新疆南疆地區(qū)不同生活型草木樨產(chǎn)量和品質(zhì)的比較研究

陳立強(qiáng)，白小明

(1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院，草業(yè)生態(tài)系統(tǒng)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅省草業(yè)工程實(shí)驗(yàn)室,中-美草地畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展研究中心，甘肅 蘭州 730722；2.塔里木大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院/新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)塔里木畜牧科技重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，新疆 阿拉爾 843300)

新疆南疆地區(qū)地處歐亞大陸腹地，深居內(nèi)陸，遠(yuǎn)離海洋，降水稀少，蒸發(fā)強(qiáng)烈，土壤鹽堿，生態(tài)環(huán)境異常脆弱。長期以來，以牛、羊、馬、驢、駱駝和牦牛[1]養(yǎng)殖為主的畜牧業(yè)是當(dāng)?shù)氐膫鹘y(tǒng)產(chǎn)業(yè)、特色產(chǎn)業(yè)和優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)。近年來隨著家畜數(shù)量的持續(xù)增加和天然草地的持續(xù)退化，傳統(tǒng)的放養(yǎng)模式早已無法滿足畜牧業(yè)發(fā)展對(duì)牧草的需求。牧草短缺，特別是豆科牧草缺乏已成為當(dāng)?shù)夭菪竺苋找婕觿〉闹饕绊懸蛩兀菽鹃?Melilotusspp.)等牧草的人工種植已成為新疆南疆地區(qū)畜牧業(yè)得以維持和發(fā)展的重要保障。

草木樨屬牧草為豆科(Leguminosae)一年生或二年生草本植物，產(chǎn)量高、營養(yǎng)好[2-3]，具有較強(qiáng)的抗鹽堿性[4-5]，在輕度鹽堿土壤中種植后能大幅降低土壤鹽堿和提高土壤肥力[6-8]。草木樨屬植物大概可劃分為19個(gè)種[9]，其中黃花草木樨(M.officinalis)和白花草木樨(M.albus)為該屬常見的栽培種[10]，在南疆地區(qū)常與冬小麥(Triticumaestivum)套種，藏草于糧，用于解決因作物生長“一季有余，兩季不足”而造成的土壤閑置問題和冬春季節(jié)飼草料的短缺問題，種植面積較大[11-12]。

目前南疆地區(qū)與冬小麥套種的草木樨品種多為二年生植物[13]，由于播種當(dāng)年根系不死，翌年萌發(fā)后可轉(zhuǎn)變?yōu)殡s草，對(duì)作物生長具有嚴(yán)重的危害。為了防止來年繼續(xù)萌發(fā)，草木樨收割后需要對(duì)套種田進(jìn)行澆水、翻壓和曬垡[13]。若能發(fā)掘利用一年生草木樨資源可有效降低套種成本，提高經(jīng)濟(jì)收入。據(jù)報(bào)道，細(xì)齒草木樨(M.dentatus)為一年生草本植物，具有產(chǎn)量高、抗逆性強(qiáng)、香豆素含量低和生育天數(shù)長等特點(diǎn)[14-16]，但同等栽培條件下細(xì)齒草木樨的產(chǎn)量和品質(zhì)是否優(yōu)于二年生草木樨品種卻少有報(bào)道。因此本研究以前期選育的一年生細(xì)齒草木樨品系為材料，以拜城縣廣泛種植的二年生黃花草木樨品種和引進(jìn)的二年生白花草木樨品種為對(duì)照，對(duì)其產(chǎn)草量性狀和營養(yǎng)成分進(jìn)行研究，并采用層次分析法和灰色關(guān)聯(lián)度法對(duì)其觀測(cè)指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)估，探索細(xì)齒草木樨在冬小麥套種草木樨栽培模式中替代二年生草木樨品種的可行性，為南疆地區(qū)草木樨種植業(yè)的發(fā)展提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第一師10團(tuán)，地處塔里木盆地北緣，具有新疆南疆地區(qū)典型的生境條件，屬于典型溫帶干旱大陸性氣候，年降水量40.1～82.4 mm，蒸發(fā)量≥2 100 mm。光熱資源豐富，年日照時(shí)數(shù)2 556～2 991 h，年均無霜期200 d以上，平均氣溫7.5～11.7 ℃，10 ℃以上年積溫3 800～4 700 ℃[17-18]。試驗(yàn)區(qū)地勢(shì)平坦，前茬作物為玉米。

