引用本文
张晓娜, 宋书红, 陈志飞, 张莹, 杨云贵. 紫花苜蓿叶、茎产量及品质动态. 草业科学, 2016,33(4):713-721
Zhang Xiao-na, Song Shu-hong, Chen Zhi-fei, Zhang Ying, Yang Yun-gui. Effects of growth stage on yield and quality of leaf and stem. Pratacultural Science,2016,33(4): 713-721  
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《草业科学》编辑部
紫花苜蓿叶、茎产量及品质动态
张晓娜, 宋书红, 陈志飞, 张莹, 杨云贵
西北农林科技大学动物科技学院,陕西 杨凌 712100
杨云贵(1964-),男,甘肃平凉人,副教授,博士,主要从事牧草营养和草坪建植的研究。E-mail:yungui999@163.com

第一作者:张晓娜(1989-),女,河北石家庄人,在读硕士生,主要从事牧草的品质研究。E-mail:18829785786@163.com

收稿日期: 2015-12-08
基金: 国家牧草产业技术体系“优质牧草产品标准化生产关键技术”(CASR-35-01A); 国家燕麦产业技术体系“燕麦加工利用”(CASR-08-D1)
摘要

为获得最佳刈割期,分别在关中苜蓿、阿尔冈金、金皇后3个紫花苜蓿( Medicago sativa)品种的现蕾期、初花期、盛花期、结荚期和成熟期进行刈割,将其茎叶分离风干后,测定牧草产量、茎叶比、株高、分枝数及养分,为家畜提供优质的蛋白质饲料。结果表明,随苜蓿生长发育,其产量呈先升高后降低趋势,结荚期最高。现蕾期苜蓿茎叶比高于其它时期,成熟期苜蓿株高和分枝数高于其它时期。随着生育期的推后,各品种的粗蛋白、粗脂肪和相对饲用价值逐渐降低,粗纤维、中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维逐渐升高。现蕾期苜蓿粗蛋白和相对饲用价值显著( P<0.05)高于初花期、盛花期、结荚期和成熟期;其叶和茎的粗蛋白分别比后者提高了4.52%、8.28%、12.06%、14.70%和12.59%、9.38%、11.19%和28.81%,相对饲用价值分别比后者提高了6.55%、6.60%、29.07%、40.25%和3.84%、6.09%、4.88%、10.99%,粗纤维分别比后者降低了7.46%、6.85%、20.46%、23.00%和2.99%、1.81%、2.67%、3.67%。现蕾期为苜蓿最佳刈割期。

关键词: 生育期; 紫花苜蓿; 叶; 茎; 产量; 品质
中图分类号:S541+.1 文献标志码:A 文章编号:1001-0629(2016)4-0713-09 doi: 10.11829/j.issn.1001-0629.2015-0486
Effects of growth stage on yield and quality of leaf and stem
Zhang Xiao-na, Song Shu-hong, Chen Zhi-fei, Zhang Ying, Yang Yun-gui
College of Animal Science and Technology, Northwest A & F University, Yangling 712100, China
Corresponding author: Yang Yun-gui E-mail: yungui999@163.com
Abstract

In order to get the optimal harvest period of alfalfa, three varieties Guanzhong alfalfa, Algonquin and Gold Empress were harvested at budding stage, early blooming, full booming, pod setting stage and maturing stage, respectively. Their stems and leaves were separated and dried, yield, stem to leaf ratio, plant height, branches and nutritional characteristics were measured. The results showed that, along with the growth of alfalfa, yield increased then decreased, yield were highest at pod setting stage. Stem to leaf ratio was higher than other periods at budding stage, but plant height and branches were the highest at maturing stage. Along with the growth period delaying, crude protein, crude fat and relative feeding value gradually decreased, crude fiber, neutral detergent fiber and acid detergent fiber gradually increased. Crude protein and relative feeding value at budding stage were significantly( P<0.05) higher than that of early blooming, full booming, pod setting stage and maturing stage; In leaves and stems, compared with the latter, crude protein increased by 4.52%, 8.28%, 12.06%, 14.70% and 12.59%, 9.38%, 11.19%, 28.18%, respectively; compared with the latter, relative feeding value increased by 6.55%, 6.60%, 29.07%, 40.25% and 3.84%, 6.09%, 4.88%, 10.99%, respectively; compared with the latter, crude fiber decreased by 29.88%, 20.19%, 20.98%, 3.31% and 3.81%, 0.70%, 1.92%, 1.04%, respectively. Budding stage was the best stage of cutting.

