甘农1号黑麦在青藏高原高寒牧区的生产性能研究

王伟强，田新会，杜文华

(甘肃农业大学 草业学院，草业生态系统教育部重点实验室，甘肃省草业工程实验室，中-美草地畜牧业可持续发展研究中心，甘肃 兰州 730070)

黑麦(Secalecereale)是一年或越年生禾本科牧草，起源于西南亚小麦族黑麦属，北欧和北非是黑麦的主要产区[1-2]。中国黑麦种植地区主要分布在云南、贵州、内蒙古、甘肃、四川、西藏、新疆等高寒和干旱地区。黑麦具有很强的抗寒和抗旱能力，对土壤有较强的适应性[3]。黑麦具有大而浅的须根系，可防止水土流失，并有效吸收土壤中的养分，根系腐烂后能提高土壤肥力，促进后茬作物生长[4]。黑麦分蘖能力强，能抑制杂草[5]，叶片大，营养品质高，适口性好[6]。黑麦的粗蛋白质含量为10%，但粗纤维含量较高[7]。由于黑麦的青干草或青贮饲料中富含各种矿物质和微量元素，饲喂家畜后不仅可增加日增重，而且可节省精饲料，降低养殖成本[8]。改革开放以来，中国产业结构逐步趋于合理，草牧业在农业总产值所占比重逐渐增大。因此，引进高产优质、抗逆性强的牧草，对中国草牧业生产具有极其重要的意义[9]。

目前国内外有关黑麦的研究主要集中在生产性能、复种模式、染色体特异分子标记、基因组学育种等方面[10-13]。赵方媛等[10]研究表明，黑麦新品系C32在西藏牧区的生产性能良好，营养品质高，适合家畜饲用。杨明进等[11]研究表明，黑麦复种水稻能减少化学除草剂使用量，提高水稻品质。邱玲等[12]对小麦-黑麦的远缘杂交育种提供了实践应用。David等[13]拟利用基因组学方法加速冬季黑麦复杂性状育种的进程。

青藏高原是中国最大、世界海拔最高的高原，平均海拔4 000 m以上，被称为“世界屋脊”[14]。青藏高原最暖月均温也不足10℃，辐射强烈，日照多，气温低，气温日较差大[15-17]。黑麦耐旱、耐寒、耐贫瘠、抗病虫害，在逆境条件下适应性高于小麦，温度在2℃以上就能生根发芽，适合在高海拔、土壤贫瘠区域种植[18-20]。本试验通过研究甘农1号黑麦在青藏高寒牧区(同德、铁卜加、曲水、道孚、红原、西昌和合作)的适应性，来评价甘农1号黑麦的生产潜力，为新品种审定奠定基础。

1 材料和方法

1.1 试验地概况

试验在7个试验点进行，各个试验点的概况如下。

同德试验点：位于青海省同德县。N 35°25′，E 100°58′，海拔3 660 m。该地位于青海省东南部，地处海南、黄南和果洛3个藏族自治州的交接处。高原大陆性气候，日照时间长，太阳辐射强，气候温凉寒冷，年均气温0.5℃，年均降水量440 mm，无绝对无霜期。土壤类型为暗栗钙土。

铁卜加试验点：位于青海省铁卜加草原改良试验站，N 37°13′，E 99°45′，海拔3 270 m。该试验站东临青海湖，西与海西州天峻县毗邻。干旱大陆性气候，日照强烈，昼夜温差大。年均气温-0.7℃，年均降水量392 mm，无绝对无霜期。土壤类型为暗栗钙土。

曲水试验点：位于西藏自治区拉萨市曲水县。N 29°25′，E 90°18′，海拔4 700 m。曲水县属雅鲁藏布江中游河谷地带，地势平坦。温带半干旱气候，年均温7.5℃，年均降水量444 mm，主要集中在5-9月，无霜期133 d。土壤类型为潮土。

道孚试验点：位于四川省甘孜藏族自治州道孚县乾宁种畜场，N 30°30′，E 101°29′，海拔3 504 m。道孚县位于四川省西北部，甘孜州东北部。寒温带大陆性季风气候，昼夜温差大。冬长夏短，冬寒干燥。年均温4.6℃，年均降水量926.3 mm，多集中在6-9月，无霜期113 d。土壤类型为山地棕壤土。

