魏永鵬,南麗麗,于 闖,付雙軍

(甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院/草業(yè)生態(tài)系統(tǒng)教育部重點實驗室/甘肅省草業(yè)工程實驗室/中-美草地畜牧業(yè)可持續(xù)研究中心，甘肅 蘭州 730070)

種植密度和行距配置對紫花苜蓿群體產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

魏永鵬,南麗麗,于 闖,付雙軍

(甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院/草業(yè)生態(tài)系統(tǒng)教育部重點實驗室/甘肅省草業(yè)工程實驗室/中-美草地畜牧業(yè)可持續(xù)研究中心，甘肅 蘭州 730070)

以甘肅省主栽品種甘農(nóng)3號紫花苜蓿(Medicagosativacv. Gannong No.3)為研究對象，研究了甘肅荒漠灌區(qū)播種量(12,16,20和24 kg·hm-2)和行距配置[3種等行距10、15和20 cm，2種寬窄行距6行×10 cm(窄)+40 cm(寬)和6行×10 cm(窄)+30 cm(寬)]對其干草產(chǎn)量、莖葉比及營養(yǎng)成分的影響。結(jié)果表明，不同的行距處理中，20 cm行距的苜蓿干草產(chǎn)量顯著高于15、10cm和兩種寬窄行距 (P<0.05)；不同的播種量處理中，播種量為16 kg·hm-2的苜蓿年總干草產(chǎn)量顯著大于20、24和12 kg·hm-2(P<0.05)。播種量為16 kg·hm-2、行距為20 cm時，初花期苜蓿粗蛋白、粗脂肪、中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維、鈣、磷含量分別為21.89%、3.59%、33.69%、30.98%、1.34%、0.11%，其粗蛋白含量和年干草產(chǎn)量(32 841.71 kg·hm-2)顯著高于其它處理 (P<0.05)。從產(chǎn)量和營養(yǎng)品質(zhì)綜合考慮，該地區(qū)播種量為16 kg·hm-2、行距為20 cm是高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的最佳配置。本研究結(jié)果對苜蓿的栽培與管理有一定的指導(dǎo)意義。

紫花苜蓿；行距配置；播種量；荒漠綠洲；灰色關(guān)聯(lián)分析

紫花苜蓿(Medicagosativa)是我國栽培草地種植面積最大的草種，喜溫暖潮濕氣候，抗寒、耐旱，根系發(fā)達(dá)，能吸收土壤深層的水分和養(yǎng)分，且具有草產(chǎn)量高、品質(zhì)優(yōu)良、營養(yǎng)全面，動物必需的氨基酸含量豐富等突出優(yōu)勢，很適宜在甘肅各地種植。目前紫花苜蓿在甘肅省種植面積為55.67萬hm2，居全國第一，約占全國種植面積的1/3，發(fā)展苜蓿草產(chǎn)業(yè)是改善當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境和提高經(jīng)濟(jì)效益的有效途徑[1]。

紫花苜蓿產(chǎn)量的穩(wěn)定增長離不開高產(chǎn)配套栽培措施，種植密度和行距配置就是其中的兩個重要方面，它們在很大程度上影響紫花苜蓿的群體結(jié)構(gòu)，進(jìn)而影響群體的光能利用和干物質(zhì)生產(chǎn)[2]。種植密度決定群體的大小，而行距配置方式則決定群體的均勻性[3]。有關(guān)種植密度對苜蓿草產(chǎn)量的影響已有報道[4-5]，針對荒漠綠洲灌區(qū)不同種植密度下如何確定合理的行距配置還鮮見報道。由于合理的行距可以改善冠層內(nèi)的光照、溫度、濕度和CO2等微環(huán)境，影響群體的光合效率和作物產(chǎn)量。尤其在高密度條件下，寬窄行種植可擴大光合面積，充分利用不同層次的光資源，改善通風(fēng)能力，提高中下層葉片的光合性能，更好地協(xié)調(diào)植株群體和個體的關(guān)系，使光能在植株群體冠層內(nèi)的分布更加合理，提高植株群體的光能利用率，進(jìn)而增加植株產(chǎn)量[6]。為此，本試驗對荒漠綠洲灌區(qū)不同種植密度及行距配置下紫花苜蓿群體產(chǎn)量和品質(zhì)進(jìn)行了研究，以期通過栽培措施的調(diào)控，挖掘紫花苜蓿的生產(chǎn)潛力，為進(jìn)一步實現(xiàn)紫花苜蓿的高產(chǎn)、質(zhì)優(yōu)提供理論依據(jù)。

