楊 丹,田新會(huì),杜文華
(甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 草業(yè)學(xué)院/草業(yè)生態(tài)系統(tǒng)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/甘肅省草業(yè)工程實(shí)驗(yàn)室/中-美草地畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展研究中心,甘肅 蘭州 730070)
紅三葉(Trifoliumpratense)又名紅車軸草、紅花苜蓿、紅荷蘭翹搖,屬豆科三葉草屬多年生牧草[1],具有草質(zhì)優(yōu)良、營(yíng)養(yǎng)豐富、適口性好等特點(diǎn),已是歐洲、美國(guó)、新西蘭等地區(qū)最重要的栽培豆科牧草之一[2-3]。在我國(guó)云南、貴州、甘肅、江西、四川、新疆等地都有大面積栽培[4],目前,國(guó)內(nèi)審定通過的紅三葉品種(系)只有4個(gè),遠(yuǎn)不能滿足生產(chǎn)需要[5]。紅三葉持久性相對(duì)較弱,屬短期多年生草本,壽命2~5年,作為放牧地和刈割牧草地可利用年限為1~3年。紅三葉再生性較差,頻繁的刈割以及感染病蟲害也會(huì)導(dǎo)致紅三葉持久性下降[6]。甘肅各地氣候差別大,生態(tài)環(huán)境復(fù)雜多樣[7],選育和確定適合各地區(qū)生態(tài)環(huán)境的紅三葉材料,對(duì)當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)及畜牧業(yè)發(fā)展具有重要的作用。故有效的選擇和綜合評(píng)價(jià)雜交育種形成的紅三葉品系的生產(chǎn)性能和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值顯得尤為關(guān)鍵。
研究通過對(duì)草產(chǎn)量、株高、分枝數(shù)、鮮干比、粗蛋白(CP)、粗脂肪(EE)、中性洗滌纖維(NDF)和酸性洗滌纖維(ADF)各指標(biāo)的測(cè)定,并應(yīng)用灰色關(guān)聯(lián)度分析法綜合評(píng)價(jià)研究項(xiàng)目組選育出的紅三葉新品系的生產(chǎn)性能和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值,以期為紅三葉新品種審定奠定基礎(chǔ)。
試驗(yàn)在甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)牧草種質(zhì)資源圃進(jìn)行。地理位置為N 36°03′,E 103°52′,海拔1 560 m,年平均氣溫8.5℃,年降水量380 mm,年蒸發(fā)量1 486.5 mm,年無霜期171 d。土壤為栗鈣土,有灌溉條件,地勢(shì)平坦。
供試材料為甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)利用澳大利亞紅三葉品種Sensation和Renegade有性雜交,培育的紅三葉新品系(R),岷山紅三葉(CK1)和甘紅1號(hào)紅三葉(CK2)作為對(duì)照。
隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)。條播,行距30 cm,播深1~2 cm,播種量15 kg/hm2,小區(qū)面積2 m×5 m,3次重復(fù)。播種時(shí)間為2016年3月29日。播前施過磷酸鈣374.81 kg/hm2,并按50 kg/hm2施尿素1次,試驗(yàn)期間分別于紅三葉分枝期、現(xiàn)蕾期和第1次刈割后施氮60 kg/hm2,并進(jìn)行灌溉。2016年共刈割2次,分別用C1和C2表示。
1.4.1 分枝數(shù)和株高 于初花期(小區(qū)內(nèi)20%植株開花)進(jìn)行指標(biāo)測(cè)定。每個(gè)材料3個(gè)重復(fù),每個(gè)重復(fù)選取10株用直尺量取自然株高,然后在每個(gè)小區(qū)中隨機(jī)選取1 m長(zhǎng)樣段(邊行和地頭2邊各除去20 cm),數(shù)取樣段內(nèi)株高高于20 cm的枝條,計(jì)算平均值。
