不同秋眠级苜蓿生产性能及越冬率评价

王晓龙，李红，米福贵，于洁，王雪婷，孟凯，贾振宇，王佺珍

(1.内蒙古农业大学草原与资源环境学院，饲草栽培、加工与高效利用农业部重点实验室，草地资源教育部重点实验室，内蒙古 呼和浩特010011;2.黑龙江省畜牧研究所，黑龙江 齐齐哈尔161005;3.西北农林科技大学动物科技学院，陕西 杨凌712100)

紫花苜蓿(Medicago sativa)为多年生豆科牧草，其生产潜力大，营养价值高，不仅是世界上种植面积最大的优良牧草，也是我国分布最广、经济价值最高的牧草，素有“牧草之王”美誉，在我国干旱半干旱地区具有十分重要的地位[1]。苜蓿蛋白质含量高(开花期粗蛋白在20%左右)，可作为家畜的蛋白源饲料，能有助于解决我国高蛋白饲草料供应不足问题。苜蓿栽培面积的逐渐扩大，可有利于开展粮改饲和种养结合模式试点，进而促进粮食、经济作物、饲草料三元种植结构顺利转变[2]。呼和浩特及其周边地处中温带，气候条件适宜，土壤肥沃，水源充沛，具有发展苜蓿产业的先决条件。近几年，随着苜蓿种植范围的逐步扩增，盲目引种问题尤为突出，由于引种缺乏系统性的比较评价，而导致苜蓿越冬率低、产草量不高，给种植户带来了巨大经济损失[3]，因此，亟须开展引种区试和适应性评价工作。

苜蓿秋眠性是苜蓿对秋季环境变化的一种适应性反应[4]，鉴于秋眠性与品种产量和适应性之间的密切关系[5]，已成为北美评价苜蓿生产性能的重要指标。探索不同秋眠等级苜蓿的生产性能及越冬情况可为科学引种提供指导[6]。因此，本研究以收集自国内外的8个不同秋眠级苜蓿品种为研究对象，分析其在试验期内产草量、营养成分及越冬率差异，筛选出产量高、品质优、越冬性强的苜蓿品种，以期为当地引进优良苜蓿品种资源、建立优质高产苜蓿栽培草地提供必要参考。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地设在呼和浩特市农业科技研究中心基地，地处 N 40°39′16″-40°39′19″，E 111°58′34″-111°58′37″。基地位于呼和浩特和林格尔县盛乐镇，地势平坦，属半干旱大陆性季风气候，主要表现为干旱、寒冷，昼夜温差大。年平均气温6.2℃，年均降水量390 mm左右，年平均无霜期132 d;土壤以栗钙土为主。试验地土壤养分情况见表1。

表1 试验地的土壤养分状况Table 1 Soil nutrient condition of experimental field

1.2 试验材料

试验共收集国内外苜蓿材料8份，其中包括国内审定品种2份(草原3号、中苜2号)，国外引进品种6份(驯鹿、金皇后、三得利、赛迪、WL525、WL903)，根据目前国际上苜蓿秋眠性的9级分类标准，1～3级属秋眠型;5～6级属半秋眠型;7～9级属非秋眠型，其中草原3号、中苜2号、驯鹿、WL903秋眠等级参照《45个苜蓿品种秋眠级初步评定》[5]。所有供试苜蓿材料的品种名称、秋眠级及来源等信息见表2。

表2 供试苜蓿材料及来源Table 2 Source of tested alfalfa materials

1.3 试验方法

1.3.1 试验设计 2014年5月20日，在和林格尔试验地以条播方式播种8份苜蓿品种，小区面积10 m2(2 m×5 m)，采用随机区组设计，每份材料设置3次重复，行距40 cm，播种前各试验小区均未施底肥，播种后及时镇压。草地管理期间，进行人工除草，并在返青期、现蕾期及入冬前分别灌水1次。在2015-2017年每年初花期(6月10日-6月16日、7月14日-7月20日、8月19日-8月27日)进行3次人工刈割，留茬高度5 cm，测定苜蓿的产量和营养成分指标。

1.3.2 测定指标及方法 每次刈割前，随机选取小区内10株苜蓿单株测定其自然高度，求平均值。初花期每个小区取鲜样0.5 kg，分离茎叶，风干后分别称茎和叶重量，计算茎叶比。

