留茬高度對(duì)紫花苜蓿根部儲(chǔ)藏性物質(zhì)含量及返青率的影響

■王 偉 格根圖 常 春尹 強(qiáng)賈玉山*

(1.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)草原與資源環(huán)境學(xué)院，內(nèi)蒙古呼和浩特 010019；2.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院草原研究所，內(nèi)蒙古呼和浩特 010010)

隨著我國畜牧業(yè)的發(fā)展，特別是草食性畜牧業(yè)發(fā)展的不斷加快，飼草料供給模式也在不斷地改善。2015年“中央1號(hào)文件”強(qiáng)調(diào)，加快草牧業(yè)的發(fā)展，大力支持紫花苜蓿、黃花苜蓿等牧草料的種植，促進(jìn)飼草料、經(jīng)濟(jì)作物、糧食作物三元結(jié)構(gòu)之間的有效轉(zhuǎn)化、利用，共同發(fā)展。苜蓿干草作為一種優(yōu)質(zhì)粗飼料，是家畜飼養(yǎng)過程中精飼料的優(yōu)良替代品，可作為配合飼料的原料。近年來，隨著苜蓿干草在乳業(yè)發(fā)展過程中的作用愈發(fā)凸顯，紫花苜蓿的種植面積也在逐年增加。由于紫花苜蓿干草產(chǎn)量高、品質(zhì)好、營養(yǎng)高的特點(diǎn)，到2020年，我國將新增人工種植牧草面積8 000萬畝，其中紫花苜蓿新增種植面積2 170萬畝，高標(biāo)準(zhǔn)苜蓿種植新增800萬畝。但由于我國北方地處高緯度地區(qū)，冬季的低溫容易造成紫花苜蓿根頸部凍死，根部營養(yǎng)物質(zhì)無法輸送到地上部分，使大面積紫花苜蓿無法返青，造成產(chǎn)量降低。刈割作為紫花苜蓿常用的一種利用形式，科學(xué)的刈割技術(shù)不但可以獲得較高的干草產(chǎn)量，還可以有效地保存根部儲(chǔ)藏性物質(zhì)含量，幫助紫花苜蓿提高冬季抗寒能力，提高返青率。片面地追求苜蓿干草產(chǎn)量而降低留茬高度，會(huì)損傷紫花苜蓿根頸部，嚴(yán)重影響紫花苜蓿再生能力。因此，深入研究留茬高度對(duì)紫花苜蓿根部儲(chǔ)藏性物質(zhì)含量及返青率的影響，具有十分重要的生產(chǎn)意義。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)材料選用“金皇后”紫花苜蓿(Medicago sativa.L)。“金皇后”紫花苜蓿是目前國內(nèi)大面積種植的一種人工草地牧草，適宜在半干旱氣候條件下生長，抗逆性強(qiáng)，抗旱、抗鹽堿；試驗(yàn)地地勢平坦，播種方式為條播，出苗后苜蓿長勢均勻，在紫花苜蓿生長期間不施任何肥料。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)小區(qū)面積為9 m2(3 m×3 m)，在現(xiàn)蕾期～初花期人工刈割。

留茬高度試驗(yàn)結(jié)合當(dāng)?shù)厣a(chǎn)實(shí)際情況，以留茬高度0 cm為對(duì)照處理，記為CK；設(shè)置2～5、5～8、8～11 cm留茬高度處理，分別記為A1、A2、A3，每個(gè)處理3次重復(fù)。試驗(yàn)設(shè)計(jì)見表1。

表1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

人工挖取紫花苜蓿根部，用蒸餾水將根沖洗干凈，用吸水紙將根上的水分吸去。將采集到的根部樣品在105℃下殺青，用烘箱烘干，利用粉碎機(jī)粉碎樣品，40目篩過濾，混勻后放入紙袋中。

