紫花苜蓿/无芒雀麦间作对草地生产性能和土壤理化特性的影响

Effects of different inter-row planting ratios of alfalfa and smooth brome on grass production performance and soil physicochemical properties

摘要

为探究宁夏半干旱区紫花苜蓿与无芒雀麦间行种植的适宜比例，以单播紫花苜蓿（CK_M）和无芒雀麦（CK_B）为对照，设置紫花苜蓿（M）和无芒雀麦（B）5种种植比例（3∶1、2∶1、1∶1、1∶2、1∶3，分别为M₃B₁、M₂B₁、M₁B₁、M₁B₂、M₁B₃），测定与分析不同种植模式下紫花苜蓿与无芒雀麦的农艺性状、营养品质、土壤养分等指标。结果表明，间行种植比例（M₂B₁）在产量、品质和土壤养分积累方面表现最优。M₂B₁处理使紫花苜蓿分枝数较CK_M提高18.36%，无芒雀麦株高和叶面积较CK_B分别提高22.40%和37.03%，混合干草产量达17.70 t·hm^-²，与CK_M相当。M₂B₁处理下的粗蛋白含量较CK_B提高33.83%，中性洗涤纤维降低5.12%。土壤养分积累方面，M₂B₁处理的有机质含量较CK_M和CK_B分别提高2.13%和3.90%，碱解氮含量分别提高16.53%和37.33%。冗余分析（RDA）结果表明，混合产量与土壤速效钾、碱解氮含量呈正相关关系。综合评价显示，紫花苜蓿与无芒雀麦按2∶1间行种植时，土地资源利用效率、生产力提升和土壤养分积累效果最优。

Abstract

To determine the optimal inter-row planting ratio of alfalfa （Medicago sativa） and smooth brome （Bromus inermis） for cultivation in the semi-arid region of Ningxia， a field study was conducted with single-crop alfalfa （CK_M） and smooth brome （CK_B） as controls. The treatments consisted of five different inter-row planting ratios of M. sativa （M） and B. inermis （B）： 3∶1 （M₃B₁）， 2∶1 （M₂B₁）， 1∶1 （M₁B₁）， 1∶2 （M₁B₂）， and 1∶3 （M₁B₃）. The agronomic traits and nutritional quality of both species and soil nutrient contents were measured and analyzed under these different planting patterns. It was found that the 2∶1 inter-row planting ratio （M₂B₁） achieved the best performance in terms of yield， quality， and soil nutrient accumulation. Compared with CK_M， the M₂B₁ treatment increased the number of alfalfa branches by 18.36%. Compared with CK_B， the M₂B₁ treatment enhanced smooth brome plant height and leaf area by 22.40% and 37.03%， respectively. The mixed hay yield under M₂B₁ reached 17.70 t·ha^-1， comparable to that of CK_M. In terms of nutritional quality， the M₂B₁ treatment increased the crude protein content by 33.83% and decreased the neutral detergent fiber content by 5.12%， compared with CK_B. Soil analysis revealed that the M₂B₁ treatment increased the soil organic matter content by 2.13% and 3.90% compared with that in CK_M and CK_B， respectively， and the alkaline-hydrolyzable nitrogen content by 16.53% and 37.33%， respectively. The results of a redundancy analysis indicated that mixed yield was positively correlated with soil available potassium and alkali-hydrolyzable nitrogen contents. In conclusion， the 2∶1 inter-row planting ratio of alfalfa and smooth brome in Ningxia optimized land resource utilization efficiency， productivity， and soil nutrient accumulation.

