不同黑麦草品种生产性能比较与优势品种筛选

刘春英，孙学映，朱体超，陈光蓉，郑章云

（1.重庆三峡农业科学院，重庆404155；2.重庆三峡职业学院，重庆404155）

黑麦草（Loliumspp.）为禾本科（Poaceae）黑麦草属，一年生或多年生，疏丛型、茎叶柔嫩光滑多汁、适口性好、营养价值较高且全面，生长速度快，分蘖能力强，刈割后再生性好，是牛、羊、兔、猪、鸡、鹅、鱼的好饲料，也是目前较为理想的高产优质牧草，在我国长江中下游及其以南各地均有大面积栽培和利用［1－2］。黑麦草原产地为地中海沿岸，分布于欧洲南部、非洲北部及亚洲西南部，现广泛分布于世界各地的温带地区，我国从20世纪30年代开始研究多花黑麦草，特别是改革开放以来，四川、江苏、浙江、江西、贵州、云南、广东、广西和福建等省（区）较系统地研究多花黑麦草品种选育［3－4］。截至20世纪90年代末，四川省从国外引进了上百个黑麦草属牧草品种，筛选登记2个黑麦草品种［4］。王德华［5］从德国引进46个黑麦草属牧草新品种，1990－1994年分别在南江县北极种畜场和成都进行引进品种筛选试验，选出72、73、Gordo等21个黑麦草品种在生产上推广应用。进入21世纪，国内外除了对黑麦草的逆境生理［6］、分子标记技术［3，7］、耕作技术［8］、生产利用［9］等方面进行广泛研究外，还对黑麦草的引种筛选、品种比较与适应性进行了研究。2000－2006年张瑞珍等［10］在广泛引进118个试验材料的基础上，通过系统的引种试验，品种比较试验和区域试验，最终确定出4个适应性强、产量高、抗性强的多花黑麦草品种作为四川农区当家品种。苟文龙等［11］从产草量、茎叶比、生育期等方面对10个不同多花黑麦草品种采用灰色关联度分析方法进行比较分析，探索了多花黑麦草不同品种综合评价的新方法。为了探索多年生黑麦草在三峡库区的生产性能，刘晓勤［12］于2004年在垫江县进行了多年生黑麦草在三峡库区栽培效果的测定试验。虽然围绕黑麦草开展的品种比较筛选研究不少，但大部分研究主要着眼于固定的某一时期、高度刈割时的产量，而针对黑麦草及其再生草不同生育时期的生产性能和性状综合评价的研究较少。

近年来，随着农业结构的调整和畜牧业的快速发展，牧草及饲料的需求量日益增加，牧草种植面积也逐年扩大。尽管如此，饲料还是严重不足，并威胁着我国食物安全，而且从发展趋势来看，饲料的缺口还将越来越大［13］。位于三峡库区腹心地带的重庆万州区具有种草养畜的得天独厚条件，由于地方优良牧草较少、品种单一，已有牧草品种抗性差，产量低，品质差，极大地限制了当地畜牧业的发展，急需种植高产优质的适生黑麦草品种。优质黑麦草不仅要有较高的生产性能，还需要较优的品质和综合性状。在生产实践中，牧草的生物学特性往往成为人们进行生产的理论基础，只有对所种植牧草的生物学特性进行系统研究和总体评价，才能科学地进行生产，保证牧草高产、稳产和优质。因此，引进优良的牧草品种，研究和评价它们的适应性，筛选高产优质牧草，并在适宜地区推广应用己成为发展牧草生产的重要途径、发展畜牧业的关键［14］。然而黑麦草在种植利用中，由于多数种子从国内外引进，不同品种要求的环境不同，导致其生产性能或利用效果不同。为此，重庆三峡农业科学院于2011年10月在万州区甘宁镇开展品比试验。采用方差分析、灰色关联度及系统聚类分析法对9个黑麦草品种及其再生草不同生育时期的生产性能进行比较和综合评价，筛选出适宜重庆种植的高产优质品种，并为相似生态气候条件下的新品种选育和利用提供可靠信息，为以后各地引种提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

