10个白三叶品种在成都平原的生产性能评价

韩重阳，王栓，左粟田，闫三博，汪阳，蔡家邦，马骢毓，张新全，聂刚

（四川农业大学草业科技学院，四川 成都 611130）

近年来，随着我国农业结构调整和居民生活水平不断提高，在新的历史发展背景下，“粮改饲”已逐渐成为我国畜牧业发展的重要途径。尽管牧草种植面积逐年扩大，我国饲草料生产仍难以满足发展迅猛的畜牧业需求［1-3］。成都平原畜牧产业带作为四川省四大优势畜牧业产业带之一［4］，推广利用高产优质牧草是成都平原畜牧产业带高速发展的重要因素之一。白三叶（Trifolium repens）作为一种优质豆科牧草，因其产量高、营养价值高、再生能力强［5］且适应范围广，现已成为我国西南地区栽培饲草、果园生草及人工草地建植的重要豆科牧草之一［6-7］。但我国白三叶育种工作起步较晚，从20世纪80年代才陆续开展白三叶品种登记工作。截至目前，全国审定白三叶品种仅6个，包括引进品种3个，育成品种2个及野生栽培品种1个，生产上大量应用的仍为1988年审定的‘胡依阿’白三叶及2002年审定的‘海法’白三叶［8-10］，远不能满足生产需求。绝大部分引进白三叶品种已通过经济合作与发展组织（Organization for Economic Co-operation and Development，OECD）、北美官方种子认证协会（Association of Official Seed Certifying Agencies，AOSCA）或欧盟（European Union，EU）的专业认证，在美国、新西兰和澳大利亚等地被大量用于刈割或放牧草地，但这些品种大多并未在国内大量登记使用。总体来看，我国的白三叶育种工作相较于其他发达国家仍处于落后阶段，因此亟待引进一批适合我国南方地区种植的高产、优质白三叶引进品种，为后期白三叶育种工作奠定基础。

白三叶作为西南地区重要豆科牧草之一，不仅被用于刈割或放牧草地［11］，亦可用于混播草地改良［12］、果园生草［13］等。根据白三叶不同品种的生长特性，即早花晚花、叶型大小，使得各白三叶品种的利用方式不同。李州等［14］以大叶型和小叶型的白三叶为研究对象，发现小叶型白三叶在干旱后复水有较好的恢复程度。陈久红等［15］在新疆梨园行间种植5种禾豆植物，发现白三叶可作为省力化高效密植香梨园生草栽培品种。目前，针对白三叶品种的研究主要集中于生理生化、遗传多样性分析方面，而对其在成都平原的生产性能研究仍鲜有报道。张宇钧等［16］在云南地区对5个不同来源的白三叶品种从营养植株高度、鲜草产量及小花相关指标进行了品种比较试验，认为‘海法’白三叶无论从生殖生长还是营养生长仍是当地的重要白三叶品种。曹文娟等［17］对10个白三叶品种的全株蛋白质含量进行测定，得出适宜北京地区的品种为国审引进品种‘海法’及野生品种‘汉口’、‘吉林临江’。目前针对白三叶的品种比较试验中，仍存在试验年代久远、筛选品种较少、评价指标单一和分析方法低效等问题。

因此，本研究选用8个在国外大量使用的引进品种及2个国审白三叶品种，应用灰色关联度理论对各供试白三叶品种的物候期、干草产量、农艺性状等指标进行综合评价，以筛选出适宜成都平原地区种植的优质白三叶品种，为西南地区草地改良、草坡恢复及畜牧业发展提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

本研究使用的10个白三叶品种见表1，包括引进品种8个，国审品种2个（‘海法’‘胡依阿’，对照），均种植于四川农业大学崇州基地（30°32′N，103°39′E，海拔508 m）。

