5个紫花苜蓿来源于美国牧草资源公司(FGI):WL712, WL903, WL656, WL440, WL363。

试验地湖南省常德市汉寿县西湖管理区(29° 06'27″ N, 112° 06'58″ E)位于洞庭湖西部, 有灌溉设施。试验前利用大型翻耕机械翻地整平, 施用复合肥(NPK 15-15-15)300 kg· hm^-2作为底肥。试验地土壤pH 7.8。2014年11月12日播种, 播种量为22.5 kg· hm^-2, 条播, 行距为30 cm。苗期注意杂草防除。视天气情况浇灌。每品种小区面积100 m× 8 m, 小区对比法顺序排列。每品种测产面积2 m× 2 m, 随机重复3次。

于2015年7月6日进行全年第4茬刈割, 8月1日进行第5茬刈割; 9月21日进行第6茬刈割。刈割标准为50%以上试验品种进入初花期。刈割留茬5 cm。

刈割前进行各品种植株绝对高度(cm), 叶片相对含水量(%)和叶片相对叶绿素含量(SPAD-502PLUS叶绿素测定仪, 日本Konica Minolta公司产)的测定, 各重复10次; 刈割后立即称重, 测鲜草产量(kg· m^-2), 重复3次。取新鲜植株500 g, 带回实验室于105 ℃ 15 min杀青后, 65 ℃烘干至恒重。风干样品过孔径375 μ m筛后, 用凯氏定氮法测定粗蛋白(CP)含量(全自动凯氏定氮仪, 美国FOSS公司产); 风干样品过孔径1 mm筛后, 依据范氏法测定中性洗涤纤维(NDF)和酸性洗涤纤维(ADF)含量(A220型半自动纤维分析仪, 美国ANKOM公司产), 各重复3次。

试验期间(8月1日-9月21日)以湖南省汉寿地区天气预报为准记录最高温和最低温, 并观测苜蓿植株绝对高度(cm), 重复10次。

SPSS统计软件对株高、叶片相对含水量、叶绿素相对含量、鲜草产量、粗蛋白、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维等指标进行单因素方差分析; 用平均值和标准差表示测定结果; 采用Excel 2010制图。

试验地所在汉寿县近10年气象资料(图1)显示, 6月、7月和8月的日平均气温分别为26.1、29.5和28.5 ℃。6月份降水总量达到最高, 10年平均值为1 702.7 mm, 8月份降水总量最低, 10年平均仅为870.5 mm。2015年8月降水总量偏少, 仅300 mm。2015年8月平均气温(28.3 ℃)较10年平均气温偏低0.2 ℃。可见, 8月是湖南地区伏旱(高温干旱)较为严重的时期。

图1

Fig. 1

	Figure Option ViewDownloadNew Window
	图1 汉寿县2006-2015年6月-8月平均气温和平均降水量Fig. 1 The average air temperature and the precipitation from June to August of Hanshou County (2006-2015)

试验地所在区域2015年8月1日至9月21日平均最高温31.2 ℃, 平均最低温为23.3 ℃, 白天极端最高气温37 ℃, 夜间极端最低气温18 ℃; 其中最高气温在20~29 ℃的天数有11 d; 30~34 ℃的天数最多, 有36 d; 35 ℃以上的天数有5 d(图2)。试验期间(8月1日-9月21日)30 ℃以上高温天较常年偏多。

图2

Fig. 2

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	图2 2015年8月-9月试验地气温和5个紫花苜蓿品种株高变化Fig. 2 The air temperature and the change of plant height form August to September in 2015

全年第5茬刈割前各生长指标结果(表1)表明, WL903和WL712刈割前的株高显著高于WL656和WL363(P< 0.05); WL363的叶片相对含水量显著低于其它品种(P< 0.05); WL363的相对叶绿素含量也低于其它品种, 但品种间无显著差异(P> 0.05); WL903和WL712的鲜草产量显著高于WL440和WL363。可见7月6日完成第4茬刈割至8月1日共25 d内, 5个苜蓿品种的叶片相对含水量(74.5%~82.7%)和叶绿素相对含量(52.1~55.4)维持在较高水平, 高温天气且在灌溉条件下5个苜蓿品种刈割后正常生长, 没有出现死苗现象。

表1

Table 1

表1(Table 1)

