干旱与盐胁迫下饲草作物品质研究：响应机制、模拟方法与田间管理策略

《Agricultural Water Management》：Quality in forage crops under drought and salinity stresses: Responses, simulation and field managements

　　

气候变化引发的潜在粮食与营养危机，正驱动全球对饲草作物和畜产品的需求不断增长。然而，潜在的土壤干旱与盐渍化风险对优质饲草的生产构成了挑战。在理解干旱和盐胁迫下饲草作物的品质表现以及评估其综合性状方面，目前尚存研究空白。为此，本研究系统综述了关于干旱与盐胁迫下饲草作物的植物响应、模型模拟和田间管理的研究进展。本文综述了饲草作物生长与品质相关过程对干旱和盐胁迫的响应，以及相应的品质评价方法。随后，本文阐明了量化水分-盐分-产量-品质（water-salinity-yield-quality）关系的方法途径。最后，突出了提高饲草作物品质的田间实践措施。本综述强调了品质形成与生物量积累过程之间的关联性，适度的水分和盐分胁迫通常能够提升大多数品质性状，但往往以牺牲产量为代价。经验函数（empirical functions）、机理过程模型（process-based models）和机器学习（machine learning, ML）作为不同的估算方法，在理论基础、捕获复杂品质性状的能力以及数据融合的开发利用方面均存在局限性。随着多源数据带来的数据可用性提升、机器学习带来的预测能力和效率增强以及坚实的机理过程基础，预计这三种方法的结合有望在一定程度上优化作物品质预测。基于上述分析，本文从水分、土壤和植物三个层面阐述了应对策略。科学的灌溉水管理，包括适宜的灌溉时机、适度的灌溉量以及节水技术，可以保障高效的饲草生产，而适宜的耕作实践将提升资源利用效率。此外，建议在种植体系内对饲草作物的播种至收获进行合理安排，以提升系统效益。本综述提供了关于干旱与盐胁迫下饲草作物品质响应的全面见解，以及相应的模拟方法和缓解措施，从而增强了品质研究的证据基础并为制定恰当的田间管理策略提供了指引。

## 1. 引言
干旱和土壤盐渍化是导致全球范围内大规模粮食和营养危机的两个主要环境问题。未来区域性干旱风险的可能增加和盐碱地面积的扩张，将导致产量下降和营养物质减少。人类食物结构正在经历深刻转型，主食消费相对减少，而对动物源性食品的需求不断增加。全球约76%的人口直接或间接地从植物中获取日常大部分蛋白质摄入，其中饲草作物提供了大量的植物源氮素和牲畜饲料。考虑到植物生长的环境需求和边际土地的利用，饲草作物在全球范围内容易暴露于干旱和盐渍化条件。然而，饲草作物作为面对干旱和盐渍化风险时具有潜力的营养和高质量食物提供者，其潜力尚未得到充分研究。饲草作物因其对边际土壤的良好适应性、优异的营养和经济价值以及修复贫瘠土地的能力而被广泛认可。主要的知名饲草作物，如苜蓿（alfalfa，Medicago sativa L.）、饲用高粱（silage sorghum）、黑麦草（ryegrass）、白三叶草（white clover）、燕麦（oat）等，通常根据其科属分为豆科（Leguminosae）和禾本科（Gramineae），或根据其再生能力分为一年生、二年生和多年生植物。饲草作物在全球范围内作为食物和营养的重要来源被栽培，尤其是在边际土地上，其中苜蓿约占4500万公顷。探索干旱和盐碱地区优质饲草作物生产的潜力，对于保障粮食生产和居民营养具有重要意义。

