吳海艷, 曲 珍, 劉昭明, 拉巴頓珠, 同桑措姆, 曲 尼, 尼瑪卓嘎, 馬玉壽
(1. 青海省畜牧獸醫(yī)科學(xué)院/青海大學(xué), 青海 西寧 810016; 2. 日喀則市草原工作站, 西藏 日喀則 857000;3. 黑龍江省草原站, 黑龍江 哈爾濱 150086)
日喀則市是西藏主要的糧倉(cāng)和牧業(yè)大市,自然條件嚴(yán)酷,冷季時(shí)間長(zhǎng),牧草生長(zhǎng)期短,天然草場(chǎng)放牧壓力大,草畜矛盾突出,以“一江兩河”地區(qū)為核心的農(nóng)區(qū)是西藏畜牧業(yè)發(fā)展?jié)摿ψ畲蟮膮^(qū)域,也是農(nóng)牧結(jié)合發(fā)展戰(zhàn)略的重點(diǎn)實(shí)施區(qū)域[1]。因中低產(chǎn)田發(fā)展農(nóng)作物普遍面臨產(chǎn)量低且不穩(wěn)、生產(chǎn)效益較差的問(wèn)題,在西藏,一般糧食產(chǎn)量單產(chǎn)在150 kg左右的耕地被列入中低產(chǎn)田綜合改造和治理計(jì)劃[2]。相對(duì)于傳統(tǒng)籽實(shí)農(nóng)業(yè)提出的營(yíng)養(yǎng)體農(nóng)業(yè),受光照、熱量、海拔限制較小,能更充分的利用氣候、土地和生物資源,使單位面積的生物量大幅度提高,表現(xiàn)出較強(qiáng)的抗逆性和更廣泛的適應(yīng)性[3],而牧草又兼具較好的固土、涵養(yǎng)水分、培肥地力等生態(tài)功能[4],在中低產(chǎn)田綜合改造利用和緩解牧區(qū)、半農(nóng)半牧區(qū)草料短缺等問(wèn)題中表現(xiàn)出巨大發(fā)展?jié)摿5-6]。燕麥(Avenasativa)是糧草兼用型一年生飼料作物,具有適應(yīng)性強(qiáng)、產(chǎn)草量高、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高、適口性好等特點(diǎn)[7],在西藏畜牧業(yè)發(fā)展中具有重要地位和作用[8]。近年來(lái),有學(xué)者在西藏各地開(kāi)展了一些燕麥引種工作,為當(dāng)?shù)胤N植燕麥提供了品種選擇的依據(jù)。如:周啟龍等[9]在拉薩市通過(guò)對(duì)18個(gè)引進(jìn)燕麥品種主要農(nóng)藝性狀和營(yíng)養(yǎng)成分的遺傳多樣性分析,篩選出‘貝勒Ⅱ’、‘牧王’、‘海威’為適宜種植的品種;劉昭明等[10]在日喀則市通過(guò)對(duì)10個(gè)燕麥品種的物候期、鮮草產(chǎn)量和干草產(chǎn)量等方面的對(duì)比分析,認(rèn)為可將‘青海444’、‘青引1號(hào)’、‘領(lǐng)袖燕麥’、‘白燕7號(hào)’作為當(dāng)?shù)仫暡萆a(chǎn)的主推燕麥品種;周啟龍?jiān)诎⒗锿ㄟ^(guò)對(duì)19個(gè)燕麥引進(jìn)品種的灰色關(guān)聯(lián)度評(píng)價(jià),認(rèn)為‘貝勒2’、‘美達(dá)’、‘白燕7號(hào)’和‘燕王’適宜在該地作為牧草推廣種植。但由于西藏不同地區(qū)海拔和氣候條件差異較大,同一燕麥品種在各地表現(xiàn)不一,薩迦縣農(nóng)牧民群眾建植人工草地時(shí)不能因地制宜的選擇牧草品種,主觀隨意性較大[4,12],而且高海拔區(qū)域中低產(chǎn)田因生產(chǎn)潛力不大,極易形成棄耕地等實(shí)際問(wèn)題。因此,本研究在日喀則地區(qū)南木林縣艾瑪鄉(xiāng)[10]和康馬縣涅如堆鄉(xiāng)[13]燕麥引種工作基礎(chǔ)上,選定生產(chǎn)性能較為突出的6個(gè)燕麥品種為材料,在薩迦縣扎西崗鄉(xiāng)中低產(chǎn)田試驗(yàn)地上開(kāi)展不同燕麥品種的生產(chǎn)性能比較研究,采用主成分分析法對(duì)其18個(gè)農(nóng)藝性狀進(jìn)行綜合評(píng)價(jià),以期為該區(qū)域選出最適宜進(jìn)行飼草種植的燕麥品種,并為相似生境條件下的中低產(chǎn)田綜合改造利用提供參考。
