張光雨，王江偉，張豪睿，付 剛，沈振西

（1.中國(guó)科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所 / 生態(tài)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)觀測(cè)與模擬重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 / 拉薩高原生態(tài)系統(tǒng)研究站，北京 100101；2.西藏高原草業(yè)工程技術(shù)研究中心，西藏 拉薩 850000；3.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)，北京 100049）

西藏自治區(qū)總面積(約122萬(wàn)km2)占全國(guó)總國(guó)土面積的1/8，其中草原面積(83萬(wàn)km2)，占全區(qū)總面積的2/3，是我國(guó)五大牧區(qū)之一[1]。西藏平均海拔 4 000 m 以上，素有“世界屋脊”和“地球第三極”之稱[2-3]。由于西藏地處高寒地區(qū)，特殊的地理環(huán)境和氣候?qū)е略搮^(qū)草層低矮、稀疏，牧草產(chǎn)量低，且平均植被蓋度不超過(guò)15%[4]。近年來(lái)，隨著全球氣候變化的加劇以及人類活動(dòng)的影響，西藏現(xiàn)有2/3的草地都出現(xiàn)了不同程度的退化，個(gè)別地區(qū)甚至出現(xiàn)了較為嚴(yán)重的沙化，草地退化已經(jīng)成為西藏最嚴(yán)重的生態(tài)問(wèn)題之一[5]，其中過(guò)度放牧是造成西藏草原退化的最主要原因，以西藏目前家畜存欄量4 500萬(wàn)個(gè)綿羊單位計(jì)算，西藏地區(qū)每年需求干草量大概為4 050萬(wàn)t，而實(shí)際供應(yīng)能力不足2 000 萬(wàn) t (包括天然草原每年可生產(chǎn)干草 1 500 萬(wàn) t和青稞干秸稈200萬(wàn)～300萬(wàn)t)[2]，單純依賴天然草地的自然生產(chǎn)力已經(jīng)不能滿足家畜的需求，草畜失調(diào)的問(wèn)題日益突出[6-7]。目前，西藏畜牧業(yè)關(guān)鍵問(wèn)題是解決冬春季節(jié)和災(zāi)年飼草料不足及牧草品種選擇問(wèn)題，優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的牧草品種可以為特色畜牧業(yè)提供營(yíng)養(yǎng)需要來(lái)源，同時(shí)栽培草地種植與天然草地補(bǔ)播都需要有其相適應(yīng)的牧草品種，因此引進(jìn)并篩選出適宜在西藏農(nóng)區(qū)種植的牧草品種是解決當(dāng)前西藏牧草品種缺乏的有效途徑。

