种植密度对内蒙古中部地区苜蓿生长，饲草产量及营养品质影响

孟凯，李星月，贾振宇，靳慧卿，米福贵*

(1.内蒙古农业大学草原与资源环境学院，草地资源教育部重点实验室，农业部饲草栽培、加工与高效利用重点实验室，内蒙古 呼和浩特 010011;2.呼和浩特市农牧业局，内蒙古 呼和浩特 010110)

苜蓿(Medicagosativa)是奶牛等草食家畜的优质饲草，具有适口性好、饲草产量高和蛋白质含量高等特点，常被誉为“牧草之王”。在我国西北、华北及东北等地苜蓿被广泛种植利用，截至2015年底全国种植面积达471 hm2[1]。为适应农业供给侧结构改革，国家发布了苜蓿产业发展规划，内蒙古中部地区以其独特的地理位置与自然气候成为苜蓿主产区，但该区苜蓿规模化种植历史较短，研究基础相对薄弱，技术研发滞后于产业发展。种植密度是苜蓿高效生产关键技术中基础且重要的一环[2-3]，其合理与否直接影响苜蓿饲草产量及品质潜能的发挥。播种量和播种行距是种植密度两个关键因素，近年来有关苜蓿种植密度的研究重点多集中在播种量方面，在苜蓿生产特性方面研究已较为成熟[4-9]。在种植行距方面的研究重点多在苜蓿种子生产及田间杂草防控等方面[10-13]。行距对苜蓿生长，饲草产量和品质方面的研究虽有报道[14-15]，但研究方法多为多因素交互且试验结果不尽相同。因此，本研究针对苜蓿种植密度中的重要因子，即种植行距进行研究。试验以当前区域的优势品种草原3号苜蓿为材料，鉴定评价不同种植行距下其生长特性、饲草产量及营养品质等表现，以探索试验区内及其周边地区苜蓿饲草高效生产最适宜的种植行距，进而为苜蓿饲草规模化生产提供依据或参考。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于内蒙古中部乌兰察布市凉城县六苏木乡岱海滩地，该区位于东经112°02′-113°02′、北纬40°10′-40°50′，属中温带半干旱大陆性季风气候，年平均气温2～5 ℃；全年极端最低气温-34.3 ℃，极端最高气温39.3 ℃。1月最冷，平均气温-13 ℃，7月最热，平均气温20.5 ℃。无霜期平均120 d左右。降水主要集中在7、8月，全县年平均降水量392.37 mm，年平均蒸发量1938 mm。试验地为栗钙壤土，土壤深厚，质地疏松，基本理化性状及养分状况见表1。

表1 试验区土壤养分Table 1 Soil nutrient determination in experimental area

1.2 试验材料与试验设计

试验材料为草原3号杂花苜蓿品种(Medicagovariacv. Caoyuan No.3)，采用单因素随机区组设计，设置4个行距处理，间隔分别为15、30、45、60 cm；每处理3次重复，共12个小区，小区面积为20 m2(4 m×5 m)。材料于2015年7月20日采取条播播种，每个小区播种量均为30 g。整个生育期不施肥，全年进行人工除草。每年返青及第1、2茬刈割后进行一次常规灌溉。生长第2年(2016)当植株发育进入初花期时，于6月18日、8月1日和9月6日刈割3次，生长第3年(2017)植物处于初花期时，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，刈割后测产并取样分析饲草品质。

1.3 测定指标及方法

株高及生长速度：植株返青和刈割后，每隔10 d随机选取10株苜蓿测定其高度，并计算生长速度。茎叶比与鲜干比：每次刈割时，于初花期选取10株齐地面刈割，将茎叶分离，分别测定其鲜重并计算茎叶比，然后将其带回实验室于烘箱内105 ℃杀青1 h，于65 ℃烘干48 h至恒重，分别称量，并计算鲜干比。

茎叶比(ratio of leaf to stem, SLR)=茎干重(kg)/叶干重(kg)×100%

鲜干比(ratio of fresh to dry, FDR)=苜蓿鲜重(kg)/苜蓿干重(kg)×100%

饲草产量：刈割小区内全部植株并称其鲜重，而后从每一小区随机选取收获的鲜草2 kg，作为样品带回实验室，先于烘箱内105 ℃杀青1 h，再在65 ℃下烘干至恒重，然后换算成干草产量。

营养成分测定[16]：每次刈割时，从每种处理的收获物中随机选取1 kg样品，带回实验室用GRINDER粉碎仪CM20粉碎后以备营养成分检测，其中粗蛋白(crude protein, CP)采用凯氏定氮法(FOSS Kjiltec8400全自动凯氏定氮仪)测定，酸性洗涤纤维(acid detergent fiber, ADF)和中性洗涤纤维(neutral detergent fibre, NDF)采用Van Voest法(Ankom 220型纤维分析仪)测定。粗脂肪(ether extract, EE)采用索氏脂肪浸提法测定，粗灰分(crude ash,Ash)用马福炉灰化法测定，最后依据NDF和ADF值计算相对饲用价值(relative feeding value, RFV)，计算公式如下：

