不同行距配置對紫花苜蓿產(chǎn)量及營養(yǎng)品質(zhì)的影響

肖燕子 徐麗君 孫 林 王 偉 李 霞 劉 揚(yáng)

(1.呼倫貝爾學(xué)院 內(nèi)蒙古 海拉爾 021008；2.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所 北京 100081；3.內(nèi)蒙古自治區(qū)農(nóng)牧業(yè)科學(xué)院 內(nèi)蒙古 呼和浩特 010031)

紫花苜蓿(Medicago sativa L.)是一種世界范圍內(nèi)種植的粗蛋白質(zhì)高、產(chǎn)草量高、適應(yīng)性廣、維生素和礦物質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)豐富的多年生優(yōu)質(zhì)豆科牧草，也是世界上和我國第一大豆科商品草。[1]紫花苜蓿適應(yīng)性較強(qiáng)，分布較廣，能在各種環(huán)境和土壤條件下普遍生長。隨著國家“糧改飼”和“振興奶業(yè)苜蓿發(fā)展行動”政策的推行實(shí)施，我國苜蓿種植面積呈逐年增加態(tài)勢。初步統(tǒng)計，2019年全國新增苜蓿種植面積120萬畝，主要集中在黑龍江、甘肅、內(nèi)蒙古、寧夏、新疆等省區(qū)。[2]據(jù)2018年內(nèi)蒙古草原監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，內(nèi)蒙古自治區(qū)苜蓿保有面積750.32萬畝，年均干草產(chǎn)量達(dá)420多萬噸。目前95 %的奶牛場均在使用苜蓿草，市場對優(yōu)質(zhì)苜蓿草產(chǎn)品的需求也越來越大[2]。但是苜蓿獲得高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的關(guān)鍵是有適當(dāng)?shù)牟シN技術(shù)和田間管理。我國在苜蓿的種植方式和栽培管理等方面較為落后，導(dǎo)致苜蓿產(chǎn)量和質(zhì)量達(dá)不到最佳水平。其中種植的密度和行距配置是關(guān)鍵，這兩個方面在很大程度上影響苜蓿整個群體，進(jìn)而影響群體的光合利用率和干物質(zhì)生產(chǎn)。[3]種植密度對苜蓿群體的大小有決定性影響，而行距配置對苜蓿群體的均勻性有一定的影響。[4]

呼倫貝爾作為我國重要的畜牧業(yè)生產(chǎn)基地之一，近年來由于氣候異常、降水量低、過度放牧等原因天然草地退化嚴(yán)重度日漸加劇[5]，由于畜牧業(yè)快速增長從而導(dǎo)致飼料的緊缺。雖然近些年來已開始發(fā)展牧草種植業(yè)，但牧草產(chǎn)量和質(zhì)量都不能達(dá)到產(chǎn)業(yè)發(fā)展的要求[6]，飼料來源仍是限制呼倫貝爾發(fā)展草地畜牧業(yè)的瓶頸因素。因此本研究結(jié)合當(dāng)?shù)貧夂蛱攸c(diǎn)對苜蓿種植密度中播種行距進(jìn)行研究，鑒定評價不同行距配置下其干草產(chǎn)量、生長性能及營養(yǎng)品質(zhì)等，篩選出適宜試驗(yàn)區(qū)及周邊地區(qū)的種植行距，為呼倫貝熱地區(qū)生產(chǎn)高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的苜蓿草產(chǎn)品提供理論基礎(chǔ)和實(shí)踐依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地點(diǎn)位于中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院呼倫貝爾草原生態(tài)系統(tǒng)國家野外科學(xué)觀測研究站，地理坐標(biāo)為49°23′13″ N，120°02′47″ E，氣候特點(diǎn)為中溫帶半干旱大陸季風(fēng)氣候，海拔610 m，年平均氣溫-2 ℃～-3 ℃左右，年積溫為1800 ℃～2000 ℃，無霜期為110d，年日照時數(shù)平均為2800h，年均降雨量為300mm～350mm，年濕潤度為0.4d～0.6d。