近幾年，西藏栽培草地的面積逐年增加，燕麥(Avena sativa)成為推廣種植最多的牧草品種之一，并且隨著西藏種植業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，燕麥已成為西藏重要的優(yōu)質(zhì)飼草料作物，種植面積正在逐年擴(kuò)大[8]。魏娜和金濤[9]研究得出，6942-4的籽粒產(chǎn)量高且干草產(chǎn)量較低，適宜在農(nóng)區(qū)推廣種植，冀品1號(hào)干草產(chǎn)量最高，適宜在半農(nóng)半牧區(qū)推廣種植；曲廣鵬[10]研究得出，西藏燕麥風(fēng)干重為10 500 kg·hm-2，粗蛋白 (crude protein, CP)含量為 10.96%，酸性洗滌 纖 維 (acid detergent fiber, ADF)含 量 為 26.71%，中 性 洗 滌 纖 維 (neutral detergent fiber, NDF)含 量為46.10%；秦彧等[11]研究得出，成熟期燕麥秸稈的CP含量為10.2%，ADF含量為30.98%，NDF含量為58.02%；包成蘭和張世財(cái)[12]研究得出，青海甜燕麥的干草產(chǎn)量達(dá)21 561.4 kg·hm-2、CP含量為 11.5%，青引 1 號(hào)的干草產(chǎn)量 19 961.3 kg·hm-2、CP 含量為10.7%，青引 2 號(hào)的干草產(chǎn)量為 21 061.1 kg·hm-2、CP含量為 10.2%，青海 444 的干草產(chǎn)量 15 016.6 kg·hm-2、CP含量為10.8%。目前對(duì)于西藏地區(qū)的燕麥引種評(píng)比試驗(yàn)的結(jié)果差異較大[9-10]，一些研究?jī)H對(duì)產(chǎn)量或營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)進(jìn)行了分析，沒(méi)有運(yùn)用數(shù)學(xué)方法進(jìn)行綜合評(píng)比。基于熵值賦權(quán)法的灰色關(guān)聯(lián)度可以應(yīng)用于評(píng)價(jià)燕麥的品質(zhì)，其結(jié)果準(zhǔn)確，可以客觀評(píng)價(jià)品種的優(yōu)劣[13-15]，根據(jù)關(guān)聯(lián)度的分析原則，關(guān)聯(lián)度最大的品種綜合評(píng)價(jià)表現(xiàn)最好。因此，本研究擬選取8個(gè)燕麥品種，運(yùn)用灰色關(guān)聯(lián)度理論的熵權(quán)賦權(quán)法對(duì)8種燕麥的農(nóng)藝性狀、生產(chǎn)性能和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，篩選出適宜在日喀則地區(qū)生長(zhǎng)的燕麥品種，以期為當(dāng)?shù)匮帑溒贩N的選育和推廣提供參考，為緩解天然草地壓力和草畜矛盾提供有效途徑。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地點(diǎn)為西藏日喀則南木林縣的草原站試驗(yàn)田 (89°06′ E，29°19′ N)，位于崗底斯山脈東段的河谷地帶，海拔3 811 m，年均溫10.4 ℃，年均降水量413 mm，生長(zhǎng)季大氣壓約為63 kPa，降水主要集中6-8月，屬于高原性季風(fēng)氣候，且具有輻射強(qiáng)、年均溫低、晝夜溫差大、雨熱同期等特點(diǎn)。經(jīng)測(cè)定試驗(yàn)田的 pH 6.84，全氮含量為 0.91 g·kg-1，全磷含量 為 0.79 g·kg-1， 速 效 磷 含 量 為 37.74 mg·kg-1，速效鉀含量為 60.22 mg·kg-1。

1.2 試驗(yàn)材料

參試的8個(gè)燕麥品種分別為青海444、青引3號(hào)、林納、加燕2號(hào)、青引1號(hào)、青燕1號(hào)、青海甜燕麥和青引2號(hào)。參試品種均由甘肅農(nóng)業(yè)科學(xué)院提供。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

參試的8個(gè)燕麥品種于2017年5月10日進(jìn)行播種，采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，設(shè)3次重復(fù)，共24個(gè)小區(qū)，小區(qū)面積 3 m × 4 m，人工開(kāi)溝條播，條播行距 25 cm，播種深度3～5 cm，小區(qū)間距50 cm。燕麥播種量為225 kg·hm-2，播種時(shí)施復(fù)合肥 (N∶P2O5∶K2O = 20∶8∶12) 750 kg·hm-2，中間不追肥，6 月 15 日和 7 月20日灌溉兩次，5月28日鋤草一次，9月2日取樣。

