8 個紫花苜蓿品種在山西中部地區的農藝性狀和營養價值評價

趙嬌陽，朱慧森，張士敏，吳玉環，李 晶，夏方山，杜利霞，董寬虎

（山西農業大學草業學院，山西太谷030801）

被稱作“牧草之王”的紫花苜蓿（Medicago Sativa）根系發達，生物固氮能力強，具有耐旱、耐瘠和保持水土的特性[1]。因其產草量、蛋白含量高，營養物質種類豐富[2]，常被用作家畜的優質飼草。在我國農業結構發生調整、相關政策改進實施的背景下，發展苜蓿產業對推動農牧市場的興盛具有重要意義[3]。目前國內對苜蓿的引種栽培、種植區劃[4]等方面研究已較深入，但是苜蓿品種繁多，不同的苜蓿品種適宜生長地區受環境及基因型等影響，從而導致各范域適宜種植的苜蓿品種差異較大，同一品種在不同生態區域的生長與產量存在差異[5]。山西中部地區屬溫帶季風氣候，較適宜苜蓿生產，但是目前針對山西中部地區苜蓿區域化生產的研究相對比較少。

灰色關聯度分析以其信息量大、結果準確可靠等特點，備受研究者青睞[6]。利用灰色關聯度分析法對苜蓿進行綜合評價，不僅能克服單一指標評價的片面性，更能反映供試苜蓿各指標對生產性能的綜合影響[7]。聚類分析可合理有效地將具有相似特征的樣品或指標聚為一類，有助于研究者進行合理判別分析[8]。除此之外，目前研究者多是針對不同水肥條件下的苜蓿生產進行深入探究。

本研究對有機旱作條件下山西中部地區8 個紫花苜蓿品種的農藝性狀和營養價值進行測定，采用綜合評價法對其進行全面、客觀的評價[9]，旨在為山西中部地區紫花苜蓿選種、高效生產提供科學依據。

1 材料和方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于山西農業大學草業學院（太谷校區）試驗站多年生牧草標本區（N37°25′，E112°35′），該地區屬于黃土高原，海拔高度約800 m，主要土壤類型為褐土，土壤pH 值約為8.0。多年平均降水量為458 mm，降水多集中分布在7—9 月，晝夜溫差較大，年平均氣溫為9.5～10.5 ℃[10]。

1.2 試驗材料

供試材料由山西農業大學草業學院牧草種質資源庫提供，共8 個紫花苜蓿品種（表1）。

表1 8 個紫花苜蓿品種名稱及來源

1.3 試驗設計

將8 個品種，每品種3 個重復，按隨機區組設計，小區面積為2 m×5 m，間隔0.5 m，2017 年5 月10 日人工開溝條播，播量15 kg/hm2，播種后及時鎮壓，采用常規田間管理措施，只使用農家肥、不用化肥。2019 年刈割3 次，每次初花期進行材料采集，用于各指標測定。各指標均用3 茬的平均值進行數據分析。

1.4 測定指標及方法

1.4.1 農藝性狀的測定 每小區隨機選取10 株苜蓿，采用張延林等[11]的方法測定株高、1 級分枝數和2 級分枝數，每個小區隨機選取3 個1 m2（1 m×1 m）樣點進行刈割，采用曹宏等[12]的方法測定莖葉比、鮮干比和干草產量。

1.4.2 營養價值的測定 每小區隨機取樣500 g，放置于實驗室風干，粉碎機粉碎過1 mm 篩后，保存于密封袋備用。參考張麗英[13]的方法對苜蓿的粗蛋白（Crude protein，CP）、粗脂肪（Ether extract，EE）、粗灰分（Ash）、酸性洗滌纖維（Acid detergent fiber，ADF）、中性洗滌纖維（Neutral detergent fiber，NDF）、鈣、磷進行測定。

1.5 數據處理

采用Excel 2010 整理數據，采用SPSS 19.0 對數據進行統計分析，采用Duncan"s 法進行組間差異顯著性檢驗（P＜0.05），最后進行聚類分析和灰色關聯度分析。

1.5.1 聚類分析法 參照王儀明等[14]的聚類分析法對8 個紫花苜蓿品種進行判別分類。

1.5.2 灰色關聯度分析法 將8 個品種作為8 個處理，14 項指標作為灰色系統。該系統中橫向為評價指標平均值Xk（k＝1，2，3，…，14），縱向為8 個品種評價數列XWL366、XWL354、X金皇后、X賽迪5、X阿爾岡金、X三得利、X中苜一號、X偏關苜蓿。將每個指標最優值挑出，構建一個參考數列X0，X0（k）表達k個指標。由于各個指標的計量單位不同，且各個指標值的差異較大，對數據進行無量綱化處理，即各個指標值除以各個指標最優值X0[15]。

