李德明，張少平，耿小麗，張 榕，劉 乾

(甘肅省草原技術(shù)推廣總站，甘肅 蘭州 730010)

紫花苜蓿(Medicagosativa)為豆科苜蓿屬多年生草本植物，富含蛋白質(zhì)、維生素等多種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，是世界上栽培面積最廣的主要牧草，被譽(yù)為“牧草之王”[1-2]，也是我國(guó)北方主要豆科當(dāng)家草種。它產(chǎn)量高、草質(zhì)優(yōu)良，各種營(yíng)養(yǎng)成分齊全，尤其是粗蛋白質(zhì)、維生素和無(wú)機(jī)鹽含量豐富，是奶牛良好的蛋白質(zhì)來(lái)源，在改善生態(tài)環(huán)境、解決優(yōu)質(zhì)飼草短缺等方面起著重要的作用[3-5]。本研究在蘭州(半干旱)地區(qū)，通過(guò)對(duì)來(lái)自國(guó)內(nèi)外和甘肅本地的12個(gè)紫花苜蓿品種生產(chǎn)性能和營(yíng)養(yǎng)成分含量的進(jìn)行灰色關(guān)聯(lián)度評(píng)價(jià)，篩選出適合半干旱地區(qū)種植的優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、抗性強(qiáng)的苜蓿品種，對(duì)促進(jìn)半干旱地區(qū)草牧業(yè)發(fā)展具有重要意義。

1　材料與方法

1.1　試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)于2011-2013年在國(guó)家草品種區(qū)域試驗(yàn)站蘭州站進(jìn)行，海拔1 685 m，地處黃土高原溫帶半干旱大陸性季風(fēng)氣候，其主要特征是干旱、寒冷。日光充足，溫差大。冬季漫長(zhǎng)而寒冷，雨雪少，夏季時(shí)短而溫?zé)幔杭旧郎乜?，秋天降溫快。全年降水?95.5 mm，年均溫9.3 ℃，最熱月均溫21.6 ℃，最冷月均溫-4.5 ℃，極端最高溫39.8 ℃，極端最低溫度-18 ℃，無(wú)霜期193 d，初霜日10月12日，終霜日4月1日，年積溫(≥0 ℃)3 816.3 ℃·d，年有效積溫(≥10 ℃)3 200 ℃·d。地形臺(tái)地，土壤為灰鈣土類，地下水位為120 m，表層土壤有機(jī)質(zhì)含量為1.1%，土壤pH 8.5，有灌溉條件。

1.2　試驗(yàn)材料

供試苜蓿品種12個(gè)，其中國(guó)外引進(jìn)苜蓿品種3個(gè)，國(guó)內(nèi)品種9個(gè)，均由甘肅省草原技術(shù)推廣總站提供。

中苜1號(hào)、中苜3號(hào)和中苜5號(hào)來(lái)源于中國(guó)農(nóng)科院北京畜牧所，甘農(nóng)3號(hào)和甘農(nóng)5號(hào)來(lái)源于甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)，草原3號(hào)來(lái)源于內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)，北林201來(lái)源于北京林業(yè)大學(xué)，公農(nóng)1號(hào)和公農(nóng)6號(hào)來(lái)源于吉林農(nóng)業(yè)科學(xué)院，阿迪娜和康賽來(lái)源于美國(guó)Cal/West公司，WL343HQ來(lái)源于北京中種草業(yè)有限公司。

1.3　試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)共設(shè)4次重復(fù)，小區(qū)面積(3 m×5 m)，于2011年5月31日播種，每公頃播量為15 kg。播前施用3 000 kg·hm-2有機(jī)肥作為底肥。采用人工開溝條播的播種方式，行距30 cm，播10行，播種深度1～2 cm，播后人工覆土震壓。試驗(yàn)期間，進(jìn)行正常管理，適時(shí)灌溉、施肥，隨時(shí)除草、松土，及時(shí)防止病蟲害。2012年分別于6月4日、7月5日、8月27日刈割3次，2013年分別于6月4日、7月15日、9月1日刈割3次。

