河北濱海鹽堿地苜蓿營養(yǎng)品質對秋眠等級和茬次的響應*

王士超, 方 棟,2, 李曉林, 韓立樸,2**

(1.中國科學院遺傳與發(fā)育生物學研究所農業(yè)資源研究中心/河北省土壤生態(tài)學重點實驗室/中國科學院農業(yè)水資源重點實驗室 石家莊 050022; 2.中國科學院大學 北京 100049)

隨著我國畜牧業(yè)的快速發(fā)展, 飼料需求量逐年增加。飼料短缺成為我國畜牧業(yè)面臨的重大挑戰(zhàn)。據(jù)預測, 2030年我國飼料需求量將達3.9×10t, 其中蛋白飼料缺口達到4.6×10t。目前, 苜蓿(L.)產業(yè)發(fā)展已上升到國家戰(zhàn)略, 2019年中央一號文件提出合理調整糧經飼結構, 大力發(fā)展優(yōu)質苜蓿飼料生產。紫花苜蓿是半干旱雨養(yǎng)農業(yè)區(qū)飼草種植的首選優(yōu)質牧草。然而, 我國苜蓿產量低、品質差、供應量不足, 苜蓿進口量持續(xù)增加。我國鹽堿土面積為9.9×10hm, 占世界鹽堿土總面積的10.4%, 其中河北省鹽堿土面積約為6.0×10hm。但是, 該地區(qū)土壤鹽漬化嚴重、地下水埋深淺、淡水資源匱乏, 制約了苜蓿產業(yè)的發(fā)展。河北省濱海鹽堿區(qū)春季少雨、夏季澇害、秋季干旱、冬季寒冷漫長, 種植紫花苜蓿面臨品種耐鹽性、出苗、越冬、耐旱、耐澇等問題。

苜蓿產草量和營養(yǎng)品質的提高不僅依賴于施肥、灌溉等田間管理, 還與苜蓿的秋眠性和刈割茬次密切相關。熊軍波等在武漢對10個紫花苜蓿品種的粗蛋白含量進行了評價, 發(fā)現(xiàn)休眠級6.0～9.5的品種莖葉比低, 牧草品質最高。在海河平原區(qū), 趙海明等和武瑞鑫等分別對35個和14個紫花苜蓿品種飼喂品質開展研究, 認為秋眠級8級以上的苜蓿品種相對飼喂價值較低。王曉龍等在內蒙古呼和浩特選擇了5個品種分析了苜蓿飼喂品質, 認為秋眠級1～3級的苜蓿品種粗蛋白含量和相對飼喂價值最高。

盡管已有學者對苜蓿品質和秋眠等級相關性方面做了研究, 取得了良好的試驗結果, 但是針對濱海鹽堿地區(qū)多品種、多茬次的研究相對較少, 評價指標也不統(tǒng)一, 多結合產草量、越冬率和株高等指標進行分析, 弱化了秋眠級與刈割茬次及其互作與苜蓿飼喂品質相互關系的深入剖析。而建立秋眠級與刈割茬次對苜蓿飼喂品質影響的評價指標對苜蓿優(yōu)質栽培至關重要, 特別是濱海鹽堿區(qū)秋眠級與刈割茬次對苜蓿品質影響的研究相對較少。本研究在濱海鹽堿區(qū)引進了秋眠級1～11級的5種秋眠型40個紫花苜蓿品種開展苜蓿飼喂品質評價試驗, 為建立優(yōu)質苜蓿栽培體系提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地點位于河北省黃驊市南大港管理區(qū)(117°22′E, 38°28′N, 海拔11.0 m), 屬于暖溫帶半濕潤季風氣候, 具有春旱、夏澇、秋吊、冬寒的特點。年均氣溫12.1 ℃, 無霜期為194 d, 年降雨量為590 mm,主要集中在6-8月(圖1), 年均蒸發(fā)量1980.7 mm,年日照時數(shù)為2810 h。土壤類型為濱海鹽漬土, 地下水含鹽量6～10 g·L。土壤鹽分呈明顯的季節(jié)性變化特征, 即春、秋季返鹽, 夏季淋鹽, 冬季鹽分相對穩(wěn)定。

