灌区苜蓿田间晾晒干燥速率与营养物质变化对主要环境因素的响应

doi:10.11686/cyxb2025103

摘要/Abstract

摘要：

为解析田间晾晒苜蓿干燥速率变化和营养物质耗损过程，揭示影响苜蓿干草调制的主要环境因素。通过对引黄灌区不同收获茬次机械刈割压扁晾晒苜蓿的植株含水量及主要营养物质［粗蛋白（CP）、粗灰分（Ash）、粗脂肪（EE）、中性洗涤纤维（NDF）、酸性洗涤纤维（ADF）、可溶性碳水化合物（WSC）、相对饲喂价值（RFV）］含量的定时采集，结合晾晒过程中田间气象要素与土壤水分含量的监测，分析苜蓿晾晒水分散失、营养物质变化过程，通过相关性分析，明确影响干燥速率、营养物质变化的主要环境因素。结果表明：1）苜蓿晾晒过程中，生理干燥阶段占晾晒历时的比例为19.80%~52.25%，随5-9月收获季节的延续生理干燥阶段历时占比逐步减小；全株的干燥速率介于茎和叶片之间，在生理干燥阶段干燥速率为：叶片>全株>茎，而在生化干燥阶段为：茎>全株>叶片，且生理干燥阶段茎、叶片及全株干燥速率分别是生化干燥阶段的1.79、7.69和3.43倍。2）营养物质CP、WSC、EE含量和RFV在晾晒始末、生理及生化干燥阶段均有下降，而Ash、NDF和ADF含量则为上升，且EE、RFV、WSC的损失以及Ash、NDF和ADF的增加主要发生在生理干燥阶段，其损失率和增幅占比分别为52.09%~75.00%和48.53%~62.94%，而CP的损失主要发生在生化干燥阶段，其损失率占比达71.18%~75.82%。3）环境因素对干燥速率的影响为：气温>太阳辐射强度>风速>空气相对湿度>0~10 cm土壤含水量，且气温、太阳辐射强度、风速是影响干燥速率的主效因子，均与干燥速率呈显著或极显著正相关关系；影响营养物质含量的主要环境因素为：气温、风速、空气相对湿度和0~10 cm土壤含水量。

关键词: 苜蓿, 田间晾晒, 环境因素, 干燥速率, 营养品质

Abstract:

This study comprehensively analyzed the dynamics of drying rate and nutrient content during natural drying of alfalfa （Medicago sativa） in irrigated regions to better understand the key environmental factors influencing alfalfa hay drying. Meteorological and soil moisture data were collected and plant traits including water content， and major nutrient components （crude protein， CP； crude ash， Ash； ether extract， EE； neutral detergent fiber， NDF； acid detergent fiber， ADF； water-soluble carbohydrate， WSC； and relative feeding value， RFV） were measured in alfalfa with flattened stems harvested using mechanical equipment， at different cutting dates. The processes of water loss and nutrient changes were analyzed， and key environmental factors affecting drying rate and nutrient dynamics were identified through correlation analysis. Furthermore， the study divided the natural drying process of alfalfa into physiological （from cutting of alfalfa to when the whole-plant moisture content decreased to approximately 40%） and biochemical （the whole-plant moisture content decreased from 40% to 18%） drying stages， and analyzed and compared these two stages respectively. The results showed that： 1） The physiological drying stage accounted for 19.80%-52.25% of the total natural drying process， with the proportion decreasing gradually as cutting dates from May to September were delayed. During the physiological drying stage， drying rates followed the order： leaves>whole plant>stems； in contrast， the biochemical drying stage exhibited the order： stems>whole plant>leaves. Drying rates of stems， leaves， and whole plants in the physiological drying stage were 1.79-， 7.69-， and 3.43-fold higher， respectively， than those in the biochemical drying stage. 2） Contents of CP， WSC， EE， and RFV decreased throughout the drying process （including the beginning and end of drying， for both physiological and biochemical drying stages）， whereas Ash， NDF， and ADF contents increased. Losses of EE， RFV， WSC or gains of Ash， NDF， ADF occurred during the physiological stage， with loss rates ranging from 52.09%-75.00% and gain rates from 48.53%-62.94%. CP loss primarily occurred during the biochemical drying stage， accounting for 71.18%-75.82% of total loss. 3） During alfalfa drying， environmental factors influenced drying rate in the order： air temperature>solar radiation intensity>wind speed>air relative humidity>0-10 cm soil moisture. The key factors （air temperature， solar radiation intensity， and wind speed） showed significant （P<0.05） or highly significant （P<0.01） positive correlations with drying rate. Nutrient content in alfalfa hay was primarily affected by air temperature， wind speed， air relative humidity， and 0-10 cm soil moisture.