1.4　項(xiàng)目測(cè)定及方法

株高在刈割前測(cè)定，每個(gè)品種4個(gè)重復(fù)，每個(gè)小區(qū)隨機(jī)抽取10株，測(cè)量從地面到植株頂部的絕對(duì)高度，求其平均值。

產(chǎn)草量包括第1次刈割的產(chǎn)量和再生草產(chǎn)量。刈割均在初花期進(jìn)行，每年刈割3次；2012年分別于6月4日、7月5日、8月27日刈割，2013年分別于6月4日、7月15日、9月1日刈割。每小區(qū)再取苜蓿鮮草樣1 kg，放于實(shí)驗(yàn)室自然風(fēng)干后稱其重量。干鮮比為干草樣重與鮮草樣重的比值。

水分(AW)含量采用烘箱干燥法測(cè)定；粗蛋白(CP)含量采用凱氏定氮法測(cè)定；粗脂肪(EE)含量采用索氏脂肪浸提取法測(cè)定；粗纖維(CF)含量采用酸堿法測(cè)定；粗灰分(CASH)含量采用灼燒法測(cè)定；無(wú)氮浸出物(NFE)含量用粗蛋白、粗脂肪、粗纖維和粗灰分含量計(jì)算，即NFE=100%-(CP+CF+EE+CASH)；鈣(Ca)采用EDTA絡(luò)合滴定法測(cè)定；磷(P)采用鉬銻抗比色法測(cè)定。

1.5　統(tǒng)計(jì)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS 19.0，Excel進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值進(jìn)行灰色關(guān)聯(lián)度評(píng)價(jià)。

關(guān)聯(lián)度系數(shù)計(jì)算公式：

(1)

式中:|x0(k)-xi(k)|=Δi(k)表示x0數(shù)列與xi數(shù)列在第k點(diǎn)的絕對(duì)差。mink|x0(k)-xi(k)|是一級(jí)最小差，即在絕對(duì)差|x0(k)-xi(k)|中按不同k值(品種)挑選其中最小者；minimink|x0(k)-xi(k)|是二級(jí)最小差，即在mink|x0(k)-xi(k)|中按不同i值(比較數(shù)列值)挑選其中最小者。同理maxk|x0(k)-xi(k)|是級(jí)最大差，maximaxk|x0(k)-xi(k)|是二級(jí)最大差，其意義與二級(jí)最小差相似。ρ為分辯系數(shù)，取值范圍在0～1，一般取ρ=0.5。將各品種的關(guān)聯(lián)系數(shù)集中為一個(gè)值，稱為xi與x0數(shù)列之間的關(guān)聯(lián)度，記為ri。

(2)

式中:n為樣本數(shù)。

2　結(jié)果與分析

2.1　株高

在兩年中，12個(gè)苜蓿品種的現(xiàn)蕾期植株高度差異顯著(P<0.05)；在現(xiàn)蕾期所有品種的株高2012年為73.1～96.1 cm，其中最高的為中苜1號(hào)，最低的為公農(nóng)1號(hào)，二者相差23 cm；2013年12個(gè)苜蓿品種的株高在70.9～93.0 cm，康賽的株高最高，達(dá)93.0 cm，草原3號(hào)、公農(nóng)6號(hào)的植株高度較低，分別為70.9和71.0 cm，植株高度最大差距可達(dá)22.1 cm；在2012和2013年苜蓿生長(zhǎng)季，中苜5號(hào)和甘農(nóng)5號(hào)的植株高度都較高，分別達(dá)到了88.6、88.3、89.7、82.9 cm，與其他品種相比存在差異顯著(P<0.05)，且不同品種不同茬次的株高都存在著顯著差異(P<0.05)(表1)。