1 試驗材料與方法

1.1研究區(qū)概況

試驗在甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)武威牧草試驗站進(jìn)行，地理坐標(biāo)為37°55′ N，102°40′ E，海拔1 530.88 m。試驗區(qū)為溫帶干旱荒漠氣候，年均溫7.2 ℃，降水量150 mm，蒸發(fā)量2 019.9 mm，無霜期154 d，土壤類型為沙壤土。0-20 cm土層pH 8.70，有機質(zhì)含量10.60 g·kg-1、 全氮含量7.07 g·kg-1、全磷含量3.32 g·kg-1，速效氮、速效磷、速效鉀含量分別為88.2、13.24和119.95 mg·kg-1。

1.2試驗設(shè)計

試驗選取甘肅省主栽紫花苜蓿品種甘農(nóng)3號(M.sativacv. Gannong No.3)，設(shè)4個大田播種量，即12 kg·hm-2(D1)、16 kg·hm-2(D2)、20 kg·hm-2(D3)、24 kg·hm-2(D4);5種行距配置:3種等行距播種，即10 cm(S1)、15 cm(S2)、20 cm(S3),2種寬窄行播種，窄行行距設(shè)置為10 cm，每6行設(shè)置1個40 cm寬行距(S4)或30 cm寬行距(S5)。采用裂區(qū)設(shè)計(表1)，主區(qū)為密度處理，裂區(qū)為行距處理，重復(fù)3次，每個處理20 m2，于2014年7月15日人工開溝條播，播深2 cm，8月1日出苗。按照高產(chǎn)田進(jìn)行田間管理，滿足肥水供應(yīng)。

表1 試驗設(shè)計Table 1 Planting density and row spacing experimental design

1.3測定項目及方法

1.3.1測定株高及干草產(chǎn)量 分別于2015年6月12日(第1茬)、7月31日(第2茬)、9月12日(第3茬)初花期(小區(qū)內(nèi)有20%植株開花)在每小區(qū)選取4個生長均勻的樣方(2.0 m×2.0 m)進(jìn)行刈割，刈割留茬高度5 cm，刈割后立刻稱量鮮草產(chǎn)量；取刈割好的500 g鮮草于 105 ℃殺青 15 min，后置于 65 ℃，24 h烘至恒重，重復(fù)4次，取平均值，計算干草產(chǎn)量。取刈割好的鮮草0.5 kg，分離莖和葉并烘干，分別測定葉片重和莖稈重，計算葉莖比，重復(fù)4次。每小區(qū)隨機取 10 株單株測定其絕對高度，取平均值。

干草產(chǎn)量=鮮草產(chǎn)量×干草比率；

干草比率=鮮草的風(fēng)干重量/鮮草×100%。

1.3.2營養(yǎng)成分測定 在每小區(qū)第1茬草初花期采集紫花苜蓿鮮草樣品1 kg。將該樣品風(fēng)干，然后粉碎，過0.425 mm篩，保存于樣品袋中測定如下指標(biāo)。粗蛋白質(zhì)(crude protein，CP)含量采用半微量凱氏定氮法測定，中性洗滌纖維(neutral detergent fiber,NDF)、酸性洗滌纖維(acid detergent fiber,ADF)含量采用范氏洗滌纖維分析法測定，粗脂肪(crude extract，EE)含量采用索氏脂肪浸提法測定，鈣(calcium，Ca)采用EDTA絡(luò)合滴定法測定，磷(phosphorus，P)采用鉬銻抗比色法測定[7]。

1.4統(tǒng)計分析

(1)

(2)

(3)

(4)

式中：│X0(k)-Xi(k)│為絕對差值，記作Δi(k)，ρ=0.5。n為樣本數(shù)。

最后用每個處理的加權(quán)關(guān)聯(lián)度值進(jìn)行比較，其值越大，苜蓿的品質(zhì)越好。

2 結(jié)果與分析

2.1苜蓿株高及干草產(chǎn)量比較

植株高度是衡量牧草生長狀況的重要指標(biāo)，與產(chǎn)量呈正相關(guān)關(guān)系，高植株通常有更高的相對產(chǎn)量潛力[10]。苜蓿的株高是通過苜蓿的再生性實現(xiàn)的。種植密度、刈割時的留茬高度、刈割的時間和頻率，刈割后的施肥、灌水等措施都影響苜蓿的再生。各茬苜蓿株高有顯著差異，第2茬草的高度顯著高于第1茬草和第3茬草(P<0.05)(表2)，表明第2茬草再生速度要快于第1茬草和第3茬草。不同處理間，D2S3的株高最高，顯著高于其它處理(P<0.05)。