Key words: alfalfa, natural drying, environmental factors, drying rate, nutritional quality

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图/表 6

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茬次 Stubble	刈割日期 Cutting date （month-day）	鲜草产量 Fresh grass yield （t·hm^-2）	晾晒厚度Drying thickness （cm）	晾晒历时 Drying time （h）	天气状况 Weather conditions	太阳辐射强度Solar radiation intensity （W·m^-2）	气温 Air temperature （℃）	空气相对湿度Air relative humidity （%）	风速 Wind speed （m·s^-1）	刈割时0~10 cm土壤含水量 Soil water content at 0-10 cm when cutting （%）
第1茬 The first stubble	5-25	23.40	10	55.5	晴Sunny，有风Wind	417.90	24.73	14.17	3.73	11.76
第2茬 The second stubble	6-30	21.55	7	74.5	晴Sunny，阵风Gust，7月1日下午阵雨July 1st afternoon shower	482.55	29.08	40.25	1.02	14.49
第3茬 The third stubble	7-31	10.83	4	31.5	晴Sunny，有风Wind	481.83	34.01	37.53	0.88	14.23
第4茬 The fourth stubble	9-14	12.34	5	50.5	晴转多云Sunny change to cloudy，有风Wind	246.30	22.54	45.17	0.89	10.74

茬次 Stubble	刈割日期 Cutting date （month-day）	鲜草产量 Fresh grass yield （t·hm^-2）	晾晒厚度Drying thickness （cm）	晾晒历时 Drying time （h）	天气状况 Weather conditions	太阳辐射强度Solar radiation intensity （W·m^-2）	气温 Air temperature （℃）	空气相对湿度Air relative humidity （%）	风速 Wind speed （m·s^-1）	刈割时0~10 cm土壤含水量 Soil water content at 0-10 cm when cutting （%）
第1茬 The first stubble	5-25	23.40	10	55.5	晴Sunny，有风Wind	417.90	24.73	14.17	3.73	11.76
第2茬 The second stubble	6-30	21.55	7	74.5	晴Sunny，阵风Gust，7月1日下午阵雨July 1st afternoon shower	482.55	29.08	40.25	1.02	14.49
第3茬 The third stubble	7-31	10.83	4	31.5	晴Sunny，有风Wind	481.83	34.01	37.53	0.88	14.23
第4茬 The fourth stubble	9-14	12.34	5	50.5	晴转多云Sunny change to cloudy，有风Wind	246.30	22.54	45.17	0.89	10.74

晾晒时段 Drying stage	植株部位 Plant parts	干燥速率Drying rate
晾晒时段 Drying stage	植株部位 Plant parts	第1茬 The first stubble	第2茬 The second stubble	第3茬 The third stubble	第4茬 The fourth stubble	均值 Average value
晾晒始末 Drying process	茎Stems	1.04±0.08b	0.85±0.04b	1.53±0.11c	0.87±0.06b	1.07±0.02c
	叶片Leaves	1.18±0.06a	0.95±0.07a	2.26±0.14a	1.12±0.09a	1.38±0.04a
	全株Total plant	1.07±0.10ab	0.87±0.08ab	1.78±0.12b	1.02±0.08ab	1.19±0.05b
生理干燥 Physiological drying stage	茎Stems	0.86±0.07c	1.16±0.10c	3.35±0.18c	1.61±0.11c	1.75±0.07c
	叶片Leaves	1.98±0.11a	1.57±0.06a	7.35±0.24a	4.20±0.26a	3.77±0.16a
	全株Total plant	1.17±0.08b	1.32±0.08b	4.69±0.31b	2.95±0.17b	2.54±0.12b
生化干燥 Biochemical drying stage	茎Stems	1.23±0.06a	0.69±0.03a	0.97±0.07a	0.69±0.04a	0.89±0.05a
	叶片Leaves	0.31±0.02c	0.61±0.05b	0.66±0.04c	0.36±0.02c	0.49±0.03c
	全株Total plant	0.95±0.04b	0.63±0.03ab	0.87±0.06b	0.55±0.04b	0.74±0.04b