1.4.2 鮮(干)草產(chǎn)量和鮮干比 2次刈割均在初花期進(jìn)行。齊地面刈割每個(gè)小區(qū)所有植株的地上部分(除去邊行和地頭兩邊20 cm部分),稱重,得到鮮草產(chǎn)量。并從中隨機(jī)抽取500 g,帶回實(shí)驗(yàn)室,于103℃干燥箱內(nèi)殺青30 min,在70 ℃干燥箱烘7~8 h,稱重,得到干草產(chǎn)量,并計(jì)算鮮干比。播種當(dāng)年紅三葉材料均刈割2次,分別用C1和C2表示。每個(gè)材料2次刈割的鮮(干)草產(chǎn)量之和即為總鮮(干)草產(chǎn)量。
1.4.3 營(yíng)養(yǎng)成分測(cè)定 在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)用半微量凱氏定氮法[14]測(cè)定各紅三葉材料的粗蛋白(CP)含量,索氏浸提法[15]測(cè)定粗脂肪(EE)含量,濾袋技術(shù)改進(jìn)的范氏酸性洗滌纖維和中性洗滌纖維測(cè)定法[16]測(cè)定中性洗滌纖維(NDF)和酸性洗滌纖維(ADF)含量。
1.4.4 數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析 應(yīng)用Microsoft Excel 2010和SPSS 19.0軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。不同處理之間多重比較采用Duncan法,應(yīng)用灰色關(guān)聯(lián)度綜合評(píng)價(jià)[11-12]。
F測(cè)驗(yàn)表明,紅三葉刈割次數(shù)間除ADF含量的差異顯著(P<0.05)外,其他各指標(biāo)均存在極顯著性差異(P<0.01);紅三葉材料之間枝條數(shù)、株高、鮮草產(chǎn)量、干草產(chǎn)量、鮮干比、EE和ADF含量的差異極顯著(P<0.01),NDF含量差異顯著(P<0.05);刈割次數(shù)(紅三葉材料交互作用間枝條數(shù)、株高、鮮草產(chǎn)量、干草產(chǎn)量以及EE和ADF含量的差異極顯著(P<0.01),鮮干比、CP和NDF含量的差異顯著(P<0.05)(表1)。需對(duì)上述存在顯著或極顯著差異的指標(biāo)進(jìn)行多重比較。
表1 參試紅三葉材料間、刈割次數(shù)間和材料×刈割次數(shù)交互作用間紅三葉生產(chǎn)性能和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的方差分析
注:*表示差異達(dá)顯著水平(P<0.05);**表示差異達(dá)極顯著水平(P<0.01),下同
2.1.1 紅三葉材料間枝條數(shù)和株高的差異 R的枝條數(shù)最多(1 409萬個(gè)/hm2),CK1的枝條數(shù)最少(1 067萬個(gè)/hm2),前者是后者的1.32倍。R的株高(81.62 cm)略低于CK2(83.22 cm),顯著高CK1(61.13 cm)(圖1)。
2.1.2 刈割次數(shù)間紅三葉材料枝條數(shù)和株高的差異 多重比較結(jié)果表明,第1次刈割各紅三葉材料的平均枝條數(shù)(1 616萬個(gè)/hm2)和株高(77.07 cm)均顯著高于第2次刈割,分別為764萬個(gè)/hm2和73.43 cm(圖1)。
圖1 紅三葉材料枝條數(shù)和株高的差異Fig.1 Differences of branch number and plant height among different red clover materials注:同一指標(biāo)不同字母表示差異顯著(P<0.05)
2.1.3 材料×刈割次數(shù)互作效應(yīng)間枝條數(shù)和株高的差異 RC1的平均枝條數(shù)最多(1 727萬個(gè)/hm2),除與CK2C1無顯著差異外,與其他材料均有顯著差異(P<0.05);CK1C2的平均枝條數(shù)最少(619萬個(gè)/hm2),除與CK2C2無顯著差異外,顯著低于其他處理(P<0.05)。供試紅三葉材料第1次刈割的枝條數(shù)均顯著高于第2次(P<0.05)(圖2)。