試驗(yàn)地位于西藏日喀則市薩迦縣扎西崗鄉(xiāng)玉薩村中低產(chǎn)田。地理坐標(biāo)為87°58′ E,28°51′ N,海拔4 420 m。從氣象部門(mén)了解到,薩迦縣2019年≥0℃的有效積溫為2 118.3 ℃,5月、6月、7月、8月、9月的月平均氣溫為8.6℃,13.3℃,12.6℃,12.0℃,10.2℃,6月干旱,7月、8月、9月月降水量分別為48.4 mm,26.5 mm,64.6 mm。經(jīng)測(cè)定試驗(yàn)地種植前的土壤情況為:pH 8.34、有機(jī)質(zhì)22.2 g·kg-1、全氮1.56 g·kg-1、水解性氮105 mg·kg-1、有效磷8.9 mg·kg-1、速效鉀44 mg·kg-1。
參試的6個(gè)燕麥品種均為審定品種,分別為:‘白燕2號(hào)’、‘青海444’、‘青引2號(hào)’、‘青引1號(hào)’、‘加燕2號(hào)’、‘甜燕麥’。草種購(gòu)自青海湟中天興草業(yè)有限公司。
試驗(yàn)于2019年5月13日播種,播前翻耕灌水,人工開(kāi)溝條播。采用單因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì),每個(gè)小區(qū)面積20 m2(4 m×5 m),每個(gè)品種3次重復(fù),共18個(gè)小區(qū),小區(qū)間保護(hù)行1 m。播種量210 kg·hm-2,行距17 cm,播深3~4 cm,播后鎮(zhèn)壓。底肥:有機(jī)肥(有機(jī)質(zhì)≥45%,N+P2O5+K2O≥5%)750 kg·hm-2人工均勻撒施后機(jī)械翻耕。種肥:二銨210 kg·hm-2,人工條施。田間管理:苗期除雜草、遇旱灌水,并在分蘗期和拔節(jié)期隨水追施尿素各105 kg·hm-2。
1.4.1觀測(cè)項(xiàng)目及觀測(cè)時(shí)間 8月8日觀測(cè)項(xiàng)目:分蘗數(shù)、種子埋深、主根長(zhǎng)、根系數(shù)量、株高、葉片數(shù)、葉長(zhǎng)、葉寬、第一莖節(jié)長(zhǎng)度、第二莖節(jié)長(zhǎng)度、第三莖節(jié)長(zhǎng)度。
9月23日觀測(cè)項(xiàng)目:株高、莖粗、莖重、葉穗重、主根長(zhǎng)、鮮草產(chǎn)量。
1.4.2觀測(cè)方法 株高:每個(gè)小區(qū)遠(yuǎn)離邊緣30 cm隨機(jī)選取10 株測(cè)自然高度。
分蘗數(shù)、葉片數(shù)、葉長(zhǎng)、葉寬、第一莖節(jié)長(zhǎng)度、第二莖節(jié)長(zhǎng)度、第三莖節(jié)長(zhǎng)度:每個(gè)品種隨機(jī)取10 株,統(tǒng)計(jì)每株的分蘗數(shù)和葉片數(shù),并用直尺測(cè)定旗葉長(zhǎng)、寬和各莖節(jié)長(zhǎng)度。
種子埋深、主根長(zhǎng)、根系數(shù)量:每個(gè)品種隨機(jī)選取10 株,挖出根部清洗干凈,吸干水分,用直尺測(cè)量根部種皮到根基部的距離、主根長(zhǎng)度,統(tǒng)計(jì)根系數(shù)量。
莖粗、莖重、葉重:每個(gè)品種隨機(jī)取20 株用游標(biāo)卡尺測(cè)量莖粗(第二莖節(jié)),并將莖葉分離(穗歸入葉重中),用電子天平稱重記錄,計(jì)算葉莖比。
