河北坝上地区野豌豆属牧草的适应性评价

谢 楠，冯 伟，智健飞，杜姿璇，刘振宇，刘忠宽

（河北省农林科学院农业资源环境研究所 / 河北省肥料技术创新中心, 河北 石家庄 050051）

河北省是我国草原资源大省之一，全省草原总面积284.64 万hm2。坝上地区草原面积占全省草原面积的40.6%，但近年来，由于干旱少雨，约40%草地退化沙化严重[1]，特别是在降水量350 mm 左右的区域，由于抗逆、优质牧草品种的匮乏，导致草地生产力水平逐渐下降。当前，坝上地区种植的栽培草地主要以禾本科牧草为主，豆科牧草次之；禾本科建群种主要来自披碱草(Elymus dahuricus)、老芒麦(E. sibiricus)和燕麦(Avena)，种类相对丰富，豆科牧草主要为紫花苜蓿(Medicago sativa)，种类单一，而且苜蓿相对耗水[2]，在年均降水量350 mm 左右的坝上地区是否适宜推广还需探讨。基于此，积极挖掘筛选适合坝上地区种植的其他优质豆科牧草，既能丰富草地资源物种多样性，又能有效改善草地的土壤肥力[3]，还能补充坝上地区蛋白饲草的不足。研究结果对促进坝上地区草牧业可持续发展具有重要作用。

毛苕子(Vicia villosa)、箭筈豌豆(V. sativa)均为豆科野豌豆属一年生草本植物，是优良的饲草和绿肥兼用作物[4]，具有地域适应性强、产草量高、营养价值高、耐旱、耐盐碱等特性，在高寒区广泛种植[5]。国内外学者对野豌豆属牧草生产性能、品质及适应性的研究已有报道，如在西宁市北郊筛选出适宜高寒区种植的毛苕子品种，并明确了其农艺性状的评价指标[6]；在甘肃省甘南地区对4 个春箭筈豌豆品种的产量与品质评价研究表明‘兰箭1 号’较好[7]；在鲁东南地区对箭筈豌豆的研究表明，‘兰箭’的3 个品种均不适宜在该地区推广种植[8]；在甘肃武威地区筛选出了适宜种植的7 份箭筈豌豆材料，并确定了相应的种植模式[4]；在贵州筛选出适宜种植生长的箭筈豌豆品种5 份[9]；箭筈豌豆等用作饲料在土耳其和巴基斯坦广泛种植，Yücel 等[10]的研究表明，‘品系2639’、‘2637’、‘Kubilay-82’、‘Nilüfer’和‘Uludağ’在土耳其种植干草产量较高，适应性较好；Larbi等[11]在地中海地区的研究表明，‘品系2023’和‘2567’干草产量较高。可以看出，上述研究均是针对不同生态区开展的，材料选择和评价方法上也有所差异。然而，河北坝上地区野豌豆属牧草种植较少，关于野豌豆属牧草在该地区的适应性研究未见报道。因此，本研究立足河北坝上地区干旱缺水的生态实际，以引自国内冷凉地区的不同毛苕子和箭筈豌豆品种为试验材料，从生育期、产量性状、品质性状等方面进行其适应性的系统评价分析，以期筛选出适应性强、高产、优质的豆科野豌豆属牧草种类，为坝上地区退水还旱、休耕种草以及草牧业政策的实施提供优质饲草，也为野豌豆属牧草在坝上地区的种植、推广提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试品种共9 个，其中毛苕子品种4 个，分别为‘山东早熟苕’、‘毛荚野豌豆’、‘腾选苕’和‘土库曼苕’；箭筈豌豆品种5 个，分别为‘陇箭2 号’、‘异叶箭豌’、‘山西春箭豌’、‘盐城青’和‘匈牙利’，均由甘肃农业科学院土壤肥料与节水农业研究所提供。

1.2 研究方法

1.2.1试验地概况

试验地位于张家口市察北管理区的国家牧草产业技术体系张家口综合试验站(114°00′～118°15′ E，41°10′～42°20′ N)。属于温带大陆性季风气候，无霜期短，风大沙多且降水少。年平均气温2.9 ℃，年均降水量350 mm，年均蒸发量1 800 mm。试验地土壤类型为沙壤土，0-20 cm 耕层土壤基础养分含量为有机质21.44 g·kg-1，碱解氮107.03 mg·kg-1，速效磷5.72 mg·kg-1，速效钾124.60 mg·kg-1，pH 8.03。