表1 供试材料信息Table 1 Information of test materials

1.2 试验地概况

试验区设在崇州市桤泉镇四川农业大学草学教学科研基地。崇州市位于成都平原（30°32′N，103°39′E，海拔508 m），属于亚热带湿润季风气候，四季分明，冬夏长，春秋短，日照偏少，雨量充沛，无霜期较长。年平均气温15.9℃，最热月7月平均气温为25℃，最冷月1月平均气温为5.4℃，温差达到19.7℃。年平均日照时数为1161.5 h，年平均降水量为1012.4 mm，平均有霜日约19 d，平均无霜期为285 d。土壤基本理化性质为pH 6.3、有机质37.6 g·kg-1、全氮2.03 g·kg-1、碱解氮135.7 mg·kg-1、有效磷10.2 mg·kg-1、速效钾101.1 mg·kg-1［18］。

1.3 试验方法

1.3.1 试验小区设计 本试验参考农业部草品种区域试验技术规程［19］设计，随机区组排列，4次重复，其中3个重复用于测定产草量，1个重复用于观察物候期，共40个小区。小区面积15 m（23 m×5 m），小区间间隔50 cm。

1.3.2 播量及田间管理 10个白三叶品种于2019年9月20日播种，播种方式采用条播，播种量为12 kg·hm-2，行距30 cm，播种深度1 cm，试验周期为2019年9月20日-2021年8月31日。管理水平略高于当地大田生产水平，及时查苗补缺、防除杂草、施肥、排灌并防治病虫害，保证满足正常生长发育的水肥需要。每2～3次刈割后施适量磷钾复合肥。

1.3.3 测定指标及方法 物候期观测：播种后观察苗期生长发育状况和物候期（出苗期、分枝期、现蕾期、初花期、盛花期、结荚期、成熟期），各物候期均以50%植株进入该物候为准。

植株高度及生长速度：刈割前从每个小区选取10个单株，测量从地面到最高部位的高度为自然高度。将植株垂直拉伸，测量地面到最高点的高度为拉伸高度。生长速度=（自然高度-刈割高度）/生长时间。

产草量测定：于初花期前对每个测产小区进行首次刈割测产，测产时除去小区两侧边行及小区两端各50 cm的植株，余下面积作为测产面积，测定其产草量，每年于初花期前刈割4次，分别为2020年4月4日、5月20日、7月6日和10月18日，2021年2月2日、4月4日、5月30日和8月31日，刈割留茬高度为3～5 cm。测产同时称取500 g鲜草烘干后测定样品干草重量，并计算鲜干比，折算田间干草产量。田间干草产量=田间鲜草产量/（500/样品干草重量）。

相关农艺性状分析：于测产前对供试白三叶品种的各项形态学特征进行调查，采用Inostroza等［20］的方法测定叶面积、叶宽、叶长、生殖枝长、茎粗和茎节数，采用王建丽等［21］的方法测定叶柄长和叶柄粗。

1.3.4 营养成分的测定 在第一次刈割后的均匀混合鲜草中称取500 g地上部分完整植株鲜样，105℃杀青30 min后，65℃烘干至恒重。随后将样品粉碎后过筛。测定项目包括粗蛋白（crude protein，CP）、粗脂肪（ether extract，EE）、粗灰分（crude ash，CA）、中性洗涤纤维（neutral detergent fiber，NDF）、酸性洗涤纤维（acid detergent fiber，ADF）、钙（Ca）和全磷（P）。利用凯氏定氮法测定植株中粗蛋白含量［22］，利用范氏（Van Soest）洗涤纤维法［23-24］测定中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量，采用索氏抽提法测定粗脂肪含量［25］，利用灼烧法测定粗灰分含量［26］。分别采用EDTA络合滴定法和钼黄分光光度法测定钙和全磷含量［27］。粗蛋白产量=粗蛋白含量×干草产量［28］。

1.4 数据处理

采用Excel 2010、SPSS 20.0进行数据处理、方差分析、多重比较（LSD法）、灰色关联度分析［29］。对数据进行无量纲化处理，正向指标按X′i（k）=Xi（k）/X0（k）处理，反向指标按X′i（k）=X0（k）/Xi（k）处理，根据无量纲化处理所得到的数据求各点绝对差值Δi（k）＝|X0（k）－Xi（k）|。本试验所得均为正向指标，并计算关联度系数：

式中：i为品种编号，k为性状，ρ为分辨率系数，取值范围为0～1，此处取值0.5，代表同等重要。Δi（k）表示第i个品种的k指标经过无量纲化后与标准性状的绝对值差即为判断矩阵值。εi（k）表示i品种在k指标的判断矩阵数值。Yi表示在k指标所有白三叶品种的判断矩阵平均值。

