干熱區紫花苜蓿的生產性能和營養價值評價

龍會英，張 德

（1.云南省農業科學院熱區生態農業研究所, 云南 楚雄 675000；2.元謀干熱河谷植物園, 云南 元謀 651300）

苜蓿(Medicago sativa)屬豆科草本植物，具有營養價值高、適口性優等優良特性，在飼草飼料生產中具有重要地位[1]，有助于培肥地力，是世界上人工種植面積最大的栽培牧草之一[1-2]。近年來，隨著我國畜(草)牧業的飛速發展，國內對優質牧草的需求日益增加，對苜蓿干草及其他成品的需求量也加大。2017 年，國家針對苜蓿產業出臺了《全國苜蓿產業發展規劃(2016－2020)》[3]，提出到2020 年，建設優質苜?；?0 萬hm2，增加優質苜蓿產量180 萬t，因此探索紫花苜蓿高效栽培技術很有必要[3]。

我國的苜蓿種植主要分布在西北和華北的干旱半干旱區，素有“北有苜蓿，南有柱花草”之說。近年來，一些非秋眠級紫花苜蓿品種被很多學者成功培育和引入，在川中及一些熱帶和亞熱帶地區引種，表現出優質的生產性，但鮮見苜蓿在不同季節產量比例報道[4-5]。由于生態環境、不同年份水熱條件，以及各苜蓿品種(系)的植物學特征和生物學習性不同等因素，不同苜蓿種類的產量和品質有較大差別。因此，在某一地區通過田間試驗進行不同年份間優良品種的評價和篩選顯得尤為必要[6]。云南熱區(含干熱區)具有獨特的氣候條件，適宜多數暖季型牧草的生長，但由于秋季和進入冬季后牧草生長量小，存在秋冬春季缺少優質飼草的情況。針對以上問題，為避免盲目引種及尋找秋冬初時期種植的冷季型牧草品種(系)，本研究在前期工作基礎上，于2017 年引進8 個苜蓿品種(系)。對參試品種(系)的生長特性、生產性能和養分含量進行測定和評價，旨在篩選出在干熱河谷以及相似生態區域栽培的優良品種，以期為區域苜蓿資源收集、不同季節暖季型牧草和冷季型牧草的種植與優化及應用推廣提供理論依據，對促進熱帶亞熱帶地區秋末、冬季和春季草牧業的發展具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2017 年在云南省元謀縣黃瓜園鎮苴林基地進行，海拔1 073 m，年均氣溫 22 ℃，日照時數2 670.4 h，最熱月(6 月) 均溫28.5 ℃，最冷月(12 月)均溫15.9 ℃，≥10 ℃年均積溫8 552.7 ℃·d；年降水量645 mm，雨季集中于5 月－10 月，占全年94.6%，干燥度4。樣地土壤為燥紅土，種植前試驗地土壤有機質含量為5.64 g·kg-1，全氮含量為0.42 g·kg-1，有效磷含量為81.83 mg·kg-1，速效鉀含量為104.67 mg·kg-1，堿解氮含量為49.39 mg·kg-1。

1.2 供試材料

參試品種(系)編號：1 號為‘熱引41 號紫花苜?！?，2 號為‘多葉’，3 號為‘三德利’，4 號為‘游客’，5 號為‘四季旺’，6 號為‘南苜701-特克拉’，7 號為‘WL525HQ’，8 號為‘德欽’，8 個苜蓿材料均引自云南綠盛美地園林景觀有限公司。