参试品种为重庆三峡农业科学院2010年新引进的黑麦草品种在进行了观察试验之后，初步筛选的田间表现较好的9个品种，其中对照种邦德为本地推广品种（表1）。

表1 供试品种编号及来源Table 1 The source of the tested varieties and their serial number

1.2 试验地点概况

试验于2011－2012年在重庆三峡农业科学院甘宁试验站进行，该地位于东经108°14′、北纬30°42′，海拔326 m，属于暖湿中亚热带东南季风区，温热寒凉，四季分明，雨量充沛，日照充足。年平均气温18.1℃，极端最高温度43℃，极端最低温度－3.2℃，冬季极端气候很罕见，全年≥10℃的有效积温6625.7℃，无霜期299～320d，霜雪稀少，多年平均降水量1200mm左右，年日照时数为1402.2h，年平均相对湿度81%。土壤类型砂壤土，pH值为5.5～7.5，土质较好，前作大豆（Glycinemax），肥力中等、地力均匀，四周向阳、排灌良好，有利于试验实施。

1.3 试验设计与田间管理

每品种设4次重复，随机区组排列，小区面积7.0m2，行长5m，行距0.28m，小区间走道宽0.4m，区组间走道宽0.5m，四周设1m以上保护行，播种行与区组走向垂直。其中1个重复用于物候期、叶茎比和粗蛋白含量等指标测定，另外3个重复用来测产及其他指标的测定。试验于2011年10月10日开厢理沟整地，达到沟直厢正、土块细碎、厢面平整，10月15日人工开沟等距离条播，用种量为22.5kg/hm2，基本苗330～370万株/hm2，每行称量装袋、定量播种。施肥采用底肥与追肥相结合，即播种时一次性施入过磷酸钙120kg/hm2，分蘖期施入尿素150kg/hm2、硫酸钾45kg/hm2。在苗期除草2次，除杂1次。各品种均在拔节期（3月1日）、再生草孕穗期（4月18日）、再生草开花期（5月25日）刈割，每次刈割在同一天完成，留茬高度均5cm左右。每次刈割后及时防除杂草和防治病虫害，于刈割后第3天追施尿素150kg/hm2、硫酸钾15kg/hm2兑水浇泼一次。

1.4 测定项目及方法

1.4.1 物候期 黑麦草物候期鉴定标准：当50%的植株达到某一生育阶段时认定为黑麦草进入某一生育期。主要观测了不同黑麦草品种的出苗期、分蘖期、拔节期、孕穗期、抽穗期、开花期和成熟期等主要生育时期。然后统计从出苗到成熟的生育天数即为全生育期。

1.4.2 生育动态 每品种选固定的一行在三叶期数基本苗、拔节期数分蘖数，据此计算单株分蘖数和基本苗。

1.4.3 鲜、干草产量及干物率测定 每次刈割后立即称量每小区鲜草重量，并随机抽取1kg样品，自然风干至恒重时称干重，记作干物率（风干重/鲜草重×100%），再根据干物率计算干草产量。

1.4.4 生长测定 1）草层高：每小区选取固定的10株，于每次刈割前，测量从地面到最高部位的自然高度（开花前）或花序顶部，求其均值。2）生长速度：每次刈割牧草时测定植株的自然高度除以生长历时天数（草层高/生长时间）。3）生长强度：单位时间内积累干物质的量为生长强度，为每次刈割牧草的干物质量除以生长历时天数（干物质产量/生长时间）［15－16］。

1.4.5 叶茎比、粗蛋白含量测定 分别在每品种的拔节期、孕穗期、开花期随机抽取鲜草1kg，迅速将其茎（包括花序）、叶（包括叶鞘）分开，分别称重，计算叶茎比（叶鲜重/茎鲜重）。留取样品自然风干至恒重，采用硫酸双氧水消煮－碱解扩散法测定粗蛋白，结果以干基计。

1.5 数据分析方法与原理

采用Excel、SPSS 16.0进行数据处理、方差分析、多重比较（LSD法）、灰色关联度分析及聚类分析。其中，灰色关联度分析方法及原理：根据因素数列的几何形状发展态势的接近程度，来衡量其因素间关联度的大小，关联度大的数列与特征数列最为接近，具体计算方法详见文献［17－18］，权重分配方法参见文献［18－19］。系统聚类法：采用数据标准化处理、欧氏平方距离测距、组内连接法测量类间距法进行系统聚类分析。

