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本研究在河北黄华和内蒙古河套两个盐碱土地区对比分析，发现苜蓿组织钠含量与土壤盐分显著相关，黄华地区钠含量高达4.98 g/kg DM，导致产量下降30%但蛋白质提升20%，土壤pH与牧草性状弱相关，证实钠是主导因素。研究揭示了产量与品质的权衡关系，为耐盐品种选育提供依据。
作者：Hunegnaw Abebe、Ruochen Yang、Xin Du、Zhenzhen Guo、Yan Tu
中国农业科学院饲料研究所奶牛营养重点实验室，北京 100081
摘要
在干旱和半干旱地区，盐分已成为限制苜蓿生产的关键因素。本研究评估了盐碱土壤中苜蓿组织中钠（Na）的积累以及土壤pH值如何影响饲料的质量和生物量。实验在中国北部两个生态条件不同的苜蓿种植区进行：一个是盐碱土壤自然形成的黄骅（河北），另一个是采用灌溉措施、盐分较低的河套灌区（内蒙古）。土壤分析采用了因子设计，包括地点（2个）、深度（0-20厘米、20-40厘米）和采样周期（3个），共获得108个样本。研究了饲料特性（生物量、粗蛋白（CP）、干物质消化率（DMD）、可消化纤维（RFV）和矿物质）与地点（2个）、收获周期（3个）和性能等级（优、中、差；3个等级）之间的关系，共计54个处理组。在黄骅地区，苜蓿中的钠积累量高达每千克干物质4.98克，是河套地区的两倍；虽然生物量减少了约30%，但粗蛋白含量上升至20%，粗纤维（ADF）低于22%，干物质消化率达到了75%。土壤pH值与饲料特性之间的相关性较弱（|r| ≤ 0.29），这表明钠是主导因素。在黄骅地区，钠含量显著降低了产量和株高（r ≈ –1.0），但提高了营养参数（粗蛋白、干物质消化率、可消化纤维，r ≥ +0.99）；而在河套地区，产量和株高的下降伴随着饲料质量的适度改善。因此，苜蓿中的钠浓度可以可靠地反映土壤盐分状况以及产量与质量之间的权衡，凸显了培育耐盐品种对可持续饲料系统的潜力。
引言
盐碱土壤是农业生产的主要限制因素之一，尤其是在亚洲、非洲和澳大利亚等干旱和半干旱地区（Rengasamy, 2006; Hassani et al., 2020; Chanu, 2023）。这类土壤的特点是可溶性盐分浓度高且pH值超出适宜范围，这会干扰养分的有效性，破坏土壤结构，影响根系的生理功能，从而降低植物的生长和生物量积累（Roy and Chowdhury, 2020; Rahman et al., 2023）。高盐分会干扰植物对必需养分的吸收，导致养分缺乏，阻碍植物生长和发育，同时还会引起渗透压应激和离子毒性。这些应激会引发短期生理反应，虽能在一定程度上减轻损害，但在持续高盐分条件下不足以维持植物的长期生长和存活（Faisal et al., 2024）。高钠含量还会导致土壤结构分散，降低孔隙度和通气性，从而限制根系生长和水分渗透（Westhoff et al., 2024）。在中国，盐碱土壤面积约为766万公顷，严重影响了土地利用效率和饲料产量（Zhu et al., 2024）。过多的盐分会增加土壤的渗透压，干扰植物的水分吸收和代谢过程，导致产量和品质大幅下降（Wang et al., 2022）。河套灌区的灌溉措施有助于将盐分向下淋溶，使得该地区的土壤盐分浓度降至约1.5–2.3克/千克（Hu et al., 2023; Ao et al., 2024）。而黄骅地区的土壤盐分较高，主要是由于渤海湾地下水不断渗入，有时盐分含量高达5克/千克（He et al., 2021），盐分范围在2.3–4.0克/千克之间（Zhang et al., 2018; Li et al., 2025）。
苜蓿（Medicago sativa L.）被誉为“饲料之王”，因其富含粗蛋白、具有稳定的生物量以及能够吸收地下水分和养分的深根系而受到重视（Radovi? et al., 2009; Yost et al., 2020）。作为一种多年生豆科植物，它在干旱地区是反刍动物生产的重要作物，在半干旱地区也越来越受欢迎，因为其单位水分的干物质产量较高（Radovi? et al., 2009; López et al., 2021）。然而，苜蓿的生长对土壤盐分和pH值非常敏感，这些因素会影响养分的溶解度、微生物活性和根系伸长（Qiu et al., 2023; Zhe et al., 2024）。在中国北部，数十年的灌溉、地下水位下降和频繁的干旱导致了次生盐碱化，限制了苜蓿的产量（ó Dochartaigh et al., 2010; Du et al., 2024）。
