11个紫花苜蓿品种在庆阳南部的适应性

曹 宏，耿智广，李 茜，韩 雍

(1.陇东学院农林科技学院，甘肃 庆阳 745000； 2.庆阳市农业科学研究院，甘肃 庆阳 745000)

紫花苜蓿(Medicagosativa)是多年生优良豆科牧草，分布较广[1]，是我国种植面积最大的牧草，种植面积高达210万hm2，在世界苜蓿生产大国中居第5位[2]。紫花苜蓿也是我国西部地区种植面积最大的牧草，截至2014年，仅甘肃省苜蓿种植面积达66.7万hm2，商品苜蓿生产面积19.6万hm2，商品苜蓿产量204万 t，居全国之首[3-4]。陇东地区属干旱半干旱的黄土高原丘陵区，是一个传统的半农半牧区，年几年当地大量引进国内外优良苜蓿新品种，到2015年，仅庆阳市累计人工种草留存面积70万hm2，其中苜蓿留存面积30万hm2，是甘肃紫花苜蓿留存面积最大的地区，苜蓿也成为近年来当地全面调整农业结构、大力发展草畜业的首选牧草[5-8]。

随着我国规模化标准化养殖业的快速发展，市场对高品质植物性蛋白饲料的需求量越来越大，苜蓿已成为不可替代的战略性保障饲草[9-10]。地方品种、育成品种和从国外引进的品种，构成了我国苜蓿品种丰富的遗传资源，加之苜蓿在我国分布广泛，生境复杂，不同地域气候、土壤、生态等条件的差异较大，使其形成了众多的品种类型和生态类群[11]。因此，不断开展苜蓿新品种的引种试验和筛选评价，是各地建立优质苜蓿基地、促进苜蓿产业化发展的关键和前提条件[12]。近年来陇东地区的苜蓿引种试验研究仅见曹宏等[13-14]、高宪儒等[15]做过一些报道，随着国外引进苜蓿品种的大量应用和国内新审定苜蓿品种的推广，需要持续开展紫花苜蓿的引种及科学研究评价。本研究以国内外11个紫花苜蓿品种为材料，在甘肃省庆阳市南部(宁县和盛)进行比较试验，对其田间生产性能和品质进行分析评价，以期为陇东地区苜蓿种植者选择优良品种提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2013-2015年在庆阳市农业科学研究院和盛科研基地(35°25′ N，107°48′ E，海拔1 170 m)进行。该地年平均温度8.9 ℃，年日照时数2 449.2 h，≥10 ℃积温2 722 ℃·d，无霜期160～180 d，年均降水量600 mm，降水主要分布在7-9月(图1)，属陇东黄土高原干旱半干旱农业区。土壤为黑垆土，有机质含量11.3 g·kg-1，全氮含量0.94 mg·kg-1，碱解氮含量89 mg·kg-1，速效磷含量12 mg·kg-1，速效钾含量231 mg·kg-1，肥力中等，试验期不进行灌溉。

1.2 试验材料

试验苜蓿品种共11个，其中国外品种5个，国内品种6个，以陇东地区当家品种陇东苜蓿为对照(CK)。各品种的名称、秋眠级和来源如表1所列，秋眠级采用方珊珊等[16]、岳亚飞等[17]的数值。

1.3 试验设计及建植

田间试验采用随机区组设计，设4次重复，其中重复1～3用于产量、株高、品质等指标的测试，重复4用于生育期的观测。每个小区面积2.1 m×5 m，区间距0.5 m，走道宽1 m，播种行距30 cm。于2013年4月25日人工开沟条播，播种量为15 kg·hm-2，播种深度为1.0～2.0 cm。播前旋耕时施入磷酸二铵，施用量450 kg·hm-2。播后镇压，苗期进行人工中耕除草。每年第1茬刈割后追施磷酸二铵225 kg·hm-2。

图1 2013-2015年试验区降水量及平均温度Fig. 1 Precipitation distribution and average temperature in 2013-2015

