不同紫花苜蓿品种在青藏高原高寒地区的适应性

姬万忠，赵 旭，刘慧霞，王先之，王丹丹，藕 洋，冯成庸，张晓黎

(1.甘肃省天祝县草原工作站，甘肃 天祝 733200； 2.兰州大学草地农业科技学院，甘肃 兰州 730020；3.西北民族大学生命科学与工程学院，甘肃 兰州 730030)

青藏高原是我国重要的草地畜牧业基地之一，但过度放牧使天然草地产量下降，毒杂草滋生，牧草品质降低[1]，严重影响以牦牛和藏羊产品为主的高原特色畜牧业可持续发展。因此,恢复退化草地，优化饲草料结构，成为建设青藏高原小康高寒牧区的重要内容[2]。建设栽培草地始终是恢复退化草地的重要途径之一，然而目前青藏高原栽培草地建植多采用抗寒性强的禾本科牧草，主要以燕麦(Avenasativa)、草地早熟禾(Poapratensis)和垂穗披碱草(Elymusnutans)为主[3-5]，这些禾本科栽培草地因其高产为青藏高原藏系家畜提供了充裕的冬春季补饲物质，但因其收获时多进入生殖生长阶段或成熟期，牧草养分主要以能量性的粗纤维为主，而粗蛋白含量显著降低，因此仅能满足家畜维持生命的需求，无法满足家畜生长和健康的需求，这就需要引入粗蛋白含量较高的豆科牧草优化栽培草地品质[6]，提高营养供给能力，从而保证藏系家畜的健康和生长。

紫花苜蓿(Medicagosativa)在我国北方地区分布很广，具有产量高、粗蛋白含量高、适口性好的特征，被广泛地用于栽培草地建设[6-7]。然而紫花苜蓿不同品种适应环境的能力差异较大，如果选择不适宜的品种，经常出现优良品种较非优良品种产量低的现象，特别是一些早期育成品种出现不同程度的退化，失去了原有的优良特性，因此大面积建植紫花苜蓿栽培草地时，需要进行品种适应性评价。目前我国关于紫花苜蓿品种适应性评价的研究主要限于干旱半干旱地区[8-13]，而对紫花苜蓿品种在高寒地区适应性的研究很少。因此,开展紫花苜蓿不同品种在高寒地区适应性研究，是青藏高原地区大面积引入豆科牧草的基础性工作，更是优化目前栽培草地品质的需求。本研究通过4年的田间试验，评价5个紫花苜蓿品种在高寒地区的适应性和生产性能，以期为高寒地区引入和扩大豆科饲草品种提供科学依据。

1 材料与方法

1.1试验地概况 试验在天祝县松山滩西端天祝种羊场进行，位于青藏高原边缘地带，是我国典型的高寒牧区。试验田地理坐标为37°13′ N， 102°23′ E，海拔2 677 m。为大陆性冷温半干旱气候，年均温-0.1 ℃，最低温度-29.1 ℃，最高温度28 ℃，全年≥0 ℃积温为1 380 ℃·d左右，日照时数2 663.3 h，年辐射量580 kJ·cm-2，年降水量265.5 mm，主要集中于7-9月，年蒸发量1 592 mm。土壤为沙质栗钙土，土层厚度0.7～1.1 m，有机质含量21.06%，全氮1.21%，全磷0.061%，pH值7.81。

1.2试验设计 田间试验于2006-2009年进行，试验地前茬作物是燕麦。供试的紫花苜蓿品种有引自美国的大富豪(Millionaire)、牧歌401(AmeriGraze)和苜蓿王(Alfaking)，荷兰的威龙(WL-525HQ)，以及加拿大的阿尔冈金(Algonguin)，共计5个品种。种子提供单位是甘肃省草原总站和甘肃农业大学草业学院。在田间试验开始之前，采用国际种子检验规程中的纸上发芽法测定种子发芽率，大富豪、牧歌401、苜蓿王、威龙和阿尔冈金的发芽率分别为86%、87%、87%、89%和90%。

试验采用完全随机区组排列，小区面积2.5 m×5.0 m，每个品种3次重复，相邻小区中间设置0.5 m的隔离行，共计15个小区。2006年5月25日条播，行距20 cm，播深2～3 cm,播种量22.5 kg·hm-2。播前各小区均施入磷酸二胺和尿素作为基肥，施肥量分别为150和225 kg·hm-2，播后镇压。