鮮重:去除小區(qū)兩側(cè)邊行和兩端各0.5 m,取中間剩余部分人工刈割稱鮮重,記錄刈割面積和鮮重。并取約2 000 g鮮樣帶回室內(nèi)自然風(fēng)干稱重,計(jì)算鮮干比,并換算出每hm2的干草產(chǎn)量。
1.4.3數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析 試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2016對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行描述性統(tǒng)計(jì),用SPSS 20軟件進(jìn)行方差分析,同時(shí)通過(guò)因子分析確定參試各燕麥品種的18個(gè)農(nóng)藝性狀指標(biāo)主成分特征值和特征向量,根據(jù)主成分累計(jì)貢獻(xiàn)率,選擇關(guān)鍵主成分,計(jì)算各主成分得分,再以每個(gè)主成分所對(duì)應(yīng)的特征值占所提取主成分總的特征值之和的比例作為權(quán)重,計(jì)算主成分綜合模型,最后利用各參試燕麥品種的綜合分值進(jìn)行排序[14]。
由表1可知:8月,6個(gè)燕麥品種均處于抽穗期,‘甜燕麥’、‘青海444’、‘青引1號(hào)’株高差異不顯著,但‘甜燕麥’和‘青海444’與其余品種差異顯著(P<0.05);9月,除‘青海444’處于乳熟末期、蠟熟初期外,其余品種均處于乳熟期,‘青海444’、‘青引1號(hào)’、‘甜燕麥’株高差異不顯著,但‘青海444’和‘青引1號(hào)’與其余品種差異顯著(P<0.05)。抽穗期至乳熟期,‘白燕2號(hào)’和‘加燕2號(hào)’株高增長(zhǎng)最快,分別增加63.74,61.87 cm。說(shuō)明‘青海444’、‘甜燕麥’、‘青引1號(hào)’株高較高,‘青海444’生育期最短。
表1 不同品種燕麥株高與主根系長(zhǎng)度比較
8月,6個(gè)燕麥品種間主根長(zhǎng)無(wú)顯著差異,最大的是‘青引1號(hào)’(11.83 cm),最小的是‘白燕2號(hào)’(7.67 cm);9月,‘加燕2號(hào)’與‘青引1號(hào)’、‘白燕2號(hào)’、‘青海444’的主根長(zhǎng)差異不顯著,但與其余2個(gè)品種差異顯著(P<0.05)。‘白燕2號(hào)’和‘甜燕麥’9月的主根長(zhǎng)比8月分別增長(zhǎng)了4.87,2.07 cm,增長(zhǎng)速度最快,其余品種主根長(zhǎng)增長(zhǎng)幅度不大。
如表2所示,各品種在分蘗數(shù)、種子埋深方面無(wú)顯著差異?!嘁?號(hào)’、‘青海444’、‘甜燕麥’、‘青引2號(hào)’的根系較為發(fā)達(dá)。
表2 不同燕麥品種8月植株農(nóng)藝性狀表現(xiàn)
‘青引1號(hào)’與‘甜燕麥’的第一莖節(jié)長(zhǎng)度無(wú)顯著差異,但與其它品種差異顯著(P<0.05);其第二莖節(jié)長(zhǎng)度與‘加燕2號(hào)’和‘甜燕麥’差異顯著(P<0.05)?!嗪?44’與‘白燕2號(hào)’、‘青引1號(hào)’的第三莖節(jié)長(zhǎng)度無(wú)顯著差異,但與其它品種差異顯著(P<0.05)?!嘁?號(hào)’的葉長(zhǎng)與其余品種差異顯著(P<0.05),但6個(gè)品種的葉片數(shù)、葉寬均無(wú)顯著差異(表3)?!嘁?號(hào)’的第二莖節(jié)長(zhǎng)為8.20 cm,葉片數(shù)為36.33 個(gè)、葉長(zhǎng)為26.36 cm,葉寬為1.27 cm,在6個(gè)品種中相對(duì)表現(xiàn)突出。