1.3 試驗設計與試驗地田間管理

試驗采用隨機區組設計，每個品種種植1 個小區，小區面積4m × 2.5 m，行距30 cm，4 次重復，試驗地四周種植1 m 為保護帶。平整試驗地前撒施過 磷 酸 鈣1 500 kg·hm-2為 底 肥，于2017 年10 月17 日播種，人工開溝條播，每小區播種13 行，播種量為15 kg·hm-2，播種后覆蓋0.5～1 cm 薄土，播后澆水，人工中耕除草[7]，播種30 d 后施75 kg·hm-2尿素一次至刈割，以后每次刈割后的第5～7 天施200 kg·hm-2尿素一次。每次刈割在苜蓿初花期，2018 年刈割8 茬，時間在3 月、4 月、5 月、7 月、8 月、9 月、11 月和12 月；2019 年刈割9 茬，時間在2 月、4 月、5 月、6 月、7 月、8 月、9 月、10 月和12 月；2020 年刈割8 茬，時間在3 月、4 月、5 月、7 月、8 月、9 月、10 月和12 月。其中重復Ⅰ用于觀察物候期，重復Ⅱ、重復Ⅲ和重復Ⅳ用于測定苜蓿生長量、產量以及營養品質的取樣。

1.4 測定指標與方法

1.4.1株 高 和 一 級 分 枝 數

2017 年種植后2018 年3 月初花期第1 次測產，在重復Ⅱ、重復Ⅲ和重復Ⅳ內每小區隨機測10 株，測量株高(從地面至植株頂部的長度)，計數法數出一級分枝數，求其平均值。

1.4.2 莖 葉比和干鮮比

初花期，在重復Ⅱ、重復Ⅲ和重復Ⅳ內每小區，留茬5～8cm刈割后稱鮮重，取平均值為小區鮮草產量。每小區取1 kg 鮮草樣，莖葉分離稱重后，放入105 ℃烘箱內殺青10 min，65 ℃烘干至恒重稱重，計算干鮮比(干樣重/鮮樣重)，再稱其莖重和葉重，莖葉比為莖干重/葉干重。

1.4.3 草 產量

初花期，在重復Ⅱ、重復Ⅲ和重復Ⅳ內每小區，全小區留茬5～8cm 刈割后稱鮮重，每小區取1 kg鮮草樣，放入105 ℃烘箱內殺青10 min，65 ℃烘干至恒重，稱其干重，計算干鮮比(干鮮比=干樣重/鮮樣重)，再根據鮮干比計算每次干草產量，年度產草量為年度刈割(2018 年刈割8 次，2019 年刈割9 次，2020 年刈割8 次)干草產量之和。

1.4.4 營 養指標測定

初花期，測定各苜蓿品種(系)的營養成分，將1.4.2 中各小區莖葉比測定后莖葉混合，粉碎后過0.425 mm 篩，密封干燥保存，樣品委托云南碧科檢測服務有限公司測試，數據由該公司提供。粗蛋白含量(crude protein, CP)參照GB 5009.5-2016 測定[8]，粗脂肪含量(crude fat, CF)參照GB 5009.6-2016 測定[9]， 全 磷 (total phosphorus， TP)和 全 鈣 (total calcium，TC)含量參照NY/T 2017-2011 中6.3.2 測定[10]，粗纖維(crude fiber，CF)參照GB/T 5009.10-2003測定[11]，粗灰分(crude ash，CA)參照GB 5009.4-2016測定[12]，無氮浸出物含量(nitrogen free extract，NFE)采用計算法。

1.5 數據統計與分析

1.5.1 數據整理及方差分析和多重比較

采用SPSS 19.0 軟件對試驗數據進行單因素方差分析，并用LSD 法進行多重比較[7]，用平均值 ±標準誤表示測定結果；采用 Excel 2016 制圖。

1.5.2 灰色關聯度分析和評價

選擇2018 年測定的株高、一級分枝數、莖葉比、干鮮比、全磷、全鈣、粗纖維、粗灰分、粗蛋白、粗脂肪、無氮浸出物、干草水分含量和3 年年均產量13 項指標，參照鄭敏娜等[1]、孫萬斌等[6]、李德明等[13]和尹利等[14]的分析方法，在2018 年和2020 年測定的平均值進行權重比較、灰色關聯度分析和評價。參試品種采用均值化對原始數據進行無量綱處理，運用灰色系統關聯度理論的權重決策法[15]，并根據公式(1)、(2)、(3)分別求出各自的絕對離差、關聯系數、 等權關聯度；采用公式(4)、(5)計算權重系數和加權關聯度[1，16]，計算公式如如下：