饲草作物的品质受环境胁迫、收获方式、气候因素和遗传差异的影响。适度的干旱或盐胁迫可以在不显著降低产量的情况下提高品质。然而，碳氮组分的形成机制、影响程度以及品质与产量之间的平衡，随胁迫的程度和持续时间而变化。与大多数关注特定器官品质的粮食和经济作物不同，对于饲草作物，更关注其地上部分整体的组成。此外，一些牧草可以在一至数年内多次收获。受源库关系转化、收获时期和频率以及根系发育等因素的影响，其品质可能长期发生变化。对于饲草作物，干旱或盐环境对主要品质指标的一般影响已有综述。然而，以往研究多为对特定饲草种类或组分的定性描述，缺乏对干旱和盐胁迫下品质形成机制和响应过程的详细阐述，而这对于饲草作物的高效管理至关重要。

为了准确预测和评估作物品质，研究人员对品质与水盐条件之间的定量关系进行了长期探索。尽管先前研究探讨了盐土条件下以及咸水灌溉下饲草生产的潜力，但关于土壤水盐条件与饲草品质关系的研究大多是经验性或半经验性的，缺乏生理学基础。基于机理过程的模拟方法主要强调粮食作物（如玉米、小麦）和经济作物（如棉花、向日葵、番茄），而对饲草作物，特别是在边际条件下的模型评估关注有限。近年来，农业大数据和机器学习（ML）方法的应用为作物产量和品质的调控与预测奠定了基础，此外，多源数据的可获取性使得对土壤水盐状况和作物品质的评估更加便捷和准确。经验、机理过程和ML方法在品质评估原理上有所不同，且在变化环境下的应用场景和不确定性仍需进一步研究。

鉴于水资源和土地资源的限制以及对高效优质饲草作物生产的需求，迫切需要在边际条件下制定综合的田间管理措施。先前研究探讨了提高饲草作物产量和品质的育种策略，包括分子生物学、测序技术和基因组分析。关于饲草作物田间管理的研究涉及精准生产力和品质监测、农林或畜牧系统效率提升以及土壤生物改良等技术，主要关注生产和生态系统服务功能。很少有研究制定如何在田间实践中，在干旱和盐渍化胁迫下实现优良品质，这些实践主要包括与水、土壤和植物相关的管理。

因此，本研究旨在阐明：（i）饲草作物生长和品质对土壤干旱和盐胁迫的响应；（ii）模拟饲草水分-盐分-产量-品质关系的方法及其局限性；（iii）在潜在水分和盐分限制下提高饲草品质的田间实践。

## 2. 对干旱和盐胁迫的响应

### 2.1. 植物生理与生长

#### 2.1.1. 生理过程
有限的土壤水分直接导致植物遭受干旱胁迫，而土壤中的盐离子进一步降低了植物可用水分，导致作物水分利用困难。此外，根区过量盐分暴露会导致植物内有害离子过度积累，引发离子毒性、稳态失衡、氧化应激等，尤其在长期或高盐环境下。通过降低土壤水势，干旱和盐胁迫抑制了根系吸水，导致气孔导度下降、叶片扩展减少、蒸腾减弱，并阻碍光合产物和养分的积累。饲草作物可以通过调节质膜通透性和积累渗透调节物质来应对胁迫，包括无机离子、脯氨酸（proline）、水溶性碳水化合物（water-soluble carbohydrate, WSC）、甜菜碱（betaine）等。通过主动降低细胞内渗透势，饲草作物可以维持一定的细胞膨压和叶片含水量以抵抗胁迫并保持生长。

#### 2.1.2. 光合作用与生物量积累
光合作用是植物生长和生物量生产的有机物质和能量来源。干旱和盐胁迫主要通过气孔因素和非气孔因素影响光合作用。气孔关闭导致胞间CO₂浓度降低，进而降低净光合速率；而非气孔限制因素，如叶绿素含量下降和Mg²⁺吸收减少，直接降低了植物的辐射利用效率。另一方面，在干旱和盐胁迫下，作物需要消耗更多能量来维持重要生命活动，例如离子稳态调节、渗透调节与渗透保护、抗氧化防御、激素调节等。因此，生物量积累和碳化合物的组成受到影响。

