影響苜蓿自然干燥的主要環(huán)境因子研究

劉麗英，賈玉山，范文強(qiáng)，尹強(qiáng)，成啟明，王志軍*

（1.內(nèi)蒙古自治區(qū)林業(yè)科學(xué)研究院，內(nèi)蒙古呼和浩特 010010；2.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)草原與資源環(huán)境學(xué)院，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部飼草栽培、加工與高效利用重點(diǎn)試驗(yàn)室，草地資源教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010011；3.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院草原研究所，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010010；4.貴州大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院，貴州 貴陽 550025）

紫花苜蓿（Medicago sativa）因其營(yíng)養(yǎng)和飼用價(jià)值較高，已經(jīng)成為全球草食家畜養(yǎng)殖和飼草種植的首選牧草。苜蓿在養(yǎng)殖業(yè)中應(yīng)用比重較大，其作為飼草料的加工方式較多，通過國(guó)內(nèi)外養(yǎng)殖業(yè)的成功經(jīng)驗(yàn)和發(fā)展態(tài)勢(shì)來看，苜蓿干草是當(dāng)前國(guó)內(nèi)外畜牧業(yè)發(fā)展所使用的主要飼草類型［1］，在養(yǎng)殖業(yè)中可作為高品質(zhì)粗飼料替代精料或用作配合飼料［2］。

干草品質(zhì)是影響家畜健康和畜產(chǎn)品安全的重要因素［3-5］，優(yōu)質(zhì)苜蓿干草調(diào)制過程中對(duì)調(diào)制技術(shù)和氣候條件要求較高。目前，我國(guó)苜蓿種植面積大，但生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)苜蓿干草所占比例較低，在養(yǎng)殖業(yè)中自給不足［6-7］，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力差，主要依賴進(jìn)口解決養(yǎng)殖業(yè)中優(yōu)質(zhì)苜蓿干草短缺問題。因此，國(guó)內(nèi)牧草加工方面的研究人員為提升苜蓿干草市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，進(jìn)一步完善我國(guó)苜蓿產(chǎn)業(yè)鏈，探究苜蓿干草調(diào)制過程中環(huán)境因素對(duì)干草品質(zhì)耗損的影響成為多年來的研究主題，此問題在國(guó)外也是主要研究熱點(diǎn)。雨淋和陰天潮濕是影響苜蓿干草品質(zhì)的主要環(huán)境因素，雨淋可使苜蓿粗蛋白損失率達(dá)35%左右［8］，連續(xù)陰雨天可使苜蓿營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)損失50%以上［9］。陰天潮濕也會(huì)增加苜蓿呼吸作用造成的營(yíng)養(yǎng)損失，正常條件下，苜蓿晾曬一天由呼吸作用造成的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)損失率可達(dá)4%，晴朗干燥和陰天潮濕兩種條件下，呼吸作用造成的損失率分別為2%～8%和16%［10］。試驗(yàn)表明，光照強(qiáng)度是引起苜蓿葉綠素、胡蘿卜素流失的主要因素，苜蓿晾曬24 h胡蘿卜素?fù)p失約為75%，80 h左右約為83%，1周后損失約為96%［11-12］。苜蓿晾曬過程中，太陽輻射強(qiáng)度、溫度、風(fēng)速和空氣濕度對(duì)干燥速率的影響較大，干燥速率與輻射強(qiáng)度、溫度、風(fēng)速均呈正相關(guān)性，而與空氣濕度呈負(fù)相關(guān)性。其中太陽輻射與干燥速率的相關(guān)性最大，在太陽輻射強(qiáng)、弱兩種條件下苜蓿干燥速率最大可相差10倍［13-15］。此外，溫度是影響苜蓿干草品質(zhì)的主要因素，溫度對(duì)干燥過程中苜蓿粗蛋白和粗纖維的影響最大，高溫?zé)犸L(fēng)條件下可獲得高蛋白、低纖維的優(yōu)質(zhì)干草［16］。目前，收獲技術(shù)和氣候條件是制約我國(guó)優(yōu)質(zhì)苜蓿干草生產(chǎn)的關(guān)鍵難題。苜蓿干燥過程中收獲技術(shù)對(duì)干草品質(zhì)影響的研究較多，技術(shù)條件相對(duì)成熟。但生產(chǎn)中不可控的氣候條件已經(jīng)成為影響優(yōu)質(zhì)苜蓿干草生產(chǎn)的關(guān)鍵因素，環(huán)境因子對(duì)苜蓿干草品質(zhì)的影響還缺乏具有針對(duì)性和系統(tǒng)性的研究，沒有直觀的研究結(jié)果揭示影響苜蓿自然干燥的主要環(huán)境因子和最佳環(huán)境條件。尤其我國(guó)北方地區(qū)，9月最后一茬苜蓿干草調(diào)制（現(xiàn)蕾期至中花期）與雨季同期，苜蓿干草品質(zhì)較差。因此，研究影響苜蓿自然干燥的主要環(huán)境因子勢(shì)在必行，可為后續(xù)研究苜蓿干草調(diào)制過程中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)對(duì)環(huán)境因子的響應(yīng)機(jī)制奠定重要的理論基礎(chǔ)。

