13份柱花草品系生产性能比较

严琳玲,张 瑜,白昌军

(中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所 农业部华南作物基因资源与种质创制重点实验室，海南 儋州 571737)

柱花草(Stylosanthes)原产中南美洲及加勒比海地区[1]，其富含粗蛋白，产量高，适应性强[2]。我国于1962年首次从马来西亚引进，将其作为胶园绿肥植物。因其间作效果良好，在华南地区被广泛推广[3]。目前，我国已先后从哥伦比亚、澳大利亚、巴西等国引进大量柱花草种质[1]，并选育出适合我国推广种植的热研2号柱花草(S.guianensis‘Reyan 2’)、热研5号柱花草(S.guianensis‘Reyan 5’)、西卡柱花草(S.scabra‘Seca’)、热引18号柱花草(S.guianensis‘Reying 18’)等抗柱花草炭疽病(Colletotrichumgloeosporioides)品种[4]，累计推广种植近30多万hm2，成为我国南方热带、亚热带地区种植面积最广的豆科牧草[5]。由于柱花草的农艺性状和经济性状与我国北方种植的苜蓿(Medicagosativa)相似，故称之为“北方苜蓿”(Tropical alfalfa)[3]。

近年来，随着草牧业的发展，粮食、经济作物、饲草料三元种植结构协调发展。柱花草种植面积逐年扩大，逐步向规模化、集约化方向发展，并成为农业种植结构调整中的一个重要牧草[6]。目前，国内对柱花草的育种研究主要集中在逆境胁迫方面，包括抗炭疽病[7-9]、耐酸铝[10-12]、抗旱[13-16]、抗寒[17-20]等，最终解决目的均为柱花草在不同地区的适应性问题，但逆境胁迫解决的问题较单一，不能有效获得综合性状优良的柱花草品种。因此，对目前推广面积最广、综合性状优良的热研2号柱花草进行了空间诱变辐射育种，预期获得一些不可预见性的变异体，首先通过对抗柱花草炭疽病的单株筛选，获得SP5代的85个抗病品系，再从中筛选出耐酸铝、高产、早花等的综合性状优良的柱花草品系。本研究即对筛选出的11份综合性状优良的品系进行品种比较试验，希望能从中获得适合热带亚热带地区种植的高产抗病优质柱花草品种。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所牧草研究室试验基地，地处19°30′ N、109°30′ E，海拔149 m，属热带季风气候类型，夏秋季高温多雨，冬春季低温干旱，干湿季节明显[21]。试验地土壤为花岗岩发育的砖红壤，肥力较差，0-40 cm土壤养分中全氮含量0.06%～0.09%，有机质含量0.73%～1.38%，速效磷含量0.3～1.8 mg·kg-2，速效钾含量40.0～60.0 mg·kg-2，pH 5.0～5.5[8]。

1.2 试验材料

供试柱花草共13个，其中编号1-11为中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所空间诱变筛选的优良品系，编号12的热研20号(2010年国审品种)和编号13的热研21号圭亚那柱花草(2011年国审品种)为对照(表1)。

表1 柱花草品系Table 1 The variety of Stylosanthes

1.3 试验方法

1.3.1试验设计 采用单因子随机区组设计，4次重复；其中3个重复用于牧草产量、株高及存活率测定，1个重复用于观测柱花草植物学性状、炭疽病病级和种子潜在产量测定。小区面积3.5 m×4.5 m，株行距0.5 m×0.5 m，每小区共56穴；试验地四周设置保护行。于2011年12月24日育苗，2012年2月15日移栽于小区。2012-2014年测定牧草各生长特性指标。

1.3.2测定指标 物候期：记录各小区内柱花草物候期，本研究仅对初花期进行分析，即小区内有20%的植株开花的时期。

干草产量：在移栽后3个月首次刈割，以生长速度居中的品系株高达60 cm时刈割测产，2012年、2013年和2014年分别测产4次、5次和5次，留茬高度30 cm。测产时，去除小区边行，实测所留8.8 m2鲜草产量。每次刈割后，先从每小区随机取3～5把草样，将3个重复草样混合均匀，再取约1 000 g样品称重后烘干测干重，计算各品系干鲜比和干草产量。

