柴达木盆地19个紫花苜蓿品种生产性能和饲用品质综合评价

王龙然,王 伟,蒲小剑,魏希杰,傅云洁,徐成体

(青海大学畜牧兽医科学院,青海 西宁 810016)

近年来,我国盐碱耕地面积逐渐增加,开发利用并改善盐碱耕地势在必行。青海省盐碱地总面积约113.32万公顷,其中柴达木盆地101.95万公顷,约占90%[1]。柴达木盆地土地盐碱化严重、沙化面积大,土壤较为贫瘠,牧草产量低、品质差[2],优质牧草匮乏严重制约了当地畜牧业发展。紫花苜蓿(MedicagosativaL.)属豆科(Fabaceae)苜蓿属(Medicago),原产于土耳其、亚美尼亚、伊朗、阿塞拜疆等地,已在80多个国家种植,我国各地均有种植[3-4],具有易栽培、饲草产量高、蛋白质含量高、抗逆性强等优点,是我国重要的优质豆科牧草[5-6]。

随着粮改饲、振兴奶业苜蓿发展行动等政策措施推进,柴达木盆地紫花苜蓿种植面积逐年增加,如何获得高产优质的紫花苜蓿对促进当地牧草产业发展意义重大。受紫花苜蓿自身遗传[7]和生态环境(海拔、温度、土壤等[8-10])因素的影响,不同紫花苜蓿品种在不同地区的产量和养分含量差异较大,研究表明‘中苜5号’‘中苜1号’‘SR4030’等紫花苜蓿品种在河北地区综合表现较好[11];品种‘WL440HQ’‘甘农9号’‘WL358HQ’‘中苜1号’和‘WL525HQ’适合在河北滨海盐碱区栽种[12]。适宜品种的选择是获得高产优质牧草的先决条件,也是影响牧草价值的主要因素,在柴达木盆地地区筛选高产优质的紫花苜蓿品种,对于提高饲草质量,解决优质牧草短缺问题具有重要意义。此外,苜蓿产草量和营养品质还受刈割茬次的影响,但不同研究结论有所不同。已有研究发现不同茬次粗蛋白含量表现为第3茬>第2茬>第1茬[13],而杜书增等[14]发现第1茬粗蛋白含量显著高于第2茬和第3茬,也有研究认为苜蓿粗蛋白含量随刈割茬次递增呈先增加后下降趋势[15-16]。由于受品种类型、气候环境、栽培措施等因素的影响,关于紫花苜蓿茬次对产量和品质的影响未有定论。

现有研究主要集中在品种和刈割茬次对紫花苜蓿生产性能及饲用价值影响,但针对柴达木盆地多品种、多茬次的研究鲜有报道。为此,本研究选取19个紫花苜蓿品种,比较不同紫花苜蓿品种和茬次饲草产量与营养品质的差异,为紫花苜蓿的刈割管理提供科学指导。同时,通过灰色关联度分析法对干草产量、粗灰分含量、粗脂肪含量、相对饲喂价值、粗饲料分级指数等指标进行综合评价,筛选优质品种,为柴达木盆地紫花苜蓿种植提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验所用的19个紫花苜蓿品种来源如表1所示。

1.2 试验区概况

试验地位于德令哈市尕海镇,地处柴达木盆地东北边缘,属高原山地气候。海拔2 800 m,年均温2.8℃,≥0℃年积温2 363.9℃,平均216天,≥10℃积温660.0℃,平均113天,日照时间3 182.8 h,年辐射量693.33 kJ·cm-2,年均降水量181.8 mm,年蒸发量2 370.0 mm,无霜期90～110天。年大风日数约44.1天,平均风速3.0 m·s-1。试验地属荒漠盐碱草原,土壤为盐化耕灌棕钙土,土壤含水量0.3%,土壤30 cm耕层含盐量0.54%,盐分主要组成为氯化物-硫酸盐。

1.3 试验设计

2021年5月中旬进行播种,试验采取单因素随机区组设计,每个品种3次重复处理,19个品种共57个小区。小区面积15 m2(3×5 m),四周设0.5 m保护行,小区间距0.5 m,重复间距0.5 m。人工开沟条播,播量1.5 g·m-2,行距25 cm。播前整地达到松、平、细、碎标准,进行土壤处理封闭灭草。每亩施氮3.6 kg,采用微喷带灌溉方式,第1年,播后当天立即灌水,苗期灌溉,每隔4天灌水,连续4次,往后20天灌水1次,立冬前浇灌越冬水。第2年,返青后灌溉1次,随后每月灌溉1次,第一次刈割后10天灌溉1次,随后每月灌溉1次直到第二次刈割。

