国内主要品种苜蓿营养价值分析与育种现状及发展历程

张玲，李菲菲，孙艳梅，李先强

(1.石河子大学动物科学学院，石河子 832003；2.塔里木大学动物科学学院，阿拉尔 843300)

国内主要品种苜蓿营养价值分析与育种现状及发展历程

张玲1，李菲菲1，孙艳梅1，李先强2

(1.石河子大学动物科学学院，石河子 832003；2.塔里木大学动物科学学院，阿拉尔 843300)

目前我国各地区畜牧业和苜蓿产业正处于发展的积极阶段，紫花苜蓿作为主要的栽培牧草更是受到了广泛的研究。本文对国内紫花苜蓿产业化、苜蓿种植分布、营养价值分析以及苜蓿品种育种等进行全面综述，旨在为我国不同地区在大面积推广应用紫花苜蓿时如何筛选优良品种提供参考，也为国外引进紫花苜蓿品种的国内应用提供理论依据。

紫花苜蓿；种植分布；营养价值；育种

紫花苜蓿(Medicago Sativa)在全球种植面积约为0.33亿hm2，我国种植面积约有133万hm2，年产量2 000万t以上[1]。苜蓿是多年生草本豆科植物，蛋白质含量高达18%～24%，富含氨基酸、维生素，其中胡萝卜素、叶酸及生物素含量分别为94.60mg/kg、4.36mg/kg和0.54mg/kg[2]。苜蓿的粗纤维含量在25%左右，钙含量为1.5%～1.9%，较禾本科牧草高6倍[3]，其不含植酸磷，生物利用率高[4,5]。此外，苜蓿还存在异黄酮、大豆黄酮以及多种未知的生长因子等具有营养价值的成分[6]，这些优良特征可显著提高奶牛的产奶性能且改善乳品质。

近年来，我国草地退化现象严重，载畜量大大下降且饲料季节性不平衡等引发的蛋白饲料严重不足现象愈发凸显，直接制约着我国畜牧业集约化发展和结构调整以及生态环境建设等。苜蓿产业在种植业结构调整、畜牧业结构调整、推进食品加工业以及生态环境建设中均有着积极作用和意义，农业部和财政部也相继推出相关政策推进我国苜蓿产业发展[7,8]。目前我国苜蓿可用品种单一，老化和病害现象时有发生，加上苜蓿优良品种的育种工作滞后，直接导致我国苜蓿无论是质量和产量都无法满足当前畜牧业快速发展的需求。而且由于长时期管理不完善，造成地方品种混乱且性状不明确，一物多名且异地换名等不良现象严重。为此，本文对国内苜蓿产业化、苜蓿种植分布、营养价值分析以及苜蓿品种育种等进行全面综述，旨在为我国不同地区在大面积推广应用紫花苜蓿时筛选优良品种提供参考，也为国外引进紫花苜蓿品种的国内应用提供理论依据。

1 苜蓿产业化

近年来，由于全球资源短缺严重，引发资源型产品愈发地成为短缺商品，加上人们生活水平的不断提高，导致增加膳食结构中动物性蛋白摄食量的要求愈发强烈，为此畜牧业对蛋白饲料的需求量逐步加大，这直接增大了苜蓿产业的获利和饲料生产业的前途[9]。

1．1 苜蓿产业化的作用及意义

苜蓿在我国种植分布广、栽培历史悠久，素有“牧草之王、饲料皇后”等美誉之称，因其经济价值较高、生态效应极好而在我国栽培草地建植中占有举足轻重的作用[10]。除此之外，相关研究还表明了苜蓿产业在种植业结构调整、畜牧业结构调整、推进食品加工业以及生态环境建设中均有着积极作用和意义。表1列举了苜蓿产业在农业经济及生态环境建设中的地位与作用。

我国加入世界贸易组织以后就如何提高农副产品在国际上的竞争力以及改善长期被破坏的生态系统开展了广泛和深入的研究，增加饲料作物种植的比例并将饲料作物纳入种植业，将传统的“粮食作物-经济作物”二元种植结构改成“粮食作物-经济作物-饲料作物”三元种植结构，而苜蓿干草营养丰富为农业可持续发展奠定雄厚基础，更是三元种植结构首选饲料作物。

