播種量和行距配置對鹽堿地紫花苜蓿草產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

呂會剛，康俊梅，龍瑞才，徐化凌，陳小芳，楊青川，張鐵軍*

(1.中國農(nóng)業(yè)科學院北京畜牧獸醫(yī)研究所，北京 100193；2.東營市農(nóng)業(yè)科學研究院，山東 東營 257091)

紫花苜蓿(Medicagosativa)是世界上廣泛種植的一種豆科牧草，具有營養(yǎng)價值高、耐刈割、生物產(chǎn)量高[1]和適應(yīng)性強[2]等特點，被譽為“牧草之王”。種植紫花苜蓿不僅可以改良土壤[3-4]，而且能夠為家畜提供優(yōu)質(zhì)飼草[5]。隨著我國草食畜牧業(yè)的快速發(fā)展、農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)調(diào)整、振興奶業(yè)苜蓿發(fā)展行動的實施，特別是2015、2016和2017年中央一號文件提出大力推進糧改飼工作，苜蓿產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)出良好的發(fā)展態(tài)勢，苜蓿種植面積將越來越大，對苜蓿生產(chǎn)力的追求也越來越高。在苜蓿種子相對昂貴，特別是優(yōu)質(zhì)苜蓿種子價高且供不應(yīng)求的今天，如何合理確定播量和行距，提高產(chǎn)量和質(zhì)量是加快苜蓿產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵因素之一。

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，播種量和行距配置是影響紫花苜蓿產(chǎn)量的兩個重要方面，它們很大程度上影響紫花苜蓿的群體結(jié)構(gòu)，進而影響群體的干物質(zhì)生產(chǎn)[6]。播種量決定群體的大小，而行距配置方式則決定群體的均勻性[7]。研究表明，苜蓿產(chǎn)量往往隨著種植密度的增加出現(xiàn)先上升后下降的現(xiàn)象[8-12]。王瑩等[10]認為，隨著播種密度的增加，苜蓿干草產(chǎn)量呈現(xiàn)先顯著增加而后趨于平穩(wěn)的變化趨勢，而余有成等[9]、苗錦山等[11]和張薈薈等[12]的研究表明，隨著播種量的增加干草產(chǎn)量呈先增加后顯著下降的趨勢。魏永鵬等[13]、劉東霞等[14]和馬先鋒[15]等對行距與干草產(chǎn)量間的關(guān)系分析表明，隨著行距的增加苜蓿干草產(chǎn)量呈先增加后下降的趨勢，在行距20～30 cm時產(chǎn)草量最高。多年來，國內(nèi)外學者從紫花苜蓿的每m2株數(shù)[8,16]、行距[13-15]、播種量[8-12]、行株距[17-19]等方面研究草產(chǎn)量、種子產(chǎn)量及其生物學性狀的較多，但針對鹽堿地種植苜蓿如何確定合理的播種量和行距配置還鮮見報道。因此，本試驗在以往研究基礎(chǔ)上，在黃河三角洲鹽堿地，研究不同播種量和行距配置對紫花苜蓿產(chǎn)量及品質(zhì)的影響，以期通過栽培措施的調(diào)控，挖掘紫花苜蓿的生產(chǎn)潛力，為實現(xiàn)鹽堿地上紫花苜蓿生產(chǎn)的高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2015年4月5日至2017年12月31日，在東營市農(nóng)業(yè)科學研究院試驗基地進行。該基地位于山東省東營市廣饒區(qū)丁莊鎮(zhèn)，北緯37°15′55″，東經(jīng)118°36′18″，海拔2 m，該地區(qū)屬于暖溫帶半濕潤季風型大陸性氣候，冬寒夏熱，四季分明。年平均氣溫13.3 ℃，極端最低氣溫-23.3 ℃，極端最高氣溫41.9 ℃。年平均降水量537 mm，四季降水不均，冬春及晚秋干旱，降水多集中在7-8月。年平均無霜期為206 d。土壤屬潮土，0～20 cm土壤的鹽分含量在0.12%～0.18%，屬于輕度鹽堿地。試驗田土壤肥力狀況見表1。