1.3 試驗(yàn)指標(biāo)和方法

1.3.1 儲(chǔ)藏性物質(zhì)含量測定方法

可溶性糖測定方法：準(zhǔn)確稱量樣品0.3 g放入大試管中，加15 ml蒸餾水，在水浴鍋內(nèi)連續(xù)煮沸20 min，取出后冷卻，在100 ml容量瓶中進(jìn)行過濾，用蒸餾水多次沖洗殘?jiān)?，?zhǔn)確定容100 ml刻度處。提取液1.0 ml加蒽酮試劑5 ml，在水浴鍋中連續(xù)煮沸10 min，取出后冷卻，在620 nm波長下測定光密度，3次重復(fù)。從標(biāo)準(zhǔn)曲線上找出每毫升被測樣品液可溶性糖的含量，再換算出每克鮮樣品中可溶性糖的平均值。

丙二醛測定方法：準(zhǔn)確稱量樣品0.3 g放入研缽中，在低溫環(huán)境中研磨成勻漿。取樣品勻漿2.0 ml，加入TCA（三氯乙酸）2.0 ml后混勻，蓋上橡皮塞煮沸15 min后快速冷卻，4 000 r/min離心機(jī)下離心20 min，以10%TCA作為參比溶液，取上清液在532 nm和600 nm處測定吸光度值，再用公式進(jìn)行計(jì)算。

脯氨酸測定方法：準(zhǔn)確取根系樣品0.3 g，向研缽中倒入2 ml 80%的乙醇，研磨成漿狀物，精確定容到100 ml，混勻后在水浴鍋中放置20 min，振蕩，并在1 000 r/min下離心10 min，取離心后的上清液1.5 ml，并準(zhǔn)確量取冰醋酸1.5 ml，酸性茚三酮試劑1.5 ml，在水浴鍋中加熱15 min，冷卻，在波長為515 nm處測定，重復(fù)3次。

可溶性蛋白測定方法：準(zhǔn)確稱量樣品0.3 g樣品放入研缽中，加2 ml蒸餾水研磨成勻漿，轉(zhuǎn)移到離心管中，用蒸餾水清洗研缽，洗滌液收集于離心管中，放置0.5～1 h以充分提取，利用轉(zhuǎn)速為4 000 r/min離心，時(shí)間為20 min，留上清液去沉淀，將上清液導(dǎo)入10 ml容量瓶，用蒸餾水準(zhǔn)確定容。抽取0.l ml提取液，再向其中加入考馬斯亮藍(lán)G-250蛋白試劑5 ml，充分混合，放置5 min后在波長為595 nm下檢測光密度，3次重復(fù)。

1.3.2 返青率測定方法

物候期開始觀察，采用田間目測進(jìn)行測定，選擇生長情況優(yōu)良的紫花苜蓿10株作為觀察對(duì)象，以春季越冬紫花苜蓿植株從根頸處長出新嫩枝芽露出地面，出現(xiàn)鮮綠色為記錄標(biāo)準(zhǔn)；紫花苜蓿在進(jìn)入返青期間，以選定樣方內(nèi)紫花苜蓿開始展開葉片并正常生長發(fā)育的植株占整體植株的百分比在40%～60%期間為返青期。調(diào)查紫花苜蓿植株返青率的研究方法是當(dāng)年入冬前在試驗(yàn)地內(nèi)記載各處理的紫花苜蓿植株總數(shù)，在第二年紫花苜蓿植株返青時(shí)，記錄能夠返青的枝條數(shù)。

返青率(%)=(返青枝條數(shù)/枝條總數(shù))×100

1.4 數(shù)據(jù)分析

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析利用Excel 2007軟件進(jìn)行，用SAS 9.1軟件進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 留茬高度對(duì)紫花苜蓿根部儲(chǔ)藏性物質(zhì)含量的影響

2.1.1 不同留茬高度對(duì)紫花苜蓿根部可溶性糖含量的影響（見表2）

由表2可知，5月25日測得各處理根內(nèi)可溶性糖含量差異不顯著(P＞0.05)。經(jīng)過刈割處理后，7月10日測得A3、A2處理根內(nèi)可溶性糖含量之間差異不顯著(P＞0.05)，但與其他處理之間差異顯著(P＜0.05)。8月16日測得各處理根內(nèi)可溶性糖含量隨著留茬高度的增加而增加，且各處理之間差異顯著(P＜0.05)。9月19日和10月24日測得各處理根內(nèi)可溶性糖含量差異顯著(P＜0.05)。進(jìn)入10月份后，外界溫度降低，可溶性糖含量增加主要是因?yàn)殡S著外界溫度的降低，苜蓿根內(nèi)抗寒機(jī)制啟動(dòng)，可溶性糖作為主要抗寒性物質(zhì)之一，其含量隨之增加。