相对株高及植株存活率：每次测产前，每小区随机取10株柱花草，测相对株高；每次刈割后，统计各小区柱花草存活株数(即计算小区内每穴存活的株丛数)。

茎叶比：每年第1次刈割时，各小区取1 000 g样品，按茎、叶分开后，烘干测茎叶比。

炭疽病：采用0-9级指标，观察各小区柱花草炭疽病[22]。首次观察在移栽后4周，其后每隔1月观察一次，2012年、2013年和2014年分别观测8次、11次和8次，试验期间共计观测27次。

种子潜在产量及千粒重：每年收获期，测定各柱花草品系重复4的种子产量，并从筛选后无杂质的柱花草种子中，4次取样，测千粒重。

牧草养分：将2012年各小区第1茬干重测定草样留作养分分析用，参照张丽英[23]的方法测定其粗蛋白(CP)、粗纤维(CF)、粗脂肪(EE)、无氮浸出物(NFE)、粗灰分(Ash)及钙(Ca)、磷(P)、钾(K)含量。其中粗蛋白含量采用凯式定氮仪法测定；粗脂肪含量采用索式抽提法测定；粗灰分含量采用高温灰化法测定；粗纤维含量采用酸碱消煮法测定；钙、钾元素采用吸收原子火焰法测定；磷元素采用钒钼黄比色法测定。

1.3.3牧草生产性能评价 以各品系柱花草的相对株高、年干草产量、炭疽病病级、存活率、茎叶比、粗蛋白、粗纤维和种子产量数据为基础，采用模糊数学隶属函数法，对13份柱花草品系生产性能进行综合评价[24]。其中，炭疽病病级、茎叶比和粗纤维指标为反隶属函数，其他均为正隶属函数。隶属函数均值越大，说明牧草综合生产性能越好。

1.4 数据处理

用Excel 2003及SAS 9.0对多次测定的牧草各生产特性指标均值进行不同品系之间的差异显著性分析及多重比较。

2 结果与分析

2.1 牧草初花期

经3年观测，13份柱花草品系初花期不一致，时间在9-11月，其中，TPRC 2001-5、TPRC 2001-7和热研20号柱花草的初花期在9月，TPRC 2001-1、TPRC 2001-15、TPRC 2001-55、TPRC 2001-79、TPRC 2001-81、TPRC 2001-84、TPRC 2001-85和热研21号柱花草的初花期在10月，TPRC 2001-9和TPRC 2001-80柱花草的初花期在11月。与热研20号柱花草比较，TPRC 2001-1、TPRC 2001-9、TPRC 2001-15、TPRC 2001-55、TPRC 2001-79、TPRC 2001-80、TPRC 2001-81、TPRC 2001-84和TPRC 2001-85柱花草的花期均延迟；与热研21号柱花草比较，TPRC 2001-1、TPRC 2001-9、TPRC 2001-15、TPRC 2001-55、TPRC 2001-79、TPRC 2001-80和TPRC 2001-84柱花草的花期均延迟(表2)。

2.2 牧草相对株高、存活率及茎叶比

柱花草株高和茎叶比在不同品系之间差异不显著(P>0.05)，而其植株存活率则在不同品系之间差异极显著(P<0.01)(表2)。其中，TPRC 2001-84柱花草植株存活率最高，达72.6%，极显著高于除TPRC 2001-81和热研21号柱花草外的其他10份材料，其次为TPRC 2001-81柱花草，植株存活率达56.6%，极显著高于TPRC 2001-5、TPRC 2001-9和TPRC 2001-55柱花草。

2.3 牧草抗炭疽病能力

13份柱花草的炭疽病病级在不同品系之间差异显著(P<0.05)，且其病级指数一般在1.1～1.6，表明柱花草均较抗炭疽病；其中，TPRC 2001-84的病级指数最低，仅为1.1，表现强抗炭疽病；其次为热研21号(1.2)、TPRC 2001-1(1.3)和TPRC 2001-85(1.3)(表2)。

