環(huán)縣隴東紫花苜蓿生產(chǎn)性能及營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)評(píng)價(jià)

孫建祥，蘇亞軍，吳建平，焦 婷，曾金焱，豆思遠(yuǎn)，劉 婷，宮旭胤,6，王建福，雷趙民*

(1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，甘肅 蘭州 730070；2.甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院，甘肅 蘭州 730070；3.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 草業(yè)學(xué)院，甘肅 蘭州 730070；4.甘肅農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅 蘭州 730020；5.甘肅省動(dòng)物疫病預(yù)防控制中心 甘肅 蘭州 730046；6.甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院畜草與綠色農(nóng)業(yè)研究所 甘肅 蘭州 730070)

紫花苜蓿(Medicagosativa)是世界范圍內(nèi)廣泛種植的豆科牧草，因其具有產(chǎn)量高、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值豐富、牲畜適口性好等特點(diǎn)，被譽(yù)為“牧草之王”[1]。隴東紫花苜蓿(Medicagosativa'Longdong')是紫花苜蓿在隴東地區(qū)栽培2 000多年形成的地區(qū)特有品種[2]。長(zhǎng)期以來，在黃土高原地區(qū)特別是傳統(tǒng)農(nóng)區(qū)，紫花苜蓿通常只是作為一種輔助性的飼草來源在邊際土地上種植，管理粗放、生產(chǎn)性能和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)低下等問題普遍存在，制約了苜蓿在當(dāng)?shù)貎?yōu)質(zhì)高效化生產(chǎn)和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程的發(fā)展[3]。環(huán)縣地處甘肅省東部黃土高原地帶，總面積9 236 km2，屬黃土高原旱地雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)。該縣向來就有養(yǎng)羊的傳統(tǒng)，為了脫貧致富，縣政府提倡大力發(fā)展畜牧業(yè)。紫花苜蓿作為高抗逆、高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)粗飼料，對(duì)當(dāng)?shù)厝庋虍a(chǎn)業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展意義重大。

茬次是影響紫花苜蓿生物量和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的重要因素之一。趙海明等[4]研究表明，干草產(chǎn)量在不同茬次間表現(xiàn)為逐漸降低的趨勢(shì)，隨茬次增加株高總體上表現(xiàn)為逐漸下降的趨勢(shì)。宋書紅等[5]研究發(fā)現(xiàn)，不同茬次苜蓿的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)順序?yàn)榈?茬>第2茬>第3茬。Morrison[6]研究表明，刈割茬次增加會(huì)造成粗蛋白含量減少。李菲菲等[7]研究表明，第1茬苜蓿青貯的水溶性碳水化合物含量顯著高于第2、3茬。但華利民等[8]研究發(fā)現(xiàn)，苜蓿干草產(chǎn)量在第1茬最高，而粗蛋白含量在第2茬最高。因此，根據(jù)不同的需求選擇合適的茬次相當(dāng)重要。

環(huán)縣當(dāng)?shù)剀俎Ｒ话?年收2茬，因此本試驗(yàn)選擇環(huán)縣11個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的第1茬和第2茬紫花苜蓿開展生產(chǎn)性能和營(yíng)養(yǎng)成分測(cè)定，以期選出種植產(chǎn)量高、品質(zhì)好的苜蓿種植區(qū)域及適宜的茬次，為合理布局當(dāng)?shù)剀俎ＹY源提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)區(qū)位于甘肅省慶陽市環(huán)縣，地處36°1'～37°9'N，106°21'～107°44'E，屬黃土高原丘陵溝壑區(qū)，海拔在1 136～2 089 m。年平均氣溫9.2 ℃，年平均降雨量300 mm，無霜期200 d，屬溫帶大陸性季風(fēng)氣候。土壤為黃綿土，0～10 cm土層土壤pH 8.0～8.3，有機(jī)質(zhì)含量11.09～11.12 g·kg-1，全氮含量0.79～0.82 g·kg-1。2019年環(huán)縣氣溫降雨量見圖1，降雨量主要集中在7、8、9月。

