8 個紫花苜蓿品種在山西中部地區(qū)的農(nóng)藝性狀和營養(yǎng)價值評價

趙嬌陽，朱慧森，張士敏，吳玉環(huán)，李 晶，夏方山，杜利霞，董寬虎

（山西農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院，山西太谷030801）

被稱作“牧草之王”的紫花苜蓿（Medicago Sativa）根系發(fā)達(dá)，生物固氮能力強，具有耐旱、耐瘠和保持水土的特性[1]。因其產(chǎn)草量、蛋白含量高，營養(yǎng)物質(zhì)種類豐富[2]，常被用作家畜的優(yōu)質(zhì)飼草。在我國農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)發(fā)生調(diào)整、相關(guān)政策改進實施的背景下，發(fā)展苜蓿產(chǎn)業(yè)對推動農(nóng)牧市場的興盛具有重要意義[3]。目前國內(nèi)對苜蓿的引種栽培、種植區(qū)劃[4]等方面研究已較深入，但是苜蓿品種繁多，不同的苜蓿品種適宜生長地區(qū)受環(huán)境及基因型等影響，從而導(dǎo)致各范域適宜種植的苜蓿品種差異較大，同一品種在不同生態(tài)區(qū)域的生長與產(chǎn)量存在差異[5]。山西中部地區(qū)屬溫帶季風(fēng)氣候，較適宜苜蓿生產(chǎn)，但是目前針對山西中部地區(qū)苜蓿區(qū)域化生產(chǎn)的研究相對比較少。

灰色關(guān)聯(lián)度分析以其信息量大、結(jié)果準(zhǔn)確可靠等特點，備受研究者青睞[6]。利用灰色關(guān)聯(lián)度分析法對苜蓿進行綜合評價，不僅能克服單一指標(biāo)評價的片面性，更能反映供試苜蓿各指標(biāo)對生產(chǎn)性能的綜合影響[7]。聚類分析可合理有效地將具有相似特征的樣品或指標(biāo)聚為一類，有助于研究者進行合理判別分析[8]。除此之外，目前研究者多是針對不同水肥條件下的苜蓿生產(chǎn)進行深入探究。

本研究對有機旱作條件下山西中部地區(qū)8 個紫花苜蓿品種的農(nóng)藝性狀和營養(yǎng)價值進行測定，采用綜合評價法對其進行全面、客觀的評價[9]，旨在為山西中部地區(qū)紫花苜蓿選種、高效生產(chǎn)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于山西農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院（太谷校區(qū)）試驗站多年生牧草標(biāo)本區(qū)（N37°25′，E112°35′），該地區(qū)屬于黃土高原，海拔高度約800 m，主要土壤類型為褐土，土壤pH 值約為8.0。多年平均降水量為458 mm，降水多集中分布在7—9 月，晝夜溫差較大，年平均氣溫為9.5～10.5 ℃[10]。

1.2 試驗材料

供試材料由山西農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院牧草種質(zhì)資源庫提供，共8 個紫花苜蓿品種（表1）。

表1 8 個紫花苜蓿品種名稱及來源

1.3 試驗設(shè)計

將8 個品種，每品種3 個重復(fù)，按隨機區(qū)組設(shè)計，小區(qū)面積為2 m×5 m，間隔0.5 m，2017 年5 月10 日人工開溝條播，播量15 kg/hm2，播種后及時鎮(zhèn)壓，采用常規(guī)田間管理措施，只使用農(nóng)家肥、不用化肥。2019 年刈割3 次，每次初花期進行材料采集，用于各指標(biāo)測定。各指標(biāo)均用3 茬的平均值進行數(shù)據(jù)分析。

1.4 測定指標(biāo)及方法

1.4.1 農(nóng)藝性狀的測定 每小區(qū)隨機選取10 株苜蓿，采用張延林等[11]的方法測定株高、1 級分枝數(shù)和2 級分枝數(shù)，每個小區(qū)隨機選取3 個1 m2（1 m×1 m）樣點進行刈割，采用曹宏等[12]的方法測定莖葉比、鮮干比和干草產(chǎn)量。