最后按关联度系数大小排序，使用Excel 2010绘制图表。

2 结果与分析

2.1 不同白三叶品种物候期分析

各供试白三叶品种在试验地均能正常完成生长周期，但各品种间物候期有一定差异（表2）。播种7～8 d后，各品种进入出苗期且能正常生长，翌年3月末进入现蕾期，4月中上旬进入初花期，花期可维持近2个月，7月上旬进入成熟期，各白三叶品种生育期为284～306 d。

表2 供试白三叶品种物候期观测Table 2 The different development stages of tested white clover variety（Month-day）

10个供试白三叶品种在成都平原均能正常发育成熟并顺利返青、越夏。其中，国审品种‘胡依阿’物候期最短，为284 d，其次为‘超级胡依阿’‘海法’‘游侠’‘欧米克’‘超级海法’‘罗特’‘麦克’和‘艾丽丝’。引进品种‘金宝’物候期最长，可达306 d，为晚熟品种。

2.2 不同白三叶品种生长速度比较分析

2020年在白三叶返青后每次刈割后，进行生长速度的测定，共计3次（图1）。各供试白三叶品种在不同的刈割时段有不同的生长速度。各品种在第一次刈割后生长速度最快，‘罗特’相比于其他白三叶品种生长速度最快，达0.67 cm·d-1，较对照品种差异显著（P＜0.05），品种‘超级海法’‘超级胡依阿’和‘麦克’也有较快的生长速度，与‘胡依阿’差异显著（P＜0.05），与‘海法’差异不显著（P＞0.05）。‘欧米克’生长速度最慢，日均生长高度为0.52 cm。各白三叶品种在第3到4茬刈割之前生长速度最慢，日均生长高度为0.34～0.50 cm，‘罗特’仍有着最快的生长速度，‘欧米克’的日均生长高度显著低于对照品种（P＜0.05）。综合来看，‘罗特’‘海法’和‘超级海法’在3个刈割阶段均表现出较快的再生能力。

图1 供试白三叶品种不同刈割茬次的生长速度Fig.1 Growth rate of the tested white clover varieties with different cutting stubble times

2.3 不同白三叶品种干草产量比较分析

不同白三叶品种干草产量差异显著（表3）。2019-2020年，白三叶品种‘罗特’‘超级海法’‘超级胡依阿’和‘麦克’表现优异，分别较对照品种‘海法’‘胡依阿’显著增产19.8%和23.0%、14.4%和17.6%、8.6%和11.6%、6.7%和9.6%（P＜0.05）。‘游侠’和‘欧米克’的干草产量分别为9584.83和8870.49 kg·hm-2，显著低于其他白三叶品种（P＜0.05），‘金宝’和‘艾丽丝’的干草产量处于所有白三叶品种的中下水平，与对照品种相比差异不显著（P＞0.05）。2020-2021年‘罗特’表现最优，干草产量达15241.56 kg·hm-2，较对照品种‘海法’‘胡依阿’显著增产20.4%、30.2%（P＜0.05）。除品种‘罗特’‘游侠’和‘欧米克’外，其余7个品种间年度干草产量相差不大，差异不显著（P＞0.05）。综合两年平均干草产量来看，各白三叶品种产量差异明显，白三叶品种‘罗特’‘超级海法’‘超级胡依阿’和‘麦克’平均干草产量分别可达14436.44、13119.54、12371.15和12339.76 kg·hm-2，均较对照品种‘海法’‘胡依阿’差异显著（P＜0.05），表现出明显的产量优势，‘游侠’和‘欧米克’在任意年度均有较小的干草产量，显著低于其他品种（P＜0.05）。

表3 供试白三叶品种干草产量Table 3 Hay forage yield of different white clover varieties（kg·hm-）2

