留茬高度对紫花苜蓿根部储藏性物质含量及返青率的影响

2017-01-04格根图春尹强贾玉山

饲料工业 2017年13期

■王伟格根图常春尹强贾玉山*

(1.内蒙古农业大学草原与资源环境学院，内蒙古呼和浩特 010019；2.中国农业科学院草原研究所，内蒙古呼和浩特 010010)

随着我国畜牧业的发展，特别是草食性畜牧业发展的不断加快，饲草料供给模式也在不断地改善。2015年“中央1号文件”强调，加快草牧业的发展，大力支持紫花苜蓿、黄花苜蓿等牧草料的种植，促进饲草料、经济作物、粮食作物三元结构之间的有效转化、利用，共同发展。苜蓿干草作为一种优质粗饲料，是家畜饲养过程中精饲料的优良替代品，可作为配合饲料的原料。近年来，随着苜蓿干草在乳业发展过程中的作用愈发凸显，紫花苜蓿的种植面积也在逐年增加。由于紫花苜蓿干草产量高、品质好、营养高的特点，到2020年，我国将新增人工种植牧草面积8 000万亩，其中紫花苜蓿新增种植面积2 170万亩，高标准苜蓿种植新增800万亩。但由于我国北方地处高纬度地区，冬季的低温容易造成紫花苜蓿根颈部冻死，根部营养物质无法输送到地上部分，使大面积紫花苜蓿无法返青，造成产量降低。刈割作为紫花苜蓿常用的一种利用形式，科学的刈割技术不但可以获得较高的干草产量，还可以有效地保存根部储藏性物质含量，帮助紫花苜蓿提高冬季抗寒能力，提高返青率。片面地追求苜蓿干草产量而降低留茬高度，会损伤紫花苜蓿根颈部，严重影响紫花苜蓿再生能力。因此，深入研究留茬高度对紫花苜蓿根部储藏性物质含量及返青率的影响，具有十分重要的生产意义。

1 材料与方法

1.1 材料

试验材料选用“金皇后”紫花苜蓿(Medicago sativa.L)。“金皇后”紫花苜蓿是目前国内大面积种植的一种人工草地牧草，适宜在半干旱气候条件下生长，抗逆性强，抗旱、抗盐碱；试验地地势平坦，播种方式为条播，出苗后苜蓿长势均匀，在紫花苜蓿生长期间不施任何肥料。

1.2 试验设计

试验小区面积为9 m2(3 m×3 m)，在现蕾期～初花期人工刈割。

留茬高度试验结合当地生产实际情况，以留茬高度0 cm为对照处理，记为CK；设置2～5、5～8、8～11 cm留茬高度处理，分别记为A1、A2、A3，每个处理3次重复。试验设计见表1。

表1 试验设计

人工挖取紫花苜蓿根部，用蒸馏水将根冲洗干净，用吸水纸将根上的水分吸去。将采集到的根部样品在105℃下杀青，用烘箱烘干，利用粉碎机粉碎样品，40目筛过滤，混匀后放入纸袋中。

1.3 试验指标和方法

1.3.1 储藏性物质含量测定方法

可溶性糖测定方法：准确称量样品0.3 g放入大试管中，加15 ml蒸馏水，在水浴锅内连续煮沸20 min，取出后冷却，在100 ml容量瓶中进行过滤，用蒸馏水多次冲洗残渣，准确定容100 ml刻度处。提取液1.0 ml加蒽酮试剂5 ml，在水浴锅中连续煮沸10 min，取出后冷却，在620 nm波长下测定光密度，3次重复。从标准曲线上找出每毫升被测样品液可溶性糖的含量，再换算出每克鲜样品中可溶性糖的平均值。

丙二醛测定方法：准确称量样品0.3 g放入研钵中，在低温环境中研磨成匀浆。取样品匀浆2.0 ml，加入TCA（三氯乙酸）2.0 ml后混匀，盖上橡皮塞煮沸15 min后快速冷却，4 000 r/min离心机下离心20 min，以10%TCA作为参比溶液，取上清液在532 nm和600 nm处测定吸光度值，再用公式进行计算。