2 结果与分析

2.1 供试品种的物候期和生育动态观测

从物候期观测结果来看（表2），供试的9个黑麦草品种均于播种后7d出苗，出苗期几乎一致，基本苗均达到试验设计的要求。x8的分蘖数和单株分蘖数最高，对照x9次之。11月中旬进入分蘖期，冬季生长较缓慢，但都能安全越冬。各品种从分蘖期开始至拔节、孕穗、抽穗、开花、成熟的生育时期略有差异。到成熟期，各品种前后相差10d，全生育期变幅范围为227～237d，其中x2生育期最短，x1、x5和x6最长。由此可见，参试的9个品种均能适应重庆的生长条件，完成整个生育期。

表2 供试品种的物候期及生育动态观测Table 2 The observation of phenophase and growth trends for the tested varieties

2.2 不同品种的主要农艺性状比较

2.2.1 草层高 由表3可知，不同品种3茬次的草层高差异均极显著，其中第1茬草层高最高为x2、x8，x7次之；第2茬为x3，x1、x2次之；第3茬为x4，x2、x5次之。平均草层高以x3最高，x2、x4次之；x6、x8较对照x9差异显著，其他品种较对照差异不显著。不同茬次间，同一品种草层高位次差异较大。例如，品种x4、x5第1、第2次刈割草层高排位较靠后，第3次刈割草层高排位较靠前。x7第1、2次刈割草层高位次相对较靠前，第3次刈割时相对较靠后，这可能是品种自身遗传特性和生长发育阶段的差异对环境的反应不同表现出的植株生长差异。

2.2.2 干物率 干物率是牧草积累干物质性能的体现，同时也反映牧草水分含量状况，是制定晒制干草和青贮饲料等供应计划的理论依据之一。平均干物率除x6低于对照且差异不显著外，其他品种的干物率均高于对照，其中最高的是x8，极显著高于对照9.3%，其余品种与对照差异均不显著。相同茬次下，第1茬的干物率差异极显著，第2、第3茬的干物率差异均显著，说明黑麦草到生长后期均加快了干物质积累。不同茬次之间各品种干物率的变化呈现出第1茬＜第2茬＜第3茬的递增趋势，第1与2茬次之间差异不显著（P＞0.05），均与第3茬差异达极显著（P＜0.01）（表4）。这可能是因为黑麦草生长前期植株体内含水量高，干物率低，随着3－5月份气温的逐步升高，生长速度加快，刈割后的再生草营养生殖缩短，纤维化程度提高，干物率上升。同时也说明黑麦草在孕穗期之前含的风干物较少，水分较多，开花期则正好相反，青饲或青贮要有选择性的刈割。

表3 供试品种不同生育时期刈割茬次的草层高Table 3 The turf height of cutting times for the tested varieties at different growth stages

表4 供试品种不同生育期刈割茬次的干物率Table 4 Dry matter content of cutting times for the tested varieties at different growth stage

2.2.3 鲜草产量 从鲜草总产量来看，x1最高，达114008.12kg/hm2，较对照增产8.8%，其次是x5、x6，增产均极显著；x4产量最低，为96747.02kg/hm2，较对照减产7.7%，x8次之，减产均极显著，其他品种较对照增减产不显著。相同茬次下的鲜草产量差异极显著或显著，第1茬x1产量最高，x4产量最低，增减产极显著；第2茬x3产量最高，x8最低，增减产极显著；第3茬x2产量最高，但增产不显著，x8产量最低，减产显著。不同茬次间鲜草产量呈现出先增后降的一致趋势，即：第2茬＞第1茬＞第3茬，差异极显著（P＜0.01），且鲜草产量主要集中于第1、2茬次（表5），可能是因为第1次刈割后，气温逐渐升高，生长条件适宜，有利于物质积累，而第2次刈割后，此时已处于生育后期以及当时的气温较高，不利于物质积累。经第3次刈割后，已进入6月份，由于高温，再生草逐渐枯死，已无生产意义。

