11个苜蓿材料在正蓝旗生长发育性状表现综合评价

潘永刚，张 众，李树森，李 超，张元科

(1.内蒙古农业大学生态环境学院，内蒙古 呼和浩特市 010019；2.内蒙古正蓝旗牧草种籽繁殖场，内蒙古 正蓝旗 027200)

11个苜蓿材料在正蓝旗生长发育性状表现综合评价

潘永刚1，张 众，李树森2，李 超1，张元科1

(1.内蒙古农业大学生态环境学院，内蒙古 呼和浩特市 010019；2.内蒙古正蓝旗牧草种籽繁殖场，内蒙古 正蓝旗 027200)

2012年3月至2012年10月，对正蓝旗牧草种籽繁殖场11个苜蓿材料的栽培试验小区，进行了越冬率、株高、主茎数、叶率、再生速度、干草总产量的观测。结果表明：在参试的11个苜蓿材料中，生长发育表现较好的雷达苜蓿，株高可达81cm，主茎数为475株/m，干草总产量为17905kg/hm2，再生速度为1.44cm/d，越冬率为98%；其次是草原3号杂花苜蓿、巨人苜蓿和阿尔冈金苜蓿。上都苜蓿排名第5，各项指标均处于中上等水平，具有一定的栽培推广价值。

正蓝旗；苜蓿；生长发育

内蒙古正蓝旗位于浑善达克沙地南缘腹地，属于温带大陆性气候，其特征是寒冷、干旱、风大，年均气温0-3℃，降水少，是京津风沙源治理的战略要地。由于多年来重牧轻建，天然草地退化、沙化严重，饲草料短缺制约了正蓝旗的畜牧业发展，农牧民生产生活水平急剧下降，生态危机迅猛递增。限制当地人工草地建设的重要原因之一是优良牧草品种的缺乏,特别是豆科品种〔1〕。而苜蓿(MedicagoL.)是多年生优良豆科牧草，素有“牧草之王”的美称，其营养价值高，生产潜力大，在我国西部半干旱地区具有十分重要的价值和地位〔2〕。2012年财政部和农业部启动实施了“振兴奶业苜蓿发展行动”，中央财政计划从2012年到2015年每年安排5.25亿元建设50万亩高产优质苜蓿示范片区。在项目的带动下，全国优质苜蓿种植面积迅速扩大，商品苜蓿草产量大幅增加。据不完全统计，2012年全国12个优势产区苜蓿种植面积达到2383万亩，比2011年增加了150万亩。不过，我国苜蓿草生产仍不能满足奶业发展的需要，去年缺口约200万吨，苜蓿单产和质量水平也有待提高。因此，依据自然气候土壤条件，选择适宜品种材料成为建立优质苜蓿基地的关键和前提条件〔3〕。

关于寒冷干旱地区引种苜蓿，国内外学者已经做了大量的研究〔4，5，6〕，不同的研究者分别从苜蓿品种、生理学特性、秋眠性、栽培技术等方面进行了详细的研究。对于苜蓿的栽培技术，耿华珠主编的《中国苜蓿》和曹致中主编的《优质苜蓿栽培与利用》〔7，8〕等进行较为详细的总结，但是这些研究多是针对一些基础性问题进行的研究，对正蓝旗及周边地区的研究还很少，针对该地区苜蓿引种的具体品种材料的选择还是一个空白。本次试验目的在于，通过实地田间试验，引种筛选适宜当地的苜蓿材料，为生产提供科学指导。

1 试验地概况

试验地设在正蓝旗牧草种籽繁殖场内，该地位于上都音高勒镇正北4km处，北纬42°16′，东经115°57′。海拔高度1300m，年均降水量300mm，全年蒸发量1800mm，春季风沙多发，夏季干旱频繁；年平均日照时数3000h，年平均气温1.5℃，≧10℃的年积温1700～1900℃，无霜期120d左右，初霜9月底，终霜5月中，平均风速为3.2～4.8m/s；土壤为沙质栗钙土，自然肥力中等。

2 材料与方法

2.1供试材料

本次观测的材料为生长第2年的11个苜蓿材料。其中，“皇冠”、“雷达”、“CW-200”和“巨人”来源于美国，“阿尔冈金”和“驯鹿”来源于加拿大，其余为国内材料(表1)。

表1 供试材料概况

2.2小区设置与种植管理

小区采用顺序排列，重复3次，小区面积3m×3m，试验小区总数为33个。2011年6月10日人工条播，行距40cm，8行/小区，总行长24m/小区。播种密度均设为100株/m。试验小区播种前浇底墒水1次，生长期间及时中耕除草。