脯氨酸测定方法：准确取根系样品0.3 g，向研钵中倒入2 ml 80%的乙醇，研磨成浆状物，精确定容到100 ml，混匀后在水浴锅中放置20 min，振荡，并在1 000 r/min下离心10 min，取离心后的上清液1.5 ml，并准确量取冰醋酸1.5 ml，酸性茚三酮试剂1.5 ml，在水浴锅中加热15 min，冷却，在波长为515 nm处测定，重复3次。

可溶性蛋白测定方法：准确称量样品0.3 g样品放入研钵中，加2 ml蒸馏水研磨成匀浆，转移到离心管中，用蒸馏水清洗研钵，洗涤液收集于离心管中，放置0.5～1 h以充分提取，利用转速为4 000 r/min离心，时间为20 min，留上清液去沉淀，将上清液导入10 ml容量瓶，用蒸馏水准确定容。抽取0.l ml提取液，再向其中加入考马斯亮蓝G-250蛋白试剂5 ml，充分混合，放置5 min后在波长为595 nm下检测光密度，3次重复。

1.3.2 返青率测定方法

物候期开始观察，采用田间目测进行测定，选择生长情况优良的紫花苜蓿10株作为观察对象，以春季越冬紫花苜蓿植株从根颈处长出新嫩枝芽露出地面，出现鲜绿色为记录标准；紫花苜蓿在进入返青期间，以选定样方内紫花苜蓿开始展开叶片并正常生长发育的植株占整体植株的百分比在40%～60%期间为返青期。调查紫花苜蓿植株返青率的研究方法是当年入冬前在试验地内记载各处理的紫花苜蓿植株总数，在第二年紫花苜蓿植株返青时，记录能够返青的枝条数。

返青率(%)=(返青枝条数/枝条总数)×100

1.4 数据分析

基础数据的统计分析利用Excel 2007软件进行，用SAS 9.1软件进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 留茬高度对紫花苜蓿根部储藏性物质含量的影响

2.1.1 不同留茬高度对紫花苜蓿根部可溶性糖含量的影响（见表2）

由表2可知，5月25日测得各处理根内可溶性糖含量差异不显著(P＞0.05)。经过刈割处理后，7月10日测得A3、A2处理根内可溶性糖含量之间差异不显著(P＞0.05)，但与其他处理之间差异显著(P＜0.05)。8月16日测得各处理根内可溶性糖含量随着留茬高度的增加而增加，且各处理之间差异显著(P＜0.05)。9月19日和10月24日测得各处理根内可溶性糖含量差异显著(P＜0.05)。进入10月份后，外界温度降低，可溶性糖含量增加主要是因为随着外界温度的降低，苜蓿根内抗寒机制启动，可溶性糖作为主要抗寒性物质之一，其含量随之增加。

表2 不同留茬高度对苜蓿根系内可溶性糖含量的影响（mg/g）

2.1.2 不同留茬高度对紫花苜蓿根部丙二醛含量的影响（见表3）

由表3可知，随着生育期的延续，各处理根部丙二醛含量呈现先升高后降低再升高的变化趋势，且均在10月24日达到最高值，其中以10月24日A3处理增幅最大。可见细胞抵抗质膜过氧化作用是发生在外界温度降低的情况下，留茬高度越高，其根部抗氧化能力强，则细胞在低温条件下更容易存活。

表3 不同留茬高度对苜蓿根部丙二醛含量的影响（mg/g）

2.1.3 不同留茬高度对紫花苜蓿根部脯氨酸含量的影响（见表4）

由表4可知，5月25日各处理根部脯氨酸含量之间差异性不显著（P＞0.05），随着生育期的延续，各处理根部脯氨酸含量发生变化，但总体上呈现先降低后增加的变化趋势。随秋末气温逐渐下降，各处理根部脯氨酸含量增加，在10月24日达到最高。其中，A3处理增幅最大，随着留茬高度的降低，其变化幅度逐渐降低，说明留茬高度在一定程度上影响到苜蓿根部脯氨酸含量。

表4 不同留茬高度对苜蓿根部脯氨酸含量的影响（μg/g）

2.1.4 不同留茬高度对紫花苜蓿根部可溶性蛋白含量的影响（见表5）

由表5可知，从5月25日～10月24日，伴随着试验地温度的变化，各处理根内可溶性蛋白含量呈倒“V”的变化趋势，具有明显的季节性。10月份的温度下降，可溶性蛋白含量明显升高，随着留茬高度的增加，10月24日各处理根内可溶性蛋白含量之间呈显著性差异（P＜0.05）。也就是说，可溶性蛋白含量与气温变化不同步，意味着脯氨酸含量的增加有助于提高植物抗寒性。