試驗(yàn)以北方地區(qū)常見栽培品種-“WL 232HQ”紫花苜蓿為研究材料，通過測(cè)定苜蓿自然干燥過程中環(huán)境因子對(duì)水分、葉綠素、主要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)等含量及其變化規(guī)律的影響，確定苜蓿自然干燥過程中影響苜蓿干燥速率、干草色澤以及營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的主要環(huán)境因子，為北方地區(qū)制定優(yōu)質(zhì)苜蓿的大田生產(chǎn)調(diào)控策略提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)及概況

試驗(yàn)地點(diǎn)位于包頭市九原區(qū)哈林格爾鎮(zhèn)，試驗(yàn)在包頭市鑫泰農(nóng)業(yè)科技有限公司苜蓿種植基地E 110°27″，N 40°17″進(jìn)行，春季干旱多風(fēng)，夏季溫和短促，秋季涼爽溫差大，冬季寒冷漫長(zhǎng)。種植大田地勢(shì)平坦，采用常規(guī)的施肥和灌溉管理，試驗(yàn)期內(nèi)苜蓿長(zhǎng)勢(shì)均勻。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

于2018年以試驗(yàn)基地種植的北方常見種-“WL 232HQ”紫花苜蓿為原料開展小區(qū)晾曬試驗(yàn)。試驗(yàn)設(shè)置3個(gè)3 m×10 m的試驗(yàn)小區(qū)（3次重復(fù)），分別在苜蓿不同茬次（3茬次）、不同生育期（現(xiàn)蕾期、初花期、中花期）進(jìn)行晾曬試驗(yàn)。并在試驗(yàn)小區(qū)設(shè)置野外氣候觀測(cè)站，記錄試驗(yàn)期內(nèi)的環(huán)境數(shù)據(jù)。每期試驗(yàn)均在上午8點(diǎn)進(jìn)行人工刈割，留茬5～6 cm，晾曬厚度10 cm，晾曬過程中翻曬1次（苜蓿水分含量在40%～45%），當(dāng)苜蓿水分含量達(dá)到15%左右時(shí)結(jié)束晾曬。試驗(yàn)在晾曬過程中的0、4、12、24、48、72 h及結(jié)束晾曬（T h）等時(shí)間進(jìn)行取樣，取苜蓿莖、葉測(cè)定其干燥速率，取整株測(cè)定其葉綠素及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量。苜蓿不同收獲期內(nèi)的天氣狀況及主要環(huán)境因子平均參數(shù)見表1。

表1 苜蓿不同收獲期內(nèi)的天氣狀況及主要環(huán)境因子平均參數(shù)Table 1 The weather conditions and aver age parameters of main envir onmental factors in different har vest periods of alfalfa

1.3 測(cè)定指標(biāo)及方法

1.3.1 測(cè)定指標(biāo) 主要測(cè)定指標(biāo)有：水分含量（moisture content，Gn）、干燥速率（drying rate，Vn）、總?cè)~綠素含量（chlorophyll，CT）、中性洗滌纖維（neutral detergent fiber，NDF）、酸性洗滌纖維（acid detergent fiber，ADF）、粗蛋白（crude protein，CP）、相對(duì)飼用價(jià)值（relative feeding value，RFV）、太陽輻射強(qiáng)度（daily solar radiation intensity，RN）、氣溫（air thermodynamic temperature，Ta）、地面溫度（soil temperature，Soil_T）、風(fēng)速（wind speed，WS）、空氣濕度（air relative humidity，RH）、地面濕度（soil water，Soil_W）、大氣水勢(shì)（atmospheric water potential，ψ大氣）。