1.3.2 測(cè)定指標(biāo)及方法

在7月14日、8月1日和9月17日在每個(gè)小區(qū)遠(yuǎn)離邊緣30 cm處隨機(jī)選取5株燕麥測(cè)量其自然株高。在 9 月 2 日從各小區(qū)隨機(jī)選取 100 cm × 25 cm的面積刈割，留茬5 cm，去除雜草后稱鮮重。將稱完的鮮草帶回實(shí)驗(yàn)室在105 ℃下殺青30 min，然后在80 ℃條件下烘48 h稱其干重，并計(jì)算其干鮮比。在每個(gè)小區(qū)遠(yuǎn)離邊緣30 cm處選取隨機(jī)選取20株燕麥刈割留茬5 cm，取樣后帶回實(shí)驗(yàn)室后把莖葉分開(kāi)并在105 ℃下殺青30 min后，調(diào)至80 ℃烘48 h后分別稱干重，計(jì)算其葉莖比(葉干重/莖干重)。各個(gè)小區(qū)隨機(jī)選取100粒風(fēng)干燕麥種子稱其重量，重復(fù)3次，取其平均值。各個(gè)小區(qū)隨機(jī)選取10個(gè)燕麥穗子，測(cè)量從穗莖節(jié)到穗頂端的長(zhǎng)度，計(jì)算其平均值得到穗長(zhǎng)。各個(gè)小區(qū)取其烘干至恒重后的燕麥，將燕麥葉片、籽粒和莖稈混合粉碎后，過(guò)0.425 mm篩制成植物樣品進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的測(cè)定。酸性洗滌纖維、中性洗滌纖維、粗蛋白、粗灰分 (crude ash, Ash)、粗脂肪 (ether extract, EE)和木質(zhì)素(lignin, ADL)均參照文獻(xiàn)[16]進(jìn)行。

1.3.3 運(yùn)用灰色關(guān)聯(lián)度理論對(duì)8種燕麥進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)

表1 不同燕麥品種間干重、干鮮比和葉莖比比較Table 1 Comparison of fresh grass yield, hay yield, dry and fresh ratios, and leaf and stem ratios of different oat varieties

關(guān)聯(lián)系數(shù)計(jì)算：

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)在Excel軟件上進(jìn)行整理，采用DPS(DATA PROCESSING SYSTEM)軟件對(duì)所得數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，對(duì)不同燕麥品種的干重、葉莖比、株高、穗重、穗長(zhǎng)、千粒重、CP、ADF、NDF、NDF、EE、Ash和ADL處理進(jìn)行單因素方差分析，并用LSD方法對(duì)各測(cè)定數(shù)據(jù)進(jìn)行多重比較，用SigmaPlot 12.5作圖，采用灰色關(guān)聯(lián)度理論對(duì)各參試品種的農(nóng)藝性狀、生產(chǎn)性能和營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。所有的統(tǒng)計(jì)顯著性檢驗(yàn)P＜ 0.05為顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 干重、干鮮比和葉莖比比較

8 個(gè)燕麥品種干草的平均產(chǎn)量為 11 098.2 kg·hm-2(表1)，其中青引1號(hào)的干草產(chǎn)量最高，顯著高于林納、青燕1號(hào)和青引2號(hào)的干草產(chǎn)量(P＜ 0.05)。8個(gè)燕麥品種平均葉莖比為1.03，其中青引2號(hào)的葉莖比最大，顯著高于其他燕麥品種(P＜ 0.05)。

2.2 株高、穗重、穗長(zhǎng)和千粒重比較

8個(gè)燕麥品種的平均株高為 146.25 cm(表2)，其中青引3號(hào)的株高最高，顯著高于林納(P＜ 0.05)，與其他燕麥品種差異不顯著(P＞ 0.05)；青引1號(hào)、青海444與加燕2號(hào)株高較高，與其他燕麥品種差異不顯著。8個(gè)燕麥品種的平均穗重為3.18 g，其中青引1號(hào)、青燕1號(hào)和青海444的穗重顯著高于林納、加燕2號(hào)和青引2號(hào)。8個(gè)燕麥品種的平均穗長(zhǎng)為21.98 cm，其中青引3號(hào)穗長(zhǎng)最長(zhǎng)，顯著高于林納和青引2號(hào)穗長(zhǎng)。8個(gè)燕麥品種的平均千粒重為38.33 g，其中林納千粒重最大，顯著高于青海甜燕麥、青海444和青引3號(hào)的千粒重。