表1 試驗地土壤檢測概況 Table 1 The physical and chemical traits of soil in the experiment field

1.2 試驗材料

中苜3號紫花苜蓿(Medicagosativacv. Zhongmu No.3)是在含鹽量為0.21%～0.46%的鹽堿地上選擇育成的耐鹽苜蓿品種。適宜在山東、河北以及甘肅、內(nèi)蒙古和東北等地鹽堿地和中低產(chǎn)田種植。

1.3 試驗方法

試驗采用隨機區(qū)組設(shè)計，3個重復。設(shè)播種量和行距2個因素，播種量設(shè)3個水平，分別為7.5、15.0、22.5 kg·hm-2，行距設(shè)3個水平，分別為15、30、40 cm。每個試驗小區(qū)面積30 m2(5 m×6 m)，小區(qū)間隔1 m。2015年4月5日播種，人工開溝，條播，播種深度1～2 cm。播種時為保證出苗適當噴灌，苗期及生長期只進行人工除草，整個生長期不再進行灌溉和施肥。在初花期進行刈割測產(chǎn)，根據(jù)不同年份的具體情況確定刈割次數(shù)。2015年刈割3次，刈割時間分別為6月19日、8月2日和9月10日；2016年刈割4次，刈割時間分別為5月17日、6月16日、7月27日和9月6日；2017年刈割5次，刈割時間分別為5月12日、6月21日、7月21日、8月30日和10月11日。

1.4 生長性狀及產(chǎn)量測定

1.4.1初花期 鑒別標準是10%的植株開花為初花期，達到初花期進行刈割。

1.4.2株高 每小區(qū)刈割前隨機選30株，測定每個植株絕對高度。

1.4.3每m2枝條數(shù) 每小區(qū)刈割前隨機取1 m樣段，數(shù)出枝條數(shù)，重復3次，根據(jù)行距計算出每m2枝條數(shù)。

1.4.4莖粗 每小區(qū)刈割前隨機取30個枝條，用電子游標卡尺測量每個枝條基部的直徑。

1.4.5枝條重 每小區(qū)在刈割前隨機取30根枝條，剪成3～5 cm長，置于烘箱中，在105 ℃烘干48 h至恒重，稱重。

1.4.6干草產(chǎn)量 在初花期刈割，留茬高度5 cm，每個小區(qū)全部刈割后稱量，為鮮草產(chǎn)量；每個小區(qū)隨機取鮮草1 kg，剪成3～5 cm長，置于烘箱中，在105 ℃烘干48 h至恒重，稱重，計算鮮干比。根據(jù)鮮草產(chǎn)量和鮮干比再換算成干草產(chǎn)量。

1.4.7營養(yǎng)成分分析 2016年第1茬測產(chǎn)時，從每個小區(qū)隨機取1 kg的樣品，剪成3～5 cm長，置于烘箱中，在105 ℃烘干48 h至恒重。將烘干樣粉碎，過1 mm篩，在低溫、避光、隔熱條件下保存。使用FOSS公司的NIR System 5000近紅外光譜分析儀掃描分析品質(zhì)。工作參數(shù)：波長范圍1100～2500 nm，波長間隔2 nm，每個樣品重復裝樣及掃樣3次，取平均值，并轉(zhuǎn)化為log(1/R)形式記錄光譜數(shù)據(jù)。定標軟件為WinISI Ш，工作條件室溫25 ℃穩(wěn)定。分析指標：粗蛋白(crude protein，CP)、酸性洗滌纖維(acid detergent fiber，ADF)、中性洗滌纖維(neutral detergent fiber，NDF)。相對飼用價值(relative feed value，RFV)根據(jù)ADF和NDF的含量采用以下公式計算[20]。

RFV=(88.9-0.779×ADF)×(120/NDF)/1.29

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

以平均值為分析標準，比較不同處理間的指標差異。利用Excel 2013軟件進行數(shù)據(jù)整理，DPS軟件進行統(tǒng)計分析。利用單因素分析、多因素分析對產(chǎn)量、產(chǎn)量構(gòu)成和品質(zhì)進行方差分析，并用Duncan檢驗進行平均值之間的多重分析，顯著性水平設(shè)為P<0.05。利用Person分析產(chǎn)量與不同生物學性狀間的相關(guān)關(guān)系。