1.3.2 測(cè)定方法Gn采用減重法測(cè)定［17］。Vn根據(jù)水分含量計(jì)算獲得，計(jì)算公式：Vn=(Gn-Gn+1)/Tn，式中：n是不同取樣時(shí)間點(diǎn)，T是取樣間隔時(shí)間長(zhǎng)度［17］。CT含量采用分光光度計(jì)法測(cè)定［18］。CP、NDF、ADF測(cè)定方法具體參見《飼料分析及飼料質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)》［17］。相對(duì)飼用價(jià)值根據(jù)NDF、ADF計(jì)算得出，計(jì)算公式：DMI(%BW)=120/NDF(%DM)，DDM(%DM)=88.9-0.779×ADF(%DM)，RFV=DMI×DDM/1.29，DM采用烘干恒重法測(cè)定［19］，其中DMI（dry matter intake）為干物質(zhì)采食量，BW（body weight）為試驗(yàn)動(dòng)物體重，DM（dry matter）為干物質(zhì)，DDM（digestible dry matter）為可消化干物質(zhì)。各環(huán)境因子通過野外氣候觀測(cè)站監(jiān)測(cè)獲得。大氣水勢(shì)根據(jù)Ta、RH計(jì)算得出，計(jì)算公式：ψ大氣=0.46248×TalnRH。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2007軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和繪制圖表，采用SAS 9.1.3和SPSS 20.0分別進(jìn)行數(shù)據(jù)方差分析和雙因素相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 環(huán)境因子對(duì)不同收獲期苜蓿干燥速率的影響

2.1.1 不同收獲期干燥速率的比較 不同收獲期苜蓿葉、莖的平均干燥速率及干燥過程中不同時(shí)間段干燥速率的變化規(guī)律見表2和圖1～3。從各茬苜蓿干燥速率曲線可以看出，0～12 h的苜蓿葉、莖干燥速率較快，12 h后干燥速率逐漸減??；第1茬、第2茬苜蓿水分降至40%～45%所需時(shí)間為12 h，第3茬苜蓿所需時(shí)間為24 h。各收獲期苜蓿葉的平均干燥速率均高于莖，0～12 h葉的干燥速率高于莖，12 h后逐漸降低，干燥后期，葉干燥速率低于莖。從各茬次不同苜蓿的干燥速率可以看出季節(jié)和環(huán)境條件對(duì)干燥速率的影響，第1茬苜?，F(xiàn)蕾期和初花期，葉、莖平均干燥速率較低，曲線呈起伏下降趨勢(shì)，在12～24 h呈現(xiàn)負(fù)值，主要因刈割前有降水，大氣水勢(shì)較大，有夜間返潮現(xiàn)象，中花期干燥條件較好，葉、莖的平均干燥速率較快，曲線呈均勻下降趨勢(shì)；第2茬苜蓿因干燥期內(nèi)氣候干燥天氣晴朗，3個(gè)花期葉、莖平均干燥速率整體較高，且葉、莖干燥速率均為正值，無返潮現(xiàn)象，曲線呈均勻下降趨勢(shì)；第3茬苜蓿各收獲期葉、莖平均干燥速率均較低，曲線均呈起伏下降趨勢(shì)，在多個(gè)時(shí)間段呈現(xiàn)負(fù)值，曲線波動(dòng)較大，夜間返潮現(xiàn)象嚴(yán)重，主要因第3茬各收獲期處于秋季，低溫多雨，大氣水勢(shì)較大，不利于干燥（圖1～3）。

圖1 第1茬苜蓿葉、莖各時(shí)間段干燥速率變化曲線Fig.1 The variation curve of the drying rate of first crop alfalfa leaf and stem in each time period

表2 不同收獲期葉、莖平均干燥速率Table 2 The average drying rate of leaves and stems in different harvest periods（%·h-1）

2.1.2 干燥速率與環(huán)境因子的相關(guān)性 環(huán)境因子與干燥速率的相關(guān)性見表3。通過苜蓿干燥過程中各時(shí)間段的干燥速率與環(huán)境因子的相關(guān)性分析可以看出，苜蓿莖的干燥速率與RN和Ta呈極顯著正相關(guān)性，與ψ大氣及RH呈極顯著負(fù)相關(guān)性（P<0.01），與WS、Soil_T呈顯著正相關(guān)性，與Soil_W呈顯著負(fù)相關(guān)性（P<0.05）；苜蓿葉的干燥速率與RN和Ta呈極顯著正相關(guān)性（P<0.01），與WS呈顯著正相關(guān)，與RH、ψ大氣呈顯著負(fù)相關(guān)（P<0.05）。綜上，太陽輻射強(qiáng)度、氣溫、風(fēng)速以及大氣水勢(shì)是影響苜蓿干燥的主要環(huán)境因素，而地面溫、濕度對(duì)苜蓿莖的干燥有一定影響。