表3 不同燕麥品種8月植株農(nóng)藝性狀表現(xiàn)
‘青海444’和‘白燕2號(hào)’莖稈較粗,分別為5.70,4.96 mm,2者之間差異不顯著,但與其它品種差異顯著(P<0.05);‘甜燕麥’和‘加燕2號(hào)’的葉莖比最大,分別為2.24,2.23,差異不顯著,但與其它品種差異顯著(P<0.05)(表4)。
表4 不同燕麥品種9月莖粗和葉莖比變化
綜上,‘青海444’的莖最粗,為5.70 mm;‘甜燕麥’的葉莖比最高,為2.24;二者的根系較為發(fā)達(dá)。
如表5所示,‘青引2號(hào)’與‘甜燕麥’、‘白燕2號(hào)’、‘青海444’的鮮草產(chǎn)量依次為49 850.21,48 577.44,48 087.19,46 244.57 kg·hm-2,4個(gè)品種間差異不顯著,但‘青引2號(hào)’與‘青引1號(hào)’間差異顯著(P<0.05),6個(gè)品種鮮重從高到低依次為‘青引2號(hào)’>‘甜燕麥’>‘白燕2號(hào)’>‘青海444’>‘加燕2號(hào)’>‘青引1號(hào)’;6個(gè)品種中‘青引2號(hào)’干草產(chǎn)量最高(13 928.25 kg·hm-2),‘青引1號(hào)’干草產(chǎn)量最低(12 716.55 kg·hm-2),6個(gè)品種干草產(chǎn)量從高到低依次為‘青引2號(hào)’>‘青海444’>‘甜燕麥’>‘白燕2號(hào)’>‘加燕2號(hào)’>‘青引1號(hào)’,品種間無(wú)顯著差異;‘青海444’的鮮干比與其余品種差異顯著(P<0.05)。
表5 不同燕麥品種9月生產(chǎn)性能表現(xiàn)
綜上,‘青海444’生育期最短,鮮干比最低;‘青引2號(hào)’的鮮草產(chǎn)量和干草產(chǎn)量最高,分別為49 850.21,13 928.25 kg·hm-2。
評(píng)價(jià)品種的生產(chǎn)性能時(shí)不能單一的通過(guò)某一個(gè)性狀來(lái)評(píng)價(jià),主成分分析法通過(guò)將原始指標(biāo)降維,提取到幾個(gè)主成分,其中每個(gè)主成分都能反映原始變量的大部分信息,從而可以全面權(quán)衡每個(gè)性狀在某個(gè)品種中所處的位置和分量,為燕麥品種的篩選提供更加科學(xué)的方法[14-16]。為了更好的了解各農(nóng)藝性狀與燕麥品種間的關(guān)系,分別對(duì)本試驗(yàn)中涉及到的8月株高(X1)、9月株高(X2)、8月主根長(zhǎng)(X3)、9月主根長(zhǎng)(X4),8月的分蘗數(shù)(X5)、根系數(shù)量(X6)、種子埋深(X7)、第一莖節(jié)長(zhǎng)(X8)、第二莖節(jié)長(zhǎng)(X9)、第三莖節(jié)長(zhǎng)(X10)、葉片數(shù)(X11)、葉長(zhǎng)(X12)、葉寬(X13),9月的莖粗(X14)、葉莖比(X15)、鮮草產(chǎn)量(X16)、干草產(chǎn)量(X17)、鮮干比(X18)等18個(gè)性狀指標(biāo)采用主成分分析法做進(jìn)一步分析。
對(duì)所觀測(cè)的所有指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理,根據(jù)主成分特征值大于1的原則,提取到4個(gè)主成分,累積貢獻(xiàn)率90.66%(表6),表明這4個(gè)主成分因子基本較好的反映了供試材料的所有性狀信息,可代替原18個(gè)性狀指標(biāo)進(jìn)行燕麥品種的篩選。第1主成分的特征值為7.04,貢獻(xiàn)率39.08%。