絕對離差：

根據關聯度分析原則，關聯度越大，則參試材料越接近參考組合，其綜合性狀評價表現越優；關聯度越小，綜合性狀表現越差[1，13-14]。

2 結果與分析

2.1 不同苜蓿品種(系)間的生長量、莖葉比和干鮮比比較

方差分析結果表明，2018 年觀測的苜蓿中株高、莖葉比和干鮮比8 個品種間差異不顯著(P＞0.05) (表1)，一級分枝數和干草含水量8 個品種間有顯著差異(P＜ 0.05)。其中，株高最高的品種為7 號，達到70.20 cm，其次為6 號和2 號品種，株高分別為62.60 和58.00 cm；莖葉比最高的品種為3 號，為1.06，其次為4 號品種，為1.05；干鮮比最高的品種為3 號，為26.34，其次為7 號、6 號和4 號品種，分別為26.31、25.76 和25.57。一級分枝數最高的品種(系)為1 號品種，為28.40 枝，與3 號和4 號有顯著差異，而與2 號、5 號、6 號、7 號和8 號品種無顯著差異(P＞ 0.05)；最低的是3 號和4 號，分別為19.60 和17.20 枝，與2 號、5 號、6 號、7 號和8 號品種無顯著差異。

表1 不同苜蓿品種(系)生長量、莖葉比和干鮮比的比較Table 1 Comparison of growth, stem-leaf ratio, and dry-fresh ratio of alfalfa cultivars

2.2 不同苜蓿品種(系)間干草產量性狀比較

2.2.1 不同苜蓿品種(系)間3 年年度和年均產量比較2018 年干草產量較高的品種是6 號和4 號(表2)，分別為34 217.40 和32 496.39 kg·hm-2，兩者產量顯著高于8 號品種(P＜ 0.05)，但與1 號、2 號、3 號、5 號和7 號差異均不顯著(P＞ 0.05)；8 號品種干草產量最低，為17 526.16 kg·hm-2。2019 年和2020 年干草產量最高的苜蓿品種均為6 號，產量分別為32 527.55 和22 024.93 kg·hm-2，顯著高于5 號和8 號品種，但與1 號、2 號、3 號、4 號和7 號苜蓿品種(系)差異均不顯著；產量較低為5 號和8 號品種，2019年分別為16 459.47 和11 260.79 kg·hm-2，2020 年分別為8 040.57 和6 236.59 kg·hm-2。3 年年均干草產量最高苜蓿品種為6 號，產量為29 589.96 kg·hm-2，顯著高于5 號和8 號品種，但與1 號、2 號、3 號、4 號和7 號苜蓿品種(系)差異均不顯著；產量較低為5 號和8 號品種，分別為15 758.18 和11 674.51 kg·hm-2，二者間差異不顯著。

2.2.2 8 個苜蓿品種(系)在2018 年不同季度產量比較2018 年第2 季度產量6 號品種高于其他7 個品種，品種差異均不顯著(P＞ 0.05)，第1 季度、第3 季度和第4 季度品種(系)間沒有差異 (圖1)。8 個苜蓿品種(系)產量在4 個季度中從高到低的排列順 序 為，第3 季 度 ＞ 第2 季 度 ＞ 第4 季 度 ＞ 第1季度。

圖1 8 個苜蓿品種(系)在2018 年不同季度干草產量Figure 1 Hay yield of different seasons for 8 alfalfa cultivars (or lines) in 2018

