第3章 干旱半干旱牧区饲草料地作物需水及水肥关系

3.1 主要饲草料作物生物性状

我国北部、西北牧区常用饲草料品种以青贮玉米、紫花苜蓿为主，水利部牧区水利科学研究所于2012—2014年间承担了水利部公益性行业科研专项经费项目“干旱半干旱牧区饲草料地高效用水技术研究”，其中试验研究工作主要针对这两种作物进行。传统的牧草品种还有苏丹草（新疆）、冰草（内蒙古）等，作为拓展，内蒙古试验区还对饲药两用植物——黄芪，以及引进能源草——柳枝稷等品种进行了需水规律、灌水技术等方面的试验研究。

3.1.1 青贮玉米

内蒙古项目区试验选用京科青贮301，本品种在东北华北地区出苗至青贮收获期115d，需有效积温2900℃左右。幼苗出叶快，牙壳紫色，株型半紧凑，茎秆粗壮，气生根发达，抗性好。株高310cm，穗位高125cm，成熟收获期整株仍保持70%的绿叶面积。籽粒浅黄色，半马齿，浅红轴。抗矮花叶病，中抗小斑，丝黑穗病和纹枯病。青贮品质综合评判为良好。平均亩产（干重）1247.5kg。播种密度为4134株/亩，鲜草产量为7929kg/亩。在中等肥力以上地块栽培，做青贮用每亩适宜密度为4500～5000株。做春播收获籽粒用，华北地区适宜密度为3500株/亩。

新疆项目区试验选用新玉10号，是一种早熟、高产、优质蛋白玉米杂交种。出苗到成熟，在北疆为102～103d，南疆复播为82～90d。全株叶数13～14片。株高180～230cm。花药紫色。雌穗花柱绿色。果穗近筒形，平均穗长18.5cm。籽粒黄色，半马齿形。早熟、高产，抗逆性和适应性强。因是早熟玉米杂交种，生长发育快，田间管理要早中耕、早施肥、旱浇水，不要蹲苗。4～5叶时定苗。采用机械覆膜点播方式，1.2m宽膜，1膜4行，膜上行距为20cm+50cm+20cm+60cm，株距23～25cm，点播深度4～5cm。根据青贮玉米品种特性和土壤肥力情况合理调整播量，用种量2.0～2.5kg/亩，保证收获密度7000～8000株/亩。

青贮玉米对播种温度要求较高，幼苗抗低温能力较差，-2℃时就会出现冻害，一般5cm地温达到10～12℃时能发芽出苗。适宜播期在5月上旬，苗显行可中耕，4～5叶结合定苗2次中耕。根据田间杂草情况，采用机械除草或化学除草 （用玉满田80g/亩）。植株青绿，空秆率10%以下，整株玉米最佳干物质含量在28%～35%，植株水分含量65%～75%，青贮玉米即可收获。最佳的收获期为蜡熟期，即籽粒呈蜂蜡状，没有乳浆汁液，尚未变硬。整个青贮玉米的收获时间在10d内，保证青贮玉米的质量和产量。田间管理工作应注意早间苗、早中耕、早浇水施肥、适时收获。在病虫害防治工作方面，早期防治地老虎等地下害虫，中后期防治叶蝉、叶螨和玉米螟的危害。

3.1.2 苜蓿（Medicago sativa L.）

豆科苜蓿属多年生草本植物，根系发达，主根入土深达数米至数十米，有较强的抗旱能力。根茎密生许多茎芽，显露于地面或埋入表土中，颈蘖枝条多达十余条至上百条。茎秆斜上或直立，光滑，略呈方形，高约100～150cm，分枝很多。叶为羽状三出复叶，小叶长圆形或卵圆形，先端有锯齿，中叶略大。总状花序簇生，每簇有小花20～30朵，蝶形花有短柄，雄蕊10枚，1离9合，组成联合雄蕊管，有弹性；雌蕊1个。荚果螺旋形，2～4回，表面光滑，有不甚明显的脉纹，幼嫩时淡绿色，成熟后呈黑褐色，不开裂，每荚含种子2～9粒。种子肾形，黄色或淡黄褐色，表面有光泽，陈旧种子色暗；千粒重1.5～2.3g，每千克约有43万～67万粒。苜蓿富营养，适口性好，易于消化，有“牧草之王”之称。最适宜在地势高燥、平坦、排水良好、深厚的砂壤土或壤土中生长，且生长良好，能够改良土壤的理化性质，提高土壤肥力。最忌渍水，生长期淹水24～28h即大量死亡。每公顷干草产量可达75000kg。

