干热区紫花苜蓿的生产性能和营养价值评价

龙会英，张 德

（1.云南省农业科学院热区生态农业研究所, 云南 楚雄 675000；2.元谋干热河谷植物园, 云南 元谋 651300）

苜蓿(Medicago sativa)属豆科草本植物，具有营养价值高、适口性优等优良特性，在饲草饲料生产中具有重要地位[1]，有助于培肥地力，是世界上人工种植面积最大的栽培牧草之一[1-2]。近年来，随着我国畜(草)牧业的飞速发展，国内对优质牧草的需求日益增加，对苜蓿干草及其他成品的需求量也加大。2017 年，国家针对苜蓿产业出台了《全国苜蓿产业发展规划(2016－2020)》[3]，提出到2020 年，建设优质苜蓿基地40 万hm2，增加优质苜蓿产量180 万t，因此探索紫花苜蓿高效栽培技术很有必要[3]。

我国的苜蓿种植主要分布在西北和华北的干旱半干旱区，素有“北有苜蓿，南有柱花草”之说。近年来，一些非秋眠级紫花苜蓿品种被很多学者成功培育和引入，在川中及一些热带和亚热带地区引种，表现出优质的生产性，但鲜见苜蓿在不同季节产量比例报道[4-5]。由于生态环境、不同年份水热条件，以及各苜蓿品种(系)的植物学特征和生物学习性不同等因素，不同苜蓿种类的产量和品质有较大差别。因此，在某一地区通过田间试验进行不同年份间优良品种的评价和筛选显得尤为必要[6]。云南热区(含干热区)具有独特的气候条件，适宜多数暖季型牧草的生长，但由于秋季和进入冬季后牧草生长量小，存在秋冬春季缺少优质饲草的情况。针对以上问题，为避免盲目引种及寻找秋冬初时期种植的冷季型牧草品种(系)，本研究在前期工作基础上，于2017 年引进8 个苜蓿品种(系)。对参试品种(系)的生长特性、生产性能和养分含量进行测定和评价，旨在筛选出在干热河谷以及相似生态区域栽培的优良品种，以期为区域苜蓿资源收集、不同季节暖季型牧草和冷季型牧草的种植与优化及应用推广提供理论依据，对促进热带亚热带地区秋末、冬季和春季草牧业的发展具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2017 年在云南省元谋县黄瓜园镇苴林基地进行，海拔1 073 m，年均气温 22 ℃，日照时数2 670.4 h，最热月(6 月) 均温28.5 ℃，最冷月(12 月)均温15.9 ℃，≥10 ℃年均积温8 552.7 ℃·d；年降水量645 mm，雨季集中于5 月－10 月，占全年94.6%，干燥度4。样地土壤为燥红土，种植前试验地土壤有机质含量为5.64 g·kg-1，全氮含量为0.42 g·kg-1，有效磷含量为81.83 mg·kg-1，速效钾含量为104.67 mg·kg-1，碱解氮含量为49.39 mg·kg-1。

1.2 供试材料

参试品种(系)编号：1 号为‘热引41 号紫花苜蓿’，2 号为‘多叶’，3 号为‘三德利’，4 号为‘游客’，5 号为‘四季旺’，6 号为‘南苜701-特克拉’，7 号为‘WL525HQ’，8 号为‘德钦’，8 个苜蓿材料均引自云南绿盛美地园林景观有限公司。

