10个披碱草属野生植物材料生产性能综合评价

杨娟弟，祁娟，贾燕伟，车美美，王晓娟，赛宁刚

（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研究中心，甘肃 兰州 730070）

牧草种质资源是生物资源和生物多样性的重要组成部分，特别是一些野生优良牧草种质资源，不仅在牧草品种改良和新品种选育中具有重要价值，而且在许多农作物品种改良中具有潜在应用价值［1］。衡量牧草生产水平的高低，主要看产量和品质两个最重要的因素［2］。因此，研究不同来源牧草的产量和品质差异，筛选优良的牧草种质资源对草地农业生态系统及畜牧业可持续发展均起着重要的作用。

披碱草属（Elymus）是禾本科（Poaceae）小麦族（Triticeae）中重要的多年生植物，该属植物具有适应性强、品质优良、草产量及种子产量高、抗寒耐旱性强等特点，具有较高的经济和生态价值，极具开发前景［3］。该属不仅包括老芒麦、披碱草和垂穗披碱草等优良草类植物，而且其中很多野生种可作为抗病、抗旱、抗寒、增强适应性等方面的重要基因来源［4-5］。其野生种具有适应性强（尤其是在环境条件恶劣的高寒地区）、生长速度快、植株高大、叶量丰富、草质优、产量高、抗寒、抗旱、分蘖性强和竞争力强等优点［6］，已发展成为高寒区草地生态保护、人工打贮草基地建设及进行草地改良等方面的优良牧草种［7］，可作为优质牧草进行广泛栽培。但多年生产实践证明，该属植物普遍存在易于退化的问题。挖掘优良野生种质资源，进行种质与种源驯化的研究具有重要的意义。因此，本研究通过对来自不同生境的野生披碱草属植物垂穗披碱草和老芒麦进行生产性能评价，以期筛选出优良的披碱草属牧草新种质材料，为其进一步研究及应用奠定理论依据。

1 材料和方法

1.1 试验地概况

试验地位于甘肃农业大学牧草实训基地，N 36°03'、E 103°53'，平均海拔 1 500 m，年降水量 200~350 mm，年均气温9 ℃，年蒸发量达1 700 mm，最热月和最冷月平均气温分别为29.1、-14.9 ℃，全年无霜期180 d以上，土壤类型为栗钙土。

1.2 试验材料

本试验材料在2017年种植时发芽率均达到85%，在生长的前三年中，长势良好，产量高，尤其是第2年，其产量和株高达到最高，本试验为生长第4年的情况，主要材料及其来源见表1。

表1 试验材料及来源Table 1 The sources of E.species

1.3 试验设计

2017年5 月初，将采集的披碱草属野生种质种植在甘肃农业大学牧草实训基地。条播，播种量为30 kg/hm2，试验地设10种材料，每份材料设3次重复，共30个试验小区，每个小区种10行，行距30 cm，区距为40 cm，小区面积3 m×3 m，常规田间管理（不定期灌溉、除杂、防治病虫、松土等）。

1.4 测定指标及方法

1.4.1 披碱草属植物主要农艺性状的测定 株高：于2020年7月27日在披碱草属植物开花期刈割前在各小区随机选取10株测定其从地面到穗顶部的绝对高度。

茎叶比∶茎叶比=茎干重/叶干重。开花期随机选取20株，将茎杆（包括叶鞘）、叶分离，然后烘干，分别称其重量，穗包括在茎杆中，计算茎叶比，3次重复［8］。

1.4.2 披碱草属植物生产性能的测定 于开花期在各小区随机选取2行进行刈割取样（除去边行和地头两边的65 cm部分），取样面积为1.02 m2（0.6 m×1.7 m），并折合成 1 m2，留茬高度5~8 cm。（3次重复，在田间取样后直接称量鲜重，并换算为每公顷鲜草产量。）将鲜草置于烘箱中105 ℃杀青30 min，然后65 ℃烘干至恒重，称量干草重量，并换算成每公顷干草产量（t/hm2）。即可计算出干鲜比，干鲜比=干草产量∶鲜草产量［8］。

1.4.3 披碱草属植物营养品质的测定 将烘干至恒重的披碱草属植物茎叶混合均匀后全部用植物粉碎机粉碎，粉碎后分别装入袋中，用于营养品质的测定。采用凯氏定氮法［9］测定粗蛋白（CP）含量；采用 Sox‐tec8000脂肪仪测定粗脂肪（EE）含量；采用炉内燃烧法［10］测定粗灰分（Ash）含量；采用范氏（VanSoest）洗涤纤维法［11］测定酸性洗涤纤维（ADF）和中性洗涤纤维（NDF）含量；采用 EDTA-Na2络合滴定法［12］测定植株钙（Ca）含量；采用分光光度计［13］测定磷（P）含量。

