间作种植因具有高效可持续利用农业资源、保证农业生态系统的生产力和稳定性的特点,在农业生产中已被广泛关注。而豆/禾牧草间作在具备上述优点的同时,还有利于间作牧草收获同步实现养分均衡的豆、禾牧草混合青贮（裹包青贮、窖贮）。为此,本研究于2017、2018和2019年在河南新乡地区通过3年田间试验,以紫花苜蓿（Medicago sativa）/小黑麦（Secale sylvestre）、紫花苜蓿/燕麦（Avena sativa）、紫花苜蓿/玉米（Zea mays）和紫花苜蓿/甜高粱（Sorghum dochna）4种间作模式为研究对象（该模式豆/禾牧草行数比为生产中已证实的生产性能较好且其混合收获产物的豆/禾牧草质量比较接近于最佳混合青贮比例）,针对牧草间作模式、栽培管理、生产加工及家畜转化利用等全产业链,首先,探讨了紫花苜蓿/禾本科间作牧草的生产效益、经济效益和生态效益,光能利用的诸多因子中产量形成的主要因素,以及紫花苜蓿和禾本科牧草单作、间作下净光合速率的差异及其生理机制,与此同时还探究了紫花苜蓿/禾本科间作下的根系特性及其土壤微生态效应;然后,进一步对本研究的4种紫花苜蓿/禾本科间作下的牧草及其不同加工方式的草产品的营养品质、发酵品质、感官品质及基于扫描电子显微镜技术的纤维显微结构的改变进行了评价;最后,还将以上4种紫花苜蓿/禾本科间作牧草的混合青贮产品,进行了反刍家畜的饲喂效果试验和模拟消化试验,并利用扫描电子显微镜技术,通过研究家畜利用过程中不同加工方式牧草纤维显微结构的变化特征,探究了青贮对禾本科牧草利用特性的影响。所获研究结果如下:1.紫花苜蓿/禾本科牧草间作的生产潜力提升机制从生产性能来看,牧草种间表现为各间作模式中禾本科牧草均具有间作产量优势,而紫花苜蓿表现出间作产量劣势,与种间竞争力表现情况相吻合,说明4种禾本科牧草在间作系统资源利用方面具有更大的侵占性,它的生产力是决定总体产量的主要因素;间作模式间表现为紫花苜蓿/甜高粱间作模式的生物产量最高,紫花苜蓿/小黑麦和紫花苜蓿/燕麦间作模式的土地利用率最大。从经济效益来看,紫花苜蓿/小黑麦间作模式具有较高纯利润、收益成本比和货币优势指数。从光能利用来看,牧草种间表现为与单作比,间作提高了4种禾本科牧草的光能利用率、叶面积指数、净光合速率、气孔导度、蒸腾速率和PAR截获率,降低了冠层开度和胞间CO₂浓度,而紫花苜蓿则呈相反的变化趋势;间作模式间表现为紫花苜蓿/小黑麦和紫花苜蓿/燕麦的光能利用提升潜力更大。从单作和间作下净光合速率的差异及其机制来看,间作禾本科牧草在强光下净光合速率的提高是通过增强CO₂的羧化固定能力实现的,而并非是光能捕获、传递和转化效率的提高。间作紫花苜蓿在强光下净光合速率的降低是由于对CO₂的羧化固定能力降低引起的,在弱光下净光合速率的提高是通过增加其功能叶的叶绿素b含量,改变叶绿素构成,增强对光能的吸收和传递来实现的。从代谢特征来看,间作下4种禾本科牧草的平均日茎流速率、碳、氮代谢关键酶活性及其物质含量均大于各自单作,紫花苜蓿则表现为相反的变化趋势,其中,小黑麦和燕麦以上指标的3年平均增幅大于玉米和甜高粱,且与小黑麦、燕麦间作的紫花苜蓿以上指标的3年平均降幅小于与玉米、甜高粱间作。可见,紫花苜蓿/小黑麦和紫花苜蓿/燕麦这2种间作模式在代谢特征方面综合表现最佳。从根系特性来看,4种间作模式下禾本科牧草的根长、根表面积等根系参数明显优化,而紫花苜蓿根系特性与单作相比表现不一,与玉米和甜高粱间作的紫花苜蓿其根系特性受到了明显地抑制（显著低于单作）,表现为竞争弱势,而与小黑麦和燕麦间作的紫花苜蓿则未受影响。总体来看,4种间作模式中紫花苜蓿/小黑麦和紫花苜蓿/燕麦2种间作模式在根系特性方面表现更佳。从间作对土壤特性的影响来看,间作有效改善了土壤理化性质和生物学性质。主要表现为:相对于禾本科单作,4种间作模式下土壤养分尤其是速效养分（碱解氮、有效磷、速效钾）的含量显著提高;间作种植第3年,土壤3¹ mm粒径团聚体含量显著增加,<0.25 mm粒径显著减少;间作下细菌和放线菌数量增加,真菌数量降低,细菌/真菌比升高。