其中，2012年第1茬株高最高，為95.8～124.7 cm；阿迪娜的株高最高，達(dá)124.7 cm，公農(nóng)1號(hào)的株高最低，只有95.8 cm，二者相差達(dá)到28.9 cm。第2茬株高次之，多在68～85.7 cm；阿迪娜的株高最高，草原3號(hào)的植株高度較低，為68.0 cm，植株高度最大差距達(dá)17.7 cm。第3茬株高更低，主要分布在70 cm左右；中苜3號(hào)、甘農(nóng)3號(hào)、甘農(nóng)5號(hào)和阿迪娜相對(duì)較高，都在75 cm以上，康賽的株高最低，只有61.4 cm；2013年所有苜蓿品種各茬株高的大小趨勢(shì)與2012年相同，即第1茬>第2茬>第3茬；在2012和2013年刈割的3茬苜蓿中，國(guó)內(nèi)品種甘農(nóng)5號(hào)、甘農(nóng)3號(hào)和國(guó)外品種阿迪娜的植株高度相對(duì)較高。

表1　不同苜蓿品種株高的比較Table 1　The comparison of plant height of different alfalfa varieties　cm

同列不同小寫字母表示同一年份不同材料間差異顯著(P<0.05)。表2同。

Different lower case letters within the same column for the same year indicate significant difference among differen variecies at the 0.05 level; similarly for Table 2.

2.2　干草產(chǎn)量

不同品種的不同茬次(表2)，干產(chǎn)草量均存在顯著差異(P<0.05)。不同品種在同一茬次的干草產(chǎn)量差異顯著(P<0.05)。2012年第1茬干草產(chǎn)量最高，其中最高的是中苜1號(hào)，達(dá)到0.96 kg·m-2，甘農(nóng)5號(hào)、公農(nóng)1號(hào)干草產(chǎn)量較低，分別為0.53、0.55 kg·m-2；第2茬干草產(chǎn)量次之，最高的中苜1號(hào)為0.54 kg·m-2，最低的草原3號(hào)只有0.25 kg·m-2；第3茬干草產(chǎn)量最低，干草產(chǎn)量最高的仍為中苜1號(hào)，為0.45 kg·m-2，干草產(chǎn)量最低的為公農(nóng)1號(hào)和北林201，分別為0.21和0.18 kg·m-2。同一品種在不同茬次的干草產(chǎn)量也存在顯著差異(P<0.05)，2013年所有苜蓿品種不同茬次的干草產(chǎn)量的高低與2012年相同，即第1茬>第2茬>第3茬，2013年干草產(chǎn)量最高的仍為中苜1號(hào)，公農(nóng)1號(hào)最低。2012和2013年，中苜1號(hào)年干草產(chǎn)量最高，分別達(dá)到了1.84、1.74 kg·m-2，中苜3號(hào)、甘農(nóng)3號(hào)和中苜5號(hào)的年干草產(chǎn)量都較高，公農(nóng)1號(hào)的年干草產(chǎn)量最低，分別只有1.05、0.84 kg·m-2，較年高產(chǎn)者少將近一半，公農(nóng)6號(hào)和北林201的年干草產(chǎn)量都較低。對(duì)2012和2013年的同一茬次苜蓿干草產(chǎn)量進(jìn)行對(duì)比，第1茬2012年的干草產(chǎn)量比2013年高，第2茬和第3茬2013年的干草產(chǎn)量高于2012年，所有品種的年干草產(chǎn)量2012年均比2013年高。由此可見(jiàn)，第1茬是影響全年草產(chǎn)量的最主要因素。