圖1 2019年環(huán)縣氣溫及降雨量

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)隨機(jī)選擇環(huán)縣11個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)為試驗(yàn)地：秦團(tuán)莊(D1)、四合原(D2)、洪德(D3)、車道(D4)、合道(D5)、甜水(D6)、毛井(D7)、南湫(D8)、曲子(D9)、樊家川(D10)、小南溝(D11)。每個(gè)試驗(yàn)地設(shè)3個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)面積為4.0 m×4.0 m，設(shè)置1.0 m保護(hù)行，采用人工撒播的方式進(jìn)行苜蓿播種，播量為22.5 kg·hm-2。管理同當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶，不施肥，不灌溉。供試品種為當(dāng)?shù)仄贩N隴東紫花苜蓿，種子生產(chǎn)于2017年，來源于甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

分別于2019年6月初和8月初進(jìn)行第1茬和第2茬采樣，均為初花期。每個(gè)小區(qū)隨機(jī)選取長(zhǎng)勢(shì)基本一致的1 m2牧草刈割(留茬5 cm)，重復(fù)3次，測(cè)定鮮草產(chǎn)量。再將1 m2牧草鮮樣切碎，用四分法取樣1.0 kg左右，稱鮮重后帶回實(shí)驗(yàn)室。一部分樣品稱重后于105 ℃殺青15 min后，65 ℃烘干至恒重，計(jì)算干草產(chǎn)量。另一部分樣品于65 ℃烘干48 h以上，粉碎用于牧草營(yíng)養(yǎng)成分分析。粗蛋白(crude protein, CP)含量采用FOSS Kjeltec 8100全自動(dòng)凱氏定氮儀測(cè)定。中性洗滌纖維(neutral detergent fibre, NDF)含量和酸性洗滌纖維(acid detergent fiber, ADF)含量采用ANKOM 2000i全自動(dòng)纖維分析儀測(cè)定[9]。總可消化養(yǎng)分(total digestible nutrient, TDN)、相對(duì)飼料價(jià)值(relative feeding value, RFV)及干物質(zhì)消化率(digestible dry matter, DDM)通過計(jì)算得出[10-11]。公式如下：

TDN=82.38-0.7 517×ADF；

RFV=DMI×DDM/1.29；

DMI=120/NDF；

DDM=88.9-0.779×ADF；

其中DMI(dry matter intake)為干物質(zhì)采食量。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

以各指標(biāo)的數(shù)據(jù)最優(yōu)值構(gòu)成參考數(shù)列：X0(k)={X0(1)，X0(2)，X0(3)，…，X0(n)}，以各指標(biāo)的測(cè)定值構(gòu)成比較數(shù)列：Xi(k)= {Xi(1)，Xi(2)，Xi(3)，…，Xi(n)}，其中k=1，2，3，…，n(n為測(cè)定指標(biāo)數(shù)，此處為10)，i=1，2，3，…，m(m為樣地?cái)?shù)，此處為11)。將各指標(biāo)的原始數(shù)據(jù)用Xi'(k)=Xi(k)/X0(k)進(jìn)行無量綱化處理。計(jì)算比較數(shù)列Xi與參考數(shù)列X0各對(duì)應(yīng)點(diǎn)的絕對(duì)差值：△i(k)=|X0(k)-Xi(k)|，則理想數(shù)列X0和比較數(shù)列Xi在k點(diǎn)的關(guān)聯(lián)系數(shù)εi(k)為：