Graphical abstract

关键词

紫花苜蓿 / 无芒雀麦 / 间行种植 / 生产性能 / 土壤养分

Key words

Medicago sativa / Bromus inermis / inter-row planting / production performance / soil nutrients

豆科与禾本科间作是一种高效的种植策略，这种模式不仅能够显著提升草地的生产力和牧草品质，还能对土壤生态环境产生积极影响，促进草地生态系统的可持续发展^［1］。豆科与禾本科间作使植物根系构型和空间结构发生显著变化，导致根系生态位分离，这不仅有利于土壤养分的积累，而且促进植物生长^［2］。豆科植物通常具有较为发达的根系，能高效吸收土壤中的水分和养分，其固氮作用可为禾本科植物提供额外的氮素供应，减少对氮肥的依赖，同时禾本科植物的根系则有助于改善土壤结构，增强土壤的保水保肥能力^［3］，这种互补作用使得间作草地的牧草产量显著高于单播草地，因此间作系统有显著的增产效果。合理的种植比例可有效避免种间竞争，从而提高草地生产力。当苜蓿（Medicago sativa）与鸭茅（Dactylis glomerata）以1∶1^［4］、与垂穗披碱草（Elymus nutans）以3∶7^［5］、与冰草（Agropyron cristatum）以5∶5^［6］、红豆草（Onobrychis viciaefolia）以3∶7^［7］混播时，草地不仅能实现较高的生产性能，还能保持高效的资源利用率^［8］。在西藏地区，适宜的混播比例有助于燕麦（Avena sativa）与箭筈豌豆（Vicia sativa）草地的产量更高、品质更优^［9］。此外，相关研究也进一步证实了豆科与禾本科间作的生态效益、经济效益。例如，玉米（Zea mays）/苜蓿间作（M₂A₂、M₄A₄）通过提高氮素有效性等显著提升了土壤的微生物多样性，对改善土壤质量有重要意义^［10］。在饲用燕麦与豆科牧草混播的研究中发现，与4种豆科植物单播相比，饲用燕麦∶紫花苜蓿为2∶1可显著提高饲用燕麦与紫花苜蓿干草产量；但与饲用燕麦单播相比，饲用燕麦∶紫花苜蓿为3∶1混播模式可显著降低饲用燕麦茎叶比^［11］。在河西走廊进行的玉米-苜蓿间作研究结果表明，间作不同行数和密度对青贮玉米的株高、茎粗、绿叶数、黄叶数、叶面积和果穗重有显著影响^［12］。

紫花苜蓿，被称为“牧草之王”，具有耐盐碱、耐旱、抗瘠薄等特点，产草量高，每hm²优质苜蓿提供的粗蛋白相当于2~3 hm²大豆（Glycine max）提供的蛋白质，并且具有固氮、改良土壤等功效。而无芒雀麦（Bromus inermis）具有适应性强、营养品质高、产草量大的特点，是禾本科优良牧草之一。紫花苜蓿/无芒雀麦间行种植的草地有很多优势，一方面，禾本科植物（如无芒雀麦）的根系分泌物能够促进豆科植物（如紫花苜蓿）根瘤菌的固氮作用^［13］；另一方面，豆科与禾本科作物通过生态位分化，在时间和空间上实现对水分、养分等资源的高效利用^［14］。当前，对多年生牧草混播的研究，多集中在老芒麦（Elymus sibiricus）、紫花苜蓿、冰草、垂穗披碱草、羊草（Leymus chinensis）^［15］以及红豆草等牧草的同行混播与间作方面。而在宁夏半干旱地区针对紫花苜蓿与无芒雀麦间作比例的研究相对较少，仅有的研究也是针对紫花苜蓿与无芒雀麦的不同比例混合青贮^［16］、对禾草叶片碳氮代谢的影响等^［17］。灌溉条件下，在宁夏半干旱地区，紫花苜蓿与无芒雀麦不同间行种植比例对草地生产性能和土壤理化特性的影响是否存在显著差异？这一问题的提出基于豆科与禾本科间作模式在提升草地生产力、牧草品质以及改善土壤生态环境方面的潜在优势。然而，目前对于紫花苜蓿与无芒雀麦间作比例的研究相对较少，尤其是在灌溉条件下的最佳种植比例尚不清楚。因此，本研究旨在通过对比不同间行种植比例下紫花苜蓿与无芒雀麦的农艺性状、营养品质以及土壤养分的变化，揭示其对草地生产性能和土壤理化特性的影响机制，以期为宁夏半干旱地区建植高产、优质且有利于土壤养分积累的人工草地提供技术支持。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于宁夏回族自治区吴忠市盐池县四墩子试验基地，东经107°17′，北纬37°47′，属于典型温带大陆性季风气候，年平均气温8.0 ℃，≥0 ℃的年积温3430.3 ℃，无霜期160 d左右，年降水量289.3 mm左右，年蒸发量2141.8 mm，试验地土壤主要为黄棉土，土壤pH为8.66，有机质12.9 g‧kg^-1，全氮0.75 g‧kg^-1，全磷0.5 g‧kg^-1，全钾16.97 g‧kg^-1，碱解氮19.80 mg‧kg^-1，速效磷7.62 mg‧kg^-1，速效钾112.21 mg‧kg^-1，灌溉条件良好。