根據Ψi＝|X0（k）－Xi（k）|，得出最大標準絕對差和最小標準絕對差，將各個標準絕對差代入公式（4）計算關聯度系數；運用公式（5）求得等權關聯度β，n代表8 個紫花苜蓿品種；公式（6）求得權重值ω；公式（7）求得加權關聯度，其值越大，表明該品種越接近最優參考標準，反之則小。

2 結果與分析

2.1 不同紫花苜蓿品種的農藝性狀及營養價值對比分析

從表2 可以看出，不同紫花苜蓿品種之間的2級分枝數差異不顯著。賽迪5 的株高最高，達到100.90 cm，且顯著高于WL366、WL354、中苜一號和偏關苜蓿（P＜0.05），但是與其他品種之間差異不顯著（P＞0.05）。三得利的1 級分枝數為7.05 個，顯著多于阿爾岡金、中苜一號、偏關苜蓿（P＜0.05），與其他品種之間差異不顯著（P＞0.05）。阿爾岡金的莖葉比為1.83，顯著高于WL366、WL354、金皇后的莖葉比（P＜0.05），與其他品種的莖葉比差異不顯著（P＞0.05）。賽迪5、偏關苜蓿、金皇后的鮮干比分別為4.35、4.35、4.17，顯著高于其他品種（P＜0.05）。WL354 的干草產量最低，為3 808.00 kg/hm2，與阿爾岡金、中苜一號之間差異不顯著（P＞0.05）。

從表3 可以看出，WL366 的CP 含量顯著低于WL354、阿爾岡金的CP 含量（P＜0.05），與其他苜蓿品種之間的CP 含量差異不顯著（P＞0.05），其中，WL354 的CP 含量最高，為22.04%。并且WL354 的EE 含量也最高，為4.55%，與金皇后、三得利的EE 含量差異顯著（P＜0.05）。賽迪5 和WL354 的Ash 含量分別為10.27%和9.87%，顯著高于其他苜蓿品種的Ash 含量（P＜0.05）。賽迪5的ADF 含量最低，為25.17%，與WL366、WL354、金皇后的ADF 含量差異不顯著（P＞0.05）。WL354、賽迪5 的NDF 含量分別為39.64%、40.42%，顯著低于中苜一號的NDF 含量（P＜0.05）。WL354 的RFV 為167.34%，顯著高于阿爾岡金、三得利、中苜一號和偏關苜蓿（P＜0.05），與其他苜蓿品種間無顯著差異（P＞0.05）。賽迪5 的Ca 含量為2.19%，顯著高于其他苜蓿品種的Ca 含量（P＜0.05）。賽迪5、偏關苜蓿的P 含量顯著高于金皇后、阿爾岡金的P含量（P＜0.05），與其他苜蓿品種間的P 含量差異不顯著（P＞0.05），其中，偏關苜蓿P 含量最多，為0.22%。

表2 不同紫花苜蓿品種的農藝性狀比較

表3 不同紫花苜蓿品種的營養價值比較 %

2.2 不同紫花苜蓿品種的聚類分析

采用歐式距離法對8 個紫花苜蓿品種進行聚類分析，類群間區分的距離定為4.0 時，可將其劃分為三大類（圖1），每類群各指標的平均值差異較大（表4）。第1 類包括阿爾岡金、三得利、中苜一號，該類紫花苜蓿各指標值最差或居中；第2 類包括WL366、金皇后、賽迪5、偏關苜蓿，該類紫花苜蓿株高、2 級分枝數、干草產量、Ca 含量、P 含量居于首位；WL354 單獨為第3 類，該類紫花苜蓿1 級分枝數、莖葉比、鮮干比、CP 含量、EE 含量、Ash 含量、ADF 含量、NDF 含量、RFV 表現突出。

表4 各類群農藝性狀及營養價值平均值比較

2.3 不同紫花苜蓿品種的灰色關聯度分析

表5 不同紫花苜蓿品種的關聯度系數比較

表6 不同紫花苜蓿品種的加權關聯度及排序

3 討論

3.1 不同紫花苜蓿品種農藝性狀差異分析

干草產量是衡量生產性能最客觀的指標，株高能反映苜蓿的生長發育狀況和產量潛力[16]，由于紫花苜蓿各品種之間遺傳特性不同，導致植株生長高度存在差異[17]。本試驗對8 個紫花苜蓿品種的株高研究表明，品種間株高表現出顯著差異，其中，賽迪5 株高最高，達到100.90 cm，而WL354 株高僅為71.60 cm，二者相差29.30 cm。鄭敏娜等[18]研究表明，苜蓿的干草產量受分枝數的影響。本試驗結果與其相似，結果表明，不同紫花苜蓿品種之間的干草產量、一級分枝數存在顯著差異，說明干草產量受分枝數影響。莖葉比能較好地衡量苜蓿的品質，苜蓿葉片中CP 和礦物質含量均高于莖，且ADF、NDF 和木質素含量均低于莖[19]，因此，苜蓿的莖葉比越低，其品質越好。在本試驗的8 個紫花苜蓿品種中，金皇后的莖葉比最低，與莖葉比最高的阿爾岡金相差0.45。鮮干比能夠反映出苜蓿干物質的積累量和可利用價值，張仲鵑等[20]研究表明，不同紫花苜蓿品種間的鮮干比存在顯著差異，本研究結果與其相似。

