张英俊教授团队揭示多年生豆禾混播草地高产高效及可持续的有效策略

       近日，中国农业大学草业科学与技术学院张英俊教授团队在多年生豆禾混播草地高产高效及可持续利用机制方面取得重要进展。

       该研究指出，以较低的豆禾播种比例建植并结合适度的养分管理措施的多样化饲草料生产模式可以同时有利于人工草地的饲草料生产和土壤质量，是实现人工草地高产高效以及可持续利用的有效策略。

       我国畜牧业高质量发展对优质饲草需求量巨大，农业农村部“十四五”全国饲草产业发展规划指出，目前饲草缺口达5000万吨以上。因此，建设高产并能维持持久性产量的饲草基地十分重要。建植多年生豆科与禾本科混播（简称豆禾混播）草地，是提高饲草产量、改善饲草品质、维持产量稳定性和增强草地持久力的有效措施。但是，目前通过采用最佳的豆禾混播比例和磷（P）肥管理措施是否能进一步改善这些益处尚不清楚。

       从2016年开始，本研究团队在沧州、太原和银川等3个地点开展了为期5年的田间实验，主要探讨了不同豆禾混播比例以及磷肥的用量对牧草产量和土壤质量的影响。试验设计包括了两种豆科植物和两种禾本科植物按照五种不同的比例（3:7、4:6、5:5、6:4和7:3）进行混播，同时还设置了每种植物的单播作为对照组。在磷肥的用量上，共设置四个水平，即0、9、18或27 kg P ha-1 year-1。通过分析比较混播与单作的牧草产量，本研究评估了植物的多样性效应，即互补效应和选择效应，同时测定了土壤养分含量及土壤微生物组成。

图1 多年生豆禾混播草地的田间照片（a-b）；本研究中选择的两种豆科和两种禾本科植物（紫花苜蓿、红豆草、鸭茅、高羊茅）的功能特征以及两因素实验设计的图示（c）

       研究表明，以豆禾比3:7建植的混播组合在适度磷肥（8 kg P ha-1 year-1）施用下牧草年产量高达29.59 t ha-1，且在多个地点表现出持续和一致的超产效应。同时，与紫花苜蓿单播相比，豆禾比3:7组合下土壤有机质、总氮和微生物生物量碳氮分别显著提高11.27%、50.62%、23.12%和89.31%。

图2 豆禾混播比例与施磷对三个实验地点年平均牧草产量的影响。a.沧州；b.太原；c.银川

       结构方程模型表明，较低的豆禾混播比例能直接地提高物种间的互补效应，并通过增加真菌生物量而间接地促进物种间的选择效应，从而获得较高的牧草产量。另外，施用磷肥可直接地提高土壤养分和酶的活性，进一步加强物种间的互补效应，从而提高了牧草产量和土壤质量。

图3 结构方程模型（SEM）揭示试验因素（豆禾混播比例、磷肥施用量）与物种多样性效应、土壤养分含量及酶活性、土壤微生物组成及牧草产量间的关系

       该研究成果以“Low legume‑grass seeding ratio combined with phosphorus fertilization promotes forage yield and soil quality in managed grasslands”为题发表于农学领域顶刊Agronomy for Sustainable Development（中科院JCR一区，TOP期刊，5年IF:7.9）。

       中国农业大学草业科学与技术学院张英俊教授为该论文的通讯作者，秘一先博士为该论文的第一作者，其博士后合作导师杨高文教授也全程参与了该论文的撰写与发表。该研究得到了国家牧草产业技术体系、国家自然科学基金、中国农业大学人才引进科研启动基金、中央高校基本科研业务费专项资金等项目资助。

原文链接：

https://link.springer.com/article/10.1007/s13593-024-00973-5