芽菜收获对松嫩盐碱化紫花苜蓿草地综合收益的影响

范燕闯， 王俊锋， 高 嵩*，李志坚

(1.长春大学园林学院， 吉林 长春 130022； 2.东北师范大学生命科学学院草地科学研究所/植被生态科学教育部重点实验室/ 吉林松嫩草地生态系统国家野外科学观测研究站， 吉林 长春 130024)

紫花苜蓿(MedicagosativaL.)为多年生豆科草本植物，其干草中粗蛋白含量高、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维较低，是当前我国最为广泛栽培的优质饲草[1]。紫花苜蓿返青时新出土的幼苗(芽菜)含有丰富的蛋白质、膳食纤维、矿物质和维生素等营养成分，是良好的膳食结构调整食物，可以改善胃肠消化功能并促进人体健康，具有明显的保健作用[2]。返青期幼苗主要来源地下芽库中的芽，是根颈部发生芽出土后的早期状态[3]。通常，返青早期幼苗个体幼嫩，植株矮小但食用价值高，随着幼苗的快速生长，单株生物量迅速增加，但可食用性能逐渐降低[4]。苜蓿干草产量的关键构成因子可分解为群体密度和单株生物量两大因子，当群体具有较高密度时，单株生物量减少，而当密度下降时，单株生物量增多，因此群体密度在一定程度上决定了干草的最终产量[5]。由于苜蓿芽的数量和生长情况与群体密度有直接关系，因此返青期苜蓿芽菜的收获可使群体密度发生改变，继而影响单株生物量的积累。此外，芽的数量和发育成枝的能力是苜蓿高产的关键[6]，影响草地的收益。因此，以干草生产为目的的紫花苜蓿种植区，研究不同苜蓿芽菜收获比例对苜蓿干草产量及综合收益的影响，对提升草地利用价值具有重要意义。

在东北松嫩草地，土壤盐碱化是影响作物生长的重要障碍之一[7]。在盐碱较重的区域，土壤pH值高达9以上[8]，如何提高此类边际土地的综合收益，对当地草牧业发展具有重要的意义。目前，该区域内关于苜蓿的相关研究主要集中在成株阶段，针对苜蓿幼苗收获的相关研究极为匮乏，未见有既能收获高产优质的苜蓿芽菜，又能提升苜蓿草地综合收益的研究报道。基于此，本研究在春季返青早期、中期和晚期3个不同时期，设置不同苜蓿芽菜收获比例，探索收获不同量的苜蓿芽菜与后续干草生产之间的关系，旨在阐明不同时期苜蓿芽菜的收获量变化及其对干草生产的影响，从而确定苜蓿芽菜的最适收获时期及收获比例，为苜蓿芽菜功能食品的开发提供依据，同时为提高苜蓿草地的附加值、增加收益提供指导。

1 材料与方法1.1 试验点概况

试验地点位于吉林省西部长岭县吉林松嫩草地生态系统国家野外科学观测研究站(北纬44°45′，东经123°45′)，海拔高度为138～167 m。该地区为半干旱、半湿润温带大陆性季风气候，夏季高温多雨，冬季寒冷干燥，地面少积雪，年平均气温4.9℃，年平均降水量为370 mm左右，年平均蒸发量为1 500～2 000 mm，无霜期约为140 d。土壤贫瘠，盐碱化较为严重，土壤有机质含量为13.1 g·kg-1，pH约为8.6。

1.2 试验设计和处理方法

供试品种为东苜1号紫花苜蓿，在试验区域当年的不同生育期时间如表1所示。试验样地建植于2018年夏季，播种量为15 kg·hm-2，行距30 cm，一次性施氮量160 kg·hm-2，施入氮磷钾复合肥约850 kg·hm-2(氮磷钾(19—7—14)总量≥40%)。在第二年夏季和秋季，进行2次刈割处理，从第三年开始，每年在盛花期、种子成熟期和果后营养期早期进行3次刈割管理。试验采用2因素全因子试验设计方法，设置3个不同的苜蓿收获时期(返青早期、返青中期和返青晚期)，每个时期设置4组不同的收获比例(收获总芽菜量的0，10%，30%，50%)，共10个处理(由于不收获芽菜处理在三个时期相同，故合并为一个处理)，每个处理4次重复。实验处理时，在地势平坦的苜蓿草地选择长势一致的地块(10 m×10 m)，后将其分为4个区组，每区组25 m2。区组内，设置1 m×1 m样方10个，分别进行不同处理。收获苜蓿芽菜后，持续监测苜蓿生长情况，并在后期对每个样方进行3次刈割，测定干草产量。

