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、營養(yǎng)價值豐富、牲畜適口性好等特點，被譽為“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，隨茬次增加株高總體上表現(xiàn)為逐漸下降的趨勢。宋書紅等[5]研究發(fā)現(xiàn)，不同茬次苜蓿的營養(yǎng)品質(zhì)順序為第1茬>第2茬>第3茬。Morrison[6]研究表明，刈割茬次增加會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，因此本試驗選擇環(huán)縣11個鄉(xiāng)鎮(zhèn)的第1茬和第2茬紫花苜蓿開展生產(chǎn)性能和營養(yǎng)成分測定，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 試驗區(qū)概況

試驗區(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 試驗設(shè)計

本試驗隨機選擇環(huán)縣11個鄉(xiāng)鎮(zhèn)為試驗地：秦團莊(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)。每個試驗地設(shè)3個小區(qū)，每個小區(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 測定項目及方法

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。每個小區(qū)隨機選取長勢基本一致的1 m2牧草刈割(留茬5 cm)，重復(fù)3次，測定鮮草產(chǎn)量。再將1 m2牧草鮮樣切碎，用四分法取樣1.0 kg左右，稱鮮重后帶回實驗室。一部分樣品稱重后于105 ℃殺青15 min后，65 ℃烘干至恒重，計算干草產(chǎn)量。另一部分樣品于65 ℃烘干48 h以上，粉碎用于牧草營養(yǎng)成分分析。粗蛋白(crude protein, CP)含量采用FOSS Kjeltec 8100全自動凱氏定氮儀測定。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全自動纖維分析儀測定[9]?？偪上B(yǎng)分(total digestible nutrient, TDN)、相對飼料價值(relative feeding value, RFV)及干物質(zhì)消化率(digestible dry matter, DDM)通過計算得出[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為測定指標(biāo)數(shù)，此處為10)，i=1，2，3，…，m(m為樣地數(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。計算比較數(shù)列Xi與參考數(shù)列X0各對應(yīng)點的絕對差值：△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?？偪上B(yǎng)分含量、干物質(zhì)消化率與相對飼料價值比較

2.3 樣地與茬次的交互作用對各指標(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隴東紫花苜蓿生物量及營養(yǎng)品質(zhì)的影響，結(jié)果見表4，交互作用對各指標(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、更全面地反映對目標(biāo)系統(tǒng)的認(rèn)識程度，既有定性解釋，也有量的描述[12]，克服了在評價牧草優(yōu)劣過程中依靠少數(shù)幾個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]植物的評價中，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物的積累程度，間接地反映了其生態(tài)和經(jīng)濟效益水平[18]。在管理條件、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[19]。本試驗研究結(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?；久磕?月下旬開始返青生長，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，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[20-21]，與本研究結(jié)果一致。營養(yǎng)物質(zhì)產(chǎn)量是通過干草產(chǎn)量與營養(yǎng)物質(zhì)含量的乘積計算得出，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 茬次對隴東紫花苜蓿營養(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茬生長期間的降雨量明顯高于第1茬生長期間的降雨量。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]。相對飼料價值(RFV)綜合考慮了飼料中的營養(yǎng)組成、動物采食量以及養(yǎng)分消化率，從而評價粗飼料的營養(yǎng)價值[28]，RFV值越高飼料的營養(yǎng)價值就越高[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評價為一級，103～124評價為二級，87～102評價為三級可知：第1茬均達(dá)到二級標(biāo)準(zhǔn)，第2茬除D1和D3外，其余均達(dá)到一級標(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]研究表明苜蓿營養(yǎng)價值第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 樣地對隴東紫花苜蓿生產(chǎn)性能和營養(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，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，川臺平地較多且土壤肥沃，氣候溫和。這些獨特的地理條件可能是導(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，對所選樣地進(jìn)行驗證。

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。