2.2 末茬紫花苜蓿不同留茬高度根部营养物质含量对返青率的影响（见表6）

由表6可知，根部可溶性糖、丙二醛、脯氨酸含量与返青率之间呈极显著正相关（P＜0.01），相关系数分别为0.897 8、0.751 6、0.845 8。在越冬期间，根部可溶性糖、丙二醛、脯氨酸含量的高低与紫花苜蓿的抗寒能力的强弱、返青率的高低有极显著的关系（P＜0.01）。在越冬期间，根部可溶性糖、丙二醛、脯氨酸含量越高，返青率就越高。可溶性蛋白含量与返青率呈显著相关（P＜0.05），相关系数为0.693 7。

表5 不同留茬高度对苜蓿根系内可溶性蛋白含量的影响（mg/g）

表6 末茬根部营养物质含量与返青率的相关性分析

3 讨论

3.1 刈割留茬高度对紫花苜蓿根部储藏性物质含量的影响

刈割是紫花苜蓿常用的一种途径，适宜的刈割不仅会提高紫花苜蓿再生和分蘖能力，还会促进紫花苜蓿地上部分的产量和质量的提高。然而，过度刈割却会伤害紫花苜蓿根颈部位，会严重抑制地上植株生长。根部是用来吸收土壤中水分、养分的重要部分，入冬前储存营养物质也主要储存在根部。进入初霜期后，环境温度逐渐降低，致使紫花苜蓿机体处在一个低渗透势的环境中。细胞为了抵御外界低温，可以通过积累有机物质和无机物质来增加细胞液单位面积的容积，降低渗透势，以此来抵抗低温胁迫，这种作用被称为渗透调节。渗透调节作为植物抵抗外界应激反应的一种生理机制，可以通过增加细胞的持水能力，来降低外界环境对膜系统的伤害程度。本试验结果显示，根部储藏性物质含量随留茬高度的增加，整体上出现先降低后增加的变化趋势，在进入初霜前，根内各项营养指标达到紫花苜蓿生育期的最大值，反映出根部储藏性物质含量随着外界温度的降低而升高。有研究表明，在植物遭受外界低温胁迫时，细胞内部合成的渗透调节物质包括可溶性糖、可溶性蛋白、游离脯氨酸含量会增加。根部可溶性糖、可溶性蛋白、游离脯氨酸等物质含量的增高会帮助植物适应外界低温环境的刺激，保护植物组织免受或降低外界寒冷环境的伤害。本试验中测得不同的刈割留茬高度会显著地改变根部储藏性营养物质含量（P＜0.05），因此研究不同刈割留茬高度对紫花苜蓿根部的储藏性物质的影响具有重要意义。

3.2 末茬留茬高度对紫花苜蓿返青率的影响

入冬前，紫花苜蓿留茬高度可适当提高，可维持在10～15 cm，有利于安全越冬。由于地域差异，气候温和地区最后一次刈割留茬高度可以高于平常留茬高度，可介于8～10 cm。最后一次留茬高度会影响第二年苜蓿返青率和再生能力，还会影响到第二年紫花苜蓿干草产量与品质。有研究证明，初霜来临之前，紫花苜蓿干物质含量较初霜来临之后升高21.03%，主要由于初霜后紫花苜蓿根部储藏性物质含量将明显低于初霜来临前，初霜期之前紫花苜蓿根部需要储存较多的营养物质，进入初霜期后，根部需要足够的物质和能量来维持各部分的生长及为翌年返青提供足够的营养。本试验表明，在最后一次刈割留茬高度为8～11 cm时，越冬期间紫花苜蓿根部储藏性物质含量为所有留茬高度处理中的最大值，根部储藏性物质含量的高低将会直接影响翌年紫花苜蓿返青率，从而影响到紫花苜蓿的生长状态。因此，末茬留茬高度对于苜蓿越冬具有非常重要的作用。由于本试验只研究了留茬高度对初霜期前紫花苜蓿根部营养含量的影响，对初霜后根部储藏性物质含量需做进一步的研究。