2.3 不同苜蓿品種(系)間營養品質比較

8 個苜蓿品種(系)之間粗纖維、粗脂肪、粗灰分、全鈣、無氮浸出物含量差異均不顯著(P＞ 0.05)(表3)。其中：6 號品種粗纖維含量最高，含量為24.05%，最低為8 號品種，含量為18.36%；2 號品種粗脂肪含量最高，含量為1.09%，最低為7 號品種，含量為0.79%；8 號品種粗灰分含量最高，含量為10.16%，最低為3 號品種，含量為8.76%；7 號品種全鈣含量最高，含量為1.40%，最低為2 號品種，含量為0.98%；7 號品種無氮浸出物含量最高，含量為45.13%，最低為6 號品種，含量為42.43%。粗蛋白含量最高的品種是8 號，占干物質的21.43%，顯著高于3 號、6 號和7 號品種(P＜ 0.05)，與其他品種差異不顯著；其次是2 號、1 和5 號品種，含量分別為21.20%、20.75%和20.21%，粗蛋白含量最低的品種是3 號，為17.17%。8 號品種的全磷含量最高，占干物質的0.25%，顯著高于3 號、4 號、6 號和7 號品種，但與1 號、2 和5 號品種差異不顯著， 3 號、6 號和7 號品種最低，均為0.16%。

表3 不同苜蓿營養品質的比較Table 3 Comparison of nutrient of alfalfa cultivars

2.4 不同苜蓿品種(系)生產性能與品質的灰色關聯度分析

選取株高、一級分枝數、莖葉比、干鮮比、3 年年均產量、全磷、全鈣、粗纖維、粗灰分、粗蛋白、粗脂肪、無氮浸出物和干草水分含量13 項指標，在2018 和2020 年的平均值基礎上進行灰色關聯度分析，采用判斷矩陣法計算各參試品種(系)的加權關聯度，關聯度大，表明該品種與最優指標集的相似程度高，反之則差異大[15]。利用公式(3)計算等權關聯度(表4)，各苜蓿品種的等權關聯度，以1 號品種最大(0.754 6)，綜合性狀最好，為最優材料，其次分別為8 號、2 號、7 號、5 號、6 號、4 號和3 號，等權關 聯 度 分 別 為0.738 0、0.736 6、0.722 7、0.709 6、0.694 7、0.686 9 和0.634 0。3 號品種的等權關聯度最小(0.634 0)，綜合表現最差。由關聯度表述各指標對應的權值，也可采用專家評定法或判斷矩陣法求得，本試驗采用判斷矩陣法，由公式(4)計算各指標對應的權值，賦予各性狀不同權重，利用公式(5)計算加權關聯度。各苜蓿品種的加權關聯度，以1 號品種最大(0.775 8)，綜合性狀最好，為最優材料，其次分別為8 號、2 號、5 號、7 號、4 號、6 號和3 號，等權關聯度分別為0.765 4、0.760 0、0.735 1、0.733 9、0.707 2、0.702 8 和0.650 8。3 號品種的等權關聯度最小(0.650 8)，綜合表現最差。加權關聯分析結果與等權關聯分析結果基本相似。

表4 不同苜蓿品種(系)的權重、關聯度及排序Table 4 Weight, rank, and relational grade of alfalfa cultivars

3 討論

3.1 生長量和產量

苜蓿的生長受氣候、土壤等外界環境影響較大，不同苜蓿品種(系)的生長量、草產量和營養品質均存在差異[17-18]。由于苜蓿各品種和品系之間各自的遺傳特性不同，表現出植株生長高度的差異[6]，本研究中對8 個苜蓿品種(系)第1 年株高分析看出，株高較高的品種為7 號‘WL525HQ’、6 號‘南苜701-特克拉’和2 號‘多葉’品種。莖葉比是衡量牧草經濟性狀的指標之一，能較好地反映牧草適口性及青干草品質。莖葉比越小，葉量越大，飼用價值越高，牛羊喜食。在本研究中，莖葉比較低的品種為2 號‘多葉’、1 號‘熱引41 號紫花苜?！? 號‘德欽’，說明這3 個品種(系)的品質優；干鮮比是單位面積內牧草干草量與鮮草的比值，干鮮比越大，牧草中水分含量越低，干草量越高[19]。干鮮比較低的品種為5 號‘四季旺’、1 號‘熱引41 號紫花苜?！? 號‘德欽’，說明這3 個品種(系)的品質優；王儀明等[17]在上海崇明地區開展紫花苜蓿適應性研究表明，分枝數越高紫花苜蓿產草量越高。本研究中一級分枝數最高的品種為1 號(28.40 枝)，最低的是3 號和4 號。