CK2C1的株高最高(85cm),除與RC1無顯著差異外,顯著高于其他材料(P<0.05);CK1C2的株高最低(59 cm),顯著低于其他材料(P<0.05)。
圖2 紅三葉材料×刈割次數(shù)互作效應(yīng)間枝條數(shù)和株高的差異Fig.2 Differences of branch number and plant height among interactions of red clover material and cutting frequency
2.2.1 紅三葉材料間鮮(干)草產(chǎn)量的差異 3個(gè)紅三葉材料播種當(dāng)年的鮮草產(chǎn)量為:R(34.02 t/hm2)>CK2(22.06 t/hm2)>CK1(16.64 t/hm2),且差異顯著(P<0.05);2次刈割干草產(chǎn)量依次為R(6.98 t/hm2)>CK2(4.02 t/hm2)>CK1(3.61 t/hm2),R顯著高于CK1和CK2(P<0.05)(圖3)。
圖3 紅三葉材料間鮮(干)草產(chǎn)量及鮮干比的差異Fig.3 The fresh yield,hay yield and fresh dry ratio of tested materials
2.2.2 刈割次數(shù)間紅三葉(干)草產(chǎn)量的差異 供試紅三葉材料第1次刈割的平均鮮草產(chǎn)量(21.07 t/hm2)和干草產(chǎn)量(3.95 t/hm2)均顯著高于第2次(P<0.05),第2次刈割鮮干草產(chǎn)量分別為3.2 t/hm2和0.91 t/hm2(P<0.05)。
2.2.3 材料×刈割次數(shù)互作效應(yīng)間鮮(干)草產(chǎn)量 供試紅三葉材料中,RC1的平均鮮草產(chǎn)量最高(30.67 t/hm2),顯著高于其他處理(P<0.05);其次為CK2C1和CK1C1,二者的鮮草產(chǎn)量無顯著差異;除RC2和CK2C2外,CK1C2的平均鮮草產(chǎn)量顯著低于其他處理(P<0.05)(圖4)。
圖4 材料×刈割次數(shù)互作效應(yīng)間鮮(干)草產(chǎn)量和鮮干比Fig.4 Differences of the fresh weight,hay yield and fresh dry ratio among interactions of red clover material and cutting frequency
從干草產(chǎn)量分析,RC1的平均干草產(chǎn)量(5.77 t/hm2)顯著高于其他處理(P<0.05);CK1C2的平均干草產(chǎn)量最低(0.76 t/hm2),除與RC2和CK2C2無顯著差異外,與其他材料均有顯著差異(P<0.05)。
2.3.1 紅三葉材料間鮮干比的差異 3個(gè)供試紅三葉材料的鮮干比差異顯著(P<0.05),大小為:R(4.93)>CK2(4.55)>CK1(3.89)(圖3)。
2.3.2 不同刈割次數(shù)間紅三葉材料鮮干比的差異 供試紅三葉材料第1次刈割的鮮干比(5.35)顯著高于第2次(3.56)(P<0.05)。
2.3.3 材料×刈割次數(shù)互作效應(yīng)間鮮干比的差異 RC1的鮮干比(5.79)最高,與其他處理間均存在顯著差異(P<0.05);CK1C2的鮮干比(2.82)顯著低于其他處理。
2.4.1 紅三葉材料間營(yíng)養(yǎng)成分 供試紅三葉材料的CP含量無顯著差異,其中R的CP含量(27.38%)最高,CK1的CP含量(25.54%)最低;R的EE含量(1.87%)顯著低于CK2(2.82%)(P<0.05),但與CK1無顯著差異;3個(gè)紅三葉材料的NDF含量無顯著差異,R略高(45.54%)于CK2(45.12%);R的ADF含量(36.91%)顯著高于CK1(34.03%),但和CK2無顯著差異(表2)。
表2 紅三葉材料間營(yíng)養(yǎng)成分
注:同列不同字母表示差異顯著(P<0.05)
