不同行距配置對紫花苜蓿產量及營養品質的影響

肖燕子 徐麗君 孫 林 王 偉 李 霞 劉 揚

(1.呼倫貝爾學院 內蒙古 海拉爾 021008；2.中國農業科學院農業資源與農業區劃研究所 北京 100081；3.內蒙古自治區農牧業科學院 內蒙古 呼和浩特 010031)

紫花苜蓿(Medicago sativa L.)是一種世界范圍內種植的粗蛋白質高、產草量高、適應性廣、維生素和礦物質等營養物質豐富的多年生優質豆科牧草，也是世界上和我國第一大豆科商品草。[1]紫花苜蓿適應性較強，分布較廣，能在各種環境和土壤條件下普遍生長。隨著國家“糧改飼”和“振興奶業苜蓿發展行動”政策的推行實施，我國苜蓿種植面積呈逐年增加態勢。初步統計，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、內蒙古、寧夏、新疆等省區。[2]據2018年內蒙古草原監測數據顯示，內蒙古自治區苜蓿保有面積750.32萬畝，年均干草產量達420多萬噸。目前95 %的奶牛場均在使用苜蓿草，市場對優質苜蓿草產品的需求也越來越大[2]。但是苜蓿獲得高產、優質的關鍵是有適當的播種技術和田間管理。我國在苜蓿的種植方式和栽培管理等方面較為落后，導致苜蓿產量和質量達不到最佳水平。其中種植的密度和行距配置是關鍵，這兩個方面在很大程度上影響苜蓿整個群體，進而影響群體的光合利用率和干物質生產。[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生產基地之一，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重度日漸加劇[5]，由于畜牧業快速增長從而導致飼料的緊缺。雖然近些年來已開始發展牧草種植業，但牧草產量和質量都不能達到產業發展的要求[6]，飼料來源仍是限制呼倫貝爾發展草地畜牧業的瓶頸因素。因此本研究結合當地氣候特點對苜蓿種植密度中播種行距進行研究，鑒定評價不同行距配置下其干草產量、生長性能及營養品質等，篩選出適宜試驗區及周邊地區的種植行距，為呼倫貝熱地區生產高產、優質的苜蓿草產品提供理論基礎和實踐依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地點位于中國農業科學院呼倫貝爾草原生態系統國家野外科學觀測研究站，地理坐標為49°23′13″ N，120°02′47″ E，氣候特點為中溫帶半干旱大陸季風氣候，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 試驗材料與試驗設計

以美國Cal/West公司培育的秋眠級(FD)=3，高產高品質的耐寒性紫花苜?？蒂惼贩N為試驗材料。2019年6月15日以條播的方式種植，采用隨機區組設計，設置為15cm、25cm、35cm、45cm(A1、A2、A3、A4)4個不同行距處理。每個處理3次重復，共12個小區，每個小區面積為20m2。小區之間有1m的隔離帶，播種前進行灌溉，苗期進行除草，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，適當控制灌溉量。于2020年初花期(7月3日、8月13日)進行刈割2次，每茬刈割留茬高度6cm，刈割后測產并取樣分析。

1.3 測定指標

(1)干草產量：試驗期間需在初花期刈割2次，并在小區內測定其鮮草產量。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量。[7]

(2)株高：返青后在每個小區中選擇10株，掛牌標記，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之比。[9]

(4)節間數與節間長：在每個小區抽取10個枝條，數出每個枝條的節間數，用直尺量出每個節的節間長度。

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

1.4 數據分析

試驗數據采用Excel 2019進行初步整理，運用SAS 9.2對數據進行方差分析和對應分析，采用DPS 7.05進行TOPSIS分析。

2 結果分析

2.1 不同行距對苜?？偖a量的影響

由圖1所知，行距A3產量最高，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中行距對產量的影響趨勢采用二次函數曲線進行擬合，其函數關系為y=-311.99x2+1818.2x+3714.7，R2=0.9933。根據拋物線的特點求得最大值是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量先上升后下降的趨勢。當行距在A3時，能夠獲得較高的干草產量。

圖1 不同行距對苜蓿產量影響(kg/hm2)

2.2 不同行距對苜蓿不同茬次產量的影響

不同行距對紫花苜蓿產量有一定影響，隨著行距的增大紫花苜蓿兩茬干草產量先上升后下降的趨勢。第一茬和第二茬干草產量中35cm行距產量最高，分別為3625.73 kg/hm2和2782.57 kg/hm2，兩茬產量最低為行距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)。總的來看，不同行距苜蓿的兩茬干草產量排序為第一茬高于第二茬。

圖2 不同行距對苜蓿不同茬次產量的影響(kg/hm2)

2.3 不同行距對苜蓿干物質含量及營養品質的影響

不同行距對苜蓿干物質含量及營養品質的影響。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含量及營養品質的影響

2.4 不同行距與苜蓿生長特性的對應分析

對應分析可以通過中心化處理、特征值分解來可視化分析兩項數據表的生長指標和行距配置之間的對應關系，達到對研究對象的內在聯系進行解釋的目的。不同行距在X軸兩側，生長特性指標在Y軸兩側，可直觀反映生長特性指標表現突出的行距和不同行距對應的優勢生長特性指標(圖3)節間長、節間數、株高、生長速度等生長指標和不同行距之間可以分為2個區域，第Ⅰ 區域表明：行距25 cm、35 cm和45 cm的株高和生長速度較高。第Ⅱ 區域表明：行距15 cm時的節間長和節間數最高。

圖3 不同行距與苜蓿生長特性的對應分析

2.5 不同行距對苜蓿產草量和營養品質的綜合評價

把產草量和營養品質結合TOPSIS分析來綜合評價，將干草產量、CP含量和RFV值作為主要評價指標(表2)，三個指標都是高優指標。綜合評價的結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 不同行距對苜蓿產草量和營養品質的TOPSIS評價

3討論

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

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

苜蓿的營養品質直接關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、礦物質等是衡量苜蓿營養價值品質的重要組成部分[18]，也是我國畜牧業對苜蓿飼草質量標準評價的重要指標。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，與本試驗的研究結果一致，35cm時CP最高，為20.34 %。

行距配置的增加使單位距離內種植密度增大，植株個體間對光合的競爭減小從而促進細胞伸長[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。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品質的提升。說明合理的種植密度可以使群體間保持良好的通風透光性，獲取水分和養分，保證獲得較好的品質。

為了對不同行距和苜蓿的產草量和營養品質進行綜合評價，本文采用TOPSIS綜合統計分析法，借助多個目標指標分析其理想解和負理想解來對評價對象排序，以評價研究對象的優劣。在本研究中理想解是指設想的最優行距，是本次篩選材料最優性狀的集合，而負理想解則完全相反。將各行距的綜合評價值與理想解和負理想解進行比較，若某一處理最接近理想解，同時又遠離負理想解，則該處理為最佳處理。[22]本試驗中，將干草產量、CP含量和RFV值與不同行距進行評價，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 結論

不同行距的梯度配置對紫花苜蓿的干草產量、農藝性狀、營養品質有顯著影響。綜合分析，結果表明行距35cm時紫花苜蓿的干草產量最高為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種植紫花苜?！翱蒂悺钡淖罴研芯酁?5cm。