全 文 ：文章编号: 1007-0435( 2004) 04-0264-04
苜蓿生长和营养物质动态研究
王庆锁
(中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所,北京 100081)
摘要: 苜蓿从返青到盛花期,株高和产草量呈 Logist ic型增长;粗蛋白质、粗灰分和磷含量呈线性负增长; 粗纤维含量呈
线性正增长;粗脂肪和钙含量与时间无相关性;叶片、粗蛋白质、粗脂肪、粗灰分和磷的产量呈二次型增长; 茎、粗纤维和
钙的产量呈直线型增长。
关键词: 草原学; 动态模式; 生长; 营养成分; 苜蓿
中图分类号: S 816;　　　文献标识码: A
Dynamics of Alfalfa Growth and Nutrient in the Growing Period
WANG Q ing-suo
( Instit ute o f Agr icult ur al Env ir onment and Sustainable Development, Chinese Academy of
Ag ricultural Sciences, Beijing 100081, China)
Abstract: Fr om the period w hen al falfa turns green to it s ful l blooming period, the legumes plant height and
yield increase in a log ist ic model. Its cr ude protein, crude ash and pho spho rus content decr ease in a lineal form ,
w hile it s crude f iber increases. T he legumes yield of crude fat and calcium content has nothing to do w ith the
plant g row th t ime. The y ield of leaves, crude pro tein, fat and ash, as w ell as that of phosphorus content
increase in a quadrate pat tern, w hile the y ield of stems, crude f iber and calcium content accr ue in a lineal style.
Key words : Grassland science; Dynam ic model; Grow th; Nutrient ; Al falfa
　　苜蓿生育阶段营养成分[ 1～4]动态规律研究已有报
道, 如许令妊等 [ 5]关于 8种紫花苜蓿的蔗糖、还原糖、含
糖率、蛋白质、蛋白质氮、非蛋白质氮含量的动态研究,
孙启忠等[ 6]对敖汉苜蓿整株、枝条、叶片的粗蛋白质和
中性洗涤纤维含量等动态进行研究,以及对苜蓿最适刈
割期的探讨[ 4～7]。本文以实测数据为基础,通过回归分
析建立苜蓿生育期间生长和营养成分的动态模型, 同时
以营养成分的产量为指标,探讨苜蓿的最适刈割期。
1　材料与方法
1. 1　试验在中国农业科学院畜牧研究所试验区进行。
供试苜蓿品种为美国“皇后”( Medicago sat iva L. cv .
M ult iqueen)。
1. 2　1998年 8月 26日播种, 行距 35 cm ,播种量 15
kg/ hm 2。小区面积 5×2. 5 m,重复6次。播前开沟, 施
尿素 30 kg / hm2和过磷酸钙 1500 kg / hm 2, 施后覆土。
整地前灌水 1次, 入冬后和返青时各灌水一次。
1. 3　测定项目　1999年 4月 11日首次取样,以后每
隔 5 d取样一次。在试验区选择长势一致处取样,取样
面积 1 m×1. 4 m(长 1 m,宽 4行) ,重复 3次。生育期
间测试株高( 5株) ;齐地刈割测定鲜草产量; 随机取鲜
草 1 kg 风干后,称风干重和含水量; 随机选取 100 g
鲜草待茎叶分离后, 分别称鲜重, 风干后称干重; 混合
叶和茎的风干样品,测定营养成分。
1. 4　营养成分测定　苜蓿营养成分测定在中国农业
科学院畜牧研究所分析室进行, 样品为风干样。采用
烘干法( 100～105℃,烘干 8 h)测定风干样品的含水
量;采用凯氏定氮法测粗蛋白质含量;用瑞典特卡托全
自动测定仪测定粗脂肪和粗纤维含量; 采用灼烧法
