不同行距配置对紫花苜蓿产量及营养品质的影响

时间：2024-08-31

肖燕子徐丽君孙林王伟李霞刘扬

(1.呼伦贝尔学院内蒙古海拉尔 021008；2.中国农业科学院农业资源与农业区划研究所北京 100081；3.内蒙古自治区农牧业科学院内蒙古呼和浩特 010031)

紫花苜蓿(Medicago sativa L.)是一种世界范围内种植的粗蛋白质高、产草量高、适应性广、维生素和矿物质等营养物质丰富的多年生优质豆科牧草，也是世界上和我国第一大豆科商品草。[1]紫花苜蓿适应性较强，分布较广，能在各种环境和土壤条件下普遍生长。随着国家“粮改饲”和“振兴奶业苜蓿发展行动”政策的推行实施，我国苜蓿种植面积呈逐年增加态势。初步统计，2019年全国新增苜蓿种植面积120万亩，主要集中在黑龙江、甘肃、内蒙古、宁夏、新疆等省区。[2]据2018年内蒙古草原监测数据显示，内蒙古自治区苜蓿保有面积750.32万亩，年均干草产量达420多万吨。目前95 %的奶牛场均在使用苜蓿草，市场对优质苜蓿草产品的需求也越来越大[2]。但是苜蓿获得高产、优质的关键是有适当的播种技术和田间管理。我国在苜蓿的种植方式和栽培管理等方面较为落后，导致苜蓿产量和质量达不到最佳水平。其中种植的密度和行距配置是关键，这两个方面在很大程度上影响苜蓿整个群体，进而影响群体的光合利用率和干物质生产。[3]种植密度对苜蓿群体的大小有决定性影响，而行距配置对苜蓿群体的均匀性有一定的影响。[4]

呼伦贝尔作为我国重要的畜牧业生产基地之一，近年来由于气候异常、降水量低、过度放牧等原因天然草地退化严重度日渐加剧[5]，由于畜牧业快速增长从而导致饲料的紧缺。虽然近些年来已开始发展牧草种植业，但牧草产量和质量都不能达到产业发展的要求[6]，饲料来源仍是限制呼伦贝尔发展草地畜牧业的瓶颈因素。因此本研究结合当地气候特点对苜蓿种植密度中播种行距进行研究，鉴定评价不同行距配置下其干草产量、生长性能及营养品质等，筛选出适宜试验区及周边地区的种植行距，为呼伦贝热地区生产高产、优质的苜蓿草产品提供理论基础和实践依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地点位于中国农业科学院呼伦贝尔草原生态系统国家野外科学观测研究站，地理坐标为49°23′13″ N，120°02′47″ E，气候特点为中温带半干旱大陆季风气候，海拔610 m，年平均气温-2 ℃～-3 ℃左右，年积温为1800 ℃～2000 ℃，无霜期为110d，年日照时数平均为2800h，年均降雨量为300mm～350mm，年湿润度为0.4d～0.6d。

1.2 试验材料与试验设计

以美国Cal/West公司培育的秋眠级(FD)=3，高产高品质的耐寒性紫花苜蓿康赛品种为试验材料。2019年6月15日以条播的方式种植，采用随机区组设计，设置为15cm、25cm、35cm、45cm(A1、A2、A3、A4)4个不同行距处理。每个处理3次重复，共12个小区，每个小区面积为20m2。小区之间有1m的隔离带，播种前进行灌溉，苗期进行除草，在分枝期和初花期各灌溉一次，灌溉时采用少量多次灌溉方式，适当控制灌溉量。于2020年初花期(7月3日、8月13日)进行刈割2次，每茬刈割留茬高度6cm，刈割后测产并取样分析。

1.3 测定指标

(1)干草产量：试验期间需在初花期刈割2次，并在小区内测定其鲜草产量。从中选取2kg样品于65℃恒温箱烘干后测定，并折合成每公顷干草产量。[7]

(2)株高：返青后在每个小区中选择10株，挂牌标记，每隔10天测量一次植株高度。[8]