1.4 测定指标与方法

于2022年7月初开始收获第1茬,九月底刈割第2茬,均在现蕾后期初花期刈割。鲜草产量：每小区对去除保护行后的区域进行产量测定,留茬高度5 cm。干草产量：在刈割的鲜草中随机称取1 kg,于烘箱中105℃杀青30 min,后65℃烘干至恒重。营养指标：将烘干草样粉碎过1 mm筛,放入自封袋保存测定营养品质。测定方法如表2所示。

平均值、相对饲喂价值(Relative feed value,RFV)和粗饲料分级指数(Roughage grading index,GI)采用以下公式进行计算：

平均值=(第1茬营养成分含量×第1茬干草产量+第2茬营养成分含量×第2茬干草产量)/年干草产量

相对饲喂价值RFV=120NDF×(88.9-0.779×ADF)/1.29[17]

(1)

粗饲料分级指数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 营养品质测定项目及方法Table 2 Nutritional quality measurement items and methods

1.5 数据分析

数据用Excel进行数据整理,SPSS进行方差分析、多重比较(Duncan’s)、灰色关联度分析,Origin 2023b进行相关性分析和作图。结果以“均值±标准差”表示。

1.6 灰色关联度分析法

以各指标的最优值构建参考数列x0(k)={x0(1),x0(2),…,x0(n)}(k=1,2,…,n),各指标的测定值则构成比较数列xi(k)={xi(1),xi(2),…,xi(n)}(i=1,2,3,…,m)。

计算序列差Δi(k)=|x′0(k)-x′i(k)|

关联系数yi(k)=

式中minminΔi(k)为两极最小差,maxmaxΔi(k)为两极最大差,ρ 为分辨系数(一般取值0.5)

2 结果与分析

2.1 品种和刈割茬次对紫花苜蓿干草产量的影响

图1表明,除‘冲击波’‘康赛’和‘北极熊’外,其余品种第1茬产量较高,与第2茬有显著性差异(P<0.05)或极显著性差异(P<0.01)。第1茬‘磐石’干草产量最高,达6.32 t·hm-2,与‘341’‘佰苜202’等14个品种差异显著(P<0.01),第2茬‘大业3号’产量最高,为5.60 t·hm-2,显著高于其他品种(P<0.01),其次为‘宁夏西贝’(5.13 t·hm-2)。图2表明不同紫花苜蓿年干草产量在6.25～11.91 t·hm-2之间,‘大业3号’年干草产量最高,显著高于其他品种(P<0.05),较年干草产量最低的‘极光’高90.56%。

2.2 品种和刈割茬次对紫花苜蓿营养价值的影响

19个参试紫花苜蓿品种营养品质差异较大(表3),除‘佰苜201’和‘SF8001’外,其余品种第2茬Ash含量均高于第1茬。‘北极熊’Ash含量在第1茬中最高(8.17%),其次为‘宁夏西贝’(8.14%),‘宁夏西贝’第2茬Ash含量和平均Ash含量均最高,分别为8.53%,8.36%。

参试紫花苜蓿EE含量在第1,2茬中变化趋势不显著,第1茬‘康赛I ’EE含量最高(2.85%),与‘康赛’‘佰苜201’‘银河’等7个品种差异显著(P<0.05),‘WL354HQ’第2茬EE含量和平均EE含量均最高,分别是‘佰苜202’的1.56倍和1.70倍。

参试紫花苜蓿除‘骑士2’‘4030’外,其余品种第2茬CP含量均高于第1茬,其中‘341’‘佰苜202’等8个品种差异显著(P<0.05)。第1茬‘极光’CP含量最高(20.51%),其次为‘骑士2’(20.33%),两品种间差异不显著。第2茬‘6010’CP含量最高,达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。