1.3 试验设计与试验地田间管理

试验采用随机区组设计，每个品种种植1 个小区，小区面积4m × 2.5 m，行距30 cm，4 次重复，试验地四周种植1 m 为保护带。平整试验地前撒施过 磷 酸 钙1 500 kg·hm-2为 底 肥，于2017 年10 月17 日播种，人工开沟条播，每小区播种13 行，播种量为15 kg·hm-2，播种后覆盖0.5～1 cm 薄土，播后浇水，人工中耕除草[7]，播种30 d 后施75 kg·hm-2尿素一次至刈割，以后每次刈割后的第5～7 天施200 kg·hm-2尿素一次。每次刈割在苜蓿初花期，2018 年刈割8 茬，时间在3 月、4 月、5 月、7 月、8 月、9 月、11 月和12 月；2019 年刈割9 茬，时间在2 月、4 月、5 月、6 月、7 月、8 月、9 月、10 月和12 月；2020 年刈割8 茬，时间在3 月、4 月、5 月、7 月、8 月、9 月、10 月和12 月。其中重复Ⅰ用于观察物候期，重复Ⅱ、重复Ⅲ和重复Ⅳ用于测定苜蓿生长量、产量以及营养品质的取样。

1.4 测定指标与方法

1.4.1株 高 和 一 级 分 枝 数

2017 年种植后2018 年3 月初花期第1 次测产，在重复Ⅱ、重复Ⅲ和重复Ⅳ内每小区随机测10 株，测量株高(从地面至植株顶部的长度)，计数法数出一级分枝数，求其平均值。

1.4.2 茎 叶比和干鲜比

初花期，在重复Ⅱ、重复Ⅲ和重复Ⅳ内每小区，留茬5～8cm刈割后称鲜重，取平均值为小区鲜草产量。每小区取1 kg 鲜草样，茎叶分离称重后，放入105 ℃烘箱内杀青10 min，65 ℃烘干至恒重称重，计算干鲜比(干样重/鲜样重)，再称其茎重和叶重，茎叶比为茎干重/叶干重。

1.4.3 草 产量

初花期，在重复Ⅱ、重复Ⅲ和重复Ⅳ内每小区，全小区留茬5～8cm 刈割后称鲜重，每小区取1 kg鲜草样，放入105 ℃烘箱内杀青10 min，65 ℃烘干至恒重，称其干重，计算干鲜比(干鲜比=干样重/鲜样重)，再根据鲜干比计算每次干草产量，年度产草量为年度刈割(2018 年刈割8 次，2019 年刈割9 次，2020 年刈割8 次)干草产量之和。

1.4.4 营 养指标测定

初花期，测定各苜蓿品种(系)的营养成分，将1.4.2 中各小区茎叶比测定后茎叶混合，粉碎后过0.425 mm 筛，密封干燥保存，样品委托云南碧科检测服务有限公司测试，数据由该公司提供。粗蛋白含量(crude protein, CP)参照GB 5009.5-2016 测定[8]，粗脂肪含量(crude fat, CF)参照GB 5009.6-2016 测定[9]， 全 磷 (total phosphorus， TP)和 全 钙 (total calcium，TC)含量参照NY/T 2017-2011 中6.3.2 测定[10]，粗纤维(crude fiber，CF)参照GB/T 5009.10-2003测定[11]，粗灰分(crude ash，CA)参照GB 5009.4-2016测定[12]，无氮浸出物含量(nitrogen free extract，NFE)采用计算法。

1.5 数据统计与分析

1.5.1 数据整理及方差分析和多重比较

采用SPSS 19.0 软件对试验数据进行单因素方差分析，并用LSD 法进行多重比较[7]，用平均值 ±标准误表示测定结果；采用 Excel 2016 制图。

1.5.2 灰色关联度分析和评价

选择2018 年测定的株高、一级分枝数、茎叶比、干鲜比、全磷、全钙、粗纤维、粗灰分、粗蛋白、粗脂肪、无氮浸出物、干草水分含量和3 年年均产量13 项指标，参照郑敏娜等[1]、孙万斌等[6]、李德明等[13]和尹利等[14]的分析方法，在2018 年和2020 年测定的平均值进行权重比较、灰色关联度分析和评价。参试品种采用均值化对原始数据进行无量纲处理，运用灰色系统关联度理论的权重决策法[15]，并根据公式(1)、(2)、(3)分别求出各自的绝对离差、关联系数、 等权关联度；采用公式(4)、(5)计算权重系数和加权关联度[1，16]，计算公式如如下：