表2 不同留茬高度對(duì)苜蓿根系內(nèi)可溶性糖含量的影響（mg/g）

2.1.2 不同留茬高度對(duì)紫花苜蓿根部丙二醛含量的影響（見表3）

由表3可知，隨著生育期的延續(xù)，各處理根部丙二醛含量呈現(xiàn)先升高后降低再升高的變化趨勢，且均在10月24日達(dá)到最高值，其中以10月24日A3處理增幅最大。可見細(xì)胞抵抗質(zhì)膜過氧化作用是發(fā)生在外界溫度降低的情況下，留茬高度越高，其根部抗氧化能力強(qiáng)，則細(xì)胞在低溫條件下更容易存活。

表3 不同留茬高度對(duì)苜蓿根部丙二醛含量的影響（mg/g）

2.1.3 不同留茬高度對(duì)紫花苜蓿根部脯氨酸含量的影響（見表4）

由表4可知，5月25日各處理根部脯氨酸含量之間差異性不顯著（P＞0.05），隨著生育期的延續(xù)，各處理根部脯氨酸含量發(fā)生變化，但總體上呈現(xiàn)先降低后增加的變化趨勢。隨秋末氣溫逐漸下降，各處理根部脯氨酸含量增加，在10月24日達(dá)到最高。其中，A3處理增幅最大，隨著留茬高度的降低，其變化幅度逐漸降低，說明留茬高度在一定程度上影響到苜蓿根部脯氨酸含量。

表4 不同留茬高度對(duì)苜蓿根部脯氨酸含量的影響（μg/g）

2.1.4 不同留茬高度對(duì)紫花苜蓿根部可溶性蛋白含量的影響（見表5）

由表5可知，從5月25日～10月24日，伴隨著試驗(yàn)地溫度的變化，各處理根內(nèi)可溶性蛋白含量呈倒“V”的變化趨勢，具有明顯的季節(jié)性。10月份的溫度下降，可溶性蛋白含量明顯升高，隨著留茬高度的增加，10月24日各處理根內(nèi)可溶性蛋白含量之間呈顯著性差異（P＜0.05）。也就是說，可溶性蛋白含量與氣溫變化不同步，意味著脯氨酸含量的增加有助于提高植物抗寒性。

2.2 末茬紫花苜蓿不同留茬高度根部營養(yǎng)物質(zhì)含量對(duì)返青率的影響（見表6）

由表6可知，根部可溶性糖、丙二醛、脯氨酸含量與返青率之間呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01），相關(guān)系數(shù)分別為0.897 8、0.751 6、0.845 8。在越冬期間，根部可溶性糖、丙二醛、脯氨酸含量的高低與紫花苜蓿的抗寒能力的強(qiáng)弱、返青率的高低有極顯著的關(guān)系（P＜0.01）。在越冬期間，根部可溶性糖、丙二醛、脯氨酸含量越高，返青率就越高?？扇苄缘鞍缀颗c返青率呈顯著相關(guān)（P＜0.05），相關(guān)系數(shù)為0.693 7。