2.3　鮮干比

鮮干比是指鮮草重與干草重的比例，它反映牧草的干物質(zhì)積累程度和利用價(jià)值，直接影響干草產(chǎn)量及質(zhì)量。苜蓿的鮮干比與品質(zhì)呈正相關(guān)關(guān)系，鮮干比高蛋白質(zhì)的含量就高，適口性就越好[6]。同一苜蓿品種在同茬次的鮮干比差異顯著(P<0.05)(表3)，2012年，第1茬各品種的鮮干比在3.54～4.98，其中鮮干比排在前3位的是康賽、公農(nóng)1號(hào)、中苜5號(hào)，分別是4.98、4.77、4.40；第2茬各品種的鮮干比分布在3.52～5.02，差異較第1茬更為顯著，其中鮮干比較高的品種為康賽、草原3號(hào)，分別達(dá)到4.87、4.86；第3茬各品種的鮮干比分布在2.80～4.72，但大多數(shù)品種的鮮干比主要集中在3.00～4.00，其中康賽、北林201、公農(nóng)1號(hào)的鮮干比最高，分別4.72、4.15、4.13。2013年，第1茬12個(gè)苜蓿品種的鮮干比在4.31～7.00，所有品種的鮮干比都較高，其中最高的為公農(nóng)6號(hào)、康賽、草原3號(hào)，鮮干比都在6以上；第2茬除康賽最高為5.29，其他的都分布在2.97～3.85；第3茬主要分布在2.82～4.18，品種WL343HQ、康賽、公農(nóng)1號(hào)、阿迪娜的鮮干比位于前4，分別是4.18、3.73、3.69、3.65。同一品種兩年相同茬次對(duì)比，在2013年第1茬各品種的鮮干比明顯高于2012年，主要原因可能是各品種鮮干比與當(dāng)年的氣候適應(yīng)性有關(guān)。

2.4　營(yíng)養(yǎng)價(jià)值評(píng)價(jià)

苜蓿營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的評(píng)價(jià)是苜蓿引種工作的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。為篩選出性狀優(yōu)良、最適宜黃土高原半干旱地區(qū)種植的紫花苜蓿品種，本研究應(yīng)用灰色關(guān)聯(lián)分析法，對(duì)12個(gè)紫花苜蓿品種的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值進(jìn)行評(píng)價(jià)。將12個(gè)參試苜蓿品種的14個(gè)性狀視為一個(gè)整體，應(yīng)用灰色關(guān)聯(lián)度分析法進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。選用含水量、粗蛋白、粗脂肪、粗纖維、粗灰分、無(wú)氮浸出物、鈣和磷8個(gè)指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)[7-8]。

選用各營(yíng)養(yǎng)成分指標(biāo)的上限或下限結(jié)合起來(lái)而構(gòu)建最優(yōu)品種，即“理想品種”。從營(yíng)養(yǎng)價(jià)值來(lái)看，粗蛋白質(zhì)是牧草中的主要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，粗脂肪和無(wú)氮浸出物是主要的熱能物質(zhì)，粗灰分為牧草中的礦物質(zhì)，鈣和磷為兩種重要的礦物元素，與營(yíng)養(yǎng)價(jià)值呈正相關(guān)關(guān)系的指標(biāo)。因此這6個(gè)指標(biāo)的測(cè)定值越高，說(shuō)明牧草的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值越高，品質(zhì)越好，分別使用高于供試品種中最大值5%的值。而粗纖維、水分等與營(yíng)養(yǎng)價(jià)值呈負(fù)相關(guān)關(guān)系的指標(biāo)，則“越少越好”，分別使用低于供試各品種中最小值5%的值(表4)。

表3　2012和2013年不同苜蓿品種鮮干比的比較Table 3　The comparison of Fresh dry weight ratio of different alfalfa varieties in 2012 and 2013

同一列小寫字母不同表示差異顯著(P<0.05)。

Different lowercase letters within the same column indicate significant difference at the 0.05 level.

表4　供試苜蓿品種的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量Table 4　The nutrient contents of tested alfalfa varieties

CP, crude protein; EE, ether extract; CASH, crude ash; NFE, nitrogen free extract; CF, crude fibre; AW, water content.