绝对离差：

根据关联度分析原则，关联度越大，则参试材料越接近参考组合，其综合性状评价表现越优；关联度越小，综合性状表现越差[1，13-14]。

2 结果与分析

2.1 不同苜蓿品种(系)间的生长量、茎叶比和干鲜比比较

方差分析结果表明，2018 年观测的苜蓿中株高、茎叶比和干鲜比8 个品种间差异不显著(P＞0.05) (表1)，一级分枝数和干草含水量8 个品种间有显著差异(P＜ 0.05)。其中，株高最高的品种为7 号，达到70.20 cm，其次为6 号和2 号品种，株高分别为62.60 和58.00 cm；茎叶比最高的品种为3 号，为1.06，其次为4 号品种，为1.05；干鲜比最高的品种为3 号，为26.34，其次为7 号、6 号和4 号品种，分别为26.31、25.76 和25.57。一级分枝数最高的品种(系)为1 号品种，为28.40 枝，与3 号和4 号有显著差异，而与2 号、5 号、6 号、7 号和8 号品种无显著差异(P＞ 0.05)；最低的是3 号和4 号，分别为19.60 和17.20 枝，与2 号、5 号、6 号、7 号和8 号品种无显著差异。

表1 不同苜蓿品种(系)生长量、茎叶比和干鲜比的比较Table 1 Comparison of growth, stem-leaf ratio, and dry-fresh ratio of alfalfa cultivars

2.2 不同苜蓿品种(系)间干草产量性状比较

2.2.1 不同苜蓿品种(系)间3 年年度和年均产量比较2018 年干草产量较高的品种是6 号和4 号(表2)，分别为34 217.40 和32 496.39 kg·hm-2，两者产量显著高于8 号品种(P＜ 0.05)，但与1 号、2 号、3 号、5 号和7 号差异均不显著(P＞ 0.05)；8 号品种干草产量最低，为17 526.16 kg·hm-2。2019 年和2020 年干草产量最高的苜蓿品种均为6 号，产量分别为32 527.55 和22 024.93 kg·hm-2，显著高于5 号和8 号品种，但与1 号、2 号、3 号、4 号和7 号苜蓿品种(系)差异均不显著；产量较低为5 号和8 号品种，2019年分别为16 459.47 和11 260.79 kg·hm-2，2020 年分别为8 040.57 和6 236.59 kg·hm-2。3 年年均干草产量最高苜蓿品种为6 号，产量为29 589.96 kg·hm-2，显著高于5 号和8 号品种，但与1 号、2 号、3 号、4 号和7 号苜蓿品种(系)差异均不显著；产量较低为5 号和8 号品种，分别为15 758.18 和11 674.51 kg·hm-2，二者间差异不显著。

2.2.2 8 个苜蓿品种(系)在2018 年不同季度产量比较2018 年第2 季度产量6 号品种高于其他7 个品种，品种差异均不显著(P＞ 0.05)，第1 季度、第3 季度和第4 季度品种(系)间没有差异 (图1)。8 个苜蓿品种(系)产量在4 个季度中从高到低的排列顺 序 为，第3 季 度 ＞ 第2 季 度 ＞ 第4 季 度 ＞ 第1季度。

图1 8 个苜蓿品种(系)在2018 年不同季度干草产量Figure 1 Hay yield of different seasons for 8 alfalfa cultivars (or lines) in 2018