2.4.2 不同刈割次數(shù)間紅三葉材料的營(yíng)養(yǎng)成分 第1次刈割各紅三葉材料的平均CP含量(28.53%)顯著高于第2次刈割(24.65%)(P<0.05),而EE,NDF和ADF含量則顯著低于第2次。
2.4.3 材料×刈割次數(shù)互作效應(yīng)間的營(yíng)養(yǎng)成分 CK2C1的CP含量(30.19%)最高,與其他材料均有顯著性差異(P<0.05);RC1的EE含量(1.36%)最低,CK2C1的EE含量(2.87%)最高,除與CK2C2無顯著差異外,與其他處理均有顯著差異(P<0.05);各紅三葉材料的NDF含量除CK1C1顯著低于其他處理外,其余處理均無顯著差異;RC1的ADF含量(38.36%)最高,除與CK1C1和RC2有顯著差異(P<0.05)外,與其他材料均無顯著差異(圖5)。
圖5 材料×刈割次數(shù)互作效應(yīng)間的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值Fig.5 Differences of the forage nutrition among interactions of red clover material and cutting frequency
草產(chǎn)量、CP及EE含量是決定牧草生產(chǎn)性能和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的最重要因素[13],NDF和ADF含量是決定飼草適口性及消化率的最重要因素[14]。因此,在研究紅三葉生產(chǎn)性能和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值時(shí),必須考慮到草產(chǎn)量、CP和EE、NDF和ADF含量。視所有供試紅三葉材料為一個(gè)灰色系統(tǒng),將試驗(yàn)中各供試材料性狀指標(biāo)的平均值作為比較數(shù)列(表3),取草產(chǎn)量,CP和EE的最大值,NDF和ADF的最小值為最優(yōu)指標(biāo)構(gòu)建“標(biāo)準(zhǔn)材料”,作為參考數(shù)列,根據(jù)以上分析指標(biāo)的重要程度采用賦值法分別賦值(wk),權(quán)重總和為1(表4)。
根據(jù)評(píng)價(jià)模型計(jì)算各性狀的灰色關(guān)聯(lián)度值,該關(guān)聯(lián)度為等權(quán)關(guān)聯(lián)度,是在各評(píng)價(jià)成分都同等重要的情況下營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高低的反映,即各種成分同等重要的條件下才能用等權(quán)關(guān)聯(lián)度評(píng)判營(yíng)養(yǎng)價(jià)值優(yōu)劣。然而,牧草中各營(yíng)養(yǎng)成分對(duì)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高低的貢獻(xiàn)率是不同的。因此,為了客觀地評(píng)價(jià)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的高低,需采用加權(quán)關(guān)聯(lián)度。故根據(jù)各供試材料的性狀指標(biāo)與理想材料性狀間的灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)與各權(quán)重的乘積之和得出各供試材料的加權(quán)關(guān)聯(lián)度。等權(quán)關(guān)聯(lián)度大小排名:R>CK2>CK1;通過加權(quán)關(guān)聯(lián)度的排序情況可以看出R的位次優(yōu)于CK2和CK1(表5)。
表3 供試材料的性狀數(shù)據(jù)
表4 標(biāo)準(zhǔn)紅三葉材料的構(gòu)建及各指標(biāo)的權(quán)重
表5 供試材料的加權(quán)關(guān)聯(lián)度及排序
