王斌，杨雨琦，李满有，倪旺，海艺蕊，张顺香，董秀，兰剑*

（1.宁夏大学农学院，宁夏 银川 750021；2.宁夏草牧业工程技术研究中心，宁夏 银川750021；3.宁夏隆德县城关畜牧兽医工作站，宁夏 固原 756000；4.兰州大学草地农业科技学院，甘肃 兰州 730020）

紫花苜蓿（Medicago sativa）产草量高、营养丰富、适口性好，在国内外广泛种植，被誉为“牧草之王”［1-3］，是建植人工饲草基地的重要草种［4-5］。目前，宁夏紫花苜蓿留床面积33万hm2，是我国苜蓿产业带优势产区之一。近年来，随着国家大力推动“粮改饲”，紫花苜蓿人工草地种植面积越来越多，同时，各大企业以及养殖户对于优质高产的紫花苜蓿追求也越来越高。而播种量和行距配置是影响紫花苜蓿产量形成和营养物质积累的重要因素，其中播种量决定紫花苜蓿的群体大小，行距配置则决定紫花苜蓿群体的均匀性［6］。因此，研究播种量和行距配置对提高紫花苜蓿产量及品质具有重要意义。

科学合理的播种量和行距能够形成较合理的群体结构，可以缓和紫花苜蓿群体与个体之间对生存资源竞争的矛盾［7-9］，进而延长苜蓿寿命，促进可持续性发展，提高紫花苜蓿的产量和品质。但由于各地区水热条件、气候等因素不同，对紫花苜蓿播种量和行距要求也不同。例如，汪堃等［10］、南丽丽等［11］研究甘肃荒漠灌区紫花苜蓿适宜播种量和行距时，发现紫花苜蓿粗蛋白含量和相对饲喂价值在播种量为16.0 kg·hm-2，行距为20 cm时最高。吕会刚等［12］研究表明，在盐碱地区，播种量为22.5 kg·hm-2和行距为15 cm配置时，可促进紫花苜蓿生长，显著提高产量和粗蛋白含量，降低中性和酸性洗涤纤维含量。Elfatih等［13］认为，紫花苜蓿播种量为25 kg·hm-2时干草产量达到最高。张帆等［14］在黄淮海地区开展行距和播种量对紫花苜蓿产量及品质影响的研究，发现行距为20 cm时，干草产量可达18.32 t·hm-2，同时，随着播种量增大，行距减小，紫花苜蓿中性、酸性洗涤纤维含量呈下降趋势。也有学者研究发现，紫花苜蓿播种量在一定范围内，干草产量随着播种量的增加呈上升趋势，当超过一定限度时，产量开始下降［15］。

宁夏引黄灌区作为饲草重要生产区域，光热资源充足，农业生产条件优越，蕴藏着巨大的紫花苜蓿开发潜力［16］。但鲜见不同播种量下行距配置对紫花苜蓿产量及品质影响的报道。鉴于此，本研究通过3年试验，探讨该区域紫花苜蓿适宜播种量及其行距配置，以期为紫花苜蓿生产提供技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验在宁夏大学草业科学专业教学科研基地（N 38°33′26″，E 106°04′12″，海拔1111 m）进行。该地位于宁夏农垦茂盛草业有限公司，属温带大陆性季风气候，年平均气温8.5℃，年均日照时数3100 h，年均降水量190～220 mm，且70%集中在7-9月，年均蒸发量1550 mm。土壤类型为黏壤土，p H值8.3，有机质含量15.26 g·kg-1，碱解氮含量99.72 mg·kg-1，速效钾含量135.21 mg·kg-1，速效磷含量8.24 mg·kg-1。

1.2 试验设计

以宁夏紫花苜蓿主推品种“巨能7”为试验材料，种子发芽率在90%以上，田间出苗率在87%以上。试验采用双因素随机区组设计，设置3个播种量（S1：13.5 kg·hm-2，S2：18.0 kg·hm-2，S3：22.5 kg·hm-2），4个行距配置（R1：15 cm等行距，R2：20 cm等行距，R3：两窄一宽15 cm+15 cm+20 cm，R4：一窄一宽15 cm+20 cm）。共12个处理（表1），每个处理设3个重复，总计36个小区，小区面积为60 m2（10 m×6 m）。2016年4月28日以条播方式进行人工开沟播种，播深2～3 cm，播种前施足基肥。紫花苜蓿每年刈割4茬，各指标分别于2018年于6月2日、7月4日、8月14日、9月23日，2019年于5月27日、6月28日、8月3日、9月15日，2020年于5月29日、6月30日、8月5日、9月20日测定。

