本文是一篇农业论文，本研究在河西地区进行两年田间试验，研究种植模式和施氮对饲草作物产量、营养品质和水氮利用的影响，主要研究结果如下：（1）两年拉巴豆/青贮玉米间作（LM）和秣食豆/青贮玉米间作（FM）处理的青贮玉米产量与青贮玉米单播（M）无显著差异，由于增加了豆科作物，从而使间作处理的总鲜干草产量和粗蛋白产量显著高于 M。两年 LM 处理的群体水分利用效率（WUEB）、总氮含量及吸收量显著高于 M，并且其氮肥利用效率（NUE）显著高于 FM。此外，间作处理较单作显著提高了粗蛋白和粗灰分含量，降低了中性洗涤纤维（NDF）和酸性洗涤纤维（ADF）含量，进而提高了相对饲用价值，改善了营养品质，并且 LM 处理的饲草品质优于 FM。
第一章 前言
1.1 研究背景与意义
1.1.1 研究背景
预期到 21 世纪中叶全球人口将继续增长，这会造成食品、饲料和燃料的大幅增加（Chen et al., 2014; Raman et al., 2014）。同时，生活水平的提高增加了人民对肉蛋奶等产品的需求，这一方面促进了我国畜牧业的迅速发展，另一方面也使得我国优质饲草的需求逐年增加，目前饲料短缺现象愈发严重，饲料危机正威胁着中国的食物安全（Li et al., 2015; 方精云等, 2018）。为确保我国饲草及饲料的安全供给，加快发展饲草业迫在眉睫（任继周等, 2019）。玉米（Zea mays L.）作为畜牧业、养殖业的重要饲料来源，在作物生产中扮演越来越重要的角色（Moosavi et al., 2012; 贾倩民, 2018; Cui et al., 2018），其中青贮玉米是许多国家畜牧业发展中的重要饲草作物，其可为草食动物提供必需的能量和纤维（Ferreira et al., 2014）。它既可以缓解牧区饲料短缺问题，也可为农牧交错地区冬春饲料来源提供有力保障（李正春等, 2006; 白冰等, 2004）。同时青贮玉米的品质与反刍动物的生产性能、畜产品的品质关系密切（孙雪丽等, 2018）。2019 年中央一号文件提出，大力推进粮改饲，需要对农业种植结构进行合理调整，进一步发展青贮玉米等优质饲草饲料。因此，研究青贮玉米高产优质与水肥高效利用的管理措施具有重要意义。
间作在我国有着悠久的历史，禾本科与豆科植物间作（禾/豆间作）是通常采用的方式（李隆等, 2016）。近年来，过度施肥造成的环境问题引起了人们对于间作方式的兴趣（Jamont et al., 2013）。研究表明，由于禾/豆间作中的豆科植物存在固氮基因，因此可以充分利用根瘤菌的固氮功能，增加土壤氮素供给（Xu et al., 2020），减少氮肥施用，进而提高氮肥利用效率，降低环境污染（Du et al., 2020 ; 朱元刚等, 2020; 张海星等，2020）。除此之外，禾/豆间作还可以提高玉米的生物产量、水分利用效率（WUE）及营养品质（瓮巧云等, 2021；Fischer et al., 2020）。田应学等（2019）研究发现，禾/豆间作显著提高了青贮玉米的株高和干物质产量，并显著增加了粗蛋白和粗灰分含量，改善了饲草品质。王雅梅等（2020）研究报道，与玉米单作相比，玉米/大豆间作提高了群体耗水量和 WUE。可见，虽然禾/豆间作可以提高作物产量、营养品质和水氮利用效率，但在河西地区适合与青贮玉米间作的豆科作物尚不明确，且青贮玉米/豆科作物间作体系的适宜栽培管理措施仍不确定，该方面的研究需进一步深化。
1.2 国内外研究进展
1.2.1 禾/豆间作对作物产量、品质及水氮利用的影响
间作是我国农户常采用的栽培方式之一，可以分为两类，一是条带间作，即作物在不同条带上同时种植；二是中继间作，即在早季作物生长后期将晚季作物成行种植（Lichtfouse et al., 2009）。相关研究表明，与单作相比，间作能更好地利用养分、水和光等资源，提高土地生产力（Ma et al., 2020; Li et al., 2001）和资源利用效率（Dhima et al., 2007；Good et al., 2004），并提高农田生物多样性（Li et al., 2009; Zhang et al., 2008a, b）。除此之外，间作还可以减少病虫害和杂草量，是稳定作物产量和减少氮肥投入的一种有效途径（Luce et al., 2015; Zuo et al., 2015）。可见在河西地区研究禾/豆间作对作物产量、品质及水氮利用的影响具有重大意义。