1.2.2 试验设计

采用随机区组设计，3 次重复，小区面积15 m2(行长5 m，宽3 m)，行距40 cm，每小区播种7 行。试验分别在2019 年5 月29 日和2020 年6 月5 日进行播种，条播，播量45 kg·hm-2，播种深度3 cm。播种后采用喷灌灌溉，灌水量300 m3·hm-2。各品种出苗后的生育期内不再进行灌溉，全生育期不进行追肥，视试验地情况及时锄草。当每小区品种进入结荚期后测定产量和品质等相关指标。其中，为便于各品种完成全生育期的调查，在上述试验小区的邻近地块，采用顺序播种方式对各品种单独播种，不设重复，小区面积6 m2(行长5 m，宽1.2 m)，播种及田间管理方式与测产小区相同。

1.3 测定指标与方法

1.3.1 物候期

田间记载毛苕子、箭筈豌豆不同品种的生育时期，主要包含分枝期、现蕾期、开花期、结荚期、成熟期。其中，分枝期、现蕾期、开花期和结荚期的调查是以50%的植株达到某一物候期为标准，成熟期以70%的荚果成熟为标准(毛苕子荚果变黄白，箭筈豌豆荚果变褐黄)，在接近某一物候期时需每天进行观测；最后统计各品种的生长周期。

1.3.2 产量指标

株高：刈割前，每小区随机取长势均匀的10株，分别测量从地面至植株最高部位的高度，计算平均值。

茎叶比：测产时，每小区分别随机取鲜草样500 g左右，将其茎、叶分开，荚和花包括在叶内，105 ℃杀青30 min，65 ℃烘干至恒重后称重，计算茎叶比(茎质量/叶质量)。

鲜干比：测产时，每小区随机取500 g 鲜草样称重，105 ℃杀青30 min，65 ℃烘干至恒重后称干草样重，然后计算鲜干比(干/鲜)。

草产量：测产时去掉边行和两侧各50 cm 行头，对剩余面积全部刈割进行测产，之后折算成公顷产量，并通过品种的鲜干比折算干草产量。

1.3.3 营养品质

采用蒽酮-硫酸法[12]测定可溶性糖(water soluble carbohydrates, WSC)含量，采用马福炉550 ℃灰化法测定粗灰分(crude ash, Ash)含量，采用凯氏定氮法[13]测定粗蛋白(crude protein, CP)含量，采用索氏提取法[14]测定粗脂肪(ether extract, EE)含量，采用范式洗涤纤维法[15]测定中性洗涤纤维(neutral detergent fiber, NDF)含量和酸性洗涤纤维(acid detergent fiber, ADF)含量。然后计算相对饲用价值(relative feed value, RFV)[16]，计算公式为：

式中：DMI(dry matter intake, DMI)为粗饲料干物质随意采食量(以占体重的百分比表示，%)；DDM(digestible dry matter, DDM)为可消化的干物质(以占干物质的百分比表示，%)；NDF为中性洗涤纤维含量(%)；ADF为酸性洗涤纤维含量(%)。

1.4 数据处理

采用Excel 2007 进行试验数据处理，运用SPSS 22.0 软件进行单因素方差分析(One-way ANOVA)，Duncan 法进行多重比较。表中所列数据为2019-2020 年两年试验数据的平均值。

2 结果与分析

2.1 野豌豆属两种牧草的生育进程

相同年份不同牧草的生育进程不同，不同年份相同牧草的不同品种间生育进程差异不大(表1)。2019 年毛苕子的平均生长周期99 d左右，长于箭筈豌豆的94 d，2020 年毛苕子的平均生长周期106 d左右，长于箭筈豌豆的99 d。从平均两年的生长周期可以看出，毛苕子的平均生长周期为102 d，比箭筈豌豆多5 d。供试品种的生育进程所示，箭筈豌豆除‘山西春箭豌’外，其他品种从开花至成熟均早于毛苕子。不同年际间各品种达到开花期的时间不一致，2019 年各品种7 月底相继进入开花期，2020 年最晚的品种于8 月11 日达到开花期，年际间大约相差13 d。‘陇箭2 号’、‘异叶箭豌’、‘盐城青’和‘匈牙利’4 个箭筈豌豆品种相对早熟，生长周期从播种至成熟不足100 d，‘山东早熟苕’、‘毛荚野豌豆’和‘土库曼苕’品种生长周期略长，较最早的品种相差10 d左右。9 个供试品种的生长周期为91～106 d，均能在坝上地区正常生长，完成整个生育周期。