圖1 試驗點2020年月平均氣溫和降水量Fig. 1 Monthly mean temperature and precipitation in 2020 at the experimental site

1.2 試驗設計

選擇極秋眠型(1級)、秋眠型(2～3級)、半秋眠型(4～6級)、非 秋 眠 型(7～8級)和 極 非 秋 眠 型(9～11級)的紫花苜蓿品種(表1), 由北京正道生態(tài)科技有限公司、北京克勞沃種業(yè)有限公司和新余市稻草人農業(yè)園提供。播種時間為2019年8月20日, 小區(qū)面積16 m(4 m×4 m), 每個苜蓿品種設置3次重復。種植方式采用條播, 播種深度1.5 cm, 行距35 cm, 播種 量 為2.25 g·m。播前 施 底肥 尿 素152.4 kg·hm、磷酸二銨150 kg·hm。試驗在雨養(yǎng)條件下進行, 每茬苜蓿刈割10 d后追施磷酸二氫鉀22.7 kg·hm, 適時進行人工除草、除蟲。分別于2020年5月12日、6月4日、7月4日、7月27日、8月27日 和9月26日苜蓿初花期刈割, 第1～5茬留茬高度為5 cm,第6茬留茬高度為10 cm。

表1 供試苜蓿品種及來源Table 1 Alfalfa cultivars and origin

1.3 苜蓿飼喂品質指標的測定

苜蓿初花期, 各小區(qū)隨機選取3個70 cm×100 cm長勢均勻的苜蓿樣段收割苜蓿地上部分, 稱苜蓿鮮重后, 隨機留取1.5 kg左右鮮草樣品, 自然風干。將干草粉碎, 過0.15 mm篩, 測定苜蓿飼喂品質。采用凱氏定氮法測定苜蓿氮素含量, 計算苜蓿粗蛋白含量(%); 采用范氏法測定中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量, 計算相對飼喂價值。

式中: ADF表示酸性洗滌纖維含量, NDF表示中性洗滌纖維含量。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Excel 2016對原始數(shù)據(jù)進行匯總和初步整理, 運用SigmaPlot 12.5繪圖。運用SAS 8.0進行方差分析檢驗秋眠型、刈割茬次對各指標的影響, 采用Duncan法進行多重比較。結果用平均值±標準差表示。

2 結果與分析

2.1 不同秋眠型和刈割茬次苜蓿粗蛋白產量

秋眠型和刈割茬次及其互作顯著地影響了苜蓿干草的粗蛋白產量(＜0.05) (圖2)。極秋眠型苜蓿年總蛋白產量為6.3 t·hm, 顯著高于半秋眠型(＜0.05), 增幅為14.5%。秋眠型、非秋眠型和極非秋眠型苜蓿年總蛋白產量分別為5.8 t·hm、5.9 t·hm和6.1 t·hm, 與極秋眠型無顯著性差異。苜蓿刈割后秋眠型僅對第5茬苜蓿干草的粗蛋白產量有顯著影響。第5茬中, 極非秋眠型苜蓿干草粗蛋白產量最高, 達0.9 t·hm, 比半秋眠型提高28.6%。極秋眠型、秋眠型和非秋眠型也較半秋眠型提高了苜蓿粗蛋白產量,但無顯著差異。

圖2 不同秋眠型苜蓿不同刈割茬次的粗蛋白產量Fig. 2 Yields of crude protein among different fall dormancy types under different harvest times

