不同秋眠級苜蓿生產性能及越冬率評價

王曉龍，李紅，米福貴，于潔，王雪婷，孟凱，賈振宇，王佺珍

(1.內蒙古農業大學草原與資源環境學院，飼草栽培、加工與高效利用農業部重點實驗室，草地資源教育部重點實驗室，內蒙古 呼和浩特010011;2.黑龍江省畜牧研究所，黑龍江 齊齊哈爾161005;3.西北農林科技大學動物科技學院，陜西 楊凌712100)

紫花苜蓿(Medicago sativa)為多年生豆科牧草，其生產潛力大，營養價值高，不僅是世界上種植面積最大的優良牧草，也是我國分布最廣、經濟價值最高的牧草，素有“牧草之王”美譽，在我國干旱半干旱地區具有十分重要的地位[1]。苜蓿蛋白質含量高(開花期粗蛋白在20%左右)，可作為家畜的蛋白源飼料，能有助于解決我國高蛋白飼草料供應不足問題。苜蓿栽培面積的逐漸擴大，可有利于開展糧改飼和種養結合模式試點，進而促進糧食、經濟作物、飼草料三元種植結構順利轉變[2]。呼和浩特及其周邊地處中溫帶，氣候條件適宜，土壤肥沃，水源充沛，具有發展苜蓿產業的先決條件。近幾年，隨著苜蓿種植范圍的逐步擴增，盲目引種問題尤為突出，由于引種缺乏系統性的比較評價，而導致苜蓿越冬率低、產草量不高，給種植戶帶來了巨大經濟損失[3]，因此，亟須開展引種區試和適應性評價工作。

苜蓿秋眠性是苜蓿對秋季環境變化的一種適應性反應[4]，鑒于秋眠性與品種產量和適應性之間的密切關系[5]，已成為北美評價苜蓿生產性能的重要指標。探索不同秋眠等級苜蓿的生產性能及越冬情況可為科學引種提供指導[6]。因此，本研究以收集自國內外的8個不同秋眠級苜蓿品種為研究對象，分析其在試驗期內產草量、營養成分及越冬率差異，篩選出產量高、品質優、越冬性強的苜蓿品種，以期為當地引進優良苜蓿品種資源、建立優質高產苜蓿栽培草地提供必要參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地設在呼和浩特市農業科技研究中心基地，地處 N 40°39′16″-40°39′19″，E 111°58′34″-111°58′37″。基地位于呼和浩特和林格爾縣盛樂鎮，地勢平坦，屬半干旱大陸性季風氣候，主要表現為干旱、寒冷，晝夜溫差大。年平均氣溫6.2℃，年均降水量390 mm左右，年平均無霜期132 d;土壤以栗鈣土為主。試驗地土壤養分情況見表1。

表1 試驗地的土壤養分狀況Table 1 Soil nutrient condition of experimental field

1.2 試驗材料

試驗共收集國內外苜蓿材料8份，其中包括國內審定品種2份(草原3號、中苜2號)，國外引進品種6份(馴鹿、金皇后、三得利、賽迪、WL525、WL903)，根據目前國際上苜蓿秋眠性的9級分類標準，1～3級屬秋眠型;5～6級屬半秋眠型;7～9級屬非秋眠型，其中草原3號、中苜2號、馴鹿、WL903秋眠等級參照《45個苜蓿品種秋眠級初步評定》[5]。所有供試苜蓿材料的品種名稱、秋眠級及來源等信息見表2。

表2 供試苜蓿材料及來源Table 2 Source of tested alfalfa materials

1.3 試驗方法

1.3.1 試驗設計 2014年5月20日，在和林格爾試驗地以條播方式播種8份苜蓿品種，小區面積10 m2(2 m×5 m)，采用隨機區組設計，每份材料設置3次重復，行距40 cm，播種前各試驗小區均未施底肥，播種后及時鎮壓。草地管理期間，進行人工除草，并在返青期、現蕾期及入冬前分別灌水1次。在2015-2017年每年初花期(6月10日-6月16日、7月14日-7月20日、8月19日-8月27日)進行3次人工刈割，留茬高度5 cm，測定苜蓿的產量和營養成分指標。

1.3.2 測定指標及方法 每次刈割前，隨機選取小區內10株苜蓿單株測定其自然高度，求平均值。初花期每個小區取鮮樣0.5 kg，分離莖葉，風干后分別稱莖和葉重量，計算莖葉比。

刈割后每隔10 d測量一次植株高度，測定3次，植株高度與生長天數之比即再生速度。

在苜蓿初花期進行刈割，測定鮮草產量，從刈割后苜蓿中稱取1.0 kg，在65℃烘箱內烘干24 h，稱重后再烘6 h，烘干至恒重并稱重。折算每hm2苜蓿干草產量(kg·hm-2)。