1.2 试验设计

试验于2023年5月至2025年10月进行，以紫花苜蓿单播（CK_M）和无芒雀麦单播（CK_B）为对照。紫花苜蓿为‘宁农2号’，无芒雀麦为‘龙江’。试验种植模式如图1所示，采用条播种植，行距30 cm，设置1∶1（M₁B₁）、3∶1（M₃B₁）、1∶2（M₁B₂）、2∶1（M₂B₁）、1∶3（M₁B₃）5种间作比例，间作播量=单播播量×间作比例，单播播量均为15 kg‧hm^-2。试验共设计7个处理，每个处理3个重复，共计21个小区。小区面积28 m²（4 m×7 m），过道1 m。本试验采用漫灌的方式进行灌溉，分别在返青及每次刈割后灌溉，返青后施肥一次，收获过程未施肥，试验期间定期人工去除杂草。

1.3 测定指标及方法

1.3.1 农艺性状指标测定

株高：每个小区随机挑选10株紫花苜蓿、无芒雀麦，在初花期用卷尺测量牧草从地面至叶尖或花序顶端的绝对高度。茎叶比：将10株苜蓿进行茎叶分离，待风干后分别称质量，计算茎叶比（茎叶比=茎干重/叶干重）。茎粗、分枝数和分蘖数：每个小区随机挑选紫花苜蓿、无芒雀麦各10株用游标卡尺测定紫花苜蓿一级分枝、无芒雀麦一级分蘖的直径，并统计紫花苜蓿从主茎长出的分枝数和无芒雀麦从茎基部分蘖节长出的枝条数。在每个小区内随机选取紫花苜蓿和无芒雀麦同一部位叶片各10片，编号装袋带回实验室，采用叶面积仪（AM350，英国）测量叶片面积、长、宽。在每个小区内随机选取紫花苜蓿和无芒雀麦各10个1 m样段收割鲜草，留茬高3~5 cm，测定紫花苜蓿和无芒雀麦的鲜重［1 m样段鲜草重量/（长1.0 m×宽0.3 m）×10000 m²×该作物在间行种植中的比例］，之后取一部分装在网袋里测得鲜重并在自然风干后测得干重，利用网袋样品计算鲜干比（鲜干比=鲜重/干重）后利用鲜干比计算干草产量。

粗蛋白产量（crude protein yield， CPY）计算公式如下：

CPY\left(\mathrm{t}\mathrm{‧}\mathrm{h}{\mathrm{m}}^{-\mathrm{2}}\right)=CP\times HY（1）

式中：CP为牧草粗蛋白质量分数（crude protein fraction， %）；HY为干草产量（hay yield， t‧hm^-2）。

1.3.2 苜蓿和无芒雀麦的土地当量比（land equivalent ratio， LER）

土地当量比的计算公式如下：

LE{R}_{\mathrm{M}}=Y_{\mathrm{M}\mathrm{B}}/Y_{\mathrm{M}}（2）

LE{R}_{\mathrm{B}}=Y_{\mathrm{B}\mathrm{M}}/Y_{\mathrm{B}}（3）

LER=LE{R}_{\mathrm{M}}+LE{R}_{\mathrm{B}}（4）

式中：LER_M和LER_B分别为紫花苜蓿和无芒雀麦的偏土地当量比；Y_M和Y_B分别为紫花苜蓿和无芒雀麦单播的产量，Y_MB和Y_BM分别为紫花苜蓿和无芒雀麦间行种植的产量。