2 結(jié)果與分析

2.1 播種量和行距對苜蓿產(chǎn)量、產(chǎn)量構(gòu)成及其生物學性狀的互作分析

表2互作分析結(jié)果表明，年份對產(chǎn)量、每m2枝條數(shù)、莖粗、株高有極顯著的影響(P<0.01)，年份對枝條重有顯著影響(P<0.05)；播種量對每m2枝條數(shù)和株高有極顯著影響(P<0.01)，播種量對枝條重和莖粗有顯著影響(P<0.05)，播種量對產(chǎn)量影響不顯著(P>0.05)；行距對產(chǎn)量、每m2枝條數(shù)和枝條重有極顯著影響(P<0.01)；年份和播種量間的互作效應(yīng)對產(chǎn)量有極顯著影響(P<0.01)；年份和行距間的互作效應(yīng)對產(chǎn)量、每m2枝條數(shù)和枝條重有極顯著影響(P<0.01)；播種量和行距的互作效應(yīng)對每m2枝條數(shù)有顯著影響(P<0.05)，對產(chǎn)量影響不顯著(P>0.05)。

表2 苜蓿草產(chǎn)量、產(chǎn)量構(gòu)成及相關(guān)性狀的方差分析 Table 2 Statistical probabilities of F test for harvest frequency effects on hay yield, yield components and other traits

注：*，**分別表示在0.05和0.01水平顯著；NS沒有顯著性。

Note:*, ** mean the significance at the 0.05 and 0.01 probability level; NS, not significant.

2.2 播種量和行距對產(chǎn)量的影響

表3的分析結(jié)果表明，播種量對3年總產(chǎn)量無顯著影響(P>0.05)，對2015年產(chǎn)量有極顯著影響(P<0.01)，播種量為22.5 kg·hm-2的3年總產(chǎn)量最高，隨著播種量的增加產(chǎn)量呈增加趨勢；行距對3年總產(chǎn)量有極顯著影響(P<0.01)，15 cm行距的3年總產(chǎn)量最高，隨著行距的增加產(chǎn)量呈減小趨勢；在播種當年(2015年)，播種量22.5 kg·hm-2和行距15 cm的產(chǎn)量分別比播種量7.5 kg·hm-2和行距40 cm的產(chǎn)量提高10.7%和42.1%，說明行距對產(chǎn)量的影響較大。隨著生長時間的延長，播種量和行距對產(chǎn)量的影響在逐漸減小。

在播種量與行距的9個組合中，不同組合的各年產(chǎn)量和3年總產(chǎn)量均達到顯著水平(P<0.05)；播種量22.5 kg·hm-2、行距15 cm組合的3年總產(chǎn)量最高，為40970.5 kg·hm-2；播種量22.5 kg·hm-2、行距15 cm組合的2015年產(chǎn)量較播種量7.5 kg·hm-2、行距40 cm組合的產(chǎn)量提高57.0%，而3年總產(chǎn)量僅提高12.6%?？梢姡シN量22.5 kg·hm-2、行距15 cm組合在播種當年(2015年)的增產(chǎn)效果最顯著，隨著生長時間的延長，不同組合的產(chǎn)草量差異越來越小。

表3 播種量和行距對苜蓿草產(chǎn)量的影響 Table 3 Effect of seeding rates and row spacing on alfalfa hay yield (kg·hm-2)

注：同列不同大寫字母表示差異極顯著(P<0.01)，不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)，下同。

Note: Different lowercase letters within the same column mean the significant difference (P<0.05), different capital letters mean the highly significant difference(P<0.01), the same below.

