采收期对紫花苜蓿生长和营养特性的影响

杨镇才，张宇，李珊珊，李波，董静

采收期对紫花苜蓿生长和营养特性的影响

杨镇才1，2，张宇1，2，李珊珊1，2，李波1，2，董静1，2

（齐齐哈尔大学 1. 生命科学与农林学院，2. 抗性基因工程与寒地生物多样性保护黑龙江省重点实验室，黑龙江 齐齐哈尔 161006）

以紫花苜蓿“龙牧801”植株为实验材料，对采集的5～9月份植株进行生长指标、营养成分测定和变化规律分析，并利用隶属函数法对各指标变化进行综合评价．结果表明，随着苜蓿植株生长周期的延长，苜蓿生长指标中的株高逐渐增加，鲜质量和干质量呈现先增加后降低的变化趋势，鲜干比逐渐降低；不同采收期苜蓿的粗纤维、粗蛋白、粗脂肪、粗灰分含量随着苜蓿采收月份的增加呈现先增加后降低的变化趋势，磷和钾含量呈现降低的变化趋势．应用隶属函数法对10项指标变化进行综合评价，隶属函数值大小为7月份＞8月份＞6月份＞5月份＞9月份，7月份苜蓿生长和营养指标的隶属函数值最高，为苜蓿刈割进行青贮的最适时期．

紫花苜蓿；采收期；生长指标；营养特性

紫花苜蓿（L.）是豆科多年生草本植物，有较高的营养价值及药用价值，富含粗蛋白、粗纤维、维生素、矿物质、皂苷、异黄酮等物质[1]，并且含有动物所必需的氨基酸和微量元素．由于苜蓿根部发达，在生态环境中能增加土壤的疏松程度，从而提高土壤的蓄水能力，增加水土保持效果[2]．苜蓿可用于配合饲料或混合饲料，在畜禽养殖中将发挥越来越重要的作用，对北方地区缓解冬、春季节饲料短缺具有重要的意义[3]．因此，大力发展紫花苜蓿种植业不仅可以解决畜牧业优质饲料缺乏的问题，还能提高本地区的生态效益和经济效益．

苜蓿是喜温植物，但其耐干旱和抗寒能力比较强，最适生长温度为15～25℃，比较喜欢中性土壤．在一个生育周期中，由于受光照、气温、水分等气候条件的影响，苜蓿生长和营养成分等指标均存在一定差异[4]．采收期不仅影响紫花苜蓿的产量和品质，还会影响其再生性、持久性以及安全越冬，最佳收获时期一般为孕蕾期到初花期[5]．马晓霞[6]等研究了14个引进紫花苜蓿品种在宁夏引黄灌区的生产性能和营养价值，测定其在初花期的株高、单株分枝数、干草产量、鲜干比、茎叶比、粗蛋白、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维、粗脂肪、粗灰分含量，巨人407年平均干草产量最高，WL316HQ中性洗涤纤维含量和酸性洗涤纤维含量均最低，10项指标综合分析4020MF、皇冠、WL363HQ、BR4010等品种综合表现优异．

本文通过分析适合北方种植的紫花苜蓿“龙牧801”品种在不同生育期生长和营养成分的含量，探究其变化规律，了解在一个生育周期内紫花苜蓿生长和各主要营养物质的最佳利用时间，进而为选择合理的刈割时间提供理论依据．

1　实验部分

1.1　取材与处理

紫花苜蓿“龙牧801”（齐齐哈尔大学实验田），其种子于2018年5月播种在装有营养土的塑料花盆中，三叶一心期后每盆定植3株，将盆栽幼苗单穴移栽放在实验基地大田进行培养，实验期间不施肥，不灌溉，随时除草．分别于2021年5～9月的27日对样地的5个样点进行随机采集单穴地上植株，留茬4～5 cm，所有样品置于阴凉处进行干燥处理．干燥后苜蓿在YB-1500A高速多功能粉碎机进行粉碎处理成干粉，密封保存在干燥处备用，然后测定其营养成分．

