均经济效益较优，有利于增加收入。

3 讨论

3.1 不同混播处理对牧草生产性能的影响

豆科作物的比例对混播草地生产性能和稳定性有重要影响，但适宜的混播比例因研究区域有所差异，其产量和种间关系与牧草生长有一定的联系^［26-27］。有学者研究发现，基于功能互补的豆禾混播可能是一种较传统的将豆科或禾本科作物单一种植更适合的播种方式，以此获得稳定的产量^［28］，而合理的混播比例会影响牧草的生产性能^［29］。董志晓等^［30］研究发现，在成都平原甜高粱（Sorghum bicolor cv. Dochna）与拉巴豆混播较甜高粱单播产量显著提高了29.25%。刘彦培等^［31］研究表明，小黑麦（T）/饲用豌豆（Pisum sativum， F）在混播比例为4∶6时，混播草地生产性能最好，且混播干草产量较小黑麦单播增加了59%。本研究表明，两年饲用高粱/拉巴豆混播产量较饲用高粱单播分别显著提高了7.25%和6.01%。这主要是因为在饲用高粱混播草地中增加了拉巴豆的干草产量，进而使其总干草产量整体明显高于饲用高粱单播。其次是因为饲用高粱与拉巴豆之间会发生生态位互补，饲用高粱为高秆作物，它的茎秆直立为拉巴豆提供了充足的立体空间，有助于拉巴豆叶片吸收更多光资源促使其群体叶面积指数提高，促进了饲草对光能的转化与利用，最终达到提高饲草产量的效果。同时通过拉巴豆固定自身氮素的吸收与积累，提供给饲用高粱的氮素也相应增多，促进了饲用高粱对有机物的合成，进而提高饲草产量^{［30，32］}。此外，本研究还发现草地总干草产量随着拉巴豆播种比例的增加呈先升高后降低的趋势，并在拉巴豆播种量为33.0 kg·hm^-2时达到最高。造成这一现象的原因可能是随着拉巴豆播种量的增加，其与饲用高粱对水分、光等自然资源竞争激烈，种间竞争加剧，生长空间不足，致使产量下降^［9］；此外，拉巴豆叶面积大且叶量丰富，与饲用高粱相互产生的遮蔽作用影响养分与有机物积累，从而造成产量下降^［2］。然而，有学者研究表明，拉巴豆的播种量为49.5 kg·hm^-2时与饲用高粱混播其干草产量达到最高^［5］，本研究结果与之存在差异，主要原因是在本试验中，饲用高粱与拉巴豆是在饲用小黑麦收获（每年5月20日左右）后进行复种，与前人播种时间相差半个月，加之拉巴豆在生长前期冠层发育较快，超过适宜播量的拉巴豆会使得其与饲用高粱竞争激烈，造成生产力下降。

粗蛋白产量作为评价草地高产优质的主要指标，其数值的高低主要取决于干草产量和牧草粗蛋白含量^［33-34］。本试验结果表明，两年饲用高粱混播粗蛋白产量较饲用高粱单播分别显著提高9.12%和9.93%，并在SL₂处理下粗蛋白产量达到最高，表明混播相较于饲用高粱单播显著提高了混播牧草的营养价值。

3.2 不同混播处理对土地生产力和牧草种间竞争的影响

土地当量比（LER）是衡量土地生产力的重要指标，可用于评价复合种植方式下土地利用效率。郭常英等^［35］在燕麦（Avena sativa）和饲用豌豆混播研究中表明，混播处理下LER为1.26~1.74，表明具有土地利用优势。任文等^［14］对红豆草和垂穗披碱草的混播草地研究表明，第2年生长季末期，混播处理的LER为1.33~1.68，说明混播种植可以提高土地利用效率。本研究结果表明，饲用高粱/拉巴豆混播两年的LER分别为1.19~1.26和1.17~1.24，混播具有明显提高土地利用效率的优势。即单播相较于混播需要增加19%~26%和17%~24%的土地面积二者才能达到相同的产量^［25］。同时，本研究发现，两年LER_s均大于0.88，LER_D均小于0.35，说明饲用高粱在混播系统中表现为优势作物，拉巴豆则为劣势作物，主要是因为饲用高粱植株个体高，茎秆粗壮，相对拉巴豆更容易获取光资源和空间资源，使其在与拉巴豆的竞争中占据优势^［35］。