表1 野豌豆属不同品种的生育期比较Table 1 Comparison of growth period of different varieties of Vicia

2.2 野豌豆属两种牧草的产量性状比较

连续两年对野豌豆属不同牧草的产量性状分析得出(表2)，供试毛苕子品种间鲜草产量无显著差异(P＞ 0.05)；干草产量以‘土库曼苕’最高，达4 016.72 kg·hm-2，显著高于‘山东早熟苕’(P＜ 0.05)，但与‘腾选苕’和‘毛荚野豌豆’差异不显著(P＞ 0.05)；不同毛苕子品种的株高介于96.17～102.02 cm；茎叶比介于0.57～0.60；鲜干比介于0.21～0.23，这3 个性状指标不同品种间均无显著差异(P＞ 0.05)。

表2 野豌豆属不同牧草品种的产量性状比较Table 2 Comparison of yield traits of different forage varieties of Vicia

供试箭筈豌豆品种的鲜、干草产量之间无显著差异(P＞ 0.05)；‘匈牙利’品种的株高为62.20 cm，与‘盐城青’品种间无显著差异(P＞ 0.05)，其他3 个品种的株高显著低于‘匈牙利’(P＜ 0.05)，但与‘盐城青’无显著差异(P＞ 0.05)；不同箭筈豌豆品种的茎叶比介于0.47～0.67，其中‘盐城青’品种的茎叶比显著低于其他4 个品种(P＜ 0.05)，表明其叶片量相对较多；不同品种的鲜干比介于0.28～0.34，以‘山西春箭豌’和‘匈牙利’品种的鲜干比较小，显著低于‘异叶箭豌’(P＜ 0.05)，表明‘异叶箭豌’的含水量相对较低。

综合分析毛苕子、箭筈豌豆两种牧草的产量性状得出，毛苕子鲜草产量、株高、鲜干比与箭筈豌豆显著差异(P＜ 0.05)，其平均鲜草产量是箭筈豌豆的2.89 倍，平均株高比箭筈豌豆高出93.61%，平均鲜干比比箭筈豌豆低26.67%。但两种牧草的干草产量、茎叶比变化因品种而异，毛苕子中以‘土库曼苕’的干草产量显著高于箭筈豌豆的5 个供试品种(P＜0.05)；‘土库曼苕’的茎叶比显著高于箭筈豌豆品种‘盐城青’(P＜ 0.05)，但与其他箭筈豌豆品种间差异不显著(P＞ 0.05)。

2.3 野豌豆属两种牧草的营养品质分析

连续两年对野豌豆属不同牧草的营养品质性状分析得出(表3)，供试毛苕子品种的WSC 含量以‘土库曼苕’最高，为1.80%，显著高于‘腾选苕’和‘毛荚野豌豆’(P＜ 0.05)，但与‘山东早熟苕’品种的WSC含量差异不显著(P＞ 0.05)；不同毛苕子品种的CP 含量无显著差异(P＞ 0.05)；‘山东早熟苕’品种的EE 含量为3.40%，显著高于‘土库曼苕’和‘腾选苕’(P＜ 0.05)；‘毛荚野豌豆’品种的Ash 含量为12.84%，显著高于‘土库曼苕’(P＜ 0.05)，但与‘山东早熟苕’和‘腾选苕’品种间无显著差异(P＞ 0.05)；不同毛苕子品种的ADF 含量介于32.59%～38.01%，‘山东早熟苕’显著低于‘毛荚野豌豆’和‘土库曼苕’(P＜ 0.05)；NDF 含量以‘腾选苕’最高，为47.51%，显著高于品种‘毛荚野豌豆’和‘土库曼苕’(P＜ 0.05)，但与‘山东早熟苕’品种间差异不显著(P＞ 0.05)；不同品种的RFV 值介于119.79～132.23，‘土库曼苕’显著高于‘腾选苕’(P＜ 0.05)，但与其他两个品种间差异不显著(P＞ 0.05)。