表1 苜蓿产业在农业经济及生态环境建设中的地位与作用

1．2 苜蓿产业化现状

相关市场分析表明国内年生产配合饲料5 300万t，若添加5%～10%的苜蓿替代相关饲料原料，则直接需要苜蓿265～563万t，这表明我国对苜蓿具有巨大需求。然而，我国目前苜蓿产业技术落后，相关加工设备简陋、苜蓿产品质量低下、竞争力不足且生产规模小以及市场不健全等问题严重制约着苜蓿产业化的推进。这就需要大力增加苜蓿产业的研发投入，在技术和产品等方面发展苜蓿干燥新技术和苜蓿青贮等新型草产品，加强苜蓿质量标准研究以应对目前苜蓿质量参差不齐问题。

1．3 苜蓿产业化展望

针对上述苜蓿产业的积极作用和意义，苜蓿产业也逐步被我国政府重视起来。2012年，农业部和财政部启动实施“振兴奶业苜蓿发展行动”，同年6月农业部办公厅、财政部办公厅印发《2012年高产优质苜蓿示范建设项目实施指导意见》，提出在东北、华北、西北三大苜蓿主要种植区域扶持建设3.3万km2高产优质苜蓿示范片区。在国家大力支持的基础上，未来应力争提高我国苜蓿产品档次、改善苜蓿产品质量以及提高苜蓿加工技术等，在满足我国畜禽养殖业对苜蓿需求的基础上以增强我国农副产品的国际竞争力和影响力。

2 我国苜蓿种植分布

目前全球紫花苜蓿种植面积约3 333万hm2，其中北美洲约占40%、欧洲占28%、南美洲占22%、亚洲占5.2%、大洋洲占3.6%、北非仅占0.5%[11]。从国家的角度来看，美国紫花苜蓿种植面积最大，达1 100万hm2，阿根廷位列第二，为750万hm2，俄罗斯等地区和加拿大分别为510万hm2和200万hm2，位列第三和第四，我国排名第六，种植面积为133万hm2[12]。我国紫花苜蓿的种植地区以西北陕西等地、华北河北等地和东北三省等地为主。参照《中国多年生栽培草种区划》[13]，可大致将我国苜蓿种植区划分为七大主区，分别为内蒙古高原苜蓿种植区、东北苜蓿种植区、青藏高原苜蓿种植区、新疆苜蓿种植区、黄淮海苜蓿种植区、黄土高原苜蓿种植区及长江中下游苜蓿种植区，每个主区苜蓿的适宜品种如图1所示。目前我国紫花苜蓿种植面积初步估计可达1亿亩，与过去相比种植面积增加较快，然而与畜牧业发达国家如美国等相比仍差距甚远。

图1 中国苜蓿属植物栽培品种种植区划[13]

3 主 要苜蓿品种营养价值分析

苜蓿营养价值高，不仅含有丰富的蛋白质、矿物质元素、碳水化合物、多种氨基酸、维生素等营养物质，同时还含有一些未知促生长因子，品质优良，是优质蛋白质饲料的首选原料[14,15]。

3．1 苜蓿营养价值评定方法

目前被苜蓿研究者们广为接受和公认的苜蓿营养价值评定方法主要有感官评价法、物理评价法、湿法分析、近红外光谱分析法(NIRS)、数学法以及动物饲养试验法等，各种评定方法的优缺点和实际应用如表2所示。

表2 苜蓿营养价值评定方法

3．2 苜蓿营养价值指标

1860年，德国Weende试验站的研究者Henneberg与Stohmann提出概略养分分析法，把饲料营养成分大致划分为水分、粗蛋白、粗脂肪、粗纤维、粗灰分和无氮浸出物六大类[20]。相关文献也表明这种分类方法一直沿用至今，从牧草饲料的营养价值角度看，苜蓿是一种高蛋白的豆科牧草且粗蛋白是畜禽生长必不可少的营养物质；脂肪是畜禽热能的主要来源，脂肪含量也直接影响畜禽的体重；粗纤维是膳食纤维的旧称，可以促进肠胃运动和助消化；粗灰分直接代表牧草饲料中的矿物质氧化物或盐类等无机物质；无氮浸出物是牧草饲料的重要热能来源之一，其含量直接影响牧草的品质[21]。钙、磷元素分别决定了骨骼的硬度和软度，在畜禽的骨骼和牙齿发育及维护等方面起到重要作用，若缺乏必将出现软骨等钙、磷缺乏症。