Keyword: growth stage; alfalfa; leaf; stem; yield; quality

紫花苜蓿(Medicago sativa)因其具有产量高、品质好、适应性广、固氮能力强等特点, 在世界上广泛种植, 故有“ 牧草之王” 和“ 饲料皇后” 的美称[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8]。紫花苜蓿在中国已有两千多年栽培历史, 在中国主要分布于西北、华北、东北和江淮流域, 是提高养殖业经济效益的首选草种[9]。

虽然单位面积的苜蓿收益约比玉米(Zea mays)高30%~50%, 比小麦(Triticum aestivm)高50%~100%, 但是由于苜蓿干草的价格高于农产品的价格, 国内苜蓿干草一般与小麦价格相当, 比玉米价格略高, 所以苜蓿以前并未在市场上快速流通[10]。自从我国农业结构调整和西部大开发退耕还林还草战略实施, 特别是2008年三聚氰胺事件和2012年实施“ 振兴奶业苜蓿发展行动” 以来, 苜蓿生产者、奶牛养殖业者都清楚地认识到苜蓿在养殖业中的关键位置, 从此, 苜蓿的需求量逐渐增加, 种植面积逐年扩大[11, 12, 13, 14]。目前, 学者们对苜蓿各方向已经做了深入的研究, 并取得了一系列的研究成果和进展[1, 2, 3, 4], 但对不同生育期苜蓿叶、茎的产量及营养成分的研究相对较少, 并且仍不全面。对美国苜蓿王进行的研究表明, 盛花期草产量最高, 3次刈割的鲜草产量分别为45.00、23.80、21.00 t· hm-2, 干草产量分别为11.40、6.20、27.00 t· hm-2[15]。王常慧等[16]表明, 叶粉的粗蛋白在现蕾期最高, 达到了23.94%, 茎粉的粗蛋白在现蕾期也达到最高为11.46%, 而茎粉的粗纤维在现蕾期最低, 为34.30%。董宽虎等[17]认为, 在现蕾期叶粉中粗蛋白含量最高, 达18.53%, 中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维最低, 分别为30.29%、21.75%, 茎中粗蛋白含量为10.61%, 中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维分别为56.74%、48.54%。由于品种[18]、土壤、气候[19]、刈割时间[20]和刈割频次[20, 21, 22, 23, 24]等影响, 所得结果不尽相同, 所以需要对不同生育期苜蓿叶、茎的产量及营养成分进一步的探索和研究。

因此, 本研究对不同生育期关中苜蓿(Guanzhong alfalfa)、阿尔冈金(Algonquin)、金皇后(Gold empress)3个苜蓿品种生长特性和养分进行比较分析, 以期筛选出最佳刈割期, 为家畜提供优质蛋白饲料提供理论支持。

1 材料与方法
1.1 试验地点概况

试验地设在陕西杨凌西北农林科技大学牧草标本园区, 地理位置为34° 16' N、108° 04' E, 海拔454.8 m。年均日照时数2 150 h, 年平均气温12~14 ℃, 年平均降水量621 mm, 春季降水偏少、干旱, 雨量主要集中在7-9月, 属暖温带半湿润易干旱气候, 无霜期200~220 d。