品种Variety秋眠级Fall dormancy原产地Source area种子来源Origin歌萨克Cossack3.0俄罗斯Russia甘肃农业大学Cansu Agricultural University新疆大叶Xinjiangdaye2.2中国China甘肃省农业科学院Cansu Academy of Agricultural Sciences甘农1号Gannong No.11.6中国China甘肃农业大学Cansu Agricultural University55V125.1美国USA甘肃省农业科学院Cansu Academy of Agricultural Sciences甘农4号Gannong No.43.5中国China甘肃农业大学Cansu Agricultural University甘农3号Gannong No.33.0中国China甘肃农业大学Cansu Agricultural University三得利Sanditi5.6法国France北京克劳沃草业技术开发中心Beijing Clover Seed & Turf Co. 55V485.6美国USA甘肃省农业科学院Cansu Academy of Agricultural Sciences皇后Queen2.0美国USA北京克劳沃草业技术开发中心Beijing Clover Seed & Turf Co.甘农5号Gannong No.57.4中国China甘肃省农业科学院Cansu Academy of Agricultural Sciences陇东苜蓿Longdong(CK)1.2中国China环县草原工作站Huanxian Grassland Workstation

1.4 测定指标与方法

1.4.1生育期 从苜蓿返青开始快速生长到种子收获期(70%黑荚期)作为一个生育周期,分别记录返青期、现蕾期、初花期、结荚期和种子成熟期。鉴别标准：50%的植株达到某一个生育阶段即为达到该生育期，其中初花期为10%～20%的植株达到。

1.4.2株高和茎粗 每茬测产时，各小区选取生长中等的苜蓿15株，测量地面到顶端的伸直高度，取平均值为小区植株株高。同时，用游标卡尺测量茎基部直径，取其平均值为小区植株茎粗。

1.4.3茎叶比和鲜干比 每茬测产时，每个小区3个样点混合后称取鲜草500 g，放在太阳下快速晒干4 h，而后移至阴凉通风的室内，将草样松散摊开，风干至恒重后称其干重，计算鲜干比(植株鲜重/植株干重)。然后将茎叶分开称其重量，测定茎叶比(茎干重/叶干重)。取3茬的平均值为该品种的年度值。

1.4.4干草产量 每次测产时，是在绝大多数品种达到20%初花期的同一天内进行。每个小区随机取3个1 m2样点进行刈割，留茬高度3～5 cm，刈割后立即称重，取均值为小区鲜草产量。然后根据鲜干比和鲜草产量，计算每小区每茬干草产量，3茬产量之和为每小区的年度干草产量。

1.4.5营养指标 在2015年第2茬测产时，将苜蓿干草样品用粉碎机粉碎，过0.425 mm筛，保存在自封袋中，置于阴凉干燥处，作为待测样。参考曾兵等[18]的方法，粗蛋白采用凯氏定氮法(GB/T6432-94)，粗脂肪采用索氏提取法(NY/T1285-2007)，粗纤维采用硫酸和氢氧化钠溶液煮沸消化法(GB/6434-2006)。粗灰分采用高温电炉直接灰化法(GB/T6438-2007)。

1.5 参试品种的综合评价

参考韩路等[19]、张鸭关等[20]的研究方法，建立苜蓿品种生产性能综合评价AHP层次分析模型。结合王虹和师尚礼[21]、冯刚刚等[22]和曹宏等[13-14]，采用主观评判法，直接给出不同指标在各层次中的权重值：第1层(目标层)：综合性状，权重系数1.0(下同)；第2层(准则层)：生产性状0.55、品质性状0.35、抗旱性0.10；第3层(因素层)：其中，生产性状用干草产量0.6、株高0.2、茎粗0.1、鲜干比0.1共4个指标；品质性状用茎叶比0.3、粗蛋白0.42、粗脂肪0.14、粗纤维0.07、粗灰分0.035、无氮浸出物0.035共6个指标；由于干旱胁迫下牧草的干草产量与抗旱性正相关[23-24]，为此采用严重干旱的2015年苜蓿产量作为抗旱性指标。

评价时，将各指标测定值进行无量纲处理，即先将定量数据按照苜蓿品种最大值与最小值之差分成5级，最高为5分，最差为1分。其中茎叶比和粗纤维含量平均值越小，得分越高；其他指标平均值越高，得分越高。将各指标的得分与相应权重值相乘后求得的加权值，即为苜蓿品种的综合得分，其值越大说明该品种的综合性状越好。最后按照极差法将各品种综合得分分级，确定出不同苜蓿品种生产性能的优劣等级。