1.2 試驗(yàn)材料與試驗(yàn)設(shè)計

以美國Cal/West公司培育的秋眠級(FD)=3，高產(chǎn)高品質(zhì)的耐寒性紫花苜?？蒂惼贩N為試驗(yàn)材料。2019年6月15日以條播的方式種植，采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計，設(shè)置為15cm、25cm、35cm、45cm(A1、A2、A3、A4)4個不同行距處理。每個處理3次重復(fù)，共12個小區(qū)，每個小區(qū)面積為20m2。小區(qū)之間有1m的隔離帶，播種前進(jìn)行灌溉，苗期進(jìn)行除草，在分枝期和初花期各灌溉一次，灌溉時采用少量多次灌溉方式，適當(dāng)控制灌溉量。于2020年初花期(7月3日、8月13日)進(jìn)行刈割2次，每茬刈割留茬高度6cm，刈割后測產(chǎn)并取樣分析。

1.3 測定指標(biāo)

(1)干草產(chǎn)量：試驗(yàn)期間需在初花期刈割2次，并在小區(qū)內(nèi)測定其鮮草產(chǎn)量。從中選取2kg樣品于65℃恒溫箱烘干后測定，并折合成每公頃干草產(chǎn)量。[7]

(2)株高：返青后在每個小區(qū)中選擇10株，掛牌標(biāo)記，每隔10天測量一次植株高度。[8]

(3)生長速度：植株高度與生長天數(shù)之比。[9]

(4)節(jié)間數(shù)與節(jié)間長：在每個小區(qū)抽取10個枝條，數(shù)出每個枝條的節(jié)間數(shù)，用直尺量出每個節(jié)的節(jié)間長度。

(5)鈣(Ca)含量：采用高錳酸鉀測定法。

(6)磷(P)的含量：采用原子吸收分光光度計測定。

(7)營養(yǎng)成分測定方法。

利用FOSS Kjeltec 8400全自動凱氏定氮儀測定粗蛋白質(zhì)含量；利用全自動纖維分析儀測定中性洗滌纖維(NDF)、酸性洗滌纖維(ADF)。[10]

(8)相對飼用價值(RFV)的計算。

DMI(%BW)=120/NDF(%DM)

(1)

DDM(%DM)=88.9-0.779×ADF(%DM)

(2)

RFV=DMI×DDM/1.29

(3)

其中，DMI為干物質(zhì)采食量，DDM為可消化干物質(zhì)，%BW為占動物代謝體重的百分比。[11]

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2019進(jìn)行初步整理，運(yùn)用SAS 9.2對數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析和對應(yīng)分析，采用DPS 7.05進(jìn)行TOPSIS分析。

2 結(jié)果分析

2.1 不同行距對苜?？偖a(chǎn)量的影響

由圖1所知，行距A3產(chǎn)量最高，為6408.30 kg/hm2，其次為行距A2和A4，分別為6056.25 kg/hm2和5980.06 kg/hm2，行距A2、A3、A4均無顯著性差異(P>0.05)。但顯著(P<0.05)高于A1(5236.53 kg/hm2)。圖1中行距對產(chǎn)量的影響趨勢采用二次函數(shù)曲線進(jìn)行擬合，其函數(shù)關(guān)系為y=-311.99x2+1818.2x+3714.7，R2=0.9933。根據(jù)拋物線的特點(diǎn)求得最大值是6363.71 kg/hm2，對稱軸的刻度為x=2.91。因此可知隨著行距的增加產(chǎn)量先上升后下降的趨勢。當(dāng)行距在A3時，能夠獲得較高的干草產(chǎn)量。

圖1 不同行距對苜蓿產(chǎn)量影響(kg/hm2)

2.2 不同行距對苜蓿不同茬次產(chǎn)量的影響

不同行距對紫花苜蓿產(chǎn)量有一定影響，隨著行距的增大紫花苜蓿兩茬干草產(chǎn)量先上升后下降的趨勢。第一茬和第二茬干草產(chǎn)量中35cm行距產(chǎn)量最高，分別為3625.73 kg/hm2和2782.57 kg/hm2，兩茬產(chǎn)量最低為行距15cm，分別為3028.57 kg/hm2和2207.96 kg/hm2，顯著低于其他三個行距(P<0.05)?？偟膩砜?，不同行距苜蓿的兩茬干草產(chǎn)量排序?yàn)榈谝徊绺哂诘诙纭?/p>

