種植密度對內(nèi)蒙古中部地區(qū)苜蓿生長，飼草產(chǎn)量及營養(yǎng)品質(zhì)影響

孟凱，李星月，賈振宇，靳慧卿，米福貴*

(1.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學草原與資源環(huán)境學院，草地資源教育部重點實驗室，農(nóng)業(yè)部飼草栽培、加工與高效利用重點實驗室，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010011;2.呼和浩特市農(nóng)牧業(yè)局，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010110)

苜蓿(Medicagosativa)是奶牛等草食家畜的優(yōu)質(zhì)飼草，具有適口性好、飼草產(chǎn)量高和蛋白質(zhì)含量高等特點，常被譽為“牧草之王”。在我國西北、華北及東北等地苜蓿被廣泛種植利用，截至2015年底全國種植面積達471 hm2[1]。為適應農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)改革，國家發(fā)布了苜蓿產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，內(nèi)蒙古中部地區(qū)以其獨特的地理位置與自然氣候成為苜蓿主產(chǎn)區(qū)，但該區(qū)苜蓿規(guī)?；N植歷史較短，研究基礎相對薄弱，技術(shù)研發(fā)滯后于產(chǎn)業(yè)發(fā)展。種植密度是苜蓿高效生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)中基礎且重要的一環(huán)[2-3]，其合理與否直接影響苜蓿飼草產(chǎn)量及品質(zhì)潛能的發(fā)揮。播種量和播種行距是種植密度兩個關(guān)鍵因素，近年來有關(guān)苜蓿種植密度的研究重點多集中在播種量方面，在苜蓿生產(chǎn)特性方面研究已較為成熟[4-9]。在種植行距方面的研究重點多在苜蓿種子生產(chǎn)及田間雜草防控等方面[10-13]。行距對苜蓿生長，飼草產(chǎn)量和品質(zhì)方面的研究雖有報道[14-15]，但研究方法多為多因素交互且試驗結(jié)果不盡相同。因此，本研究針對苜蓿種植密度中的重要因子，即種植行距進行研究。試驗以當前區(qū)域的優(yōu)勢品種草原3號苜蓿為材料，鑒定評價不同種植行距下其生長特性、飼草產(chǎn)量及營養(yǎng)品質(zhì)等表現(xiàn)，以探索試驗區(qū)內(nèi)及其周邊地區(qū)苜蓿飼草高效生產(chǎn)最適宜的種植行距，進而為苜蓿飼草規(guī)?；a(chǎn)提供依據(jù)或參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于內(nèi)蒙古中部烏蘭察布市涼城縣六蘇木鄉(xiāng)岱海灘地，該區(qū)位于東經(jīng)112°02′-113°02′、北緯40°10′-40°50′，屬中溫帶半干旱大陸性季風氣候，年平均氣溫2～5 ℃；全年極端最低氣溫-34.3 ℃，極端最高氣溫39.3 ℃。1月最冷，平均氣溫-13 ℃，7月最熱，平均氣溫20.5 ℃。無霜期平均120 d左右。降水主要集中在7、8月，全縣年平均降水量392.37 mm，年平均蒸發(fā)量1938 mm。試驗地為栗鈣壤土，土壤深厚，質(zhì)地疏松，基本理化性狀及養(yǎng)分狀況見表1。

表1 試驗區(qū)土壤養(yǎng)分Table 1 Soil nutrient determination in experimental area

1.2 試驗材料與試驗設計

試驗材料為草原3號雜花苜蓿品種(Medicagovariacv. Caoyuan No.3)，采用單因素隨機區(qū)組設計，設置4個行距處理，間隔分別為15、30、45、60 cm；每處理3次重復，共12個小區(qū)，小區(qū)面積為20 m2(4 m×5 m)。材料于2015年7月20日采取條播播種，每個小區(qū)播種量均為30 g。整個生育期不施肥，全年進行人工除草。每年返青及第1、2茬刈割后進行一次常規(guī)灌溉。生長第2年(2016)當植株發(fā)育進入初花期時，于6月18日、8月1日和9月6日刈割3次，生長第3年(2017)植物處于初花期時，于6月24日、8月8日、9月10日刈割3次，每茬刈割留茬高度5 cm，刈割后測產(chǎn)并取樣分析飼草品質(zhì)。