红原试验点：位于四川省阿坝藏族羌族自治州红原县四川省草原科学研究院牧草试验基地，N 32°47′，E 102°32′，海拔3 460 m。红原县位于四川省西北部，大陆性高原寒温带季风气候，无明显四季界线，气候偏冷，春秋短促，长冬无夏。年均温1.1℃，年均降水量738 mm，无绝对无霜期。土壤类型为亚高山草甸土。

西昌试验点：位于四川省西昌市。N 27°89′，E 102°23′，海拔1 580 m。西昌市位于四川盆地南部山区。热带高原季风气候，冬暖夏凉、雨量充沛、降雨集中，日照充足。白天太阳辐射强，昼夜温差大。年均温18 ℃，年降水量1 020 mm，无霜期273 d。土壤类型为砂质土。

合作试验点：位于甘肃省合作市。N 35°01′，E 102°91′，海拔2 884 m。合作市地处青藏高原的东北端，甘、青、川三省交界处。气候为高寒湿润季风气候，全年日照充足，太阳能利用率高，自然灾害频繁。年均温1.5℃，年降水量545 mm，集中于7-9月。无霜期48 d。土壤类型为高寒草甸土。

1.2 试验设计

3因素随机区组设计，3个因素分别为黑麦品种、试验点和年份。黑麦品种设2个水平，分别为甘农1号黑麦(V1)、冬牧70黑麦(V2)；试验点设7个水平，分别为青海同德(E1)、青海铁卜加(E2)、拉萨曲水(E3)、四川道孚(E4)、四川红原(E5)、四川西昌(E6)和甘肃合作(E7)；年份设2个水平，分别为2018年(Y1)和2019年(Y2)。

1.3 种植管理

2年7个点的试验设计相同。条播，行距20 cm，播种深度3～4 cm，小区面积3 m×5 m。4次重复。试验地周围种植1 m的保护行，实际播种量以理论播量650万基本苗/hm2计算而得。播种前每个小区施磷二铵930 g作为基肥，拔节期每小区追施尿素320 g。如果无灌溉条件则在下雨前撒施，有灌溉条件在灌水前撒施，以免烧苗。人工及时防除杂草，以保证所有参试材料的正常生长。

1.4 试验材料

参试材料为甘肃农业大学利用有性杂交和系谱法培育的甘农1号黑麦品种，对照品种为国家黑麦区域试验规定的对照：冬牧70黑麦。

1.5 干草产量测定方法

开花期进行。测产时先去掉小区两侧边行，再将余下的13行留中间4 m，然后去掉两头，实测所留10.4 m2的鲜草产量。测产后，从每个小区随机取3～5把草样，将4个重复的草样混合均匀，取约1 000 g样品，剪成3～4 cm长度。将样品置于烘箱中，在65～70℃烘干48 h，取出放置室内冷却回潮24 h后称重，然后再放入烘箱在60～65℃下烘干8 h，取出置于室内冷却回潮24 h后称重，直至两次称重之差不超过2.5 g为止。

1.6 统计分析

用Microsoft Excel 2016处理数据和作图。用SPSS 19.0中随机区组设计的试验方法对品种、试验点、年份、品种×试验点、品种×年份、试验点×年份和品种×试验点×年份的干草产量进行显著性分析。如果差异显著，则分别利用Duncan法进行多重比较。试验结果以“平均数±标准误”表示。

2 结果与分析

方差分析(表1)表明，单因素，品种间干草产量存在极显著差异(P<0.01)；试验点间干草产量存在显著差异(P<0.05)；年份间干草产量无显著差异。二因素，品种×试验点、品种×年份和试验点×年份交互作用间干草产量均存在极显著差异(P<0.01)。品种×试验点×年份三因素交互作用间干草产量存在极显著差异(P<0.01)。需对上述存在显著差异的指标进行多重比较。

表1 单因素间、二因素和三因素交互作用间黑麦品种干草产量的方差分析

根据F测验，黑麦品种间2年7个试验点的平均干草产量差异最大，其次为品种×试验点×年份交互作用的干草产量。

2.1 单因素间干草产量的差异

2个黑麦品种中，V1的平均干草产量极显著高于对照(V2)(表2)。7个试验点中，E6的平均干草产量显著高于E1、E2、E3、E4和E5，与E7无显著差异。年份间的多重比较表明，2019年(Y2)的平均干草产量高于2018年(Y1)，但无显著差异。