1.2　实验方法

1.2.1实验地点的环境气温和降水量为了研究环境气候和降水量对紫花苜蓿生长的影响，对齐齐哈尔市2021-04—2021-10的气温与降水量进行调查，此部分数据由齐齐哈尔市气象局提供．

1.2.2苜蓿植株生长和营养成分测定植株高度：随机选取实验样地的5个单穴植株，用卷尺测量苜蓿植株垂直高度，测量5个单穴苜蓿植株的平均值，即为苜蓿植株高度．

鲜质量：采集单穴苜蓿植株进行编号，刈割完之后立即称量，测量5次，取其平均值，即为苜蓿植株的鲜质量．

干质量：采集单穴苜蓿植株在通风地面上晾干，每天翻动2次，连续1周左右，晾干后称量，测量5次，取其平均值，即为苜蓿植株的干质量．

鲜干比：鲜草质量与干草质量的比值，即鲜干比＝鲜质量/干质量．

粗纤维含量测定：用CXC-06粗纤维测定仪，再用硫酸和氢氧化钠溶液煮沸消化法测定．

粗蛋白含量测定：用KDN-20C消化炉将样品消煮，使用ATN-100凯氏定氮仪进行测定．

粗脂肪含量测定：用索氏提取器进行提取，浸提剂为无水乙醚，再用硫酸和氢氧化钠溶液煮沸消化法测定．

粗灰分含量测定：利用灼烧法测定．在550℃高温炉下灼烧后，所得残渣即为粗灰分．

磷含量测定：用硫酸-高氯酸酸溶-钼锑抗比色法测定．

钾含量测定：用乙酸铵溶液进行样品提取，再用火焰光度计测定．

1.2.3数据的处理与分析采用Excel 2010对数据进行统计处理，SPSS 21.0对测定指标进行单因素方差分析（ANOVA）和相关性分析．

隶属函数值计算公式

（X）=（X-min）/（max-min）

式中：X为某指标的测定值；max，min分别为某项指标的最大值和最小值．

隶属值累加后求出平均隶属值

=∑（X）/

式中：为平均隶属函数值；X为某个月份测定各指标的总隶属函数值；为测定指标的个数．

2　结果与分析

2.1　不同月份气温和降水量变化对苜蓿生长的影响

齐齐哈尔市2021年4～10月气温与降水量的调查数据见表1．在4～9月之间，平均温度变化与降水量变化趋势趋于一致，随着月份增加，温度和降水量呈现先增加后降低的变化趋势，4月份平均温度与降水量最低，7月份平均温度与降水量达到最高值．

4～9月份苜蓿植株的生长状况变化见图1．

图1　不同月份苜蓿生长状况

随着生长月份的增加，苜蓿生长环境的温度和降水量呈先增加后降低的变化趋势，导致苜蓿生长过程的增值速度产生不同的变化，进一步影响了苜蓿的株高（见图2a）．4月份随着环境温度的提升，苜蓿开始逐渐返青，由图2a可见，5～6，6～7，7～8，8～9月份苜蓿分别增高了72.70，43.67，16.00，14.67 cm，与环境温度和降水量密切相关．由各月份苜蓿株高差异显著性分析可见，除7与8月份和8与9月份苜蓿株高差异不显著外，其它各月份的株高比较差异均显著（＜0.05）．

5～9月份苜蓿植株的鲜、干质量变化见图2b．由图2b可见，随着苜蓿生长月份的增加，鲜、干质量呈现先增加后降低的变化趋势，7月份苜蓿的鲜、干质量达最大值，9月份苜蓿的鲜、干质量达最小值，5，6，7，8月份苜蓿鲜质量比9月份分别高76.11%，87.86%，356.06%，183.04%，干质量比9月份分别高3.30%，