3．3 国内主要苜蓿品种营养价值分析

查阅文献总结我国主要的苜蓿品种营养成分如表3所示，品种选取主要从育种目标中的抗寒、抗病、耐盐、耐牧、高产和早熟特征入手，营养成分主要包括上述的粗蛋白、粗脂肪、粗纤维、粗灰分、无氮浸出物、钙和磷指标。

表3 主要优良苜蓿品种的营养成分

抗寒苜蓿新品种是目前苜蓿育种的主要方向，这主要是因为我国苜蓿的种植分布以北方为主，北方天气寒冷导致越冬率低或早春死亡率高等不良现象较为明显，目前我国抗寒苜蓿品种主要有公农1号等14个品种[22]。随着生态系统破坏日趋严重，诸如苜蓿蓟马、白粉病等苜蓿病害可降低苜蓿的生产性能和品质、威胁畜禽健康，甚至引起苜蓿的大面积死亡[23]，目前我国苜蓿抗病品种只有中兰1号，而美国在1984～1994年间育种的84个品种中，单抗病品种就占了48个，可见我国苜蓿育种工作还任重道远。苜蓿在土壤含盐量0.2%～0.5%时还可基本保证出苗和生长，土壤含盐量一旦超过0.5%，就会严重影响苜蓿的生长，我国苜蓿耐盐品种只有中苜1号和中苜2号[24]。耐牧苜蓿具有根蘖型、下层芽多、根颈宽且入土深等特点，其发达的侧根系统、较高的单株存活率、持久耐牧和较高的牧草产量等对提高放牧草地质量和放牧家畜生产性能具有重要意义，目前我国的耐牧品种主要有公农3号、甘农2号和中苜2号。单株条数和枝条质量以及单位面积株丛数是影响苜蓿产量最主要的三个因素，通常情况下选育再生能力强且叶量数多的苜蓿品种可明显提高苜蓿产量，目前我国的高产苜蓿主要有甘农3号、6号，草原3号和中草3号等[25]。我国早熟苜蓿品种只有新牧2号，生育期只有100d左右，生长第二年仍可产干草17～18t/hm2，北疆地区每年可收割3茬，南疆可收割4～5茬[26]。

4 我国苜蓿品种育种现状

随着苜蓿产业在农业结构调整和畜牧业快速发展中作用的愈发凸显，目前我国的苜蓿种植面积已达300万hm2左右，主要分布于长江以北等地区[41]。然而就苜蓿的品种而言，我国仍大幅落后于美国等发达国家，截至2013年，全国牧草品种审定委员会审定并登记的育成苜蓿品种为36个，地区品种有19个，国外引进优良品种18个，加上5个野生品种共计78个苜蓿品种，而文献表明美国10年前每年的苜蓿育种数就多达200种以上[42]，可见我国苜蓿品种育种工作还需广泛的研究和深入[43]。目前我国苜蓿品种育种手段主要有选择育种、杂交育种、生物技术育种和诱变育种四种途径[44]。

4．1 选择育种

选择育种是建立在自然变异基础之上的育种手段，是苜蓿品种改良和选育的基本方法。该方法优点是快速、简单、有效，常用的选择手段有轮回选择、单株选择、混合选择等。选择育种是一种传统的育种手段，我国审定登记的如公农1号、新牧1号、中苜1号、草原3号、甘农2号和龙牧806等都是通过选择育种培育而成。杨青川等[45]通过二代苜蓿耐盐轮回选择和一代混合选择的试种，进行第三代轮回选择，最终获得了耐盐优株相互杂交的耐盐苜蓿新品系。