其特征向量中根系數(shù)量、第一莖節(jié)、第二莖節(jié)、葉片指標(biāo)顯著高于其他載荷因子,說(shuō)明第一主成分基本反映了燕麥整個(gè)植株的生長(zhǎng)情況。第2主成分的特征值為3.77,貢獻(xiàn)率為20.96%。其特征向量中種子埋深與產(chǎn)量有較高載荷。第3主成分的特征值為2.88,貢獻(xiàn)率為15.98%。其特征向量中莖粗與干草產(chǎn)量的載荷較高。說(shuō)明第2,3主成分反映的是產(chǎn)量的信息。第4主成分的特征值為2.63,貢獻(xiàn)率為14.63%。其特征向量中分蘗數(shù)與葉片數(shù)有較高載荷,說(shuō)明第4主成分反映了葉量的信息(表7)。
表6 不同燕麥品種各性狀的主成分方差貢獻(xiàn)率
表7 不同燕麥品種的主成分載荷矩陣及特征向量
續(xù)表7
由表8可知,‘青引1號(hào)’和‘青引2號(hào)’的主成分綜合得分分別為1.92,0.41。6個(gè)燕麥品種主成分分析得分高低順序依次為:‘青引1號(hào)’>‘青引2號(hào)’>‘甜燕麥’>‘白燕2號(hào)’>‘青海444’>‘加燕2號(hào)’。
表8 不同燕麥品種的主成分綜合得分及其排序
作為連接植株地上部分與生長(zhǎng)介質(zhì)的樞紐,根系的生長(zhǎng)發(fā)育決定著植株地上部分的物質(zhì)積累及形態(tài)建成[17]。分蘗數(shù)是影響作物產(chǎn)量的一個(gè)重要因素,分蘗數(shù)增加可以提升作物的飼草產(chǎn)量和種子產(chǎn)量[18]。種子埋深影響到分蘗節(jié)的深度,進(jìn)而影響到分蘗數(shù)的多少和根系的生長(zhǎng)程度。本研究中在基本一致的種植條件下,‘青海444’、‘青引1號(hào)’、‘甜燕麥’和‘青引2號(hào)’根系較為發(fā)達(dá),為地上部分的生長(zhǎng)提供了良好的養(yǎng)分輸送條件。牧草植株高度往往是衡量牧草產(chǎn)量的關(guān)鍵因子之一。本研究結(jié)果比張光雨等人[19]得出的燕麥品種平均株高146.25 cm低,比秦愛(ài)瓊[20]和多吉頓珠[21]的研究結(jié)果高,與周啟龍[22]的研究結(jié)果基本一致。這與試驗(yàn)區(qū)的海拔較高,有效積溫偏低,燕麥生長(zhǎng)早期雨水偏少有關(guān)。干旱條件下,燕麥生長(zhǎng)早期可通過(guò)調(diào)節(jié)根系生長(zhǎng)和生理特性,啟動(dòng)植株自身的耐旱機(jī)制來(lái)維持自身生存,而階段性的人工灌水,可使受損機(jī)能得到一定的補(bǔ)償或恢復(fù),但補(bǔ)償和恢復(fù)程度與人工灌水的次數(shù)有關(guān)[23]。本研究中燕麥生長(zhǎng)前期保證了人工灌水,中后期適逢雨季,基本滿足了植物對(duì)水分的需求,整體生長(zhǎng)良好。
葉莖比、鮮干比都是反映牧草適口性的指標(biāo)。植株葉莖比越大,葉片含量越高,鮮干比越大,牧草水分含量越高,適口性更好。本研究中的葉莖比比王云濤等[24]的研究結(jié)果高,與張光雨等[19]的研究結(jié)果一致;鮮干比和王云濤等[24]的研究結(jié)果一致。說(shuō)明,在高海拔的中低產(chǎn)田上種植燕麥可收獲適口性較好的青飼草,在該區(qū)域通過(guò)種植燕麥發(fā)展?fàn)I養(yǎng)體農(nóng)業(yè)來(lái)緩解當(dāng)?shù)貙?duì)青飼草的需求是可行的。莖節(jié)的長(zhǎng)短既和牧草品種有關(guān)也和田間種植條件有關(guān),與植株生長(zhǎng)后期是否會(huì)發(fā)生倒伏密切相關(guān)。梁國(guó)玲等[ 25 ]認(rèn)為燕麥莖稈倒伏一般發(fā)生在基部第1~3節(jié)間,其中第1節(jié)與第2節(jié)間形態(tài)特征對(duì)燕麥品種的抗倒伏能力貢獻(xiàn)最大。