王士超, 方 棟,2, 李曉林, 韓立樸,2**

(1.中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所農(nóng)業(yè)資源研究中心/河北省土壤生態(tài)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/中國科學(xué)院農(nóng)業(yè)水資源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 石家莊 050022; 2.中國科學(xué)院大學(xué) 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(yù)測, 2030年我國飼料需求量將達(dá)3.9×10t, 其中蛋白飼料缺口達(dá)到4.6×10t。目前, 苜蓿(L.)產(chǎn)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(diào)整糧經(jīng)飼結(jié)構(gòu), 大力發(fā)展優(yōu)質(zhì)苜蓿飼料生產(chǎn)。紫花苜蓿是半干旱雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)飼草種植的首選優(yōu)質(zhì)牧草。然而, 我國苜蓿產(chǎn)量低、品質(zhì)差、供應(yīng)量不足, 苜蓿進(jìn)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(yán)重、地下水埋深淺、淡水資源匱乏, 制約了苜蓿產(chǎn)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(chǎn)草量和營養(yǎng)品質(zhì)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(guān)。熊軍波等在武漢對10個(gè)紫花苜蓿品種的粗蛋白含量進(jìn)行了評價(jià), 發(fā)現(xiàn)休眠級6.0～9.5的品種莖葉比低, 牧草品質(zhì)最高。在海河平原區(qū), 趙海明等和武瑞鑫等分別對35個(gè)和14個(gè)紫花苜蓿品種飼喂品質(zhì)開展研究, 認(rèn)為秋眠級8級以上的苜蓿品種相對飼喂價(jià)值較低。王曉龍等在內(nèi)蒙古呼和浩特選擇了5個(gè)品種分析了苜蓿飼喂品質(zhì), 認(rèn)為秋眠級1～3級的苜蓿品種粗蛋白含量和相對飼喂價(jià)值最高。

盡管已有學(xué)者對苜蓿品質(zhì)和秋眠等級相關(guān)性方面做了研究, 取得了良好的試驗(yàn)結(jié)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(jià)指標(biāo)也不統(tǒng)一, 多結(jié)合產(chǎn)草量、越冬率和株高等指標(biāo)進(jìn)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(zhì)相互關(guān)系的深入剖析。而建立秋眠級與刈割茬次對苜蓿飼喂品質(zhì)影響的評價(jià)指標(biāo)對苜蓿優(yōu)質(zhì)栽培至關(guān)重要, 特別是濱海鹽堿區(qū)秋眠級與刈割茬次對苜蓿品質(zhì)影響的研究相對較少。本研究在濱海鹽堿區(qū)引進(jìn)了秋眠級1～11級的5種秋眠型40個(gè)紫花苜蓿品種開展苜蓿飼喂品質(zhì)評價(jià)試驗(yàn), 為建立優(yōu)質(zhì)苜蓿栽培體系提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地點(diǎn)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(fēng)氣候, 具有春旱、夏澇、秋吊、冬寒的特點(diǎn)。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(shí)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(yàn)點(diǎn)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(yàn)設(shè)計(jì)

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(nóng)業(yè)園提供。播種時(shí)間為2019年8月20日, 小區(qū)面積16 m(4 m×4 m), 每個(gè)苜蓿品種設(shè)置3次重復(fù)。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(yàn)在雨養(yǎng)條件下進(jìn)行, 每茬苜蓿刈割10 d后追施磷酸二氫鉀22.7 kg·hm, 適時(shí)進(jìn)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(zhì)指標(biāo)的測定

苜蓿初花期, 各小區(qū)隨機(jī)選取3個(gè)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(jī)留取1.5 kg左右鮮草樣品, 自然風(fēng)干。將干草粉碎, 過0.15 mm篩, 測定苜蓿飼喂品質(zhì)。采用凱氏定氮法測定苜蓿氮素含量, 計(jì)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(jì)算相對飼喂價(jià)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(jìn)行匯總和初步整理, 運(yùn)用SigmaPlot 12.5繪圖。運(yùn)用SAS 8.0進(jìn)行方差分析檢驗(yàn)秋眠型、刈割茬次對各指標(biāo)的影響, 采用Duncan法進(jìn)行多重比較。結(jié)果用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同秋眠型和刈割茬次苜蓿粗蛋白產(chǎn)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(chǎn)量(＜0.05) (圖2)。極秋眠型苜蓿年總蛋白產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)量有顯著影響。第5茬中, 極非秋眠型苜蓿干草粗蛋白產(chǎn)量最高, 達(dá)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(chǎn)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(chǎn)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(dá)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(dá)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(gè)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(jià)值

秋眠型和刈割茬次及其互作對苜蓿相對飼喂價(jià)值有顯著影響(圖5)。第1茬極非秋眠型苜蓿相對飼喂價(jià)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(jià)值無明顯差異; 相對飼喂價(jià)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(jià)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(jià)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(zhì)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(jià)值等是反映苜蓿營養(yǎng)價(jià)值的關(guān)鍵指標(biāo)。以往研究表明, 秋眠性可作為苜蓿營養(yǎng)品質(zhì)預(yù)測的依據(jù), 秋眠級每降低一個(gè)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(fù)相關(guān), 與粗纖維呈正相關(guān)。在新疆石河子地區(qū)對3個(gè)秋眠級紫花苜蓿營養(yǎng)品質(zhì)的試驗(yàn)表明, 半秋眠型苜蓿粗蛋白含量較高。王曉龍等對國內(nèi)外不同秋眠級紫花苜蓿品種的營養(yǎng)品質(zhì)進(jìn)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(gè)不同秋眠級苜蓿營養(yǎng)品質(zhì)評價(jià)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(chǎn)量最高(圖2)。趙忠祥等、劉志英研究表明秋眠型苜蓿品種產(chǎn)量和品質(zhì)均高于非秋眠型苜蓿品種?？梢姴煌貐^(qū)引種苜蓿時(shí), 應(yīng)根據(jù)當(dāng)?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(jià)苜蓿營養(yǎng)品質(zhì)的主要指標(biāo)之一,在苜蓿高產(chǎn)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(chǎn)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(zhì)。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(yīng)程度密切相關(guān)。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(zhì)的影響

苜蓿干草品質(zhì)受刈割茬次的影響較大。苜蓿粗蛋白產(chǎn)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(jié)果一致。苜蓿粗蛋白含量和產(chǎn)量的差異與其生長期內(nèi)的氣溫和降雨量的變化密切相關(guān)。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(gè)紫花苜蓿品種的試驗(yàn)結(jié)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(chǎn)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(chǎn)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(dǎo)致苜蓿營養(yǎng)品質(zhì)變劣, 由于高溫高濕導(dǎo)致苜蓿凈光合速率、水分利用效率和氣孔導(dǎo)度下降。因此, 苜蓿營養(yǎng)品質(zhì)與刈割時(shí)期內(nèi)溫度和降雨量等氣候因子有關(guān)。在生產(chǎn)實(shí)踐中, 抓好高溫季節(jié)遮陰和旱季保墑是獲得優(yōu)質(zhì)苜蓿的關(guān)鍵。

4 結(jié)論

紫花苜蓿的營養(yǎng)品質(zhì)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(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)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(shí)現(xiàn)苜蓿優(yōu)質(zhì)。同時(shí)發(fā)現(xiàn), 末茬苜蓿營養(yǎng)品質(zhì)對秋眠型的響應(yīng)程度較高, 第1茬和最后兩茬營養(yǎng)品質(zhì)較差, 建議生產(chǎn)中結(jié)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(chǎn)量和相對飼喂價(jià)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。