2.3观测指标与方法

(1)越冬率：苜蓿返青后，于2012年4月25日，选取1m长的样段，统计植株总数及存活植株数，计算越冬率。

越冬率(%)=存活植株数/植株总数×100%

(2)株高：2012年6月27日左右，对处于始花期的11个苜蓿材料分别选择代表性样枝测定植株绝对高度，重复10次，平均值即为株高。

(3)主茎数：2012年6月27日，选取1m长的代表性样段，统计主茎株数量，重复3次，取其平均值。

(4)叶率：2012年6月27日，选取1m长代表性样段，进行刈割，分离茎叶，室内自然干燥后，称量叶干重及总干样重，计算叶率。重复3次，取其平均值。

叶率=叶干重/总干样重×100%

(5)再生速度：2012年9月16日，测量再生草的株高，计算再生速度，刈割后，及时称量鲜重，风干后称量干重，计算再生草产量。重复3次，取其平均值。

(6)干草总产量：为2012年6月27日和9月16日，二次草产量之和。在试验小区中，选取1m长的代表性样段，进行刈割测产，留茬高度在3cm。取回样品后，及时称鲜重，室内自然干燥后称干重，计算鲜、干草产量，重复3次，取其平均值。

2.4数据处理与评价方法

数据处理使用Excel 2010和SPSS软件对数据进行处理。

评价方法为综合评价法。运用灰色关联度法和权重决策法〔9，10〕对所得到的数据进行分析。综合评价法的步骤为：建立参考材料与供试材料性状表-将数据进行无量纲化处理-计算性状指标的绝对差值-计算关联系数-构建综合评价模型〔11〕。

按灰色系统理论，把所有的供试品种或性状看成一个灰色系统，而每一品种或性状是该系统中的一个因素，分析系统中各因素关联度越大，因素的相似程度越高。先设一个性状，以其各项性能指标所构成的数列作为参考数列，以供试品种或性状的各项性能指标所构成的数列为比较数列，计算各供试品种或性状与参考品种或性状之间的关联度。

设参考数列为X0，比较数列为Xi，i=l，2，3，…，N，且X0={X0(1)，X0(2)，X0(3)，…，X0(11)}，Xi={Xi(1)，Xi(2)，Xi(3)，…，Xi(n)}，则

(1)

式中ρ为计算中的分辨率系数，作用在于提高关联系数间的差异显著性，取值范围为0～1，本研究中取值为0.5，认为同等重要。

(2)

为比较数列Xi对参考数列X0的关联度，是关联度计算公式。

将关联度值代入权重系数β公式

β(i)=γ(i)/∑n=6γ(n)

(3)

计算得出各性状的相应权重系数β。根据权重系数β的大小进行排列，构建苜蓿材料综合评价模型，计算各苜蓿材料的综合评价得分。

3 结果与分析

3.1建立参考材料和供试材料性状表及聚类分析

对11个苜蓿材料的越冬率、株高、主茎数、叶率、再生速度、干草总产量等项目进行观测和分析，统计收集每个项目的最优值作为参考材料的值(表2)。

苜蓿的生长发育性状主要表现在苜蓿的越冬率、株高、主茎数、叶率、再生速度和干草产量中。从表2中可以看出，国内苜蓿材料越冬率都很高，但其他性状均较差，特别是准格尔苜蓿和中苜一号，无论是株高、再生速度，还是干草总产量均处于较低水平。而引进品种，以雷达苜蓿最优，3个性状作为参考性状；表现最差的是皇冠苜蓿和CW-200。

表2 参考材料及各供试材料性状表

苜蓿生长发育特性受多种因素综合作用的影响。对11个苜蓿材料生长第二年生长发育特性指标如越冬率、株高、主茎数、叶率、再生速度和干草总产量的平均值标准化处理后，在SPSS数据处理系统中，选择卡方距离为相似性尺度，通过离差平方和法进行聚类，结果见图1，从聚类结果可知11个苜蓿材料可以分为三类。

第一类为：生长发育优良的材料，包括上都、草原3号、驯鹿、阿尔冈金和雷达苜蓿；

第二类为：生长发育一般的材料，包括皇冠、CW-200、中苜一号、敖汉、巨人苜蓿；

第三类为：生长发育较差的材料，准格尔苜蓿。

图1 不同苜蓿材料生长发育特性的聚类分析

3.2性状无量纲化处理及绝对差值的计算

用初值法对各性状原始数据进行无量纲化处理，即所有性状值除以相应参考材料的值(X0)，即可得到性状的无量纲化值(Xi)。

计算参考材料与供试材料各性状指标的绝对差值，第i个材料在第η个性状上的绝对差用△i(η)表示，结果列表3。由表3可以看出，最小绝对差值=0.00和最大绝对差值=0.58。

表3 生长性状的绝对差值表

3.3关联系数与关联度计算

将最小绝对差值和最大绝对差值代入关联系数公式即(1)中，可计算出来的关联系数值；再将计算出来的关联系数值代入关联度公式(2)中，即可计算出关联度值(表4)：

表4 生长性状的关联系数值和关联度

3.4综合评价模型的构建和供试材料的综合评价

将关联度值代入权重系数β公式(3)中，计算得出各性状的相应权重系数β。

表5 各性状的权重系数

其权重排序为：越冬率>叶率>株高>再生速度>主茎数>干草总产量。由此可以构建苜蓿材料综合评价模型如下：

ψ=0.208ζ(1)+0.178ζ(2)+0.146ζ(3)+0.188ζ(4)+0.168ζ(5)+0.111ζ(6)