1.6 数据处理

采用Excel 2000进行试验数据基本整理，用SPSS 17.0进行数据方差分析，用Duncan’s多重比较检验各性状间的差异显著性。

2 结果与分析

2.1 生育时期

2013年播种后，由于苜蓿出苗前后持续干旱，4月下旬到5月下旬的降水量只有历年同期值的47%，苜蓿出苗缓慢，出苗期长达22 d以上。出苗最快的是55V48，其次是甘农5号、三得利、甘农3号和陇东苜蓿，最慢的是哥萨克，55V48与哥萨克之间相差8 d。初花期最早的是甘农5号，最迟的为甘农3号，二者之间相差10 d。种子成熟期最早的是陇东苜蓿(9月17日)，最迟的是55V48(9月27日)。苜蓿生长的第2-3年，不同品种从返青期到种子成熟期基本一致(表2)。

2.2 主要生物性状

2.2.1株高 第1茬中，甘农1号、甘农3号、甘农4号、三得利、哥萨克、新疆大叶、55V48、皇后、甘农5号及陇东苜蓿的株高显著高于55V12(P<0.05)，除55V12外其余品种与对照无显著差异(P>0.05)。第2茬各品种株高与对照无显著差异(P>0.05)。第3茬甘农1号、皇后株高与对照无显著差异(P>0.05)，其余品种均显著高于对照(P<0.05)。总体来看，苜蓿第1茬株高(118.3 cm)>第2茬(67.5 cm)>第3茬(59.4 cm)，3年3茬平均值，只有甘农3号显著高于对照(P<0.05)(表3)。

2.2.2茎粗 第1茬三得利茎粗显著高于55V12、甘农4号、55V48和甘农5号(P<0.05)(表4)，其余品种与对照差异不显著(P>0.05)。第2、3茬各品种茎粗与对照差异均不显著(P>0.05)。总体来看，各品种间茎粗差异不显著，但第1茬茎粗(0.43 cm)>第2茬(0.29 cm)>第3茬(0.25 cm)。

2.2.3茎叶比及鲜干比 茎叶比(表5)，2013年哥萨克、甘农3号、三得利、55V48、皇后、甘农5号和甘农1号均显著低于对照(P<0.05)；2014年大多数品种低于对照，其中55V12、甘农3号、55V48与对照差异达显著水平(P<0.05)；2015年各品种间有差异，甘农1号、55V12显著高于对照(P<0.05)。3年平均来看，除甘农1号外，其余品种的茎叶比都小于对照，其中55V48、哥萨克、甘农3号、三得利和皇后达显著水平(P<0.05)。不同年度，苜蓿播种当年(2013)的茎叶比(1.37)明显小于第2年(2.20)和第3年的(2.05)。

表2 2013-2015年参试紫花苜蓿品种的生育期Table 2 The growth stage to 10 alfalfa varieties in 2013-2015 MM-DD

表3 2013-2015年参试紫花苜蓿品种的株高Table 3 Plant height of tested alfalfa varieties in 2013-2015 cm

同列不同小写字母表示不同品种间差异显著(P<0.05)。下同。

Different lowercase letters within the same column indicate significant differences between different varieties at the 0.05 level; similarly for the following tables.

表4 2013-2015年参试紫花苜蓿品种的茎粗Table 4 Plant stem diameter of tested alfalfa varieties in 2013-2015 cm

鲜干比(表5)，2013年除新疆大叶、皇后与对照无显著差异(P>0.05)外，其余品种均显著高于对照(P<0.05)；2014年各品种无显著差异(P>0.05)；2015年甘农1号显著高于对照(P<0.05)，其余品种无显著差异(P>0.05)。3年平均来看，甘农1号和甘农3号显著高于对照，皇后显著低于对照。不同年度，2013年鲜干比(2.67)<2014年(3.24)<2015年(4.08)。

2.3 干草产量

不同年度干草产量结果表明(表6)，2013年，55V12、甘农5号显著高于对照(P<0.05),新疆大叶、三得利、甘农3号显著低于对照(P>0.05)；2014年，所有品种干草产量均高于对照，除甘农5号外其余品种显著高于对照(P<0.05)；2015年，除甘农4号减产显著(P<0.05)外，其余品种减产不显著(P>0.05)。总体而言，苜蓿干草产量的趋势是2014年>2015年>2013年。除陇东苜蓿外，大多数品种第3年产量低于第2年，这与2015年苜蓿第2茬生长期遭遇严重干旱有关(图1)。