草產(chǎn)量是衡量牧草生產(chǎn)性能的主要指標(biāo)。方差分析表明，苜蓿干草產(chǎn)量在種植密度間和種植密度與行距配置互作間均無顯著差異(P>0.05)，僅在行距配置間存在顯著差異(P<0.05)，說明行距配置對苜蓿干草產(chǎn)量的影響較大，且不存在明顯的互作效應(yīng)(表3)。苜蓿干草產(chǎn)量表現(xiàn)為第2茬>第1茬>第3茬；在D1密度下，S3處理顯著高于其它處理，年產(chǎn)量為30 974.69 kg·hm-2，以后依次為S2(27 566.60 kg·hm-2)>S5(27 129.77 kg·hm-2)>S1(25 617. 47 kg·hm-2)>S4(24 932.97 kg·hm-2)；在D2、D3和D4密度下，年產(chǎn)量均表現(xiàn)為S3>S2>S1>S5>S4，且各處理間差異顯著。

2.2種植密度和行距配置對苜蓿葉莖比的影響

苜蓿是以收獲莖葉為主的牧草，而葉片中蛋白質(zhì)含量又遠(yuǎn)高于莖，適口性又好，因此，葉莖比是衡量苜蓿品質(zhì)的重要指標(biāo)[11]。通過對不同種植密度及行距配置下苜蓿葉莖比統(tǒng)計分析(圖1)，D2S3、D1S3葉莖比最高，分別為51.21%和50.19%，其次為D2S2，為49.33%，D4S5最小，僅為33.64%，其余處理介于它們之間。相關(guān)分析表明，葉莖比與粗蛋白含量極顯著正相關(guān)(P<0.05)，其相關(guān)系數(shù)為0.956。

2.3種植密度和行距配置對苜蓿品質(zhì)的影響

飼草粗蛋白、中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維含量的高低直接關(guān)系到飼草品質(zhì)的優(yōu)劣。其中中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維是反映纖維品質(zhì)好壞最直接的指標(biāo)[12]，酸性洗滌纖維與動物消化率呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，是指示飼草能量的關(guān)鍵，其含量越低，飼草的消化率越高，飼用價值越大[13]。在相同行距下，苜蓿粗蛋白含量隨著密度的增加呈先增加后減小趨勢，在D2時達(dá)到最大值，即行距為S1、S5時，粗蛋白含量為D2>D3>D1>D4，行距為S2、S3、S4時，粗蛋白含量為D2>D1>D3>D4；同一種植密度下，粗蛋白含量隨著行距的增加呈先增加后減小趨勢，在行距S3時，達(dá)到最大值。不同種植密度及行距配置下，以D2S3粗蛋白含量最高，為21.89%，其次為D1S3和D2S2，分別為20.49%和20.02%，其余處理均小于20%；酸性洗滌纖維含量在D1、D2密度下，除D1S3、D2S3小于30%，其余處理均大于30%，而D3、D4密度及各行距配置均小于30%；中性洗滌纖維各處理均小于40%，并以D3S2最小，僅為31.74%；粗脂肪含量D3S3顯著小于其它處理，D4S3、D4S5、D1S2、D2S1、D3S1和D4S2相互間無顯著差異,D2S3時粗纖維含量達(dá)到最大值，為3.59%；鈣含量除D4S1、D4S4和D4S5顯著小于其它處理外，其余處理間無顯著差異；磷含量除D2S4和D4S5顯著小于其它處理外，其余處理間差異不顯著。

表2 種植密度和行距配置對苜蓿株高(cm)的影響Table 2 Effect of planting density and row spacing on plant height(cm) of alfalfa

注：同列不同小寫字母表示不同處理間差異顯著(P<0.05)，同行不同大寫字母表示不同茬次間差異顯著(P<0.05)，D1D4和S1S5同表1，下同。

Note: Different small letters indicate significant differences between different treatments at 0.05 probability level; uppercase letters denote significant differences among different mow times at the 0.05 probability level.