59.13%，288.46%，159.25%．除5与6月份的鲜、干质量，5与9月份的干质量外，其他各月份鲜、干质量比较差异均显著（＜0.05），从干物质累积量角度出发，说明越靠近生育后期刈割，其干草产量越高．

从苜蓿鲜干比（见图2c）变化分析，随着苜蓿生长月份的增加，植株成熟度逐渐增加，鲜干比呈降低的变化趋势，5，6，7，8月份鲜干比比9月份分别高71.04%，18.09%，17.24%，2.82%，除6与7月份，8与9月份苜蓿鲜干比差异不显著外，其他各月份的鲜干比比较差异均显著（＜0.05）．

图2　不同采收期苜蓿生长指标的变化

2.2　不同采收期苜蓿植株营养成分的变化

不同采收期苜蓿营养成分含量的变化见图3．由图3可见，随着苜蓿采收月份的增加，粗纤维、粗蛋白、粗脂肪、粗灰分含量均呈现先增加后降低的变化趋势．不同月份的温度和当月降水量直接影响了苜蓿的营养生长，进而影响了苜蓿营养成分的变化．

由图3a可见，苜蓿粗纤维在8月份含量最高，5月份含量最低；6，7，8，9月份的粗纤维比5月份分别增加了9.86%，35.66%，41.10%，39.79%；7，8，9月份粗纤维含量比较差异不显著（＞0.05）；5，6月份与7，8，9月份粗纤维含量比较差异显著（＜0.05）；各月份间粗纤维含量为8月份＞9月份＞7月份＞6月份＞5月份．

由图3b可见，苜蓿粗蛋白在6月份含量最高，9月份含量最低；5，6，7，8月份的粗蛋白含量比9月份分别高37.81%，75.07%，34.77%，20.09%；除5，7月份外，粗蛋白含量在各月份间比较差异均显著（＜0.05）；各月份间粗蛋白含量为6月份＞5月份＞7月份＞8月份＞9月份．

由图3c可见，苜蓿粗脂肪在8月份含量最高，5月份含量最低；6，7，8，9月份的粗脂肪含量较5月份分别增加了8.79%，18.88%，22.98%，5.25%；5，6，7，9月份与8月份的粗脂肪含量比较差异均显著（＜0.05）；各月份间粗脂肪含量为8月份＞7月份＞6月份＞9月份＞5月份．

由图3d可见，苜蓿粗灰分在7月份含量高，9月份含量均最低；5，6，7，8月份的粗灰分含量比9月份分别高8.43%，53.25%，63.56%，22.52%；粗灰分含量在各月份间比较差异均显著（＜0.05）；各月份间粗灰分含量为7月份＞6月份＞8月份＞5月份＞9月份．

图3　不同采收期苜蓿营养成分含量的变化

2.3　不同采收期苜蓿植株磷和钾含量的变化

各月份采收的苜蓿地上部分磷和钾含量变化见图4．由图4可见，随着苜蓿采收月份的增加，磷和钾含量呈现下降的变化趋势；除6与7月份的磷含量，6与7月份、8与9月份的钾含量差异不显著外，其他各月份间的磷和钾含量均差异显著（＜0.05）．不同月份的温度和当月降水量直接影响了苜蓿磷和钾的积累．苜蓿磷和钾含量在5月份含量最高，9月份含量最低；6，7，8，9月份的磷含量比5月份分别降低了28.64%，33.33%，43.71%，50.80%，钾含量比5月份分别降低了16.45%，18.15%，29.31%，33.73%，不同月份的磷和钾含量比较为5月份＞6月份＞7月份＞8月份＞9月份．

图4　不同采收期苜蓿磷和钾含量的变化

2.4　各指标的相关性分析

各指标的相关系数见表2．由表2可见，不同月份对苜蓿株高、鲜质量、干质量、鲜干比、粗纤维、粗蛋白、粗脂肪、粗灰分、磷和钾产生不同的影响．其中，月份与株高呈显著正相关，与粗纤维和钾呈显著负相关，与磷呈极显著负相关，与其他各指标均产生一定程度的正相关和负相关．