2.4 干草产量

2012-2014年每年及3年平均的柱花草干草产量均在不同品系之间呈极显著差异(P<0.01)(表3)。其中，2012年，有10个柱花草品系的干草产量高于热研20号和热研21号，且TPRC2001-1柱花草年的干草产量最高，达13 045.2 kg·hm-2，极显著高于TPRC2001-55柱花草，且前者为后者的3.89倍。2013年，TPRC2001-84柱花草年干草产量最高，达20 338.1 kg·hm-2，极显著高于TPRC2001-7、TPRC2001-9、TPRC 2001-55和热研21号；其次为热研20号、TPRC2001-81和TPRC2001-80，其产量极显著高于热研21号，且较热研21号分别增长88.85%、85.84%和85.21%。2014年，TPRC 2001-84柱花草产量最高，达16 036.1 kg·hm-2，极显著高于TPRC 2001-80、TPRC 2001-15、TPRC 2001-85、TPRC 2001-1、TPRC 2001-7、TPRC 2001-9、TPRC 2001-55和TPRC 2001-5柱花草；其次为热研21号和TPRC 2001-81，其产量分别为TPRC 2001-84的78.68%和75.95%，且二者极显著高于TPRC 2001-5。

表2 柱花草花期、株高、存活率、茎叶比及炭疽病病级Table 2 The flowering stage, plant height, survival rate, stem leaf ratio, and anthrax disease of 13 Stylosanthes

*，P<0.05；**，P<0.01；ns，P>0.05。同列不同大写字母表示差异极显著(P<0.01)，同列不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。下同。

*，P<0.05；**，P<0.01; ns,P>0.05. Different capital and lowercase letters with the same column indicate significant difference at 0.01 and 0.05 level，respectively; similarly for the following tables.

表3 2012-2014年13份柱花草干草产量Table 3 The hay yield of 13 Stylosanthesin 2012-2014

2012-2014年的年均干草产量，仍以TPRC 2001-84柱花草最高，极显著高于除TPRC 2001-81外的其他11份柱花草品系；其次为TPRC 2001-81，极显著高于TPRC 2001-55；另外，TPRC 2001-84、TPRC 2001-81、TPRC 2001-80、TPRC 2001-79、TPRC 2001-1、TPRC 2001-15和TPRC 2001-85柱花草的干草产量高于热研21号，仅TPRC 2001-84和TPRC 2001-81的干草产量高于热研20号。

2.5 牧草种子潜在产量和千粒重

13份柱花草品系间种子潜在产量和千粒重均差异极显著(P<0.01)(表4)。其中，TPRC 2001-85柱花草种子潜在产量最高，达56.7 kg·hm-2，极显著高于TPRC 2001-1、TPRC 2001-7、TPRC 2001-79、TPRC 2001-80、 TPRC 2001-81、热研21号和热研20号；其次为TPRC 2001-84、TPRC 2001-9和TPRC 2001-15，其种子潜在产量分别为TPRC 2001-85的94.18%、77.95%和69.84%；且三者极显著高于TPRC 2001-7、TPRC 2001-79、TPRC 2001-80、TPRC 2001-81和热研21号。TPRC 2001-9、TPRC 2001-15和TPRC 2001-55柱花草种子千粒重均大于3.0 g，其他柱花草种子千粒重在2.0～3.0 g；其中TPRC 2001-55柱花草种子千粒重最大，达3.2 g，极显著高于TPRC 2001-5、TPRC 2001-79、 TPRC 2001-85、TPRC 2001-81、TPRC 2001-84、热研20号和热研21号。

2.6 牧草养分

13份柱花草之间的粗蛋白、粗脂肪、粗灰分及钙、磷、钾含量差异极显著(P<0.01)，粗纤维及无氮浸出物含量差异不显著(P>0.05)。其中热研21号粗蛋白含量最高，达21.57%，极显著高于TPRC 2001-1、TPRC 2001-5、TPRC 2001-7、TPRC 2001-15、TPRC 2001-79、TPRC 2001-81和TPRC 2001-84；13份柱花草的粗脂肪含量在1.52%～3.28%，其中热研21号的粗脂肪含量最高，为3.28%，极显著高于除热研20号的其他11个柱花草品系;其次为热研20号，其粗脂肪含量为热研21号的84.85%。13份柱花草的粗灰分含量在6.40%～8.42%，最高为热研20号(8.42%)，极显著高于其他品系；其次为TPRC 2001-80，为热研20号的88.12%，且极显著高于TPRC 2001-5、TPRC 2001-1、TPRC 2001-9和TPRC 2001-7。13份柱花草的粗纤维含量和无氮浸出物含量分别在25.98%～30.55%和35.07%～42.51%，且均无显著差异。热研20号的钙含量最高，为1.23%，极显著高于其他品系。热研20号和热研21号的磷含量最高，均为0.17%，极显著高于除TPRC 2001-15和TPRC 2001-80外的其他品系(P<0.01)；钾含量最高是TPRC 2001-85，为2.06%，为钾含量最低TPRC 2001-5的1.54倍，且极显著高于除热研20号和TPRC 2001-15外的其他柱花草品系。

