8 个紫花苜蓿品种在山西中部地区的农艺性状和营养价值评价

赵娇阳，朱慧森，张士敏，吴玉环，李 晶，夏方山，杜利霞，董宽虎

（山西农业大学草业学院，山西太谷030801）

被称作“牧草之王”的紫花苜蓿（Medicago Sativa）根系发达，生物固氮能力强，具有耐旱、耐瘠和保持水土的特性[1]。因其产草量、蛋白含量高，营养物质种类丰富[2]，常被用作家畜的优质饲草。在我国农业结构发生调整、相关政策改进实施的背景下，发展苜蓿产业对推动农牧市场的兴盛具有重要意义[3]。目前国内对苜蓿的引种栽培、种植区划[4]等方面研究已较深入，但是苜蓿品种繁多，不同的苜蓿品种适宜生长地区受环境及基因型等影响，从而导致各范域适宜种植的苜蓿品种差异较大，同一品种在不同生态区域的生长与产量存在差异[5]。山西中部地区属温带季风气候，较适宜苜蓿生产，但是目前针对山西中部地区苜蓿区域化生产的研究相对比较少。

灰色关联度分析以其信息量大、结果准确可靠等特点，备受研究者青睐[6]。利用灰色关联度分析法对苜蓿进行综合评价，不仅能克服单一指标评价的片面性，更能反映供试苜蓿各指标对生产性能的综合影响[7]。聚类分析可合理有效地将具有相似特征的样品或指标聚为一类，有助于研究者进行合理判别分析[8]。除此之外，目前研究者多是针对不同水肥条件下的苜蓿生产进行深入探究。

本研究对有机旱作条件下山西中部地区8 个紫花苜蓿品种的农艺性状和营养价值进行测定，采用综合评价法对其进行全面、客观的评价[9]，旨在为山西中部地区紫花苜蓿选种、高效生产提供科学依据。

1 材料和方法

1.1 试验地概况

试验地位于山西农业大学草业学院（太谷校区）试验站多年生牧草标本区（N37°25′，E112°35′），该地区属于黄土高原，海拔高度约800 m，主要土壤类型为褐土，土壤pH 值约为8.0。多年平均降水量为458 mm，降水多集中分布在7—9 月，昼夜温差较大，年平均气温为9.5～10.5 ℃[10]。

1.2 试验材料

供试材料由山西农业大学草业学院牧草种质资源库提供，共8 个紫花苜蓿品种（表1）。

表1 8 个紫花苜蓿品种名称及来源

1.3 试验设计

将8 个品种，每品种3 个重复，按随机区组设计，小区面积为2 m×5 m，间隔0.5 m，2017 年5 月10 日人工开沟条播，播量15 kg/hm2，播种后及时镇压，采用常规田间管理措施，只使用农家肥、不用化肥。2019 年刈割3 次，每次初花期进行材料采集，用于各指标测定。各指标均用3 茬的平均值进行数据分析。

1.4 测定指标及方法

1.4.1 农艺性状的测定 每小区随机选取10 株苜蓿，采用张延林等[11]的方法测定株高、1 级分枝数和2 级分枝数，每个小区随机选取3 个1 m2（1 m×1 m）样点进行刈割，采用曹宏等[12]的方法测定茎叶比、鲜干比和干草产量。

1.4.2 营养价值的测定 每小区随机取样500 g，放置于实验室风干，粉碎机粉碎过1 mm 筛后，保存于密封袋备用。参考张丽英[13]的方法对苜蓿的粗蛋白（Crude protein，CP）、粗脂肪（Ether extract，EE）、粗灰分（Ash）、酸性洗涤纤维（Acid detergent fiber，ADF）、中性洗涤纤维（Neutral detergent fiber，NDF）、钙、磷进行测定。

1.5 数据处理

采用Excel 2010 整理数据，采用SPSS 19.0 对数据进行统计分析，采用Duncan"s 法进行组间差异显著性检验（P＜0.05），最后进行聚类分析和灰色关联度分析。

1.5.1 聚类分析法 参照王仪明等[14]的聚类分析法对8 个紫花苜蓿品种进行判别分类。

1.5.2 灰色关联度分析法 将8 个品种作为8 个处理，14 项指标作为灰色系统。该系统中横向为评价指标平均值Xk（k＝1，2，3，…，14），纵向为8 个品种评价数列XWL366、XWL354、X金皇后、X赛迪5、X阿尔冈金、X三得利、X中苜一号、X偏关苜蓿。将每个指标最优值挑出，构建一个参考数列X0，X0（k）表达k个指标。由于各个指标的计量单位不同，且各个指标值的差异较大，对数据进行无量纲化处理，即各个指标值除以各个指标最优值X0[15]。