2.2.4 干草产量 从干草总产量来看，x5最高，x1次之，分别为21990.14和21033.09kg/hm2，较对照分别增产12.5%和7.6%，达极显著水平；x4最低，为18055.12kg/hm2，较对照减产7.7%，达极显著水平。相同茬次下不同品种干草产量差异极显著或不显著，第1茬x8最高，x4最低，较对照增减产极显著；第2茬x5最高，x4最低，较对照增减产极显著；第3茬各品种较对照增减产均不显著。不同茬次间干草产量呈现出先增后降的一致趋势，即：第2茬＞第1茬＞第3茬，且第2茬与第1、3茬次之间差异极显著（P＜0.01），第1与第3茬次之间差异不显著（P＞0.05），且干草产量也主要集中于第1、2茬次（表6），与鲜草产量表现较一致。

表5 供试品种不同生育期刈割茬次的鲜草产量及总产量Table 5 The fresh yield of cutting times for the tested varieties at different growth stages and their total yield

表6 供试品种不同生育时期刈割茬次干草产量及总产量Table 6 The hay yield of cutting times for the tested varieties at different growth stages and their total yield

2.2.5 日均生长速度 从表7可知：品种平均生长速度差异极显著，其中x3和x4最快，为1.85cm/d，较对照快3.0%，差异不显著，x8的日均生长速度最慢，为1.72cm/d，慢于对照4.7%，达极显著水平，其他品种与对照的差异均未达显著水平。同一茬次下不同品种生长速度差异均极显著，其中第1茬x8最快，与对照相当，x5最慢，极显著慢于对照，x3显著慢于对照；第2茬x3最快，x6最慢，均与对照差异极显著；第3茬x4最快，x7最慢，与对照差异极显著。不同茬次间各品种生长速度的变化呈现出第1茬＜第2茬＜第3茬的递增趋势，且各茬次间差异极显著（P＜0.01）。这可能是随着温度的逐渐升高，再生草的生育进程加快，导致黑麦草的生长速度加快。

2.2.6 日均生长强度 从表8可知：品种间平均日均生长强度差异极显著，其中x5最大，为137.06kg/（hm2·d），大于对照12.9%，达极显著水平；x1次之，大于对照7.6%，达显著水平，其他品种与对照相当。相同茬次下不同品种在第1、第2茬次下的生长强度差异极显著，第3茬次下不显著。其中，第1茬x8最大，极显著大于对照，x4最小，极显著小于对照；第2茬x5生长强度最大，极显著大于对照，x4最小，极显著慢于对照；第3茬各品种日均生长强度均与对照相当。不同茬次间各品种生长强度的变化呈现第2茬＞第3茬＞第1茬的先增后降趋势，且各茬次间差异极显著（P＜0.01）。由此可见黑麦草2－5月份干物质积累最多、最快，是利用黑麦草的最佳时期。

表7 供试品种的日均生长速度Table 7 The daily growth rate of the tested varieties

表8 供试品种的日均生长强度Table 8 The daily growth intensity of the tested varieties

2.2.7 叶茎比 叶茎比是衡量牧草利用价值的一个重要标准，其大小决定着牧草营养价值的高低，比值越大，营养价值越高，适口性强，品质好，利用率就高。本试验于拔节至开花期进行的3次叶茎比测定结果表明：不同生育时期叶茎比差异极显著，随着生育期进程的推进，各品种叶茎比变化规律表现为拔节期＞孕穗期＞开花期的递减降趋，且3次测定结果差异极显著（P＜0.01），其中拔节期的叶茎比是孕穗期的4.4倍左右，达极显著（P＜0.01）水平，孕穗期的叶茎比是开花期的2倍左右，差异显著（0.01＜P＜0.05）。从平均叶茎比结果来看，x6的叶茎比最大，为3.454，高于对照23.7%，其次是x5、x1，均高于对照，x8叶茎比最小，为1.996，x7、x3、x4次之。同一生育时期，品种间叶茎比差异显著（0.01＜P＜0.05）（表9）。

表9 供试品种不同生育时期叶茎比Table 9 Leaf－stem ratio of the tested varieties at different growth stages