此外,本研究利用扫描电子显微镜技术对土壤的微观结构进行了观察,结果表明在种植第3年,与禾本科单作土壤相比,间作土壤的团聚体凝聚程度较高,土壤表面孔隙较多且较为疏松,较大粒径团聚体较多,说明间作下土壤结构有了一定程度地改善。2.不同加工方式对4种间作牧草营养品质的影响对于干草品质而言,与单作比,间作下紫花苜蓿的粗蛋白、粗脂肪含量和相对饲用价值降低,中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维和粗灰分含量增加,但差异均不显著（P>0.05）。间作下4种禾本科牧草的粗蛋白、粗脂肪含量和相对饲用价值提高,中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维和粗灰分含量降低,但差异均不显著（P>0.05）。青贮前后相比,青贮后牧草的营养品质主要表现为在粗蛋白含量基本不变的情况下,中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量下降（降幅分别为2.67%¹0.14%和3.29%⁹.83%）,相对饲用价值提高（增幅为5.08%¹7.73%）。通过扫描电子显微镜技术对青贮前后4种禾本科牧草叶纤维显微结构进行观察,结果表明,与青贮前相比,4种禾本科牧草青贮后叶片表皮细胞排列较为凌乱,细胞边界不清晰,表面结构较为粗糙。可见,4种禾本科牧草青贮后叶纤维结构可被部分降解。4种间作模式牧草混合青贮效果来看,（1）感官品质。4种混贮处理均优于紫花苜蓿单一青贮。其中,紫花苜蓿+玉米和紫花苜蓿+甜高粱混贮处理的感官评价最好（1级优等）,其次是紫花苜蓿+小黑麦和紫花苜蓿+燕麦混贮处理（2级尚好）。（2）营养品质。4种混贮处理的营养成分介于禾本科牧草单贮与紫花苜蓿单贮之间,可形成养分互补。其中,紫花苜蓿+小黑麦和紫花苜蓿+燕麦混贮组的粗蛋白含量和相对饲用价值较高,中性洗涤纤维含量较低;紫花苜蓿+甜高粱混贮组可溶性碳水化合物含量显著高于其余3个混贮组（P<0.05）,达到3.43%。（3）发酵品质。4种混贮处理的V-Score等级为良好,Kaiser等级为1级。可见,4种混合青贮处理均达到优良青贮饲料的标准。（4）纤维显微结构。青贮后4种禾本科牧草相比叶纤维的显微结构差异不大。3.家畜对4种间作下的混合青贮牧草利用效果通过模拟瘤胃消化环境进行体外消化试验,在24h的体外消化结束时,产气量、甲烷产量、干物质降解率和乙酸/丙酸比表现为:紫花苜蓿+甜高粱混贮>紫花苜蓿+玉米混贮>紫花苜蓿+小黑麦混贮>紫花苜蓿+燕麦混贮。氨态氮浓度表现为:紫花苜蓿+燕麦混贮>紫花苜蓿+小黑麦混贮>紫花苜蓿+玉米混贮>紫花苜蓿+甜高粱混贮。通过对各单项指标综合指数求和得到的多项指标综合指数表明,紫花苜蓿+甜高粱混贮>紫花苜蓿+玉米混贮>紫花苜蓿+小黑麦混贮>紫花苜蓿+燕麦混贮。可见,紫花苜蓿+甜高粱混贮的体外消化效果最佳。通过扫描电子显微镜技术对消化前后4种禾本科牧草叶纤维显微结构进行观察,结果表明,同新鲜叶片直接用于瘤胃液体外消化相比,青贮叶片用于瘤胃液体外消化后,小黑麦、燕麦、玉米和甜高粱叶片表皮纤维组织被瘤胃微生物降解的程度更高,细胞轮廓基本消失,说明青贮牧草更易于家畜消化利用。通过对家畜直接投喂4种混合青贮牧草进行饲喂效果试验,结果表明,与直接投喂紫花苜蓿单贮饲草相比,投喂4种混合青贮饲草后,试验羊的采食时长、反刍时长、咀嚼时长和每食团咀嚼时长均不同程度地缩短,平均日采食量不同程度地增加。其中,投喂紫花苜蓿+甜高粱混贮饲草后,试验羊的采食时长、咀嚼时长和每食团咀嚼时长最低,日采食量最大,说明紫花苜蓿+甜高粱混贮饲草的采食效果最好。综上所述,从生物产量来看,紫花苜蓿/甜高粱间作模式有更好的生产性能;从土地利用率来看,紫花苜蓿/小黑麦和紫花苜蓿/燕麦间作模式有更好的生产潜力;从经济效益来看,紫花苜蓿/小黑麦间作模式具有较高的纯利润、收益成本比和货币优势指数。从青贮营养品质、感官品质和发酵品质,以及瘤胃体外消化效果和家畜的采食效果来看,均表现为紫花苜蓿/甜高粱混合牧草在4种间作模式中最适宜用于青贮。