表3 環(huán)境因子與干燥速率的相關(guān)性Table 3 The correlation between environmental factors and drying rate

2.2 環(huán)境因子對(duì)不同收獲期苜?？?cè)~綠素含量的影響

圖2 第2茬苜蓿葉、莖各時(shí)間段干燥速率變化曲線Fig.2 The variation curve of the drying rate of second crop alfalfa leaf and stem in each time period

圖3 第3茬苜蓿葉、莖各時(shí)間段干燥速率變化曲線Fig.3 The variation curve of the drying rate of third crop alfalfa leaf and stem in each time per iod

2.2.1 不同收獲期總?cè)~綠素含量的比較 不同收獲期總?cè)~綠素含量及損失率見表4。根據(jù)苜蓿各收獲期的不同晾曬時(shí)間段葉綠素含量可知，隨著苜蓿生長(zhǎng)發(fā)育，葉綠素含量逐漸增多，成熟莖葉的葉綠素含量較多。葉綠素含量隨著干燥時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸下降，第1、第2茬苜蓿在0～12 h葉綠素?fù)p失率分別為20%～23%、21%～24%，第3茬0～24 h葉綠素?fù)p失率高達(dá)36%～38%，12 h后各茬苜蓿在單位時(shí)間內(nèi)葉綠素的損失逐漸減小。從各茬次不同收獲期葉綠素含量的變化規(guī)律可知：第1茬現(xiàn)蕾期和初花期干燥后期葉綠素含量較少，主要原因是晾曬期間空氣濕度較大、大氣水勢(shì)較小，干燥時(shí)間均較長(zhǎng)，所以葉綠素?fù)p失較大，而中花期干燥環(huán)境條件較好，干燥后期葉綠素含量最大，葉綠素?fù)p失率由大到小順序?yàn)楝F(xiàn)蕾期，初花期，中花期，差異顯著（P<0.05）；第2茬苜蓿各收獲期天氣條件較好，干燥時(shí)間較短，晾曬后期葉綠素含量由大到小順序?yàn)椋褐谢ㄆ?，初花期，現(xiàn)蕾期，3個(gè)花期晾曬過程中葉綠素?fù)p失率整體較小，差異不顯著（P>0.05）；第3茬苜蓿各收獲期干燥環(huán)境條件較差，干燥時(shí)間均較長(zhǎng)，晾曬后期葉綠素含量整體偏低，葉綠素?fù)p失率均較大，葉綠素含量由大到小順序?yàn)椋褐谢ㄆ?，初花期，現(xiàn)蕾期，葉綠素?fù)p失率由大到小順序?yàn)椋含F(xiàn)蕾期，初花期，中花期，中花期與現(xiàn)蕾期相比差異顯著（P<0.05）。

表4 不同收獲期總?cè)~綠素含量及損失率Table 4 Total chlorophyll content（mg·g-1）and loss rate（%）in different harvest periods

2.2.2 總?cè)~綠素含量與環(huán)境因子的相關(guān)性 通過苜蓿干燥過程中各時(shí)間段葉綠素含量與環(huán)境因子的相關(guān)性分析可以看出（表5），苜?？?cè)~綠素含量與RN呈極顯著負(fù)相關(guān)，與Ta呈極顯著正相關(guān)（P<0.01），與WS呈顯著負(fù)相關(guān)（P<0.05）。與ψ大氣、RH、Soil_T及Soil_W相關(guān)性不顯著（P>0.05）。結(jié)果表明，太陽輻射強(qiáng)度以及氣溫是影響苜蓿干草葉片色澤的主要環(huán)境因素，而風(fēng)速對(duì)苜蓿葉綠素含量也有顯著影響。

表5 環(huán)境因子與總?cè)~綠素含量的相關(guān)性Table 5 The correlation between environmental factors and total chlorophyll content