表1 播种量、行距配置组合Table 1 Combination of sowing rate and row spacing configuration

紫花苜蓿灌水方式为渗灌（地下滴灌）。滴灌带间隔60 cm，滴头间隔30 cm，滴灌带距离地面20 cm。每年灌水6次，苜蓿春季返青时灌水1次，灌水量为1200 m3·hm-2，生长季内灌水4次（每茬灌水均在苜蓿分枝期），每次灌水900 m3·hm-2，灌越冬水1次，灌水量为1500 m3·hm-2。生育期内施肥4次（第1茬施尿素75 kg·hm-2，磷酸二铵100 kg·hm-2，硫酸钾150 kg·hm-2；第2茬施尿素60 kg·hm-2，磷酸二铵75 kg·hm-2，硫酸钾120 kg·hm-2；第3茬施尿素45 kg·hm-2，磷酸二铵50 kg·hm-2，硫酸钾90 kg·hm-2；第4茬施尿素30 kg·hm-2，磷酸二铵25 kg·hm-2，硫酸钾60 kg·hm-2），与灌水同时进行，将肥料完全溶解到桶中，利用虹吸原理将肥料通过小管均匀冲入出水管道。试验所用肥料：尿素（N≥46%），磷酸二铵（P2O5≥46%），硫酸钾（K2O≥52%）。

1.3 测定指标及方法

以下各农艺性状指标均在紫花苜蓿初花期刈割时测定。

株高：每个小区随机选取30株紫花苜蓿测垂直高度，取平均值。

分枝数：在每个小区内随机取6个1 m样段，从根茎处数其一级分枝数，取平均值。

叶茎比：每个小区随机选取30株紫花苜蓿将茎和叶分离，于105℃杀青1 h，65℃烘干48 h后冷却，称量干重，叶茎比=叶片干重/茎秆干重。

鲜草产量：在每个小区随机取2 m2（1 m×2 m）样方，留茬高度4～5 cm，刈割后称量为鲜草产量，每个小区重复6次，换算出每公顷鲜草产量。

干草产量：将所采集的紫花苜蓿鲜草风干，至恒重后测量干重，换算出每公顷干草产量。

营养品质测定：在每个小区内随机取500 g的鲜草样品，剪为4～5 cm长的小段，于烘箱中105℃下杀青0.5 h左右，65℃烘干48 h至恒重。将烘干的紫花苜蓿草样粉碎，过0.45 mm筛。根据《饲料分析及饲料质量检测技术》［17］测定粗蛋白（crude protein，CP）、中性洗涤纤维（neutral detergent fiber，NDF）、酸性洗涤纤维（acid detergent fiber，ADF）含量。计算饲料相对饲喂价值（relative feed value，RFV）［18］。

1.4 数据分析

采用Excel 2013软件进行数据整理（干草产量4茬累加，其余指标均为4茬平均），利用SPSS Statistics 25.0软件进行统计方差分析、多重比较，用Origin 2018作图。并用SAS 9.4软件对株高（X1）、分枝数（X2）、叶茎比（X3）、干草产量（X4）、粗蛋白（X5）、中性洗涤纤维（X6）、酸性洗涤纤维（X7）、相对饲喂价值（X8）3年平均值进行主成分分析（principal component analysis，PCA）。

2 结果与分析

2.1 播种量和行距对紫花苜蓿农艺性状、产量和营养指标的互作分析

由表2方差分析可知，播种量对分枝数、叶茎比、干草产量、粗蛋白和酸性洗涤纤维含量有显著影响（P<0.05），对株高、中性洗涤纤维和相对饲喂价值无显著影响（P>0.05）；行距对叶茎比、干草产量、粗蛋白、酸性洗涤纤维和相对饲喂价值有极显著影响（P<0.01），对分枝数和中性洗涤纤维有显著影响（P<0.05），对株高无显著影响（P>0.05）；年份对株高、分枝数、叶茎比、粗蛋白、相对饲喂价值、中性和酸性洗涤纤维含量有极显著影响（P<0.01），对干草产量无显著影响（P>0.05）；播种量和行距互作效应对株高、分枝数、叶茎比和酸性洗涤纤维有极显著影响（P<0.01），对干草产量有显著影响（P<0.05），对粗蛋白、中性洗涤纤维和相对饲喂价值无显著影响（P>0.05）；播种量和年份互作效应对分枝数有极显著影响（P<0.01）；行距和年份互作效应对各指标无显著影响（P>0.05）；播种量和行距、年份互作效应对分枝数有显著影响（P<0.05）。