表1 5个紫花苜蓿品种第5茬刈割前的生长指标 Table 1 The growth indexes of five alfalfa cultivars before the fifth cutting 品种 Cultivar 实际秋眠级 Practical falldormancy rating* 原秋眠级 Original falldormancy rating* * 株高 Plant height/cm 叶片相对含水量 Leaf relative water content/% 叶绿素相对含量 Relative content of chlorophyll 鲜草产量 Fresh grass yield/kg· m-2 WL656 9.6 9.3 46.7± 2.48b 80.6± 4.5a 52.6± 5.4a 2.83± 0.19ab WL903 9.4 9.5 52.1± 7.32a 81.6± 3.6a 55.4± 5.3a 3.05± 0.19a WL712 8.5 10.2 52.0± 3.42a 82.7± 0.2a 52.5± 4.7a 2.97± 0.20a WL363 4.9 4.9 46.8± 3.72b 74.5± 1.1b 52.1± 4.2a 2.77± 0.24b WL440 4.7 6.0 48.3± 4.79ab 81.8± 3.1a 53.8± 5.5a 2.60± 0.11b Note:Different lowcase letters with in same column indicate significant difference among different cultivars at the 0.05 level.; similarly for Table 2. * , Practical falldormancy rating came from research results[7], * * , Original falldormancy rating was provided by the seed company. 注:同列不同小写字母表示不同品种间差异显著(P< 0.05), 表2同。* 实际秋眠级来源于文献[7]研究结果, * * 原秋眠级为公司提供。

表1 5个紫花苜蓿品种第5茬刈割前的生长指标 Table 1 The growth indexes of five alfalfa cultivars before the fifth cutting

2015年8月1日至9月21日期间不同紫花苜蓿品种植株生长速度存在差异(图2):刈割后5 d, 品种间生长速度基本一致, 没有显著变化; 在刈割后10 d, WL656的生长速度明显高于WL903和WL712, WL440和WL363长势相对慢, 这个趋势一直持续到刈割后20 d。

从整个生长过程来看, WL903和WL656一直保持着较快的生长速度; WL712居于其后; WL363的长势最慢。WL440在刈割后的前20 d绝对生长速度较慢, 但20 d后生长速度迅速超过其它品种, 在第6茬刈割时株高接近WL656。

9月21日第6茬刈割测定结果表明(表2):WL903鲜草产量最高, 显著高于WL712、WL656和WL440(P< 0.05)。WL440的CP含量显著高于WL363、WL903、WL712和WL656, WL656的CP含量最低。WL712和WL440的NDF含量最低, 显著低于WL656、WL903和WL363; WL712的ADF含量最低, 与WL440的ADF含量差异不显著, 但显著低于其它3个品种。WL440的鲜草产量最低, CP含量相对最高, 且NDF和ADF值偏低, 因其刈割时尚处于营养生长时期, 营养物质含量较丰富。第6次刈割后5个苜蓿品种在CP、NDF和ADF含量没有明显的规律性。不同品种的CP含量总体维持在较高水平(21.1%~26.1%); ADF含量(25.7%~32.6%)和NDF含量(36.7%~45.8%)较低。

表2

Table 2

表2(Table 2)

表2 5个紫花苜蓿品种第6茬刈割后产量及品质 Table 2 The fresh grass yield and quality of five alfalfa cultivars on the sixth cutting 品种 Cultivar 鲜草产量 Fresh grass yield/kg· m-2 粗蛋白(CP) Crude protein/% 中性洗涤纤维(NDF) Neutral detergent fiber/% 酸性洗涤纤维(ADF) Acid detergent fiber/% WL656 3.40± 0.28bc 21.1± 0.09c 45.8± 3.71a 31.1± 1.66a WL712 3.15± 0.07c 22.8± 0.18b 36.7± 0.44b 25.7± 0.75c WL903 4.05± 0.27a 23.3± 0.74b 45.0± 2.24a 32.6± 1.59a WL363 3.80± 0.14ab 22.9± 0.62b 43.6± 1.77a 28.2± 1.40b WL440 3.05± 0.07c 26.1± 0.12a 36.7± 1.85b 25.9± 1.07bc

表2 5个紫花苜蓿品种第6茬刈割后产量及品质 Table 2 The fresh grass yield and quality of five alfalfa cultivars on the sixth cutting

我国高温期主要集中在6月-8月, 高温易造成苜蓿热害, 从而影响苜蓿越夏率和产量品质。相关学者对影响苜蓿草产量的气象因子进行分析时发现:影响全年产草量的气候因子主要是6月-8月的最高温度和最低温度, 因为这些月份温度较高、昼夜温差小, 苜蓿干物质积累较少, 不利于产量的形成^[8]。另有学者对美国 11个秋眠级苜蓿标准对照品种在贵州地区生长适应性研究, 同样发现8月刈割后的鲜草产量显著低于全年其它4次刈割^[9]。