表3 種植密度和行距配置對苜蓿干草產(chǎn)量(kg·hm-2)的影響Table 3 Effect of planting density and row spacing on dry yield (kg·hm-2) of alfalfa

圖1 種植密度和行距配置對苜蓿葉莖比的影響Fig. 1 Effects of planting density and row spacing on leaf to stem ratio of alfalfa

2.4灰色關(guān)聯(lián)度對營養(yǎng)成分進(jìn)行綜合分析

采用灰色關(guān)聯(lián)度法，對不同種植密度和行距配置下各處理的葉莖比、粗蛋白、粗脂肪、中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維、鈣、磷等營養(yǎng)指標(biāo)進(jìn)行分析，并用每個處理的加權(quán)關(guān)聯(lián)度值進(jìn)行比較(表5)，可以看出D2S3得分最高，其次為D1S3、D3S3，可見行距S3是苜蓿草田種植的最佳處理。

表5 灰色關(guān)聯(lián)度對營養(yǎng)成分進(jìn)行綜合分析Table 5 Comprehensive analysis of grey correlation degree on alfalfa nutrition components

3 討論與結(jié)論

合理的種植密度和行距配置是確保苜蓿獲得高產(chǎn)的重要條件。密度太大，植物之間對光、熱、水、肥等因素的競爭強烈，不利于植株合理的利用資源；密度過疏，植株間的競爭減少， 但單位空間內(nèi)植株的數(shù)量少，也會影響生物產(chǎn)量，只有合理的種植密度才能使植物在充分利用外界資源的同時獲得較高的產(chǎn)量[14]。在河西地區(qū)紫花苜蓿的適宜播種密度為600萬?！m-2，此密度下草產(chǎn)量和單位面積蛋白質(zhì)產(chǎn)量最高，分別為24 776.66和4 924.5 kg·hm-2[5]；隨著播種密度的增加，紫花苜蓿返青提前而開花推遲，同期株高增加，耐旱能力下降，干物質(zhì)含量呈降低的趨勢。當(dāng)苜蓿播種密度超過35 kg·hm-2時，草產(chǎn)量不再隨密度的增加而提高[4]。本研究表明，行距為S1、S2、S4及S5時，D1密度年干草產(chǎn)量最大；行距為S3時，D2密度年干草產(chǎn)量最大；這與干草產(chǎn)量隨著播種量的增加而增加不是很相符，一是由于以上關(guān)于播種量的研究，均是以播種量為單一的因素來研究播種量對產(chǎn)量的影響，而本研究不僅考慮了播種量因素，同時還涉及了行距，削弱了單一播種量的影響效應(yīng)；二是本研究為苜蓿播種第2年的產(chǎn)量數(shù)據(jù)，多年數(shù)據(jù)的影響結(jié)果還有待于進(jìn)一步研究。

種植行距對苜蓿產(chǎn)草量的影響總的趨勢是在同一密度條件下，隨著行距的增大，草產(chǎn)量不斷增加，當(dāng)行距增大到一定限度后，草產(chǎn)量有所下降。柴鳳久等[15]用3年時間對大慶油田采礦區(qū)不同播種行距建植的苜蓿草地產(chǎn)草量進(jìn)行了測定，結(jié)果表明播種行距60 cm比行距30 cm的干草產(chǎn)量高。孫仕仙等[16]研究表明,在4個行距20、28、36、40 cm中，以行距36 cm草產(chǎn)量最優(yōu)。本研究表明，在D1密度下，S3處理年干草產(chǎn)量顯著高于其它處理，其次為S2，S4最?。辉贒2、D3和D4密度下，干草年產(chǎn)量均表現(xiàn)為S3>S2>S1>S5>S4，但苜蓿草地草產(chǎn)量受到綜合影響，因此在考慮行距與播種密度相互作用時，當(dāng)行距為20 cm，播種量為16 kg·hm-2時，苜蓿群體光合速率較高，光合產(chǎn)物積累量增加，且苜蓿群體與個體得到協(xié)調(diào)發(fā)展，使苜蓿群體產(chǎn)量顯著增加。此外，本研究表明,苜蓿干草產(chǎn)量表現(xiàn)為第2茬>第1茬>第3茬，第2茬草生長期(6月12至7月31日)，甘肅河西地區(qū)光照充足，苜蓿群體光合速率較大，干物質(zhì)積累較多，加上適宜的水肥，使得苜蓿干草產(chǎn)量顯著高于第1茬草和第3茬草。