良好的生產(chǎn)性能是對(duì)優(yōu)質(zhì)牧草基本要求,而株高和分枝數(shù)是評(píng)價(jià)生產(chǎn)性能的重要指標(biāo),在一定程度反應(yīng)產(chǎn)草量的高低。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),紅三葉干草產(chǎn)量與枝條數(shù)極顯著正相關(guān),與株高無顯著相關(guān)性,枝條數(shù)對(duì)草產(chǎn)量影響較大。紅三葉新品系R的株高雖然居中,但由于其枝條數(shù)最多,干草產(chǎn)量也最高;CK2雖然株高最高,但由于其枝條數(shù)顯著低于R,所以其干草產(chǎn)量也低于R;CK1由于其株高和枝條數(shù)均最低,所以干草產(chǎn)量也最低。試驗(yàn)結(jié)果與George[15]的研究結(jié)果相一致。在不同刈割次數(shù)間紅三葉材料草產(chǎn)量存在一定差異,供試紅三葉材料第1次刈割的平均鮮(干)草產(chǎn)量顯著高于第2次,是因?yàn)榧t三葉性喜溫暖濕潤(rùn)氣候條件,遇高溫干旱環(huán)境時(shí)產(chǎn)量會(huì)下降[16]。試驗(yàn)紅三葉第1次刈割時(shí)間為7月初,蘭州地區(qū)4~7月的溫度較低,適宜于紅三葉生長(zhǎng),因而獲得較高草產(chǎn)量;第1次刈割時(shí)留茬高度較低,7月蘭州又遭遇高溫干旱天氣,因此,對(duì)紅三葉草產(chǎn)量有較大影響,第2茬草產(chǎn)量較低。鮮干比則反映牧草干物質(zhì)累積程度和利用價(jià)值。鮮干比越大,牧草含水量越高,草質(zhì)越鮮嫩,適口性越好[17]。試驗(yàn)中,R的鮮干比最高,其次為CK2,CK1最低。這與樊江文[18]的研究結(jié)果相一致,不同紅三葉材料的生產(chǎn)性能在一定程度上反映了其在當(dāng)?shù)氐倪m應(yīng)性,但還要結(jié)合其營(yíng)養(yǎng)成分進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)以確定其研究?jī)r(jià)值。
牧草的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值是由遺傳特性決定的,生育期、刈割高度、外界環(huán)境和貯存條件等對(duì)其品質(zhì)也有一定影響[19]。試驗(yàn)第1次刈割的平均CP含量顯著高于第2次,EE,NDF和ADF含量顯著低于第2次。主要是由供試紅三葉材料的遺傳特性決定,和第2茬草生長(zhǎng)的氣候條件,以及留茬過低有一定關(guān)系。這也與展春芳[20]的研究結(jié)果一致,即刈割高度影響牧草品質(zhì),高度越高,紅三葉CP含量高,粗纖維含量低,營(yíng)養(yǎng)價(jià)值越高,反之,刈割高度越低,紅三葉CP含量低,粗纖維含量高,營(yíng)養(yǎng)價(jià)值越低。
灰色系統(tǒng)理論廣泛應(yīng)用于各種類型的綜合評(píng)價(jià)與相關(guān)分析中[21],同時(shí)采用灰色關(guān)聯(lián)度分析法綜合評(píng)判品種的優(yōu)劣是客觀可行,是一種較好的統(tǒng)計(jì)分析方法[22],由于不同紅三葉材料的適應(yīng)性不止是單個(gè)因素影響的結(jié)果,而是多個(gè)因素綜合影響的結(jié)果,試驗(yàn)采用灰色關(guān)聯(lián)度分析法對(duì)供試材料進(jìn)行綜合評(píng)價(jià),結(jié)果表明,R的綜合性狀最接近理想材料,其次為CK2,CK1的綜合表現(xiàn)最差。
供試紅三葉材料中,紅三葉新品系R的草產(chǎn)量和CP含量最高,鮮干比最大,NDF含量和對(duì)照無顯著差異,ADF含量介于兩個(gè)對(duì)照之間。通過灰色關(guān)聯(lián)分析的方法對(duì)參試材料進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)表明,R的綜合性狀最好,有待于進(jìn)一步試驗(yàn),為審定紅三葉新品種奠定基礎(chǔ)。
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