( 600℃, 3 h)测试粗灰分含量; 利用 EDTD 快速测试
钙( Ca)含量;用钼酸铵比色法测磷( P )含量。
收稿日期: 2003-9-10;修回日期: 2004-5-11
基金项目:国家科技攻关项目资助( 96-016-01-05和 2002BA518A03-02)
作者简介:王庆锁( 1964-) ,男,博士,副研究员,主要从事生态学、草地学研究, E -mail : w angqs@ cjac. org. cn
第 12卷　第 4期
　Vo l. 12　　No. 4
草　地　学　报
ACT A AGRESTIA SIN ICA
　2004 年　12 月
　Dec. 　2004
1. 5　数据分析
运用线性回归分析法,采用 M initab软件, 构建苜
蓿生长、营养成分含量和产草量的动态模型;并确定苜
蓿株高、产草量和营养成分之间的相关关系。
2　结果与分析
2. 1　生长发育动态
苜蓿于 1999年 3月 6日返青, 5月 1日现蕾, 5月
11日蕾末出现零星花序, 5月 16日初花, 5月 22日盛
花, 5月 30 日结荚。
2. 2　株高和产草量动态
2. 2. 1　苜蓿返青后, 由于气温低且不稳定,生长缓慢,
到 4月 11日株高和鲜干草产量分别为 18 cm、7000和
896. 4 kg / hm
2 , 日增长速率很低, 分别为 0. 5 cm/ d、
194. 4和 24. 85 kg/ hm2·d。进入 4月中旬, 气温持续
上升, 苜蓿生长迅速,持续到 5月 11日(现蕾末期)。在
这段时期,苜蓿日增长速率出现有两个高峰期, 第一次
在 4月 17～27日,苜蓿株高、日增长速率和鲜干草产量
分别达到 2. 0 cm/ d、923. 08和 153. 19 kg/ hm 2·d,第
二次在5月6～11日, 分别为 1. 6 cm/ d、600和 241. 86
kg/ hm2·d, 前者, 株高和鲜草日增长速率均高于后
者, 而干草日增长速率则低于后者。5月11日进入初花
期, 苜蓿生长又趋缓慢(表 1)。总之,苜蓿株高、产草量
在生育期间符合 Logistic型增长模式, 其方程为:
H= 76/ ( 1+ e6. 04- 0. 124t ) ( r= 0. 966, p < 0. 01)
Y f = 28650. 5/ ( 1 + e
8. 2- 0. 18t ) ( r = 0. 946, p <
0. 01)
Y d= 6353. 5/ ( 1+ e8. 04- 0. 157t ) ( r = 0. 916, p <
0. 01)
式中H、Y f、Y d分别为苜蓿株高、鲜干草产量, t为返青
后的天数, r 为相关系数, p 为回归检验水平。
2. 2. 2　苜蓿株高和产草量动态模式基本上一致,相关
系数达 0. 95以上,呈极显著相关,其回归方程为:
Y f= 1998+ 376H( r = 0. 957, p < 0. 01) ; Y d= - 1120
+ 99H ( r= 0. 978, p < 0. 01)
表 1　苜蓿生长动态
T able 1　Dynamics o f alfalfa g rowt h
时间
T ime
生育期
Grow ing
period
株高与产草量动态
Dyn amics of height and product ion
株高与产草量增长率
Grow th rat io of heig ht and product ion
株高
Height
(cm)
鲜草
Fr esh
pr odu ct ion
( k g/ hm2)
风干草
Air -dried
product ion
( kg/ hm2)
风干叶
Air-dr ied
leaf
( kg/ hm 2)
风干茎
Air-dried
s tem
( kg/ hm2)
株高
Heigh t
(cm/ d)
鲜草
Fresh
produ ct ion
( kg /hm2)
风干草
Air -d ried
production
( kg/ hm2)
风干叶
Air-dried
leaf
( kg/ hm 2)
风干茎
Air-dried
s tem
(k g/ hm2)
11/ 4 营养 Vegetat ive 18. 0 7000. 0 894. 6 672. 8 221. 8 0. 5 194. 44 24. 85 18. 69 6. 16
17/ 4 营养 Vegetat ive 26. 0 11269. 2 1524. 7 1020. 3 504. 4 1. 3 711. 53 105. 02 57. 92 47. 10