在我国玉米/豆科间作是一种历史悠久的栽培方式，近年来也获得了国外学者的关注。相关研究表明，玉米与大豆间作在增加作物产量的同时，也获得了较高的土地当量比（Fischer et al., 2020）。一些研究得出，玉米和豆科作物混播不仅可以提高玉米的干物质产量，而且还显著增加了禾/豆混播的群体产量和粗蛋白产量（崔超等, 2017; 高飞等, 2009; 张淑艳等, 2014）。秣食豆作为常与玉米间作的豆科饲草，具有耐荫性强、蛋白含量高、根瘤菌丰富等优点（翁月等, 2014；董姗等, 2020）。姜胜男等（2018）研究表明，玉米与秣食豆间作可使植株群体呈现密集分布，提高群体叶面积指数，且较单播可提高玉米的茎粗、株高以及植株的干物质积累量，从而显著增加群体生物产量和粗蛋白产量。除此之外，连露等（2017）研究也表明，青贮玉米与秣食豆混播条件下粗脂肪的含量及产量显著提高，但淀粉含量却低于单播。除了秣食豆之外，拉巴豆也是一种优质豆科饲草，目前在我国尚未大面积推广，但在国外已广泛种植，其具有良好的抗逆性和晚熟特性（柳茜等, 2015）。李亚娇等（2019）在玉米与拉巴豆套作的试验中发现，拉巴豆与青贮玉米套种下的作物产量显著高于单播青贮玉米，且青贮玉米的产量会随着套作行数的增加而提高。
第二章 材料与方法
2.1 研究区概况
本试验在兰州大学临泽草地农业试验站进行，位于甘肃省张掖市临泽县（100°02′E，39°15′N），属温带大陆性干旱气候，海拔高度为 1390 m，30 年（1981-2010）的年平均气温为 8.94℃，年平均潜在蒸发量为 2337.6 mm，年平均降雨量为 113.6mm，且降雨主要集中在夏、秋两季，约占全年总降水量的 60%以上。2019 年试验站全年降水为 167.7 mm，属于降水较多的年份，2020 年全年降水为 122.1 mm，为降水正常年份（图 2-1）。2019 年播种前 0~30 cm 土层土壤pH 8.65，容重 1.33 g cm-3，土壤有机质含量 8.3 g kg-1，碱解氮含量 30.2 mg kg-1，有效磷含量 21.5 mg kg-1，速效钾含量 126.6 mg kg-1。
2.2 试验设计与田间管理
本研究采用随机区组试验设计，试验材料为青贮玉米（曲辰 9 号，云南曲辰种业股份有限公司）、秣食豆（松嫩秣食豆，黑龙江省畜牧研究所）和拉巴豆（海沃，北京百斯特草业有限公司）。设置拉巴豆/青贮玉米间作（LM）、秣食豆/青贮玉米间作（FM）和青贮玉米单播（M）3 个种植模式，每个种植模式下设不施氮肥（N1：0 kg hm-2）、低氮肥（N2：120 kg hm-2）、中氮肥（N3：240 kg hm-2）和高氮肥（N4：360 kg hm-2）4 个施氮水平。试验共设置 12 个处理，各处理重复 3 次，共 36 个小区，小区面积为 77.0 m2（长×宽：10 m×7.7 m），各小区之间设置 1.2 m 宽的隔离带，防止小区间的水分渗漏。青贮玉米按种植密度 8.5 万株·hm-2，试验共开展两年，于 2019 年 4 月 22 日播种，2019 年 10 月 1 日收获；2020 年 4 月 29 日播种，2020 年 10 月 2 日收获。播种采用了宽窄行的种植方式，宽行间距 70 cm，窄行间距 40 cm。在两株玉米之间的 1 个种植点播种 2 颗秣食豆或拉巴豆种子。N1 处理在播种前基施磷肥 138 kg hm-2，N2 处理在播种前基施磷肥 138 kg hm-2 和氮肥 120 kg hm-2，N3 和 N4 处理的基肥与 N2 相同，并且 N3处理在 6 叶期追施氮肥 120 kg hm-2，N4 处理在 6 叶期和 12 叶期均追施氮肥 120 kg hm-2。各处理的灌溉量均为 4000 m3 hm-2，两年试验均在拔节期（6 月 25 日）和吐丝期（7 月 30 日）各灌水 2000 m3 hm-2。所有处理采用相同的除草和病虫害防治措施。
第三章 结果与分析 ................. 11
3.1 产量 ........................................ 11
3.1.1 鲜草产量 ......................... 11
3.1.2 干草产量 ........................ 13
第四章 讨论 ............................. 50
4.1 禾/豆间作与施氮