粗饲料品质评定指数RFV［14］是美国唯一广泛使用的质量评定指数。

RFV的基础是DDM的随意采食量，其关系式：RFV=DMI×DDM/1.29。

DMI与DDM的预测模型分别为：DMI=120/NDF，DDM=88.9-0.779ADF。

式中：DMI （dry matter intakes）为粗饲料干物质的随意采食量，以占体重（BW）的百分数表示；DDM（digestible dry matter）为可消化的干物质，以占干物质（DM）的百分数表示。

1.5 数据统计与分析

用 Microsoft Excel 2019进行数据整理，用SPSS 25.0软件对参试披碱草属材料进行单因素方差分析（One-wayANOVA），Duncan 法进行多重比较。

运用灰色关联度分析方法［15］对不同材料的干草产量和营养指标进行综合分析。根据关联度分析原则，关联度值大小与综合性状表现呈正相关，分析步骤如下：

假设参考数列为x0，比较数列为xi，i= 1，2，3，……，n，且x0= ｛x0（1），x0（2），x0（3），…，x0（n） ｝，xi=｛xi（1），xi（2），xi（3），…，xi（n） ｝，则称ζi（k） 为x0与xi在第k点的关联系数，计算公式如下：

式中：x0(k)- |xi(k)表示在k点x0数列和xi数列的 绝 对 差 值 ， 记 作 Δi(k)， 其 中为二级最小差，为二级最大差，ρ为分辨系数，取值范围为0~1，一般取ρ=0.5。

Wi属于加权系数，其确定因素主要为专家评定系统以及性状灰色关联度等。

2 结果与分析

2.1 不同材料间农艺性状的差异

10种披碱草属材料中，6个老芒麦材料的平均株高为89.49 cm，4个垂穗披碱草的平均株高为70.04 cm，且除TZS5外其余老芒麦材料均与垂穗披碱草差异显著（P<0.05）（图1‐A）；TZN9与其他材料均差异显著（P< 0.05），其中XZS6的株高较高，为99.35 cm，显著高于 TZS5、TZN7、TZN8、TZN9和 TZN10，增幅分别为67.96%、49.51%、45.89%、26.64%和47.97%（P<0.05）；TZS5的株高较低，为59.15 cm，显著低于除TZN7、TZN10外的其余材料，且较XZS6降低了40.46%（P<0.05）。10种披碱草属材料中，6个老芒麦材料的平均茎叶比为6.16，4个垂穗披碱草的平均茎叶比为6.00，且垂穗披碱草较老芒麦降低了2.60%；其中TZN8的茎叶比最低，其次为XJS1，茎叶比较高的是TZN7和TZN9，TZN8较TZN7和TZN9降低了64.71%（P<0.05）（图1‐B）。

图1 不同材料株高和茎叶比Fig.1 Plant height and stem/leaf ratio of materials

2.2 不同材料间生产性能的差异

10种披碱草属材料中，6个老芒麦材料平均鲜草和干草产量分别是4.33和1.36 t/hm2，4个垂穗披碱草材料的平均鲜草和干草产量分别是3.33和1.08 t/hm2；其中 XJS1、XZS2、XJS4和TZS5均与其余材料差异显著（P<0.05），XZS2的鲜草产量达到最高，为6.23 t/hm2，TZS5 的鲜草产量最低，为 2.44 t/hm2，且XZS2较TZS5提高了155.33%（P<0.05）；10种披碱草属材料中，TZS5均与其余材料差异显著（P<0.05），干草产量最高的 XZS2（1.92 t/hm2）较干草产量最低的 TZS5（0.81 t/hm2）提高了 137.04%，且除XJS1外与其他材料差异显著（P<0.05）；10种披碱草属材料中，TZN8的干鲜比最高，为0.36，显著低于除TZN9外的其余材料，且较XJS4提高了24.14%（P<0.05），XJS4的干鲜比最低，为 0.29，显著低于TZS5、XZS6、TZN8和 TZN9，降幅分别为 11.12%、10.22%、19.27%和15.40%（P<0.05）（表2）。

表2 不同材料的干草产量、鲜草产量和鲜干比Table 2 Hay yield，fresh yield and fresh/dry ratio of materi⁃als