產量是衡量牧草生產性能和經濟性能的重要指標[20]，對苜蓿的經濟效益具有重要意義[21]。本研究干草產量最高的是6 號苜?！宪?01-特克拉’，2018－2020 年3 年年均產量為29 589.96 kg·hm-2；最低的是8 號‘德欽’品種，2018－2020 年3 年平均產量為11 674.51 kg·hm-2。所有參試材料在2018 年和2020 年每年可割8 次，2019 年為9 次。8 個苜蓿品種(系)中均以第3 季度(7 月－9 月)產量最高，冬春季也有產量。進一步表明，在云南熱帶亞熱帶地區可種植多年生紫花苜蓿，彌補區域冬春季飼草不足的問題，促進冬春季畜牧業的發展。

3.2 營養價值

粗蛋白質含量是反映牧草營養價值的重要指標之一[22-23]，關系到牧草營養價值的高低。

常規分析化學(營養)成分中，通常把粗蛋白和粗纖維作為評價飼用植物營養價值的指標，粗蛋白質含量在16%～22%的等級為優良豆科牧草[24]；粗纖維小于或等于28%的等級為上。本研究中初花期刈割的苜蓿粗蛋白含量介于17.17%～21.43%，粗纖維含量介于18.36%～24.05%，與前人研究一致[24]，8 個苜蓿品種(系)品質為優；根據國際市場飼草交易標準[25]，1級苜蓿干草的蛋白質含量在18%以上，參試品種有5 個品種粗蛋白含量均高于18%，為1級標準，營養價值高。粗灰分主要反映苜蓿中礦質的總體含量，其大部分是磷、鈣、 鉀的氧化物[24-27]，可間接反映出不同品種對可利用礦質元素的吸收情況，本研究中粗灰分含量介于8.76%～10.16%，最高為8 號‘德欽’品種。粗脂肪含有芳香氣味，是評價苜蓿適口性的指標，在本研究結果介于0.79%～1.09%。氮、磷、鉀是植物營養的三大要素[26]，植物氮、磷、鉀含量的測定是植物營養研究中最普通的常規分析項目。鈣、磷是牧草中兩種重要的大量元素。無氮浸出物含量是指牧草中所含糖分和淀粉的含量。反映在本研究結果上，8 個紫花苜蓿品種(系)全磷含量介于0.16%～0.25%，全鉀含量介于0.98%～1.40%，無氮浸出物含量介于42.43%～45.13%。

3.3 綜合評價

本研究應用灰色關聯方法，將參試苜蓿品種(系)的13 個指標性狀視為一個整體[28]，將這13 個指標平均值進行灰色關聯度分析，計算等權關聯度和加權關聯度。等權關聯度值最大，綜合性狀最好，為最優材料[1]。本研究加權關聯分析結果與等權關聯分析結果基本一致[29]，‘熱引41 號紫花苜?！職J’‘多葉’‘WL525HQ’ 4 個品種(系)的綜合表現較好，為干熱區篩選具有較高的推廣利用價值的紫花苜蓿品種。

4 結論

2017 年10 月種植后，所有參試材料在2018 年和2020 年每年可刈割8 次，2019 年為9 次，8 個苜蓿品種(系)中均以第3 季度(7 月－9 月)產量最高，冬春季有產量，可補充熱區秋冬季優質豆科牧草的不足，促進秋冬季畜牧業的發展。應用灰色關聯度對云南元謀干熱河谷引種的8 個苜蓿品種(系)的13 個代表性指標進行了分析和評價，以‘熱引41 號’紫花苜?！職J’‘多葉’‘WL525HQ’4 個品種(系)的綜合表現較好。