田间管理：每年5月中旬和6月中旬分别采用人工喷灌的方式浇水1次，每个小区实施等额灌溉量(每年灌溉时间存在5 d左右的差异，根据试验地是否降水而决定当年具体的灌溉时间)，浇水前追施尿素300 kg·hm-2，清除杂草。

1.3指标测定

1.3.1生育期 记录每个品种的生育期,包括出苗期、分枝期、现蕾期、初花期、结荚期和成熟期。

1.3.2株高和分枝数 播种当年，紫花苜蓿为幼苗时(此时易区分植物个体)，每个小区随机选择30株，用带有塑料标签的橡皮筋套住幼苗颈部，从而形成固定观测植株，并用铁丝制作的固定签将其固定，防止因风吹而遗失，第2年返青时更换橡皮筋，每年重复，直至试验结束。在每年紫花苜蓿始花期测定这些标记植株的株高(15%的枝条开花)，然后从根颈部计算一级分枝数，作为紫花苜蓿植株的分枝数。

1.3.3生物量 因试验区气候相对严寒，1年只能完成1个生长季，即刈割1次。生物量测定采用样方收获法，在小区中心选择1 m×1 m的小块人工收割，留茬高度为4～6 cm，测定鲜草产量，然后取样1 kg带回实验室，将其分为茎和叶，在85 ℃烘箱内烘至质量恒定，测定干质量。然后计算干物质和茎叶比。

1.3.4越冬率 入冬土壤结冻前每个样方分段标记，翌年返青时检查存活株数。

1.4统计分析 数据分析采用SPSS(13.0)软件中的单因素方差分析(one-way ANOVA)。

2 结果与分析

2.1不同紫花苜蓿品种的物候期 试验结果表明，从2006―2009年，参试的5个紫花苜蓿品种物候期基本一致(表1)，播种当年均在6月10日出苗，出苗基本一致，7月下旬进入分枝期，但当年未进入生殖生长阶段。2007年5个品种的返青时间相差不超过3 d，2008年和2009年基本一致，说明参试的5个紫花苜蓿品种返青期基本在4月中旬(4月18-20日)。2007年5个品种虽然进入了生殖生长阶段，8月初开花，但生长期结束时仍处在结荚期，没有种子成熟。2008年和2009年始花期提前至7月中旬，生育期结束前(9月28日)植株叶色鲜绿，仍停留在结荚盛期，有8%的植株发育至种子成熟,因此严格意义上说多数植株未完成整个生育期。这说明参试的5个品种物候期没有明显的差异，而物候期差异因生长年限所致。高寒地区紫花苜蓿均在建植第2年进入生殖生长阶段，第3年有部分种子成熟，但大多数植株种子不能成熟，因此在高寒地区，紫花苜蓿可以用来生产营养体，供给家畜需求，而不能用于种子生产。

2.2不同紫花苜蓿品种的株高 株高是紫花苜蓿产量构成的要素之一，一定程度能够说明紫花苜蓿的生长能力，株高越高，生产量越高[8,10]。试验结果表明，参试5个紫花苜蓿品种株高存在差异(表2)，4年观测过程中均发现阿尔冈金的株高显著低于大富豪和威龙(P<0.05)，虽然牧歌401的第1年株高显著低于大富豪和威龙(P<0.05)，但从第2年开始他们间的株高差异不显著(P>0.05)，这说明牧歌401在高寒地区株高生长的适应过程相对缓慢，第1年可能不适应这种气候条件，株高生长较慢，但凭着其优异的适应性能，从第2年开始株高生长潜势得到充分展现。5个紫花苜蓿株高随着生长年限的延长均表现为先增加后降低的趋势，建植当年植株低矮，株高介于15～24 cm，第2年和第3年各个品种的株高较第1年显著增加(P<0.05)，最高达到67 cm，最低为54 cm，但至第4年时，各个品种株高较第2和第3年显著降低(P<0.01)，降幅约10 cm。这说明紫花苜蓿株高在高寒地区显著低于半干旱地区和湿润地区，而其维持株高的年限也少于半干旱地区和湿润地区[8,11]。因此，就株高而言，紫花苜蓿虽然能够在高寒地区正常生长，但其生长潜势远低于适宜地区。