其他各指标间，株高与鲜干比、磷、钾呈极显著负相关；粗纤维与株高、磷和钾呈显著负相关；鲜质量与干质量，钾与鲜干比和磷呈极显著正相关；鲜干比与磷呈显著正相关．其他各指标间均产生一定程度的正相关和负相关．

表2　各指标的相关性系数

2.5　隶属函数法对苜蓿综合品质评价

在对苜蓿品质进行评价时，只考虑某一个性状或某几个性状的优劣无法对其进行较为全面、科学的综合评价，对多个性状进行综合全面评价更为客观和公正[7]．隶属函数分析（见表3）能够综合考虑诸多因素，使评价更加全面和合理．计算5～9月份苜蓿生育期内4项生长指标和6项营养指标的隶属函数值，各月份间平均隶属函数值排序为7月份＞8月份＞6月份＞5月份＞9月份，7月份采苜蓿综合品质最佳．

表3　10项指标的隶属函数值

3　讨论

3.1　采收期对紫花苜蓿生长的影响

牧草产量受多种因素的影响，包括气候、土壤等因素[8]．牧草高度和生长速度在一定程度上反映了牧草生长能力的强弱[9]．鲜干比可反映牧草的干物质积累程度和利用价值，可作为调制干草的重要依据[10]．本文随着采收期延长，环境降水量和温度逐渐增加，苜蓿的生长从返青期开始进入营养生长，此阶段苜蓿植株高度、叶片和茎的生长发育加快，促进了苜蓿干草产量的增加．整个生长期内株高呈现增加趋势，在9月份达到最高，由于8，9月份苜蓿植株老化和叶片脱落，导致苜蓿植株鲜、干质量在7月份最高，这与康兴奎[11]报道的苜蓿营养生长和生殖生长对水分调控的响应中株高和干草产量的变化结果趋于一致．因此，适宜的采收时间是保证牧草产量的重要技术措施，以提高苜蓿的经济利用价值．

3.2　采收期对紫花苜蓿营养的影响

牧草营养价值主要取决于粗纤维、粗蛋白、粗脂肪、粗灰分含量，这些成分是反映紫花苜蓿营养品质的重要指标[12]．粗纤维是纤维素、半纤维素和木质素等几种化合物的混合物．本文发现，8月份采收的苜蓿粗纤维含量最高，随着苜蓿成熟度的增加，茎的增长、植株木质化程度加剧，导致苜蓿纤维含量逐渐增加．

粗蛋白是衡量苜蓿品质的重要指标，含量越高其品质和营养价值越好．6月份采收的苜蓿粗蛋白含量最高，随着采收期的延长，苜蓿进入了生殖生长，植株高度变大，大量叶片脱落，导致粗蛋白含量下降．不同月份苜蓿粗纤维和粗蛋白的变化与李光耀[13]等的研究结果相似．

粗脂肪作为动物营养和能源物质，能提高饲料的适口性，对饲料品质具有重要的影响．本文中，8月份采收的苜蓿粗脂肪含量最高，随着采收期的推移，苜蓿植株成熟度的增加使粗脂肪含量逐渐降低．

粗灰分的含量越多，反映了苜蓿的品质越好，但苜蓿粗灰分含量过高会导致苜蓿干草的适口性下降．本文中，7月份采收的苜蓿粗灰分含量最高，其含量随着采收期的延长表现出下降的趋势，这是由于随着苜蓿的生长，植物细胞内容物逐渐减少，植物矿质营养元素随着叶片逐渐老化脱落而流失．不同月份苜蓿的粗脂肪和粗灰分的变化与孙万斌[14]等的研究结果略有差异．