为了维持地上部分的生长，饲草作物需要在上下部之间平衡光合产物和养分。蓝稷（Blue panicgrass）在灌溉水盐度高达10 dS m^-1时保持了稳定的生物量生产，但在20 dS m^-1和25 dS m^-1时分别下降了44%和65%。研究发现其地上部分的K⁺/Na⁺比率比根系高十倍，表明离子排斥是其耐受机制。此外，研究表明苜蓿主根中的氮库，特别是营养储存蛋白（vegetative storage proteins, VSP），调控着新再生的芽。主根VSP含量的增加可能补偿干旱导致的产量减少。此外，由于其光合途径的优势，C₄饲草植物在干旱和盐渍化条件下能维持相对较高的净光合速率和光化学效率，因此与C₃饲草相比，其干物质（dry matter, DM）减少程度较低，即表现出更高的胁迫耐受性。

#### 2.1.3. 物候与作物发育
研究表明，土壤水分亏缺和过量盐分会延迟或抑制种子萌发和出苗，并会加速叶片衰老和促进开花。研究指出，拔节期的干旱胁迫延迟了饲用玉米的生长过程，将拔节至抽穗的间隔延长了2–6天，这极大地改变了生物量和氮（N）吸收。除了株高和叶面积减少外，干旱和盐胁迫还影响生物量在叶、茎和根之间的分配和再转运，这受源库交流影响。尽管没有籽粒收获过程，但由于多年生饲草植物频繁刈割，其冠层恢复和再生的估算更为复杂。株高和茎叶比被发现分别是比较饲草产量和品质的合适指标。

### 2.2. 品质形成

#### 2.2.1. 饲草作物的综合品质评价
基于现有研究和标准，饲草作物的关键品质性状可分为五个方面：营养品质（nutritional）、适口性品质（palatability）、外观品质（external）、代谢品质（metabolic）和加工品质（processing）。营养和适口性作为饲草作物的关键品质，反映了其能提供的营养、物质和能量，相关过程的研究最为深入。前者强调氮和其他有益成分，如高粗蛋白（crude protein, CP）、平衡的氨基酸和有益维生素；后者更倾向于消化率，反映可被动物消化、摄取和利用的物质相对含量。其他品质性状，如外观品质高度重视感官特性，具有绿色、良好的茎叶结构和香味以及较高叶比例的饲草通常代表更高的等级，延迟收获通常会降低品质。代谢品质则指示了为动物消化（digestible energy, DE）、代谢（metabolizable energy, ME）、维持（net energy for maintenance, NEM）、泌乳（net energy for lactation, NEL）和增重（net energy for gain, NED）提供的能量潜力。最后，收获苜蓿的加工方法主要包括干草（hay）和青贮（silage），涉及贮存和发酵相关品质。在此过程中，WSC是益生菌利用的关键发酵底物，其他性状如含水量、pH、有机酸（如乙酸、丙酸、乳酸）和氨态氮（NH₃-N）都会影响反应环境并反映反应状态。

表1代表了干旱和盐胁迫下饲草作物主要品质性状的响应。与干物质（DM）的显著下降相比，所有组别的品质在干旱和盐胁迫下表现出协同变化。例如，适口性和代谢品质往往变化一致，这是由于不可消化纤维含量的减少；而水分含量（WC）的部分减少有助于水溶性碳水化合物（WSC）浓度的提高。此外，营养品质性状表现出更大的波动，这取决于作物类型和收获时期。豆科饲草蛋白质含量显著较高，而禾本科饲草在非氮浸出物（如淀粉和WSC）和能量利用效率方面具有优势。豆科饲草的CP在干旱条件下可能增加，但在盐胁迫下可能减少。对于禾本科饲草，胁迫下的主要变化发生在可溶性碳水化合物上，其CP含量保持相对稳定。

饲草作物的品质取决于地上营养部分的物质积累、分配和转化。氮和碳化合物作为营养和适口性品质的基本元素，在评估其他品质性状方面也起着关键作用，因此本研究将主要关注这两个方面。