2 結(jié)果與分析

2.1 生產(chǎn)性能

由表1可知：從不同茬次來看，不同樣地生產(chǎn)性能各指標(biāo)均表現(xiàn)為第1茬顯著高于第2茬(P<0.05)。從不同樣地來看：第1茬鮮草產(chǎn)量D7、D10顯著高于其他樣地(P<0.05)；干草產(chǎn)量D2、D10顯著高于其他樣地(P<0.05)；CP產(chǎn)量D5顯著高于除D2、D6外其他樣地(P<0.05)；NDF產(chǎn)量D2、D7、D10顯著高于其他樣地(P<0.05)。第2茬鮮草產(chǎn)量D3、D4、D5顯著高于其他樣地(P<0.05)；干草產(chǎn)量和NDF產(chǎn)量D3顯著高于其他樣地(P<0.05)；CP產(chǎn)量D3、D5顯著高于除D4外其他樣地(P<0.05)。

表1 不同樣地隴東紫花苜蓿生產(chǎn)性能比較

2.2 營(yíng)養(yǎng)成分含量及飼用品質(zhì)

2.2.1 粗蛋白及纖維類物質(zhì)含量 由表2可知,從不同茬次來看：CP含量除D1 樣地外，其他樣地均為第2茬顯著高于第1茬(P<0.05)，NDF含量和ADF含量各樣地均表現(xiàn)為第1茬顯著高于第2茬(P<0.05)。從不同樣地來看：第1茬CP含量D5、D6顯著高于其他樣地(P<0.05)；NDF含量D5、D6、D9顯著低于其他樣地(P<0.05)；ADF含量D5、D6顯著低于其他樣地(P<0.05)。第2茬CP含量D4、D5、D6、D7顯著高于除D10外其他樣地(P<0.05)；NDF含量D11顯著低于其他樣地(P<0.05)；ADF含量D7顯著低于其他樣地(P<0.05)。

表2 不同樣地隴東紫花苜蓿粗蛋白及纖維類物質(zhì)含量比較

2.2.2 飼用品質(zhì) 由表3可知，從不同茬次來看：不同樣地TDN含量、DDM和RFV均第2茬顯著高于第1茬(P<0.05)。從不同樣地來看：第1茬TDN含量、DDM和RFV均D5、D6顯著高于其他樣地(P<0.05)。第2茬TDN含量和DDM均D7顯著高于其他樣地(P<0.05)；RFV為D11顯著高于除D4、D5、D6外其他樣地(P<0.05)。

表3 不同樣地隴東紫花苜蓿總可消化養(yǎng)分含量、干物質(zhì)消化率與相對(duì)飼料價(jià)值比較

2.3 樣地與茬次的交互作用對(duì)各指標(biāo)的影響

利用一般線性模型分析樣地與茬次的交互作用對(duì)隴東紫花苜蓿生物量及營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響，結(jié)果見表4，交互作用對(duì)各指標(biāo)均產(chǎn)生了顯著影響(P<0.05)。

表4 樣地與茬次的交互作用對(duì)各指標(biāo)的影響

2.4 加權(quán)關(guān)聯(lián)度和排序

灰色系統(tǒng)分析可以更真實(shí)、更全面地反映對(duì)目標(biāo)系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)程度，既有定性解釋，也有量的描述[12]，克服了在評(píng)價(jià)牧草優(yōu)劣過程中依靠少數(shù)幾個(gè)因子而忽略了其他因子的弊端。現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于燕麥(Avenasativa)[13]、野生草木花卉[14]、青貯玉米(Zeamays)[15]、紫花苜蓿等[16]植物的評(píng)價(jià)中，并產(chǎn)生了很好的效果，因此本研究采用灰色關(guān)聯(lián)度分析。結(jié)果見表5與表6，第1茬各樣地加權(quán)關(guān)聯(lián)值排名為D5>D6>D10>D2>D9>D7>D3>D1>D4>D8>D11，第2茬各樣地加權(quán)關(guān)聯(lián)值排名為D5>D4>D10>D2>D3>D7>D6>D9>D11>D8>D1。