2.4 不同白三叶品种农艺性状比较分析

2.4.1 不同白三叶品种株高相关性状比较分析 不同白三叶品种自然高度、拉伸高度和生殖枝长有较大差异（表4）。各白三叶品种中，‘罗特’‘金宝’‘超级海法’‘海法’和‘超级胡依阿’有较高的自然高度及拉伸高度，其中‘罗特’白三叶表现最优，自然高度和拉伸高度分别为30.2和53.7 cm，均高于两个对照品种且与‘胡依阿’差异显著（P＜0.05）。‘游侠’‘欧米克’和‘艾丽丝’均有较小的自然高度和拉伸高度，尽管品种‘麦克’的自然高度较高，为29.9 cm，但其拉伸高度仅有35.4 cm，为10个白三叶品种的最小值。各供试品种中生殖枝长差异不大，‘超级胡依阿’‘欧米克’和‘金宝’的生殖枝长度显著大于‘海法’‘超级海法’和‘胡依阿’（P＜0.05），分别可达16.1、15.8和15.6 cm，其余品种间差异不显著（P＞0.05）。

2.4.2 不同白三叶品种叶片相关性状比较分析 对各白三叶品种的叶柄长和叶柄粗进行差异比较分析（表4），‘金宝’的叶柄长可达36.2 cm，显著高于其他9个白三叶品种（P＜0.05），‘欧米克’和‘游侠’有较小的叶柄长度，分别为17.4和17.1 cm，其余7个品种间的叶柄长为19.1～24.1 cm，各品种间差异不显著（P＞0.05）。尽管‘海法’作为对照品种，但其叶柄粗达1.80 mm，与‘胡依阿’‘罗特’‘超级海法’‘麦克’‘艾丽丝’和‘金宝’差异不显著（P＞0.05）。‘超级胡依阿’的叶柄粗在所有品种中最小，为1.24 mm。不同白三叶品种叶面积大小也有较大差异，10个供试白三叶品种中，‘罗特’叶面积和叶宽均最大，叶面积可达2599.67 mm2，而‘欧米克’‘游侠’叶面积相对较小，处于1000 mm2以下，显著小于其他品种（P＜0.05）。比较来看，叶长和叶宽相对较小的白三叶品种，其叶面积也随之较小，各品种间存在较大差异。

表4 供试白三叶品种的农艺性状Table 4 The agronomic traits related to yield of different white clover varieties

2.4.3 不同白三叶品种茎节相关性状比较分析 各供试白三叶品种的茎粗为2.24～2.78 mm，茎节数为3.6～6.8个（表4）。‘罗特’在茎粗及茎节数方面均表现最优。其中品种‘罗特’‘金宝’的茎粗分别达到2.78和2.73 mm，除‘游侠’的茎粗最小，为2.24 mm外，其余各品种间差异不显著（P＞0.05）。‘游侠’和‘欧米克’的茎节数较少，分别为3.6和4.0个，除‘罗特’外，与其余各品种间差异不显著（P＞0.05）。

2.5 不同白三叶品种营养成分比较分析

白三叶作为豆科牧草，粗蛋白含量是影响其营养品质的关键因素之一，10个白三叶品种中，‘游侠’粗蛋白含量最高，每100 g干草中粗蛋白含量达到22.8 g，‘欧米克’和‘超级胡依阿’也分别达到了21.6%、21.2%，‘罗特’和‘麦克’也处于20%以上，但5个白三叶品种间差异不显著（P＞0.05），‘超级海法’的粗蛋白含量为16.6%，显著低于其他白三叶品种（表5）。各品种间粗纤维含量差异较大，‘超级胡依阿’有较高的粗蛋白含量，其粗纤维含量却处于10个品种中最低水平，尽管‘麦克’与‘罗特’的粗蛋白含量均为20.4%，但‘麦克’每100 g干草中粗纤维含量达到28.4 g，在供试白三叶品种中最高，表明其营养价值稍差于其他品种。‘欧米克’的粗脂肪含量最高，为2.0%，‘艾丽丝’的粗脂肪含量为所有品种的最小值，综合品种间比较来看，‘游侠’和‘超级胡依阿’的酸性洗涤纤维及中性洗涤纤维含量维持在相对较低的水平。