#### 2.2.2. 氮积累
饲草作物中氮含量对干旱和盐胁迫的响应可从两方面考虑。一方面，通过蒸腾作用从土壤到植物的矿质氮流受到抑制，限制了氮的获取。另一方面，植物生长受限进一步降低了对氮的需求，氮的最大吸收量取决于其需求与供应之间的关系。在干旱和盐胁迫下，禾本科饲草作物通常比豆科作物表现出更高水平的CP。

适度的干旱胁迫有利于氮积累，其最优阈值有待探索。灌溉有助于水分和氮的吸收，但同时也促进了茎叶的过度生长，即氮与生物量积累之间存在异速生长关系，随着灌溉量的增加，氮浓度可能降低。盐胁迫限制了植物对NH₄⁺和NO₃^-的吸收、运输和同化，因此降低了植物氮含量并改变了不同的含氮化合物（蛋白质、胺类等）。（再）生长和品质形成很大程度上由含氮组分的形式和在器官间的转运所塑造，然而在胁迫下，为最大化营养物质的转运，其响应机制和量化研究不足。

#### 2.2.3. 碳水化合物组分与消化率
研究表明，在胁迫条件下，纤维素合成酶的活性受到抑制，而转化酶的活性显著增加，这影响了细胞壁（以纤维素为主要成分）的形成、茎伸长和叶片扩展。这不仅直接导致非结构性碳水化合物含量和相对饲用价值（relative feed value, RFV）的增加，还为植物生长和代谢提供了能量。WSC是饲草作物中最易消化的组分，表明其在瘤胃中更易获取代谢能（ME），进而提高了蛋白质利用效率。此外，水分和淀粉含量降低，而离子、脯氨酸、可溶性糖和其他渗透调节物质增加。

与C₃饲草相比，C₄饲草倾向于将更多资源投入结构性碳水化合物，这将增强其物理强度和抗胁迫能力，例如在水分和盐胁迫下表现出更高的DM和中性洗涤纤维（neutral detergent fiber, NDF）水平，而由于同化资源有限，其营养储存和代谢过程受到影响，例如CP、体外真消化率（in vitro true degradability, IVTD）和ME较低。高冰草（Tall wheatgrass）展现了良好的前景，在胁迫下能维持相对较高的DM、CP和ME。受水分和盐分影响的碳通量（在可溶性糖、淀粉、其他组分如有机酸、木质素等之间）强烈影响作物品质，因此需要进一步研究。

## 3. 水分-盐分-产量-品质关系的模拟

为了进行更精准的农业管理，必须阐明水分-盐分-产量-品质的联合关系。研究表明，由水分和盐分变化引起的品质改善通常伴随着产量/生物量的下降。然而，水分和盐胁迫下代表性品质性状的量化方法尚不充分。本研究将现有的饲草作物品质估算方法分为经验关系、机理过程模型和统计方法三类，并在表3中列出了各自的优缺点。

### 3.1. 经验关系
产量与耗水量之间的关系，即作物水分生产函数，已被广泛探索。通过可加性函数或多元函数估计不同生育期耗水量对最终产量/生物量的影响。Chen等人成功地运用这两种方法分别估算了不同灌溉制度下番茄的产量和品质，决定系数为0.75–0.93。该研究为饲草作物的估算提供了一种可能的解决方案，但需要在不同生育期和收获次数间进一步验证。研究人员开发了标准剂量反应曲线，使用非线性三参数S形逻辑斯谛和S形模型来描述盐浓度与饲草营养价值（包括CP、NDF、中性洗涤纤维消化率（neutral detergent fiber digestibility, NDFD）、IVTD和ME）之间的关系。该模型表现良好，但IVTD除外。鉴于多年生饲草作物的生长和品质可能逐年变化，研究人员在水分和盐胁迫下建立了结合生长年限的苜蓿半理论粗蛋白和纤维模型。适度水分和盐分改善了苜蓿的CP和RFV，然而，当盐度超过一定阈值时，这种优势会减弱，且该阈值随生长年限增加而降低。显然，经验关系有助于主要性状的简便计算，但由于缺乏理论基础，不利于广泛应用。