表5 不同留茬高度對(duì)苜蓿根系內(nèi)可溶性蛋白含量的影響（mg/g）

表6 末茬根部營養(yǎng)物質(zhì)含量與返青率的相關(guān)性分析

3 討論

3.1 刈割留茬高度對(duì)紫花苜蓿根部儲(chǔ)藏性物質(zhì)含量的影響

刈割是紫花苜蓿常用的一種途徑，適宜的刈割不僅會(huì)提高紫花苜蓿再生和分蘗能力，還會(huì)促進(jìn)紫花苜蓿地上部分的產(chǎn)量和質(zhì)量的提高。然而，過度刈割卻會(huì)傷害紫花苜蓿根頸部位，會(huì)嚴(yán)重抑制地上植株生長。根部是用來吸收土壤中水分、養(yǎng)分的重要部分，入冬前儲(chǔ)存營養(yǎng)物質(zhì)也主要儲(chǔ)存在根部。進(jìn)入初霜期后，環(huán)境溫度逐漸降低，致使紫花苜蓿機(jī)體處在一個(gè)低滲透勢的環(huán)境中。細(xì)胞為了抵御外界低溫，可以通過積累有機(jī)物質(zhì)和無機(jī)物質(zhì)來增加細(xì)胞液單位面積的容積，降低滲透勢，以此來抵抗低溫脅迫，這種作用被稱為滲透調(diào)節(jié)。滲透調(diào)節(jié)作為植物抵抗外界應(yīng)激反應(yīng)的一種生理機(jī)制，可以通過增加細(xì)胞的持水能力，來降低外界環(huán)境對(duì)膜系統(tǒng)的傷害程度。本試驗(yàn)結(jié)果顯示，根部儲(chǔ)藏性物質(zhì)含量隨留茬高度的增加，整體上出現(xiàn)先降低后增加的變化趨勢，在進(jìn)入初霜前，根內(nèi)各項(xiàng)營養(yǎng)指標(biāo)達(dá)到紫花苜蓿生育期的最大值，反映出根部儲(chǔ)藏性物質(zhì)含量隨著外界溫度的降低而升高。有研究表明，在植物遭受外界低溫脅迫時(shí)，細(xì)胞內(nèi)部合成的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)包括可溶性糖、可溶性蛋白、游離脯氨酸含量會(huì)增加。根部可溶性糖、可溶性蛋白、游離脯氨酸等物質(zhì)含量的增高會(huì)幫助植物適應(yīng)外界低溫環(huán)境的刺激，保護(hù)植物組織免受或降低外界寒冷環(huán)境的傷害。本試驗(yàn)中測得不同的刈割留茬高度會(huì)顯著地改變根部儲(chǔ)藏性營養(yǎng)物質(zhì)含量（P＜0.05），因此研究不同刈割留茬高度對(duì)紫花苜蓿根部的儲(chǔ)藏性物質(zhì)的影響具有重要意義。

3.2 末茬留茬高度對(duì)紫花苜蓿返青率的影響

入冬前，紫花苜蓿留茬高度可適當(dāng)提高，可維持在10～15 cm，有利于安全越冬。由于地域差異，氣候溫和地區(qū)最后一次刈割留茬高度可以高于平常留茬高度，可介于8～10 cm。最后一次留茬高度會(huì)影響第二年苜蓿返青率和再生能力，還會(huì)影響到第二年紫花苜蓿干草產(chǎn)量與品質(zhì)。有研究證明，初霜來臨之前，紫花苜蓿干物質(zhì)含量較初霜來臨之后升高21.03%，主要由于初霜后紫花苜蓿根部儲(chǔ)藏性物質(zhì)含量將明顯低于初霜來臨前，初霜期之前紫花苜蓿根部需要儲(chǔ)存較多的營養(yǎng)物質(zhì)，進(jìn)入初霜期后，根部需要足夠的物質(zhì)和能量來維持各部分的生長及為翌年返青提供足夠的營養(yǎng)。本試驗(yàn)表明，在最后一次刈割留茬高度為8～11 cm時(shí)，越冬期間紫花苜蓿根部儲(chǔ)藏性物質(zhì)含量為所有留茬高度處理中的最大值，根部儲(chǔ)藏性物質(zhì)含量的高低將會(huì)直接影響翌年紫花苜蓿返青率，從而影響到紫花苜蓿的生長狀態(tài)。因此，末茬留茬高度對(duì)于苜蓿越冬具有非常重要的作用。由于本試驗(yàn)只研究了留茬高度對(duì)初霜期前紫花苜蓿根部營養(yǎng)含量的影響，對(duì)初霜后根部儲(chǔ)藏性物質(zhì)含量需做進(jìn)一步的研究。

4 結(jié)論

刈割留茬高度對(duì)紫花苜蓿根部儲(chǔ)藏性物質(zhì)含量具有一定的影響，為提高根部儲(chǔ)藏性物質(zhì)含量和返青率，建議各茬留茬高度以8～11 cm為宜。

（參考文獻(xiàn)刊略，需者可函索184105855@qq.com）