2.3 CP、ADF、NDF、NDF、EE、Ash和ADL含量比較

8個(gè)燕麥品種CP的平均含量為5.20% (圖1A)，其中青引2號(hào)的CP含量(6.40%)最高，顯著高于其他燕麥品種的CP含量(P＜ 0.05)。8個(gè)燕麥品種ADF的平均含量為30.76% (圖1B)，其中青燕1號(hào)的ADF含量(28.55%)最低，顯著低于青海444 (32.5%)和青引3號(hào) (32.7%) ，與其他燕麥品種的ADF含量無(wú)顯著差異(P＞ 0.05)。8個(gè)燕麥品種NDF的平均含量為63.28% (圖1C)，其中林納的NDF含量 (52.00%)最低，青燕1號(hào)、青海甜燕麥和青海444的NDF含量與青引2號(hào)無(wú)顯著差異，但顯著高于其他燕麥品種，青引3號(hào)的NDF含量顯著高于林納。8個(gè)燕麥品種EE的平均含量為36.50%(圖1D)，其中青引1號(hào)的EE含量(52.70%)最高，顯著高于其他燕麥品種；8個(gè)燕麥品種Ash的平均含量為4.60%(圖1E)，其中青燕1號(hào)的Ash含量 (5.05%)最高，顯著高于青引1號(hào) (4.37%)、加燕2號(hào) (4.10%)和林納 (4.27%)，與其他燕麥Ash含量無(wú)顯著差異。8個(gè)燕麥品種ADL的平均含量為28.94%(圖1F)，其中青引2號(hào)的ADL含量 (24.18%)最低，與青燕1號(hào)(24.24%)、青海甜燕麥 (27.26%)和青海 444 (26.57%)差異不顯著，但顯著低于其他燕麥品種的ADL含量。

表2 不同燕麥品種的株高、穗重、穗長(zhǎng)和千粒重Table 2 Ear weight, panicle weight, panicle length, and 1 000-grain weight of different oat varieties

圖1 各個(gè)燕麥品種CP、ADF、NDF、EE、Ash和ADL含量比較Figure 1 Comparison of CP, ADF, NDF, EE, Ash, and ADL of different oat varieties

2.4 利用灰色關(guān)聯(lián)度理論進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)

2.4.1 參考品種和各指標(biāo)的關(guān)聯(lián)系數(shù)值

參考品種X0是作為灰色系統(tǒng)中綜合評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)，即 干 重 (12 406.98 kg·hm-2)、 葉 莖 比 (1.31)、 株高(159 cm)、千粒重 (41.11 g)、穗長(zhǎng) (25.6 cm)、穗重(3.67 g)、粗蛋白 (6.4%)、粗脂肪 (52.7%)粗灰分(5.05%)、酸性洗滌纖維(28.55%)、中性洗滌纖維(52%)和木質(zhì)素(24.18%)。各指標(biāo)的關(guān)聯(lián)系數(shù)值如表3所列，各指標(biāo)的熵值和權(quán)重如表4所列。

2.4.2 參試品種間的關(guān)聯(lián)度排序

參試品種間的關(guān)聯(lián)度排序于表5，經(jīng)過(guò)加權(quán)分析，排序評(píng)分依次為青引 1 號(hào) ＞ 青引 3 號(hào) ＞青引 2號(hào) ＞青燕 1 號(hào) ＞ 青海甜燕麥 ＞ 青海 444 ＞ 加燕 2 號(hào) ＞ 林納。