2.3 環(huán)境因子對(duì)不同收獲期苜蓿主要營(yíng)養(yǎng)成分含量的影響

2.3.1 不同收獲期主要營(yíng)養(yǎng)成分含量的比較 根據(jù)苜蓿各收獲期的不同晾曬時(shí)間段營(yíng)養(yǎng)成分含量（表6）可知，隨著干燥時(shí)間延長(zhǎng)，CP、RFV呈下降趨勢(shì)，NDF、ADF呈上升趨勢(shì)，其中第1、第2茬苜蓿0～12 h CP損失率分別為6%～14%和4%～9%、NDF比例分別上升了10%～12%和4%～11%、ADF比例分別上升了7%～9%和6%～8%、RFV損失率分別為7%～16%和7%～14%，第3茬苜蓿0～12 h CP損失率為7%～17%、NDF比例上升了8%～14%、ADF比例上升了11%～14%、RFV損失率為14%～21%，12 h后各茬苜蓿在單位時(shí)間內(nèi)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的損失率或上升率逐漸減小。從各茬次不同收獲期營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量的變化規(guī)律可知，第1茬干燥后期CP含量和RFV值大小順序?yàn)椋含F(xiàn)蕾期>初花期>中花期，NDF和ADF含量大小順序?yàn)椋褐谢ㄆ?初花期>現(xiàn)蕾期，因現(xiàn)蕾期和初花期晾曬環(huán)境條件較差，干燥時(shí)間較長(zhǎng)，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)損失或上升率均較大，而中花期干燥環(huán)境條件較好，干燥時(shí)間短，干燥后期各養(yǎng)分損失或上升率較小，大小順序?yàn)椋含F(xiàn)蕾期>初花期>中花期，差異顯著（P<0.05）；第2茬苜蓿各收獲期天氣條件較好，干燥時(shí)間均較短，晾曬后期各養(yǎng)分含量均較高，CP含量和RFV值大小順序?yàn)椋含F(xiàn)蕾期>初花期>中花期，NDF和ADF含量大小順序?yàn)椋褐谢ㄆ?初花期>現(xiàn)蕾期，各養(yǎng)分損失或上升率的大小均為：中花期>初花期>現(xiàn)蕾期，中花期各養(yǎng)分損失或上升率與現(xiàn)蕾期、初花期相比差異顯著（P<0.05）；第3茬苜蓿各收獲期干燥環(huán)境條件較差，干燥時(shí)間均較長(zhǎng)，晾曬后期各養(yǎng)分含量整體偏低，CP含量大小順序?yàn)椋褐谢ㄆ?初花期>現(xiàn)蕾期，RFV值大小順序?yàn)椋撼趸ㄆ?中花期>現(xiàn)蕾期，NDF含量大小順序?yàn)椋褐谢ㄆ?現(xiàn)蕾期>初花期，ADF含量大小順序?yàn)椋含F(xiàn)蕾期>中花期>初花期，各養(yǎng)分損失或上升率的大小順序均為：現(xiàn)蕾期>初花期>中花期，差異顯著（P<0.05）。

表6 不同收獲期主要營(yíng)養(yǎng)成分含量及損失率Table 6 Main nutrient content（DM%）and loss rate（%）in different harvest periods

2.3.2 主要營(yíng)養(yǎng)成分含量與環(huán)境因子的相關(guān)性 通過苜蓿干燥過程中各時(shí)間段主要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量與環(huán)境因子的相關(guān)性分析可以看出（表7），苜蓿CP含量與WS呈極顯著負(fù)相關(guān)，與Ta呈極顯著正相關(guān)（P<0.01），與RH和ψ大氣呈顯著負(fù)相關(guān)（P<0.05）；NDF和ADF含量與RH呈極顯著正相關(guān)（P<0.01），與Ta呈顯著負(fù)相關(guān)（P<0.05），與ψ大氣呈顯著正相關(guān)（P<0.05）；RFV值與RH呈極顯著負(fù)相關(guān)（P<0.01），與Ta有顯著正相關(guān)性，與WS和ψ大氣有顯著負(fù)相關(guān)性（P<0.05）。綜合評(píng)定干燥過程中各營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)與環(huán)境因子相關(guān)性系數(shù)的大小，結(jié)果表明，RH、Ta以及ψ大氣是影響苜蓿干草主要養(yǎng)分含量的重要環(huán)境因素，而風(fēng)速對(duì)苜蓿CP和RFV有一定影響。

表7 環(huán)境因子與主要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量的相關(guān)性Table 7 The cor r elation between envir onmental factors and main nutrients content