1.3.3 营养品质测定

在每个小区选取紫花苜蓿和无芒雀麦鲜草样品各500 g，剪至4~5 cm长，105 ℃杀青1 h，烘干至恒重。将烘干的紫花苜蓿和无芒雀麦草样粉碎，过0.45 mm筛子。参照《饲草产品检验》^［18］测定粗蛋白（crude protein， CP）、中性洗涤纤维（neutral detergent fiber， NDF）和酸性洗涤纤维（acid detergent fiber， ADF）含量以及相对饲喂价值（relative feed value， RFV）：

RFV=(\mathrm{120}/NDF)\times (\mathrm{88.9}-\mathrm{0.779}\times ADF)/\mathrm{1.29}（5）

1.3.4 土壤理化性质测定

在第3茬饲草收割后，按照5点取样法^［1］，使用土钻取0~30 cm土壤样品，过2 mm筛以去除根系和枯落物。将过筛后的土样带回实验室放置于干燥阴凉处自然风干用于土壤养分测定。采用重铬酸钾容量法-外加热法测定土壤有机质；采用碱解扩散法测定土壤碱解氮；采用NaHCO₃浸提钼锑抗比色法测定土壤有效磷；采用NH₄OAc浸提火焰光度法测定土壤速效钾；采用凯氏定氮法测定土壤全氮；采用碱融-钼锑抗比色法测定土壤全磷；采用碱融-火焰光度法测定土壤全钾，具体测定步骤参照《土壤农化分析》^［19］。

1.4 数据分析

采用Microsoft Excel 2021进行数据录入和处理，采用IBM SPSS Statistics 27.0进行方差分析和隶属函数分析，采用Canoco 5进行冗余分析并制图，采用Origin 2025作图。

2 结果与分析

2.1 不同间行种植比例对紫花苜蓿与无芒雀麦农艺性状的影响

不同间行种植比例对紫花苜蓿株高、叶面积、分枝数或分蘖数、茎叶比有显著影响（P<0.05），但对茎粗无显著影响。M₁B₂处理下的紫花苜蓿株高显著高于M₃B₁、M₂B₁和M₁B₃处理（P<0.05）；间作处理中，M₁B₁处理下的紫花苜蓿茎粗和叶面积最大，分别为3.56 mm和318.11 mm²；M₁B₃处理下的紫花苜蓿分枝数仅显著高于M₂B₁和CK_M处理（P<0.05）；M₃B₁处理下的紫花苜蓿茎叶比与其他处理间差异不显著（P>0.05）。不同间行种植比例对无芒雀麦的株高、叶面积、分蘖数和茎叶比也有显著影响（P<0.05），但对茎粗无显著影响（P>0.05）。M₃B₁处理下的无芒雀麦茎粗与其他处理不显著，叶面积高于其他处理，但株高显著高于CK_B （P<0.05）；M₁B₃处理下的无芒雀麦分蘖数仅显著高于M₁B₁和M₂B₁处理（P<0.05）；M₂B₁的茎叶比最大，为1.52（表1）。

不同间行种植比例对紫花苜蓿和无芒雀麦的干草产量均具有显著影响（P<0.05）。M₂B₁处理下的紫花苜蓿干草产量显著高于M₁B₁、M₁B₂和M₁B₃处理（P<0.05），但显著低于CK_M（P<0.05）。M₁B₃处理下的无芒雀麦干草产量显著高于其他间作处理（P<0.05），但显著低于CK_M （P<0.05）。此外，M₁B₁、M₁B₂、M₁B₃处理下紫花苜蓿种植比例不变，随着无芒雀麦的种植比例增加，无芒雀麦的干草产量也呈现显著增加趋势（P<0.05，表1）。

M₂B₁处理下的混合干草产量为17.70 t‧hm^-2，高于其他间行种植比例处理，与CK_M相当。紫花苜蓿与无芒雀麦不同间行种植比例下的混合牧草粗蛋白产量差异显著（P<0.05）。粗蛋白产量为1.05~2.90 t‧hm^-2，M₂B₁的粗蛋白产量显著高于M₁B₂和M₁B₃（P<0.05，图2）。