1.4.2 營養(yǎng)價值的測定 每小區(qū)隨機取樣500 g，放置于實驗室風(fēng)干，粉碎機粉碎過1 mm 篩后，保存于密封袋備用。參考張麗英[13]的方法對苜蓿的粗蛋白（Crude protein，CP）、粗脂肪（Ether extract，EE）、粗灰分（Ash）、酸性洗滌纖維（Acid detergent fiber，ADF）、中性洗滌纖維（Neutral detergent fiber，NDF）、鈣、磷進行測定。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010 整理數(shù)據(jù)，采用SPSS 19.0 對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，采用Duncan"s 法進行組間差異顯著性檢驗（P＜0.05），最后進行聚類分析和灰色關(guān)聯(lián)度分析。

1.5.1 聚類分析法 參照王儀明等[14]的聚類分析法對8 個紫花苜蓿品種進行判別分類。

1.5.2 灰色關(guān)聯(lián)度分析法 將8 個品種作為8 個處理，14 項指標(biāo)作為灰色系統(tǒng)。該系統(tǒng)中橫向為評價指標(biāo)平均值Xk（k＝1，2，3，…，14），縱向為8 個品種評價數(shù)列XWL366、XWL354、X金皇后、X賽迪5、X阿爾岡金、X三得利、X中苜一號、X偏關(guān)苜蓿。將每個指標(biāo)最優(yōu)值挑出，構(gòu)建一個參考數(shù)列X0，X0（k）表達(dá)k個指標(biāo)。由于各個指標(biāo)的計量單位不同，且各個指標(biāo)值的差異較大，對數(shù)據(jù)進行無量綱化處理，即各個指標(biāo)值除以各個指標(biāo)最優(yōu)值X0[15]。

根據(jù)Ψi＝|X0（k）－Xi（k）|，得出最大標(biāo)準(zhǔn)絕對差和最小標(biāo)準(zhǔn)絕對差，將各個標(biāo)準(zhǔn)絕對差代入公式（4）計算關(guān)聯(lián)度系數(shù)；運用公式（5）求得等權(quán)關(guān)聯(lián)度β，n代表8 個紫花苜蓿品種；公式（6）求得權(quán)重值ω；公式（7）求得加權(quán)關(guān)聯(lián)度，其值越大，表明該品種越接近最優(yōu)參考標(biāo)準(zhǔn)，反之則小。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同紫花苜蓿品種的農(nóng)藝性狀及營養(yǎng)價值對比分析

從表2 可以看出，不同紫花苜蓿品種之間的2級分枝數(shù)差異不顯著。賽迪5 的株高最高，達(dá)到100.90 cm，且顯著高于WL366、WL354、中苜一號和偏關(guān)苜蓿（P＜0.05），但是與其他品種之間差異不顯著（P＞0.05）。三得利的1 級分枝數(shù)為7.05 個，顯著多于阿爾岡金、中苜一號、偏關(guān)苜蓿（P＜0.05），與其他品種之間差異不顯著（P＞0.05）。阿爾岡金的莖葉比為1.83，顯著高于WL366、WL354、金皇后的莖葉比（P＜0.05），與其他品種的莖葉比差異不顯著（P＞0.05）。賽迪5、偏關(guān)苜蓿、金皇后的鮮干比分別為4.35、4.35、4.17，顯著高于其他品種（P＜0.05）。WL354 的干草產(chǎn)量最低，為3 808.00 kg/hm2，與阿爾岡金、中苜一號之間差異不顯著（P＞0.05）。

從表3 可以看出，WL366 的CP 含量顯著低于WL354、阿爾岡金的CP 含量（P＜0.05），與其他苜蓿品種之間的CP 含量差異不顯著（P＞0.05），其中，WL354 的CP 含量最高，為22.04%。并且WL354 的EE 含量也最高，為4.55%，與金皇后、三得利的EE 含量差異顯著（P＜0.05）。賽迪5 和WL354 的Ash 含量分別為10.27%和9.87%，顯著高于其他苜蓿品種的Ash 含量（P＜0.05）。賽迪5的ADF 含量最低，為25.17%，與WL366、WL354、金皇后的ADF 含量差異不顯著（P＞0.05）。WL354、賽迪5 的NDF 含量分別為39.64%、40.42%，顯著低于中苜一號的NDF 含量（P＜0.05）。WL354 的RFV 為167.34%，顯著高于阿爾岡金、三得利、中苜一號和偏關(guān)苜蓿（P＜0.05），與其他苜蓿品種間無顯著差異（P＞0.05）。賽迪5 的Ca 含量為2.19%，顯著高于其他苜蓿品種的Ca 含量（P＜0.05）。賽迪5、偏關(guān)苜蓿的P 含量顯著高于金皇后、阿爾岡金的P含量（P＜0.05），與其他苜蓿品種間的P 含量差異不顯著（P＞0.05），其中，偏關(guān)苜蓿P 含量最多，為0.22%。