晾晒时段 Drying stage	植株部位 Plant parts	干燥速率Drying rate
晾晒时段 Drying stage	植株部位 Plant parts	第1茬 The first stubble	第2茬 The second stubble	第3茬 The third stubble	第4茬 The fourth stubble	均值 Average value
晾晒始末 Drying process	茎Stems	1.04±0.08b	0.85±0.04b	1.53±0.11c	0.87±0.06b	1.07±0.02c
	叶片Leaves	1.18±0.06a	0.95±0.07a	2.26±0.14a	1.12±0.09a	1.38±0.04a
	全株Total plant	1.07±0.10ab	0.87±0.08ab	1.78±0.12b	1.02±0.08ab	1.19±0.05b
生理干燥 Physiological drying stage	茎Stems	0.86±0.07c	1.16±0.10c	3.35±0.18c	1.61±0.11c	1.75±0.07c
	叶片Leaves	1.98±0.11a	1.57±0.06a	7.35±0.24a	4.20±0.26a	3.77±0.16a
	全株Total plant	1.17±0.08b	1.32±0.08b	4.69±0.31b	2.95±0.17b	2.54±0.12b
生化干燥 Biochemical drying stage	茎Stems	1.23±0.06a	0.69±0.03a	0.97±0.07a	0.69±0.04a	0.89±0.05a
	叶片Leaves	0.31±0.02c	0.61±0.05b	0.66±0.04c	0.36±0.02c	0.49±0.03c
	全株Total plant	0.95±0.04b	0.63±0.03ab	0.87±0.06b	0.55±0.04b	0.74±0.04b