1.3 測定指標及方法

株高及生長速度：植株返青和刈割后，每隔10 d隨機選取10株苜蓿測定其高度，并計算生長速度。莖葉比與鮮干比：每次刈割時，于初花期選取10株齊地面刈割，將莖葉分離，分別測定其鮮重并計算莖葉比，然后將其帶回實驗室于烘箱內(nèi)105 ℃殺青1 h，于65 ℃烘干48 h至恒重，分別稱量，并計算鮮干比。

莖葉比(ratio of leaf to stem, SLR)=莖干重(kg)/葉干重(kg)×100%

鮮干比(ratio of fresh to dry, FDR)=苜蓿鮮重(kg)/苜蓿干重(kg)×100%

飼草產(chǎn)量：刈割小區(qū)內(nèi)全部植株并稱其鮮重，而后從每一小區(qū)隨機選取收獲的鮮草2 kg，作為樣品帶回實驗室，先于烘箱內(nèi)105 ℃殺青1 h，再在65 ℃下烘干至恒重，然后換算成干草產(chǎn)量。

營養(yǎng)成分測定[16]：每次刈割時，從每種處理的收獲物中隨機選取1 kg樣品，帶回實驗室用GRINDER粉碎儀CM20粉碎后以備營養(yǎng)成分檢測，其中粗蛋白(crude protein, CP)采用凱氏定氮法(FOSS Kjiltec8400全自動凱氏定氮儀)測定，酸性洗滌纖維(acid detergent fiber, ADF)和中性洗滌纖維(neutral detergent fibre, NDF)采用Van Voest法(Ankom 220型纖維分析儀)測定。粗脂肪(ether extract, EE)采用索氏脂肪浸提法測定，粗灰分(crude ash,Ash)用馬福爐灰化法測定，最后依據(jù)NDF和ADF值計算相對飼用價值(relative feeding value, RFV)，計算公式如下：

RFV=DMI×DDM/1.29
DMI=120/NDF
DDM=88.9-0.779×ADF

式中：DMI(dry matter intake)為干物質(zhì)采食量，單位是占體重的百分比;DDM(digestible dry matter)為可消化干物質(zhì)，單位是占干物質(zhì)的百分比。

1.4 數(shù)據(jù)處理

使用Excel 2007和SAS 9.2軟件處理數(shù)據(jù)與繪制表格。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同種植密度對苜蓿生長特性的影響

從種植密度來看，供試材料各生長特性(株高、生長速度、莖葉比和鮮干比)的表現(xiàn)依種植間距不同差異明顯，且在不同生長年限與不同刈割茬次上表現(xiàn)出不同的差異及變化趨勢。整體來看，苜蓿株高、生長速度、莖葉比均隨行距增大而增加的趨勢，鮮干比則相反。種植密度對莖葉比的影響差異顯著，株高、生長速度、鮮干比則不顯著。株高在不同生長年限間變化基本一致，生長第3年稍高于生長第2年。生長第2年株高在不同行距處理下差異顯著且3茬株高均在60 cm行距下最高。不同刈割茬次間株高表現(xiàn)出第2茬>第1茬>第3茬的趨勢。生長速度的變化趨勢與株高基本相同，在生長第3年植株生長較快；無論是生長第2年還是第3年，均以第2茬的生長最為快速。生長第2年的植株在60 cm行距下生長較快，而第3年的植株在45 cm行距下生長快速。莖葉比隨行距的增加呈遞增的趨勢，從兩年各自測定的平均值來看，莖葉比分別在30和15 cm行距下最小，分別為0.99和0.89；不同刈割茬次間莖葉比差異同樣顯著，基本規(guī)律是第2茬>第1茬>第3茬。鮮干比隨行距增加呈現(xiàn)出降低的趨勢；生長第2年的植株鮮干比在15 cm行距下較高，為3.86，且表現(xiàn)出第2茬>第3茬>第1茬的變化趨勢，而生長第3年的鮮干比則在30 cm行距下較高，為3.51，變化趨勢為第3茬>第2茬>第1茬(表2)。

表2 不同種植密度對苜蓿生長特性的影響Table 2 Effects of different planting density on growth characteristics of alfalfa

注：同一組中同列不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。下同。

Note: Different lowercase letters in the same column of the same group show significant difference (P<0.05). The same below.