刈割后每隔10 d测量一次植株高度，测定3次，植株高度与生长天数之比即再生速度。

在苜蓿初花期进行刈割，测定鲜草产量，从刈割后苜蓿中称取1.0 kg，在65℃烘箱内烘干24 h，称重后再烘6 h，烘干至恒重并称重。折算每hm2苜蓿干草产量(kg·hm-2)。

每年10月15日-11月1日，在每个小区株行内随机选取1 m长样段，3次重复，记录每个样段内植株数，翌年苜蓿返青后调查存活植株数，计算苜蓿越冬率。

越冬率(winter surviving rate，WSR)=N(越冬前的存活株数)/N1(越冬后的存活株数)×100%

采用实验室常规方法测定干物质(dry matter，DM)质量分数;利用FOSS Kjeltec 8400凯氏定氮仪测定粗蛋白质(crude protein，CP)质量分数(参照GB/T 6432-94);利用Ankom分析系统滤袋法测定酸性洗涤纤维(acid detergent fiber，ADF)和中性洗涤纤维(neutral detergent fiber，NDF)参照《饲草分析及饲料质量检测技术》[7]进行测定。

相对饲用价值(relative feed value，RFV):RFV是衡量干草品质的重要指标[7]，可用中性洗涤纤维(NDF)和酸性洗涤纤维(ADF)计算得出，计算公式如下:

式中:干物质随意采食量(dry matter intake，DMI)，可消化干物质(digestible dry matter，DDM)。

1.4 数据分析

采用Excel 2010进行数据处理，Sigma Plot作图。采用SAS 9.1统计软件进行方差分析和相关性分析。应用模糊数学隶属函数法[3，8]，将8个参试苜蓿品种的10个指标(株高、茎叶比、再生速度、干草产量、越冬率、干物质、粗蛋白、酸性洗涤纤维、中性洗涤纤维、相对饲用价值)进行综合评价，求苜蓿各指标隶属函数值，若所测指标与苜蓿的生产性呈正相关，则

若所测指标与苜蓿的生产性呈负相关，则

式中:Fij为i草种j指标值;Xij为鉴定i草种j指标隶属值;Ximax为所鉴定i草种j指标最大值;Ximin为所鉴定i草种j指标最小值。将i草种各指标隶属函数值进行累加，求出平均隶属函数值，平均值越大该苜蓿生产性越强。最后对8个苜蓿的生产性能进行比较，得出各苜蓿强弱顺序。

2 结果与分析

2.1 不同苜蓿品种与年份方差分析

2015-2017年，不同秋眠级品种、年份对苜蓿各指标进行双因素方差分析(表3)，结果表明，品种和年份对DM、CP、NDF、ADF、越冬率、株高和产量均存在极显著差异(P＜0.01)，其中品种与年份对CP、NDF、ADF、RFV、越冬率和产量具有极显著(P＜0.01)的互作，品种与年份对DM存在显著互作(P＜0.05)，其他指标对品种与年份均无显著的互作。

表3 不同秋眠级苜蓿品种、年份对苜蓿各指标的双因素方差分析(F值)Table 3 Two-factor analysis of variance(ANOVA)on the indexes of different alfalfa varieties and year

2.1.1 不同苜蓿品种越冬率比较 由图1可知，不同秋眠级苜蓿品种之间越冬率存在明显差异，在2015和2016年草原3号、中苜2号和驯鹿苜蓿越冬率较高，3个品种之间差异不显著(P＞0.05)，但显著高于三得利、赛迪、WL525、WL903苜蓿品种(P＜0.05);2017年草原3号苜蓿越冬率最高(97.96%)，显著高于其他苜蓿品种(P＜0.05)，是WL903苜蓿越冬率的1.36倍。由图2可以看出，草原3号3年越冬率平均值(98.35%)最高;其中草原3号、中苜2号、驯鹿与金皇后苜蓿越冬率差异不显著(P＞0.05)，但显著高于其他苜蓿品种(P＜0.05);金皇后苜蓿越冬率(94.82%)与三得利(89.17%)差异不显著(P＞0.05)，但显著高于WL525、赛迪、WL903苜蓿(P＜0.05)。通过3年越冬率调查发现，秋眠级越高的苜蓿品种，其越冬率越低，说明秋眠级与越冬率存在相关关系。

图1 不同苜蓿品种3年越冬率比较Fig.1 Comparison of winter surviving rate of different alfalfa varieties