茬次 Stubble	取样时间 Sampling time （h）	粗灰分 Crude ash （Ash，%DM）	粗蛋白 Crude protein （CP，%DM）	可溶性碳水化合物 Water soluble carbohydrate （WSC，%DM）	粗脂肪 Ether extract （EE，%DM）	中性洗涤纤维 Neutral detergent fiber （NDF，%DM）	酸性洗涤纤维 Acid detergent fiber （ADF，%DM）	相对饲喂价值 Relative feeding value （RFV）
第1茬 The first stubble	0	8.90±0.42c	21.29±0.24a	14.21±0.19ab	1.24±0.05b	37.60±0.93e	27.78±1.83c	166.40±1.66a
	5.0	10.09±0.30ab	20.43±0.40b	14.80±0.63a	2.87±0.39a	38.39±0.48de	29.78±0.95bc	159.20±3.41ab
	10.0	9.61±0.51b	19.16±0.57cd	14.30±0.29ab	1.11±0.16e	36.51±1.35e	29.71±1.68bc	167.54±9.43a
	24.0	10.43±0.30a	18.70±0.21d	13.81±0.37bc	1.09±0.07e	39.66±1.52cd	29.33±1.38bc	154.93±8.29b
	29.0	9.47±0.28bc	20.61±0.20b	13.12±0.23c	1.15±0.13d	39.64±1.72cd	31.36±1.72ab	151.29±8.04b
	34.0	9.60±0.21bc	19.63±0.52c	14.14±0.45ab	1.09±0.04e	44.58±1.52a	31.37±1.09ab	134.51±5.10c
	48.0	9.79±0.37ab	17.22±0.42e	13.18±0.64c	1.20±0.16c	42.19±1.66b	33.09±1.00a	139.18±6.92c
	55.5	9.90±0.10ab	18.83±0.17d	12.36±0.10d	1.12±0.05de	41.07±1.10bc	33.62±1.88a	142.04±0.60c
	Loss （%）	11.24±0.48	11.55±0.27	13.02±0.60	9.68±0.36	9.23±0.69	21.02±1.25	14.64±0.59
第2茬 The second stubble	0	9.49±0.55ab	20.36±0.98ab	13.15±1.15ab	1.33±0.13ab	39.59±1.12e	31.69±0.70f	150.88±4.85a
	5.0	10.24±1.42ab	20.24±0.49ab	14.02±0.59a	1.16±0.12b	43.29±0.54cd	34.84±1.52e	132.71±1.75b
	10.0	9.64±0.53ab	21.33±1.07a	13.09±1.61ab	1.52±0.10a	42.45±1.13de	36.74±1.15de	132.09±4.41b
	24.0	9.36±0.22ab	20.57±1.46ab	12.79±1.13abc	1.51±0.09a	44.38±0.91cd	36.92±1.43cde	114.24±2.46d
	26.5	10.12±0.67ab	19.65±1.79abc	12.03±1.71abcd	1.24±0.09b	46.26±2.04cd	37.51±1.05cd	120.01±6.99cd
	34.0	9.19±0.46b	19.39±1.62bcd	10.41±0.84d	1.34±0.28ab	45.87±1.66c	32.56±1.01f	128.85±5.52bc
	48.0	9.38±0.50ab	18.35±0.67cd	10.87±1.24cd	1.29±0.18ab	42.89±2.08d	38.93±1.05bc	127.04±7.46bc
	58.0	9.56±0.51ab	18.03±0.28cd	11.58±1.27bcd	1.21±0.18b	46.96±2.59bc	37.27±1.33cd	118.59±4.48c
	72.0	10.37±1.02ab	17.97±0.68cd	11.21±0.62bcd	1.15±0.10b	49.46±2.02ab	40.35±1.68ab	108.08±6.48de
	74.5	10.62±1.06a	17.86±1.03d	11.00±0.88cd	1.21±0.12b	52.28±1.61a	41.90±0.68a	100.10±3.77e
	Loss （%）	11.91±0.43	12.28±1.34	16.35±0.79	9.02±0.22	32.05±0.34	32.22±1.26	33.66±0.41
第3茬 The third stubble	0	9.68±0.19bc	19.15±0.38b	13.10±0.42ab	1.39±0.16ab	39.43±1.14c	30.13±1.43c	154.36±4.90a
	5.0	9.85±0.52bc	20.50±0.54a	14.17±0.61a	1.50±0.29ab	41.71±1.01ab	31.40±1.29bc	143.72±5.52ab
	7.5	10.21±0.91ab	18.49±1.17b	12.36±0.76b	1.31±0.33ab	41.81±0.96ab	33.59±1.52abc	139.58±3.60bc
	10.0	9.31±0.28c	19.53±0.75ab	13.15±1.06ab	1.24±0.16b	43.63±1.20a	34.14±1.84ab	135.01±4.15c
	24.0	9.41±0.46bc	18.43±0.67b	13.26±1.00ab	1.63±0.10a	39.71±1.23bc	35.52±1.26a	143.44±5.39b
	31.5	10.71±0.62a	16.42±0.29c	11.85±0.30b	1.28±0.16ab	43.76±1.09a	35.94±1.53a	129.46±5.49c
	Loss （%）	10.64±1.01	14.26±0.36	9.54±0.64	7.91±0.58	10.98±0.86	19.28±1.26	16.13±0.96
第4茬 The fourth stubble	0	9.08±0.57b	20.91±0.54a	15.73±0.79ab	1.42±0.37a	39.25±0.97c	30.21±1.51c	154.92±6.49a
	5.0	9.64±0.58ab	20.90±1.21a	16.18±0.86a	1.51±0.26a	40.29±1.63bc	34.35±1.16ab	143.47±7.83bc
	10.0	9.58±0.35ab	20.08±1.27ab	14.68±0.44ab	1.32±0.12a	40.06±1.09bc	33.93±1.39b	141.53±2.71bc
	24.0	9.51±0.22ab	18.50±0.72bc	15.78±0.98a	1.10±0.08a	40.99±1.15abc	30.34±0.55c	148.11±3.22ab
	34.0	9.77±0.45ab	19.31±1.19abc	15.45±1.24ab	1.21±0.19a	41.77±0.81ab	32.86±1.13b	140.98±1.63bc
	48.0	9.85±0.29ab	18.18±0.85c	14.93±0.84ab	1.31±0.27a	42.02±2.09ab	34.31±0.82ab	137.64±6.11cd
	50.5	9.98±0.24a	18.03±0.64c	14.12±0.78b	1.28±0.33a	42.98±1.02a	36.12±1.63a	131.65±5.79d
	Loss （%）	9.93±0.83	13.77±0.97	10.24±0.47	9.86±0.30	9.50±0.43	19.56±1.05	15.11±0.52