尽管已有大量关于盐分影响的研究，但在田间条件下，苜蓿中钠的积累情况仍缺乏准确量化。叶片中的钠浓度是反映土壤盐分胁迫的敏感指标：暴露在0.16克/千克盐分的土壤中，植物叶片中的钠含量可上升至4.8克/千克干物质（Shi et al., 2023），这是一种成本低廉的生物指示剂，可用于评估盐碱土壤对饲料质量（如粗蛋白、纤维含量、干物质消化率和可消化纤维）的影响。
土壤pH值也显著影响植物的生长：表层pH值（0–20厘米）控制幼苗的发芽，而深层pH值（20–40厘米）影响再生过程中的水分和养分供应（Evers, 2003; Mandi? et al., 2012）；然而，对于深根植物来说，这一垂直维度的研究较少。
因此，我们提出了三个假设：
苜蓿中的钠含量是两种不同地点（黄骅、河套）土壤盐分的可靠田间指标，能够反映产量与质量之间的权衡。表层和深层土壤的pH值在空间和时间上存在差异，并且表层pH值与农艺表现和饲料价值呈正相关。性能等级（优、中、差）、地点和刈割周期之间的相互作用共同影响盐碱条件下的饲料数量和质量。为了验证这些假设，我们在两个地点进行了为期三个刈割周期、三个性能等级的田间实验，为制定中国北部可持续畜牧业的生产策略提供了数据支持。研究地点
实验在中国北部的两个不同地点进行：（i）河套灌区（内蒙古，北纬40°00′，东经105°00′；海拔约1000米），属于干旱至半干旱气候，年降水量300–400毫米，蒸发量较大（Liu et al., 2013a; Xie et al., 2022）；（ii）黄骅（河北省，北纬38°22′，东经117°56′；海拔约10米），属于大陆性季风气候，年降水量340–750毫米，土壤为黄土冲积物（Liu et al., 2013b; Chen et al., 2023）。
不同周期、深度和地点的土壤pH值变化
土壤pH值在不同采样周期（SC；p = 0.005）、地点（LOC；p < 0.001）和土壤深度（SD；p = 0.04）之间存在差异；SC × LOC和LOC × SD的交互作用也具有显著性（p < 0.01）。河套灌区的土壤pH值最高（7.72），0–20厘米深度层的pH值也最高（7.68）（表1）。土壤pH值与苜蓿生长和营养特性的关系
在两个地区，土壤pH值与饲料特性之间没有显著相关性（|r| ≤ 0.30），表明其影响有限，相比之下盐分的作用更为显著。在黄骅地区，干物质产量与植株高度呈正相关。
土壤pH值随深度、地点和采样周期的变化
从深度来看，pH值下降了0.14个单位（7.68 → 7.54），这与中国黄土高原的实际情况一致（Liu et al., 2013b），因为表层碳酸盐的富集和有机质的减少会降低土壤的碱度。SC × LOC的交互作用（p < 0.01）与Kilic和Kilic（2007）的研究结果一致：早期灌溉会淋溶表层盐分，但中期的高蒸发量会导致盐分重新浓缩；LOC × SD的交互作用（p < 0.01）也与Maleki和Zhang（2022; 2024）的研究结果一致。
结论
本研究证实，苜蓿中的钠含量是土壤盐分的可靠田间指标，能够有效预测盐碱胁迫条件下的产量与质量关系。在河套和黄骅地区，苜蓿中较高的钠积累量一致降低了植物的生长和生物量，但提高了粗蛋白含量、消化率和相对饲料价值。相比之下，土壤pH值与苜蓿的表现相关性较弱或不一致，这进一步支持了钠积累的作用。资助信息
本研究得到了内蒙古创新项目（NMKJXM202307）的支持。
CRediT作者贡献声明
Xin Du：研究工作。
Zhenzhen Guo：研究工作。
Hunegnaw Abebe：写作——审稿与编辑、初稿撰写、数据可视化、验证、软件使用、资源管理、方法设计、数据分析、概念构建。
Ruochen Yang：数据验证、资源管理、项目协调、数据分析。
Yan Tu：写作——审稿与编辑、验证、项目监督、资源管理、方法设计、资金筹集、概念构建。
利益冲突声明
我们声明本研究不存在任何利益冲突。研究工作独立进行，没有任何财务或个人关系影响论文的结果。
致谢
我们感谢中国农业科学院饲料研究所的反刍动物研究团队提供的宝贵实验室支持。