2.3 播種量和行距對產(chǎn)量構(gòu)成和相關(guān)性狀的影響

本試驗對不同播種量和行距對各年及3年平均每m2枝條數(shù)、枝條重、莖粗、株高的影響進行了分析，表4的分析結(jié)果表明，不同播種量處理對3年平均每m2枝條數(shù)和株高有極顯著影響(P<0.01)，對枝條重和莖粗有顯著影響(P<0.05)。隨著播種量的增加每m2枝條數(shù)呈增加趨勢，而枝條重和莖粗則呈減少趨勢，株高變化呈現(xiàn)先減少再增加趨勢；不同行距處理對3年平均每m2枝條數(shù)和枝條重均有極顯著影響(P<0.01)，隨著行距的增加每m2枝條數(shù)呈減少趨勢，而單個枝條重呈增加趨勢。隨著行距的增加，莖粗和株高呈增加趨勢，但差異不顯著(P>0.05)；3年中，播種量22.5 kg·hm-2和行距15 cm的每m2枝條數(shù)始終最高，枝條重最高的處理始終是播種量7.5 kg·hm-2和行距40 cm。隨著生長時間的延長，各處理的每m2枝條數(shù)和枝條重呈減少趨勢，莖粗呈先減少后增加趨勢。

表4 播種量和行距對苜蓿草產(chǎn)量構(gòu)成和相關(guān)性狀的影響 Table 4 Effect of seeding rates and row spacing on alfalfa yield components and other traits

2.4 不同生物學性狀間的相關(guān)分析

本試驗分析了苜蓿產(chǎn)量與各年平均每m2枝條數(shù)、枝條重、株高、莖粗的相關(guān)關(guān)系，表5的分析結(jié)果表明，播種當年(2015年)苜蓿產(chǎn)量和每m2枝條數(shù)呈正相關(guān)關(guān)系，產(chǎn)量與枝條重、每m2枝條數(shù)與枝條重呈負相關(guān)關(guān)系，都達到極顯著水平(P<0.01)；第2年(2016年)每m2枝條數(shù)與莖粗呈負相關(guān)關(guān)系，枝條重與莖粗呈正相關(guān)關(guān)系，都達到顯著水平(P<0.05)；第3年(2017年)產(chǎn)量與枝條重、每m2枝條數(shù)與枝條重呈負相關(guān)關(guān)系，都達到顯著水平(P<0.05)；3年平均結(jié)果顯示，產(chǎn)量與每m2枝條數(shù)呈正相關(guān)關(guān)系，產(chǎn)量與枝條重、每m2枝條數(shù)與枝條重呈負相關(guān)關(guān)系，均達到極顯著水平(P<0.01)。

2.5 播種量和行距對苜蓿品質(zhì)的影響

第1茬苜蓿產(chǎn)量約占全年產(chǎn)量的40%～50%，因此本試驗重點分析了不同播種量和行距對第2年(2016年)第1茬苜蓿品質(zhì)的影響。從表6可以看出，播種量和行距對CP、NDF、ADF含量以及RFV有一定影響(P<0.05)?？傮w看，隨著播種量的增加和行距的減小，紫花苜蓿品質(zhì)有逐步優(yōu)化的趨勢，表現(xiàn)為：CP含量和RFV逐步增加、NDF和ADF含量逐漸減小的趨勢，可見減小行距、增加播種量可能有利于提高苜蓿的營養(yǎng)價值。在9個播種量與行距的處理組合中，播種量22.5 kg·hm-2、行距15 cm組合的品質(zhì)最好，其CP、NDF、ADF含量和RFV分別為19.40%、40.56%、31.72%和147.21。

表5 苜蓿草產(chǎn)量構(gòu)成及相關(guān)性狀間的相關(guān)系數(shù) Table 5 The correlation coefficients among alfalfa yield components and other traits

注：*，**分別表示在0.05和0.01水平顯著。

Note:*, ** Significant at the 0.05 and 0.01 probability level.