2.2.8 蛋白质 蛋白质含量是衡量黑麦草饲用价值的主要指标。蛋白质含量高，黑麦草饲用价值大，能提高家畜的生产性能。由表10可见，不同生育时期，粗蛋白含量差异极显著（P＜0.01），随着生育期进程的推进，粗蛋白含量呈下降趋势，即：拔节期粗蛋白含量＞孕穗期粗蛋白含量＞开花期粗蛋白含量，且下降幅度增大。由平均粗蛋白含量可知，品种x1的粗蛋白含量最高，为146.56g/kg，高于对照8.3%，其次是x6、x5、x7，x8最低，为120.57g/kg，x3、x2、x4次之。同一生育时期内，品种间粗蛋白含量差异显著（0.01＜P＜0.05）（表10）。

表10 供试品种不同生育时期粗蛋白含量Table 10 Crude protein content of the tested varieties at different growth stages g/kg

2.3 黑麦草各品种主要性状的灰色关联度分析

采用郭瑞林［18］的方法，视所有参试材料为一个灰色系统，把试验中各参试材料的鲜草产量（kg/hm2）、干草产量（kg/hm2）、干物率（%）、生长速度（cm/d）、生长强度（kg/hm2·d）、单株分蘖数、全生育期（d）、叶茎比、粗蛋白含量（g/kg）、草层高（cm）等10个性状的平均值作为比较数列，取相应指标的最大值作为最优指标构建理想品种，即参考品种（表11）作为参考数列，算出各参试材料与参考品种的灰色关联度，即等权关联度。应用等权关联度对品种进行评估，要求在各性状的重要性相同的条件下进行。然而，反映品种优劣的各个性状指标在品种评估中的重要性是不相同的，因此必须明确各性状的权重系数，用各品种的综合关联度（即加权关联度）对品种进行评估。本文权重分配是以鲜草产量为参考数列，其他性状为比较数列，计算各性状与公顷鲜草产量的灰色关联度，并进行归一化处理算出各性状的权重系数ω（k）（表12），然后利用各参试品种的性状指标与参考品种性状间的灰色关联系数与各性状的权重系数ω（k）的乘积之和得出各参试材料的综合评估关联度r，即加权关联度（表13）。

关联度的大小是反映因子重要性的指标，黑麦草主要用来收获鲜草青饲。因此，以黑麦草的鲜草产量与其他9个性状（表11）进行灰色关联度分析，计算它们之间的相互关系，即关联度越大，则表示该因子对鲜草产量的贡献也越大，相互关系密切。从表12可以看出：与黑麦草鲜草产量的灰色关联度大小依次为：粗蛋白含量＞干草产量＞叶茎比＞全生育期＞干物率＞生长速度＞单株分蘖数＞生长强度＞草层高度，表明各个性状对鲜草产量的直接或间接效应是不同的，在以黑麦草鲜草产量为主要目标的选育中应注重选择粗蛋白含量、干草产量、叶茎比、全生育期，参考选择干物率、生长速度、单株分蘖数、生长强度、草层高度等性状。

表11 参考品种的主要性状平均值Table 11 Means of main characters of the tested varieties and reference variety

表12 鲜草产量与主要农艺性状的灰色关联度及权重分配Table 12 The grey correlation degree and weight distribution of the fresh grass yield and main agronomic traits

表13 参试品种的灰色关联度及排序Table 13 The grey correlation degree and their sort orders of the tested varieties

2.4 品种间灰色关联度多维综合评估分析

灰色系统理论认为，关联度越大的品种与参考品种越靠近。由各参试材料的等权关联度与加权关联度计算结果、排序情况（表13）可以看出，本试验中等权关联度排序优于对照的品种有6个，加权关联度排序优于对照的有5个。参试品种x5、x1、x6、x3、x2无论是等权关联度还是加权关联度的排序位次相同，且列于前5位，表明x5、x1、x6、x3、x2等5个品种综合性状较好，产量、品质得到了较好的兼顾，可以考虑对这5个品种进行进一步试验，以示范推广。

2.5 供试品种主要性状的系统聚类分析

利用SPSS 16.0对黑麦草品种的鲜、干草产量、单株分蘖数、全生育期、叶茎比、粗蛋白等10个主要性状进行聚类分析，将9个品种分为3类（图1），即：第Ⅰ类包括x7、x9、x4、x2、x3共5个品种，表现为产量、叶茎比、粗蛋白含量、全生育期中等，但草层高、干物率相对偏高、日均生长速度较快，可以有选择性的推广利用。第Ⅱ类品种x8被单独聚为一类，表现为分蘖能力强，干物率高，叶茎比、粗蛋白含量低，再生草生产性能差。第Ⅲ类包括x5、x6、x1共3个品种，表现为鲜、干草产量高、粗蛋白含量高、叶茎比高、全生育期较长，草层高、干物率相对偏低，是万州地区极具推广前景的优势牧草品种。