表5 不同樣地第1茬隴東紫花苜蓿加權(quán)關(guān)聯(lián)度和排序

表6 不同樣地第2茬隴東紫花苜蓿加權(quán)關(guān)聯(lián)度和排序

3 討 論

3.1 茬次對(duì)隴東紫花苜蓿生產(chǎn)性能的影響

產(chǎn)草量是衡量苜蓿生產(chǎn)力的重要指標(biāo)[17]，草的產(chǎn)量直接反映了牧草有機(jī)物的積累程度，間接地反映了其生態(tài)和經(jīng)濟(jì)效益水平[18]。在管理?xiàng)l件、苜蓿品種和種植年限等一致的情況下，形成高產(chǎn)量的原因可能與當(dāng)?shù)貧鉁?、降雨量、土壤條件等因素有關(guān)，例如土壤中豐富的礦物質(zhì)以及根瘤菌與植物共生固氮，有利于苜蓿生長(zhǎng)[19]。本試驗(yàn)研究結(jié)果顯示，第1茬D2和D10干草產(chǎn)量最高，均為4.50 t·hm-2，第2茬D3干草產(chǎn)量最高，為2.42 t·hm-2。第1茬CP產(chǎn)量在0.70～0.87 t·hm-2，NDF產(chǎn)量在1.97～2.27 t·hm-2。第2茬CP產(chǎn)量在0.36～0.50 t·hm-2，NDF產(chǎn)量在0.70～1.17 t·hm-2。環(huán)縣紫花苜蓿基本每年3月下旬開始返青生長(zhǎng)，6月開始刈割第1茬，生育期為60～80 d，8月開始刈割第2茬，生育期為40～60 d，第1茬比第2茬生育期長(zhǎng)，這是造成各采樣地苜蓿干鮮草產(chǎn)量第1茬比第2茬高的主要原因。前人研究表明紫花苜蓿各茬生物量隨茬次增加有降低的趨勢(shì)[20-21]，與本研究結(jié)果一致。營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)產(chǎn)量是通過干草產(chǎn)量與營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量的乘積計(jì)算得出，CP產(chǎn)量與NDF產(chǎn)量第1茬高于第2茬，直接原因是第1茬干草產(chǎn)量顯著高于第2茬，部分抵消了第2茬比第1茬高的CP含量與NDF含量，但是根本原因還是生育期不同導(dǎo)致的。