每年10月15日-11月1日，在每個小區株行內隨機選取1 m長樣段，3次重復，記錄每個樣段內植株數，翌年苜蓿返青后調查存活植株數，計算苜蓿越冬率。

越冬率(winter surviving rate，WSR)=N(越冬前的存活株數)/N1(越冬后的存活株數)×100%

采用實驗室常規方法測定干物質(dry matter，DM)質量分數;利用FOSS Kjeltec 8400凱氏定氮儀測定粗蛋白質(crude protein，CP)質量分數(參照GB/T 6432-94);利用Ankom分析系統濾袋法測定酸性洗滌纖維(acid detergent fiber，ADF)和中性洗滌纖維(neutral detergent fiber，NDF)參照《飼草分析及飼料質量檢測技術》[7]進行測定。

相對飼用價值(relative feed value，RFV):RFV是衡量干草品質的重要指標[7]，可用中性洗滌纖維(NDF)和酸性洗滌纖維(ADF)計算得出，計算公式如下:

式中:干物質隨意采食量(dry matter intake，DMI)，可消化干物質(digestible dry matter，DDM)。

1.4 數據分析

采用Excel 2010進行數據處理，Sigma Plot作圖。采用SAS 9.1統計軟件進行方差分析和相關性分析。應用模糊數學隸屬函數法[3，8]，將8個參試苜蓿品種的10個指標(株高、莖葉比、再生速度、干草產量、越冬率、干物質、粗蛋白、酸性洗滌纖維、中性洗滌纖維、相對飼用價值)進行綜合評價，求苜蓿各指標隸屬函數值，若所測指標與苜蓿的生產性呈正相關，則

若所測指標與苜蓿的生產性呈負相關，則

式中:Fij為i草種j指標值;Xij為鑒定i草種j指標隸屬值;Ximax為所鑒定i草種j指標最大值;Ximin為所鑒定i草種j指標最小值。將i草種各指標隸屬函數值進行累加，求出平均隸屬函數值，平均值越大該苜蓿生產性越強。最后對8個苜蓿的生產性能進行比較，得出各苜蓿強弱順序。

2 結果與分析

2.1 不同苜蓿品種與年份方差分析

2015-2017年，不同秋眠級品種、年份對苜蓿各指標進行雙因素方差分析(表3)，結果表明，品種和年份對DM、CP、NDF、ADF、越冬率、株高和產量均存在極顯著差異(P＜0.01)，其中品種與年份對CP、NDF、ADF、RFV、越冬率和產量具有極顯著(P＜0.01)的互作，品種與年份對DM存在顯著互作(P＜0.05)，其他指標對品種與年份均無顯著的互作。

表3 不同秋眠級苜蓿品種、年份對苜蓿各指標的雙因素方差分析(F值)Table 3 Two-factor analysis of variance(ANOVA)on the indexes of different alfalfa varieties and year

2.1.1 不同苜蓿品種越冬率比較 由圖1可知，不同秋眠級苜蓿品種之間越冬率存在明顯差異，在2015和2016年草原3號、中苜2號和馴鹿苜蓿越冬率較高，3個品種之間差異不顯著(P＞0.05)，但顯著高于三得利、賽迪、WL525、WL903苜蓿品種(P＜0.05);2017年草原3號苜蓿越冬率最高(97.96%)，顯著高于其他苜蓿品種(P＜0.05)，是WL903苜蓿越冬率的1.36倍。由圖2可以看出，草原3號3年越冬率平均值(98.35%)最高;其中草原3號、中苜2號、馴鹿與金皇后苜蓿越冬率差異不顯著(P＞0.05)，但顯著高于其他苜蓿品種(P＜0.05);金皇后苜蓿越冬率(94.82%)與三得利(89.17%)差異不顯著(P＞0.05)，但顯著高于WL525、賽迪、WL903苜蓿(P＜0.05)。通過3年越冬率調查發現，秋眠級越高的苜蓿品種，其越冬率越低，說明秋眠級與越冬率存在相關關系。

圖1 不同苜蓿品種3年越冬率比較Fig.1 Comparison of winter surviving rate of different alfalfa varieties

圖2 不同苜蓿品種3年越冬率平均值比較Fig.2 Comparison of the mean winter surviving rate of different alfalfa varieties in three years