表2 不同紫花苜蓿品種的農(nóng)藝性狀比較

表3 不同紫花苜蓿品種的營養(yǎng)價值比較 %

2.2 不同紫花苜蓿品種的聚類分析

采用歐式距離法對8 個紫花苜蓿品種進行聚類分析，類群間區(qū)分的距離定為4.0 時，可將其劃分為三大類（圖1），每類群各指標(biāo)的平均值差異較大（表4）。第1 類包括阿爾岡金、三得利、中苜一號，該類紫花苜蓿各指標(biāo)值最差或居中；第2 類包括WL366、金皇后、賽迪5、偏關(guān)苜蓿，該類紫花苜蓿株高、2 級分枝數(shù)、干草產(chǎn)量、Ca 含量、P 含量居于首位；WL354 單獨為第3 類，該類紫花苜蓿1 級分枝數(shù)、莖葉比、鮮干比、CP 含量、EE 含量、Ash 含量、ADF 含量、NDF 含量、RFV 表現(xiàn)突出。

表4 各類群農(nóng)藝性狀及營養(yǎng)價值平均值比較

2.3 不同紫花苜蓿品種的灰色關(guān)聯(lián)度分析

表5 不同紫花苜蓿品種的關(guān)聯(lián)度系數(shù)比較

表6 不同紫花苜蓿品種的加權(quán)關(guān)聯(lián)度及排序

3 討論

3.1 不同紫花苜蓿品種農(nóng)藝性狀差異分析

干草產(chǎn)量是衡量生產(chǎn)性能最客觀的指標(biāo)，株高能反映苜蓿的生長發(fā)育狀況和產(chǎn)量潛力[16]，由于紫花苜蓿各品種之間遺傳特性不同，導(dǎo)致植株生長高度存在差異[17]。本試驗對8 個紫花苜蓿品種的株高研究表明，品種間株高表現(xiàn)出顯著差異，其中，賽迪5 株高最高，達(dá)到100.90 cm，而WL354 株高僅為71.60 cm，二者相差29.30 cm。鄭敏娜等[18]研究表明，苜蓿的干草產(chǎn)量受分枝數(shù)的影響。本試驗結(jié)果與其相似，結(jié)果表明，不同紫花苜蓿品種之間的干草產(chǎn)量、一級分枝數(shù)存在顯著差異，說明干草產(chǎn)量受分枝數(shù)影響。莖葉比能較好地衡量苜蓿的品質(zhì)，苜蓿葉片中CP 和礦物質(zhì)含量均高于莖，且ADF、NDF 和木質(zhì)素含量均低于莖[19]，因此，苜蓿的莖葉比越低，其品質(zhì)越好。在本試驗的8 個紫花苜蓿品種中，金皇后的莖葉比最低，與莖葉比最高的阿爾岡金相差0.45。鮮干比能夠反映出苜蓿干物質(zhì)的積累量和可利用價值，張仲鵑等[20]研究表明，不同紫花苜蓿品種間的鮮干比存在顯著差異，本研究結(jié)果與其相似。