27/ 4 营养 Vegetat ive 46. 2 20500. 0 3056. 6 1590. 7 1465. 9 2. 0 923. 08 153. 19 57. 04 96. 15
1/ 5 始蕾 Firs t bud 50. 3 23115. 4 3660. 1 1679. 0 1981. 1 1. 0 653. 85 150. 88 22. 08 128. 80
6/ 5 中蕾 M id bud 57. 4 25000. 0 4374. 5 1876. 4 2498. 1 1. 4 376. 92 142. 88 39. 48 103. 40
11/ 5 蕾末 Late bud 65. 3 28000. 0 5583. 8 2265. 6 3318. 2 1. 6 600. 00 241. 86 77. 84 164. 02
16/ 5 初花 Firs t bloom 70. 8 28269. 2 5986. 3 2258. 6 3727. 7 1. 1 53. 84 80. 50 - 140. 00 81. 90
22/ 5 盛花 Ful l bloom 73. 6 28615. 4 6323. 4 2093. 2 4230. 2 0. 6 57. 70 56. 18 - 27. 57 83. 75
2. 3　风干草比和茎叶比动态
从返青到盛花期, 苜蓿风干草比例( P T)、风干叶
比例( P L)、风干茎比例( PS )和茎叶比( R S/ L)随着时间
的递增而增加(表 2) ,其线性回归方程如下:
PT = 3. 04+ 0. 246t ( r= 0. 956, p< 0. 01)
PL= 7. 55+ 0. 187t ( r = 0. 818, p < 0. 01)
PS= - 5. 49+ 0. 38t ( r= 0. 963, p < 0. 01)
RS / L= - 0. 116+ 0. 0406t ( r = 0. 991, p < 0. 01)
在 5月 11日前,风干叶比例大于茎, 5月 11日以
后则相反。
2. 4　营养成分含量动态
2. 4. 1　在生育期,苜蓿的营养成分随着时间的变化不
尽相同(表 3) , 其中粗蛋白质含量随着时间的增长而
递减。在 4月 11日,粗蛋白质含量为 36. 67%, 以后迅
速下降; 4月 11～17日, 粗蛋白质含量日递减率达
0. 75% / d,以后下降较为缓慢, 日递减率较小; 5月 6～
11日,日递减率最小, 为 0. 11% / d; 5月 11～16日, 日
递减率迅速上升, 达 0. 65%/ d,以后递减率变化较小。
2. 4. 2　粗纤维含量随着时间的延长而递增,其间出现
两个峰值, 4月 17～27日,日递增率为 0. 64%/ d,这与
植株快速长高有关; 5 月 11～16 日, 日递增率为
0. 57% / d,与开花后迅速老化有关。
2. 4. 3　粗灰分和磷含量随着时间增加而递减, 粗脂肪
和钙含量的波动较大。
265第 4期 王庆锁:苜蓿生长和营养物质动态研究
总之, 在苜蓿生育期间,粗蛋白质、粗灰分和磷的
含量与时间呈负相关; 粗纤维、无氮浸出物的含量与时
间呈正相关; 粗脂肪和钙的含量与时间变化无关,其线
性回归方程如下:
Pcp= 52. 2- 0. 477t ( r = 0. 967, p < 0. 01)
Pash= 18. 5- 0. 116t ( r= 0. 922, p< 0. 01)
Pp= 0. 728- 0. 00664t ( r = 0. 916, p < 0. 01)
Pcf= - 5. 18+ 0. 518t ( r = 0. 988, p< 0. 01)
Pnm= 32. 3+ 0. 0735t ( r= 0. 811, P< 0. 01)
Pfat= 2. 14+ 0. 0019t ( r = 0. 005, p < 0. 869)
Pca= 2. 32- 0. 00811t ( r = 0. 329, p < 0. 137)
式中 P cp、Pash、Pp、Pcf、Pnm、Pfat和 P ca分别代表为粗蛋白
质、粗灰分、磷、粗纤维、无氮浸出物、粗脂肪和钙的含
量, t为返青后的天数, r 为相关系数, p 为回归检验的
显著水平。
表 2　风干草及茎叶比动态
Table 2　T he ratio o f air-dried alfalfa
pr oduction, lea f and stem
时间
T ime
风干草比
Percent age of
air-dried produ ct ion
( % )
风干叶比
Per cen t age of
air-dried leaf
( % )
风干茎比