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

式中：DMI(dry matter intake)为干物质采食量，单位是占体重的百分比;DDM(digestible dry matter)为可消化干物质，单位是占干物质的百分比。

1.4 数据处理

使用Excel 2007和SAS 9.2软件处理数据与绘制表格。

2 结果与分析

2.1 不同种植密度对苜蓿生长特性的影响

从种植密度来看，供试材料各生长特性(株高、生长速度、茎叶比和鲜干比)的表现依种植间距不同差异明显，且在不同生长年限与不同刈割茬次上表现出不同的差异及变化趋势。整体来看，苜蓿株高、生长速度、茎叶比均随行距增大而增加的趋势，鲜干比则相反。种植密度对茎叶比的影响差异显著，株高、生长速度、鲜干比则不显著。株高在不同生长年限间变化基本一致，生长第3年稍高于生长第2年。生长第2年株高在不同行距处理下差异显著且3茬株高均在60 cm行距下最高。不同刈割茬次间株高表现出第2茬>第1茬>第3茬的趋势。生长速度的变化趋势与株高基本相同，在生长第3年植株生长较快；无论是生长第2年还是第3年，均以第2茬的生长最为快速。生长第2年的植株在60 cm行距下生长较快，而第3年的植株在45 cm行距下生长快速。茎叶比随行距的增加呈递增的趋势，从两年各自测定的平均值来看，茎叶比分别在30和15 cm行距下最小，分别为0.99和0.89；不同刈割茬次间茎叶比差异同样显著，基本规律是第2茬>第1茬>第3茬。鲜干比随行距增加呈现出降低的趋势；生长第2年的植株鲜干比在15 cm行距下较高，为3.86，且表现出第2茬>第3茬>第1茬的变化趋势，而生长第3年的鲜干比则在30 cm行距下较高，为3.51，变化趋势为第3茬>第2茬>第1茬(表2)。

表2 不同种植密度对苜蓿生长特性的影响Table 2 Effects of different planting density on growth characteristics of alfalfa

注：同一组中同列不同小写字母表示差异显著(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 不同种植密度对苜蓿饲草产量的影响

种植密度对苜蓿饲草产量的影响显著，总的趋势是随种植密度的增大，饲草产量降低。其中，生长第2年，苜蓿干草总产量在30 cm行距达到最高，为10813 kg·hm-2。生长第3年，苜蓿饲草总产量在15 cm行距下达到最高，为12574 kg·hm-2。综合两年苜蓿饲草产量，15 cm行距下饲草产量最高。种植密度对苜蓿饲草产量的影响在不同生长年限间表现基本一致，即稀植处理(15和30 cm)的干草产量显著高于密植处理(45和60 cm)。在苜蓿生长第2、3年中第1茬干草产量均以30 cm行距最大，第2茬均以15 cm行距最大。不同生长年限,不同刈割茬次间饲草产量表现出相同的趋势，即第2茬>第1茬>第3茬。无论在不同生长年限还是不同刈割茬次，稀植处理均比密植处理的饲草产量高，且稀植处理间无显著差异(表3)。

表3 不同种植密度处理对苜蓿饲草产量的影响Table 3 Effects of different planting density treatments on forage yield of alfalfa (kg·hm-2)

2.3 不同种植密度对苜蓿营养成分含量及饲用品质的影响

苜蓿各项营养成分及指标在不同种植密度下表现出不同的差异，且在不同的生长年限和刈割茬次中表现出不同的差异及变化趋势。其中，CP含量在不同密度下差异显著，随行距增大呈先增后降的变化，在30 cm行距下最高。不同刈割茬次的CP含量均呈现出第3茬>第1茬>第2茬的变化。ADF在不同种植密度下差异显著，且在不同生长年限间表现不同，生长第2年ADF随行距增大呈先降后增的变化，在45 cm行距下达到最低，为34.23%。生长第3年随行距增大而增加，在15 cm行距下最低，为33.30%。不同刈割茬次间ADF均呈现出第3茬>第1茬>第2茬的趋势。NDF在不同密度下同样差异显著，整体表现出随行距增大而增加。在生长第2、3年均在15 cm行距下最小，分别为41.92%和40.77%。不同刈割茬次间NDF差异显著。生长第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。生长第3年3茬分别在30、60和15 cm行距下最小。两个生长年限中不同刈割茬次间NDF呈现出第2茬>第1茬>第3茬的变化。生长第2年RFV随行距增大呈现出先增加后降低的变化，在45 cm行距下最大，为139；生长第3年随行距增大呈先降低后增加的变化，在15 cm行距下最大，为145。两个生长年限中不同刈割茬次间RFV均呈现出第3茬>第1茬>第2茬的变化。种植密度对EE和Ash的影响均不显著，其中，EE在两个生长年限中均呈现出随行距增加而降低，且在15 cm行距下最大，分别为2.87%和3.64%。不同刈割茬次间EE呈第3茬>第1茬>第2茬的变化趋势。Ash在两个生长年限中均随行距增加呈先降后增的变化趋势，且均在30 cm行距下最低，分别为10.89%和11.43%。不同刈割茬次间呈现出第3茬>第2茬>第1茬的变化趋势(表4)。