表6 播種量和行距對苜蓿草品質(zhì)的影響 Table 6 Effect of seeding rate and row spacing on quality of alfalfa hay

3 討論

產(chǎn)量和營養(yǎng)品質(zhì)是評價牧草的重要指標和經(jīng)濟性狀，播種量和行距是影響產(chǎn)量和質(zhì)量的重要因素之一。紫花苜蓿產(chǎn)量和營養(yǎng)品質(zhì)受產(chǎn)量形成各要素和營養(yǎng)物質(zhì)累積的影響很大[21-22]。

3.1 鹽堿地對苜蓿產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

苜蓿屬中等耐鹽牧草，可以在輕度鹽漬化土壤(含鹽量0.1%～0.3%)上種植[23]，且能夠正常生長[24-25]。土壤鹽濃度嚴重影響紫花苜蓿種子的萌發(fā)過程[26]。舒朝成等[27]的研究表明，鹽濃度增加時紫花苜蓿種子出苗率降低，直接導致植株密度降低，從而導致了干草產(chǎn)量的降低。趙霞等[28]的研究表明，隨著鹽堿濃度的提高，苜蓿的粗蛋白呈下降趨勢。舒朝成等[27]認為在鹽堿地可以通過增加紫花苜蓿的播種量，來提高單位面積植株的密度，進而提高紫花苜蓿的產(chǎn)量。這與本研究結(jié)果一致，在山東東營輕度鹽堿地上，隨著播種量增加和行距減小，可明顯提高紫花苜蓿的產(chǎn)量和品質(zhì)。

3.2 播種量和行距對苜蓿產(chǎn)量的影響

目前，國內(nèi)外在不同播種量和行距對苜蓿生產(chǎn)性能的影響方面有一些研究，但結(jié)果之間存在一定的差異。Elfatih等[29]認為播種量25 kg·hm-2時苜蓿產(chǎn)量最高。Suttie[30]報道，播種量為22.5～30.0 kg·hm-2時，苜蓿產(chǎn)量比較高。Jeffersin等[31]認為，苜蓿播種量在6～18 kg·hm-2時，產(chǎn)量隨播種量的增加而增加，播種量增加到24 kg·hm-2時，產(chǎn)量開始下降。侯福強等[32]得出相似的研究結(jié)果，最佳播種量應(yīng)控制在12～18 kg·hm-2，苜蓿播種量超過21 kg·hm-2則產(chǎn)量下降。然而，Hoveland等[33]發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)量與播種量在首年關(guān)系密切，而在以后的年份中并無相關(guān)性。本試驗條件下，播種量對第1年產(chǎn)量影響極顯著，產(chǎn)量隨著播種量的增加呈增加趨勢，隨著生長年限的增加，播種量對產(chǎn)量的影響越來越小。與Hoveland等[33]的研究結(jié)果相似。其原因可能是：在建植當年，提高播種量增加了單位面積植株的密度，彌補了苜蓿分枝不足的空間，從而增加了干草產(chǎn)量；而在后續(xù)生產(chǎn)年份，苜蓿在生長發(fā)育過程中，可以通過增加單株的分枝數(shù)來調(diào)節(jié)因較小播種量對產(chǎn)量的不利影響[34]，特別是在高密度播種條件下，由于植株密度過大，影響了苜蓿的正常光合作用，有較多量的自疏，故提高播種量并不能顯著增加產(chǎn)量[35]。

許多學者研究種植行距對苜蓿產(chǎn)草量的影響，其研究結(jié)果不盡相同。孫仕仙等[36]研究表明，在4個行距20、28、36、40 cm中，以行距36 cm產(chǎn)量最高。馬先鋒等[15]研究結(jié)果表明，行距30 cm產(chǎn)量最高，隨著行距的進一步增大，產(chǎn)量逐漸減小。劉東霞等[14]研究結(jié)果表明，在4個種植行距20、30、40、50 cm處理中，以20 cm行距產(chǎn)量最高，隨著行距的加大，干草產(chǎn)量逐漸下降。魏永鵬等[13]研究表明，在5個行距10、15、20 cm、寬窄行(6×10) cm+40 cm、(6×10) cm+30 cm處理中，20 cm行距產(chǎn)量最高，當行距增大到一定限度后，產(chǎn)量有所下降。本試驗結(jié)果表明，播種量22.5 kg·hm-2、行距15 cm組合的產(chǎn)量最高。與Zhang等[37]的研究結(jié)果相似，播種量26 kg·hm-2、行距15 cm時苜蓿產(chǎn)量最高。