2.2 不同间行种植比例对的土地当量比的影响

紫花苜蓿与无芒雀麦不同间行种植比例的土地当量比均大于1，M₁B₃处理下的土地当量比最大，为1.29（图3），显著高于M₂B₁、M₃B₁和M₁B₁处理（P<0.05）。

2.3 不同间作比例对牧草营养品质的影响

不同间作比例对牧草营养品质的影响显著（P<0.05，表2）。其中，牧草的粗蛋白含量为10.73%~16.21%，不同间行种植比例下的混合牧草粗蛋白（CP）含量显著高于CK_B（P<0.05），但显著低于CK_M（P<0.05）。不同种植比例下的混合牧草中性洗涤纤维（NDF）含量为55.23%~67.01%，M₂B₁和M₁B₁处理下的中性洗涤纤维含量均显著低于M₁B₃和M₁B₂处理（P<0.05）。不同种植比例下的混合牧草酸性洗涤纤维（ADF）含量为39.11%~44.32%，其中，M₃B₁处理下的酸性洗涤纤维含量与M₁B₂、M₂B₁、M₁B₃差异不显著（P>0.05），此外M₁B₂、M₂B₁处理下的酸性洗涤纤维含量显著高于M₁B₁处理（P<0.05）。不同种植比例下混合牧草的相对饲喂价值（RFV）中CK_M处理最高，为97.29，M₁B₂最低，为77.90；M₁B₁、M₂B₁和M₃B₁处理间的相对饲喂价值差异不显著（P>0.05），但均显著高于M₁B₂和M₁B₃处理下的相对饲喂价值（P<0.05）。

2.4 不同间行种植比例下的土壤养分含量

紫花苜蓿/无芒雀麦不同间作比例对土壤有机质、全氮、全磷、碱解氮、有效磷、速效钾、全钾均有显著影响（P<0.05，图4）。其中M₁B₁和M₂B₁处理下的土壤有效磷、速效钾含量差异不显著（P>0.05），但均显著高于其他处理（P<0.05）；M₃B₁处理下的土壤有机质含量与M₂B₁不显著（P>0.05）；M₁B₁和M₃B₁处理下的全钾含量仅显著高于CK_M（P<0.05）；M₁B₂处理下的碱解氮（M₁B₃处理除外）与土壤全氮含量显著低于其他处理（P<0.05）；M₂B₁处理下的土壤有机质、碱解氮、有效磷、速效钾含量显著高于CK_M处理（P<0.05），但土壤全磷含量显著低于CK_M处理（P<0.05）；CK_B处理下的全磷含量显著高于其他处理（P<0.05）。

2.5 不同间行种植比例下的土壤理化性质与生产性能的相关性分析

对于紫花苜蓿而言，茎粗与土壤全氮和全磷均呈正相关关系；叶面积与土壤有机质、全氮、全钾、碱解氮和有效磷均呈正相关关系；株高与土壤有机质和全氮含量均呈负相关关系。对于无芒雀麦而言，株高与土壤全氮、碱解氮、有效磷、速效钾均呈正相关关系；茎粗、分蘖数与土壤全磷含量有正向关系；叶面积与土壤有机质和全氮含量呈正相关关系（图5）。

2.6 冗余分析

冗余分析结果表明，混合产量与土壤速效钾、碱解氮含量呈正相关关系；粗蛋白产量与土壤速效钾、碱解氮、全氮含量呈正相关关系；土地当量比与土壤速效钾、有效磷含量呈正相关关系（图6）。

2.7 紫花苜蓿/无芒雀麦间作效应的综合评价

将混合干草产量、粗蛋白产量、粗蛋白含量、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维、相对饲喂价值、土壤有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、有效磷、速效钾13个指标进行降维处理，提取特征值大于1的主成分后得到3个主成分，累积贡献率达86.310%（表3）。以3个主成分的评分系数为基础，隶属函数分析结果表明，综合排名最佳的处理为M₂B₁，其次是M₁B₁，隶属函数值（D值）分别为0.764和0.632；综合排名最低的为CK_B，其次是M₁B₂，D值分别为0.184和0.236（表4）。不同间行比例排名为M₂B₁>M₁B₁>M₃B₁>CK_M>M₁B₃>M₁B₂>CK_B，因此M₂B₁处理的间作效应最优。