營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)對(duì)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值影響高低不同[9]?；疑P(guān)聯(lián)度分析法考慮到了各個(gè)因子的作用，避免了以往評(píng)價(jià)只考慮粗蛋白質(zhì)、粗脂肪和粗纖維等幾個(gè)因子而忽視了其他幾個(gè)因子的弊病，因而評(píng)判結(jié)果更為客觀、準(zhǔn)確。關(guān)聯(lián)度越大，表明該苜蓿營(yíng)養(yǎng)價(jià)值越高，反之則越低。各苜蓿品種的關(guān)聯(lián)度排名為甘農(nóng)5號(hào)>中苜3號(hào)>草原3號(hào)>中苜5號(hào)>甘農(nóng)3號(hào)>中苜1號(hào)>康賽>WL343HQ>公農(nóng)1號(hào)>公農(nóng)6號(hào)>阿迪娜>北林201(表5)。

表5　供試品種間的關(guān)聯(lián)度及排列順序Table 5　Grey correlative degree and order between tasted varieties

3　討論與結(jié)論

3.1　不同紫花苜蓿品種生產(chǎn)性能的比較

本研究分析了國(guó)內(nèi)外12個(gè)紫花苜蓿品種兩年內(nèi)在半干旱區(qū)的生產(chǎn)性能，其指標(biāo)主要包括株高、干草產(chǎn)量、莖葉比、鮮干比等。結(jié)果顯示，不同苜蓿品種各茬次的株高、干草產(chǎn)量和鮮干比均有差異。

植株高度是衡量牧草生長(zhǎng)狀況的重要指標(biāo)，也是反映生產(chǎn)能力的一個(gè)重要指標(biāo)，與產(chǎn)量正相關(guān)，通常高植株相對(duì)更高的產(chǎn)量潛力[10-11]。苜蓿各品種之間由于各自的遺傳特性和生長(zhǎng)發(fā)育階段的差異以及對(duì)環(huán)境條件的反應(yīng)不同，表現(xiàn)出植株生長(zhǎng)速度的差異[12]。鄭紅梅等[13]研究表明茬次之間株高的排序有所不同，無(wú)論是刈割3次或刈割4次，以第1茬草的株高為最高。本研究結(jié)果與上述研究結(jié)論相同，兩年內(nèi)刈割時(shí)期高度排序?yàn)榈?茬>第2茬>第3茬。在半干旱地區(qū)對(duì)12個(gè)苜蓿株高的研究結(jié)果顯示，國(guó)內(nèi)品種甘農(nóng)5號(hào)、甘農(nóng)3號(hào)和國(guó)外品種阿迪娜的植株高度相對(duì)較高。

苜蓿的干草產(chǎn)量是衡量其生產(chǎn)性能和經(jīng)濟(jì)性能的重要指標(biāo)。影響苜蓿產(chǎn)量的因素可以分為兩大類，一類為溫度、土壤類型、降水量等環(huán)境因素；另一類為苜蓿品種的生育期和品種特性[14]。苜蓿產(chǎn)量的鑒定是苜蓿引種栽培等研究中基礎(chǔ)的工作。苜蓿產(chǎn)量的高低反映植物群落的光合產(chǎn)物積累的大小，是生產(chǎn)力的量度，體現(xiàn)群落的功能[15]。