1.2 试验设计与田间管理

关中苜蓿、阿尔冈金和金皇后由陕西杨凌种业公司提供。每个小区为2.7 m× 3.0 m, 每个品种3个重复, 共9个小区。2013年3月15日播种, 播种前后均无水肥管理, 播种前深耕土地并耙平, 人工条播, 播种量为15 kg· hm-2。

1.3 测定项目和方法

产量测定:分别在苜蓿现蕾期(Budding Stage, BS)、初花期(Early Blooming, EB)、盛花期(Full Blooming, FB)、结荚期(Pod-setting Stage, PS)、成熟期(Maturing Stage, MS), 在各小区分别刈割0.25 m2, 留茬高度3 cm左右。刈割后先称鲜重, 然后将其风干后称重, 并用粉碎机粉碎以备用。

茎叶比、株高和分枝数测定:每次刈割时, 每小区随机选取3株苜蓿, 带回实验室将其茎叶分离, 自然风干后称茎、叶质量, 计算茎叶比(叶的质量/茎的质量); 每小区随机选取5株苜蓿, 测定苜蓿株高(自然高度)以及单株分枝数。

营养指标测定:粗蛋白(CP)用连续流动分析仪; 粗脂肪(EE)用索氏浸提法; 粗纤维(CF)用H2SO4和NaOH溶液煮沸消化法; 中性洗涤纤维(Neutral Detergent Fiber, NDF)、酸性洗涤纤维(Acid Detergent Fiber, ADF)用Van Soest法; 用ADF和NDF计算相对饲用价值(RFV)[25, 26], RFV=[(88.9-0.779ADF)× 120/NDF)]/1.29。

1.4 数据处理及统计分析

采用Excel 2007进行数据统计处理, SPSS 18.0进行方差分析, 用Duncan’ s进行多重比较, 结果用“ 平均值± 标准差” 表示。

2 结果与分析
2.1 生育期对苜蓿生长特性的影响

随着生育期的推进, 3个苜蓿品种的牧草产量均呈先升高后降低, 且结荚期明显高于其它时期(图1)。其中, 关中苜蓿结荚期的产量分别是现蕾期、初花期、盛花期和成熟期的1.5、1.6、1.3和1.2倍, 阿尔冈金结荚期的产量分别是现蕾期、初花期、盛花期和成熟期的1.8、1.5、1.4和1.2倍, 金皇后结荚期的产量分别是现蕾期、初花期、盛花期和成熟期的3.2、1.7、1.5和1.2倍。

图1 不同生育期苜蓿的产量Fig.1 Yield of alfalfa in different growth stages

随生育期的延伸, 苜蓿茎叶比逐渐下降, 株高和分枝数逐渐升高(表1)。现蕾期苜蓿的茎叶比显著高于(P< 0.05)其它4个时期的; 3个品种的株高和分枝数在成熟期均显著高于现蕾期和初花期(P< 0.05)。与关中苜蓿和金皇后相比, 阿尔冈金的茎叶比现蕾期最高, 而株高和分枝数在成熟期最低, 茎叶比比前者提高了3.83%和109.86%, 株高和分枝数比前者降低了9.91%、10.56%和 7.29%和15.24%。

表1 不同生育期对茎叶比、株高及分枝数的影响 Table 1 Effects of different growth stages on stem to leaf ratio, plant height, branches
2.2 生育期对苜蓿茎、叶养分及相对饲用价值的影响

3个苜蓿品种茎叶养分指标及相对饲用价值含量在不同生育期均差异明显(表2、表3)。其中苜蓿粗蛋白和相对饲用价值呈下降趋势, 在叶中成熟期比现蕾期分别减少12.81%、28.70%; 在茎中成熟期比现蕾期分别减少22.37%、9.90%。而粗纤维、中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维呈上升趋势, 在叶中成熟期比现蕾期分别增加29.88%、34.47%和32.62%, 在茎中成熟期比现蕾期分别增加3.81%、6.53%和5.92%。

