柴達木盆地19個紫花苜蓿品種生產性能和飼用品質綜合評價

王龍然,王 偉,蒲小劍,魏希杰,傅云潔,徐成體

(青海大學畜牧獸醫科學院,青海 西寧 810016)

近年來,我國鹽堿耕地面積逐漸增加,開發利用并改善鹽堿耕地勢在必行。青海省鹽堿地總面積約113.32萬公頃,其中柴達木盆地101.95萬公頃,約占90%[1]。柴達木盆地土地鹽堿化嚴重、沙化面積大,土壤較為貧瘠,牧草產量低、品質差[2],優質牧草匱乏嚴重制約了當地畜牧業發展。紫花苜蓿(MedicagosativaL.)屬豆科(Fabaceae)苜蓿屬(Medicago),原產于土耳其、亞美尼亞、伊朗、阿塞拜疆等地,已在80多個國家種植,我國各地均有種植[3-4],具有易栽培、飼草產量高、蛋白質含量高、抗逆性強等優點,是我國重要的優質豆科牧草[5-6]。

隨著糧改飼、振興奶業苜蓿發展行動等政策措施推進,柴達木盆地紫花苜蓿種植面積逐年增加,如何獲得高產優質的紫花苜蓿對促進當地牧草產業發展意義重大。受紫花苜蓿自身遺傳[7]和生態環境(海拔、溫度、土壤等[8-10])因素的影響,不同紫花苜蓿品種在不同地區的產量和養分含量差異較大,研究表明‘中苜5號’‘中苜1號’‘SR4030’等紫花苜蓿品種在河北地區綜合表現較好[11];品種‘WL440HQ’‘甘農9號’‘WL358HQ’‘中苜1號’和‘WL525HQ’適合在河北濱海鹽堿區栽種[12]。適宜品種的選擇是獲得高產優質牧草的先決條件,也是影響牧草價值的主要因素,在柴達木盆地地區篩選高產優質的紫花苜蓿品種,對于提高飼草質量,解決優質牧草短缺問題具有重要意義。此外,苜蓿產草量和營養品質還受刈割茬次的影響,但不同研究結論有所不同。已有研究發現不同茬次粗蛋白含量表現為第3茬>第2茬>第1茬[13],而杜書增等[14]發現第1茬粗蛋白含量顯著高于第2茬和第3茬,也有研究認為苜蓿粗蛋白含量隨刈割茬次遞增呈先增加后下降趨勢[15-16]。由于受品種類型、氣候環境、栽培措施等因素的影響,關于紫花苜蓿茬次對產量和品質的影響未有定論。

現有研究主要集中在品種和刈割茬次對紫花苜蓿生產性能及飼用價值影響,但針對柴達木盆地多品種、多茬次的研究鮮有報道。為此,本研究選取19個紫花苜蓿品種,比較不同紫花苜蓿品種和茬次飼草產量與營養品質的差異,為紫花苜蓿的刈割管理提供科學指導。同時,通過灰色關聯度分析法對干草產量、粗灰分含量、粗脂肪含量、相對飼喂價值、粗飼料分級指數等指標進行綜合評價,篩選優質品種,為柴達木盆地紫花苜蓿種植提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗所用的19個紫花苜蓿品種來源如表1所示。

1.2 試驗區概況

試驗地位于德令哈市尕海鎮,地處柴達木盆地東北邊緣,屬高原山地氣候。海拔2 800 m,年均溫2.8℃,≥0℃年積溫2 363.9℃,平均216天,≥10℃積溫660.0℃,平均113天,日照時間3 182.8 h,年輻射量693.33 kJ·cm-2,年均降水量181.8 mm,年蒸發量2 370.0 mm,無霜期90～110天。年大風日數約44.1天,平均風速3.0 m·s-1。試驗地屬荒漠鹽堿草原,土壤為鹽化耕灌棕鈣土,土壤含水量0.3%,土壤30 cm耕層含鹽量0.54%,鹽分主要組成為氯化物-硫酸鹽。

1.3 試驗設計

2021年5月中旬進行播種,試驗采取單因素隨機區組設計,每個品種3次重復處理,19個品種共57個小區。小區面積15 m2(3×5 m),四周設0.5 m保護行,小區間距0.5 m,重復間距0.5 m。人工開溝條播,播量1.5 g·m-2,行距25 cm。播前整地達到松、平、細、碎標準,進行土壤處理封閉滅草。每畝施氮3.6 kg,采用微噴帶灌溉方式,第1年,播后當天立即灌水,苗期灌溉,每隔4天灌水,連續4次,往后20天灌水1次,立冬前澆灌越冬水。第2年,返青后灌溉1次,隨后每月灌溉1次,第一次刈割后10天灌溉1次,隨后每月灌溉1次直到第二次刈割。