3 討論

以草定畜成為西藏地區(qū)畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展、草地生態(tài)良性循環(huán)的根本保障[18]。趙衛(wèi)等[19]的研究表明：西藏地區(qū)縣域單位面積補(bǔ)飼載畜量自南向北呈下降趨勢(shì)，其中日喀則地區(qū)補(bǔ)飼載畜量最大，因此在日喀則地區(qū)種植燕麥可以緩解對(duì)天然草地的壓力，緩解冬季的補(bǔ)飼量。根據(jù)單貴蓮等[20]在海拔3 277 m進(jìn)行的引種試驗(yàn)，雅晴多年生黑麥草(Lolium perenne)的干草產(chǎn)量第 1 年達(dá)到 4 410 kg·hm-2，低于本研究青引1號(hào)的干草產(chǎn)量；陳莉敏等[21]研究得出青引 1 號(hào)的干草產(chǎn)量超過(guò)了 10 000 kg·hm-2，高于本研究結(jié)果，說(shuō)明青引1號(hào)的干草產(chǎn)量在更好的條件下可以更高。葉莖比是葉與莖的比值，是評(píng)價(jià)牧草經(jīng)濟(jì)狀況的指標(biāo)，也是反映牧草適口性和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的指標(biāo)，葉莖比越高，葉含量越高，適口性越好，本研究中葉莖比結(jié)果高于孫建平等[22]、徐長(zhǎng)林[23]的研究結(jié)果，可能是由于燕麥品種、種植區(qū)氣候和環(huán)境條件不同和收獲時(shí)期不同等造成的。植株高度是衡量其生長(zhǎng)發(fā)育狀況的重要標(biāo)準(zhǔn)[22]，千粒重和穗重是檢驗(yàn)種子質(zhì)量和作物考種的重要內(nèi)容，本研究株高、千粒重和穗重的結(jié)果高于周青平等[24]的結(jié)果，穗長(zhǎng)與其較為一致，株高同樣高于彭先琴等[25]的結(jié)果，說(shuō)明日喀則地區(qū)較適宜燕麥的生長(zhǎng)發(fā)育。

表3 各指標(biāo)的關(guān)聯(lián)系數(shù)值Table 3 Correlation coefficient values for each indicator

表4 各指標(biāo)的熵值及其權(quán)重Table 4 Entropy and its weight for the indicators

表5 參試品種間的關(guān)聯(lián)度排序Table 5 Correlation modulus of tested Avena varieties

粗蛋白是衡量牧草營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的重要指標(biāo)之一，也是家畜所需的營(yíng)養(yǎng)來(lái)源，其含量越高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值也越高[11]，本研究得出的粗蛋白含量與向潔等[7]研究結(jié)果相近。ADF和NDF含量影響家畜的采食率和消食率，ADF越高，采食率越低，NDF越高，消食率越低，本研究中的ADF和NDF含量均低于孫濤[26]的研究結(jié)果，青引1號(hào)的ADF和NDF含量均低于彭先琴等[25]的研究結(jié)果，說(shuō)明本研究引種的8個(gè)燕麥品種在采食率和消食率方面優(yōu)于其他品種，也說(shuō)明日喀則地區(qū)較適宜燕麥的生長(zhǎng)發(fā)育。參考中國(guó)禾本科干草質(zhì)量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[27]，本研究所有燕麥品種均達(dá)到了三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

雖然灰色關(guān)聯(lián)度分析法能有效克服單項(xiàng)比較分析的缺點(diǎn)，但灰色關(guān)聯(lián)度評(píng)價(jià)分析也存在一些不足，如根據(jù)各性狀的相對(duì)重要程度對(duì)品種的主要性狀分別賦予不同的權(quán)重系數(shù)，有根據(jù)經(jīng)驗(yàn)及市場(chǎng)需求主觀確定各指標(biāo)的重要程度的主觀權(quán)重系數(shù)，有根據(jù)資料進(jìn)行整理、計(jì)算、分析得出的客觀權(quán)重系數(shù)，如何確定一個(gè)供參考的權(quán)重系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)尚待進(jìn)一步研究。

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)參試8種燕麥的生產(chǎn)性能和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)進(jìn)行綜合分析得出青引1號(hào)、青引3號(hào)和青引2號(hào)適宜在西藏日喀則地區(qū)種植推廣。