2.3 不同材料间营养品质的差异

2.3.1 不同材料间CP、EE和Ash含量的差异 10种披碱草属材料中，6个老芒麦和4个垂穗披碱草的平均CP含量分别为11.38%和11.64%；XZS2、XJS4、TZN10均与其他材料差异显著（P<0.05），其中CP含量较高的TZN10（13.43%）较CP含量最低的XZS2（9.82%）提高了36.76%（P<0.05）；10种披碱草属材料中，6个老芒麦和4个垂穗披碱草的平均EE含量分别为3.55%和3.59%；其中TZN9的EE含量最高，为4.16%，显 著 高 于 XJS1、TZS5、XZS6、TZN7和TZN8，增 幅 分 别 为 13.97%、29.60%、41.98%、50.72% 和 22.35%（P<0.05），TZN7的 EE含量最低，为2.76%，显著低于除XZS6外的其余材料，且较TZN9降低了33.65%（P<0.05）；10种披碱草属材料中，TZN9的粗灰分含量最低，为6.38%，显著低于其余材料（P<0.05）；TZN8的粗灰分含量最高，为9.19%，显著高于除XJS4外的其余材料，且TZN9较TZN8降低了30.58%（P<0.05）（表3）。

表3 不同材料的CP、EE和Ash含量Table 3 CP，EE and crude ash contents of materials

2.3.2 不同材料间ADF和NDF含量的差异 10种披碱草属材料中，6个老芒麦的平均ADF和NDF含量分别31.02%和56.86%，4个垂穗披碱草的平均ADF和NDF含量分别为26.84%和51.26%；其中TZN8的ADF含量最低，为24.76%，显著低于除TZN7外的其余材料（P<0.05）；XJS1的 ADF含量最高，为33.61%，显著高于除XZS2和YNS3外的其余材料，且 TZN8较 XJS1降低了26.33%（P<0.05）；10种披碱草属材料中，NDF含量最低的TZN7（47.58%）较NDF含量最高的XZS6（60.36%）降低了21.17%，且TZN7除TZN8外均与其余材料差异显著（P<0.05）（图2）。

图2 不同材料的ADF和NDF含量Fig.2 ADF and NDF contents of materials

2.3.3 不同材料间RFV含量的差异 10种披碱草属材料中，6个老芒麦的平均RFV为106.25%，4个垂穗披碱草的平均RFV为124.24%，其中TZN7和TZN8与其余材料均差异显著（P<0.05），其 DMI，DDM和RFV值均达到最高水平，XZS6的DMI最低，TZN7较其提高了26.63%；XJS1的DDM最低，TZN8较其提高了11.46%；XJS1的RFV也最低，TZN7较其提高36.52%（P<0.05）（表4）。

表4 不同材料的DMI、DDM和RFVTable 4 DMI，DDM and RFV of materials

2.3.4 不同材料间Ca和P含量的差异 10种披碱草属材料中，6个老芒麦和4个垂穗披碱草的平均Ca含量分别为0.76%和0.67%；TZS5均与其余材料差异显 著（P<0.05），其 中 XJS1的 Ca含 量 最 高 ，为0.82%，显著较 XJS4提高了 24.80%（P<0.05）；XJS4的 Ca含量最低，为 0.66%，与 XJS1、XZS2、TZS5和XZS6差异显著，较其分别降低了19.87%、17.42%、12.02% 和 18.69%（P<0.05）（图3‐A）；10种披碱草属材料中，6个老芒麦和4个垂穗披碱草的平均P含量分别为0.21%和0.20%；其中TZN7和TZN8均与其余材料差异显著（P<0.05），XJS4的P含量最高（0.26%）较含量最低的TZN8（0.15%）提高了78.50%（P<0.05）（图3‐B）。

图3 不同材料的Ca和P含量Fig.3 Ca and P among contents of materials

2.4 灰色关联度综合评价

由于参试披碱草属植物干草产量和各个营养指标表现不一致，无法进行精准评价。灰色关联度可以消除个别指标带来的片面性，使各个披碱草属材料间的差异具有真实可比性，所以本研究利用灰色关联度对参试披碱草属植物生产性能和营养品质进行了综合分析，由于不同指标对牧草重要性不同，因此采用专家评定赋值法根据各指标的重要性为其赋予权重值［16］，然后计算加权关联度并根据其大小进行排序，结果见表5。参试披碱草属植物的关联度值范围为0.470~0.698，其中排名靠前四个材料是XZS2、XJS1、TZN7和TZN8，排名靠后的是XZS5和YNS6。

表5 灰色关联度综合分析Table 5 Comprehensive grey correlational analysis of different materials