1.4 測定指標與方法

于2022年7月初開始收獲第1茬,九月底刈割第2茬,均在現蕾后期初花期刈割。鮮草產量：每小區對去除保護行后的區域進行產量測定,留茬高度5 cm。干草產量：在刈割的鮮草中隨機稱取1 kg,于烘箱中105℃殺青30 min,后65℃烘干至恒重。營養指標：將烘干草樣粉碎過1 mm篩,放入自封袋保存測定營養品質。測定方法如表2所示。

平均值、相對飼喂價值(Relative feed value,RFV)和粗飼料分級指數(Roughage grading index,GI)采用以下公式進行計算：

平均值=(第1茬營養成分含量×第1茬干草產量+第2茬營養成分含量×第2茬干草產量)/年干草產量

相對飼喂價值RFV=120NDF×(88.9-0.779×ADF)/1.29[17]

(1)

粗飼料分級指數GI=DMI×ME×CP/NDF[18]

(2)

其中：ME=4.201 4+0.023 6×ADF+0.179 4×CP;DMI=51.26/NDF;

表2 營養品質測定項目及方法Table 2 Nutritional quality measurement items and methods

1.5 數據分析

數據用Excel進行數據整理,SPSS進行方差分析、多重比較(Duncan’s)、灰色關聯度分析,Origin 2023b進行相關性分析和作圖。結果以“均值±標準差”表示。

1.6 灰色關聯度分析法

以各指標的最優值構建參考數列x0(k)={x0(1),x0(2),…,x0(n)}(k=1,2,…,n),各指標的測定值則構成比較數列xi(k)={xi(1),xi(2),…,xi(n)}(i=1,2,3,…,m)。

計算序列差Δi(k)=|x′0(k)-x′i(k)|

關聯系數yi(k)=

式中minminΔi(k)為兩極最小差,maxmaxΔi(k)為兩極最大差,ρ 為分辨系數(一般取值0.5)

2 結果與分析

2.1 品種和刈割茬次對紫花苜蓿干草產量的影響

圖1表明,除‘沖擊波’‘康賽’和‘北極熊’外,其余品種第1茬產量較高,與第2茬有顯著性差異(P<0.05)或極顯著性差異(P<0.01)。第1茬‘磐石’干草產量最高,達6.32 t·hm-2,與‘341’‘佰苜202’等14個品種差異顯著(P<0.01),第2茬‘大業3號’產量最高,為5.60 t·hm-2,顯著高于其他品種(P<0.01),其次為‘寧夏西貝’(5.13 t·hm-2)。圖2表明不同紫花苜蓿年干草產量在6.25～11.91 t·hm-2之間,‘大業3號’年干草產量最高,顯著高于其他品種(P<0.05),較年干草產量最低的‘極光’高90.56%。

2.2 品種和刈割茬次對紫花苜蓿營養價值的影響

19個參試紫花苜蓿品種營養品質差異較大(表3),除‘佰苜201’和‘SF8001’外,其余品種第2茬Ash含量均高于第1茬。‘北極熊’Ash含量在第1茬中最高(8.17%),其次為‘寧夏西貝’(8.14%),‘寧夏西貝’第2茬Ash含量和平均Ash含量均最高,分別為8.53%,8.36%。

參試紫花苜蓿EE含量在第1,2茬中變化趨勢不顯著,第1茬‘康賽I ’EE含量最高(2.85%),與‘康賽’‘佰苜201’‘銀河’等7個品種差異顯著(P<0.05),‘WL354HQ’第2茬EE含量和平均EE含量均最高,分別是‘佰苜202’的1.56倍和1.70倍。

參試紫花苜蓿除‘騎士2’‘4030’外,其余品種第2茬CP含量均高于第1茬,其中‘341’‘佰苜202’等8個品種差異顯著(P<0.05)。第1茬‘極光’CP含量最高(20.51%),其次為‘騎士2’(20.33%),兩品種間差異不顯著。第2茬‘6010’CP含量最高,達22.20%,是‘佰苜202’的1.19倍。‘6010’CP含量最高(21.01%),是最低含量的1.25倍。