在混播种植下，不同牧草之间在一定程度上存在着对环境资源的激烈竞争，这种竞争作用会影响牧草在混播群落中的作用与地位，进而对牧草的生长特性及群落结构的稳定性产生影响^［36］。混播草地中，各作物主要竞争其生长空间资源以及土壤养分，生长空间资源的竞争主要表现为作物茎叶对光资源的竞争^［9］。物种间竞争的激烈程度，除与自身的竞争力有关外，还与群落密度和混播比例有关^［37］。本研究发现，SL₁和SL₂混播处理下的竞争强度（CI）均小于0，即饲用高粱与拉巴豆混播草地种内竞争大于种间竞争，说明适宜的密度配置下饲用高粱与拉巴豆种间相容性较好，因此具有形成较高生产力的潜力以及更为持久的稳定性。此外，在混播草地中，当种内竞争强于种间竞争时，各物种能够在时间和空间上对共同的生长资源进行合理分配，最终表现出混播优势^［9］。本研究结果表明，2022年除SL₁外的其他混播处理和2023年所有混播处理均具有产量优势（K>1），两年试验结果出现差异的原因可能是2022年降水较少，且两种植物的生态位需求比较接近，竞争相对激烈，与张永亮等^［26］的研究结果一致。此外，竞争比率可弥补土地当量比未考虑播种比例的不足，能够较好地衡量物种间的竞争能力，优于侵占强度和相对拥挤系数。已有研究表明，豆禾混播系统中，禾本科牧草通常被认为是优势作物^［10］。在本试验中，相对于拉巴豆，饲用高粱在混播群落中具有较强的竞争优势（CR_s值、A_s值均较大），与上述研究结论一致。

3.3 不同混播处理对草地经济效益的影响

经济效益的高低通常用于评价一个种植模式的推广前景，而MA和MAI用于表征混播系统经济收益的可行性及组合品种间的混播优势。本研究结果表明，与饲用高粱和拉巴豆单播相比，混播处理均具有较高的经济总产值，即MAI均大于6.59，表明混播具有绝对产量优势，这与Lithourgidis等^［38］的研究结果一致，即较高的K和LER值导致较高的MAI值，表明混播系统具有较高的经济效益。本研究两年试验条件下经济效益最高的处理均为SL₂。净收入常用于评价采用新的播种方式的主要因素。有学者研究发现，混播种植相较于单播具有经济优势^［39］。本研究结果表明，与饲用高粱和拉巴豆单播相比，所有混播处理均具有较高的净收入，且在SL₂处理下两年经济总产值均高于其他处理，其净收入较饲用高粱和拉巴豆单播分别提高11.63%和160.86%，表明在饲用高粱与拉巴豆混播种植体系中，拉巴豆播量为33.0 kg·hm^-2时，饲用高粱和拉巴豆能够有效协调作物群体和生长环境，充分利用共同生长资源，从而获得较高单位面积草产量和经济效益。

4 结论

饲用高粱与拉巴豆混播对草地生产性能、种间竞争均有显著影响。混播草地干草产量、粗蛋白产量、净收入均在SL₂处理下最大，分别达到30.48 t·hm^-2、2.99 t·hm^-2、37876.77 元·hm^-2；综合各项指标发现，在拉巴豆播量为33.0 kg·hm^-2（SL₂）下，饲草产量以及种间竞争均达到最优效果。因此，在宁夏引黄灌区饲用高粱与拉巴豆混播适宜推广种植的拉巴豆播种量为33.0 kg·hm^-2。

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基金资助

宁夏高等学校一流学科建设（草学学科）项目(NXYLXK2017A01)

“一年两熟”人工草地可持续发展模式研究与示范项目(2020BBF02001)