3 讨论

3.1 披碱草属植物主要农艺性状

株高是影响牧草产量和其利用方式的主要因素，同时也是反映草地生产能力的常用指标［17］。本研究发现，参试披碱草属植物株高为59.15~99.35 cm，这可能是由于参试材料之间的遗传差异导致植株生长高度表现出明显差异［18］。老芒麦的平均株高高于垂穗披碱草，其中来自西藏海拔4 065 m区域的老芒麦XZS6株高最高，说明其适应的生态位比较宽，在严酷的环境和水热条件较好的环境均能很好地生长［19-20］。茎叶比是衡量牧草品质的重要指标之一［21］。同种牧草，如果叶重比例大，表明叶量丰富，饲草的蛋白质含量就相对越高［22］。本试验中，天祝垂穗披碱草TZN8、新疆老芒麦XJS1和天祝垂穗披碱草TZN10茎叶比较低，表明其叶量较丰富，但与张小娇［23］研究的生长第2年的披碱草属植物相比茎叶比较高，可能与植物内在的基因及外在的生长环境有关［24］。其中TZS5、TZN8和TZN10的茎叶比显著低于TZN9，主要是由于其株高低于TZN9，茎秆在植株总重量中占比例较小。

3.2 披碱草属植物生产性能

草产量是牧草生产中的重要指标，可直观地反映牧草的生产性能及适应性［25］。鲜草产量和干草产量高的饲草其生产利用率高，对于饲料生产和选育新品种具有重要的参考价值［26］。本研究为第4年的披碱草属植物，其鲜草产量为2.44~6.24 t/hm2，干草产量变幅为0.81~1.92 t/hm2，且老芒麦的平均鲜草和干草产量均高于垂穗披碱草。张永超［27］在高寒地区5份野生老芒麦种质资源生产性能比较中得出第4年鲜草产量为7.16~12.58 t/hm2，干草产量为2.84~5.76 t/hm2，也有研究发现［28］，连续两年垂穗披碱草各居群干草产量为0.57~2.97 t/hm2，这说明披碱草属植物草产量与生长环境的水热条件、品种遗传背景和生育期有关［29］。其中来自西藏4 316 m区域的老芒麦XZS2产量最高，这与热量条件对老芒麦生长的影响较大有关［30］。本试验中，来自新疆海拔1 086 m区域的老芒麦XJS4干鲜比最低，说明其植株含水量较高，该试验材料来自于海拔较低的沟谷地区，生境水源充沛，故而在水分供给充足时，植株可保持较高的含水量。这与严学兵等［31］的研究结果一致，即不同地理环境下生长的野生披碱草属植物具有不同的生理适应性特征。

3.3 披碱草属植物营养品质

粗蛋白是评定牧草营养价值的重要指标之一，粗蛋白含量越高，营养价值就越高［32］。本研究发现，10种披碱草属植物的粗蛋白含量为9.82%~13.43%，其中6个老芒麦和4个垂穗披碱草材料的平均CP含量分别为11.38%和11.64%；参考美国制定的豆科与禾本科牧草等级划分标准，根据单一粗蛋白指标划分［33］，即表明10种披碱草属材料品质均属中等水平或优质水平。其中来自天祝海拔2 400 m区域的垂穗披碱草TZN10粗蛋白含量最高（13.43%），与张小娇［23］在高海拔地区的研究结果不一致，也有研究表明，垂穗披碱草粗蛋白的含量与海拔有关，随海拔降低而增加［34］；也可能是因为其在生长发育期间温度适宜，年积温高，可提升营养品质［35］。脂肪具有为机体提供能量、维持体温以及促进脂溶性维生素吸收的作用［36］。有研究发现，粗蛋白和粗脂肪含量与品质与适口性有密切的关系，其中TZN10的粗蛋白和粗脂肪含量均较高［37］，这与王伟强［38］在‘甘农4号’小黑麦品种在青海省不同区域的适应性评价的研究结果一致，即叶量较多的饲草品质好。酸性洗涤纤维和中性洗涤纤维是衡量饲料能量和采食量的一项重要指标。酸性洗涤纤维含量和中性洗涤纤维含量分别与家畜消化率和采食率具有负相关性［39］。RFV评定指数根据能量来评定饲草营养价值，其值越大，表明该种牧草的营养价值越高［40］。本试验中，4个垂穗披碱草的平均ADF、NDF含量和RFV均优于老芒麦；其中来自天祝的垂穗披碱草TZN7和TZN8的ADF和NDF含量均较低，其RFV均较高，则说明TZN7和TZN8的适口性好，家畜易吸收，营养价值高。

4 结论

10种披碱草属野生材料中，6个老芒麦材料的产量和株高均优于4个垂穗披碱草，但营养品质略低于垂穗披碱草，其中产量和株高较高的为XZS1和XZS2，茎叶比较低是TZN8；营养品质较好材料的TZN7和TZN8。

通过灰色关联度综合评价，XZS2、XJS1、TZN7和TZN8的产量和品质综合特性较好，可作为具有应用潜力的优良披碱草属种质资源，进行进一步的栽培驯化。