图2 不同苜蓿品种3年越冬率平均值比较Fig.2 Comparison of the mean winter surviving rate of different alfalfa varieties in three years

2.1.2 不同苜蓿品种干草产量比较 由图3可知，种植第2年(2015)，中苜2号苜蓿干草产量最高(11401.10 kg·hm-2)，显著高于其他苜蓿材料(P＜0.05)。种植第3年(2016)，中苜2号干草产量最高(12594.05 kg·hm-2)，其次是金皇后，二者显著高于其他苜蓿品种(P＜0.05);苜蓿干草产量较低的是WL525和驯鹿。种植第4年(2017)，中苜2号苜蓿干草产量最高(12208.78 kg·hm-2)，其次是金皇后和草原3号，显著高于其他苜蓿品种(P＜0.05)。3年试验结果表明，中苜2号苜蓿3年干草产量平均值最高(12067.98 kg·hm-2)，其次是金皇后苜蓿，中苜2号苜蓿干草产量是驯鹿苜蓿的1.71倍;三得利、WL525、赛迪、WL903、驯鹿苜蓿品种3年干草产量平均值较低，不适宜呼和浩特地区种植。

2.1.3 不同苜蓿品种3年株高、茎叶比和再生性均值的比较 由表4可以看出，植株高度可充分反应牧草生长的状况。第1茬草3年平均株高为82.56～92.43 cm，其中以中苜2号最高，显著高于其他苜蓿材料(P＜0.05)。再生性在一定程度上反映了牧草生长能力的强弱具体表现。不同苜蓿材料3年平均生长速度存在一定差异，其中引自国外的2个苜蓿品种金皇后和三得利一茬草生长速度较快，分别为1.72、1.68 cm·d-1，显著高于其他苜蓿品种(P＜0.05)。通过不同茬次苜蓿株高和再生性的测定结果表明，不同苜蓿品种之间2茬草和3茬草株高和生长速度差异较小，第2茬草株高和生长速度明显高于第1茬和第3茬。茎叶比是判断苜蓿品质的重要指标，茎叶比小，叶的含量多，蛋白质含量丰富，适口性较好，饲草品质高。不同苜蓿品种茎叶比差异不明显，第1茬草，不同苜蓿品种的茎叶比为1.15～1.31，其中以中苜2号茎叶比最低，驯鹿茎叶比最高;第2茬草，中苜2号茎叶比(1.11)较低，与草原3号差异不显著(P＞0.05)，但显著低于其他苜蓿材料(P＜0.05)。通过对不同茬次苜蓿茎叶比的比较发现，2茬草和3茬草茎叶比均低于第1茬草，说明2、3茬草叶量大，蛋白含量高，品质优良。

图3 不同苜蓿品种干草产量比较Fig.3 Comparison of hay yield of different alfalfa varieties

2.1.4 不同苜蓿品种3年营养品质比较 由表5可知，中苜2号和草原3号的3年平均CP含量均大于20%，其中以中苜2号CP含量最高(21.26%)，是赛迪苜蓿的1.23倍。8个苜蓿品种的ADF含量为29.84%～35.21%，ADF、NDF含量最高的是驯鹿苜蓿，分别为35.21%、54.36%，显著高于其他苜蓿品种(P＜0.05);中苜2号ADF、NDF含量均最低。草原3号DM最高(25.10%)，是 WL903苜蓿的1.05倍，二者差异显著(P＜0.05)。不同苜蓿品种间RFV值最高的是中苜2号，其次为草原3号，二者无显著差异;驯鹿的RFV值最低，显著低于其他苜蓿材料(P＜0.05)。

2.2 相关性分析

相关分析结果表明，不同苜蓿品种各性状间存在一定程度的相关关系，其中秋眠等级与越冬率之间存在极显著负相关关系(P＜0.01)，相关系数为-0.984，表明秋眠级越高的苜蓿品种其越冬率越低。秋眠等级与产量之间也存在负相关，相关性不显著(P＞0.05)。CP含量与RFV存在极显著正相关关系(P＜0.01)，相关系数为0.878，说明蛋白含量越高相对饲用价值越好。CP含量与茎叶比存在显著负相关(P＜0.05)，表明茎叶比越小，叶占的比例大，饲草蛋白含量高。ADF、NDF与RFV存在极显著负相关关系(P＜0.01)，说明饲草中纤维素和木质素含量越高，牧草适口性差，相对饲用价值越低(表6)。