3 讨论

苜蓿生长表现除与品种自身特性相关外，更主要受各种环境条件的影响，其中种植密度对饲草产量的显著影响已经得到广泛认可。王钊[17]、柴凤久等[18]、魏永鹏等[19]认为苜蓿干草产量随行距加大而逐渐下降，30 cm行距下产量最高；穆怀彬等[20]在环京南地区得出40 cm种植行距下产量最高，柴凤久等[21]在大庆地区发现60 cm行距下苜蓿产量较高。这些研究结果虽不尽相同，但原因很好理解，主要源于试验地地理位置差异以及所处气候环境因子等不同。本研究连续两年的试验发现，饲草产量随密度增大而降低，且随生长年限的增加，行距越小产量越大。生长第2年30 cm行距下产量最大，生长第3年15 cm行距下产量最大。苜蓿有自然稀疏现象，稀植时分枝数增加，进而饲草产量较高，适当稀植有益于苜蓿多年保持高产。行距对苜蓿茎叶比影响显著，茎叶比随行距的增大而增加，在窄行距下茎叶比较小，原因是在不同种植密度下，单位面积内光、水肥等资源分配不同[22]，窄行距下单位面积内资源分配均匀，苜蓿营养生长充足，叶量较大。而刘东霞等[23]通过种植及收获因子对茎叶比研究得出，行距对苜蓿茎叶比无显著影响，这与本研究结果不同，这可能因为多因素试验中交互作用降低了行距对茎叶比的影响。株高、生长速度和鲜干比受水肥因素影响较大，苜蓿通过地下根系生长扩散来吸收水分和养分维持茎的生长，弥补由于种植行距引起的水肥差异。因此，株高、生长速度和鲜干比与种植行距虽呈正相关，但不显著。

表4 不同种植密度下苜蓿的营养成分及饲用品质Table 4 Nutrient composition and forage quality of alfalfa under different planting density

苜蓿饲草的品质直接决定其商品草的流通价值，粗蛋白、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维、相对饲用价值、粗脂肪、灰分等是衡量苜蓿营养价品质的重要组成部分[24]。通过连续两年对不同种植行距处理下苜蓿各项营养成分及指标测定分析，苜蓿种植密度对CP、ADF、NDF、RFV影响显著。其中，CP随行距的增加呈先增加后降低的变化趋势，这与魏永鹏等[19]研究结果相一致。由于行距的增加使单位距离内种植密度增大，植株个体间对光的竞争减弱而促进细胞伸长[25]，茎秆快速增长[26]，茎叶比增大，从而降低了苜蓿整体品质。此外，不同的种植密度虽然影响了细胞的形态变化，但并不能改变其内部脂肪与矿物质氧化物或盐类的多少。因此，在不同种植密度处理下EE与Ash均无显著差异。NDF、ADF、RFV虽受密度的影响变化显著，但在生长年限和刈割茬次中表现各不相同。虽连续两年对苜蓿品质进行测定分析，但苜蓿作为多年生牧草，利用年限高达5年以上[27-28]，因此，种植密度对苜蓿纤维及饲用价值方面有待进一步深入研究。

4 结论

种植密度对苜蓿生长特性具有一定的影响，其中种植密度对茎叶比影响显著，且在窄行距处理(15和30 cm)显著低于宽行距处理(45和60 cm)。但对株高，生长速度，鲜干比影响不显著。株高，生长速度随行距的增大而增加，鲜干比随行距增大而降低。种植密度对苜蓿饲草产量影响显著，饲草产量随行距增大而减小。生长第2、3年苜蓿饲草总产量分别在30和15 cm行距下达到最大，分别为10813、12574 kg·hm-2。不同茬次的饲草产量均表现出第2茬>第1茬>第3茬的变化。种植密度对苜蓿粗蛋白、酸性洗涤纤维、中性洗涤纤维、相对饲用价值影响显著，对粗脂肪和粗灰分则不显著。粗蛋白在30 cm行距下最高，中性洗涤纤维在15 cm行距下最小，酸性洗涤纤维在45 cm行距下最小，相对饲用价值在15 cm行距下最大。不同茬次间各项营养指标表现出第3茬>第1茬>第2茬的变化。综合苜蓿生长特性、饲草产量和营养品质等指标，在内蒙古中部地区苜蓿生产适宜种植行距范围为15～30 cm。