3.2 不同紫花苜蓿品種營養價值差異分析

牧草營養品質的優劣決定著牧草的經濟價值，而反映牧草營養品質特性的重要指標有CP、ADF、NDF 和RFV 等[21]。有研究表明，高品質紫花苜蓿草產品CP＞19%，ADF＜31%，NDF＜40%，RFV＞155%[22]。本試驗中，8 個紫花苜蓿品種，除WL366 的CP 含量低于19%外，其余紫花苜蓿品種CP 含量均高于19%；ADF 含量在25.17%～28.66%，均低于31%，其中，賽迪5 的ADF 含量最低（25.17%）；NDF 含量在39.64%～45.03%，除WL354 低于40%外，其余紫花苜蓿品種均超過40%；RFV 是ADF 和NDF 對牧草影響的綜合反映[23]，試驗中8 個紫花苜蓿品種的RFV 有顯著差異，因此，各品種間存在不同的干草適口性和消化率，WL354 的RFV 值最大（167.34%），其他苜蓿品種的RFV 值在138.61%～160.16%。Ca和P 是植物生長發育所必需的營養元素，有研究表明，紫花苜蓿不能滿足家畜對P 的需求，最優鈣磷比為2∶1[24]。本試驗中8 個紫花苜蓿品種的鈣磷比為7.59～10.47，均高于2∶1，這與南麗麗等[25]的研究結果相似。EE 是牧草的重要化學組成成分，也是供給牲畜能源和儲存能量重要的營養素之一[26]。而Ash 可給動物補充礦物質[27]。本試驗中不同苜蓿品種間的EE 含量和Ash 含量存在差異，說明各苜蓿品種可給動物提供的能源與礦物質有所不同。

3.3 不同紫花苜蓿品種綜合評價

主要指標評價和單因素評價具有一定的局限性[28]，因此，需要綜合各指標來評判不同紫花苜蓿品種間的差異。李德明等[29]應用灰色關聯度綜合評價了12 個紫花苜蓿品種，篩選出黃土高原半干旱地區適宜推廣品種。楊秀芳等[30]運用灰色關聯度分析法篩選出適宜在內蒙古赤峰市阿魯科爾沁旗種植的苜蓿品種。本試驗使用灰色關聯度分析法將8 個紫花苜蓿品種的農藝性狀和營養價值在山西中部地區進行了綜合評價，結果表明，賽迪5 表現最好，更適宜在山西中部地區種植；在14 項指標中，鮮干比權重最大，這與耿慧等[31]采用灰色關聯度分析不同苜蓿品種得出株高對苜蓿的干草產量影響最大的結論不相符，可能是由于進行評價時選取的指標存在差異，也可能是由于受到環境條件的影響。通常作物產量和品質不可兼得，在追求產量的條件下，也應考慮品質，因此，本試驗對8 個紫花苜蓿品種進行了聚類分析，將紫花苜蓿劃分為3 大類，其中第二大類的株高、二級分枝數、干草產量、Ca 含量、P 含量居于首位；第三大類的一級分枝數、莖葉比、鮮干比、CP 含量、EE 含量、Ash 含量、ADF 含量、NDF 含量、RFV 居于首位，均有表現突出的性狀，因此，WL366、WL354、金皇后、賽迪5 和偏關苜蓿在山西中部地區種植時可作為雜交親本，用于品種改良。

4 結論

本研究對8 個紫花苜蓿品種的14 項指標進行綜合評價，聚類分析結果表明，WL366、金皇后、賽迪5、偏關苜蓿的株高、2 級分枝數、干草產量、Ca含量、P 含量表現突出，WL354 的1 級分枝數、莖葉比、鮮干比、CP 含量、EE 含量、Ash 含量、ADF 含量、NDF 含量、RFV 表現突出，這些具有突出特性的紫花苜蓿在山西省中部地區種植時可以用于品種雜交改良；灰色關聯度分析得出，綜合性能從高到低排序為賽迪5＞WL354＞金皇后＞WL366＞三得利＞偏關苜蓿＞阿爾岡金＞中苜一號，因此，賽迪5 相較于其他紫花苜蓿品種更適宜在山西省中部地區推廣種植。