### 3.2. 机理过程模型
与建立水分/盐分与产量/品质之间直接因果关系的精细化经验函数不同，机理过程模型通常基于理论基础，描述完整且动态的植物生长过程。对粮食作物的籽粒品质模拟已有研究，例如小麦和玉米，而关于饲草作物的相关研究有限，尤其是在干旱和盐胁迫下。此外，模型在劣质条件下的表现不一定良好，因为大多数模型是在最优环境和管理条件下开发的。氮和碳化合物相关的吸收、运输和分配作为关键的生长过程，通常被模拟。表2展示了饲草作物的通用机理过程生长模型及其模拟品质性状的能力，至少应模拟一种品质性状。

作为饲草作物最具代表性的品质指标，氮或CP的模拟最为广泛。APSIM模型已被用于模拟苜蓿、大麦和饲用燕麦的品质。总氮吸收量是氮供应和氮需求的最小值。前者受可提取土壤水分和土壤性质限制，后者是器官特定的，并受生物量积累影响。水分胁迫在两个过程中都得到充分考虑，而盐胁迫仅在水分模块（SWIM）中考虑。STICS模型在多年生饲草作物方面具有优势，因为它更好地描述了多年生器官及其与非多年生器官的关系，对应于根状茎和芽。氮作为氮收获指数的函数进行计算，该指数与灌浆期持续时间成正比。然而，其他生化化合物，如糖和脂质，则简单地假设其浓度与器官中的DM成正比。DSSAT模型模拟了固持、动员和排放的氮动态，可以成功模拟苜蓿的产量和氮积累，归一化均方根误差分别为4.7%和8.7%。WOFOST模型通过集成新数据源或模块进行了扩展，以考虑不同土壤水分-盐分-氮条件下的作物生长和氮情况。

极少数作物模型考虑了对碳化合物（如淀粉、WSC、油脂等）的精确模拟。尽管APSIM模型已被应用于在大范围内模拟籽粒蛋白质，但它缺乏模拟淀粉或油脂浓度和组成的其他功能。FOPROQ模型很好地量化了环境因素对牧草纤维含量的影响，包括CP、NDF、酸性洗涤纤维（acid detergent fiber, ADF）以及其他碳化合物。研究人员使用WOFOST估计了干旱、水分过多和盐渍化条件下的牧草生产，通过改进原始通用模型并耦合新的品质相关算法，新开发的WOFOST-GTC模型能够模拟冬季油菜籽的生产和油脂品质。

### 3.3. 机器学习方法
数据的难以获取性和对智慧农业的高需求，呼唤更多自动化和精确的模拟方法，尤其是在大尺度上。多源数据的获取和各种ML算法促进了对土壤水分和盐分状况以及饲草作物生长和品质的准确估算。基于无人机（unmanned aerial vehicle, UAV）高光谱数据和ML框架，研究人员使用随机森林（random forest, RF）方法构建了估算模型，并模拟了草地的鲜重和干物质产量、N、NDF和WSC，数量和品质参数的归一化均方根误差为1.24–12.02%。研究人员使用三种ML方法，包括偏最小二乘法（partial least square, PLS）、支持向量机（support vector machine, SVM）和高斯过程（Gaussian processes, GP），预测了不同的饲草品质（CP、ADF、NDF、IVTD），其性能因物种而异。PLS方法被证明对所有饲草表现最佳，其次是SVM方法用于瓜尔豆和大豆作物，以及PLS和SVM共同用于豆类饲草。