Percent age of
air-dried stem
( % )
茎/叶
Rat io of
stem to leaf
11/ 4 12. 780 12. 816 8. 123 0. 3296
17/ 4 13. 530 17. 072 11. 096 0. 4944
27/ 4 14. 910 18. 285 14. 513 0. 9216
1/ 5 15. 834 16. 278 13. 942 1. 1800
6/ 5 17. 498 19. 271 18. 518 1. 3313
11/ 5 19. 942 20. 941 20. 404 1. 4646
16/ 5 21. 176 20. 096 20. 153 1. 6504
22/ 5 22. 098 21. 788 24. 555 2. 0210
　　* 风干草比例= 风干草/鲜草; 风干叶比例= 风干叶/鲜叶;风干茎
比例= 风干茎/鲜茎
Rat io of air -dried product ion= air-dried pr odu ct ion/ f resh produ c-
t ion. Ratio of air-dried leaf= air-dried leaf/ f reshleaf . Rat io of air-dried
stem= air -dried stem/ f resh s tem
表 3　营养成分动态( %、% / d)
T able 3　Dynamics o f alfa lfa nutr ient( % 、% / d)
时间
T ime
营养成分含量 Percent of al falfa nu trient 营养成分含量增长率 Grow th rat io of alfalfa nut rient
Cp C f Fat Nm Ash Ca P Cp Cf Fat Nm Ash Ca P
11/ 4 36. 67 13. 44 1. 70 34. 42 13. 77 1. 82 0. 54
17/ 4 32. 18 15. 50 2. 50 35. 54 14. 28 2. 20 0. 42 - 0. 75 0. 34 0. 13 0. 18 0. 09 0. 063 - 0. 020
27/ 4 26. 66 21. 88 2. 23 36. 38 12. 85 1. 96 0. 34 - 0. 55 0. 64 - 0. 03 0. 08 - 0. 14 - 0. 024 - 0. 008
1/ 5 24. 14 25. 06 2. 43 36. 13 12. 24 2. 06 0. 36 - 0. 63 0. 62 0. 05 - 0. 06 - 0. 15 0. 025 0. 005
6/ 5 21. 70 26. 79 2. 95 37. 77 10. 79 1. 67 0. 31 - 0. 49 0. 35 0. 10 0. 33 - 2. 09 - 0. 078 - 0. 010
11/ 5 21. 13 29. 23 2. 04 37. 17 10. 43 1. 65 0. 28 - 0. 11 0. 49 - 0. 18 - 0. 12 - 0. 07 - 0. 004 - 0. 006
16/ 5 17. 90 32. 07 2. 10 37. 47 10. 46 1. 69 0. 27 - 0. 65 0. 57 0. 01 - 0. 06 0. 01 - 0. 008 - 0. 002
22/ 5 17. 34 33. 48 2. 05 37. 40 9. 73 1. 80 0. 23 - 0. 09 0. 24 - 0. 01 - 0. 01 - 0. 12 0. 018 - 0. 007
　　* C p:粗蛋白质 Crud e protein　Cf :粗纤维 Crude f iber　Fat : 粗脂肪 Crude fat
Nm:无氮浸出物 M at ter w ithout nit rogen　Ash:粗灰分 Ash　C a:钙 Calcium　P:磷 Phosph orus
2. 4. 4　对苜蓿而言,叶是营养物质(如粗蛋白质、矿物
质元素和维生素等)的富集区,而茎作为输导和机械组
织,主要以纤维的形式存在。随着苜蓿高度的增加, 叶
量相对减少, 茎量相对增加,茎叶比增加, 即粗纤维含
量增加,同时伴随着营养物质(如粗蛋白质、粗灰分等)
的减少;粗蛋白质、粗灰分和磷含量与株高、茎叶比呈
负相关;粗纤维含量与株高和茎叶比呈正相关; 粗脂肪
和钙含量与株高、茎叶比无相关(表 4)。
表 4　营养成分与株高、茎叶比的线性相关