利用灰色關(guān)聯(lián)度分析法綜合評價牧草克服了依靠單一性狀評價的弊端，可客觀反映供試牧草諸多性狀在生產(chǎn)性能上的綜合表現(xiàn)，不會因某一性狀表現(xiàn)優(yōu)而認(rèn)可該品種或某一性狀表現(xiàn)差而否定該品種[17-18]。本研究對各處理的葉莖比、粗蛋白、粗脂肪、中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維、鈣、磷等營養(yǎng)指標(biāo)采用灰色關(guān)聯(lián)度分析法進(jìn)行綜合分析，達(dá)到了綜合評價苜蓿營養(yǎng)價值的目的，避免了只用單一含量來評定苜蓿的營養(yǎng)價值，得到的結(jié)果更加可靠。

產(chǎn)量和品質(zhì)是紫花苜蓿生產(chǎn)的關(guān)鍵，產(chǎn)量的提高是同化物積累的結(jié)果，而品質(zhì)的改善是同化物在不同物質(zhì)形態(tài)間轉(zhuǎn)化的結(jié)果。目前在美國市場上出售的苜蓿，主要根據(jù)其粗蛋白質(zhì)含量進(jìn)行等級劃分，按質(zhì)論價[19-20]。本研究表明，在甘肅荒漠灌區(qū)，甘農(nóng)3號紫花苜蓿播種量為16 kg·hm-2、行距為20 cm時，初花期粗蛋白含量為21.89%，年干草產(chǎn)量為32 841.71 kg·hm-2，顯著高于其它處理，比當(dāng)?shù)夭シN量30 kg·hm-2、行距30 cm，干草產(chǎn)量17 238 kg·hm-2(第2年)[21]高90.52%。

綜上，在甘肅荒漠灌區(qū)甘農(nóng)3號紫花苜蓿播種量16 kg·hm-2、行距為20 cm是最優(yōu)密度和行距組合。

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(責(zé)任編輯 張瑾)

EffectofrowspacingandplantingdensityontheyieldandqualityofMedicagosativa

Wei Yong-peng, Nan Li-li, Yu Chuang, Fu Shuang-jun
(College of Pratacultural Science, Gansu Agricultural University/Key Laboratory of Grassland Ecosystem, Ministry of Education/Pratacultural Engineering Laboratory of Gansu Province/Sino-U.S. Centers for Grazingland Ecosystem Sustainability, Lanzhou 730070, China)

This report describes the effects of seed sowing rate and row spacing on yield, stem∶leaf ratio and nutrient composition ofMedicagosativacv. Gannong No. 3 grown in the arid desert region of Gansu. Total yield was the highest when row spacing was 20 cm, which was significantly higher than other spacing of 15, 10 cm, and two kinds of wide and narrow row spacing of planting rows. Total yield was also significantly higher at a seeding rate of 16 kg·ha-1compared to other seeding rates of 20, 24 and 12 kg·ha-1. Crude protein, crude fat, neutral detergent fibre, acid detergent fibre, calcium, and phosphorus contents were 21.89%, 3.59%, 33.69%, 30.98%, 1.34%, and 0.11% at early flowering stage, respectively. Total yield was 3.28 t·ha-1and the total crude protein content was 21.89%, and both these were significantly higher at 16 kg·ha-1seeding rate and 20 cm row spacing compared to all other treatments. Therefore, this may be the optimal combination, as it scored the highest in grey relational analysis on the comprehensive evaluation of major nutrients. These results offer valuable guidance for cultivation and management of alfalfa.

Medicagosativa; row spacing; seeding rate; desert oasis; grey correlation analysis

Nan Li-li E-mail:nanll@gsau.edu.cn

S816;S541+.104

：A

：1001-0629(2017)09-1898-08

10.11829/j.issn.1001-0629.2016-0489

魏永鵬,南麗麗,于闖,付雙軍.種植密度和行距配置對紫花苜蓿群體產(chǎn)量及品質(zhì)的影響.草業(yè)科學(xué),2017,34(9)：1898-1905.

Wei Y P,Nan L L,Yu C,Fu S J.Effects of row spacing and planting density on the yield and quality ofMedicagosativa.Pratacultural Science，2017,34(9)：1898-1905.

2016-09-18接受日期：2017-01-04

農(nóng)業(yè)部行業(yè)專項子課題 (201403048-8)；國家自然科學(xué)基金(31460630、41163002)；甘肅省高等學(xué)?？蒲许椖?2014A-055)

魏永鵬(1989-)，男，甘肅武威人，在讀碩士生，主要從事牧草栽培與育種研究。E-mail:1543918501@qq.com

南麗麗(1979-)，女，甘肅天水人，副教授，博士，主要從事牧草栽培與育種研究。E-mail:nanll@gsau.edu.cn