由于直接观察的困难以及对饲草品质生理机制理解的不足，基于多源数据利用ML方法估算作物品质的研究仍然稀少。将多源遥感数据、ML和作物模型相结合，可能为作物生长和品质与土壤水分-盐分动态的系统模拟提供有前景的方法。作物器官水平的氮动态与最终品质和产量密切相关。首先，利用无人机获得的多光谱数据推断作物模型（WOFOST）中的关键状态变量。然后，利用ML方法构建荧光算子，建立叶绿荧光参数与作物状态变量之间的复杂关系，从而将光合作用信息作为额外约束纳入模型。最后，将第一步获得的遥感反演结果和第二步获得的叶绿荧光信息同时同化到WOFOST中，以动态更新模型状态。通过集成传统作物模型和遥感的优势，数据同化在监测器官水平氮动态方面表现出稳健性能，是获取空间变异氮信息的一种有前景的方法。研究人员将ML与机理过程作物模型集成以生成网格化的玉米产量。使用了一个三步级联框架来集成播种窗口、累积热时和水分限制潜力产量的算法。该框架在有限数据下提供的产量与使用高质量输入的作物模型模拟的产量相差不到20%。该研究为各种方法的优势集成提供了新的见解。

## 4. 增强水分和盐胁迫下品质的管理措施

未来气候变化加剧了粮食和营养安全问题，需要评估有效的适应措施来应对潜在的干旱加剧和土壤盐渍化风险。本研究从三个主要方面调查了当前提高饲草作物品质的田间管理措施。

### 4.1. 灌溉水管理
灌溉是确保作物产量和品质的重要手段，特别是在干旱和盐土地区。适度的灌溉量可以直接促进作物生长并去除土壤盐分，从而提高饲草作物的产量和品质。与充分灌溉相比，通过亏缺灌溉实现的轻度干旱胁迫在干旱地区提高了苜蓿的CP和RFV。在半干旱或季节性干旱易发地区，非常规水源可以作为替代品。研究表明，与雨养条件相比，在苜蓿分枝期用猪废水进行额外灌溉显著提高了其CP和RFV。通过一项为期两年的田间实验，研究人员评估了沿海地区咸水灌溉的可行性，并建议在5.0 dS m^-1盐度下额外灌溉51–72毫米或7.6 dS m^-1盐度下额外灌溉58–76毫米，可以在不增加土壤盐度的情况下将苜蓿干草产量提高20–40%。

除了灌溉量，灌溉时机和技术或方法也影响饲草作物的品质。饲草作物通常以其营养体收获，营养生长期的灌溉对生物量和养分积累有很大影响。节水灌溉技术，包括滴灌施肥（drip fertigation）、部分根区灌溉（partial root-zone irrigation）、地下灌溉（sub-surface irrigation）和喷灌（sprinkling irrigation），在提高饲草品质方面展现出巨大潜力，其作用机制包括直接养分输送、根区有效盐分控制、微气候和植物水力特性调节等。

### 4.2. 耕作实践
耕作实践对饲草产量和品质表现出积极影响。与减耕（reduced tillage, RT）和免耕（no-tillage）系统相比，采用传统耕作措施的饲草作物表现出更高的总可消化养分（total digestible nutrients, TDN）、CP、DE和营养元素，相对饲用价值（RFV）降低了NDF、ADF和酸性洗涤木质素（acid detergent lignin, ADL），同时细胞可溶性成分增加。打破盐碱土的压实结构有助于改善表土结构，促进水分和养分吸收。多目标优化分析显示，深度为55厘米的深垂直旋耕实现了碱蓬（Suaeda salsa）土壤盐分降低、水分利用效率、CP和RFV的最大化。

地面覆盖技术，如塑料薄膜、秸秆和生物覆盖，可以通过保持土壤水分、防止盐分向上移动和抑制杂草来有效缓解土壤盐分并促进作物生产，尤其是在干旱地区。覆盖增加了高粱的可消化养分、CP和灰分，并降低了ADF；提高了田菁（sesbania）粮饲系统的生产力、饲草品质和能量利用；并导致饲用玉米品质显著提高，淀粉含量增加了36%。有证据表明，在苜蓿和高羊茅（tall fescue）混播草地中间行播种燕麦作为保护性覆盖作物，使CP提高了25.6%，总杂草生物量显著减少了64.5%。这可能是由于地面覆盖改善了光照和养分条件有利于生长，并减少了杂草压力，使饲草作物能够将更多能量分配给蛋白质合成。