3 讨论

3.1 不同间行种植比例对牧草农艺性状、产量、营养品质的影响

间作是在同一块地里同时种植两种或两种以上作物的种植方式，能优化利用土地、水、光和养分，以获得比单一作物更高的产量^［20］。本研究中，不同间行种植比例下的紫花苜蓿株高、叶面积、分枝数、茎叶比与单播相比均发生了不同程度的变化，其中M₂B₁、M₃B₁与CK_M相比，紫花苜蓿的株高分别降低了10.51%、10.95%，但分枝数分别增加了18.36%、23.57%；相比于CK_M，M₁B₁处理的紫花苜蓿分枝数提高了36.72%。相比于CK_B，虽然不同间行种植比例下无芒雀麦的分蘖数有所降低，但株高、叶面积均有所提高，其中M₁B₁处理使无芒雀麦株高提高24.11%、叶面积提高67.76%，这与曹雪乔等^［11］对饲用燕麦与豌豆（Pisum sativum）混播可能影响牧草形态特征的研究结果相似。分枝数和分蘖数在不同间作比例下也表现出显著差异，表明间作比例对牧草的分枝和分蘖能力具有重要影响。这些变化可能与种间竞争和资源分配有关，合理的间作比例能够优化牧草的生长空间和资源利用效率^［21］。谢开云等^［22］的研究也表明，将无芒雀麦和紫花苜蓿以1∶1比例进行种植，随着植物的生长，无芒雀麦的竞争力呈现逐渐下降的趋势，紫花苜蓿的竞争力反而逐渐上升。说明豆科牧草在混播群落中的竞争力强于禾本科牧草。

豆科和禾本科的间作是最为常见的间作模式，通常表现出产量优势^［20］。紫花苜蓿和无芒雀麦不同间行种植比例下的牧草产量则有不同程度的差异。本研究中，M₂B₁、M₁B₁、M₁B₂间作处理下紫花苜蓿和无芒雀麦产量与单作处理之间差异显著（P<0.05）。M₂B₁处理下的混合干草产量达17.70 t‧hm^-2，与CK_M相当且高于无芒雀麦单播，这表明间作相较于单作，在牧草生产中具有显著优势，这与张译尹等^［23］在苜蓿种子田间作小黑麦（Triticosecale）得出的小黑麦与紫花苜蓿间作其总干草产量较紫花苜蓿单作有所提高的研究结果一致。间作模式中M₂B₁的粗蛋白产量与CK_M无显著差异，这表明间作相对于单作，群体蛋白产量并不会显著下降，这与陈彦龙等^［12］在河西走廊玉米-苜蓿间作体系中的研究结果相一致。因此，在实际生产中，需综合考虑产量和品质，选择合适的间作比例。

营养品质是评价牧草品质的重要指标之一，直接关系到其在畜牧业中的利用价值^［24］。本研究发现M₂B₁处理下的粗蛋白含量较CK_B提高了33.83%，表明间作对提高无芒雀麦的粗蛋白含量有积极作用^［12］，这与冯琴等^［25］对牧草混播中加入豆科植物能明显提升牧草营养品质的研究结果相一致。M₃B₁处理下的相对饲喂价值较CK_B提高了2.23%，除单作外，M₁B₁处理下的酸性洗涤纤维含量最低，为42.73%，说明间作比例对牧草的纤维含量具有重要影响，与许莹月等^［1］的研究结果相似。相对饲喂价值方面，CK_M处理的值最高，表明CK_M处理在提高牧草饲喂价值方面具有明显优势。