圖1 品種與茬次對紫花苜蓿干草產量的影響Fig.1 Effects of varieties and stubble times on hay yield of alfalfa注：圖1中不同小寫字母表示同一茬次不同品種差異顯著(P<0.05),**表示同一品種不同茬次差異極顯著(P<0.01),*表示同一品種不同茬次差異顯著(P<0.05)。圖2中不同小寫字母表示不同品種差異顯著(P<0.05)。HY,干草產量。下同Note：different lowercase letters in figure 1 indicate significant differences among different varieties in the same crop (P<0.05),** indicates significant differences in different times of the same variety (P<0.01),and * indicates significant differences in different times of the same variety (P<0.05).Different lowercase letters in figure 2 indicate significant differences among different varieties (P<0.05).HY,Hay yield.The same as below

圖2 品種對年干草產量的影響Fig.2 Effect of varieties on annual hay yield

參試品種CF,ADL,NDF和ADF含量在第1,2茬中呈下降趨勢,‘佰苜201’第1茬、第2茬和平均CF含量均最低,分別為24.39%,23.35%,23.91%。第1茬CF含量和‘英斯特’差異不顯著,與其他品種差異顯著(P<0.05);第2茬與‘WL354HQ’‘銀河’‘6010’差異不顯著;平均CF含量較‘佰苜202’低27.73%。‘4030’第2茬ADL含量最低,為5.19%,其次為‘SF8001’(5.20%);‘北極熊’第1茬ADL含量和平均ADL含量均最低,分別為5.66%和5.45%。第2茬‘康賽’NDF含量最低(37.64%),較最高的6010低28.85%,其次為4030(39.05%),兩者差異不顯著。‘4030’第1茬NDF含量顯著低于其他品種(P<0.05),僅為39.83%,平均NDF含量也最低(39.47%),較‘6010’低26.68%。‘勇士’第1茬ADF含量最低(30.42%),與‘佰苜201’‘WL354HQ’等5個品種差異不顯著,‘騎士2’第2茬和平均ADF含量均最低,分別為28.19%,29.40%,平均ADF含量較‘銀河’低30.75%。

表3 品種與茬次對紫花苜蓿營養品質的影響Table 3 Effects of varieties and stubble times on nutritional quality of alfalfa

品種Varieties粗纖維CF/%酸性洗滌木質素ADL/%中性洗滌纖維NDF/%酸性洗滌纖維ADF/%第1茬FirstCutting第2茬SecondCutting平均Average第1茬FirstCutting第2茬SecondCutting平均Average第1茬FirstCutting第2茬SecondCutting平均Average第1茬FirstCutting第2茬SecondCutting平均Average34126.91±0.43def26.48±0.49bcd26.726.96±0.46bcdefgh6.78±0.56a6.8852.91±1.47a**45.02±1.28bc49.3739.56±0.99b**32.30±0.99cd36.30佰苜20124.39±0.41h23.35±0.68g23.917.54±0.66abc*6.01±0.58abc6.8344.39±1.01fg43.87±0.65bcd44.1530.86±0.95h30.71±0.80d30.79佰苜20232.95±1.47a**27.79±0.81a30.547.07±0.36bcdefg6.81±0.33a6.9549.96±1.23cd**44.50±1.46bc47.4234.65±0.79ef33.74±1.33bc34.22大業3號29.08±0.65c**26.83±0.42abcd28.027.11±0.31bcdef6.67±0.44a6.9051.03±0.98abc**39.91±0.81f45.7939.31±0.76b**34.96±1.18b37.26寧夏西貝22.22±0.91i**27.56±0.61ab24.656.88±0.32bcdefgh6.12±0.43abc6.5344.83±1.48f45.73±0.74b45.2434.31±0.75f*32.35±0.39cd33.42WL354HQ25.81±0.53fg*23.61±0.89g24.766.37±0.40gh6.30±0.61ab6.3447.72±0.94e**43.65±1.22cd45.7932.27±1.35gh*28.29±1.36e30.39沖擊波27.52±0.35de*25.92±0.62cde26.776.62±0.38defgh6.25±0.50ab6.4544.76±0.95f44.61±1.36bc44.6938.64±1.80bc**28.78±0.81e33.99康賽26.81±0.79def26.03±0.48cde26.446.28±0.40hi5.39±0.81bc5.8642.51±1.26g**37.64±1.00g40.2232.13±0.64gh31.55±1.22d31.85康賽I31.11±0.81b**26.48±0.33bcd29.197.67±0.37ab**6.12±0.33abc7.0250.56±0.80bc**45.69±0.84b48.5338.11±1.01bc38.21±1.35a38.15磐石26.98±0.57def25.78±0.52de26.497.01±0.31bcdefgh6.31±0.36ab6.7348.35±0.94de48.05±0.94a48.2338.48±1.45bc**33.78±0.43bc36.58騎士227.68±0.41de27.12±0.56abc27.426.97±0.40bcdefgh6.41±0.43a6.7146.93±1.09e**39.55±1.10f43.4530.49±0.74h28.19±1.33e29.40銀河26.87±0.40def**23.72±0.61g25.396.38±0.18fgh6.33±0.96ab6.3650.92±0.93bc**44.95±1.24bc48.1242.69±1.48a**33.63±0.96bc38.44英斯特25.41±0.73gh25.17±0.13ef25.316.79±0.37defgh*5.42±0.45bc6.2152.42±0.49ab**40.41±0.91f47.3442.37±0.53a**28.66±0.95e36.57勇士25.82±0.67fg25.90±0.47cde25.866.44±0.38efgh6.36±0.41ab6.4044.27±1.30fg*40.78±1.25ef42.6930.42±1.12h28.67±0.89e29.63403027.60±0.57de26.40±0.88bcd27.047.14±0.40abcde**5.19±0.38c6.2339.83±0.90h39.05±1.05fg39.4734.81±0.46ef**28.47±1.15e31.85601026.56±0.46efg**24.50±0.64fg25.687.31±0.34abcd**6.22±0.20ab6.8451.13±1.06abc*48.50±0.78a50.0036.16±1.41de35.41±0.24b35.84SF800128.07±0.69cd27.78±0.60a27.947.22±0.33abcd**5.20±0.48c6.3443.17±0.76fg*41.00±0.95ef42.2236.95±0.62cd*33.67±1.38bc35.51北極熊26.52±1.10efg26.49±1.28bcd26.515.66±0.32i5.22±0.44c5.4544.82±1.30f43.45±1.10cd44.1733.17±0.67fg**28.36±1.20e30.88極光25.98±0.07fg25.91±0.47cde25.957.84±0.23a**5.39±0.45bc6.6947.79±0.99e**42.56±0.70de45.3530.88±0.89h*28.42±1.12e29.73平均值27.0725.9426.566.916.026.5147.2843.1045.3935.5931.4833.73CV%8.505.186.027.679.106.157.907.056.5111.119.689.15F32.4912.885.963.4536.2125.3343.7824.87P<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01