表2 紫花苜蓿农艺性状、产量和营养指标的方差分析Table 2 Analysis of variance of alfalfa agronomic traits，yield and nutritional indicators

2.2 播种量和行距对紫花苜蓿生长性能的影响

由表3可知，播种量对2018-2020年株高无显著影响，对一级分枝数有显著影响（P<0.05）。行距对株高和一级分枝数均有显著影响（P<0.05）。随播种量的增加，一级分枝数呈先增加后减少趋势。株高和一级分枝数3年均值在播种量S2、行距R3条件下均达到最大值。

表3 播种量和行距对紫花苜蓿株高和分枝数的互作Table 3 Interaction of sowing rate and r ow spacing on alfalfa plant height and branch number

由表4可知，在12个播种量和行距配置组合中，2018-2020年株高变化范围分别为75.17～80.93 cm、76.37～83.52 cm、72.21～78.59 cm；2018-2020年一级分枝数的变化范围分别为93～120个、96～129个、94～114个，相同播种量和行距下，2020年株高、一级分枝数整体低于2018和2019年。其中3年株高、一级分枝数均值在S2R3处理下均达到最大。

表4 播种量和行距对紫花苜蓿株高和分枝数的影响Table 4 The effect of sowing rate and r ow spacing on alfalfa plant height and branch number

2.3 播种量和行距对紫花苜蓿叶茎比和干草产量的影响

由表5可知，播种量和行距对2018-2020年叶茎比、干草产量均有显著影响（P<0.05），随播种量的增加，叶茎比和干草产量均呈先增大后减小趋势，其中3年叶茎比和干草产量均值在播种量S2、行距R3条件下达最高，分别为0.83、16.55 t·hm-2和0.81、17.00 t·hm-2。

表5 播种量和行距对紫花苜蓿叶茎比和干草产量的互作Table 5 Interaction of sowing rate and r ow spacing on the leaf-to-stem ratio and hay yield of alfalfa

由表6可知，在12个播种量和行距配置组合中，2018-2020年的叶茎比变化范围分别为0.72～0.87，0.74～0.91，0.71～0.89，3年叶茎比均值在S2R3处理下达到最大，为0.89。干草产量在2018-2020年的变化范围分别为14.85～18.37 t·hm-2、15.12～18.98 t·hm-2、14.27～17.89 t·hm-2，3年干草产量均值在S2R3处理下达最高，为18.41 t·hm-2，显著高于其他处理（P<0.05）。相同播种量和行距下，2020年干草产量整体低于2018和2019年。

表6 播种量和行距对紫花苜蓿叶茎比、干草产量的影响Table 6 The effect of different sowing rate and row spacing on the leaf-stem ratio and hay yield of alfalfa

2.4 播种量和行距对紫花苜蓿中性洗涤纤维（NDF）、酸性洗涤纤维（ADF）含量的影响

由表7可知，播种量和行距对2018-2020年NDF含量均值有显著影响（P<0.05），对ADF含量均值无显著影响。NDF含量随播种量的增加呈先降低后增加的趋势，而ADF含量随播种量的增加呈上升趋势。3年NDF含量均值在播种量S2、行距R2条件下最低；3年ADF含量均值在播种量S1、行距R1条件下最低。

表7 播种量和行距对紫花苜蓿NDF和ADF含量的互作Table 7 Interaction of sowing rate and r ow spacing on NDF and ADF content of alfalfa

由表8可知，在12个播种量和行距配置组合中，2018-2020年NDF含量变化范围分别为35.82%～38.77%、35.35%～39.20%、36.52%～41.22%，3年NDF含量均值最低的是S2R2处理，为36.50%。ADF含量在2018-2020年的变化范围分别为26.15%～31.34%、24.39%～27.59%、28.05%～31.36%，3年ADF含量均值最低的处理是S1R2，为26.59%。

表8 播种量和行距对紫花苜蓿NDF、ADF含量的影响Table 8 Effects of sowing rate and row spacing on NDF and ADF content of alfalfa