表3 野豌豆属不同牧草品种的营养品质比较Table 3 Comparison of nutritional quality of different forage varieties of Vicia

供试箭筈豌豆品种的WSC 含量以‘盐城青’品种最高，为3.12%，显著高于其他4 个品种(P＜ 0.05)，‘异叶箭豌’和‘山西春箭豌’品种的WSC 含量较低，显著低于其他3 个品种(P＜ 0.05)；‘山西春箭豌’品种的CP 含量为20.63%，显著高于‘陇箭2 号’和‘盐城青’(P＜ 0.05)，但与‘匈牙利’和‘异叶箭豌’品种间无显著差异(P＞ 0.05)；不同品种的EE 含量介于2.62%～3.10%，以‘山西春箭豌’和‘匈牙利’品种的EE 含量较小，显著低于其他3 个品种(P＜ 0.05)；箭筈豌豆的Ash 含量和ADF 含量品种间无显著差异(P＞0.05)；不同品种的NDF 含量介于42.01%～45.85%，‘异叶箭豌’显著低于‘陇箭2 号’(P＜ 0.05)，但与其他3 个品种间差异不显著(P＞ 0.05)；不同箭筈豌豆品种的RFV 值介于125.82～139.71，以‘匈牙利’品种的RFV 值较高，显著高于‘陇箭2 号’和‘山西春箭豌’(P＜ 0.05)，但与其他两个品种间无显著差异(P＞ 0.05)。

综合分析毛苕子、箭筈豌豆两种牧草的营养品质性状得出，毛苕子的平均WSC 含量和RFV 值低于箭筈豌豆，平均CP 含量、EE 含量、Ash 含量、ADF 含量和NDF 含量5 个营养品质指标均高于箭筈豌豆。但两种牧草的各营养品质指标变化因品种而异，毛苕子中‘土库曼苕’的WSC 含量与‘异叶箭豌’品种间差异不显著(P＞ 0.05)，显著低于其他箭筈豌豆品种(P＜ 0.05)；‘土库曼苕’的CP 含量显著高于‘陇箭2 号’和‘盐城青’(P＜ 0.05)，但与其他3 个箭筈豌豆品种间无显著差异(P＞ 0.05)；‘土库曼苕’的EE 含量显著高于箭筈豌豆品种‘山西春箭豌’和‘匈牙利’(P＜ 0.05)，但与其他箭筈豌豆品种间差异不显著(P＞ 0.05)；‘土库曼苕’的ADF 含量显著高于箭筈豌豆‘盐城青’和‘匈牙利’(P＜ 0.05)，但与其他箭筈豌豆品种间差异不显著(P＞ 0.05)；毛苕子‘土库曼苕’的Ash 含量、NDF 含量和RFV 值与箭筈豌豆的5 个供试品种差异均不显著(P＞ 0.05)。

3 讨论

观测记载物种的物候期，可掌握其植株生长、开花、结实等规律，以鉴定其在新生境的适应性，并根据生长发育规律进行品种选育及采取相应措施以获得较高的产量和品质[17]。同时，物候期也是评价物种适应性的重要指标之一[18]。本研究结果显示，两种野豌豆属牧草的生育进程有所差异，毛苕子平均两年的生长周期为102 d，长于箭筈豌豆的97 d。但供试的两种野豌豆属牧草在河北坝上地区均能正常生长，完成整个生育周期，满足生产要求。因此，从物候期来看，引进的野豌豆属牧草在河北坝上地区种植，不仅可丰富当地豆科牧草种质资源，而且也为品种在该地区的推广奠定了基础。