表4 13份柱花草种子年均产量和千粒重Table 4 The seed yield of average annual and 1 000 grains weight of 13 Stylosanthes

2.7 牧草生产性能综合评价

供试13份柱花草的生产性能综合评价结果为：TPRC 2001-84最优，热研21号、TPRC 2001-85和TPRC 2001-1较优，热研20号、TPRC 2001-81、TPRC 2001-79、TPRC 2001-9和TPRC 2001-15居中，TPRC 2001-7、TPRC 2001-5、TPRC 2001-80和TPRC 2001-55较差(表6)。

表5 13份柱花草品系牧草养分Table 5 The herbage nutritional contents of 13 Stylosanthes

3 讨论与结论

本研究中，3年干草最高产量的柱花草品系不一致，这可能与最后一茬刈割时的气温及不同品系最适温度不同有关，如2012年月最低气温为16.9 ℃，2013年月最低气温为13.5 ℃，2014年月最低气温为14.1 ℃。从刈割年份看，2013年13份柱花草品系产量均较高，可以推断种植的第2年是柱花草利用饲喂的最佳时期。

以往研究表明，牧草营养价值与粗蛋白含量呈正相关关系，与粗纤维含量呈负相关关系[25]，且二者为评价牧草营养价值的最重要指标[26]。白昌军和刘国道[27]对栽培两年热研5号柱花草养分研究发现，营养初期最高，放牧刈割利用以4～6月效果最佳。张亚格等[28]对热研2号、热研20号及热研21号柱花草进行不同生育期营养成分测定，结果发现，随着生育期的变化，营养成分中粗蛋白、中性及酸性洗涤纤维呈规律性变化，营养期中性及酸性洗涤纤维含量低，体外干物质消化率、相对饲喂价值、微生物蛋白量高，推荐营养期为利用柱花草饲喂动物的最佳时期。本研究中，营养生长初期头茬柱花草营养价值较高，故柱花草可在营养期刈割作青饲料。但由于本研究未对其余各茬柱花草养分深入测试，故为明晰各生育期柱花草养分变化规律，还需对其开花期及种子成熟期养分进行深入系统的分析。

表6 13份柱花草品系生产性能隶属函数值Table 6 The membership function analysis of production performance of 13 Stylosanthes accessions

u1表示相对株高的隶属函数值，u2表示干草产量的隶属函数值，u3表示茎叶比的隶属函数值，u4表示炭疽病病级的隶属函数值，u5表示存活率的隶属函数值，u6表示粗蛋白含量的隶属函数值，u7表示粗纤维含量的隶属函数值，u8表示种子产量的隶属函数值。

u1-u8mean the membership value of the plant height, dry herbage yield, stem leaf ratio, anthrax disease, survival rate, crude protein content, crude fiber content and seed yield, respectively.

在牧草选育研究中，筛选和综合评定种质的生产性能一直是最重要内容的之一。研究者多将关注点放在对作物产量的分析上[29]，对其他的植物学性状及生育期等性状也只是进行单一评价[30]，即使是单因子突出表现的品系，也不意味着是可以适合推广的品种，只有综合性状优良的品系才是适合栽培推广的品种。而应用隶属函数综合评价法，既能消除由于单因子不足给生产性能带来的不便，又可综合考虑各个性状的互补。本研究通过对13份柱花草的相对株高、年干草产量、炭疽病病级、存活率、茎叶比、粗蛋白、粗纤维和种子产量数据进行隶属函数分析，发现TPRC2001-84的综合生产性能表现最优，热研21号、TPRC 2001-85和TPRC2001-1柱花草品系次之，可进一步试验将其进行推广种植。

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