表5 供试白三叶品种的营养成分Table 5 The nutrient contents of different white clover varieties

2.6 不同白三叶品种粗蛋白产量分析

‘罗特’的粗蛋白产量为2945.03 kg·hm-2，显著高于其他品种（P＜0.05）（图2），‘超级胡依阿’和‘麦克’的粗蛋白产量也分别达到了2622.68、2517.31 kg·hm-2，高于其余7个白三叶品种。尽管‘欧米克’和‘游侠’的粗蛋白含量稍高于其他品种，但因干草产量相对较低，其粗蛋白产量也随之减少，分别为1922.10、2035.26 kg·hm-2，其中‘欧米克’的粗蛋白产量显著低于对照品种‘海法’和‘胡依阿’（P＜0.05）。

图2 供试白三叶品种粗蛋白产量Fig.2 The crude protein yield of different white clover varieties

2.7 不同白三叶品种主要性状的灰色关联度分析

根据灰色系统理论关联度原则，将各供试白三叶品种的干草产量、粗蛋白产量、生长速度、自然高度、拉伸高度、生殖枝长、叶柄长、叶柄粗、茎粗、茎节数、叶面积、粗蛋白、粗纤维、粗脂肪、中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维看作一个整体，计算供试品种与参考品种的相似程度，灰色关联度系数越大，则表明品种性状更好（表6）。

计算各品种的等权关联度系数和加权关联度系数（表6），本试验共有3个引进品种的等权关联度优于对照品种‘海法’，8个优于对照品种‘胡依阿’。其中，引进品种‘罗特’的等权关联度系数为0.7897，是综合16个性状表现最优的品种，其次分别为‘超级胡依阿’‘金宝’‘海法’‘欧米 克’‘游侠’‘麦 克’‘超 级 海法’及 对 照 品 种‘胡依阿’，等权关联度系数分别为0.7749、0.7524、0.6760、0.6575、0.6567、0.6528、0.6242及0.6060。品种‘艾丽丝’综合表现最差，等权关联度系数为0.5771，处于供试白三叶品种的末位。

表6 白三叶品种灰色关联度分析Table 6 Grey relational analysis of different white clover varieties

同时计算16个性状指标的权重系数，各性状指标权 重 系 数 分 别 为：WHY=0.0649、WCPY=0.0626、WGR=0.0723、WGH=0.0759、WSH=0.0614、WFL=0.0599、WPL=0.0487、WPD=0.0704、WED=0.0750、WIN=0.0574、WLA=0.0563、WCP=0.0724、WCF=0.0486、WEE=0.0635、WNDF=0.0618、WADF=0.0480。综合各品种表现来看，引进品种‘罗特’‘超级胡依阿’和‘金宝’的等权关联度和加权关联度排序均处于供试白三叶品种的前三位，优于两个对照品种，说明其综合表现较好，适宜在成都平原推广种植利用。

3 讨论

因牧草产量能够反映生物的积累量和土地的生产力，常被作为衡量牧草生产力的重要指标［30］，本试验对10个白三叶品种进行了两个年度干草产量比较分析，综合两年平均干草产量来看，白三叶品种‘罗特’‘超级海法’‘麦克’和‘超级胡依阿’平均干草产量分别可达14436.44、13119.54、12339.76和12371.15 kg·hm-2，均显著高于对照品种‘海法’‘胡依阿’（P＜0.05），表现出明显的产量优势。本研究从2019年9月开始播种，通过对10个白三叶品种的两年干草产量对比发现，除引进品种‘游侠’外，2020-2021年的干草产量较上一年度有所升高，这与何静等［31］和左艳春等［32］对白三叶的产草量研究相似，说明引进白三叶品种的第一年为生长缓慢期，第二年开始为生长旺盛期，且各白三叶品种随着刈割次数的增加，其分枝数也不断增加，使得第二年的干草产量高于第一年。通过对每一年度的不同茬次对比发现，两个年度的第2茬干草产量在所有茬次中均为最高，表明白三叶在第1次刈割后到第2次刈割前生长最旺盛，这也与其生长速度相对应，而每年第4茬的干草产量最低，可能受到成都平原夏季高温高湿等非生物胁迫的影响，导致其干草产量下降。