表1 紫花苜蓿在试验当年的不同生育期时间Table 1 Different growth periods of alfalfa in the experimental year

1.3 测定指标与方法

1.3.1苜蓿芽菜的收获 在苜蓿的返青早期(2021年4月12日)、返青中期(2021年4月21日)和返青晚期(2021年4月30日)，在确定样方内总的苜蓿芽密度(苜蓿芽总个数)后，分别按照总芽量的10%，30%，50%，均匀的将芽齐地面刈割(由于之前没有相关文献进行参考，所以我们按照设置了以上收获比例)。各时期收获苜蓿芽菜株高如图1所示。苜蓿芽菜收获量按照鲜重计算，用分度值0.01 g电子天平称量各组取样鲜重。根据单位面积10%，30%，50%的芽菜收获量，换算单位面积总收获量取平均，以体现芽菜不同时期的产量变化。

图1 各返青时期苜蓿芽菜株高Fig.1 Plant height of alfalfa sprouts in each periods of re-growth

1.3.2苜蓿分枝数、株高和干草产量的测定 在2021年6月25日、8月5日、9月15日共刈割3茬，离地面3～5 cm刈割，刈割后计算样方内根颈萌发的分枝数，从刈割部分中随机抽取10株苜蓿测量平均株高，称量样方内全部植株的总鲜重。得出单位面积的鲜草产量后，随机抽取约鲜草产量的30%称重，105℃杀青30分钟，后65℃烘干48小时至恒重，测量干重，折算单位面积的干草总产量。

1.3.3苜蓿干草品质的测定 粗蛋白(CP)测定参照《饲料中粗蛋白的测定凯氏定氮法》(GB/T 6432-2018)，用FOSS-Kjeltec 8400全自动凯氏定氮仪分析；中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤纤维(ADF)测定参照《饲料中中性洗涤纤维(NDF)的测定》(GB/T 20806-2006)和《饲料中酸性洗涤纤维的测定》(NY/T 1459-2007)，用FOSS-Fibertec 8000型自动纤维分析仪分析[9]；相对饲用价值(RFV)由NDF，ADF数值计算，相对饲用价值计算公式[10]：

DMI=120/NDF

(1)

DDM=88.9-0.779×ADF

(1)

RFV=DMI×DDM/1.29

(1)

其中，DMI，NDF，DDM，ADF单位均为%，RFV值大于100的粗饲料表明整体上质量较好，RFV值越大，表明营养价值越高。

1.3.4收获苜蓿芽菜和干草的综合收益 通过公式(4)计算不同处理下所收获的苜蓿芽菜和干草的综合收益。

综合收益= 苜蓿芽产量×(X1-X2)+干草产量×Y

(4)

其中，X1为不同返青时期苜蓿芽菜价格：X1=x(早期)、X1=2/3x(中期)、X1=1/4x(晚期)，X2为不同返青时期人力成本：X2=2/3x(早期)、X2=1/5x(中期)、X2=1/10x(晚期)，Y为干草价格。计算实际收益时，优质苜蓿芽菜价格按照x=20 元·kg-1计算，特级干草(相对饲用价值>151)Y=3元·kg-1，次级干草Y=2.3 元·kg-1计算。

1.4 数据分析

实验所有数据通过SPSS 25.0进行数据统计分析。首先对苜蓿芽菜收获比例和收获时期进行双因素方差分析。再对有互作效应的参数(芽菜收获量、平均分枝数、平均株高、干草产量、干草粗蛋白含量、中性和酸性洗涤纤维、相对饲用价值)进一步分析，在比较单一因素影响时，用多重比较分析，显著水平为0.05，统计值用平均值±标准误差表示。

2 结果与分析2.1 苜蓿芽菜收获比例和收获时期的双因素方差分析

由表2可知，苜蓿芽菜收获量、分枝数、干草粗蛋白、酸性洗涤纤维含量和相对饲用价值受到收获比例和收获时期的显著影响。株高、干草产量、中性洗涤纤维含量和综合收益分别受到收获比例和收获时期的显著影响。

表2 苜蓿芽菜收获比例和收获时期的双因素方差分析结果Table 2 Two-factor variance analysis results of harvest quantity and harvest time of alfalfa sprouts

2.2 苜蓿芽菜不同返青时期的收获量

随着苜蓿芽菜收获时间的延后，苜蓿芽菜增高、茎增粗、叶片增多，生物量逐渐增加。返青晚期收获时，芽菜的收获量最高，分别比早期、中期高出170.38%和40.45%。由表3可知，返青早期到晚期单位面积苜蓿芽菜总收获量分别为100.28 g·m-2，193.05 g·m-2，271.14 g·m-2，各时期总收获量差异显著(P<0.05)。在相同收获期，收获比例越高，苜蓿芽菜的收获量越高(P<0.05)。