2.2 不同秋眠型和刈割茬次苜蓿粗蛋白含量

第1茬秋眠型和非秋眠型苜蓿粗蛋白含量最高,均為20.2% (圖3); 其次是極秋眠型和半秋眠型苜蓿,分別為19.6%和19.4%; 極非秋眠型苜蓿粗蛋白含量最低, 僅為18.6%。 第2茬非秋眠型苜蓿粗蛋白含量(22.0%)最高, 半秋眠型苜蓿粗蛋白含量最低。第3茬非秋眠型苜蓿粗蛋白含量(21.8%)大于其他秋眠型(20.9%～21.2%)。第4茬極秋眠型苜蓿粗蛋白含量(20.8%)低于其他秋眠型(20.9～21.8%)。第5茬中,極秋眠型和秋眠型苜蓿粗蛋白含量均高于20.0%, 半秋眠型、非秋眠型和極非秋眠型苜蓿粗蛋白含量僅為19.6%、19.2%和19.7%。第6茬中, 極秋眠型苜蓿粗蛋白含量(21.5%)最高, 顯著高于非秋眠型(17.7%)和極非秋眠型(19.8%); 非秋眠型苜蓿粗蛋白含量最低, 顯著低于秋眠型(20.6%)和非秋眠型(20.9%)。

圖3 不同刈割茬次不同秋眠型苜蓿的粗蛋白含量Fig. 3 Crude protein contents of alfalfa of differen fall dormancy types at different harvest times

刈割茬次對苜蓿粗蛋白含量有顯著影響(＜0.05)(圖4)。粗蛋白含量隨著苜蓿刈割茬次的遞增呈先上升后下降的趨勢, 即表現(xiàn)為第2茬＞第4茬＞第3茬＞第6茬＞第5茬＞第1茬。第1、5、6茬間苜蓿粗蛋白含量無顯著差異。而第2、3、4茬苜蓿粗蛋白含量較高, 顯著高于其他刈割茬次(＜0.05)。

圖4 不同刈割茬次苜蓿的粗蛋白含量Fig. 4 Crude protein content of alfalfa at different harvest times

2.3 不同秋眠型和刈割茬次苜蓿中性洗滌纖維(NDF)含量

第1茬紫花苜蓿NDF含量隨秋眠級的遞增逐漸降低(表2); 極秋眠型苜蓿NDF含量(45.0%)最高,顯著高于極非秋眠型(＜0.05), 與秋眠型、半秋眠型和非秋眠型間差異不顯著。第2茬中, 非秋眠型苜蓿NDF含量最高, 極非秋眠型最低, 但各秋眠類型間無顯著差異。第3茬極非秋眠型苜蓿NDF含量(45.2%)高于其他秋眠型(40.8%～43.4%)。第4茬極秋眠型苜蓿NDF含量最高, 較秋眠型、半秋眠型、非秋眠型和極非秋眠型分別高3.0%、2.7%、3.9%、4.5%。第5茬極非秋眠型苜蓿NDF含量(38.8%)低于其他秋眠型(40.1%～41.7%)。第6茬非秋眠型苜蓿NDF含量最高(42.2%), 而極秋眠型最低(39.7%)。

表2 秋眠型和刈割茬次對苜蓿中性洗滌纖維(NDF)含量的影響Table 2 Neutral detergent fiber contents of alfalfa of different fall dormancy types at different harvest times %

極秋眠型第1茬苜蓿NDF含量(45.0%)最高, 顯著高于第2茬(37.6%)(0.05), 但與第3、4、5、6茬間無顯著差異; 秋眠型第3茬苜蓿NDF含量(43.4%)最高, 顯著高于第4茬(36.9%), 但與第1、2、5、6茬間無顯著差異; 半秋眠型第3茬苜蓿NDF含量高于其他刈割茬次, 但茬次間無顯著差異; 非秋眠型第3、5、6茬苜蓿NDF含量較高, 分別為40.8%、41.7%和42.2%, 高于其他刈割茬次, 但茬次間無顯著差異; 極非秋眠型第3茬苜蓿NDF含量為45.2%,顯著高于其他刈割茬次(35.4%～40.1%)(＜0.05)。