1.2 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料見表1。細(xì)齒草木樨為本課題組以高產(chǎn)和低香豆素為育種目標(biāo)選育而成的一年生草木樨新品系。黃花草木樨為二年生，采自新疆南疆拜城縣草木樨種子田。白花草木樨為二年生，購于北京正道生態(tài)科技有限公司。

表1 細(xì)齒草木樨及二年生草木樨的生活型、原產(chǎn)地和特征

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)。每份材料設(shè)3次重復(fù)，小區(qū)面積15 m2(3 m×5 m)。2018年4月15日播種，條播，行距30 cm，理論播種量為30 kg/hm2，播種前測(cè)定種子的凈度和發(fā)芽率，計(jì)算實(shí)際播種量，播種深度為1.3～1.5 cm。試驗(yàn)地四周設(shè)1 m寬保護(hù)行。從出苗期到初花期共漫灌4次，苗期除雜草1次，分枝期噴施五唑醇1次。

1.4 測(cè)定指標(biāo)及方法

1.4.1 農(nóng)藝性狀指標(biāo) 觀測(cè)細(xì)齒草木樨的出苗期和初花期。細(xì)齒草木樨和二年生草木樨的鮮草產(chǎn)量、干草產(chǎn)量、株高和莖葉比參照《草品種審定技術(shù)規(guī)程》[19]測(cè)定，測(cè)定時(shí)間為細(xì)齒草木樨的初花期。測(cè)產(chǎn)時(shí)，除去小區(qū)兩側(cè)邊行及兩頭50 cm之內(nèi)的植株，剩余部分全部刈割，測(cè)定鮮草產(chǎn)量，風(fēng)干后測(cè)定干草產(chǎn)量。每小區(qū)隨機(jī)選擇10株草木樨，測(cè)量從地面到植株最高點(diǎn)的絕對(duì)株高，求平均值。每小區(qū)隨機(jī)取樣約1 kg，將莖、葉和花序分開，莖葉比=莖干重/(葉干重+花序干重)。每小區(qū)隨機(jī)選擇1 m樣段，參照王彥華等[20]的方法統(tǒng)計(jì)一級(jí)分枝數(shù)和二級(jí)分枝數(shù)。

1.4.2 營養(yǎng)成分指標(biāo) 粗脂肪和粗蛋白含量參考錢文熙等[21]的方法分別用石油醚浸提法和凱氏定氮法測(cè)定。中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量參考錢文熙等[21]和張崇玉等[22]的方法用范式纖維法測(cè)定。

1.5 數(shù)據(jù)處理

用Excel軟件對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，用SPSS軟件進(jìn)行方差分析和相關(guān)性分析。選用干草產(chǎn)量、粗脂肪、粗蛋白、中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量5項(xiàng)指標(biāo)對(duì)供試材料進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。用層次分析法計(jì)算得出上述5項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重依次為0.495 9、0.295 8、0.123 2、0.050 6和0.034 5，λmax=5.367 4，CI=0.091 9，修正值RI=1.120 0，CR=CI/RI=0.082 0，兩兩比較矩陣滿足一致性要求，權(quán)重有效。用干草產(chǎn)量、粗脂肪和粗蛋白含量的最大值及中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量的最小值組成參考序列，進(jìn)行灰色關(guān)聯(lián)度分析，計(jì)算供試材料的加權(quán)關(guān)聯(lián)度(γi)。

式中：N為測(cè)試指標(biāo)的個(gè)數(shù)，W為各測(cè)試指標(biāo)的權(quán)重值，ξi(k)為供試材料各指標(biāo)的灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)[23]。加權(quán)關(guān)聯(lián)度越大，表明材料的綜合表現(xiàn)越好，反之亦然。