2.3 品種和茬次對相對飼喂價值及粗飼料分級指數的影響

對參試紫花苜蓿RFV和GI進行差異性分析(表4)結果表明,‘佰苜202’‘北極熊’‘康賽’等17個品種不同茬次間RFV差異顯著(P<0.05)或極顯著(P<0.01),均呈第2茬大于第1茬。4030第1茬RFV最高(144.34),顯著高于除‘康賽’外的其他品種(P<0.05)。第2茬‘康賽’的RFV最高,達159.10,是RFV最低的6010的1.35倍,其次為‘4030’‘英斯特’‘騎士2’‘勇士’,這5個品種間的RFV差異不顯著。

除‘6010’外,其他品種第2茬GI均高于第1茬,第1茬‘4030’GI為5.53,顯著高于其他品種(P<0.05),是最低的‘佰苜202’的2.56倍。第2茬次,‘康賽’的GI顯著高于其他品種(P<0.05)。‘4030’平均RFV和GI均最高,分別為151.20,5.54。

表4 19個紫花苜蓿品種相對飼喂價值及粗飼料分級指數Table 4 Relative feeding value and roughage grading index of 19 alfalfa varieties

2.4 產量和品質相關性分析

以參試紫花苜蓿的生產性能和營養指標進行相關性分析(圖3)。紫花苜蓿HY與Ash,ADL,NDF,ADF含量呈顯著正相關(P<0.05),與RFV,GI和CP含量呈顯著負相關(P<0.05)。CP含量與CF,ADL,NDF,ADF含量呈顯著負相關(P<0.05),與RFV和GI呈顯著正相關(P<0.05)。

2.5 基于灰色關聯度分析的綜合評價

根據灰色關聯度分析法選取每個品質性狀的最優值為參考序列,根據公式計算等權關聯度及加權關聯度,如表5所示,等權關聯度排序與加權關聯度排序一致,結果表明4030’關聯度最高,綜合適應性最好,其次為‘勇士’‘康賽’。