表3 不同返青时期苜蓿芽菜的收获量Table 3 Yield of alfalfa sprouts harvesting in different periods of re-growth

2.3 苜蓿芽菜不同收获比例和收获时期对分枝数、株高和干草产量的影响

由表4可知，返青早期收获10%的苜蓿芽菜时，苜蓿平均分枝数最高，达112.42 个·m-2，随着芽菜收获比例从10%增加至30%和50%，分枝数分别显著下降至103.67 个·m-2和88 个·m-2(P<0.05)。与返青早期不同，在返青中期和晚期对苜蓿芽菜进行不同比例的收获后，苜蓿分枝数表现为先升高后下降的趋势。其中收获30%芽菜后的分枝数最高，显著高于10%和50%收获比例(P<0.05)。

表4 返青不同时期及不同苜蓿芽菜收获比例对分枝数的影响Table 4 Effects of different periods of re-growth and different harvesting amount of alfalfa sprouts on germination branch number

苜蓿平均株高(刈割部分)差异显著(P<0.05)，随着返青时期苜蓿芽菜收获比例从10%增加至50%，表现为升高的趋势(表5)。各返青时期收获50%芽菜时，3次所刈割的苜蓿平均株高最高，达50.58，48.28和53.40 cm。

表5 返青不同时期及不同苜蓿芽菜收获比例对株高(刈割部分)的影响Table 5 Effects of different periods of re-growth and different harvesting amount of alfalfa sprouts on plant height(cutting part)

随着芽菜收获比例从10%增加至50%，苜蓿干草产量表现为先升高后下降的趋势(表6)。收获30%芽菜时，干草产量最高，其次为50%收获比例，10%收获与不收获时干草产量最低，但二者之间无显著差异(由于此原因，后文只考虑三个收获比例之间的差异，不再考虑不收获芽菜处理)。其中，在返青早期收获30%芽菜，干草的产量(5 739 kg·hm-2)分别比10%和50%收获比例高40.77%和17.24%(P<0.05)；返青中期收获30%芽菜，干草的产量(5 082 kg·hm-2)分别比10%和50%收获比例高98.67%和41.44%(P<0.05)；返青晚期收获30%芽菜，干草的产量(6 926 kg·hm-2)分别高出10%和50%收获比例的26.06%和14.23%(P<0.05)。3茬干草之间，第1茬产量最高，后2茬产量呈下降趋势，并且随着刈割茬次的增加，各处理之间干草产量的差距变小。后期整体干草产量之间的比较得出，在返青晚期收获芽菜时，干草的产量最高，干草产量分别比早期、中期高出25.64%和64.54%，返青中期最低。

表6 返青不同时期及不同苜蓿芽菜收获比例对干草产量的影响Table 6 Effects of different periods of re-growth and different harvesting amount of alfalfa sprouts on alfalfa hay yield

3个返青时期中，收获10%芽菜时，苜蓿干草的粗蛋白含量分别为17.39%(早期),18.33%(中期),16.21%(晚期)，显著高于30%和50%芽菜收获比例(P<0.05)；而收获30%芽菜时，苜蓿干草的中性和酸性洗涤纤维含量最高，分别为21.94%和34.74%(早期),38.12%和31.39%(中期),44.04%和40.27%(晚期)，显著高于10%和50%芽菜收获比例(P<0.05)。其中，返青早期(图2a)收获30%芽菜时，干草的粗蛋白含量最低(P<0.05)，为13.98%；干草的中性和酸性洗涤纤维含量在收获10%芽菜时最低，为14.05%和27.74%。返青中期(图2b)收获50%芽菜时，干草的粗蛋白和酸性洗涤纤维含量最低，分别为16.27 %和29.20 %；收获10%芽菜时，干草中性洗涤纤维含量最低，为30.47%。返青晚期(图2c)收获30%芽菜时，干草的粗蛋白含量最低，为14.88 %；收获10%芽菜时，干草的中性洗涤纤维含量最低，为40.85%；收获50%芽菜时，干草的酸性洗涤纤维含量最低(P<0.05)，为26.30%。苜蓿干草的相对饲用价值(图2 d)差异显著(P<0.05)，除返青晚期外，收获10%芽菜的苜蓿干草，其相对饲用价值最高，而各返青时期收获30%芽菜时，干草相对饲用价值均最低。在返青早期收获芽菜时，干草的相对饲用价值最高，随着芽菜收获时期的延后，相对饲用价值表现为下降趋势。综上所述，各返青时期收获10%芽菜时，苜蓿干草的粗蛋白含量最高，而中性和酸性洗涤纤维含量相比较低，整体相对饲用价值也较高，品质最好。收获30%芽菜时，苜蓿干草的中性和酸性洗涤纤维含量最高，粗蛋白含量相比较低，相对饲用价值最低。