图1 品种与茬次对紫花苜蓿干草产量的影响Fig.1 Effects of varieties and stubble times on hay yield of alfalfa注：图1中不同小写字母表示同一茬次不同品种差异显著(P<0.05),**表示同一品种不同茬次差异极显著(P<0.01),*表示同一品种不同茬次差异显著(P<0.05)。图2中不同小写字母表示不同品种差异显著(P<0.05)。HY,干草产量。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

图2 品种对年干草产量的影响Fig.2 Effect of varieties on annual hay yield

参试品种CF,ADL,NDF和ADF含量在第1,2茬中呈下降趋势,‘佰苜201’第1茬、第2茬和平均CF含量均最低,分别为24.39%,23.35%,23.91%。第1茬CF含量和‘英斯特’差异不显著,与其他品种差异显著(P<0.05);第2茬与‘WL354HQ’‘银河’‘6010’差异不显著;平均CF含量较‘佰苜202’低27.73%。‘4030’第2茬ADL含量最低,为5.19%,其次为‘SF8001’(5.20%);‘北极熊’第1茬ADL含量和平均ADL含量均最低,分别为5.66%和5.45%。第2茬‘康赛’NDF含量最低(37.64%),较最高的6010低28.85%,其次为4030(39.05%),两者差异不显著。‘4030’第1茬NDF含量显著低于其他品种(P<0.05),仅为39.83%,平均NDF含量也最低(39.47%),较‘6010’低26.68%。‘勇士’第1茬ADF含量最低(30.42%),与‘佰苜201’‘WL354HQ’等5个品种差异不显著,‘骑士2’第2茬和平均ADF含量均最低,分别为28.19%,29.40%,平均ADF含量较‘银河’低30.75%。

表3 品种与茬次对紫花苜蓿营养品质的影响Table 3 Effects of varieties and stubble times on nutritional quality of alfalfa

品种Varieties粗纤维CF/%酸性洗涤木质素ADL/%中性洗涤纤维NDF/%酸性洗涤纤维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大业3号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宁夏西贝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冲击波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康赛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康赛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骑士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银河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北极熊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极光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 品种和茬次对相对饲喂价值及粗饲料分级指数的影响

对参试紫花苜蓿RFV和GI进行差异性分析(表4)结果表明,‘佰苜202’‘北极熊’‘康赛’等17个品种不同茬次间RFV差异显著(P<0.05)或极显著(P<0.01),均呈第2茬大于第1茬。4030第1茬RFV最高(144.34),显著高于除‘康赛’外的其他品种(P<0.05)。第2茬‘康赛’的RFV最高,达159.10,是RFV最低的6010的1.35倍,其次为‘4030’‘英斯特’‘骑士2’‘勇士’,这5个品种间的RFV差异不显著。

除‘6010’外,其他品种第2茬GI均高于第1茬,第1茬‘4030’GI为5.53,显著高于其他品种(P<0.05),是最低的‘佰苜202’的2.56倍。第2茬次,‘康赛’的GI显著高于其他品种(P<0.05)。‘4030’平均RFV和GI均最高,分别为151.20,5.54。

表4 19个紫花苜蓿品种相对饲喂价值及粗饲料分级指数Table 4 Relative feeding value and roughage grading index of 19 alfalfa varieties

2.4 产量和品质相关性分析

以参试紫花苜蓿的生产性能和营养指标进行相关性分析(图3)。紫花苜蓿HY与Ash,ADL,NDF,ADF含量呈显著正相关(P<0.05),与RFV,GI和CP含量呈显著负相关(P<0.05)。CP含量与CF,ADL,NDF,ADF含量呈显著负相关(P<0.05),与RFV和GI呈显著正相关(P<0.05)。

2.5 基于灰色关联度分析的综合评价

根据灰色关联度分析法选取每个品质性状的最优值为参考序列,根据公式计算等权关联度及加权关联度,如表5所示,等权关联度排序与加权关联度排序一致,结果表明4030’关联度最高,综合适应性最好,其次为‘勇士’‘康赛’。

3 讨论

3.1 品种对紫花苜蓿生产性能和饲用品质的影响

饲草产量反映了植株光合产物积累大小,体现了土地生产力,是衡量饲草生产力的重要指标[20],产量不同体现品种生产性能和适应性差异。本研究中,19个参试紫花苜蓿年干草产量为6.25～11.91 t·hm-2,较甘肃省酒泉荒漠灌区10.22～12.29 t·hm-2低[21],原因可能为参试紫花苜蓿品种、生长环境和农艺措施[22]不同,在甘肃酒泉荒漠灌区紫花苜蓿年刈割3次,本试验所在地区年刈割2次。