2.1.2 不同苜蓿品種干草產量比較 由圖3可知，種植第2年(2015)，中苜2號苜蓿干草產量最高(11401.10 kg·hm-2)，顯著高于其他苜蓿材料(P＜0.05)。種植第3年(2016)，中苜2號干草產量最高(12594.05 kg·hm-2)，其次是金皇后，二者顯著高于其他苜蓿品種(P＜0.05);苜蓿干草產量較低的是WL525和馴鹿。種植第4年(2017)，中苜2號苜蓿干草產量最高(12208.78 kg·hm-2)，其次是金皇后和草原3號，顯著高于其他苜蓿品種(P＜0.05)。3年試驗結果表明，中苜2號苜蓿3年干草產量平均值最高(12067.98 kg·hm-2)，其次是金皇后苜蓿，中苜2號苜蓿干草產量是馴鹿苜蓿的1.71倍;三得利、WL525、賽迪、WL903、馴鹿苜蓿品種3年干草產量平均值較低，不適宜呼和浩特地區種植。

2.1.3 不同苜蓿品種3年株高、莖葉比和再生性均值的比較 由表4可以看出，植株高度可充分反應牧草生長的狀況。第1茬草3年平均株高為82.56～92.43 cm，其中以中苜2號最高，顯著高于其他苜蓿材料(P＜0.05)。再生性在一定程度上反映了牧草生長能力的強弱具體表現。不同苜蓿材料3年平均生長速度存在一定差異，其中引自國外的2個苜蓿品種金皇后和三得利一茬草生長速度較快，分別為1.72、1.68 cm·d-1，顯著高于其他苜蓿品種(P＜0.05)。通過不同茬次苜蓿株高和再生性的測定結果表明，不同苜蓿品種之間2茬草和3茬草株高和生長速度差異較小，第2茬草株高和生長速度明顯高于第1茬和第3茬。莖葉比是判斷苜蓿品質的重要指標，莖葉比小，葉的含量多，蛋白質含量豐富，適口性較好，飼草品質高。不同苜蓿品種莖葉比差異不明顯，第1茬草，不同苜蓿品種的莖葉比為1.15～1.31，其中以中苜2號莖葉比最低，馴鹿莖葉比最高;第2茬草，中苜2號莖葉比(1.11)較低，與草原3號差異不顯著(P＞0.05)，但顯著低于其他苜蓿材料(P＜0.05)。通過對不同茬次苜蓿莖葉比的比較發現，2茬草和3茬草莖葉比均低于第1茬草，說明2、3茬草葉量大，蛋白含量高，品質優良。

圖3 不同苜蓿品種干草產量比較Fig.3 Comparison of hay yield of different alfalfa varieties

2.1.4 不同苜蓿品種3年營養品質比較 由表5可知，中苜2號和草原3號的3年平均CP含量均大于20%，其中以中苜2號CP含量最高(21.26%)，是賽迪苜蓿的1.23倍。8個苜蓿品種的ADF含量為29.84%～35.21%，ADF、NDF含量最高的是馴鹿苜蓿，分別為35.21%、54.36%，顯著高于其他苜蓿品種(P＜0.05);中苜2號ADF、NDF含量均最低。草原3號DM最高(25.10%)，是 WL903苜蓿的1.05倍，二者差異顯著(P＜0.05)。不同苜蓿品種間RFV值最高的是中苜2號，其次為草原3號，二者無顯著差異;馴鹿的RFV值最低，顯著低于其他苜蓿材料(P＜0.05)。

2.2 相關性分析

相關分析結果表明，不同苜蓿品種各性狀間存在一定程度的相關關系，其中秋眠等級與越冬率之間存在極顯著負相關關系(P＜0.01)，相關系數為-0.984，表明秋眠級越高的苜蓿品種其越冬率越低。秋眠等級與產量之間也存在負相關，相關性不顯著(P＞0.05)。CP含量與RFV存在極顯著正相關關系(P＜0.01)，相關系數為0.878，說明蛋白含量越高相對飼用價值越好。CP含量與莖葉比存在顯著負相關(P＜0.05)，表明莖葉比越小，葉占的比例大，飼草蛋白含量高。ADF、NDF與RFV存在極顯著負相關關系(P＜0.01)，說明飼草中纖維素和木質素含量越高，牧草適口性差，相對飼用價值越低(表6)。

表4 不同苜蓿品種3年株高、莖葉比和再生性的比較Table 4 Comparison of plant height,regrowth and stem/leaf of different alfalfa varieties

表5 不同苜蓿品種干物質、粗蛋白、中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維和相對飼用價值的比較Table 5 Comparison of dry matter,crude protein,neutral detergent fiber,acid detergent fiber and relative feed value of different alfalfa varieties(%)

2.3 隸屬函數值比較

采用模糊數學隸屬函數法求苜蓿各指標隸屬函數值(表7)，將8個苜蓿品種10項指標隸屬函數值進行累加，求出平均隸屬函數值，最后得出中苜2號(0.557)、金皇后(0.546)、草原3號(0.523)平均隸屬函數值較高。在8個不同秋眠等級苜蓿品種間以中苜2號、金皇后、草原3號表現最為優異，三得利、WL903、WL525、賽迪和馴鹿苜蓿品種表現較差。因此，在呼和浩特地區引種，應優先考慮秋眠等級1～3級的苜蓿品種。