4．2 杂交育种

目前我国牧草育种中应用最普遍、成效最大的育种方法是杂交育种，该方法创新性较强，可引起植物体的遗传变异，呈现杂种优势，进而选育出符合育种目标、满足不同需求的新品种。苜蓿是一种同源四倍体异花授粉豆科植物，高度杂合、异质，更容易使遗传平衡，达到品种稳定[46]，而杂交育种成功的关键是选择正确、适合的亲本并且合理组配。根据苜蓿杂交亲本的亲缘关系，可分为品种间杂交、种间杂交和属间杂交等，后两者属于远缘杂交。

4．3 生物技术育种

随着分子生物学和植物基因工程的发展，运用生物技术在分子水平上改善苜蓿品质和性状成为了新的方法，而苜蓿又被当作“最有可能产生重组分子的植物体系”[47]，故生物技术可很好地应用于苜蓿遗传育种和品种改良的研究，培育出高产优质、抗逆性强的新品种，显著提高苜蓿育种品质、缩短育种周期。生物技术育种包括组织培养、转基因遗传工程、分子标记技术等手段[48]。20世纪70年代末开启了我国苜蓿生物技术研究，从组织培养及诱导单倍体植株为主逐步转向原生质体融合及转基因新品种培育方向。但是目前，我国审定登记的品种仍无单纯地运用生物技术培育成的品种，多数仍停留在实验室阶段，更多的是集中在研究抗性基因来提高苜蓿的抗逆性。

4．4 诱变育种

诱变育种是一种使植物体产生基因突变和遗传变异的常用方法，可有效地创造新基因，打破基因连锁，从而将诱变育种与现代生物技术相结合。其优点是提高基因突变的频率，增加遗传多样性，定向选育新品种[49]。诱变育种可分为物理诱变和化学诱变，包括空间诱变、辐射诱变和化学诱变剂诱变等手段。李红等[50]利用二氧化碳激光和60CO-γ射线处理后造成辐射诱变培育成了龙牧801和龙牧803。空间环境诱变育种，亦称航天育种，是使用新材料利用外空间辐射诱变(微重力、高真空等复合影响)进而诱发植物发生畸变培育出新品种的育种技术。其优点是变异幅度大、变异频率高、突变广泛及有益变异多等。张月学等[51]模拟太空条件造成零磁空间诱变，培育出了农菁1号。

5 我国苜蓿产业发展历程及展望

回顾过去，我国苜蓿产业发展缓慢，由苜蓿种植以满足个体家畜为主到供应群体畜禽养殖、由苜蓿商品化意识淡薄到苜蓿产业化萌芽、由苜蓿产业成长期和调整期到迅猛增长期，均体现了苜蓿社会地位和作用的不断提高与增强。时下苜蓿产业在农业中的重要性和积极意义已不言而喻，在此背景下，与苜蓿相关的科技研发愈发增强，产业结构逐步清晰和明朗，种植面积不断扩大，同时与苜蓿生产加工相关的企业也不断涌现，这些均给予了苜蓿美好的发展前景。然而，苜蓿科技创新能力不足的缺点日趋凸显，苜蓿资源约束和生态安全压力均不断加大。未来应继续基于苜蓿产业化发展的战略地位，不断强化苜蓿科技研发，大力发展苜蓿优良品种的培育，逐步推进苜蓿产业化进程[52,53]。

5．1 苜蓿产业发展历程

解放初期至上世纪80年代，我国苜蓿种植以个体化为主，苜蓿种植仅以满足个体养殖为目的，苜蓿种植没有产品意识，更谈不上商品意识，全国范围内也基本没有苜蓿相关产品的流通和转让[53]。1984年，著名科学家钱学森从农业自然资源开发利用的角度提出把草业作为农业型产业革命的组成部分[54]。1985年，许鹏指出“草做为一业，十分应该，十分必要”并详细解释了草业的内涵，这表明草地生产意识已初步形成[55]。1985年6月全国人大常委会六届十一次会议通过了《中华人民草原法》，为立草为业奠定了科学理论基础并建立了现代草业管理法制。1990年，李毓堂阐述了中国草业的十年成就与展望，总结这一时期主要实行了草地公有分户承包、家畜户养、服务社会化的草地牧业生产责任制，找到了现阶段促进牧区生产力发展的基本经营体制[54]。2000年前后，山西等省均以草业为生态环境建设先行产业，并逐步意识到草业是农业结构调整中的优势产业。2001年，我国的苜蓿种植面积达到203.4万hm2；2004年已达315.8万hm2，同年我国实施的农作物良种补贴政策给苜蓿种植面积带来了不小影响；2005年，全国苜蓿种植面积下降至259.5万hm2，随后的几年内苜蓿种植面积趋于稳定基本维持在280万hm2[56]。2008年，婴幼儿奶粉事件导致奶业对苜蓿需求量逐步加大，2010年苜蓿种植面积已增加到377.5万hm2。近几年苜蓿种植面积均维持在300万hm2以上。