供试苜蓿品种为具有耐刈、较高蛋白含量的加拿大紫花苜蓿——阿尔冈金。该品种早年自加拿大引进，在我国已应用20多年，品种抗逆性强，适应性广，产草量高，使用寿命长，在我国东北、华北和西北广泛种植。该品种为多年生豆科苜蓿属草本植物，直根系。根瘤较发达，茎秆直立或斜生，光滑或略有毛，略成方形。该品种适生于干旱和半干旱的气候，具有抗寒能力极度强、抗旱能力强、再生性能好、抗病性能强、产草量高、营养价值高等特点。一般种植一次，可利用7～9年。该品种喜中性或微碱性土壤，播期为4—7月，播种量为每亩1～1.5kg，以条播为主，行距30～60cm，播种时播种机幅宽10～15cm。播后2～5年的每亩鲜草产量一般在2000～4000kg，干草产量500～800kg。在水热条件较好的地区每亩可产干草733～800kg。最适宜的收获期是孕蕾期至初花期，刈割时最好避开阴雨天，刈割留茬高度5cm；最后一次刈割是在霜冻来临前30d左右，留茬高度为7～8cm。每次刈割后进行适当施肥可显著提高产量和品质，肥料以磷钾肥为主（20～30kg/亩）。

阿尔冈金种子较小，播种前土壤应深耕细作，上虚下实，并清除杂草、施足底肥（有机肥和磷肥），保持土壤平整和墒情，播种后耙平地表或进行适当镇压以利于出苗。日常管理中只要合理灌溉或排涝、施肥、防除杂草，即可避免病害的发生。

3.1.3 苏丹草

苏丹草是禾本科高粱属一年生草本植物。试验选用奇台苏丹草，生育期127d，属晚熟种，须根，根系发达入土深，可达2.5m。茎直立，呈圆柱状，高2～3m，粗0.8～2.0cm。分蘖力强，侧枝多，一般1株15～25个，株高243cm。苏丹草种子发芽率低，收草田每亩播种量2.5～3.0kg。条播，收草行距30～40cm，收种行距50cm。一般覆土深度4～5cm，土壤墒情差时可深达6cm。苗期易受杂草危害，要注意中耕除草。刈割后，应灌溉和追施速效氮肥。青饲或青贮以孕穗至乳熟期为宜。

果实卵圆形，杂色，具黄、红、黑色，千粒重12.4g左右。每公顷产草量7.5万～15万kg，种子产量高，每公顷产4000～4500kg。抗旱性和耐盐能力强，栽培时须注意对散黑穗病和坚黑穗病的防治。

3.1.4 蒙古冰草（Agropyron mongolicum Keng）

蒙古冰草又称沙芦草，多年生疏丛型禾草，根须状，具沙套。秆直立，高50～100cm，基部节常膝曲。叶片灰绿色，长7～10cm，宽2～4mm，无毛。穗状花序长10～18cm；小穗排列较疏松，含3～8朵小花。颖果椭圆形，长约4mm，光滑。二倍体，体细胞染色体数2n=14。冰草茎叶较柔软，营养价值高，适口性好，各种家畜均喜食。又因返青早，能较早地为放牧家畜提供青饲料，在放牧地补播和建立旱地人工草地中具有重要的作用。冰草特别具备抗旱、耐寒、耐牧以及产子较多等特性，适宜在干燥寒冷地区生长，寿命较长，但不耐涝，再生性一般。每公顷产干草3000～5000kg。

3.1.5 黄芪（Astrogalus membranaceus）

豆科黄芪属多年生草本。高40～80cm。主根长20～80cm，圆柱形稍带木质，淡棕黄色至深褐色。茎半直立。叶互生，奇数羽状复叶，小叶12～18对，小叶片小，宽椭圆形或长圆形，长5～10mm，宽3～5mm，两端近圆形，全缘，下面披毛，托叶披针形。总状花序腋生，花萼钟状，密被短柔毛，具5萼齿；花冠蝶形，黄色至淡黄色；雄蕊10，9+1型二体；子房光滑无毛。荚果膜质，膨胀，半卵圆形，种子肾形，黑褐色。花期5—6月，果期6—7月。已有百年以上的栽培历史，主产于黑龙江、山西、内蒙古、陕西、吉林、宁夏、甘肃等省（自治区）。