2.4 不同秋眠型和刈割茬次苜蓿酸性洗滌纖維(ADF)含量

由表3可見, 第1茬苜蓿ADF含量隨秋眠級遞增逐漸降低: 極秋眠型苜蓿ADF含量(33.2%)最高,其次為秋眠型, 最低為極非秋眠型; 第2茬苜蓿ADF含量由高到低依次為半秋眠型＞非秋眠型＞極秋眠型≈秋眠型＞極非秋眠型, 但不同類型間差異均未達顯著水平; 第3茬苜蓿ADF含量隨秋眠級遞增逐漸增加; 第4茬極秋眠型苜蓿ADF含量高于其他秋眠型;第5茬極秋眠型、半秋眠型、非秋眠型和極非秋眠型苜蓿ADF含量均高于秋眠型; 第6茬非秋眠型苜蓿ADF含量為30.0%, 較極秋眠型、秋眠型、半秋眠型和極非秋眠型分別高1.0%、0.2%、0.1%和0.5%, 但差異均未達顯著水平。

表3 秋眠型和刈割茬次對苜蓿酸性洗滌纖維(ADF)含量的影響Table 3 Acid detergent fiber contents of alfalfa of different fall dormancy types at different harvest times %

同一秋眠型第1茬苜蓿ADF含量均高于其他刈割茬次, 而第3、4、6茬較低。極秋眠型和秋眠型苜蓿ADF含量茬次間均無顯著差異; 半秋眠型第1茬苜蓿ADF含量為32.4%, 顯著高于第4茬(28.2%), 但與其他刈割茬次間沒有顯著差異; 非秋眠型第1、5茬苜蓿ADF含量分別為32.6%和31.9%, 顯著高于第4茬(28.2%), 但與其余3個茬次間均無顯著差異;極非秋眠型第1、3、5茬苜蓿ADF含量分別為31.9%、31.9%和31.6%, 均顯著高于第4茬(28.3%),與第2、6茬次間均無顯著差異。

2.5 不同秋眠型和茬次苜蓿相對飼喂價值

秋眠型和刈割茬次及其互作對苜蓿相對飼喂價值有顯著影響(圖5)。第1茬極非秋眠型苜蓿相對飼喂價值最高, 為165.3, 顯著高于極秋眠型(＜0.05),增幅為27.0%, 其他刈割茬次不同秋眠型苜蓿相對飼喂價值無明顯差異; 相對飼喂價值隨刈割茬次遞增呈先上升后下降的趨勢。秋眠型第4茬苜蓿相對飼喂價值最高, 為168.8, 顯著高于第3茬(＜0.05)。

圖5 不同刈割茬次不同秋眠型苜蓿的相對飼喂價值Fig. 5 Relative feeding values of different fall dormancy types at different harvest times

3 討論

3.1 秋眠型對苜蓿營養(yǎng)品質的影響

粗蛋白含量、酸性洗滌纖維(ADF)含量、中性洗滌纖維(NDF)含量和相對飼喂價值等是反映苜蓿營養(yǎng)價值的關鍵指標。以往研究表明, 秋眠性可作為苜蓿營養(yǎng)品質預測的依據(jù), 秋眠級每降低一個級別, 苜蓿粗蛋白、NDF和ADF含量變化約0.6%。苜蓿秋眠級與粗蛋白含量呈負相關, 與粗纖維呈正相關。在新疆石河子地區(qū)對3個秋眠級紫花苜蓿營養(yǎng)品質的試驗表明, 半秋眠型苜蓿粗蛋白含量較高。王曉龍等對國內外不同秋眠級紫花苜蓿品種的營養(yǎng)品質進行了研究, 發(fā)現(xiàn)秋眠型苜蓿粗蛋白含量和RFV值最高、NDF和ADF含量最低。在武漢市江夏區(qū)對10個不同秋眠級苜蓿營養(yǎng)品質評價中, 秋眠級6～9.5級粗蛋白含量較高。本研究發(fā)現(xiàn),極秋眠型苜蓿年總粗蛋白產量最高(圖2)。趙忠祥等、劉志英研究表明秋眠型苜蓿品種產量和品質均高于非秋眠型苜蓿品種?？梢姴煌貐^(qū)引種苜蓿時, 應根據(jù)當?shù)氐耐寥篮蜌夂驐l件選擇適宜該區(qū)域秋眠級的苜蓿品種。