5．2 苜蓿产业发展现状

相关统计表明目前苜蓿在商品草生产中发挥着主导作用，我国各类商品草包括羊草、青贮玉米等大约400万t，生产省份主要包括内蒙古、东北三省以及四川和甘肃。商品草以草捆为主要产品类型，近年来奶业的快速发展对草捆苜蓿有着极大的需求量。另外，裹包青贮等新加工方法在湿润半湿润地区和北方干旱地区已开始应用。当今，在草业巨大利益下各种商品草企业不断形成，初步统计全国商品草企业已达200家，全国苜蓿生产商品草量约140万t[56]。2013年6月在辽宁举办了“振兴奶业苜蓿发展行动”，农业部主管部长、司长及相关苜蓿专家都积极参与推进该项目的落实并推广草业发展的优良模式。当前农民合作社兴起速度较快且商品草生产与奶牛养殖结合紧密，苜蓿生产用途由奶牛扩大到肉牛羊、鸡、猪、兔等多样畜禽产业的饲养[56]，但苜蓿的加工与质量控制并不完善，苜蓿种植区相对较窄，仍以长江以北为主。近年来，苜蓿进口量呈暴发式增长，我国巨大的苜蓿需求带动了欧美苜蓿草业和机械制造业的发展，同时也使我国苜蓿发展管理趋向于专业化，起到了互利共赢的效果[57]。然而，目前苜蓿产业作为一个新兴产业虽发展良好且前景美好，但也存在着不少问题，主要表现在商品率低、产业布局不平衡、商品草数量不能满足需求以及商品草质量有待提高等[58]。

5．3 苜蓿产业发展前景

纵观我国苜蓿产业发展历程和现状，未来我国苜蓿产业的逐步壮大仍有着艰巨的任务，但总体来看我国苜蓿产业前景看好。未来仍需不断提升苜蓿持续发展的战略地位，提升苜蓿科技创新能力，推进苜蓿优良新品种的培育和种子产业发展，不断推进苜蓿产业现代化发展进程，加强苜蓿奶牛一体化发展水平和发展苜蓿生物技术及其生物经济。

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Evaluation on the Nutritional Value, Breeding and Development History of Main Alfalfa (Medicago Sativa) Varieties in China

ZHANG Ling1, LI Fei-fei1, SUN Yan-mei1, LI Xian-qiang2
(1.College of Animal Science and Technology, Shihezi University, Shihezi 832003; 2.College of Animal Science and Technology, Tarim University, Alar 843300)

In recent years, China's animal husbandry and Lucerne industry are at the stage of very positive development. Alfalfa (Medicago Sativa) with its good quality, easy to cultivation, occupies an important position in animal feed herbage, which has caught widespread research from domestic and international scholars. In this review, we focused on the commercialization, planting distribution, nutritional value, and breeding of alfalfa varieties, which aimed to provide reference for popularizing and applying the fine varieties of alfalfa in large area in China region, and also in order to provide theoretical basis for exotic alfalfa varieties could be better applied in the domestic animal feed herbage.

Alfalfa; Planting distribution; Nutritional value; Breeding

S823.4

A

1004-4264（2017）11-0043-06

10.19305/j.cnki.11-3009/s.2017.11.012

2017-03-22

国家自然科学基金项目(31660729)；塔里木大学校长基金(TDZKQN201603)。

张玲(1988-)，女，安徽马鞍山人，硕士研究生，主要从事动物营养与饲料学研究工作。

李先强(1989-)，男，安徽马鞍山人，讲师，硕士，研究方向为兽医药动学及兽药制剂学。