表5 2013-2015年参试紫花苜蓿品种的鲜干比及茎叶比Table 5 The stem-leaf ratio and fresh-dry ratio of alfalfa varieties in 2013-2015

不同茬次苜蓿干草产量结果表明(表7)，第1茬甘农5号显著低于对照和除甘农3号、55V48外的其余品种(P<0.05)；第2茬各品种间差异均不显著；第3茬除甘农3号和哥萨克外其余品种均显著高于对照(P<0.05)。整体来看，各茬对年度总产量的贡献率分别是：第1茬(59.95%)>第2茬(26.9%)>第3茬(12.7%)。但苜蓿品种增产的原因以第3茬贡献最大，第1茬贡献次之，第2茬最小。

综合3年试验结果，55V12、55V48、皇后、甘农5号和三得利5个苜蓿品种，年均干草总产量分别比对照陇东苜蓿增产10.11%、7.35%、4.99%、3.51%和2.83%，其中，55V12、55V48、皇后3年中有2年增产显著高于对照(P<0.05)。

2.4 营养成份

2015年测定结果表明(表8)，哥萨克、甘农3号的粗灰分含量显著高于对照(P<0.05)；哥萨克粗蛋白含量显著高于对照及其余品种(P<0.05)；哥萨克、皇后、甘农5号和甘农3号粗脂肪含量显著高于对照(P<0.05)；新疆大叶、甘农4号的粗纤维含量显著低于对照(P<0.05)；新疆大叶的无氮浸出物含量显著高于对照(P<0.05)，甘农3号显著低于对照(P<0.05)。总体来看，哥萨克的营养成分表现较好。

表7 2013 -2015年参试苜蓿品种各茬干草产量Table 7 Average hay yield of every cut of tested alfalfa varieties in 2013-2015 kg·hm-2

表8 2015年参试紫花苜蓿品种营养成分Table 8 Major nutrient contents of 11 alfalfa varieties in 2015 %

2.5 AHP法综合评价

应用AHP层次分析法，制定出各评价指标的评分标准(表9)。将各指标的无纲量化得分与相应权重值相乘后求得的加权值，即为苜蓿品种的综合得分。根据综合得分，按照极差法，可将11个苜蓿品种分为3个等级(表10)。第Ⅰ级：三得利、55V48、哥萨克、甘农5号，综合得分在3.11～3.35，总评性状优良；第Ⅱ级：55V12、甘农3号、陇东苜蓿、皇后、甘农4号，综合得分在2.73～2.97，总评性状良好；第Ⅲ级：甘农1号、新疆大叶，综合得分在2.29～2.64，总评性状一般。

3 讨论与结论

3.1 苜蓿年干草产量与茬次和品种秋眠性的关系

一般来说，苜蓿品种的秋眠级数高，其再生性强、丰产性较好，但抗寒性较弱[16-17,25]。本研究参试品种中，陇东苜蓿秋眠级为1.2，属于极秋眠性的品种[16]；55V12、55V48、三得利的秋眠级依次为5.1、5.6、5.6，属于半秋眠性品种[16,25]；甘农5号的秋眠级为7.4，属于非秋眠性的品种[25]。研究结果表明，苜蓿各茬的产草量对年度总产量的贡献率，仍然是第1茬>第2茬>第3茬，这与王铁梅和卢欣石[24]、孙建华等[26]、戚志强等[27]研究结果基本一致；但与极秋眠的陇东苜蓿相比，3年增产的品种绝大多数是上述半秋眠和非秋眠的品种(除皇后外)，并且增产原因主要体现在第3茬上，这与苜蓿品种的秋眠习性正好相符合。进一步分析可知，试验期间苜蓿越冬返青期(2-4月)的气温变化的趋势(2013年>2014年>2015年)与上述品种年际间的增产趋势(增幅2013年>2014年>2015年)也完全一致。说明在相对暖和的年份里或采用地膜覆盖的条件下，秋眠级较高的品种比秋眠级低的品种更容易获得高产。

表9 苜蓿综合性状评价指标评分标准Table 9 Comprehensive character synthetic evaluation target grading standard of alfalfa

由于干旱胁迫下牧草干草产量与抗寒性正相关，固将2015年干旱年的干草产量作为抗旱指标。

Hay yield in 2015 was used as the drought resistance index, because positive correlation between hay yield and drought resistance under drought stress.