3.2 不同紫花苜蓿品種營養(yǎng)價值差異分析

牧草營養(yǎng)品質(zhì)的優(yōu)劣決定著牧草的經(jīng)濟價值，而反映牧草營養(yǎng)品質(zhì)特性的重要指標(biāo)有CP、ADF、NDF 和RFV 等[21]。有研究表明，高品質(zhì)紫花苜蓿草產(chǎn)品CP＞19%，ADF＜31%，NDF＜40%，RFV＞155%[22]。本試驗中，8 個紫花苜蓿品種，除WL366 的CP 含量低于19%外，其余紫花苜蓿品種CP 含量均高于19%；ADF 含量在25.17%～28.66%，均低于31%，其中，賽迪5 的ADF 含量最低（25.17%）；NDF 含量在39.64%～45.03%，除WL354 低于40%外，其余紫花苜蓿品種均超過40%；RFV 是ADF 和NDF 對牧草影響的綜合反映[23]，試驗中8 個紫花苜蓿品種的RFV 有顯著差異，因此，各品種間存在不同的干草適口性和消化率，WL354 的RFV 值最大（167.34%），其他苜蓿品種的RFV 值在138.61%～160.16%。Ca和P 是植物生長發(fā)育所必需的營養(yǎng)元素，有研究表明，紫花苜蓿不能滿足家畜對P 的需求，最優(yōu)鈣磷比為2∶1[24]。本試驗中8 個紫花苜蓿品種的鈣磷比為7.59～10.47，均高于2∶1，這與南麗麗等[25]的研究結(jié)果相似。EE 是牧草的重要化學(xué)組成成分，也是供給牲畜能源和儲存能量重要的營養(yǎng)素之一[26]。而Ash 可給動物補充礦物質(zhì)[27]。本試驗中不同苜蓿品種間的EE 含量和Ash 含量存在差異，說明各苜蓿品種可給動物提供的能源與礦物質(zhì)有所不同。

3.3 不同紫花苜蓿品種綜合評價

主要指標(biāo)評價和單因素評價具有一定的局限性[28]，因此，需要綜合各指標(biāo)來評判不同紫花苜蓿品種間的差異。李德明等[29]應(yīng)用灰色關(guān)聯(lián)度綜合評價了12 個紫花苜蓿品種，篩選出黃土高原半干旱地區(qū)適宜推廣品種。楊秀芳等[30]運用灰色關(guān)聯(lián)度分析法篩選出適宜在內(nèi)蒙古赤峰市阿魯科爾沁旗種植的苜蓿品種。本試驗使用灰色關(guān)聯(lián)度分析法將8 個紫花苜蓿品種的農(nóng)藝性狀和營養(yǎng)價值在山西中部地區(qū)進行了綜合評價，結(jié)果表明，賽迪5 表現(xiàn)最好，更適宜在山西中部地區(qū)種植；在14 項指標(biāo)中，鮮干比權(quán)重最大，這與耿慧等[31]采用灰色關(guān)聯(lián)度分析不同苜蓿品種得出株高對苜蓿的干草產(chǎn)量影響最大的結(jié)論不相符，可能是由于進行評價時選取的指標(biāo)存在差異，也可能是由于受到環(huán)境條件的影響。通常作物產(chǎn)量和品質(zhì)不可兼得，在追求產(chǎn)量的條件下，也應(yīng)考慮品質(zhì)，因此，本試驗對8 個紫花苜蓿品種進行了聚類分析，將紫花苜蓿劃分為3 大類，其中第二大類的株高、二級分枝數(shù)、干草產(chǎn)量、Ca 含量、P 含量居于首位；第三大類的一級分枝數(shù)、莖葉比、鮮干比、CP 含量、EE 含量、Ash 含量、ADF 含量、NDF 含量、RFV 居于首位，均有表現(xiàn)突出的性狀，因此，WL366、WL354、金皇后、賽迪5 和偏關(guān)苜蓿在山西中部地區(qū)種植時可作為雜交親本，用于品種改良。

4 結(jié)論

本研究對8 個紫花苜蓿品種的14 項指標(biāo)進行綜合評價，聚類分析結(jié)果表明，WL366、金皇后、賽迪5、偏關(guān)苜蓿的株高、2 級分枝數(shù)、干草產(chǎn)量、Ca含量、P 含量表現(xiàn)突出，WL354 的1 級分枝數(shù)、莖葉比、鮮干比、CP 含量、EE 含量、Ash 含量、ADF 含量、NDF 含量、RFV 表現(xiàn)突出，這些具有突出特性的紫花苜蓿在山西省中部地區(qū)種植時可以用于品種雜交改良；灰色關(guān)聯(lián)度分析得出，綜合性能從高到低排序為賽迪5＞W(wǎng)L354＞金皇后＞W(wǎng)L366＞三得利＞偏關(guān)苜蓿＞阿爾岡金＞中苜一號，因此，賽迪5 相較于其他紫花苜蓿品種更適宜在山西省中部地區(qū)推廣種植。