表2 单因素间黑麦干草产量的多重比较

2.2 二因素交互作用间干草产量的差异

品种×试验点交互作用间的多重比较表明，7个试验点V1的平均干草产量均极显著高于V2，其中V1E7的平均干草产量最高，显著高于除V1E6的其他处理；品种×年份交互作用间的多重比较表明，2018和2019年7个点V1的平均干草产量均极显著高于V2，其中V1Y2的平均干草产量最高，显著高于V2Y1和V2Y2，与V1Y1差异不显著；试验点×年份交互作用间的多重比较表明，7个试验点及不同年份2个黑麦品种的平均干草产量差异较大，变幅为5.96～17.34 t/hm2，其中E7Y2的平均干草产量最高，极显著高于其他处理(图1)。

图1 二因素交互作用间黑麦干草产量的多重比较

2.3 品种×试验点×年份交互作用间干草产量的差异

品种×试验点×年份交互作用间的多重比较(表3)表明，同一年份同一试验点V1的干草产量均显著或不显著高于V2，其中V1E7Y2的干草产量最高，显著高于其他处理；V2E7Y1的干草产量最低，显著低于除V2E1Y2、V2E2Y1、V2E3Y1和V2E4Y2之外的其他处理。

表3 品种×试验点×年份交互作用的黑麦干草产量的多重比较

3 讨论

牧草产量是畜牧业发展的物质基础，也是衡量一个国家农业发展状况的重要标志之一，在发达国家，畜牧业占农业的50%以上，是现代农业的重要支柱[21-22]。随着农业产业结构的调整和中国畜牧业发展的不断推进，优质牧草的短缺已成为我国实现优质高效畜牧业发展的瓶颈，在此背景下，培育优质牧草显得十分迫切[23]。黑麦由于生物量高和抗逆性强，已成为促进中国种植业和畜牧业协调发展的新型牧草[24]。

3.1 单因素间黑麦干草产量的差异及原因

牧草产量的高低取决于其遗传特性，但也受环境因素影响[25]。从黑麦品种看，甘农1号黑麦的平均干草产量(11.94 t/hm2)显著高于对照(冬牧70)(7.23 t/hm2)，这是由于甘农1号黑麦的分蘖性能较强，株高略高于冬牧70，所以干草产量较高。7个试验点，西昌试验点2个黑麦品种的平均干草产量(11.86 t/hm2)高于其他试验点，这主要是因为西昌试验点的年均温高(18℃)，降水多(1 020 mm)，能够满足黑麦对热量和水分的需求，这与张钛仁等[25]的研究一致。

3.2 二因素交互作用间黑麦干草产量的差异及原因

品种×试验点间甘农1号黑麦在合作点的平均干草产量最高(15.91 t/hm2)，说明合作点的气候特征更适宜于甘农1号黑麦的生长。品种×年份交互作用表明，2018和2019年甘农1号黑麦的平均干草产量均极显著高于冬牧70，说明甘农1号黑麦的丰产性和稳产性较好，更适合青藏高寒牧区的气候条件，2019年甘农1号黑麦的平均干草产量最高，主要是由于相对于2018年，2019年黑麦生长期间降水量较多、温度较高。试验点×年份交互作用间，2019年合作试验点黑麦的平均干草产量最高(17.34 t/hm2)，主要是因为水肥条件对牧草饲料作物的草产量有不同程度影响[26-27]，说明2019年合作点的水肥条件和气候等诸多因素更适合于黑麦的生长。

3.3 三因素交互作用间黑麦干草产量的差异及原因

品种×试验点×年份交互作用中，同一年份同一试验点甘农1号黑麦的干草产量均显著或不显著高于冬牧70，更进一步说明其丰产性和稳产性较好。另外，水分对甘农2号黑麦草产量的影响较大，由于2019年合作试验点黑麦生长季降水较多，干草产量最高(23.69 t/hm2)。

4 结论

甘农1号黑麦适合在青海同德和铁卜加，拉萨曲水，四川道孚、红原和西昌，以及甘肃合作种植，草产量高，丰产性和稳产性好，甘肃合作为最佳种植区，生长季雨水充沛有利于提高草产量。

综合不同年份、不同试验点间不同黑麦品种的干草产量分析可得，甘农1号黑麦的生产性能均优于冬牧70，更适宜于青藏高寒牧区推广种植。