2.3 不同苜蓿品种(系)间营养品质比较

8 个苜蓿品种(系)之间粗纤维、粗脂肪、粗灰分、全钙、无氮浸出物含量差异均不显著(P＞ 0.05)(表3)。其中：6 号品种粗纤维含量最高，含量为24.05%，最低为8 号品种，含量为18.36%；2 号品种粗脂肪含量最高，含量为1.09%，最低为7 号品种，含量为0.79%；8 号品种粗灰分含量最高，含量为10.16%，最低为3 号品种，含量为8.76%；7 号品种全钙含量最高，含量为1.40%，最低为2 号品种，含量为0.98%；7 号品种无氮浸出物含量最高，含量为45.13%，最低为6 号品种，含量为42.43%。粗蛋白含量最高的品种是8 号，占干物质的21.43%，显著高于3 号、6 号和7 号品种(P＜ 0.05)，与其他品种差异不显著；其次是2 号、1 和5 号品种，含量分别为21.20%、20.75%和20.21%，粗蛋白含量最低的品种是3 号，为17.17%。8 号品种的全磷含量最高，占干物质的0.25%，显著高于3 号、4 号、6 号和7 号品种，但与1 号、2 和5 号品种差异不显著， 3 号、6 号和7 号品种最低，均为0.16%。

表3 不同苜蓿营养品质的比较Table 3 Comparison of nutrient of alfalfa cultivars

2.4 不同苜蓿品种(系)生产性能与品质的灰色关联度分析

选取株高、一级分枝数、茎叶比、干鲜比、3 年年均产量、全磷、全钙、粗纤维、粗灰分、粗蛋白、粗脂肪、无氮浸出物和干草水分含量13 项指标，在2018 和2020 年的平均值基础上进行灰色关联度分析，采用判断矩阵法计算各参试品种(系)的加权关联度，关联度大，表明该品种与最优指标集的相似程度高，反之则差异大[15]。利用公式(3)计算等权关联度(表4)，各苜蓿品种的等权关联度，以1 号品种最大(0.754 6)，综合性状最好，为最优材料，其次分别为8 号、2 号、7 号、5 号、6 号、4 号和3 号，等权关 联 度 分 别 为0.738 0、0.736 6、0.722 7、0.709 6、0.694 7、0.686 9 和0.634 0。3 号品种的等权关联度最小(0.634 0)，综合表现最差。由关联度表述各指标对应的权值，也可采用专家评定法或判断矩阵法求得，本试验采用判断矩阵法，由公式(4)计算各指标对应的权值，赋予各性状不同权重，利用公式(5)计算加权关联度。各苜蓿品种的加权关联度，以1 号品种最大(0.775 8)，综合性状最好，为最优材料，其次分别为8 号、2 号、5 号、7 号、4 号、6 号和3 号，等权关联度分别为0.765 4、0.760 0、0.735 1、0.733 9、0.707 2、0.702 8 和0.650 8。3 号品种的等权关联度最小(0.650 8)，综合表现最差。加权关联分析结果与等权关联分析结果基本相似。

表4 不同苜蓿品种(系)的权重、关联度及排序Table 4 Weight, rank, and relational grade of alfalfa cultivars

3 讨论

3.1 生长量和产量

苜蓿的生长受气候、土壤等外界环境影响较大，不同苜蓿品种(系)的生长量、草产量和营养品质均存在差异[17-18]。由于苜蓿各品种和品系之间各自的遗传特性不同，表现出植株生长高度的差异[6]，本研究中对8 个苜蓿品种(系)第1 年株高分析看出，株高较高的品种为7 号‘WL525HQ’、6 号‘南苜701-特克拉’和2 号‘多叶’品种。茎叶比是衡量牧草经济性状的指标之一，能较好地反映牧草适口性及青干草品质。茎叶比越小，叶量越大，饲用价值越高，牛羊喜食。在本研究中，茎叶比较低的品种为2 号‘多叶’、1 号‘热引41 号紫花苜蓿’和8 号‘德钦’，说明这3 个品种(系)的品质优；干鲜比是单位面积内牧草干草量与鲜草的比值，干鲜比越大，牧草中水分含量越低，干草量越高[19]。干鲜比较低的品种为5 号‘四季旺’、1 号‘热引41 号紫花苜蓿’和8 号‘德钦’，说明这3 个品种(系)的品质优；王仪明等[17]在上海崇明地区开展紫花苜蓿适应性研究表明，分枝数越高紫花苜蓿产草量越高。本研究中一级分枝数最高的品种为1 号(28.40 枝)，最低的是3 号和4 号。