根据Ψi＝|X0（k）－Xi（k）|，得出最大标准绝对差和最小标准绝对差，将各个标准绝对差代入公式（4）计算关联度系数；运用公式（5）求得等权关联度β，n代表8 个紫花苜蓿品种；公式（6）求得权重值ω；公式（7）求得加权关联度，其值越大，表明该品种越接近最优参考标准，反之则小。

2 结果与分析

2.1 不同紫花苜蓿品种的农艺性状及营养价值对比分析

从表2 可以看出，不同紫花苜蓿品种之间的2级分枝数差异不显著。赛迪5 的株高最高，达到100.90 cm，且显著高于WL366、WL354、中苜一号和偏关苜蓿（P＜0.05），但是与其他品种之间差异不显著（P＞0.05）。三得利的1 级分枝数为7.05 个，显著多于阿尔冈金、中苜一号、偏关苜蓿（P＜0.05），与其他品种之间差异不显著（P＞0.05）。阿尔冈金的茎叶比为1.83，显著高于WL366、WL354、金皇后的茎叶比（P＜0.05），与其他品种的茎叶比差异不显著（P＞0.05）。赛迪5、偏关苜蓿、金皇后的鲜干比分别为4.35、4.35、4.17，显著高于其他品种（P＜0.05）。WL354 的干草产量最低，为3 808.00 kg/hm2，与阿尔冈金、中苜一号之间差异不显著（P＞0.05）。

从表3 可以看出，WL366 的CP 含量显著低于WL354、阿尔冈金的CP 含量（P＜0.05），与其他苜蓿品种之间的CP 含量差异不显著（P＞0.05），其中，WL354 的CP 含量最高，为22.04%。并且WL354 的EE 含量也最高，为4.55%，与金皇后、三得利的EE 含量差异显著（P＜0.05）。赛迪5 和WL354 的Ash 含量分别为10.27%和9.87%，显著高于其他苜蓿品种的Ash 含量（P＜0.05）。赛迪5的ADF 含量最低，为25.17%，与WL366、WL354、金皇后的ADF 含量差异不显著（P＞0.05）。WL354、赛迪5 的NDF 含量分别为39.64%、40.42%，显著低于中苜一号的NDF 含量（P＜0.05）。WL354 的RFV 为167.34%，显著高于阿尔冈金、三得利、中苜一号和偏关苜蓿（P＜0.05），与其他苜蓿品种间无显著差异（P＞0.05）。赛迪5 的Ca 含量为2.19%，显著高于其他苜蓿品种的Ca 含量（P＜0.05）。赛迪5、偏关苜蓿的P 含量显著高于金皇后、阿尔冈金的P含量（P＜0.05），与其他苜蓿品种间的P 含量差异不显著（P＞0.05），其中，偏关苜蓿P 含量最多，为0.22%。

表2 不同紫花苜蓿品种的农艺性状比较

表3 不同紫花苜蓿品种的营养价值比较 %

2.2 不同紫花苜蓿品种的聚类分析

采用欧式距离法对8 个紫花苜蓿品种进行聚类分析，类群间区分的距离定为4.0 时，可将其划分为三大类（图1），每类群各指标的平均值差异较大（表4）。第1 类包括阿尔冈金、三得利、中苜一号，该类紫花苜蓿各指标值最差或居中；第2 类包括WL366、金皇后、赛迪5、偏关苜蓿，该类紫花苜蓿株高、2 级分枝数、干草产量、Ca 含量、P 含量居于首位；WL354 单独为第3 类，该类紫花苜蓿1 级分枝数、茎叶比、鲜干比、CP 含量、EE 含量、Ash 含量、ADF 含量、NDF 含量、RFV 表现突出。

表4 各类群农艺性状及营养价值平均值比较

2.3 不同紫花苜蓿品种的灰色关联度分析

表5 不同紫花苜蓿品种的关联度系数比较

表6 不同紫花苜蓿品种的加权关联度及排序

3 讨论

3.1 不同紫花苜蓿品种农艺性状差异分析

干草产量是衡量生产性能最客观的指标，株高能反映苜蓿的生长发育状况和产量潜力[16]，由于紫花苜蓿各品种之间遗传特性不同，导致植株生长高度存在差异[17]。本试验对8 个紫花苜蓿品种的株高研究表明，品种间株高表现出显著差异，其中，赛迪5 株高最高，达到100.90 cm，而WL354 株高仅为71.60 cm，二者相差29.30 cm。郑敏娜等[18]研究表明，苜蓿的干草产量受分枝数的影响。本试验结果与其相似，结果表明，不同紫花苜蓿品种之间的干草产量、一级分枝数存在显著差异，说明干草产量受分枝数影响。茎叶比能较好地衡量苜蓿的品质，苜蓿叶片中CP 和矿物质含量均高于茎，且ADF、NDF 和木质素含量均低于茎[19]，因此，苜蓿的茎叶比越低，其品质越好。在本试验的8 个紫花苜蓿品种中，金皇后的茎叶比最低，与茎叶比最高的阿尔冈金相差0.45。鲜干比能够反映出苜蓿干物质的积累量和可利用价值，张仲鹃等[20]研究表明，不同紫花苜蓿品种间的鲜干比存在显著差异，本研究结果与其相似。