表1 2006-2009年5个紫花苜蓿品种的物候期 月-日

表2 不同紫花苜蓿品种的株高和分枝数

2.3分枝数 紫花苜蓿单株一级分枝数是二级分枝数产生的基础，经常被用作衡量地上产量高低[7]。参试的5个紫花苜蓿品种间一级分枝数随着生长年限的变化而存在差异(表2)，建植当年一级分枝数在5个品种间没有显著差异(P>0.05)，第2年时牧歌401和苜蓿王的一级分枝数显著小于其他3个品种(P<0.05)，第3和第4年苜蓿王的一级分枝数增加，而牧歌401的一级分枝数仍然最低，说明不同紫花苜蓿品种分枝数产生高峰期与其适应环境的能力密切相关，总体表现牧歌401分枝数最低，这可能与其生物学习性有关[6]，也可能是适应环境能力较低的结果[8]。5个紫花苜蓿品种一级分枝数随着生长年限延长均表现为先增加后降低，大都在第2年达到最大。

2.4茎叶比 茎叶比是测度紫花苜蓿经济性状的重要指标之一，茎叶比高低与营养价值和品质密切相关[14-15]，茎叶比越小，叶量丰富，品质高。参试5个紫花苜蓿品种间茎叶比变化较为复杂(表3)，第1年和第4年，5个品种的茎叶比差异不显著(P>0.05)，而第2年和第3年，大富豪、威龙、阿尔冈金和苜蓿王的茎叶比恰好相反，第2年表现为阿尔冈金和苜蓿王的茎叶比显著大于大富豪和威龙(P<0.05)，第3年表现为阿尔冈金和苜蓿王的茎叶比显著小于大富豪和威龙，但牧歌401的茎叶比在第2年和第3年都比较小，这说明不同品种间牧草营养品质最高时期出现的时间不一致。除威龙外，其他品种茎叶比均表现为第1年最低，第2年最大。

表3 不同紫花苜蓿品种的茎叶比和干质量比较

2.5生物量 2007年,5个紫花苜蓿品种间生物量存在显著差异(表3)，其中大富豪产量最高，阿尔冈金和威龙次之，而牧歌401和苜蓿王产量显著低于其他3个品种(P<0.05)。各个紫花苜蓿品种的产量均随着生长年限延长而先增加后降低，除大富豪外，峰值均出现在第3年，但其产量仍然低于甘肃陇东地区[11]、永昌[12]、民勤[13]和定西[8]，其主要原因是高寒地区紫花苜蓿只能收获一茬，而在陇东和永昌收获3茬，民勤灌溉条件下收获3～4茬，定西收获2茬，因此高寒地区紫花苜蓿种植效益相对干旱半干旱地区和灌溉地区要低，但其具有优化栽培草地质量和结构的功效。

2.6越冬率 越冬率是高寒地区紫花苜蓿能够正常生长的关键指标。5个紫花苜蓿品种的越冬率随着生长年限变化存在明显差异(表4)，苜蓿王在第1和第2年显著低于其他4个品种(P<0.05)，而其第3年显著增加，5个品种间的越冬率差异不显著，均超过90%。参试品种的越冬率随着生长年限增加而逐渐增加，从第1年的56%～83%增至第3年的90%以上，这说明紫花苜蓿品种适应环境的能力越来越强。

表4 不同紫花苜蓿品种的越冬率

3 结论

研究表明，虽然5个参试的紫花苜蓿品种均对高寒环境表现出一定的适应性，但适应能力存在差异，从第2年起5个品种越冬率逐年提高，说明紫花苜蓿逐渐适应了寒冷的环境，但从生物量积累效应，第4年生物量开始下降，说明紫花苜蓿品种适应性增强是以降低产量为基础的。从5个紫花苜蓿品种的株高、分枝数和生物量对寒冷环境的响应，大富豪、威龙、阿尔冈金3个品种表现良好，生产性能较高；但考虑牧草营养价值，大富豪的营养价值较低，说明其高产的基础是茎的干物质占据很大比例。因此综合考量，5个紫花苜蓿品种的生产性状和营养品质，阿尔冈金和威龙在高寒地区的适应性较好，在试验区推广阿尔冈金和威龙种植，能够解决高寒地区豆科牧草稀少的问题，为藏系家畜提供优质蛋白质饲料，从而提高其冬春季营养摄入平衡问题。

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