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甘肃庆阳地处黄土高原西部,传统农业系统以冬小麦单作种植模式为主,资源利用效率低下,农民收入不高。随着农业可持续发展和提高农民收入的现实需求的加大,草畜产业已成为黄土高原地区农业系统的一部分,该地区畜牧产值已上升到11.8亿元,但优质饲草季节性供应不足仍然是制约高效优质畜牧业品生产的瓶颈。一年生饲用作物由于相对高产优质,可有效补充季节性饲草短缺,目前对于一年生作物饲用潜力研究尚未大面积开展。本研究在陇东黄土高原地区,通过4年的定位研究,在春播和夏播条件下观测了一年生作物玉米(Zea mays)、苏丹草(Sorghum sudanense)、谷子(Setaria italica)、糜子(Panicum milliaceum)、大豆(Glycine max)、豌豆(Pisum sativum)、箭筈豌豆(Vicia sativa)、燕麦(Avenasativa)和春小麦(Triticum aestivum)的饲草干物质产量动态、营养品质和土壤水分等；以干物质产量(DM)、粗蛋白含量(CP)、中性洗涤纤维含量(NDF)、酸性洗涤纤维含量(ADF)、干物质消化率(DDM)、干物质采食量(DMI)、相对饲喂价值(RFV)和水分利用效率(WUE)为指标,构建了灰色关联度分析综合评价模型；采用农业系统模型APSIM模拟和分析了玉米、糜子、燕麦和春小麦在不同情景下的生产潜力。主要研究结果如下：1.2009年—2010年,春播条件下,春小麦出苗后42 d干物质产量可达3 thm-2,显著高于其他饲草作物(P<0.05),玉米和苏丹草在出苗后105 d干物质产量最高,分别为11 t hm-2和9 thm-2、C3作物春小麦和燕麦两年间干物质产量的差异分别达1.6thm-2和2.3 thm-2。从干物质产量的角度选择,最佳的一年生饲草是春小麦、玉米和苏丹草。2个生长季内,在整个生育期,大豆、箭筈豌豆和豌豆的粗蛋白含量高、中性和酸性洗涤纤维含量低,从营养价值的角度选择,最佳的一年生饲草作物是大豆、豌豆和箭筈豌豆；玉米的干物质水分利用效率(WUEDM)可达40kghm-2 mm-1,显著高于其他饲草作物(P<0.05),其次为苏丹草,2个生长季内,大豆的蛋白质水分利用效率(WUEcp)最高,其次是玉米,以玉米的饲喂价值水分利用效率(WUERFV)最高,其次为苏丹草。从水分利用效率的角度选择,最佳的一年生饲草是玉米、苏丹草和大豆。根据Logistic模型,玉米、苏丹草、谷子、糜子、大豆、箭筈豌豆、豌豆、燕麦和春小麦的生长旺盛期分别是出苗后的第84 d、75 d、83 d、75 d、83 d、62 d、58 d、63 d和62 d。4月中旬春播条件下,一年生作物最佳饲草生产模式为：5月春小麦拔节期利用,9月玉米成熟期或苏丹草花期利用。2.2012年—2013年,夏播条件下,苏丹草在出苗后84 d干物质产量最高,两年间平均可达8.3 t hm-2,显著高于其他饲草作物(P<0.05),其次是豌豆。燕麦、春小麦、豌豆和箭筈豌豆的干物质产量对降雨量的年际变动敏感,有较大的年际差异,春小麦和燕麦两年间的干物质产量差异分别为1.6 thm-2和1.7 thm-2。从干物质产量角度选择,最佳的一年生饲草作物是苏丹草和豌豆。苏丹草的WUEDM、燕麦的WUEcP和豌豆的WUERFV分别显著居8种饲用作物各指标之首(P<0.05)。从水分利用效率角度选择,最佳的一年生饲草作物是燕麦、苏丹草和豌豆。根据Logistic模型,苏丹草、谷子、糜子、大豆、箭筈豌豆、豌豆、燕麦和春小麦生长旺盛期分别是出苗后的第51 d、66 d、49 d、55 d、59 d、39d、57 d和61 d。7月中旬夏播条件下,一年生作物最佳饲草生产模式为：8月燕麦拔节期利用,9月苏丹草和豌豆花期利用。3.基于灰色系统理论,采用熵权法计算了各指标的权重值。无论春播还是夏播,干物质消化率的权重值最高,其次是酸性洗涤纤维,干物质产量的权重值最低。春播条件下,最佳的一年饲用作物是大豆和玉米。夏播条件下,则为豌豆、大豆和苏丹草。春播条件下和夏播条件下,等权关联度和加权关联度得到的结果基本一致,且相关性均达到显著水平(P<0.05)。关注饲草品质对保证优质家畜生产中的重要,有助于突破传统上仅关注产量的生产模式理念。4.基于APSIM模型的模拟结果表明,土壤水分含量和4种一年生饲草生物量的模拟值和实测值均呈显著正相关关系,通过归一化均方根误差有效性检验,APSIM能够准确描述玉米的土壤水分和产量动态,对燕麦生长阶段的结果描述准确性有待改进。若水、氮充足条件下,玉米、糜子、燕麦和春小麦的潜在饲草产量分别可达152t hm-2、8.6thm-2、9.8 t hm-2和11.2 t hm-2,比在传统种植模式下分别提高33.6%、37.3%、117%和169%,说明改变作物管理要素,对于发挥饲草生产潜力有巨大作用。以上结果区分了在春播和夏播条件下一年生饲用作物最佳的利用时期以及对降水变异的响应。首次提出了蛋白质产量水分利用效率和相对饲喂价值产量水分利用效率,综合评价了一年生饲草作物的综合生产性能,耦合了饲草产量性能与品质性能,提出了基于APSIM模型的陇东黄土高原地区一年生饲用作物的生产模式及潜力,结果对促进当地草牧业发展,实现农民增产增收和提高资源利用效率有重要的意义。