饲草品种的选择,不仅要关注生产性能,而且要考虑营养价值。饲草的Ash由矿物质氧化物或盐类等无机物质构成,反映了饲草矿物质的含量[23]。‘宁夏西贝’平均Ash含量最高,表明其矿物质含量较高。CP是重要的营养指标,含量越高饲用价值越高。‘6010’平均CP含量最高(21.01%),是含量最低的佰苜202的1.25倍。EE能提高饲料适口性,为家畜提供物质基础与能量来源,并促进脂溶性维生素的吸收,一般含量为2%最好,超过5%易引起腹泻或过肥[26]。参试品种平均EE含量为1.60%～2.72%,均低于5%,‘佰苜202’和‘SF8001’最接近2%,分别为2.04%,2.06%。NDF可促进家畜肠道蠕动、维持瘤胃正常发酵功能,但NDF会降低适口性,减少家畜干物质采食量[27],ADF影响消化率,饲料纤维中的木质素几乎不能被瘤胃消化,木质素影响纤维素、半纤维素的消化利用[28]。‘康赛’‘4030’平均CF、ADL、NDF和ADF含量均较低,适口性好,养分消化率较高。RFV和GI是NDF、ADF和CP的综合表现。‘康赛’‘4030’‘勇士’RFV和GI均较高,营养品质好。本研究中,参试品种平均Ash含量为7.24%～8.36%,与沧州盐碱地区6.94%～10.43%[24]略有差异;平均CP含量为16.78%～21.01%,与酒泉荒漠灌区17.29%～20.12%[21]差异较小,和黄河三角洲(14.67%～23.54%)[25]差异略大;平均NDF和ADF含量分别为39.47%～50.00%,29.40%～38.44%,与沧州盐碱地区33.20%～47.45%,30.09%～38.41%[24]差异不大,较黄河三角洲31.82%～39.94%,26.54%～31.64%[25]高,这可能与品种特性、种植环境和农艺措施等因素有关。各因素对紫花苜蓿的影响尚不明确,需进一步研究各种环境因素和管理措施如何在大的空间尺度上影响苜蓿产量和质量。

3.2 刈割茬次对紫花苜蓿生产性能和饲用品质的影响

已有研究表明刈割茬次与生产性能、营养品质密切相关[29-30]。本研究中,紫花苜蓿第1茬干草产量较第2茬更高,‘341’‘佰苜201’‘佰苜202’等16个品种差异显著,这与梁维维等[31-32]研究结果一致。可能原因是第1茬上年积累了根部养分且早春温度低生长缓慢,从而生长期长有充足时间进行根部养分积累和地上部生长,而第2茬次根部养分短时间内无法恢复且生长期短。光热条件等环境因素也影响植株生物量的积累[33],柴达木盆地第1茬生长环境更适合紫花苜蓿干物质积累。第2茬CP和Ash含量显著高于第一茬,CF、ADL、NDF和ADF含量第1茬高于第2茬。这与孙建祥等[13,34-35]的研究结果相似,与宋书红等[36]的研究结果相反。苜蓿营养品质的差异与其生长期水热条件密切相关,造成两茬苜蓿营养品质差异的原因可能是2茬苜蓿水热条件较好,导致Ash富集,CP增加,纤维减少。有研究表明随着植株生长,结构性物质增多NDF和ADF含量呈上升趋势,CP含量先增加后降低,EE含量逐渐降低,2茬生长时长短,CP含量高,NDF、ADF含量低。EE含量在1,2茬中变化趋势不明显,需进一步论证。

4 结论

第1茬HY和CF,ADL,ADF,NDF含量较第2茬高,第2茬Ash,CP含量和RFV、GI较第1茬高,第2茬饲喂价值更高。本研究对19个紫花苜蓿品种的饲草产量及营养品质性状进行比较分析,结果表明不同紫花苜蓿品种间差距显著。通过灰色关联度分析法对不同品种紫花苜蓿的HY,CP,CF含量等11个指标进行综合评价,‘4030’‘勇士’‘康赛’3个品种综合排名在前,各项指标表现较好,适宜柴达木盆地种植。