Table 4　Cor r elation coefficient bet ween alfalfa nutr ient
and height , r atio of stem and leaf
项目
It em
株高
Height
茎叶比
Rat io of stem t o leaf
粗纤维
Crude f iber
R p R p R p
粗蛋白质 Cp - 0. 963 0. 001 - 0. 953 0. 001 - 0. 981 0. 001
粗纤维 Cf 0. 992 0. 001 0. 978 0. 001
粗脂肪 Fat 0. 012 0. 792 0. 006 0. 861 0. 008 0. 835
粗灰分 Ash - 0. 916 0. 001 - 0. 924 0. 001 - 0. 928 0. 001
钙 Ca - 0. 354 0. 120 - 0. 314 0. 140 - 0. 351 0. 122
磷 P - 0. 932 0. 001 - 0. 828 0. 001 - 0. 905 0. 001
2. 5　营养成分产量动态
2. 5. 1　苜蓿返青后,粗蛋白质产量逐渐增加(表 5) , 5
月 11日达到高峰, ( 1077. 1 kg/ hm 2, )以后有所降低,
在前期粗蛋白质含量虽高, 但因苜蓿生长缓慢, 粗蛋白
质产量较低, 故日增长速率较小, 在 4 月 11日前仅为
8. 15 kg/ hm
2·d。4月中旬以后,粗蛋白质产量的日增
长速率迅速增大, 4月 17日为 24. 45 kg / hm 2·d, 4月
27日达30. 44 kg / hm2·d, 出现第一个峰值;随后为缓
慢增长阶段, 5月 11日粗蛋白质日增长速率出现第二
次高峰( 43. 24 kg / hm2·d, ) ,比第一峰值高。5月 11
日后则呈负增长或缓慢增长。
2. 5. 2　粗灰分、磷和粗脂肪的产量与粗蛋白质产量的
变化趋势相似,但粗灰分和磷的产量在 5月 16日达到
最大, 比粗蛋白质产量峰值略晚, 分别为 571. 69 和
14. 96 kg / hm
2。
2. 5. 3　粗脂肪产量在 5月 6日最高,比粗蛋白质产量
出现早( 117. 74 kg/ hm 2。) ,粗纤维、无氮浸出物和钙
产量则持续上升。
2. 5. 4　苜蓿生育期间营养成分产量动态模式各异, 其
中粗蛋白质产量( Y cp)、粗脂肪产量( Y fat)、粗灰分产量
266 草　地　学　报 第 12卷
表 5　营养成分产量动态( ( kg / hm2、kg / hm2·d)
T able 5　Dynamics o f alfalfa nutr ient yield( kg / hm、kg / hm2·d)
时间
T ime
营养成分产量 Percent of alfalfa nut rient yield 营养成分含量增长率 Grow th rat io of alfalfa nut rient yield
Cp C f Fat Nm Ash Ca P Cp Cf Fat Nm Ash Ca P
11/ 4 293. 5 107. 6 13. 6 307. 9 110. 2 14. 6 4. 3 8. 15 2. 99 0. 38 8. 55 3. 06 - 0. 41 0. 12
17/ 4 440. 2 212. 1 34. 2 542. 0 195. 3 30. 0 5. 8 24. 45 17. 41 3. 43 39. 02 14. 18 2. 58 0. 25
27/ 4 744. 6 611. 3 62. 4 1111. 8 358. 8 54. 7 9. 5 30. 44 39. 92 2. 82 56. 98 16. 35 2. 47 0. 37
1/ 5 799. 7 830. 1 80. 5 1322. 1 405. 5 68. 1 12. 1 13. 79 54. 70 4. 54 52. 58 11. 67 3. 34 0. 65
6/ 5 860. 9 1062. 6 117. 2 1652. 2 427. 8 66. 1 12. 3 12. 23 46. 49 7. 34 66. 02 4. 46 - 0. 44 0. 04
11/ 5 1077. 1 1089. 8 103. 9 2075. 6 531. 6 84. 3 14. 5 43. 24 85. 43 - 2. 68 84. 68 20. 75 3. 65 0. 44
16/ 5 978. 2 1752. 8 114. 9 2243. 1 571. 7 92. 2 15. 0 - 19. 79 47. 21 2. 22 33. 5 8. 02 1. 57 0. 10