2 結(jié)果與分析

2.1 細(xì)齒草木樨和二年生草木樨的測(cè)產(chǎn)時(shí)間及草產(chǎn)量性狀分析

細(xì)齒草木樨的出苗期為4月22日，初花期為8月7日。按試驗(yàn)設(shè)計(jì)，本研究于8月7日對(duì)細(xì)齒草木樨、黃花草木樨和白花草木樨進(jìn)行刈割測(cè)產(chǎn)，細(xì)齒草木樨從出苗到刈割共生長107 d，刈割后根系隨之死亡。供試材料的鮮草產(chǎn)量和干草產(chǎn)量分別為56 655.56～81 538.39 kg/hm2和14 473.11～20 430.59 kg/hm2(表2)。細(xì)齒草木樨的鮮草產(chǎn)量和干草產(chǎn)量均極顯著高于黃花草木樨和白花草木樨(P<0.01)，鮮草產(chǎn)量比黃花草木樨增加43.92%，比白花草木樨增加34.11%，干草產(chǎn)量比黃花草木樨增加41.16%，比白花草木樨增加24.22%。白花草木樨的干草產(chǎn)量極顯著高于黃花草木樨(P<0.01)，比黃花草木樨增加13.64%。黃花草木樨的干草產(chǎn)量最低。

表2 細(xì)齒草木樨和二年生草木樨的草產(chǎn)量

供試材料的株高介于157.93～193.73 cm，細(xì)齒草木樨的株高最高，極顯著高于黃花草木樨和白花草木樨(P<0.01)，黃花草木樨的株高最低。供試材料的莖葉比介于2.62～2.81，彼此間差異不顯著。供試材料的一級(jí)分枝數(shù)和二級(jí)分枝數(shù)分別介于0～0.40和19.73～23.53，白花草木樨的一級(jí)分枝數(shù)極顯著高于細(xì)齒草木樨和黃花草木樨(P<0.01)，二級(jí)分枝數(shù)顯著高于黃花草木樨(P<0.05)，與細(xì)齒草木樨差異不顯著。

2.2 細(xì)齒草木樨與二年生草木樨的營養(yǎng)成分分析

供試材料的粗蛋白含量介于11.94%～14.76%，細(xì)齒草木樨的粗蛋白含量最低，極顯著低于黃花草木樨和白花草木樨(P<0.01)，黃花草木樨和白花草木樨的粗蛋白含量差異不顯著。供試材料的粗脂肪含量介于0.88%～1.18%，細(xì)齒草木樨和黃花草木樨的粗脂肪含量顯著低于白花草木樨(P<0.05)。供試材料的中性洗滌纖維含量介于46.38%～54.23%，細(xì)齒草木樨的中性洗滌纖維含量最高，極顯著高于黃花草木樨和白花草木樨(P<0.01)，而黃花草木樨和白花草木樨的中性洗滌纖維含量差異不顯著。供試材料的酸性洗滌纖維含量介于37.10%～44.40%，細(xì)齒草木樨的酸性洗滌纖維含量顯著高于白花草木樨(P<0.05)，但與黃花草木樨差異不顯著(表3)。

表3 細(xì)齒草木樨和二年生草木樨營養(yǎng)成分

2.3 相關(guān)性分析

細(xì)齒草木樨和二年生草木樨不同指標(biāo)具有一定的相關(guān)關(guān)系(表4)，其中干草產(chǎn)量與鮮草產(chǎn)量、株高、中性洗滌纖維含量呈極顯著正相關(guān)，與莖葉比、二級(jí)分枝數(shù)、酸性洗滌纖維含量呈正相關(guān)，與粗蛋白含量呈極顯著負(fù)相關(guān)，與一級(jí)分枝數(shù)、粗脂肪含量呈負(fù)相關(guān)。粗蛋白含量與粗脂肪含量呈正相關(guān)，與中性洗滌纖維含量呈極顯著負(fù)相關(guān)，與酸性洗滌纖維含量呈負(fù)相關(guān)。

表4 細(xì)齒草木樨和二年生草木樨不同指標(biāo)的相關(guān)性分析

2.4 細(xì)齒草木樨和二年生草木樨產(chǎn)量和品質(zhì)的灰色關(guān)聯(lián)度分析

結(jié)合灰色關(guān)聯(lián)度法和層次分析法，計(jì)算得出供試材料的灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)和加權(quán)關(guān)聯(lián)度(表5)。細(xì)齒草木樨的加權(quán)關(guān)聯(lián)度最高，為0.854 1，綜合表現(xiàn)最好，白花草木樨次之，為0.839 4，黃花草木樨的加權(quán)關(guān)聯(lián)度最小，為0.781 6，綜合表現(xiàn)最差。

表5 細(xì)齒草木樨與二年生草木樨的灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)、加權(quán)關(guān)聯(lián)度和綜合性能排序