(3)生长速度：植株高度与生长天数之比。[9]

(4)节间数与节间长：在每个小区抽取10个枝条，数出每个枝条的节间数，用直尺量出每个节的节间长度。

(5)钙(Ca)含量：采用高锰酸钾测定法。

(6)磷(P)的含量：采用原子吸收分光光度计测定。

(7)营养成分测定方法。

利用FOSS Kjeltec 8400全自动凯氏定氮仪测定粗蛋白质含量；利用全自动纤维分析仪测定中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤纤维(ADF)。[10]

(8)相对饲用价值(RFV)的计算。

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

(1)

DDM(%DM)=88.9-0.779×ADF(%DM)

(2)

RFV=DMI×DDM/1.29

(3)

其中，DMI为干物质采食量，DDM为可消化干物质，%BW为占动物代谢体重的百分比。[11]

1.4 数据分析

试验数据采用Excel 2019进行初步整理，运用SAS 9.2对数据进行方差分析和对应分析，采用DPS 7.05进行TOPSIS分析。

2 结果分析

2.1 不同行距对苜蓿总产量的影响

由图1所知，行距A3产量最高，为6408.30 kg/hm2，其次为行距A2和A4，分别为6056.25 kg/hm2和5980.06 kg/hm2，行距A2、A3、A4均无显著性差异(P>0.05)。但显著(P<0.05)高于A1(5236.53 kg/hm2)。图1中行距对产量的影响趋势采用二次函数曲线进行拟合，其函数关系为y=-311.99x2+1818.2x+3714.7，R2=0.9933。根据抛物线的特点求得最大值是6363.71 kg/hm2，对称轴的刻度为x=2.91。因此可知随着行距的增加产量先上升后下降的趋势。当行距在A3时，能够获得较高的干草产量。

图1 不同行距对苜蓿产量影响(kg/hm2)

2.2 不同行距对苜蓿不同茬次产量的影响

不同行距对紫花苜蓿产量有一定影响，随着行距的增大紫花苜蓿两茬干草产量先上升后下降的趋势。第一茬和第二茬干草产量中35cm行距产量最高，分别为3625.73 kg/hm2和2782.57 kg/hm2，两茬产量最低为行距15cm，分别为3028.57 kg/hm2和2207.96 kg/hm2，显著低于其他三个行距(P<0.05)。总的来看，不同行距苜蓿的两茬干草产量排序为第一茬高于第二茬。

图2 不同行距对苜蓿不同茬次产量的影响(kg/hm2)

2.3 不同行距对苜蓿干物质含量及营养品质的影响

不同行距对苜蓿干物质含量及营养品质的影响。DM含量为33.95 %～34.87 %，行距为35 cm的DM含量最高，不同行距间无显著差异(P>0.05)；不同行距下NDF差异显著，35cm和45cm行距NDF含量显著低于15cm和25cm行距，(P<0.05)；不同行距ADF含量(40.24 %DM～42.48 %DM)无显著差异；行距35 cm的CP含量最高，其次为行距25 cm，分别20.34 %DM和19.48 %DM，显著高于其他行距(P<0.05)；RFV最高的行距35 cm，为105.95，RFV最低的行距25 cm，为97.68，两个行距间差异显著；行距25 cm的Ca含量(1.24 %DM～1.36 %DM)，显著高于行距35 cm和45 cm(P<0.05)；不同行距P含量(0.34%DM～0.38%DM)差异不显著。(如表1所示)

表1 不同行距对苜蓿干物质含量及营养品质的影响

2.4 不同行距与苜蓿生长特性的对应分析

对应分析可以通过中心化处理、特征值分解来可视化分析两项数据表的生长指标和行距配置之间的对应关系，达到对研究对象的内在联系进行解释的目的。不同行距在X轴两侧，生长特性指标在Y轴两侧，可直观反映生长特性指标表现突出的行距和不同行距对应的优势生长特性指标(图3)节间长、节间数、株高、生长速度等生长指标和不同行距之间可以分为2个区域，第Ⅰ 区域表明：行距25 cm、35 cm和45 cm的株高和生长速度较高。第Ⅱ 区域表明：行距15 cm时的节间长和节间数最高。