图2 返青不同时期及不同苜蓿芽菜收获比例对干草品质的影响Fig.2 Effects of different periods of re-growth and harvesting amount of alfalfa sprouts on hay quality of alfalfa注：百分比含量为CP，NDF，ADF占干物质含量，各组不同字母表示各自在0.05水平差异显著。a(返青早期)、b(返青中期)、c(返青晚期)、d(相对饲用价值)Note:Percentage content is the content of CP,NDF and ADF in dry matter,Different lowercase letters in each group indicate significant differences at 0.05 level. a (Early period),b (Middle period),c (Late period),d (Relative feed value)

对照处理下三茬苜蓿干草总产量为4 142 kg·hm-2，收益为12 426 元，仅大于返青中期10%芽菜处理下的总收益，远小于其他处理下的总收益。如图3所示，在返青中期收获30%苜蓿芽菜的收益，加该处理下苜蓿干草的收益之和最高，达20 392元。

图3 不同处理下所收获的苜蓿芽菜和 干草的综合收益Fig.3 Total income of alfalfa sprouts and hay harvested under different treatments

3 讨论3.1 收获时期与收获比例对苜蓿芽菜收获量及品质的影响

苜蓿芽菜作为理想的食材，须具备产量高，芽茎柔嫩等品质,而不同收获时期对芽菜的产量和品质均有影响。本研究从苜蓿芽菜收获量的变化中得出，随返青期芽菜收获时期的延后，芽菜产量显著升高。但芽菜品质却下降，其纤维素含量随收获时期的延后逐渐升高，芽茎柔嫩程度随之下降，芽菜可食用部分的产量下降[11]，此外，相对含水量的降低，使其口感变差，导致芽菜作为食材的品质下降。

3.2 收获苜蓿芽菜对干草生产的影响

3.2.1对分枝数、株高及干草产量的影响 苜蓿的根颈作为重要的有机物质贮藏器官，为其再生提供能量和养分，根颈是产生分枝的重要部位，直接影响着苜蓿的生产性能和可持续利用，由根颈芽发育而成的地上分枝是其生产力的主要来源之一[12]，分枝数影响着苜蓿的产量。不同时期收获芽菜，对苜蓿分枝数有显著影响，返青早期收获芽菜后，苜蓿分枝数的变化趋势与返青中期和晚期不同，这可能与不同时期根颈芽的生长能力有关[13]。返青早期根颈芽比较柔嫩，光合能力较弱，更易受到采摘的影响，继而使分枝数减少，而返青中、晚期收获芽菜时，根颈芽发育较为成熟，光合能力较强，受到的影响较弱。所以，返青早期分枝数随着芽菜收获比例的增加而下降。在返青中期和晚期收获芽菜，随着收获比例的增加，分枝数表现为先升高后下降的趋势，这可能和植株的密度有关，随着生长时间的增长，根颈直径逐渐增粗、分枝增多、根系逐渐发达，苜蓿芽的生物量也随之增大[14]。30%的苜蓿芽菜收获比例下，可能由于根颈的补偿性生长，导致分枝数最多。而50%的收获比例时，虽然明显使芽间的竞争减小，但是过大的收获比例不利于分枝的萌发。