3.3 播種量和行距對苜蓿品質(zhì)的影響

播種量和行距不但影響苜蓿產(chǎn)量，而且對苜蓿的品質(zhì)有一定的影響。反映苜蓿營養(yǎng)品質(zhì)特性的主要指標是CP、NDF、ADF和RFV等。魏永鵬等[13]在4個播種量和5個行距條件下，CP含量變化范圍在14.84%～21.89%。王彥華等[38]在8個苜蓿品種，3個播種量條件下，CP含量變化范圍在18.55%～21.16%。本試驗在3個播種量，3個行距條件下，CP含量變化范圍在18.21%～19.40%，基本與王彥華等[38]的研究結(jié)果相似。相對飼用價值(RFV)是衡量牧草采食量和能量價值的重要指標，其值越高，說明該飼料的營養(yǎng)價值越高[39]。目前在美國市場上出售的苜蓿，主要依據(jù)RFV值進行等級劃分，按質(zhì)論價。美國將苜蓿品質(zhì)分為5級，RFV值大于150為特優(yōu)級。根據(jù)美國RFV標準，本試驗中播種量22.5 kg·hm-2、行距15 cm組合的RFV最高為147.21，接近特優(yōu)等級。

不同播種量和行距配置對紫花苜蓿營養(yǎng)品質(zhì)的影響研究鮮見報道。魏永鵬等[13]研究表明，在4個播種量，5個行距處理中，播種量16 kg·hm-2、行距20 cm處理的CP含量和干草產(chǎn)量最高。本研究中，隨著播種量的增加和行距的減小，CP含量和RFV呈增加趨勢，而ADF和NDF含量則呈下降趨勢，其中播種量22.5 kg·hm-2、行距15 cm組合表現(xiàn)最好，播種量15 kg·hm-2、行距15 cm組合次之。與Krueger等[40]的研究結(jié)果相似，其原因可能是：苜蓿大播種量、窄行距時，單位面積苜蓿枝條數(shù)多，單株生長空間較小，抑制其生長發(fā)育，莖稈生長較纖細，葉片占比例較大，導致CP含量高而ADF、NDF含量低，RFV值較高；而小播種量、寬行距時正好相反，單位面積苜蓿枝條數(shù)少，單株生長空間較大，有利于其生長發(fā)育，莖稈生長較粗壯，葉片占比例較小，使CP含量低而ADF、NDF含量較高，RFV值較低。本試驗結(jié)果表明，在較大播種量和較窄行距配置情況下有利于苜蓿營養(yǎng)品質(zhì)的提高。

4 結(jié)論

1)播種量對苜蓿3年總產(chǎn)量無顯著性影響(P>0.05)，但對播種當年產(chǎn)量有極顯著影響(P<0.01)，產(chǎn)量有隨播種量增加不斷提高的趨勢；行距對苜蓿3年總產(chǎn)量有極顯著性影響(P<0.01)，隨著行距的增加產(chǎn)量呈減小趨勢。為提高苜蓿產(chǎn)量，特別是播種當年產(chǎn)量，播種行距宜為15 cm，并適當加大播種量。

2)播種量和行距對每m2枝條數(shù)和枝條重有顯著影響(P<0.05)，隨著播種量的增加和行距的減小，每m2枝條數(shù)呈增加的趨勢，枝條重則呈減小趨勢；產(chǎn)量與每m2枝條數(shù)始終呈正相關(guān)關(guān)系，與枝條重呈負相關(guān)關(guān)系，均達到極顯著水平(P<0.01)，在播種當年相關(guān)系數(shù)最高。

3)播種量和行距對苜蓿營養(yǎng)品質(zhì)有一定的影響，隨著播種量的增加和行距的減小，其CP含量和RFV有上升的趨勢，NDF和ADF含量有下降趨勢，為了獲得較好的苜蓿品質(zhì)，可以適當減小行距、增加播種量。

4)從產(chǎn)量和品質(zhì)兩方面綜合考慮，在播種量22.5 kg·hm-2和行距15 cm配置情況下，有利于提高苜蓿的產(chǎn)量和品質(zhì)。