植物的养分重吸收能够较好地反映植物对环境的适应能力，磷和钾是苜蓿生长发育所需的大量元素，对提高苜蓿产量和增强抗性具有重要作用[15]．本文中，苜蓿的磷和钾含量随着采收期延长表现出降低的变化，说明苜蓿在不同环境表现出对磷和钾元素的依赖性，与植物自身吸收、利用环境资源能力和元素在体内的代谢有关，体现了紫花苜蓿自身对环境的适应性，不同月份苜蓿磷和钾的变化与杨恒山[16]等的研究结果一致．

4　结论

采集5～9月份苜蓿植株，苜蓿生长指标中的株高逐渐增加，鲜质量和干质量呈现先增加后降低的变化趋势，鲜干比逐渐降低，苜蓿的粗纤维、粗蛋白、粗脂肪和粗灰分含量随着苜蓿采收月份的增加呈现先增加后降低的变化趋势，磷和钾含量呈现降低的变化趋势．月份与株高呈显著正相关，与粗纤维和钾呈显著负相关，与磷呈极显著负相关．10项指标综合隶属函数值大小为7月份＞8月份＞6月份＞5月份＞9月份，7月份为苜蓿生长指标和营养指标表现最佳．

[1] 雷永鹏，蒙昊，张磊，等．不同来源干苜蓿营养成分测定与分析[J]．中国牛业科学，2015，41（3）：8-11．

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[4] 都帅，尤思涵，刘燕，等．不同刈割时期与刈割高度对苜蓿品质的影响[J]．草地学报，2016，24（4）：874-878．

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[6] 马晓霞，秘一先，陈宏亮，等．14个引进紫花苜蓿品种在宁夏引黄灌区的生产性能和营养价值综合分析[J]．草业科学，2022，39（2）：328-342．

[7] 周福平，史红梅，张海燕，等．应用模糊隶属函数法对高粱种质资源的农艺性状和品质性状进行综合评价[J]．种子，2022，41（1）：94-914．

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[15] 高晗，李丽珠，郭欢欢，等．基于灰色关联度法的不同紫花苜蓿品种氮、磷、钾养分重吸收评价[J]．草原与草坪，2022，42（2）：112-118．

[16] 杨恒山，刘江，王俊慧，等．不同生长年限紫花苜蓿钾吸收与积累规律的研究[J]．中国草地学报，2010，32（2）：10-14．

Influence of growth and nutrient characteristics of alfalfa in harvest periods

YANG Zhencai1，2，ZHANG Yu1，2，LI Shanshan1，2，LI Bo1，2，DONG Jing1，2

（1. School of Life Sciences，Agriculture and Forestry，2. Heilongjiang Provincial Key Laboratory of Resistance Gene Engineering and Protection of Biodiversity in Cold Areas，Qiqihar University，Qiqihar 161006，China）

The alfalfa“Longmu 801”plant was used as the test material．The growth index and nutrient composition of the collected plants were measured and analyzed from May to September．Use the membership function method to comprehensively evaluate the changes of various indicators．The results showed that with the extension of the growth cycle of alfalfa plants，the plant height in the growth indicators of alfalfa gradually increased，the fresh weight and dry weight first increased and then decreased，and the fresh to dry ratio gradually decreased．The content of crude fiber， crude protein，crude fatand，crude ash of alfalfa in different harvest periods increased first and then decreased with the increase of harvest months，while the content of phosphorus and potassium decreased．The membership function method is used to analyze the comprehensive membership function value of 10 indicators．The size of the membership function value is July＞August＞June＞May＞September．The growth and nutritional indicators of alfalfa in July was the highest，which is the best time for alfalfa cutting and silage．

alfalfa；maturity；growth indicators；nutrition character

1007-9831（2023）07-0059-07

Q94

A

10.3969/j.issn.1007-9831.2023.07.012

2023-02-12

齐齐哈尔大学2022年研究生创新科研项目（YJSCX2022019）

杨镇才（1997-），男，贵州印江人，在读硕士研究生，从事植物次生代谢产物研究．E-mail：zhencaiyangwdl@126.com

李珊珊（1983-），女，黑龙江泰来人，教授，博士，从事生物化学研究．E-mail：lishanshan83@163.com