表2 不同生育期3个苜蓿品种的叶、茎干物质营养成分以及相对饲用价值 Table 2 The composition of dry matter nutrient and relative feed value of stem and leaf of three alfalfa cultivars at different growth stages
表3 不同生育期叶、茎干物质营养成分及相对饲用价值 Table 3 Analysis on dry matter nutrition and relative feed value of leaf and stem of different growth stages

在叶中, 金皇后现蕾期的粗蛋白、粗脂肪和相对饲用价值高于关中苜蓿和阿尔冈金, 分别比后两者提高7.19%、14.67%、4.10%和0.28%、25.32%、21.25%。关中苜蓿成熟期的粗纤维和酸性洗涤纤维高于阿尔冈金和金皇后, 相比后两者分别提高4.97%、14.87%和11.08%、15.54%。

在茎中, 金皇后现蕾期的粗蛋白、粗脂肪高于关中苜蓿和阿尔冈金, 分别比后两者提高了13.88%、1.71%和3.57%、16.34%。阿尔冈金成熟期的粗纤维、中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维高于关中苜蓿和金皇后, 相比后者分别提高了1.14%、3.78%、2.62%和2.71%、1.88%、5.62%。

2.3 不同品种苜蓿叶、茎养分及相对饲用价值

比较不同品种苜蓿叶、茎养分及相对饲用价值(表4), 在叶和茎中金皇后的粗蛋白显著高于(P< 0.05)关中苜蓿, 比后者分别提高了4.86%和7.87%, 而金皇后的相对饲用价值显著高于阿尔冈金, 比后者分别提高了10.77%和5.72%; 在叶中, 关中苜蓿的粗纤维显著高于阿尔冈金和金皇后, 比后者分别提高了11.48%和16.15%, 在茎中阿尔冈金的粗纤维显著高于关中苜蓿和金皇后, 比后者分别提高了3.71%和4.73%。

表4 不同苜蓿品种叶、茎干物质营养成分及相对饲用价值 Table 4 Analysis on dry matter nutrition and relative feed value of leaf and stem of alfalfa varieties
3 讨论
3.1 生育期对生长特性数的影响

产草量是衡量牧草生产力水平的重要指标[27]。产草量的高低受很多因素的影响如气候、随机采样、晾晒过程等[28, 29]。苜蓿品种头茬产草量最高, 占全年的45%, 以后各茬依次递减, 说明头茬草对其产草量有较大的贡献率[30]。随着生育期的推移, 苜蓿干物质累积量增多, 单位面积产量逐渐增大[31]。成熟期干草产量达1 001.8 g· m-2, 是营养期单位面积产量的1.76倍。本研究发现, 苜蓿的草产量是先升高后降低, 结荚期达到最高。由于前期水分含量比较高, 干物质含量少, 后期茎秆变的坚硬水分含量少, 籽实及叶片脱落, 因此, 前期苜蓿的品质好, 动物越喜食, 反之, 动物的采食量低。本研究草产量为5.27~10.38 t· hm-2。不同品种, 产量不同, 关中苜蓿产量达4.13 t· hm-2, 阿尔冈金草产量达5.44 t· hm-2, 金皇后产量达5.89 t· hm-2, 说明金皇后对关中地区有很强的适应性。

茎叶比是衡量牧草品质的重要指标, 茎叶比大, 叶量丰富, 蛋白质含量高, 适口性好, 营养价值高[32, 33]。苜蓿株高是反映产量高低的特征量, 在整个生育期内, 苜蓿株高的生长速度遵循缓慢生长-快速生长-缓慢生长的规律, 随着苜蓿高度的增加, 叶含量减少, 茎含量增加, 即纤维素含量增加, 营养价值降低[34, 35]。苜蓿分枝数是反映植株生长状况的指标, 从现蕾期到成熟期分枝数逐渐增加[36, 37]。本研究从现蕾期到成熟期, 茎叶比逐渐降低, 株高和分枝数逐渐增加, 说明叶产量与株高、分枝数呈负相关, 由于节间伸长造成叶量减少, 此结果与徐春明[37]和王常慧等[16]的观点一致。Akin和Robinson[38]研究发现, 茎叶比营养期最高, 结荚期达到最低, 这是由苜蓿自身的生长节律决定。