3.2 茬次對(duì)隴東紫花苜蓿營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響

苜蓿原料中CP、NDF和ADF的含量是反映其品質(zhì)的重要指標(biāo)。研究發(fā)現(xiàn)較高的CP含量導(dǎo)致較低的NDF和ADF含量，從而改善飼料品質(zhì)，提高動(dòng)物的采食量和消化率[22-23]。本研究結(jié)果顯示第1茬各采樣地紫花苜蓿CP含量在17.36%～20.52%，最高為D6，最低為D11，NDF含量在48.36%～50.54%，ADF含量在40.37%～41.85%。第2茬CP含量在18.28%～22.54%，最高為D7，最低為D1，NDF含量在39.57%～46.62%，ADF含量在30.52%～38.50%?？梢钥闯霏h(huán)縣當(dāng)?shù)剀俎I(yíng)養(yǎng)品質(zhì)第2茬好于第1茬。造成這種差異的原因：一方面可能與苜蓿生長(zhǎng)期間的降雨量有關(guān)，有研究表明隨著降雨量的增加，苜蓿粗纖維含量下降，粗蛋白含量增加[24]。由圖1可以看出，第2茬生長(zhǎng)期間的降雨量明顯高于第1茬生長(zhǎng)期間的降雨量。另一方面可能與苜蓿的生育期有關(guān)，有研究表明隨著生育期的增加，苜蓿CP含量降低，NDF和ADF含量增加[25-27]。相對(duì)飼料價(jià)值(RFV)綜合考慮了飼料中的營(yíng)養(yǎng)組成、動(dòng)物采食量以及養(yǎng)分消化率，從而評(píng)價(jià)粗飼料的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值[28]，RFV值越高飼料的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值就越高[29]。本研究結(jié)果中第1茬紫花苜蓿RFV值最高為D6，為110.45，最低為D7，為103.70，RFV值在103以上，第2茬RFV值D11最高，為143.73，最低D3為117.74。根據(jù)美國的草地質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[10,30]將RFV值在125～151評(píng)價(jià)為一級(jí)，103～124評(píng)價(jià)為二級(jí)，87～102評(píng)價(jià)為三級(jí)可知：第1茬均達(dá)到二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，第2茬除D1和D3外，其余均達(dá)到一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。TDN含量取決于飼料中可消化粗蛋白、可消化粗纖維、可消化無氮浸出物和可消化粗脂肪的含量。本研究結(jié)果顯示第1茬紫花苜蓿TDN含量在50.92%～52.03%，第2茬TDN含量在53.94%～59.43%。反映出隴東紫花苜蓿作為一種高抗逆的苜蓿品種，在環(huán)縣干旱少雨、氣溫不穩(wěn)定的環(huán)境條件下仍可以生產(chǎn)出品質(zhì)較好的牧草。影響牧草消化率的因素很多[31]，纖維素含量和纖維結(jié)構(gòu)密度在草的消化率中起重要作用[32]。隨著牧草生育進(jìn)程的推進(jìn)，纖維素含量增加，干物質(zhì)的消化率降低[33]。本試驗(yàn)中第1茬DDM在56.30%～57.45%，第2茬DDM在58.35%～65.12%。生育期不同是導(dǎo)致第1茬的DDM低于第2茬的主要原因，另外可能與生長(zhǎng)期間的氣溫、降雨量、土壤條件等因素有關(guān)。宋書紅[5]和杜書增[34]研究表明苜蓿營(yíng)養(yǎng)價(jià)值第1茬>第2茬>第3茬，但張少華等[35]在隴東地區(qū)研究隴東紫花苜蓿營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)結(jié)果表明第2茬>第1茬，本研究結(jié)果與張少華等[35]研究結(jié)果一致。

3.3 樣地對(duì)隴東紫花苜蓿生產(chǎn)性能和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響

本研究選擇了環(huán)縣不同鄉(xiāng)鎮(zhèn)開展紫花苜蓿種植試驗(yàn)，結(jié)果顯示合道鎮(zhèn)、樊家川鎮(zhèn)和四合原鄉(xiāng)苜蓿生產(chǎn)性能和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)普遍較好。合道鎮(zhèn)位于環(huán)縣西南部，年均降雨量450 mm左右，一面靠山，三面環(huán)水。樊家川鎮(zhèn)位于環(huán)縣東南部，年均降雨量509 mm左右，川臺(tái)平地較多且土壤肥沃，氣候溫和。這些獨(dú)特的地理?xiàng)l件可能是導(dǎo)致合道鎮(zhèn)和樊家川鎮(zhèn)所種苜蓿產(chǎn)量和品質(zhì)較好的原因。環(huán)縣當(dāng)?shù)貧夂蜃兓瘡?fù)雜，氣溫和降水時(shí)空分布不均，降水總體表現(xiàn)為由東南向西北逐漸減少[36]，土壤條件有差異可能是造成不同樣地苜蓿生產(chǎn)性能和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)存在差異的原因，但具體原因還需要進(jìn)一步研究。后續(xù)也可以控制茬次，進(jìn)行樣地與年份相結(jié)合的研究，對(duì)所選樣地進(jìn)行驗(yàn)證。

4 結(jié) 論

從不同茬次角度來看，環(huán)縣隴東紫花苜蓿產(chǎn)量第1茬優(yōu)于第2茬，營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)第2茬優(yōu)于第1茬；從不同樣地角度來看，合道鎮(zhèn)、樊家川鎮(zhèn)和四合原鄉(xiāng)第1茬與第2茬苜蓿均較好，排名為合道>樊家川>四合原，甜水鎮(zhèn)和曲子鎮(zhèn)第1茬苜蓿較好，車道鎮(zhèn)和洪德鎮(zhèn)第2茬苜蓿較好。