表4 不同苜蓿品种3年株高、茎叶比和再生性的比较Table 4 Comparison of plant height,regrowth and stem/leaf of different alfalfa varieties

表5 不同苜蓿品种干物质、粗蛋白、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维和相对饲用价值的比较Table 5 Comparison of dry matter,crude protein,neutral detergent fiber,acid detergent fiber and relative feed value of different alfalfa varieties(%)

2.3 隶属函数值比较

采用模糊数学隶属函数法求苜蓿各指标隶属函数值(表7)，将8个苜蓿品种10项指标隶属函数值进行累加，求出平均隶属函数值，最后得出中苜2号(0.557)、金皇后(0.546)、草原3号(0.523)平均隶属函数值较高。在8个不同秋眠等级苜蓿品种间以中苜2号、金皇后、草原3号表现最为优异，三得利、WL903、WL525、赛迪和驯鹿苜蓿品种表现较差。因此，在呼和浩特地区引种，应优先考虑秋眠等级1～3级的苜蓿品种。

表6 不同苜蓿品种各指标相关性分析Table 6 Correlation analysis of different indexes of different alfalfa varieties

表7 不同苜蓿品种隶属函数值比较Table7 Comparison of membership value of different alfalfa varieties

3 讨论

通过对不同苜蓿品种秋眠等级与越冬率关系进行分析发现，不同秋眠级苜蓿品种越冬率存在明显差异，秋眠等级1～3级的草原3号、中苜2号、驯鹿和金皇后越冬率均大于90%，秋眠等级低的苜蓿品种其越冬率高。卢欣石[9]对国内23个审定苜蓿品种及92个地方品种的秋眠级别进行了测定，结果发现苜蓿秋眠级别与其耐寒能力有直接关系，可作为引种、生态区划及产量预测的重要依据。根据相关性分析得出，秋眠等级与越冬率之间存在极显著负相关关系，这与Brouwer等[10]和Brummer等[11]研究结果基本一致，说明秋眠等级低的苜蓿品种越冬能力相对较强，更适应当地寒冷的气候条件。秋眠性和抗寒性在一定程度上存在相关关系，但二者不是一个性状，今后通过杂交育种可将弱秋眠和强抗寒基因重组进而培育出弱秋眠强的抗寒性苜蓿品种。

苜蓿产量和品质是衡量苜蓿生产性能的重要指标，要想获得高产优质的品种，必须具有高产材料极其适宜的环境条件[12]。本研究发现，中苜2号和金皇后在干草产量方面优于其他苜蓿品种，而中苜2号和草原3号在CP和NDF含量方面表现比较突出，3个苜蓿品种越冬率均较高，而驯鹿苜蓿则表现异常，虽然越冬率相对较高，但产量过低，品质较差，可能与该地区干旱少雨、土壤呈弱碱性有关。而秋眠等级7～9级的赛迪、WL525、WL903苜蓿不仅干草产量和CP含量均表现较差，其越冬率也较低，由此进一步说明秋眠等级与越冬率存在负相关关系。不同苜蓿材料间再生性存在一定差异，其中引自国外的2个苜蓿品种三得利和金皇后再生速度快，较国内品种再生性强。通过对不同茬次苜蓿株高和再生性的测定发现，第2茬草株高和再生速度明显高于第1茬和第3茬，可能在第2茬苜蓿草生长期间该地区气温升高、降水量增多等因素有关。高婷等[13]对不同秋眠性苜蓿品种生产性能研究发现，不同秋眠等级苜蓿品种在同一生态区的株高和干草产量存在明显差异，与本研究结果相一致。引自国外的苜蓿品种金皇后在本地区产量表现较好，生产性能高于当地品种，这与王成章等[14]的研究结果相一致。而秋眠级2级的驯鹿和秋眠级7～9级的赛迪、WL525、WL903苜蓿在当地表现较差，不适宜当地生产需求。由此说明苜蓿在正常气候条件下，其秋眠等级与苜蓿产量的相关性不显著，这与Malinowski等[15]研究结果趋于一致，其研究发现半干旱半湿润气候条件下，秋眠等级与苜蓿的生产性能并无关联。其他研究也表明在冬季较温暖地区，确立适宜的收获制度才是影响苜蓿产量的主要因素，而秋眠等级是影响苜蓿产量的次要因素[16-18]。