3.2 生育期对苜蓿养分及相对饲用价值的影响

在苜蓿生长的各个阶段, 茎和叶的营养价值都会影响整株苜蓿的营养价值。苜蓿的茎和叶是饲用的主要器官, 营养在茎叶的分配对提高苜蓿品质有重要意义[39]。另外, 叶蛋白是猪、家禽蛋白质的重要来源, 还是儿童补充蛋白的来源之一, 具有抗疾病, 强身健体的作用。在猪日粮中添加10%的苜蓿叶粉替代菜籽粕, 可以提高仔猪的生长和成活率, 改善胴体品质, 降低饲料成本, 提高经济效益[40]。在蛋鸡中添加3%~5%的苜蓿草粉, 可提高产蛋率, 改善蛋黄的色泽[41]。在禽类日粮中至少可替代5%~7%的精饲料[42]。在家兔日粮中可替代20%的精饲料[43]。在牛、羊日粮中比重可达100%[44]。可见, 苜蓿在养殖中的重要价值, 不但在一定程度上可以缓解饲料原料的紧张问题, 而且还能提高畜禽的生产性能和经济效益。

牧草品质的优劣是衡量牧草利用价值的指标[45]。本研究发现, 不同生育期对苜蓿叶、茎营养成分及相对饲用价值有明显差异, 5个生育期中, 现蕾期的粗蛋白、粗脂肪和相对饲用价值最高, 而粗纤维、中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维最低。叶中现蕾期的粗蛋白(14.12%)、粗脂肪(2.64%)和相对饲用价值(272.96%)高于茎中的粗蛋白(10.73%)、粗脂肪(1.69%)和相对饲用价值(67.07%)。叶中的粗纤维(15.63%)、中性洗涤纤维(25.12%)和酸性洗涤纤维(17.69%)低于茎中的粗纤维(49.66%)、中性洗涤纤维(64.04%)和酸性洗涤纤维(54.06%), 所以叶中的营养成分大于茎, 说明幼嫩的植株叶产量高, 粗蛋白含量高, 营养价值高。随着植株的生长, 植株老化, 叶比例降低, 干物质含量增加, 纤维素含量增加, 细胞壁逐渐增厚, 结构性糖增多, 随之品质下降, 说明叶是紫花苜蓿营养的重要来源, 直接影响牧草品质。与王常慧等[16]、董宽虎等[17]研究结果比较, 本研究粗蛋白含量偏低, 可能是当时室内地面湿度大, 风干速度慢, 导致营养成分部分损失。

4 结论

随着生育期的延长, 产量先升高后降低, 结荚期最高, 茎叶比降低, 株高和分枝数逐渐升高。在叶和茎中, 现蕾期粗蛋白和相对饲用价值显著高于(P< 0.05)其它4个时期, 叶中现蕾期相比其它时期粗蛋白和相对饲用价值分别提高了4.52%、8.28%、12.06%、14.70%和6.55%、6.60%、29.07%、40.25%, 茎中相比提高了12.59%、9.38%、11.19%、28.81%和3.84%、6.09%、4.88%、10.99%, 而粗纤维现蕾期最低, 叶中相比其它4个时期粗纤维分别降低了7.46%、6.85%、20.46%、23.00%; 在茎中现蕾期相比其它时期粗纤维分别降低了2.99%、1.81%、2.67%、3.67%。

综合产量和营养成分含量可以看出, 现蕾期为最佳刈割期, 这时饲草的产量最高, 品质最好, 是饲用价值较高的时期。

The authors have declared that no competing interests exist.

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