河北坝上地区栽培草地中应用较多的豆科牧草是紫花苜蓿，但是干旱缺水是影响坝上地区紫花苜蓿产量及越冬返青率的主要因素，徐丽君等[19]的研究结果也表明，河北坝上地区属于紫花苜蓿的次适宜区。丁宁等[20]连续4 年对坝上地区紫花苜蓿的需水量研究发现，主生长期的需水量为431.2～712.8 mm，因此，在年平均降水量仅有350 mm 左右的区域种植紫花苜蓿，会限制紫花苜蓿的生长。而本研究在全生育期旱作条件下，毛苕子品种的平均干草产量能达到3 531.90 kg·hm-2，箭筈豌豆品种的平均干草产量能达到1 700.20 kg·hm-2，其主要原因可能与其生境有关，南志标等[21]研究表明，气温与降水对春箭筈豌豆的表现有重要影响。本研究中毛苕子、箭筈豌豆牧草的生长期在5 月-9 月，而此时期也正是坝上地区雨热同季、光照丰富的季节[22]，此时期种植毛苕子、箭筈豌豆更有利于其产量的提升。

产草量是评价牧草品种适应性强弱、生产力大小以及生产性能的关键指标[23]。株高、鲜干比和茎叶比等农艺性状与产量密切相关[24]，是豆科牧草适应性评价的主要指标。本研究连续两年通过分析毛苕子、箭筈豌豆两种牧草的产量性状得出，引进的箭筈豌豆品种草产量低，株高较矮，其干草产量平均为1 700.20 kg·hm-2，平均株高仅有51.31 cm，草产量及株高均低于毛苕子的平均值。而供试的毛苕子品种中，以‘土库曼苕’的干草产量和株高最高，干草产量能达到4 016.72 kg·hm-2，株高达102.02 cm。由此表明，毛苕子‘土库曼苕’在坝上地区有较好的生产性能，表现出较好的种植前景。

牧草营养价值的高低是评价牧草品质的重要指标，营养价值由所含营养成分决定。CP 含量、EE 含量、ADF 含量和NDF 含量等指标是衡量牧草营养价值的基本指标[25]。本研究中，毛苕子的平均WSC含量低于箭筈豌豆，其他5 个营养品质指标均高于箭筈豌豆。毛苕子4 个品种的CP 含量、EE 含量与舒秋萍和包兴国[26]在毛苕子盛花期收获的全株营养成分研究结果相比有所差异；箭筈豌豆5 个品种的CP 含量、Ash 含量、EE 含量的平均值均高于王雁丽等[27]在箭筈豌豆结荚期的研究结果，相同指标间的差异可能与品种、收获期、生境条件等因素有关，这与马晓霞等[28]的观点一致。本研究中，两种野豌豆属牧草在河北坝上地区种植，结荚期营养成分指标的平均值与姚泽英等[23]在坝上地区对紫花苜蓿初花期的研究结果相比，CP 含量低13.91%；EE 含量低1.65%；Ash 含量高41.18%；ADF 含量高39.66%；NDF 含量高35.96%。这可能与牧草的种类及刈割时期不同有关。常春等[29]研究也指出，在植株生长前期干物质含量积累较少，体内水分含量较多，粗纤维含量较低，而CP 含量相对较高，到后期则反之。因此，结荚期的CP 含量低于初花期，ADF 含量和NDF 含量则高于初花期，符合植株生长规律。本研究中，毛苕子和箭筈豌豆的平均RFV 值在127.02～132.83，不同品种的RFV 值存在显著差异(P＜ 0.05)，可能与品种适应性差异[30]、自身遗传特性等因素有关。根据粗饲料分级标准[31]，供试的两种野豌豆属牧草，除‘腾选苕’属于2 级(103～124)外，其他8 个品种均属于1 级(125～150)，在河北坝上地区种植，营养品质优良。

本研究只是分析了野豌豆属两种牧草单播条件下的产量、品质表现，未从混播角度进行探讨。从提高草地生产力角度，本研究需进一步开展禾本科牧草与毛苕子混播研究，明确混播模式下的最佳组合及比例。同时基于两种野豌豆属牧草生长期的需水量、需水强度及耗水规律还需做进一步研究，充分挖掘野豌豆属牧草在不同栽培管理措施及气候背景下的生产潜力，以使种植效益最大化。

4 结论

供试的9 个品种在河北坝上地区的生长周期为91～106 d，均能完成整个生育周期。通过产量性状、营养品质的分析，综合评价表明，野豌豆属两种牧草毛苕子和箭筈豌豆均适宜在河北坝上地区种植和利用，尤以毛苕子‘土库曼苕’的产草量和营养品质较好，可优先选择利用。研究结果可为河北坝上地区豆科牧草资源的补充，多元化种植结构及栽培草地建植提供技术支撑。