3 討論

3.1 環(huán)境因子對(duì)不同收獲期苜蓿干燥速率的影響

苜蓿晾曬過程中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)隨著干燥時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸減少，因此干燥速率是決定干草營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)高低的重要因素。苜蓿水分散失規(guī)律主要有生理變化和生化變化兩個(gè)階段［20-21］，前一階段的水分散失較快，一般需8～9 h，在苜蓿水分降到40%左右時(shí)進(jìn)入生化干燥階段，此階段水分散失較慢，一般需1～2 d以上。其中苜蓿莖的角質(zhì)層有蠟質(zhì)，且表面積小于葉，其水分散失速率較葉片慢［13］。本研究與上述結(jié)論基本一致，第1、第2茬苜蓿生理干燥所需時(shí)間均為12 h，0～12 h干燥速率較快；第3茬苜蓿因干燥期氣候條件差，生理干燥時(shí)間較長(zhǎng)，為24 h，0～24 h干燥速率較快。本研究中各收獲期苜蓿葉片的干燥速率均高于莖，符合苜蓿莖、葉的干燥規(guī)律，生化干燥階段莖的干燥速率逐漸快于葉，主要是由于晾曬初始階段葉片干燥速率大于莖，8～12 h后葉片水分含量先于莖下降到40%進(jìn)入生化干燥階段，水分散失速率開始逐漸減小，而莖水分含量較大，水分散失速率隨著時(shí)間延長(zhǎng)會(huì)逐漸大于葉片。

苜蓿生理和生化干燥過程受環(huán)境因素影響較大，晴朗、干燥、微風(fēng)條件下會(huì)縮短兩個(gè)干燥階段所需時(shí)間，陳輝［22］研究指出苜蓿生理干燥階段可縮短1～3 h，陰天、潮濕、無風(fēng)條件下會(huì)延長(zhǎng)所需時(shí)間。所有環(huán)境因素中天氣是否晴朗對(duì)苜蓿干燥速率的影響最大，陰雨天會(huì)使苜蓿干燥時(shí)間延長(zhǎng)［23-25］。本試驗(yàn)中第1茬苜蓿的現(xiàn)蕾期和初花期晾曬過程中天氣潮濕，在夜間出現(xiàn)返潮現(xiàn)象，因此苜蓿干燥速率較慢，干燥時(shí)間分別為168和120 h，第1茬的中花期和第2茬苜蓿在晾曬期內(nèi)天氣晴朗、干燥、有微風(fēng)，所以干燥速率較快，干燥時(shí)間均為96 h，而第3茬苜蓿收獲期處于秋季，晾曬期內(nèi)環(huán)境較差，低溫、多雨、潮濕，因此干燥速率整體較慢，干燥時(shí)間分別為336、144和144 h。有關(guān)研究表明太陽輻射可增加氣溫、降低空氣濕度，加速植物的蒸騰速率和干燥速率［14-15］，Moot等［26］研究發(fā)現(xiàn)，天氣晴朗時(shí)，太陽輻射與干燥速率相關(guān)性最大，苜蓿晾曬初始80%的能源來源于太陽輻射，表層苜蓿吸收的輻射能是其下2 cm的2倍。空氣濕度大時(shí)，強(qiáng)、弱太陽輻射下的苜蓿干燥速率相差約為10倍［13］。氣溫升高可加速苜蓿蒸騰作用和水分散失速率，是影響苜蓿干燥的重要環(huán)境因素?？諝鉂穸葘?duì)干燥速率影響較大，濕度大時(shí)，苜蓿植株與大氣水勢(shì)差較小，不利于苜蓿水分的蒸騰散失，攤曬厚度較大時(shí)，空氣濕度對(duì)干燥速率的影響要大于氣溫［27］。風(fēng)速可通過增加空氣對(duì)流降低空氣濕度，加快苜蓿干燥速率。此外，土壤表層的溫、濕度對(duì)苜蓿干燥也有一定影響，表層土壤溫度較高可促進(jìn)苜蓿水分散失，濕度較大會(huì)導(dǎo)致苜蓿出現(xiàn)返潮現(xiàn)象，降低干燥速率［28］。本研究中，無雨淋情況下，太陽輻射強(qiáng)度與苜蓿干燥速率相關(guān)性最大，其次分別為氣溫、大氣水勢(shì)和空氣濕度，均有極顯著相關(guān)性，風(fēng)速與干燥速率有顯著相關(guān)性，而地表溫、濕度對(duì)苜蓿莖的干燥有一定影響，因大氣水勢(shì)是根據(jù)氣溫和空氣濕度計(jì)算所得，所以太陽輻射強(qiáng)度、氣溫、空氣濕度及風(fēng)速是影響苜蓿干燥速率的主要環(huán)境因素，本研究結(jié)論與上述研究結(jié)論基本一致。