22/ 5 1000. 4 1934. 4 118. 2 2364. 9 561. 5 103. 7 13. 3 3. 70 29. 94 0. 55 20. 30 - 1. 70 - 1. 92 - 0. 28
( Y ash )和磷产量( Y P)呈二次曲线,而粗纤维产量( Y cf )、
无氮浸出物产量( Y nm)和钙产量( YCa)则呈直线形式,
其回归方程为:
Y cp= - 1630+ 68. 8t- 0. 446t
2 ( r= 0. 967, p < 0. 01)
Y fat = - 228+ 8. 41t- 0. 0504t 2 ( r= 0. 951, p< 0. 01)
Y ash= - 778+ 30. 4t- 0. 165t
2
( r = 0. 985, p < 0. 01)
Y P= - 24. 3 + 1. 01t - 0. 00667t
2 ( r = 0. 954, p <
0. 01)
Y cf= - 1774+ 48. 1t ( r = 0. 977, p < 0. 01)
Y nm= - 1686+ 54. 5t ( r = 0. 986, p < 0. 01)
YCa= - 59. 6+ 2. 15t ( r = 0. 983, p < 0. 01)
苜蓿粗蛋白质、粗灰分和磷产量与叶产量的相关系
数达 0. 97以上, 而粗纤维、无氮浸出物和钙产量与茎产
量密切相关,特别是粗纤维和无氮浸出物的相关系数达
0. 99以上;粗纤维、无氮浸出物和钙产量与茎叶比和株
高的相关系数高于粗蛋白质、粗灰分和磷产量(表6)。
表 6　营养成分产量与叶产量、茎产量、茎叶比、
株高之间的线性相关
T able 6　Co rr elation coefficient betw een a lfalfa nut rient yield
and leaf y ield, st em yield, height and ratio of stem t o leaf
项目
Item
叶产量
Leaf yield
茎产量
S tem yield
茎叶比 Rat io
of stem to leaf
株高
Height
粗蛋白质产量
Yield of Cp
0. 985 0. 876 0. 865 0. 952
粗纤维产量
Yield of Cf
0. 862 0. 996 0. 961 0. 945
粗脂肪产量
Yield of Fat
0. 906 0. 878 0. 897 0. 934
无氮浸出物产量
Yield of Nm
0. 937 0. 991 0. 965 0. 985
粗灰分产量
Yield of Ash
0. 979 0. 945 0. 932 0. 991
钙产量
Yield of Ca
0. 916 0. 961 0. 936 0. 979
磷产量
Yield of P
0. 975 0. 866 0. 847 0. 932
2. 6　苜蓿适宜刈割期
根据苜蓿营养成分产量的动态, 选择粗蛋白质产
量最高时作为最适刈割期。在本研究中,“皇后”苜蓿粗
蛋白质产量最高值出现在 5月 11 日, 即现蕾末期, 其
干草产量分别相当于初花期的 93. 3%和盛花期的
88. 3% ,此时粗蛋白质含量为 21. 73% ,到初花期, 粗
蛋白质含量每日以 0. 65%/ d的速率递减, 到 5月 16
日下降到 17. 9% ,届时,粗灰分和磷产量也较高,分别
为 5月 16日最高值的 93. 0%和 97. 0%。
3　讨　论
苜蓿刈割必须考虑其产草量、质量和持久性等因
素。苜蓿叶片的营养价值大于茎,幼嫩植株的叶量多,
营养价值高。随着生育期的延续,株高和产草量递增,
但由于叶量相对减少, 干草质量下降。早割可获得优质
饲草,但产草量低,而且频繁刈割,则降低其持久性。以
前,许多研究认为初花期( 10% 开花)为苜蓿最佳刈割
期,可兼顾产草量和营养物质含量(主要是粗蛋白质)
及其持久性, 也有学者认为苜蓿根颈长出新枝时即可
进行刈割。本研究以粗蛋白质产量为指标确定苜蓿的
适宜刈割期为现蕾末期,这时,干草产量和粗蛋白质含
量较高,而且根颈开始出现新枝。据此,笔者认为苜蓿
出现零散花朵时刈割, 比初花期更便于掌握,对大面积
生产, 更易保证产品质量, 此时刈割, 苜蓿草粉能达到
我国颁布的二级标准或 AAFCO三级标准。如在初花
期收割,则相当于我国三级标准或AAFCO 五级标准。
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267第 4期 王庆锁:苜蓿生长和营养物质动态研究