苜蓿是多年生牧草，干草产量由单位面积上的植株数和单株生物量决定，植株密度和单株生物量间相互制约[5]。本研究对不同返青时期的苜蓿芽菜进行不同量的收获，在一定程度上减小了返青苜蓿芽的密度，改变了幼苗的生长速度和幼苗间竞争的强弱。密度会影响群体结构且决定其生产量，30%的收获比例使得苜蓿芽密度适度，合理的密度能够增加苜蓿的分枝，更好地协调群体与个体生长，易获得高产[15]。此外，幼苗间的竞争减小，幼苗可最大程度生长，最终影响其产量[16]。生长发育更快，苜蓿干物质的累积量更多，产量更高[17]；10%的收获比例没有使幼苗间的竞争减小，虽然整体密度大，但密度过大会影响幼苗的正常光合及其他生理活动，使得幼苗之间对光、热、水、肥等因素的竞争强烈，单株生物量与现存密度存在竞争密度效应，即随着密度的增加而减小[18]；50%的收获比例虽然使幼苗间的竞争减小，但导致单位空间内幼苗的数量过少，当植株密度不足60%时，将不能满足草田生产的基本要求，也会影响总干草产量[19]。干草产量随着密度的增加先升高后降低，增加单位面积植株数量，可以弥补苜蓿分枝的空间，但超过一定限度，因植株数量过大而产生自疏现象，进而苜蓿产量下降[20-21]。株高可以反映牧草生长情况，也是苜蓿产量构成要素之一，可作为其生产性能的预测指标[22]，株高与干草产量呈显著正相关，株高在稀植时对产量作用大且株高对产量影响较稳定[23]。低密度处理时株高的增长速度比高密度时快[24]，本研究收获30%和50%苜蓿芽菜时，苜蓿生长高度显著高于收获10%苜蓿芽菜，这也是干草产量更高的原因之一。返青中期不同芽菜收获比例的苜蓿干草产量间差距最大，这可能与不同返青时期苜蓿幼苗的生长能力、对环境的适应能力和抗逆性的差异有关。

3.2.2对干草品质的影响 粗蛋白(CP)含量是衡量苜蓿品质的重要指标，含量越高，品质和营养价值越好[25]。本研究中，各返青时期收获10%芽菜时，苜蓿干草CP含量最高。这与不同芽菜收获比例改变了苜蓿群体密度，进而影响苜蓿的生长发育有关。随着苜蓿生育期的推进，生长高度的增加，CP含量会随着成熟度和生长高度的增加而下降[26-27]。收获30%和50%芽菜，苜蓿间竞争压力小、生长更快，同一时期刈割时苜蓿成熟度和株高高于收获10%芽菜后的苜蓿，进而使其干草CP的含量降低。

中性洗涤纤维(NDF)是衡量纤维类碳水化合物(Fibrous carbohydrates)营养水平的重要指标，一定量的NDF能够保证反刍动物的瘤胃形态和功能发育[28]，且可以用来预测牧草的采食潜力[29]。酸性洗涤纤维(ADF)可以预测牧草的消化率，其组成成分多为不能被动物消化利用的非营养性物质，含量越高时，牧草不能被消化的部分越多，因此消化率降低，品质和营养价值越差[30]。本研究中，各返青时期收获30%芽菜时，苜蓿干草NDF和ADF含量最高。由于返青时期收获不同量的芽菜，进而影响苜蓿植株群体的密度，不同的密度改变了苜蓿的生长速度，低密度时长势更快[31]。其中，收获30%和50%芽菜，苜蓿生长发育更快，其株高更高，导致植株粗纤维含量的增加速度快于收获10%芽菜的苜蓿，最终在同一时期刈割时NDF和ADF的含量也更高[32]。相对饲用价值(RFV)也随着苜蓿的生长成熟而逐渐降低[33-34]，收获30%芽菜的苜蓿更成熟，RFV更低。这是因为不同密度下，苜蓿群体生物量结构改变，形态发育的不同使苜蓿营养成分含量产生差异[35]。

3.3 收获苜蓿芽菜的最佳方法

分析不同处理下的苜蓿干草生产情况，可得出芽菜的最佳收获方法。收获不同量的苜蓿芽菜后，苜蓿的生长、株高和分枝数等均发生了不同程度的变化，最终导致干草产量、品质也因不同量苜蓿芽菜的收获比例而产生差异。返青中期的苜蓿芽菜最适合作为食材，但芽菜收获量并非最高。然而在综合考虑苜蓿干草产量、相对饲用价值时，收获30%苜蓿芽菜时后续干草产量和品质均处于较高水平(相对饲用价值为158.42，高于特级草标准151)，每公顷综合收益最高(20 392 元·hm-2)。因此，在尽可能多收获优质苜蓿芽菜的前提下，减少其对苜蓿干草生产的影响，保证干草的产量和品质，根据最终苜蓿芽菜和干草综合收益最大化原则，本研究推荐返青中期收获30%的苜蓿芽菜为最佳收获方法。

4 结论

返青早期芽菜收获量最低，收获10%芽菜，苜蓿干草的相对饲用价值最高；返青中期芽菜最适合作为食材；返青晚期芽菜收获量最高，收获30%芽菜，苜蓿干草的产量最高，但干草中性和酸性洗涤纤维含量也最高，干草相对饲用价值最低；总体收益分析，返青中期收获30%芽菜时草地的总体收益最高，可以作为提升松嫩较重盐碱化区域紫花苜蓿草地总体收益的最佳收获方法。