本研究中各品種的莖節(jié)因品種特性有所差異,但在相同的種植管理?xiàng)l件下未發(fā)生倒伏,說(shuō)明6個(gè)燕麥品種抗倒伏性均較好。莖粗與株高一樣也是影響產(chǎn)量的關(guān)鍵因子。本研究中‘青海444’、‘白燕2號(hào)’、‘加燕2號(hào)’的莖粗均超4 mm,除‘青引1號(hào)’略低于周啟龍等[26]的研究結(jié)果外,‘青引2號(hào)’、‘加燕2號(hào)’、‘甜燕麥’的莖粗與其研究結(jié)果一致。說(shuō)明品種間株高優(yōu)勢(shì)不明顯,但莖粗有優(yōu)勢(shì)的情況下,其牧草產(chǎn)量不一定低。
在西藏,“以草定畜”成為畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展、草地生態(tài)良性循環(huán)的根本保障[27]。推廣燕麥種植不僅能增加冬季補(bǔ)飼量,也可在一定程度上緩解天然草地的放牧壓力[19]。而利用當(dāng)?shù)氐闹械彤a(chǎn)田或宜耕地種植高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)牧草,逐漸推廣實(shí)行圈養(yǎng)舍飼,則是保持當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和生態(tài)安全協(xié)調(diào)發(fā)展的最有效手段[28]。本研究中除‘青引1號(hào)’干草產(chǎn)量稍低于張光雨等[19]在南木林的研究外,其他品種的干草產(chǎn)量與其研究結(jié)果相似,但比張啟龍等[22]在拉薩種植的燕麥干草產(chǎn)量高,比張光雨等[26]在拉薩種植的燕麥干草產(chǎn)量低。這可能是因?yàn)檠帑湹纳L(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量受多方面因素的影響,其中適宜的生長(zhǎng)環(huán)境及科學(xué)合理的栽培管理措施能使燕麥品種遺傳特性得以充分表達(dá),進(jìn)而達(dá)到高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的目的[29]。耿小麗等[16]在甘肅天祝的研究認(rèn)為燕麥節(jié)間數(shù)、葉寬、株高3個(gè)性狀是直接影響燕麥草產(chǎn)量最主要因素。本研究區(qū)域?yàn)榘朕r(nóng)半牧區(qū),冷涼的氣候條件和相對(duì)較好的灌溉條件,使燕麥品種自身的遺傳特性得到了較好的體現(xiàn)。產(chǎn)草量是衡量燕麥品種優(yōu)劣的重要指標(biāo),是株高、分蘗數(shù)、生長(zhǎng)速度、生物量生長(zhǎng)率等性狀指標(biāo)的綜合體現(xiàn)[30]。因此,在中低產(chǎn)田上發(fā)展以燕麥為主的營(yíng)養(yǎng)體農(nóng)業(yè)不僅能充分利用土地資源,收獲高產(chǎn)的青飼草用于補(bǔ)飼,增加農(nóng)牧民收入外,還能起到改良土壤、減少水土流失等生態(tài)效應(yīng)。
根據(jù)對(duì)不同燕麥品種農(nóng)藝性狀的主成分分析,綜合排序結(jié)果為:‘青引1號(hào)’>‘青引2號(hào)’>‘甜燕麥’>‘白燕2號(hào)’>‘青海444’>‘加燕2號(hào)’。以收獲青干草為目的燕麥種植是高海拔區(qū)域中低產(chǎn)田綜合改造利用的有效生物措施之一,本研究認(rèn)為在薩迦縣高海拔區(qū)域中低產(chǎn)田上適宜種植的燕麥品種有‘青引1號(hào)’和‘青引2號(hào)’。