黄芪喜凉爽气候，耐旱耐寒，怕热怕涝，野生于草原干燥向阳的坡地，要透水力强的中性和微碱性砂质壤土。种子发芽不喜高温，14～15℃为发芽适温。种子发芽和苗期需充足水分，否则不出苗或因干旱而死亡。盛花期土壤不宜过于干旱，以免落花落果。幼苗细弱，怕强光，略有荫蔽容易成活，成年植株和生长期喜干旱和充足的阳光。

黄芪以根入药，根含黄芪皂苷、异黄芪皂苷、大豆皂苷等。药理作用能增加机体耗氧量，加强心脏收缩，对心力衰竭有强心作用。有使血管扩张、降压利尿、镇静、子宫兴奋收缩等作用。味甘性微温。有补气固表、利水消肿、脱毒、生肌的功能。

黄芪植株营养成分含量较高，适口性也较好，能够作为饲草料用于饲喂家畜。

3.1.6 柳枝稷（Panicum virgatum L.）

柳枝稷是纤维素乙醇的主要来源之一，因为其易于收获、抗逆性强和适应性广等特点，成为能源植物的焦点。20世纪80年代，美国能源部就已开始将柳枝稷作为生物能源作物的研究与尝试，以减少对外国石油的依赖，减少CO₂气体排放，并刺激美国农业经济。特别是在国家土地保护性储备计划（Conservation Reserve Program，CRP）的支持下，美国已将柳枝稷作为替代传统农作物的主要植物之一。该计划20多年的实施结果表明，种植柳枝稷在减少水土流失，保护国家粮食生产，减少河流湖泊污染，改善水质，建立野生动物栖息地保存湿地和森林资源等诸多方面发挥了重要作用。

柳枝稷属禾本科（Gramineae）黍属（Panicum），多年生丛生C₄型高大禾草，直立茎、秆高大，为0.5～2.7m，叶长30～80cm，叶宽0.8～1.3cm，叶两面有蜡质，被柔毛，叶缘、叶舌具纤毛。叶上表皮呈灰绿色表皮毛较多，下表皮毛较少，叶色较绿，叶鞘呈暗红色，叶子正反两面都有气孔。6—8月开红色小花，圆锥花序展开，长30～58cm，开花时呈塔形疏散展开的小枝与小穗。小穗灰绿色略呈紫色，每穗6～8节，每节2～6穗，每穗有4～7个小穗，每小穗含6～8粒种子，呈纺锤形。秋季柳枝稷叶片变暗黄，种子呈浅褐色，先端稍尖，长约3cm，平滑光亮，种子大小和休眠时间因品种和环境而异。冬季地上部枯死，地下宿生根系依然存活，深达3m。根系发达，且具横向根状茎，被鳞片。柳枝稷寿命较长，一般在10年以上，如果管理较好可达15年以上。柳枝稷种子粒小，千粒重为1.7g，其种皮薄，吸水力强，在适宜的水热条件下发芽快，出苗好。一般连阴雨3～5d，降雨量达到20～40mm，即可获得好的存苗效果。通过种子和根状茎扩散繁殖，发芽理想条件一般为轻质土壤，土壤温度为25～35℃，土壤pH值为5.0～8.0。

柳枝稷是一种优良的纤维素类草本能源植物。通过分析细胞成分，柳枝稷细胞壁的主要成分是纤维素、半纤维素以及木质素，整株植株的淀粉和蛋白质含量分别高于玉米和大豆。柳枝稷与玉米相似，均为C₄植物，一般来说，消耗同等单位的水分，C₄植物比C₃植物能多生成30%的干物质，因此，C₄植物能更好地适应干旱环境。

柳枝稷原产于中美洲和北美洲，从墨西哥到加拿大皆有分布，北纬55°以上无自然分布区域。柳枝稷抗逆性极强，从干旱草原到盐碱地，甚至在森林中都可以生长。在长期的进化过程中，形成了许多生态型和变种，柳枝稷主要有2种生态型：①细秆高地生态型，主要分布在美国中部和北部地区，适应干旱环境，茎秆较细，分枝多，在半干旱环境中生长良好；②粗秆低地生态型，主要分布于潮湿地带，诸如漫滩、涝原，植株高大，茎秆粗壮，成束生长。

饲草料作物营养分析结果参见表3.1。