圖2 不同行距對苜蓿不同茬次產(chǎn)量的影響(kg/hm2)

2.3 不同行距對苜蓿干物質(zhì)含量及營養(yǎng)品質(zhì)的影響

不同行距對苜蓿干物質(zhì)含量及營養(yǎng)品質(zhì)的影響。DM含量為33.95 %～34.87 %，行距為35 cm的DM含量最高，不同行距間無顯著差異(P>0.05)；不同行距下NDF差異顯著，35cm和45cm行距NDF含量顯著低于15cm和25cm行距，(P<0.05)；不同行距ADF含量(40.24 %DM～42.48 %DM)無顯著差異；行距35 cm的CP含量最高，其次為行距25 cm，分別20.34 %DM和19.48 %DM，顯著高于其他行距(P<0.05)；RFV最高的行距35 cm，為105.95，RFV最低的行距25 cm，為97.68，兩個行距間差異顯著；行距25 cm的Ca含量(1.24 %DM～1.36 %DM)，顯著高于行距35 cm和45 cm(P<0.05)；不同行距P含量(0.34%DM～0.38%DM)差異不顯著。(如表1所示)

表1 不同行距對苜蓿干物質(zhì)含量及營養(yǎng)品質(zhì)的影響

2.4 不同行距與苜蓿生長特性的對應(yīng)分析

對應(yīng)分析可以通過中心化處理、特征值分解來可視化分析兩項(xiàng)數(shù)據(jù)表的生長指標(biāo)和行距配置之間的對應(yīng)關(guān)系，達(dá)到對研究對象的內(nèi)在聯(lián)系進(jìn)行解釋的目的。不同行距在X軸兩側(cè)，生長特性指標(biāo)在Y軸兩側(cè)，可直觀反映生長特性指標(biāo)表現(xiàn)突出的行距和不同行距對應(yīng)的優(yōu)勢生長特性指標(biāo)(圖3)節(jié)間長、節(jié)間數(shù)、株高、生長速度等生長指標(biāo)和不同行距之間可以分為2個區(qū)域，第Ⅰ 區(qū)域表明：行距25 cm、35 cm和45 cm的株高和生長速度較高。第Ⅱ 區(qū)域表明：行距15 cm時的節(jié)間長和節(jié)間數(shù)最高。

圖3 不同行距與苜蓿生長特性的對應(yīng)分析

2.5 不同行距對苜蓿產(chǎn)草量和營養(yǎng)品質(zhì)的綜合評價

把產(chǎn)草量和營養(yǎng)品質(zhì)結(jié)合TOPSIS分析來綜合評價，將干草產(chǎn)量、CP含量和RFV值作為主要評價指標(biāo)(表2)，三個指標(biāo)都是高優(yōu)指標(biāo)。綜合評價的結(jié)果表明苜蓿的最佳行距為35 cm>25 cm>45 cm>15 cm。35 cm的理想值最大為0.8504，明顯高于其他三個行距，因此35 cm為最佳行距。

表2 不同行距對苜蓿產(chǎn)草量和營養(yǎng)品質(zhì)的TOPSIS評價

3討論

本試驗(yàn)中，隨著行距的增加干草產(chǎn)量先上升后下降的趨勢，當(dāng)行距在35cm區(qū)域內(nèi)，能夠獲得較高的干草產(chǎn)量。孟凱[19]研究表明，苜蓿在內(nèi)蒙古中部地區(qū)種植時行距在15cm～30cm范圍時產(chǎn)量最高；魏永鵬等[12]在甘肅荒漠灌區(qū)的研究中表示，甘農(nóng)3號紫花苜蓿行距為20cm時產(chǎn)量最高；柴鳳久等[13]在大慶油田地區(qū)苜蓿的種植行距60cm時產(chǎn)量最高。以上研究結(jié)果不同，主要是除了苜蓿品種不同以外，不同的試驗(yàn)地點(diǎn)氣候、土壤等情況對苜蓿的生產(chǎn)性能有所不同。