2.2 不同種植密度對苜蓿飼草產(chǎn)量的影響

種植密度對苜蓿飼草產(chǎn)量的影響顯著，總的趨勢是隨種植密度的增大，飼草產(chǎn)量降低。其中，生長第2年，苜蓿干草總產(chǎn)量在30 cm行距達到最高，為10813 kg·hm-2。生長第3年，苜蓿飼草總產(chǎn)量在15 cm行距下達到最高，為12574 kg·hm-2。綜合兩年苜蓿飼草產(chǎn)量，15 cm行距下飼草產(chǎn)量最高。種植密度對苜蓿飼草產(chǎn)量的影響在不同生長年限間表現(xiàn)基本一致，即稀植處理(15和30 cm)的干草產(chǎn)量顯著高于密植處理(45和60 cm)。在苜蓿生長第2、3年中第1茬干草產(chǎn)量均以30 cm行距最大，第2茬均以15 cm行距最大。不同生長年限,不同刈割茬次間飼草產(chǎn)量表現(xiàn)出相同的趨勢，即第2茬>第1茬>第3茬。無論在不同生長年限還是不同刈割茬次，稀植處理均比密植處理的飼草產(chǎn)量高，且稀植處理間無顯著差異(表3)。

表3 不同種植密度處理對苜蓿飼草產(chǎn)量的影響Table 3 Effects of different planting density treatments on forage yield of alfalfa (kg·hm-2)

2.3 不同種植密度對苜蓿營養(yǎng)成分含量及飼用品質(zhì)的影響

苜蓿各項營養(yǎng)成分及指標在不同種植密度下表現(xiàn)出不同的差異，且在不同的生長年限和刈割茬次中表現(xiàn)出不同的差異及變化趨勢。其中，CP含量在不同密度下差異顯著，隨行距增大呈先增后降的變化，在30 cm行距下最高。不同刈割茬次的CP含量均呈現(xiàn)出第3茬>第1茬>第2茬的變化。ADF在不同種植密度下差異顯著，且在不同生長年限間表現(xiàn)不同，生長第2年ADF隨行距增大呈先降后增的變化，在45 cm行距下達到最低，為34.23%。生長第3年隨行距增大而增加，在15 cm行距下最低，為33.30%。不同刈割茬次間ADF均呈現(xiàn)出第3茬>第1茬>第2茬的趨勢。NDF在不同密度下同樣差異顯著，整體表現(xiàn)出隨行距增大而增加。在生長第2、3年均在15 cm行距下最小，分別為41.92%和40.77%。不同刈割茬次間NDF差異顯著。生長第2年第1、3茬在45 cm行距下最小，第2茬在15 cm行距下最小。生長第3年3茬分別在30、60和15 cm行距下最小。兩個生長年限中不同刈割茬次間NDF呈現(xiàn)出第2茬>第1茬>第3茬的變化。生長第2年RFV隨行距增大呈現(xiàn)出先增加后降低的變化，在45 cm行距下最大，為139；生長第3年隨行距增大呈先降低后增加的變化，在15 cm行距下最大，為145。兩個生長年限中不同刈割茬次間RFV均呈現(xiàn)出第3茬>第1茬>第2茬的變化。種植密度對EE和Ash的影響均不顯著，其中，EE在兩個生長年限中均呈現(xiàn)出隨行距增加而降低，且在15 cm行距下最大，分別為2.87%和3.64%。不同刈割茬次間EE呈第3茬>第1茬>第2茬的變化趨勢。Ash在兩個生長年限中均隨行距增加呈先降后增的變化趨勢，且均在30 cm行距下最低，分別為10.89%和11.43%。不同刈割茬次間呈現(xiàn)出第3茬>第2茬>第1茬的變化趨勢(表4)。