营养成分是鉴定苜蓿品质的重要指标，其中CP、ADF和NDF含量是营养成分主要组成部分可直接反映苜蓿的营养价值[19-21]。苜蓿CP含量越高，ADF、NDF含量越低，其营养价值越高，RFV值越高表明该饲草中纤维素和半纤维素等含量较低，其品质较优。从本研究结果可以看出，8个苜蓿品种间CP、NDF、ADF含量均存在明显差异，其中CP含量(20%左右)越高，ADF和NDF含量越低，则苜蓿的营养价值越好，与肖燕子等[22]的研究结果相一致。CP是家畜必需的营养物质;ADF与饲草料的消化率有关，饲草料中ADF含量越高，则越不易被家畜消化;而饲草中NDF含量与家畜采食量密切相关，NDF含量越高，则家畜采食量越少[23]。本研究中，中苜2号和草原3号苜蓿的3年平均CP含量较高、ADF和NDF含量较低，说明中苜2号和草原3号在营养价值方面优于其他苜蓿品种，这可能与该地区降水量少，蒸发量大，国外苜蓿品种受到干旱气候条件的影响程度较大有关。通过相关性分析发现CP含量与RFV存在极显著正相关关系，CP是家畜必需的营养物质，饲草中CP含量、RFV值越高表明该饲草品质越优。本研究中中苜2号和草原3号苜蓿不仅3年平均CP含量高，其RFV值也较高，其次是WL525、三得利和金皇后苜蓿，驯鹿3年平均RFV值最低，这与王成章等[24]的研究结果相一致，CP含量、RFV值高，主要是因为该饲草中纤维素、半纤维素、木质素等含量较低所致。

有效筛选苜蓿品种并对品种生产性能进行评价是引种研究工作的重要内容。大量研究表明，不同地区因气候、土壤等条件差异，在引进新品种时，首先要进行引种试验以确定适宜本地区种植的苜蓿品种，避免盲目引种造成损失。孙万斌等[25]在甘肃不同地区对20个苜蓿品种的生产性能及营养价值进行综合评价，结果发现在不同生态环境下受水热气候条件影响，不同品种紫花苜蓿干草产量、株高、茎叶比、粗蛋白、酸性洗涤纤维和中性洗涤纤维等存在明显差异。郑敏娜等[26]对28个苜蓿品种的生产性能(再生速度、叶茎比、株高和干草产量)和营养指标(粗蛋白、干物质、酸性洗涤纤维和中性洗涤纤维)进行了综合评价，结果发现维多利亚、康赛、WL298 HQ、SK3010、巨能7号苜蓿品种的综合表现最优异，适宜在雁门关地区推广种植。杨向黎等[27]对不同苜蓿品种产量和品质对比发现，从产量和营养价值来看，WL353、WL363、WL-SALT苜蓿品种综合表现较好，适宜山东农作区种植利用。孙建平等[28]对10个苜蓿品种生产性能进行了研究，结果发现不同品种紫花苜蓿的越冬率和干草产量、茎叶比及营养成分含量之间均存在差异，中苜1号、三得利更适合晋北农牧交错区推广。本研究表明，中苜2号、草原3号和金皇后苜蓿干草产量高、营养价值丰富、越冬性强，综合表现较为突出，较适宜在呼和浩特地区种植，由于金皇后、三得利、赛迪、驯鹿、WL525、WL903苜蓿是国外引进品种，适应性有限，下一步要在呼和浩特地区再设立几个试验地点，开展多年观测试验，这样得出的结果将会更为可靠。

4 结论

比较分析不同秋眠等级苜蓿可以发现，秋眠等级1～3级的中苜2号、草原3号和金皇后3个苜蓿品种在3年干草产量方面表现较为突出，其中草原3号和中苜2号在营养品质方面表现较好。通过模糊数学隶属函数法，对8个不同秋眠等级苜蓿品种的10个指标平均隶属函数值进行排序依次是:中苜2号＞金皇后＞草原3号＞三得利＞WL903＞WL525＞赛迪＞驯鹿。比较得出中苜2号平均隶属函数值最高，其次是金皇后苜蓿，均优于当地品种草原3号。综合比较，筛选出中苜2号、草原3号和金皇后苜蓿在干草产量、饲用价值及越冬率等方面均表现最佳，较适宜在呼和浩特地区种植，而在秋眠等级选择上应优先考虑秋眠等级1～3级的苜蓿品种。