其中，ζ(1)～ζ(6)为各苜蓿材料的越冬率、株高、主茎数、叶率、再生速度、干草总产量；ψ为各苜蓿材料的综合评价得分。

通过此模型计算后可知，本试验所用的11个苜蓿材料中，雷达苜蓿生长特性的综合评价得分最高，其他依次排序是草原3号苜蓿、巨人苜蓿、阿尔冈金、上都苜蓿、驯鹿、皇冠、CW-200、中苜1号、敖汉、准格尔。(表6)。

表6 供试材料综合评价排名及得分表

4 讨论

4.1综合评价法在评价中的优点

苜蓿生长发育特性的评价是苜蓿引种、栽培等项研究中最基础的工作。生长发育特性评价是按品种的综合能力高低进行筛选、评价和归类的过程。研究表明，运用科学、合理的分析方法可确定品种的生产能力。由于苜蓿的生长特性受多方面的影响，人们既要求其越冬率高，也要求产量高、品质好等综合优点，因此苜蓿的生长发育特性的评价是多因素、多指标的综合评价，评价难度较大。如果仅凭专家和实践经验丰富的同志进行定性综合，其结论将更加带有主观臆断色彩。因此需要建立一个客观、全面、科学和定量的综合评价体系。有些学者从单因子方面用模糊数学理论〔12〕，或者灰色系统理论〔13〕评价品种优劣、作物育种等，也有人采用百分制记分法〔14〕、层次分析法〔15〕、灰色关联度分析法〔16〕对植物品种进行性状评价与选育工作。本次试验所使用的综合评价法相比于模糊相似优先比法，将不同生产发育性状对生产性能的影响划分了权重，然后应用综合评价模型排出11个苜蓿材料的综合评价得分，从而确定参试材料的应用策略。因此在苜蓿生产评价中更加科学、合理。

4.2聚类分析与综合评价法的探讨

越冬率、株高、主茎数、叶率、再生速度和干草总产量均是构成苜蓿生长发育的重要因子，是评价苜蓿适应性的主要指标。在本次研究中，我们对不同苜蓿材料的生长发育特性用两种不同的方法(聚类分析法和综合法)进行了评价。根据这两种分析的结果可以看出，两种方法所得的结论基本一致，在聚类分析中我们将11个苜蓿材料分成3类，分别是生长发育特性优良、一般、较差的材料，只对11个苜蓿材料进行了分类，没有对11个苜蓿材料排序；而综合评价法按生长发育特性将11个苜蓿材料打分、排序，在聚类分析的基础上更加详细。两种方法所得的结论也有不同，仔细比较发现两种方法所得结果将巨人苜蓿和驯鹿苜蓿互换了一下位置。这一异同有待进一步研究讨论。

5 结论

(1)应用灰色关联度法和权重决策法方法分析，对无统一量纲的数字进行归一化处理，得到权重系数，对研究内容进行综合分析。根据各指标成分权重排序构建苜蓿材料综合评价模型即：ψ=0.208ζ(1)+0.178ζ(2)+0.146ζ(3)+0.188ζ(4)+0.168ζ(5)+0.111ζ(6)。

(2)由综合评价得分可知：在参试的11个苜蓿材料中，生长发育表现最好的雷达苜蓿，各项观测指标都在均值以上；其次是草原3号杂花苜蓿、巨人苜蓿和阿尔冈金苜蓿。上都苜蓿作为正蓝旗当地优良野生苜蓿种质材料，排名第5，各项指标均处于中上等水平，具有一定的栽培推广价值。

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TheEvaluationofGrowthandDevelopmentCharacteristicsofthe11AlfalfaMaterialsinZhenglanqi

PANYong-gang1，ZHANGZhong1*，LIShu-sen2，LIChao1，ZHANGYuan-ke1
(1.CollegeofEcologyandEnvironment,InnerMongoliaAgriculturalUniversity,Hohhot010019,China；2.ForageSeedProductionFarminZhenglanqi，ShangduTown, 027200,China)

The field test of the 11 alfalfa materials was carried on in Zhenglanqi Inner Mongolia during March to October 2012. The winter rates, plant height, main stem number, leaf rate, reproducibility and hay yield were compared. The results indicated that: The Radar was the best of the 11 alfalfa materials. Its plant height was 81 cm, the branch number was 475 branches/m, the hay yield was 37277 kg/hm2, the reproducibility speed was 1.44 cm/d and the winter survival rate was up to 98%. The following were Caoyuan No.3, successively Giant and the Algonquin. The Shangdu was a local alfalfa material which ranked the 5th whose indicators were all in the middle or upper level, so it also has cultivated value.

Zhenglanqi Inner Mongolia Alfalfa Growth and development

S55

A

2095—5952(2014)02—0049—06

2014-04-09

内蒙古自治区科技厅，农业发展领域应用技术研究与开发类计划“新农村建设科技示范-奶牛高效养殖高蛋白饲草种植技术整村集成模式示范”；应用技术研发资金计划“绿色草业发展关键技术研制开发-优良牧草新品种培育及优质草产品加工关键技术研发”(20120245)

潘永刚(1987-)男，汉族，硕士研究生，研究方向饲草料遗传育种、栽培与加工。