3.2 環(huán)境因子對(duì)不同收獲期苜?？?cè)~綠素含量的影響

干草色澤是衡量其營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的重要表觀特征［29］。因此，分析苜蓿干燥過程中葉綠素含量的變化規(guī)律及環(huán)境因素對(duì)葉綠素的影響程度，是研究苜蓿優(yōu)質(zhì)干草生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)。苜蓿干燥過程中葉綠素的變化規(guī)律與苜蓿干燥機(jī)理息息相關(guān)。苜蓿生理干燥階段，植株體內(nèi)細(xì)胞還未全部死亡，生理變化是以呼吸作用為主導(dǎo)的異化代謝過程，植物體內(nèi)的葉綠素等小分子物質(zhì)及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)易被分解流失；隨著苜蓿水分散失進(jìn)入生化干燥階段，體內(nèi)細(xì)胞死亡，生化變化是以酶分解營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)為主的代謝過程，葉綠素及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的損失會(huì)隨著生化干燥階段持續(xù)時(shí)間的延長(zhǎng)而增加［30］。本試驗(yàn)中葉綠素含量的變化與上述規(guī)律一致，在0～12 h苜蓿進(jìn)行生理干燥，葉綠素流失最大，12 h后苜蓿逐漸進(jìn)入生化干燥階段，單位時(shí)間內(nèi)葉綠素的損失率逐漸減小，葉綠素含量隨干燥時(shí)間延長(zhǎng)而減少。

由于葉綠素屬于小分子活性物質(zhì)，在苜蓿干燥過程中易分解流失，因此環(huán)境因素對(duì)其影響較大。所有環(huán)境因素中陰雨天對(duì)苜蓿葉綠素含量的影響最大，雨淋、潮濕會(huì)使苜蓿干燥時(shí)間延長(zhǎng)［23-25］，進(jìn)而導(dǎo)致葉綠素?fù)p失增加。本試驗(yàn)中第3茬苜蓿收獲期處于秋季，晾曬期內(nèi)環(huán)境較差，低溫、潮濕、雨淋等因素使其干燥時(shí)間均較長(zhǎng)，分別為336、144和144 h，葉綠素?fù)p失率均較大；第1茬苜蓿的現(xiàn)蕾期和初花期晾曬過程中天氣潮濕，干燥時(shí)間分別為168和120 h，葉綠素?fù)p失率相對(duì)較大；第1茬中花期和第2茬3個(gè)花期的苜蓿在晾曬期內(nèi)天氣晴朗、干燥、有微風(fēng)，干燥時(shí)間短，均為96 h，葉綠素含量損失率整體較小。無雨淋情況下，本試驗(yàn)中苜蓿葉綠素含量與太陽輻射強(qiáng)度呈極顯著負(fù)相關(guān)；與氣溫呈極顯著正相關(guān)，與風(fēng)速呈顯著負(fù)相關(guān)；而地面溫度、地面濕度、空氣濕度以及大氣水勢(shì)對(duì)葉綠素含量有一定影響。Cruz等［31］研究指出，太陽輻射雖有利于水分散失進(jìn)而實(shí)現(xiàn)快速干燥，但陽光照射會(huì)使葉綠素、胡蘿卜素等發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)受到分解損失，造成牧草色澤枯黃。光照漂白作用造成的葉綠素?fù)p失與光照時(shí)間、光照強(qiáng)度成正比［32］。高溫可加速牧草干燥，對(duì)葉綠素?zé)o分解破壞作用，因此有利于保證調(diào)制干草的色澤。風(fēng)速有利于牧草干燥，但會(huì)加大葉綠素的損失［33］。本試驗(yàn)研究結(jié)果與上述結(jié)論基本一致。