图3 不同行距与苜蓿生长特性的对应分析

2.5 不同行距对苜蓿产草量和营养品质的综合评价

把产草量和营养品质结合TOPSIS分析来综合评价，将干草产量、CP含量和RFV值作为主要评价指标(表2)，三个指标都是高优指标。综合评价的结果表明苜蓿的最佳行距为35 cm>25 cm>45 cm>15 cm。35 cm的理想值最大为0.8504，明显高于其他三个行距，因此35 cm为最佳行距。

表2 不同行距对苜蓿产草量和营养品质的TOPSIS评价

3讨论

本试验中，随着行距的增加干草产量先上升后下降的趋势，当行距在35cm区域内，能够获得较高的干草产量。孟凯[19]研究表明，苜蓿在内蒙古中部地区种植时行距在15cm～30cm范围时产量最高；魏永鹏等[12]在甘肃荒漠灌区的研究中表示，甘农3号紫花苜蓿行距为20cm时产量最高；柴凤久等[13]在大庆油田地区苜蓿的种植行距60cm时产量最高。以上研究结果不同，主要是除了苜蓿品种不同以外，不同的试验地点气候、土壤等情况对苜蓿的生产性能有所不同。

王成章等[14]在对全年苜蓿干草产量进行深入研究后发现：在一年刈割3茬苜蓿后，各茬苜蓿干草产量大小为：第1茬苜蓿干草产量>第2茬苜蓿干草产量>第3茬苜蓿干草产量。第1茬和第2茬苜蓿干草产量占全年苜蓿的70%以上，第1茬苜蓿的生长往往受倒春寒的影响，产量存在小幅降低，但第1茬苜蓿对全年苜蓿干草总产量的贡献仍为最大[15]，第2、3茬苜蓿相对于第1茬苜蓿，对全年苜蓿干草总产量的贡献则相对较低[16-17]，为了提高全年苜蓿干草产量，对第1茬苜蓿的管理就显得尤为重要。本试验结果与前人研究结果一致，第1茬苜蓿干草产量相对高于第2茬苜蓿干草产量，因呼伦贝尔是高寒地区，生育期短，霜冻前只能刈割2茬，没有第三茬产量。说明苜蓿的全年干草产量主要以苜蓿前两茬田间管理为主。

苜蓿的营养品质直接关系着苜蓿的流通价值，粗蛋白、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维、相对饲用价值、矿物质等是衡量苜蓿营养价值品质的重要组成部分[18]，也是我国畜牧业对苜蓿饲草质量标准评价的重要指标。魏永鹏[12]和孟凯[19]的研究表明，随着行距的增加CP的含量呈先增加后降低的变化趋势，与本试验的研究结果一致，35cm时CP最高，为20.34 %。

行距配置的增加使单位距离内种植密度增大，植株个体间对光合的竞争减小从而促进细胞伸长[20]，茎秆快速生长，茎叶比增大[21]，会直接影响苜蓿整体的品质。本研究表明，不同行距对ADF无显著性差异，对NDF和RFV有一定的影响，行距35 cm时RFV最高，ADF最低。行距过宽和过窄均不利于苜蓿营养品质的提升。说明合理的种植密度可以使群体间保持良好的通风透光性，获取水分和养分，保证获得较好的品质。

为了对不同行距和苜蓿的产草量和营养品质进行综合评价，本文采用TOPSIS综合统计分析法，借助多个目标指标分析其理想解和负理想解来对评价对象排序，以评价研究对象的优劣。在本研究中理想解是指设想的最优行距，是本次筛选材料最优性状的集合，而负理想解则完全相反。将各行距的综合评价值与理想解和负理想解进行比较，若某一处理最接近理想解，同时又远离负理想解，则该处理为最佳处理。[22]本试验中，将干草产量、CP含量和RFV值与不同行距进行评价，最终35cm的理想值最大，值为0.8504，明显高于其他三个处理，因此35cm为最佳行距。