施肥作为提高作物品质的传统方法，已被广泛证实适度施肥有助于提高植物蒸腾作用和作物品质。研究表明，施肥不仅将苜蓿产量提高了19.2%，还将CP提高了7.7%，同时ADF和NDF略有下降。更多研究认为，施肥不仅增加了CP和总可消化养分，也增加了ADF和ADL（与较低的消化率相关），并降低了ME。值得注意的是，效果随肥料种类和用量而变化。研究表明，大麦的氮肥施用量不应超过50 kg ha^-1以最大化RFV，而150 kg ha^-1则适合基于田间实践提高营养产量。复合肥在促进作物生长和品质方面优于单一成分肥料。粪肥增加了饲用玉米青贮（12–39%）和小黑麦（triticale）（31–45%）的组织氮、磷、钾含量，然而与无机肥相比，它也增加了纤维含量并降低了饲料能量。此外，有机和无机改良剂的结合也能提高半干旱条件下饲草高粱的生产力、干生物量产量和CP，这可能与更高的磷利用效率有关。

### 4.3. 种植制度
合理安排的种植制度可以通过提高资源利用效率来改善饲草作物的品质。研究指出，在最佳灌溉制度和最低植株密度下获得最高蛋白质产量，而在中度胁迫和低植株密度下生产的饲草富含RFV。

改变播种季节可以利用气候特征并避免可能的水分和土壤盐渍化风险，但不可避免地会对饲草品质产生影响，且结论因作物而异。与早播相比，苏丹草（Sudan grass）的CP在晚播时显著增加，而日本粟（Japanese millet）则显著减少，相比之下，在饲用玉米和谷子（foxtail millet）中未发现明显的播种日期效应。谷物-豆科混播系统的CP和RFV在春播时比夏播时分别低9.0%和12.9%。

通过多样化种植模式进行集约化栽培对作物整体生产和品质有很大影响。间作系统通过提高辐射利用效率和N、P、K的总积累，增强了饲草生产力和粗蛋白产量（crude protein yield, CPY）。油菜-毛苕子（hairy vetch）间作系统2:1的空间配置可被视为一个高产优质的冬季饲草间作系统。菜豆（field bean）与小麦间作不仅提高了总饲草DM，而且与单作小麦相比增加了整体CP和NDF，与单作菜豆相比增加了WSC。此外，在豆科作物之后种植禾本科饲草作物可以通过改善土壤特性来提高饲草产量和品质。冬季小黑麦也被证明可以提高饲草产量并在饲草轮作中增强粪肥养分利用。

具体而言，对于多年生或一年内多次收获的饲草作物，如苜蓿、黑麦草和冰草，下一次刈割的再生和品质受收获时期和方法的影响，包括去叶季节、频率和留茬高度。

## 5. 结论与展望
品质形成与生物量积累是相互关联的过程，适度的水分和盐胁迫通常可以增强大多数品质性状，但可能以产量下降为代价。量化方法——经验函数、机理过程模型和机器学习——在理论基础、特定性状的复杂性以及数据融合的开发利用方面均存在局限性。将多源遥感数据、ML和作物模型相结合，可能为作物品质预测提供有前景的未来。基于以上，从水分（灌溉）、土壤（耕作）和植物（种植）三个层面阐述了应对策略。科学的灌溉制度，包括适宜的时机、适度的灌溉量和节水技术，可以保障高效的饲草生产，而适宜的耕作实践将提升资源利用效率。此外，建议在种植制度内对饲草作物从播种到收获进行合理安排，以提升系统效益。为此，应投入更多努力于：（i）深入理解耦合干旱和盐胁迫下品质形成的机制和量化方法；（ii）开发能够捕获氮和碳化合物动态的品质模块；（iii）利用参数更少、理论基础更扎实的多源遥感数据和智能算法开发新方法。本研究深入阐述了干旱和盐胁迫下饲草作物品质的响应、估算方法及相应的田间管理，对优质饲草作物的生产具有重要指导意义。