3 討論

3.1 細(xì)齒草木樨和二年生草木樨產(chǎn)量和品質(zhì)的差異分析

草產(chǎn)量是衡量牧草品種優(yōu)劣和經(jīng)濟(jì)效益高低的重要指標(biāo)[24-25]。本研究細(xì)齒草木樨的干草產(chǎn)量為20 430.59 kg/hm2，極顯著高于黃花草木樨和白花草木樨(P<0.01)，也高于景春梅等[26]報(bào)道的6份草木樨種質(zhì)資源和林年豐等[27]報(bào)道的斯列金1號(hào)黃花草木樨，具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。營養(yǎng)成分是鑒定牧草品質(zhì)的重要指標(biāo)，而品質(zhì)可調(diào)控家畜對(duì)牧草的消化吸收、養(yǎng)分的獲取和能量的攝入，決定著牧草的利用效率[28]。通常粗蛋白含量越高，中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量越低，牧草的營養(yǎng)價(jià)值越好[29-31]。與黃花草木樨和白花草木樨相比，細(xì)齒草木樨的粗蛋白含量較低，中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量較高，營養(yǎng)品質(zhì)較差。

3.2 細(xì)齒草木樨和二年生草木樨的綜合評(píng)價(jià)及南疆地區(qū)草木樨引種的合理性分析

本研究結(jié)果表明，干草產(chǎn)量與粗蛋白含量呈極顯著負(fù)相關(guān)，與粗脂肪含量呈負(fù)相關(guān)，與中性洗滌纖維含量呈極顯著正相關(guān)，與酸性洗滌纖維含量呈正相關(guān)。這與唐開婷等[32]、胡安等[33]和黃杰等[34]的研究結(jié)果相近，表明產(chǎn)量和品質(zhì)在同一牧草中此消彼長，單獨(dú)用產(chǎn)量或品質(zhì)來評(píng)價(jià)牧草的綜合表現(xiàn)都具有一定的缺陷。因此本研究采用層次分析法和灰色關(guān)聯(lián)度法對(duì)細(xì)齒草木樨、黃花草木樨和白花草木樨的綜合性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。結(jié)果顯示，細(xì)齒草木樨的加權(quán)關(guān)聯(lián)度高于黃花草木樨和白花草木樨，綜合表現(xiàn)突出，具有較高的利用價(jià)值。供試材料中采自新疆拜城縣的黃花草木樨的加權(quán)關(guān)聯(lián)度最低，且干草產(chǎn)量極顯著低于細(xì)齒草木樨和白花草木樨(P<0.01)，表明當(dāng)?shù)夭菽鹃匾N具有盲目性。據(jù)聯(lián)合國糧食與農(nóng)業(yè)組織和發(fā)達(dá)國家的科學(xué)評(píng)估，影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的諸多因素中，品種的貢獻(xiàn)率高于30%[35]。由于拜城縣草木樨種植面積較大[12]，加之目前關(guān)于南疆地區(qū)草木樨引種的試驗(yàn)報(bào)道較多[27,36-38]，為了把科研成果應(yīng)用到生產(chǎn)實(shí)踐，提高經(jīng)濟(jì)效益，引導(dǎo)農(nóng)民選擇適宜的草木樨品種刻不容緩。

3.3 細(xì)齒草木樨在新疆南疆地區(qū)與冬小麥套種的可行性分析

南疆地區(qū)冬小麥套種草木樨栽培模式中，冬小麥于秋季播種，草木樨于翌年早春播種，4-6月為草木樨與冬小麥的共生期，7～9月為草木樨的非共生生長期[8,11]。由于南疆地區(qū)推廣種植的草木樨品種多為二年生植物，刈割利用后需徹底殺死根系，防止來年再生[13]。細(xì)齒草木樨為一年生植物，從出苗期到初花期的生長天數(shù)為107 d，與李科等[14]的研究結(jié)果相近，刈割前的生長天數(shù)較長，遠(yuǎn)長于陳立強(qiáng)等[38]報(bào)道的一年生白花草木樨和一年生黃花草木樨，加之刈割后，根系隨之死亡，產(chǎn)量和綜合表現(xiàn)都優(yōu)于黃花草木樨和白花草木樨，具有與冬小麥套種的潛在價(jià)值。

4 結(jié)論

與黃花草木樨和白花草木樨相比，細(xì)齒草木樨的綜合表現(xiàn)突出，加之刈割后根系隨之死亡，刈割前的生長天數(shù)較長，具有較高利用價(jià)值。