莖葉比是評價苜蓿營養(yǎng)品質的主要指標之一,在苜蓿高產條件下, 高粗蛋白含量、低粗纖維含量和低莖葉比的紫花苜蓿有望獲得更高的粗蛋白產量。其原因是苜蓿葉片粗蛋白含量較高, 高秋眠級苜蓿品種, 莖葉比也高。此外, 本研究也發(fā)現(xiàn)不同秋眠型末茬苜蓿粗蛋白含量差異顯著, 這是由于末次收獲在9月底, 溫度較低。不同秋眠型苜蓿對冷光信號的敏感程度不同, 而低秋眠型苜蓿會在秋末儲存更多的營養(yǎng)物質。除了氣候適宜性差異, 與苜蓿品種對鹽堿脅迫、水分脅迫、土壤養(yǎng)分脅迫等的響應程度密切相關。可見, 在研究區(qū)域, 低秋眠型苜蓿的優(yōu)勢更為突出。

3.2 刈割茬次對苜蓿營養(yǎng)品質的影響

苜蓿干草品質受刈割茬次的影響較大。苜蓿粗蛋白產量以第1茬最高, 但粗蛋白含量以第2、3、4茬最高(圖2, 圖3), 與前人的研究結果一致。苜蓿粗蛋白含量和產量的差異與其生長期內的氣溫和降雨量的變化密切相關。然而, 第2、3、4茬苜蓿粗蛋白含量顯著高于第1、5、6茬(圖3)。趙海明等在河北省深州市對22個紫花苜蓿品種的試驗結果與之相似。河北濱海鹽堿區(qū)的降雨主要集中于6-8月。降雨量相對較多且光照充足, 苜蓿長勢好,產量高。第1茬苜蓿多集中在5月份刈割, 可能由于雨量不足, 溫度較低, 雖然產量最高, 但苜蓿粗蛋白含量相對較低。另外, 茬次間高溫(＞30 ℃)天數(shù)增加亦會導致苜蓿營養(yǎng)品質變劣, 由于高溫高濕導致苜蓿凈光合速率、水分利用效率和氣孔導度下降。因此, 苜蓿營養(yǎng)品質與刈割時期內溫度和降雨量等氣候因子有關。在生產實踐中, 抓好高溫季節(jié)遮陰和旱季保墑是獲得優(yōu)質苜蓿的關鍵。

4 結論

紫花苜蓿的營養(yǎng)品質不僅受秋眠型的影響, 還受刈割茬次的影響。苜蓿年總粗蛋白產量隨秋眠級的遞增呈先降低后增加的趨勢, 以極秋眠型苜蓿年總粗蛋白產量最高。苜蓿粗蛋白含量隨刈割茬次遞增呈先增加后下降趨勢。不同秋眠型間末茬苜蓿粗蛋白產量、粗蛋白含量差異顯著。綜合來看, 在濱海鹽堿區(qū)選擇秋眠級較低的品種可以實現(xiàn)苜蓿優(yōu)質。同時發(fā)現(xiàn), 末茬苜蓿營養(yǎng)品質對秋眠型的響應程度較高, 第1茬和最后兩茬營養(yǎng)品質較差, 建議生產中結合溫濕度等氣象條件, 采用增濕降溫的牧草田間配置模式。綜合考慮苜蓿粗蛋白產量和相對飼喂價值, 高秋眠等級的苜蓿品種具有較高的飼用潛力, 特別是第2～4茬苜蓿。