3 討論

苜蓿生長表現(xiàn)除與品種自身特性相關(guān)外，更主要受各種環(huán)境條件的影響，其中種植密度對飼草產(chǎn)量的顯著影響已經(jīng)得到廣泛認可。王釗[17]、柴鳳久等[18]、魏永鵬等[19]認為苜蓿干草產(chǎn)量隨行距加大而逐漸下降，30 cm行距下產(chǎn)量最高；穆懷彬等[20]在環(huán)京南地區(qū)得出40 cm種植行距下產(chǎn)量最高，柴鳳久等[21]在大慶地區(qū)發(fā)現(xiàn)60 cm行距下苜蓿產(chǎn)量較高。這些研究結(jié)果雖不盡相同，但原因很好理解，主要源于試驗地地理位置差異以及所處氣候環(huán)境因子等不同。本研究連續(xù)兩年的試驗發(fā)現(xiàn)，飼草產(chǎn)量隨密度增大而降低，且隨生長年限的增加，行距越小產(chǎn)量越大。生長第2年30 cm行距下產(chǎn)量最大，生長第3年15 cm行距下產(chǎn)量最大。苜蓿有自然稀疏現(xiàn)象，稀植時分枝數(shù)增加，進而飼草產(chǎn)量較高，適當稀植有益于苜蓿多年保持高產(chǎn)。行距對苜蓿莖葉比影響顯著，莖葉比隨行距的增大而增加，在窄行距下莖葉比較小，原因是在不同種植密度下，單位面積內(nèi)光、水肥等資源分配不同[22]，窄行距下單位面積內(nèi)資源分配均勻，苜蓿營養(yǎng)生長充足，葉量較大。而劉東霞等[23]通過種植及收獲因子對莖葉比研究得出，行距對苜蓿莖葉比無顯著影響，這與本研究結(jié)果不同，這可能因為多因素試驗中交互作用降低了行距對莖葉比的影響。株高、生長速度和鮮干比受水肥因素影響較大，苜蓿通過地下根系生長擴散來吸收水分和養(yǎng)分維持莖的生長，彌補由于種植行距引起的水肥差異。因此，株高、生長速度和鮮干比與種植行距雖呈正相關(guān)，但不顯著。

表4 不同種植密度下苜蓿的營養(yǎng)成分及飼用品質(zhì)Table 4 Nutrient composition and forage quality of alfalfa under different planting density

苜蓿飼草的品質(zhì)直接決定其商品草的流通價值，粗蛋白、中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維、相對飼用價值、粗脂肪、灰分等是衡量苜蓿營養(yǎng)價品質(zhì)的重要組成部分[24]。通過連續(xù)兩年對不同種植行距處理下苜蓿各項營養(yǎng)成分及指標測定分析，苜蓿種植密度對CP、ADF、NDF、RFV影響顯著。其中，CP隨行距的增加呈先增加后降低的變化趨勢，這與魏永鵬等[19]研究結(jié)果相一致。由于行距的增加使單位距離內(nèi)種植密度增大，植株個體間對光的競爭減弱而促進細胞伸長[25]，莖稈快速增長[26]，莖葉比增大，從而降低了苜蓿整體品質(zhì)。此外，不同的種植密度雖然影響了細胞的形態(tài)變化，但并不能改變其內(nèi)部脂肪與礦物質(zhì)氧化物或鹽類的多少。因此，在不同種植密度處理下EE與Ash均無顯著差異。NDF、ADF、RFV雖受密度的影響變化顯著，但在生長年限和刈割茬次中表現(xiàn)各不相同。雖連續(xù)兩年對苜蓿品質(zhì)進行測定分析，但苜蓿作為多年生牧草，利用年限高達5年以上[27-28]，因此，種植密度對苜蓿纖維及飼用價值方面有待進一步深入研究。

4 結(jié)論

種植密度對苜蓿生長特性具有一定的影響，其中種植密度對莖葉比影響顯著，且在窄行距處理(15和30 cm)顯著低于寬行距處理(45和60 cm)。但對株高，生長速度，鮮干比影響不顯著。株高，生長速度隨行距的增大而增加，鮮干比隨行距增大而降低。種植密度對苜蓿飼草產(chǎn)量影響顯著，飼草產(chǎn)量隨行距增大而減小。生長第2、3年苜蓿飼草總產(chǎn)量分別在30和15 cm行距下達到最大，分別為10813、12574 kg·hm-2。不同茬次的飼草產(chǎn)量均表現(xiàn)出第2茬>第1茬>第3茬的變化。種植密度對苜蓿粗蛋白、酸性洗滌纖維、中性洗滌纖維、相對飼用價值影響顯著，對粗脂肪和粗灰分則不顯著。粗蛋白在30 cm行距下最高，中性洗滌纖維在15 cm行距下最小，酸性洗滌纖維在45 cm行距下最小，相對飼用價值在15 cm行距下最大。不同茬次間各項營養(yǎng)指標表現(xiàn)出第3茬>第1茬>第2茬的變化。綜合苜蓿生長特性、飼草產(chǎn)量和營養(yǎng)品質(zhì)等指標，在內(nèi)蒙古中部地區(qū)苜蓿生產(chǎn)適宜種植行距范圍為15～30 cm。