3.3 環(huán)境因子對(duì)不同收獲期苜蓿主要營(yíng)養(yǎng)成分含量的影響

營(yíng)養(yǎng)成分是判別干草品質(zhì)的重要指標(biāo)［29］。苜蓿干燥過程中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的變化規(guī)律受干燥機(jī)理影響，與上述葉綠素含量變化規(guī)律一致。本試驗(yàn)各收獲期苜蓿在生理干燥階段的CP含量損失率、RFV值降低率和NDF、ADF上升率最大，苜蓿逐漸進(jìn)入生化干燥階段后，單位時(shí)間內(nèi)各營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的損失或上升率逐漸減小，各營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量隨干燥時(shí)間延長(zhǎng)而減少或增加。其中，天氣晴朗條件下，苜蓿生理干燥階段（0～12 h）CP的損失率占整個(gè)干燥過程總損失率的24%～30%，NDF和ADF上升率占總上升率的20%～30%；陰雨潮濕氣候下，苜蓿生理干燥階段（0～12 h）CP的損失率占整個(gè)干燥過程總損失率的35%以上，NDF和ADF上升率占總上升率的40%以上。

苜蓿干燥過程中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量受環(huán)境因素影響較大。所有環(huán)境因素中陰雨天對(duì)苜蓿各營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量的影響最大，雨淋、潮濕會(huì)使苜蓿干燥時(shí)間延長(zhǎng)［34-37］，進(jìn)而導(dǎo)致營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)損失或上升率增加。本試驗(yàn)中第3茬苜蓿收獲期處于秋季，晾曬期內(nèi)環(huán)境較差，受低溫、潮濕、雨淋等因素影響，其干燥時(shí)間均較長(zhǎng)，分別為336、144和144 h，CP含量的損失率、NDF和ADF含量的上升率以及RFV值下降率均較大；第1茬苜蓿的現(xiàn)蕾期和初花期晾曬過程中天氣潮濕，干燥時(shí)間分別為168和120 h，各營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)損失或上升率相對(duì)較大；第1茬中花期和第2茬3個(gè)花期的苜蓿在晾曬期內(nèi)天氣晴朗、干燥、有微風(fēng)，干燥時(shí)間縮短均為96 h，CP含量的損失率、NDF和ADF含量的上升率以及RFV值下降率整體較小。無雨淋情況下，通過綜合評(píng)定干燥過程中各營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)損失率與環(huán)境因子相關(guān)性系數(shù)的大小，結(jié)果表明，RH、Ta以及ψ大氣是影響苜蓿干草主要養(yǎng)分含量的重要環(huán)境因素，因ψ大氣是根據(jù)氣溫和空氣濕度計(jì)算所得，所以空氣濕度和氣溫是影響營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量的主要環(huán)境因素，而風(fēng)速對(duì)苜蓿CP和RFV有一定影響?？諝鉂穸群痛髿馑畡?shì)越高，氣溫越低，越不利于苜蓿干燥，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)損失或上升率越大；風(fēng)速越大，越有利于干燥，CP的損失率和RFV值的下降率越小。鄭先哲等［38］發(fā)現(xiàn)，空氣濕度越大，牧草在晾曬過程中越容易吸收水汽，出現(xiàn)夜間返潮現(xiàn)象，使牧草干燥時(shí)間延長(zhǎng)，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)損失加大；且空氣濕度大易滋生霉菌，進(jìn)而導(dǎo)致牧草霉變。溫度是晾曬過程中影響牧草粗蛋白和粗纖維的主要因素，在溫度140℃、熱風(fēng)0.65 m·s-1的條件下，干燥4 min即可獲得高蛋白、低纖維的優(yōu)質(zhì)干草［16］。本研究結(jié)論與鄭先哲等［38］研究結(jié)果一致。此外，微風(fēng)可促進(jìn)苜蓿干燥，一定范圍內(nèi)風(fēng)速越大，干草營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)損失率越低，但風(fēng)速太大會(huì)增加牧草營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的流失。

4 結(jié)論

苜蓿自然晾曬過程中，影響其干燥速率的主要環(huán)境因素是：太陽輻射強(qiáng)度、氣溫、空氣濕度和風(fēng)速；影響苜蓿葉綠素含量的主要環(huán)境因素是：太陽輻射強(qiáng)度、氣溫和風(fēng)速；影響苜蓿CP、NDF、ADF及RFV等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的主要環(huán)境因素是：氣溫、空氣濕度和風(fēng)速，其中溫度、風(fēng)速對(duì)CP的影響極顯著，空氣濕度對(duì)NDF、ADF及RFV的影響極顯著。

通過各收獲期苜蓿干燥速率、葉綠素含量及主要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量的綜合分析，苜蓿自然干燥的最佳環(huán)境條件是：溫度日均值26.29～27.95℃，濕度日均值34.74%～36.71%，太陽輻射強(qiáng)度日均值268.36～422.33 W·m-2，風(fēng)速日均值1.59～1.82 km·h-1。