2.5 播种量和行距对紫花苜蓿粗蛋白含量（CP）、相对饲喂价值（RFV）的影响

由表9可知，播种量和行距对CP含量和RFV有显著影响（P<0.05），CP含量和RFV随播种量的增加均呈先增加后下降的趋势，其中CP含量和RFV均值在播种量S2条件下最大，在行距R3条件下CP含量均值最高，在行距R2条件下RFV均值最高。

表9 播种量和行距对紫花苜蓿CP含量和RFV的互作Table 9 Interaction of sowing rate and row spacing on CP content and RFV of alfalfa

由表10可知，在12个播种量和行距配置组合中，CP含量在2018-2020年的变化范围分别为18.82%～20.47%、19.31%～22.33%、17.92%～20.21%，其中3年CP含量均值在S2R3处理下达到最高，为21.00%，相同播种量和行距下，2019年CP含量整体高于2018和2020年。2018-2020年的RFV变化范围分别为159.41～175.42、160.73～183.79、149.77～168.50，其中3年RFV均值最大的是S2R2处理，达到171.98。

表10 播种量和行距对紫花苜蓿CP、RFV的影响Table 10 Effects of sowing rate and r ow spacing on CP and RFV of alfalfa

2.6 综合评价

主成分分析能够降低数据维数以消除重叠信息的不利影响。近年来，PCA综合评价方法在作物栽培及牧草选育方面成为热点［19］。对不同播种量和行距配置处理进行评价时，不能只考虑某一个或几个指标的优劣，而应该科学、综合的评价其所有指标。根据特征值大于1原则，可提取3个主成分，累积方差贡献率达到87.553%，代表了总体信息的87.553%（表11）。

表11 主成分的特征值Table 11 Eigen values of principal components

主成分对应的特征向量和载荷矩阵如表12所示，第1主成分主要综合了叶茎比（X3）、干草产量（X4）、分枝数（X2），其载荷值较大，权重系数分别为0.900、0.845、0.825，可称为产量因子。第2主成分主要综合了酸性洗涤纤维（X7）、相对饲喂价值（X8）、粗蛋白（X5），其载荷较大，权重系数分别为0.714、-0.621、0.574，可称为营养因子。第3主成分主要综合了中性洗涤纤维（X6），其载荷值为0.531。

表12 主成分对应的特征向量和载荷矩阵Table 12 The eigenvector s and load matr ix cor r esponding to the pr incipal components

通过主成分1、2、3的特征向量值，得出各主成分综合得分线性方程，以各主成分对应的方差相对贡献率作为权重建立综合评价模型：

通过上述模型计算每个处理的综合得分并进行排名。在主成分1中，排名靠前的是S2R3，S1R3，S2R1；在主成分2中，排名靠前的是S3R4，S3R3，S1R4，S2R3；在主成分3中，排名靠前的是S2R4，S1R2，S1R1，S2R3。根据综合评价模型得分从高到低排名如下：S2R3，S1R3，S2R1，S2R4，S3R2，S3R1，S2R2，S1R4，S1R2，S3R3，S3R4，S1R1（表13）。

表13 播种量、行距综合排名及得分Table 13 Comprehensive rankings and scores of sowing rate and row spacing

3 讨论

3.1 播种量和行距对紫花苜蓿生产性能的影响

适宜播种量和行距配置是有效发挥紫花苜蓿高产潜能的重要因素。分枝数可作为评价紫花苜蓿产量高低的重要指标。目前，关于播种量对紫花苜蓿分枝数影响方面的研究相对较少，本研究连续3年试验发现，紫花苜蓿一级分枝数随播种量的增加呈先增加后减少趋势，且在行距为15 cm+15 cm+20 cm时分枝最多，与王彦华等［20］的研究结果相似。另外，2020年苜蓿一级分枝数整体低于2018和2019年，即分枝数也受苜蓿生长年限的影响，数量会随生长年限的增加下降。近年来，国内外学者通过研究不同播种量对紫花苜蓿产草量的影响已经得到广泛认可。Suttie［21］认为播种量为22.5～30.0 kg·hm-2时，紫花苜蓿产量较高。Jefferson等［15］报道，紫花苜蓿播种量在6.0～18.0 kg·hm-2时，干草产量随播种量的增加呈增加趋势，但超过一定限度时，紫花苜蓿产量便会下降。魏晓艳［22］认为在渗灌条件下，紫花苜蓿播种量为18 kg·hm-2时干草产量达到最高。Lichner等［23］研究发现，增加播种量能够提高紫花苜蓿产量。而Hoveland等［24］证明增加紫花苜蓿播种量对干草产量影响不显著。学者们的研究结果之所以有差异，主要源于不同区域水热、气候等条件存在差异。本研究得出，播种量对干草产量有显著影响，干草产量随着播种量的增加呈先增加后降低的趋势，且在播种量为18 kg·hm-2时苜蓿干草产量达到最高。与前人研究结果相似，主要原因是：增加播种量就是增加单位面积植株数量，可以弥补紫花苜蓿分枝的空间，当播种量超过一定限度，单位面积植株数量过大，群体通风透光性差，影响紫花苜蓿正常光合作用，此时苜蓿产生自疏现象［25］，进而苜蓿产量下降。