王成章等[14]在對全年苜蓿干草產(chǎn)量進(jìn)行深入研究后發(fā)現(xiàn)：在一年刈割3茬苜蓿后，各茬苜蓿干草產(chǎn)量大小為：第1茬苜蓿干草產(chǎn)量>第2茬苜蓿干草產(chǎn)量>第3茬苜蓿干草產(chǎn)量。第1茬和第2茬苜蓿干草產(chǎn)量占全年苜蓿的70%以上，第1茬苜蓿的生長往往受倒春寒的影響，產(chǎn)量存在小幅降低，但第1茬苜蓿對全年苜蓿干草總產(chǎn)量的貢獻(xiàn)仍為最大[15]，第2、3茬苜蓿相對于第1茬苜蓿，對全年苜蓿干草總產(chǎn)量的貢獻(xiàn)則相對較低[16-17]，為了提高全年苜蓿干草產(chǎn)量，對第1茬苜蓿的管理就顯得尤為重要。本試驗(yàn)結(jié)果與前人研究結(jié)果一致，第1茬苜蓿干草產(chǎn)量相對高于第2茬苜蓿干草產(chǎn)量，因呼倫貝爾是高寒地區(qū)，生育期短，霜凍前只能刈割2茬，沒有第三茬產(chǎn)量。說明苜蓿的全年干草產(chǎn)量主要以苜蓿前兩茬田間管理為主。

苜蓿的營養(yǎng)品質(zhì)直接關(guān)系著苜蓿的流通價值，粗蛋白、中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維、相對飼用價值、礦物質(zhì)等是衡量苜蓿營養(yǎng)價值品質(zhì)的重要組成部分[18]，也是我國畜牧業(yè)對苜蓿飼草質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)評價的重要指標(biāo)。魏永鵬[12]和孟凱[19]的研究表明，隨著行距的增加CP的含量呈先增加后降低的變化趨勢，與本試驗(yàn)的研究結(jié)果一致，35cm時CP最高，為20.34 %。

行距配置的增加使單位距離內(nèi)種植密度增大，植株個體間對光合的競爭減小從而促進(jìn)細(xì)胞伸長[20]，莖稈快速生長，莖葉比增大[21]，會直接影響苜蓿整體的品質(zhì)。本研究表明，不同行距對ADF無顯著性差異，對NDF和RFV有一定的影響，行距35 cm時RFV最高，ADF最低。行距過寬和過窄均不利于苜蓿營養(yǎng)品質(zhì)的提升。說明合理的種植密度可以使群體間保持良好的通風(fēng)透光性，獲取水分和養(yǎng)分，保證獲得較好的品質(zhì)。

為了對不同行距和苜蓿的產(chǎn)草量和營養(yǎng)品質(zhì)進(jìn)行綜合評價，本文采用TOPSIS綜合統(tǒng)計分析法，借助多個目標(biāo)指標(biāo)分析其理想解和負(fù)理想解來對評價對象排序，以評價研究對象的優(yōu)劣。在本研究中理想解是指設(shè)想的最優(yōu)行距，是本次篩選材料最優(yōu)性狀的集合，而負(fù)理想解則完全相反。將各行距的綜合評價值與理想解和負(fù)理想解進(jìn)行比較，若某一處理最接近理想解，同時又遠(yuǎn)離負(fù)理想解，則該處理為最佳處理。[22]本試驗(yàn)中，將干草產(chǎn)量、CP含量和RFV值與不同行距進(jìn)行評價，最終35cm的理想值最大，值為0.8504，明顯高于其他三個處理，因此35cm為最佳行距。

4 結(jié)論

不同行距的梯度配置對紫花苜蓿的干草產(chǎn)量、農(nóng)藝性狀、營養(yǎng)品質(zhì)有顯著影響。綜合分析，結(jié)果表明行距35cm時紫花苜蓿的干草產(chǎn)量最高為6408.30kg/hm2，CP含量最高為20.34 %，RFV最高為106.37，因此在呼倫貝爾地區(qū)種植紫花苜?！翱蒂悺钡淖罴研芯酁?5cm。