表10 苜蓿品种各评价指标无量纲化综合得分和分类等级Table 10 Nondimensionalize of appraisal target’s final score and rank of alfalfa varieties

3.2 主产期降水量与苜蓿干草产量和生物性状的关系

陇东地区的苜蓿主产期基本属于干旱期[28-29]，第1茬也是苜蓿耗水量和耗水速率最大的时期[30-31]，因此，当地苜蓿生产的主要限制因素是干旱。3年试验中，每年第1茬产量形成期间(4-6月)的降水量都在60 mm左右，相同的水热条件下，各品种的产量基本接近；但第2、3茬产量形成期(7-8月)年降水量差异极大，并且年度降水量与产草量基本一致。如2015年同期降水量190 mm，仅为2014年395 mm的48.10%，属极干旱年份，其产量也是3年中最低的，这种情况在当地较为常见。同时，株高和茎粗是苜蓿植株健壮程度和生产性能的主要指标[32]，鲜干比反映了牧草的幼嫩程度和利用价值[33]。研究表明，不同品种在不同年度不同茬口中，株高增减趋势与产量基本一致，而茎粗和鲜干比差异不显著，说明干旱情况下苜蓿株高确实与产草量呈高度正相关。结合苜蓿秋眠性和3茬对增产品种的贡献率，因此建议在干旱半干旱地区以第2茬和第3茬产量作为苜蓿选种的主要依据，其次考虑第1茬产量和株高，这一点对于苜蓿品种的田间评价和选择十分有用。

3.3 苜蓿品质与茎叶比和营养成分的关系

牧草茎叶比越小，其适口性及品质越好，饲料价值越高[33]。研究表明，苜蓿进入正常生产的第2、3年，各品种茎叶比相对稳定，能够代表其品种的品质特征。粗蛋白含量是评价苜蓿品质特征的最重要指标[34-35]，粗脂肪是热能的主要来源 ，粗纤维影响家畜对牧草的消化[36]，但苜蓿的品质受土壤、气候、品种及种植管理等多因素的影响[37]。为了弥补营养测定取样次数少的缺点，本研究加入了3年茎叶比这个完整指标来评价苜蓿品质特性。综合评定可知，哥萨克、甘农3号的品质相对较好。

3.4 AHP法综合评价与结论

牧草的综合评价方法和指标很多[18-19]，对于苜蓿育种和生产者来说，苜蓿干草产量和粗蛋白含量无疑是衡量其生产性能和经济性能的重要指标[24-25]。陇东地区苜蓿生产的主要限制因素是干旱，因此其在干旱年份的产量不仅可以表征品种的抗旱性，还可以看作是品种稳产性主要指标[28-29,31]。为此，按照牧草生产者追求的高产、优质、稳产这一目标来进行层次分析，应该能够比较准确反映引进品种的综合生产性能。

通过综合分析评价表明：1)第Ⅰ级的三得利、55V48、哥萨克、甘农5号这4个品种优点突出且无明显缺点，其中55V48、甘农5号、三得利3个品种具产量优势，3年平均干草产量分别达到15.92、15.35、15.25 t·hm-2，比对照陇东苜蓿依次增产7.35%、3.51%、2.83%；哥萨克则具有优异的品质，其蛋白质含量达15.21%，为所有品种中的最高值，茎叶比最低，低于对照17.1%；三得利抗旱性较好，2015年的干草产量达15.11 t·hm-2，仅次于对照。整体来看，这4个品种丰产性好、稳产性强、品质优良，对庆阳南部的气候比较适应，具有较高应用价值，可重点示范推广。2)第Ⅱ级的55V12、甘农3号、陇东苜蓿、皇后、甘农4号优缺点相互制约，总体性状良好，综合表现与对照陇东苜蓿类似，可针对其优势示范推广。3)第Ⅲ级的甘农1号和新疆大叶优点不显著，稳产性和品质都较差，属综合性状一般的品种，应慎重推广。

本研究应用层次分析法对参试品种进行苜蓿生产性能的综合评价，其结果较为合理可信，这对苜蓿生产者选择优良品种具有一定的实际指导意义。但综合评价的权重系数是采用主观法，同时，对稳产性仅限于在严重干旱下苜蓿品种的草产量的比较，因此，综合评价的正确性还需要作进一步的研究。