许多学者在行距配置对紫花苜蓿产草量的影响方面进行了大量研究，但结果不尽相同。刘东霞等［26］研究得出，在行距为20、30、40、50 cm 4个处理中，2年苜蓿产量均以20 cm行距最高，干草产量随行距的加大呈下降趋势。孙仕仙等［27］研究报道，干草产量在行距为36 cm时最高。孟凯等［25］研究发现，行距为15和30 cm时产量达到最高。在本试验中，连续3年苜蓿干草产量均在行距为15 cm+15 cm+20 cm时最高，与前人研究结果接近，说明两窄一宽这种行距配置是宁夏引黄灌区紫花苜蓿最适宜的种植方式，可以促进植株高效利用单位面积内光、热、水、肥等环境资源，进而获得较高的产量。本研究还发现，紫花苜蓿干草产量还受生长年际的影响，与前人研究结果吻合［28］。

3.2 播种量和行距对紫花苜蓿营养品质的影响

紫花苜蓿的粗蛋白、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维含量和相对饲喂价值是评定其营养品质的重要指标。目前，市场上一般认为优质紫花苜蓿CP>19%，NDF<40%，ADF<31%，RFV>155［29］。本研究发现，综合3年数据，播种量13.5 kg·hm-2+行距15 cm、播种量22.5 kg·hm-2+行距20 cm组合的CP含量低于19%，其他播种量和行距组合处理的CP含量均高于19%，说明适宜的播种量和行距配置能够提高CP含量。在本试验中，3年NDF和ADF含量均值都满足优质苜蓿标准，表明不同播种量、行距配置下的紫花苜蓿适口性和消化率均为最优。同时，本研究中各处理的RFV均高于155，达到特优苜蓿等级。

不同播种量和行距对紫花苜蓿品质影响的研究较为成熟。魏永鹏等［30］研究发现，播种量为16 kg·hm-2+行距20 cm时，紫花苜蓿CP含量最高，NDF、ADF含量最低。Lloveras等［31］认为播种量对紫花苜蓿营养品质无显著影响。本研究得出紫花苜蓿CP含量在播种量为18 kg·hm-2和行距为15 cm+15 cm+20 cm时最高，与前人研究结果有所差异，主要原因是S2R3处理的苜蓿叶茎比显著高于其他处理，而紫花苜蓿中70%的CP来源于叶片，且叶片中CP含量远远高于茎［32］，叶茎比越大，紫花苜蓿的CP含量就越高。紫花苜蓿NDF含量在播种量18 kg·hm-2+行距20 cm时最低，ADF含量在播种量13.5 kg·hm-2+行距20 cm时最低，与前人研究结果相反，原因可能是行距削弱了播种量的影响效应。

4 结论

在宁夏引黄灌区紫花苜蓿栽培中，合理的播种量和行距配置能显著提高紫花苜蓿生产性能和营养品质。其中分枝数、叶茎比、干草产量、粗蛋白含量和相对饲喂价值随播种量的增加和行距的变化呈先增加后降低的趋势；综合3年平均数据，播种量为18 kg·hm-2和行距为15 cm+15 cm+20 cm处理的干草产量（18.41 t·hm-2）和粗蛋白含量（21.00%）最高；中性洗涤纤维（36.50%）和酸性洗涤纤维（26.59%）含量在行距为20 cm时最低；相对饲喂价值（171.98）在播种量为18 kg·hm-2和行距为20 cm时最高。经PCA对苜蓿产量和品质进行综合评价得出，播种量为18 kg·hm-2、行距为15 cm+15 cm+20 cm有利于提高宁夏引黄灌区紫花苜蓿产量和品质。