产量是衡量牧草生产性能和经济性能的重要指标[20]，对苜蓿的经济效益具有重要意义[21]。本研究干草产量最高的是6 号苜蓿‘南苜701-特克拉’，2018－2020 年3 年年均产量为29 589.96 kg·hm-2；最低的是8 号‘德钦’品种，2018－2020 年3 年平均产量为11 674.51 kg·hm-2。所有参试材料在2018 年和2020 年每年可割8 次，2019 年为9 次。8 个苜蓿品种(系)中均以第3 季度(7 月－9 月)产量最高，冬春季也有产量。进一步表明，在云南热带亚热带地区可种植多年生紫花苜蓿，弥补区域冬春季饲草不足的问题，促进冬春季畜牧业的发展。

3.2 营养价值

粗蛋白质含量是反映牧草营养价值的重要指标之一[22-23]，关系到牧草营养价值的高低。

常规分析化学(营养)成分中，通常把粗蛋白和粗纤维作为评价饲用植物营养价值的指标，粗蛋白质含量在16%～22%的等级为优良豆科牧草[24]；粗纤维小于或等于28%的等级为上。本研究中初花期刈割的苜蓿粗蛋白含量介于17.17%～21.43%，粗纤维含量介于18.36%～24.05%，与前人研究一致[24]，8 个苜蓿品种(系)品质为优；根据国际市场饲草交易标准[25]，1级苜蓿干草的蛋白质含量在18%以上，参试品种有5 个品种粗蛋白含量均高于18%，为1级标准，营养价值高。粗灰分主要反映苜蓿中矿质的总体含量，其大部分是磷、钙、 钾的氧化物[24-27]，可间接反映出不同品种对可利用矿质元素的吸收情况，本研究中粗灰分含量介于8.76%～10.16%，最高为8 号‘德钦’品种。粗脂肪含有芳香气味，是评价苜蓿适口性的指标，在本研究结果介于0.79%～1.09%。氮、磷、钾是植物营养的三大要素[26]，植物氮、磷、钾含量的测定是植物营养研究中最普通的常规分析项目。钙、磷是牧草中两种重要的大量元素。无氮浸出物含量是指牧草中所含糖分和淀粉的含量。反映在本研究结果上，8 个紫花苜蓿品种(系)全磷含量介于0.16%～0.25%，全钾含量介于0.98%～1.40%，无氮浸出物含量介于42.43%～45.13%。

3.3 综合评价

本研究应用灰色关联方法，将参试苜蓿品种(系)的13 个指标性状视为一个整体[28]，将这13 个指标平均值进行灰色关联度分析，计算等权关联度和加权关联度。等权关联度值最大，综合性状最好，为最优材料[1]。本研究加权关联分析结果与等权关联分析结果基本一致[29]，‘热引41 号紫花苜蓿’‘德钦’‘多叶’‘WL525HQ’ 4 个品种(系)的综合表现较好，为干热区筛选具有较高的推广利用价值的紫花苜蓿品种。

4 结论

2017 年10 月种植后，所有参试材料在2018 年和2020 年每年可刈割8 次，2019 年为9 次，8 个苜蓿品种(系)中均以第3 季度(7 月－9 月)产量最高，冬春季有产量，可补充热区秋冬季优质豆科牧草的不足，促进秋冬季畜牧业的发展。应用灰色关联度对云南元谋干热河谷引种的8 个苜蓿品种(系)的13 个代表性指标进行了分析和评价，以‘热引41 号’紫花苜蓿‘德钦’‘多叶’‘WL525HQ’4 个品种(系)的综合表现较好。