3 討論

3.1 品種對紫花苜蓿生產性能和飼用品質的影響

飼草產量反映了植株光合產物積累大小,體現了土地生產力,是衡量飼草生產力的重要指標[20],產量不同體現品種生產性能和適應性差異。本研究中,19個參試紫花苜蓿年干草產量為6.25～11.91 t·hm-2,較甘肅省酒泉荒漠灌區10.22～12.29 t·hm-2低[21],原因可能為參試紫花苜蓿品種、生長環境和農藝措施[22]不同,在甘肅酒泉荒漠灌區紫花苜蓿年刈割3次,本試驗所在地區年刈割2次。

飼草品種的選擇,不僅要關注生產性能,而且要考慮營養價值。飼草的Ash由礦物質氧化物或鹽類等無機物質構成,反映了飼草礦物質的含量[23]。‘寧夏西貝’平均Ash含量最高,表明其礦物質含量較高。CP是重要的營養指標,含量越高飼用價值越高。‘6010’平均CP含量最高(21.01%),是含量最低的佰苜202的1.25倍。EE能提高飼料適口性,為家畜提供物質基礎與能量來源,并促進脂溶性維生素的吸收,一般含量為2%最好,超過5%易引起腹瀉或過肥[26]。參試品種平均EE含量為1.60%～2.72%,均低于5%,‘佰苜202’和‘SF8001’最接近2%,分別為2.04%,2.06%。NDF可促進家畜腸道蠕動、維持瘤胃正常發酵功能,但NDF會降低適口性,減少家畜干物質采食量[27],ADF影響消化率,飼料纖維中的木質素幾乎不能被瘤胃消化,木質素影響纖維素、半纖維素的消化利用[28]。‘康賽’‘4030’平均CF、ADL、NDF和ADF含量均較低,適口性好,養分消化率較高。RFV和GI是NDF、ADF和CP的綜合表現。‘康賽’‘4030’‘勇士’RFV和GI均較高,營養品質好。本研究中,參試品種平均Ash含量為7.24%～8.36%,與滄州鹽堿地區6.94%～10.43%[24]略有差異;平均CP含量為16.78%～21.01%,與酒泉荒漠灌區17.29%～20.12%[21]差異較小,和黃河三角洲(14.67%～23.54%)[25]差異略大;平均NDF和ADF含量分別為39.47%～50.00%,29.40%～38.44%,與滄州鹽堿地區33.20%～47.45%,30.09%～38.41%[24]差異不大,較黃河三角洲31.82%～39.94%,26.54%～31.64%[25]高,這可能與品種特性、種植環境和農藝措施等因素有關。各因素對紫花苜蓿的影響尚不明確,需進一步研究各種環境因素和管理措施如何在大的空間尺度上影響苜蓿產量和質量。

3.2 刈割茬次對紫花苜蓿生產性能和飼用品質的影響

已有研究表明刈割茬次與生產性能、營養品質密切相關[29-30]。本研究中,紫花苜蓿第1茬干草產量較第2茬更高,‘341’‘佰苜201’‘佰苜202’等16個品種差異顯著,這與梁維維等[31-32]研究結果一致。可能原因是第1茬上年積累了根部養分且早春溫度低生長緩慢,從而生長期長有充足時間進行根部養分積累和地上部生長,而第2茬次根部養分短時間內無法恢復且生長期短。光熱條件等環境因素也影響植株生物量的積累[33],柴達木盆地第1茬生長環境更適合紫花苜蓿干物質積累。第2茬CP和Ash含量顯著高于第一茬,CF、ADL、NDF和ADF含量第1茬高于第2茬。這與孫建祥等[13,34-35]的研究結果相似,與宋書紅等[36]的研究結果相反。苜蓿營養品質的差異與其生長期水熱條件密切相關,造成兩茬苜蓿營養品質差異的原因可能是2茬苜蓿水熱條件較好,導致Ash富集,CP增加,纖維減少。有研究表明隨著植株生長,結構性物質增多NDF和ADF含量呈上升趨勢,CP含量先增加后降低,EE含量逐漸降低,2茬生長時長短,CP含量高,NDF、ADF含量低。EE含量在1,2茬中變化趨勢不明顯,需進一步論證。

4 結論

第1茬HY和CF,ADL,ADF,NDF含量較第2茬高,第2茬Ash,CP含量和RFV、GI較第1茬高,第2茬飼喂價值更高。本研究對19個紫花苜蓿品種的飼草產量及營養品質性狀進行比較分析,結果表明不同紫花苜蓿品種間差距顯著。通過灰色關聯度分析法對不同品種紫花苜蓿的HY,CP,CF含量等11個指標進行綜合評價,‘4030’‘勇士’‘康賽’3個品種綜合排名在前,各項指標表現較好,適宜柴達木盆地種植。