3.2 不同紫花苜蓿品种营养价值差异分析

牧草营养品质的优劣决定着牧草的经济价值，而反映牧草营养品质特性的重要指标有CP、ADF、NDF 和RFV 等[21]。有研究表明，高品质紫花苜蓿草产品CP＞19%，ADF＜31%，NDF＜40%，RFV＞155%[22]。本试验中，8 个紫花苜蓿品种，除WL366 的CP 含量低于19%外，其余紫花苜蓿品种CP 含量均高于19%；ADF 含量在25.17%～28.66%，均低于31%，其中，赛迪5 的ADF 含量最低（25.17%）；NDF 含量在39.64%～45.03%，除WL354 低于40%外，其余紫花苜蓿品种均超过40%；RFV 是ADF 和NDF 对牧草影响的综合反映[23]，试验中8 个紫花苜蓿品种的RFV 有显著差异，因此，各品种间存在不同的干草适口性和消化率，WL354 的RFV 值最大（167.34%），其他苜蓿品种的RFV 值在138.61%～160.16%。Ca和P 是植物生长发育所必需的营养元素，有研究表明，紫花苜蓿不能满足家畜对P 的需求，最优钙磷比为2∶1[24]。本试验中8 个紫花苜蓿品种的钙磷比为7.59～10.47，均高于2∶1，这与南丽丽等[25]的研究结果相似。EE 是牧草的重要化学组成成分，也是供给牲畜能源和储存能量重要的营养素之一[26]。而Ash 可给动物补充矿物质[27]。本试验中不同苜蓿品种间的EE 含量和Ash 含量存在差异，说明各苜蓿品种可给动物提供的能源与矿物质有所不同。

3.3 不同紫花苜蓿品种综合评价

主要指标评价和单因素评价具有一定的局限性[28]，因此，需要综合各指标来评判不同紫花苜蓿品种间的差异。李德明等[29]应用灰色关联度综合评价了12 个紫花苜蓿品种，筛选出黄土高原半干旱地区适宜推广品种。杨秀芳等[30]运用灰色关联度分析法筛选出适宜在内蒙古赤峰市阿鲁科尔沁旗种植的苜蓿品种。本试验使用灰色关联度分析法将8 个紫花苜蓿品种的农艺性状和营养价值在山西中部地区进行了综合评价，结果表明，赛迪5 表现最好，更适宜在山西中部地区种植；在14 项指标中，鲜干比权重最大，这与耿慧等[31]采用灰色关联度分析不同苜蓿品种得出株高对苜蓿的干草产量影响最大的结论不相符，可能是由于进行评价时选取的指标存在差异，也可能是由于受到环境条件的影响。通常作物产量和品质不可兼得，在追求产量的条件下，也应考虑品质，因此，本试验对8 个紫花苜蓿品种进行了聚类分析，将紫花苜蓿划分为3 大类，其中第二大类的株高、二级分枝数、干草产量、Ca 含量、P 含量居于首位；第三大类的一级分枝数、茎叶比、鲜干比、CP 含量、EE 含量、Ash 含量、ADF 含量、NDF 含量、RFV 居于首位，均有表现突出的性状，因此，WL366、WL354、金皇后、赛迪5 和偏关苜蓿在山西中部地区种植时可作为杂交亲本，用于品种改良。

4 结论

本研究对8 个紫花苜蓿品种的14 项指标进行综合评价，聚类分析结果表明，WL366、金皇后、赛迪5、偏关苜蓿的株高、2 级分枝数、干草产量、Ca含量、P 含量表现突出，WL354 的1 级分枝数、茎叶比、鲜干比、CP 含量、EE 含量、Ash 含量、ADF 含量、NDF 含量、RFV 表现突出，这些具有突出特性的紫花苜蓿在山西省中部地区种植时可以用于品种杂交改良；灰色关联度分析得出，综合性能从高到低排序为赛迪5＞WL354＞金皇后＞WL366＞三得利＞偏关苜蓿＞阿尔冈金＞中苜一号，因此，赛迪5 相较于其他紫花苜蓿品种更适宜在山西省中部地区推广种植。