產(chǎn)草量是衡量苜蓿經(jīng)濟(jì)價(jià)值的最重要的指標(biāo)，其高低取決于品種材料、生產(chǎn)管理水平、生產(chǎn)區(qū)的土壤及氣候因子等，也與當(dāng)年的刈割茬次有關(guān)[9，16]。研究表明，同一品種不同茬次產(chǎn)草量存在差異，同一茬次不同品種差異也較顯著。從全年總產(chǎn)量的構(gòu)成來(lái)看，任一品種第1茬生長(zhǎng)受春季低溫影響時(shí)期較長(zhǎng)，其產(chǎn)量占全年比重最大，貢獻(xiàn)率亦最大，以后各茬依次遞減，第1茬草是影響全年草產(chǎn)量的最主要因素，要做好第1茬草的田間管理，刈割3茬時(shí)，各茬對(duì)全年苜蓿干草總產(chǎn)量貢獻(xiàn)率的大小次序?yàn)榈?茬>第2茬>第3茬。2012和2013年中，中苜1號(hào)年干草產(chǎn)量最高，中苜3號(hào)、甘農(nóng)3號(hào)和中苜5號(hào)的年干草產(chǎn)量都較高。從而得出株高不是決定產(chǎn)量的唯一或首要因素。

鮮干比是評(píng)價(jià)牧草適口性的重要指標(biāo)，反映著牧草干物質(zhì)積累的程度。通常情況下，鮮干比越高，適口性越好[17]。一般苜蓿生育早期，植株幼嫩含水量高，鮮干比較高；生育后期由于植株莖稈老化、堅(jiān)硬、含水量低，從而鮮干比降低。本研究結(jié)果顯示，不同苜蓿品種之間鮮干比的差異不大，但在不同茬次之間，鮮干比則存在較大差異。其中在兩年研究中發(fā)現(xiàn)，同一茬次鮮干比的差異很大，其中2012年第2茬次鮮干比最大，而2013年第1茬次的鮮干比最大。

莖葉比能較好地反映出牧草的品質(zhì)和適口性，苜蓿葉中養(yǎng)分含量明顯高于莖的含量，莖葉比的高低關(guān)系著苜蓿的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和品質(zhì)。莖葉比越小，則表明葉的含量越多，即蛋白質(zhì)含量越豐富，粗纖維含量越低，適口性越好，牧草的品質(zhì)也越高，飼料價(jià)值也就越高。因此，在品種選擇、田間管護(hù)以及草產(chǎn)品加工調(diào)制的過(guò)程中，增加苜蓿葉片含量，降低植株莖葉比是提高苜蓿品質(zhì)的重要途徑[18-19]。本研究表明，12個(gè)參試紫花苜蓿的品質(zhì)高低順序?yàn)橹熊?號(hào)>WL343HQ>甘農(nóng)3號(hào)>草原3號(hào)、康賽>甘農(nóng)5號(hào)、中苜1號(hào)>公農(nóng)6號(hào)>中苜3號(hào)>阿迪娜>北林201>公農(nóng)1號(hào)。

3.2　不同紫花苜蓿品種營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的評(píng)價(jià)

單項(xiàng)營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)各有其優(yōu)劣，因此，需要綜合各營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)來(lái)判斷各品種的優(yōu)劣。從方法的優(yōu)劣上講，灰色關(guān)聯(lián)度理論已被公認(rèn)為是全面而較少人為因素限制的、合理自然，并能利用計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行處理[20-21]。利用參試品種與理想品種的灰色關(guān)聯(lián)度，從而可確定各供試苜蓿品種的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的優(yōu)劣，灰色關(guān)聯(lián)度分析結(jié)果顯示，國(guó)內(nèi)品種甘農(nóng)5號(hào)、中苜3號(hào)和國(guó)外品種康賽、WL343HQ的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值最接近理想品種。

通過(guò)對(duì)12個(gè)紫花苜蓿品種在半干旱地區(qū)的生產(chǎn)性能和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值研究，結(jié)果表明，中苜5號(hào)、康賽、草原3號(hào)、中苜3號(hào)和、甘農(nóng)3號(hào)在該地區(qū)的綜合表現(xiàn)良好，應(yīng)大力推廣；公農(nóng)6號(hào)、公農(nóng)1號(hào)、北林201、阿迪娜在該地區(qū)的綜合表現(xiàn)較差，選擇應(yīng)用時(shí)應(yīng)慎重；其他品種屬于中等水平，可以依據(jù)不同目的、不同利用方式加以選擇。