根据气象资料, 咸阳地区6月-8月的日均最高气温分别是31、32和30 ℃^[10], 常德地区分别是30、33和32 ℃^[11]; 咸阳地区6月-8月的日均最低气温分别是20、22和21 ℃^[10], 常德地区分别是22、25和25 ℃^[11], 两地温度变化趋势相似, 可以推测常德(汉寿)地区紫花苜蓿夏季草产量减少亦与气温过高、昼夜温差小有关。

早期研究认为南方地区, 高温除了影响紫花苜蓿的产量外, 还可能造成苜蓿越夏休眠, 茎叶枯黄, 甚至死亡^{[2, 3, 12]}; 但也有研究认为在水分充足条件下, 紫花苜蓿在高温(白天35 ℃/黑夜/30 ℃)条件下胁迫30 d, 植株可正常生长, 耐热品种的相对含水量在胁迫过程中变化相对稳定^[13]。本研究试验地所在的常德市汉寿县2015年8月平均气温略低于10年平均气温, 降水量与往年同比偏低, 试验地定期浇灌保证水分供应, 在全年第4茬刈割至第5茬刈割期间(7月6日-8月1日), 不同秋眠级的紫花苜蓿可正常生长, 第5茬刈割后的产量虽然较前4茬低, 但没有出现死苗现象。8月1日刈割后20 d, 紫花苜蓿保持较快的增长速度, 并保证较好的产量和品质, 但不同品种差异较显著。说明高温季节满足紫花苜蓿田间供水, 可缓解高温伤害, 避免刈割后越夏率降低, 并保证一定的生物产量。这与在西北旱区的研究结果相似:滴灌、畦灌、喷灌以及不灌溉条件下, 紫花苜蓿在8月高温期(第3茬)产量均低于6月(第2茬)产量; 但有灌溉条件的第3茬产量显著高于不灌溉的第3茬产量^[14]。同一地块的不同苜蓿品种在夏季高温期降水多的年份草产量高于降水少的年份^[15], 这说明夏季高温期在保证必要的灌溉基础上, 紫花苜蓿的草产量会有所提高, 南北方具有相同趋势。

夏季高温是限制南方紫花苜蓿生产的重要生态因子, 而筛选耐热性品种是减少热害最为简单且有效的方法^[16]。我国南方地区苜蓿引种应更加关注非秋眠型和半秋眠型品种^[2], 相关研究推荐, 在上海^[17]、福建^[18]等地最好种植秋眠级7级以上的紫花苜蓿品种。亦有相关学者研究发现, 8月刈割秋眠级9-10的品种鲜草产量高于秋眠级低的; 秋眠级6级以上的苜蓿品种越夏率高于低秋眠的品种^[9]。本研究结果发现, 第5茬刈割后秋眠级较高的苜蓿品种WL656、WL903再生植株长势和第5茬刈割鲜草产量显著优于秋眠级低的苜蓿品种WL363, 第6茬刈割WL903的鲜草产量较其它品种最高, 这与前人的研究结果一致^{[2, 9, 17, 18, 19]}。

按照美国、加拿大牧草质量分级标准^[20]:特级紫花苜蓿的CP> 19%, NDF< 40%, ADF< 31%; 一级紫花苜蓿CP为17%~19%, NDF为40%~46%, ADF为31%~35%。本研究中第6茬(9月21日)苜蓿干草营养品质均达到或超过一级以上干草水平, 说明5个苜蓿品种在洞庭湖区高温条件刈割后再生苜蓿品质可达到较好水平。但品种间CP、NDF和ADF含量与秋眠级之间没有规律可循:低秋眠级的WL440的CP 含量较高。这可能与不同品种苜蓿在高温阶段生长特性有关, 植株生长慢的品种可能分枝多, 或者茎叶比大等, 具体原因还需后续研究验证。

本研究结果表明, 洞庭湖区紫花苜蓿在保证灌溉条件下可进行高温期刈割。高温期进行第5茬刈割, 秋眠级较高的苜蓿品种WL656、WL903再生植株长势和第5茬鲜草产量显著优于秋眠级低的苜蓿品种WL363。第6茬刈割WL903的鲜草产量明显高于其它品种, CP、NDF和ADF含量在品种间存在显著差异, 但没有明显变化规律。综合来看, 高秋眠级的紫花苜蓿品种表现较为突出, 如WL903(实际秋眠级9.4)和WL712(实际秋眠级8.5)可进一步追踪研究。

近年来南方苜蓿种植面积不断扩大, 优良品种选择更新、夏季刈割、刈割后水肥管理等生产问题都需要逐一解决, 今后应继续加强苜蓿耐热机理研究、耐热苜蓿品种选育以及苜蓿高温夏季生产管理措施的研究, 为我国南方地区紫花苜蓿生产提供科研保障。