【摘 要】
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黄土高原属于典型旱作农业区,是我国农业生产和畜牧业生产的重要基地之一,但该地区土地和降水资源短缺,因此寻求高效的种植模式,是提高牧草产量和资源利用效率的关键。本研究以紫花苜蓿（Medicago sativa L.）和4种一年生禾本科牧草饲用玉米（Zea mays L.）、甜高粱（Sorghum dochna（Forssk.）Snowden）、苏丹草（Sorghum sudanense（Piper）
【基金项目】
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国家自然科学基金项目（32001403）； 西北农林科技大学博士科研启动基金（2452020133）；
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黄土高原属于典型旱作农业区,是我国农业生产和畜牧业生产的重要基地之一,但该地区土地和降水资源短缺,因此寻求高效的种植模式,是提高牧草产量和资源利用效率的关键。本研究以紫花苜蓿（Medicago sativa L.）和4种一年生禾本科牧草饲用玉米（Zea mays L.）、甜高粱（Sorghum dochna（Forssk.）Snowden）、苏丹草（Sorghum sudanense（Piper）Stapf.）和湖南稷子（Echinochloa frumentacea（Roxb.）Link）为供试草种,分别设置豆、禾单作与间作组合,共9个处理,通过动态监测不同饲草的生长发育特征、构件生物量分配,以及水分与土地利用效率等内容的研究,以期为探索适于旱作农区的牧草生产模式提供参考,所获主要结果如下:（1）间作模式影响禾本科牧草与紫花苜蓿的生长发育。与其单作相比,除湖南稷子外,4种间作模式下的禾本科牧草其有效积温更高,间作玉米（IM）、间作甜高粱（IS）和间作苏丹草（ID）分别提高了51.9℃·d、34.0℃·d和104.8℃·d;间作与单作的紫花苜蓿均表现出第2茬的有效积温高于其对应的第1、3茬,其中间作较单作提高了紫花苜蓿在第2茬的有效积温。不同间作系统下对应牧草生长发育特征存在差异。在间作牧草发育后期,禾本科牧草与紫花苜蓿的叶面积、株高整体低于单作。成熟期除单作湖南稷子（J）外,单作玉米（M）、单作甜高粱（S）、单作苏丹草（D）的株高与其间作的差异显著（P＜0.05）,其中M、S、D的株高分别比其间作高出了21.86%、27.73%、23.97%。紫花苜蓿全年3茬的株高整体上为第1茬＞第3茬＞第2茬。在禾本科牧草拔节、开花期（紫花苜蓿第2茬生育期）时,IM和IS的中部叶片叶面积较其单作显著减小（P＜0.05）,并且与玉米间作的紫花苜蓿（IAM）、与甜高粱间作的紫花苜蓿（IAS）的顶部、中部的叶面积大于单作紫花苜蓿相同部位的叶面积,说明紫花苜蓿与饲用玉米、甜高粱间作可以提高紫花苜蓿顶部叶面积以获得更适宜的光能资源分配,从而提高间作系统中的光能利用效率。间作降低了禾本科牧草与紫花苜蓿的最大干物质积累速率。M、S、D和J的干物质最大积累速率在2.38-3.52 g·m-2·d-1之间,比其间作分别高出19.51%、29.23%、76.88%和85.94%。在紫花苜蓿第3茬生育期内,紫花苜蓿各间作处理中,IAM干物质积累速率均最高,显著大于IAS和与苏丹草间作的紫花苜蓿（IAD）（P＜0.05）。并且,IAM全年三茬的平均积累速率最高。（2）紫花苜蓿/一年生禾本科牧草间作增加了系统生产力,并且影响了不同时期禾本科牧草各构件占比。A/M、A/S、A/D和A/J的全年产量均显著大于其单作禾本科牧草产量。其中,在成熟期时M与D的地上生物量显著高于其间作（P＜0.05）,M和D地上生物量分别比其间作高18.03%和30.48%。各处理紫花苜蓿全年3茬的地上生物量关系为:第1茬＞第3茬＞第2茬,其中,间作处理第1茬的干物质积累量在全年紫花苜蓿干物质积累量占比为40-50%。禾本科牧草成熟期时的土地当量比（Land equivalent ratio,LER）表现为玉米/紫花苜蓿间作（A/M）＞湖南稷子/紫花苜蓿间作（A/J）＞甜高粱/紫花苜蓿间作（A/S）＞苏丹草/紫花苜蓿间作（A/D）＞1,说明间作模式可以有效提高系统生产力和土地利用效率。除禾本科牧草苗期外,A/M、A/S,A/D和A/J的竞争比率（Competitive ratio,CRga）均大于1,说明饲用玉米、甜高粱,苏丹草和湖南稷子在与紫花苜蓿的竞争中占据优势地位,能够获得更多的生长资源。间作处理的茎、叶、鞘、穗（果实）产量及其总产量整体上低于其对应的单作处理,而饲用玉米各构件生物量分配受间作的影响较小。结合LER表现,紫花苜蓿与饲用玉米的间作种植系统生产力和土地利用效率最高。（3）紫花苜蓿/一年生禾本科牧草间作能够改变牧草的耗水量,提高牧草的水分利用效率。单作与间作处理下的土壤含水量均呈现出同一深度,土壤含水量随牧草生育期的推进而降低。在禾本科牧草成熟期时,A/M和A/J在0-160 cm的土壤平均含水量比其禾本科牧草单作分别高出29.67%和15.13%。A/S和A/D在0-160 cm的土壤平均含水量比其禾本科牧草单作分别低27.63%和22.04%。IJ、J和IM的土壤耗水量（Water use,WU）显著高于其他处理（P＜0.05）,D与ID的WU最低。在禾本科牧草成熟期时,间作牧草的水分当量比（Water equivalent ratio,WER）均在1.20-1.38之间,并且间作牧草的水分利用效率（Water use efficiency,WUE）呈现出A/S＞A/D＞A/M＞A/J的结果,说明间作较单作能够提高牧草的水分利用效率,紫花苜蓿与甜高粱的间作种植水分利用效率最高。
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