3.2 不同间行种植比例对土壤养分的影响

土壤养分含量是衡量草地土壤质量和肥力的关键指标，直接影响牧草的生长状况和草地的生产力^［26］。在草地生态系统中，豆科与禾本科牧草的混播模式不仅能够显著提高牧草产量和品质，还具有较高的氮替代潜力，从而实现草地的减氮增效^［27］。这种优势的关键在于适宜的种植比例，种植比例的优化能够有效提升土壤养分含量，进而改善草地的生态功能和生产性能^［28］。本研究中，不同间行种植处理下的土壤养分差异显著，与CK_B相比，M₂B₁显著提高了土壤有效磷和速效钾含量，这与豆禾牧草混播能够显著提高土壤中有机质和多种矿质元素的含量，促进表层土壤氮、磷、钾等关键养分的富集，从而为牧草生长提供更为丰富的营养物质的研究结果相似^［29］。豆科牧草在间作系统中的固氮作用是土壤氮素的重要来源。本研究通过分析紫花苜蓿与无芒雀麦不同间行种植比例对土壤养分的影响发现，随着无芒雀麦比例的增加，土壤碱解氮含量呈下降趋势。这一现象可能与禾本科牧草的比例过高抑制豆科牧草的生长，进而降低其固氮效率有关^［30］。这一结果印证了前人关于豆科牧草比例对土壤微生物群落及酶活性影响的研究^［31］，即适当增加豆科牧草比例有利于土壤养分转化和肥力提升。同时，M₂B₁处理的全氮（CK_M除外）和碱解氮含量均显著高于其他处理（P<0.05），表明该比例下两种牧草的共生关系更为协调，这可能通过优化根际微生物的群落结构，促进了微生物的活动，也可能是因为改善了土壤物理结构、提高了氮素固定和转化效率^［32］。

与单作相比，紫花苜蓿与无芒雀麦的间作模式能够显著提高大多数土壤养分的利用率。例如，M₂B₁处理与CK_B相比，土壤有机质、全氮、碱解氮和有效磷含量均有所提升^［33］。这表明间作模式通过优化植物根系的分布和功能，能够更有效地利用土壤中的养分资源。此外，本研究还发现各间作比例下的有效磷含量均高于CK_B（M₁B₂除外），这可能与紫花苜蓿和无芒雀麦根系分布的空间差异有关^［34］。不同植物根系在土壤中的分布和活动范围不同，这种差异可以促进土壤中磷素的释放和吸收，从而提高土壤中速效磷的含量。

土壤养分与牧草生长及草地生产性能之间有着重要的关系。对紫花苜蓿而言，其茎粗与土壤全氮和全磷含量呈显著正相关关系（P<0.05），表明氮、磷养分的有效性直接影响苜蓿茎的形态建成^［35］。对无芒雀麦而言，其生长性状对土壤养分的响应呈现多维特征：株高与土壤全氮、全钾、碱解氮、有效磷和速效钾含量均呈正相关关系；茎粗和分蘖数与全磷含量显著正相关；叶面积与有机质及全氮含量正相关。这一结果说明，无芒雀麦通过差异化利用土壤养分资源来协调其生长策略，其中氮、钾养分主要驱动垂直生长（株高），而磷素则更显著影响横向扩展（茎粗、分蘖）^［36］。在草地生产性能层面，混合产量与速效钾、碱解氮含量呈显著正相关关系；粗蛋白产量同时受速效钾、碱解氮和全氮含量的正向调控；土地当量比与速效钾、有效磷含量正相关，这些研究结果与张小娟等^［37］关于“土壤全氮含量决定牧草干草产量”的结论相互印证，进一步揭示了速效钾和碱解氮作为关键限制性养分，对产量和品质的双重调控作用^［38］。同时，这种养分和产量之间存在显著的间作比例依赖性，当豆科与禾本科牧草配置比例适当时（如M₂B₁），可以通过优化根际养分的利用效率、增强种间互补效应、提高养分时空利用的能力，协同提升系统生产力^［39］。

4 结论

与其他间行种植比例以及单播相比，紫花苜蓿与无芒雀麦按2∶1间行种植时，在土地资源利用效率、生产力提升、经济效益方面表现更为显著，同时也有利于土壤养分的积累，故紫花苜蓿与无芒雀麦按2∶1间行种植可为宁夏半干旱地区建植高产、优质和有利于土壤养分积累的人工草地提供技术参考。

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基金资助

国家自然科学基金项目(32260349)

宁夏回族自治区2021年青年拔尖人才培养项目资助