物候期的长短是衡量白三叶品种可利用时间的重要性状指标之一［33］。10个白三叶品种中，‘金宝’的开花期最晚，物候期长达306 d，表明其利用时间最长。株高是影响牧草产量和利用方式的重要指标［34-35］，本试验各参试品种中的自然高度为22.6～30.2 cm，与夏先玖［36］的研究相似，‘罗特’的自然高度及拉伸高度均最大。叶片的形态学性状将直接影响着植物的光合作用，其和茎粗会同时影响牧草的品质和产量［37］。本研究中引进品种‘金宝’的叶柄最长，‘海法’的叶柄最粗，‘罗特’的茎粗和茎节数均最大，分别为2.78 cm和6.8个。饲草营养成分的高低是评价饲草饲用价值的重要指标之一，其中，豆科牧草中粗蛋白含量的高低将直接影响牧草品质及牲畜体内的乳蛋白含量，粗蛋白含量越高，牧草品质越好［38-39］。本研究对10个供试白三叶品种进行营养成分的测定，结果表明，引进品种‘游侠’‘欧米克’‘超级胡依阿’‘罗特’和‘麦克’的粗蛋白含量均在20%以上，高于两个对照白三叶品种，各供试白三叶品种的粗蛋白含量为16.6%～21.2%，与曹文娟等［17］的研究结果相似，高于王红梅等［40］的研究结果，而如‘游侠’‘欧米克’这类小叶型白三叶品种，尽管在田间实际生产中的干草产量和农艺性状等指标表现较差，但因其具有优良的营养品质，耐牧性强，刈割后恢复能力强、具有较高的密度及覆盖度，亦可用于家畜放牧混播草地［41］。白三叶的叶面积大小是影响其利用方式的重要因素，10个引进品种中，‘罗特’的叶长和叶宽处于供试品种中的最大值，叶面积为2599.67 mm2，高于两个对照品种，表明引进品种‘罗特’属中大叶型白三叶品种，具有潜在的产量优势，因其叶片宽大、田间表现良好、营养品质也处于较高水平，更适合刈割草地，不仅能获得高产优质的牧草还能用于青贮饲料或调制干草。

如何有效评价牧草的生产性能一直是牧草品种比较研究的主要内容，目前，大部分对白三叶品种比较的研究仍只关注于产量或营养品质等单项指标，因此，为有效评价供试白三叶的生产性能，在实际生产中不能依靠单一指标来评价品种的优劣，只有选择出综合表现优异的品种才更适合推广种植［42］。灰色关联度分析法可以对系统动态发展过程量化分析以考察系统诸因素之间的相关程度［43］，运用此种方法可以对10个白三叶引进品种的多个性状进行综合比较分析，其无须满足概率理论分布、样本量少、方法简单且结果准确［44］。目前，灰色关联度分析法已广泛应用于多花黑麦草（Lolium multiflorum）［45］、紫花苜蓿（Medicago sativa）［46］、燕麦（Avena sativa）［47］等禾豆牧草的田间性状分析。本研究利用此种方法对白三叶品种的干草产量等相关指标进行综合评价，研究发现‘罗特’‘超级胡依阿’和‘金宝’的等权关联度系数和加权关联度系数均高于两个对照品种，位于引进白三叶品种的前三位，适宜在成都平原地区推广种植利用。

4 结论

本试验对10个白三叶品种的干草产量、农艺性状和营养品质进行了综合评价。结果表明，各白三叶品种均能正常地在成都平原完成整个生育期，且无病虫害的发生，具有在成都平原推广种植的潜力。为更直观地评价10个白三叶品种的生产性能，利用灰色关联度分析方法对其干草产量、农艺性状及营养品质等16个性状指标进行综合分析，比较发现‘罗特’白三叶的综合表现最佳，‘超级胡依阿’和‘金宝’的表现次之，3个引进品种的等权关联度和加权关联度排序均高于两个对照品种，对照品种‘海法’的综合能力高于‘胡依阿’，‘麦克’‘欧米克’‘游侠’和‘超级海法’的综合能力低于对照品种‘海法’，但高于‘胡依阿’，‘艾丽丝’的综合表现在所有白三叶品种中最差。总的来看，品种‘罗特’‘超级胡依阿’和‘金宝’适宜在成都平原地区推广种植利用，发展草食家畜和改善生态环境。