图1 9个黑麦草品种聚类分析结果Fig.1 Hierarchical cluster analysis for 9tested varieties

3 结论与讨论

产量是衡量黑麦草适应性强弱的首要指标［20］；分蘖数是评价牧草适应性最基本的形态学指标；草层高是反映牧草生长状况和评价产量的主要指标之一；叶茎比、粗蛋白含量是评价牧草饲用价值及品质表现的重要指标，直接关系到牧草的经济效益［21］；干物率、生长速度、生长强度均对牧草产量有促进作用［22－23］；因此，选择以上指标对黑麦草的生产性能进行比较是符合实际生产的。在对9个黑麦草品种的生产性能比较结果来看，在相同生产条件下，不同品种同一茬次或生育时期的生产性能存在明显的遗传差异，这为不同用途黑麦草的选育和品质的改良提供了较大的选择空间。同一品种不同茬次或生育时期的生产性能变化也较大，这可能是因为品种自身遗传特性和生长发育阶段的差异对外界各种环境条件的影响反应不同，进而表现出的植株生长差异［24］。丁成龙等［9］、张瑞珍等［16］研究结果表明，随刈割高度的增加，多花黑麦草的叶茎比、粗蛋白含量明显降低，生长强度增加，本研究结果与此一致，但随刈割高度增加，则平均生长速度下降，而本研究结果是递增的，这可能是因为适宜的刈割能刺激黑麦草加速生长。同时，由于不同刈割时期和高度黑麦草的干物率、茎叶比、粗蛋白含量、鲜（干）草产量均有较大差异，因此，要根据不同牲畜、禽类和鱼类的需要选择不同的刈割时期、高度等利用方式。建议鲜草饲喂猪、鸡、鸭、鹅、兔和鱼时，可在拔节期（草层高度40cm左右时）刈割利用，此时草质幼嫩，粗蛋白含量高，利用率高。饲喂牛、羊等草食牲畜，宜于开花期前（草层高度90cm左右时）刈割利用，此时牧草产量高，水分含量低，刈割成本低，便于青贮或调制干草。进入2月份，随着温度逐渐升高，降水增多，黑麦草生长发育加快，产量高、品质好，生产性能相对较好。但进入6月份，黑麦草生长基本停止，并逐渐枯死，已无生产的实际意义，可进行后作接茬处理，因此，要加强2－5月份黑麦草利用的最佳时期。

黑麦草的鲜草产量和其他性状的灰色关联度分析结果为：粗蛋白含量＞干草产量＞叶茎比＞全生育期＞干物率＞生长速度＞单株分蘖数＞生长强度＞草层高度，表明各个性状对鲜草产量的直接或间接效应是不同的，利用它们对鲜草产量的关联度进行归一化处理为各性状赋予权重系数对黑麦草品种进行综合评估是符合实际高产、优质引种目标的。且此方法在考虑了产量这一主导因素的同时，采用多指标体系综合评价，其结果较为合理可信，能够全面反映出一个品种生产性能的优劣，从一定程度上也降低了仅凭产量因素来评价黑麦草的生产性能对其引种工作误导的风险［19］。

在系统聚类中，速生、特高、凯力3个品种聚为一类，说明他们形态学上的遗传距离较近。这3个品种生产性能的方差分析结果与灰色关联度综合评估结果均优于其他品种。由此可见，不同黑麦草品种的产量及形态学指标的聚类分析不仅能反映其亲缘关系的远近和适应性的强弱［20］，还能综合评价不同品种的优劣。

由于不同牧草品种存在生长特性和个体的差异，达到同一生育时期所需时间不同，而本试验是在黑麦草大部分品种达到某一生育时期时，统一进行生产性能指标测定的，个别品种此时可能未达到或已超过生产性能指标测定的时期，可能会对试验结果产生一定的误差，有待进一步探索。

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