表6 不同苜蓿品種各指標相關性分析Table 6 Correlation analysis of different indexes of different alfalfa varieties

表7 不同苜蓿品種隸屬函數值比較Table7 Comparison of membership value of different alfalfa varieties

3 討論

通過對不同苜蓿品種秋眠等級與越冬率關系進行分析發現，不同秋眠級苜蓿品種越冬率存在明顯差異，秋眠等級1～3級的草原3號、中苜2號、馴鹿和金皇后越冬率均大于90%，秋眠等級低的苜蓿品種其越冬率高。盧欣石[9]對國內23個審定苜蓿品種及92個地方品種的秋眠級別進行了測定，結果發現苜蓿秋眠級別與其耐寒能力有直接關系，可作為引種、生態區劃及產量預測的重要依據。根據相關性分析得出，秋眠等級與越冬率之間存在極顯著負相關關系，這與Brouwer等[10]和Brummer等[11]研究結果基本一致，說明秋眠等級低的苜蓿品種越冬能力相對較強，更適應當地寒冷的氣候條件。秋眠性和抗寒性在一定程度上存在相關關系，但二者不是一個性狀，今后通過雜交育種可將弱秋眠和強抗寒基因重組進而培育出弱秋眠強的抗寒性苜蓿品種。

苜蓿產量和品質是衡量苜蓿生產性能的重要指標，要想獲得高產優質的品種，必須具有高產材料極其適宜的環境條件[12]。本研究發現，中苜2號和金皇后在干草產量方面優于其他苜蓿品種，而中苜2號和草原3號在CP和NDF含量方面表現比較突出，3個苜蓿品種越冬率均較高，而馴鹿苜蓿則表現異常，雖然越冬率相對較高，但產量過低，品質較差，可能與該地區干旱少雨、土壤呈弱堿性有關。而秋眠等級7～9級的賽迪、WL525、WL903苜蓿不僅干草產量和CP含量均表現較差，其越冬率也較低，由此進一步說明秋眠等級與越冬率存在負相關關系。不同苜蓿材料間再生性存在一定差異，其中引自國外的2個苜蓿品種三得利和金皇后再生速度快，較國內品種再生性強。通過對不同茬次苜蓿株高和再生性的測定發現，第2茬草株高和再生速度明顯高于第1茬和第3茬，可能在第2茬苜蓿草生長期間該地區氣溫升高、降水量增多等因素有關。高婷等[13]對不同秋眠性苜蓿品種生產性能研究發現，不同秋眠等級苜蓿品種在同一生態區的株高和干草產量存在明顯差異，與本研究結果相一致。引自國外的苜蓿品種金皇后在本地區產量表現較好，生產性能高于當地品種，這與王成章等[14]的研究結果相一致。而秋眠級2級的馴鹿和秋眠級7～9級的賽迪、WL525、WL903苜蓿在當地表現較差，不適宜當地生產需求。由此說明苜蓿在正常氣候條件下，其秋眠等級與苜蓿產量的相關性不顯著，這與Malinowski等[15]研究結果趨于一致，其研究發現半干旱半濕潤氣候條件下，秋眠等級與苜蓿的生產性能并無關聯。其他研究也表明在冬季較溫暖地區，確立適宜的收獲制度才是影響苜蓿產量的主要因素，而秋眠等級是影響苜蓿產量的次要因素[16-18]。

營養成分是鑒定苜蓿品質的重要指標，其中CP、ADF和NDF含量是營養成分主要組成部分可直接反映苜蓿的營養價值[19-21]。苜蓿CP含量越高，ADF、NDF含量越低，其營養價值越高，RFV值越高表明該飼草中纖維素和半纖維素等含量較低，其品質較優。從本研究結果可以看出，8個苜蓿品種間CP、NDF、ADF含量均存在明顯差異，其中CP含量(20%左右)越高，ADF和NDF含量越低，則苜蓿的營養價值越好，與肖燕子等[22]的研究結果相一致。CP是家畜必需的營養物質;ADF與飼草料的消化率有關，飼草料中ADF含量越高，則越不易被家畜消化;而飼草中NDF含量與家畜采食量密切相關，NDF含量越高，則家畜采食量越少[23]。本研究中，中苜2號和草原3號苜蓿的3年平均CP含量較高、ADF和NDF含量較低，說明中苜2號和草原3號在營養價值方面優于其他苜蓿品種，這可能與該地區降水量少，蒸發量大，國外苜蓿品種受到干旱氣候條件的影響程度較大有關。通過相關性分析發現CP含量與RFV存在極顯著正相關關系，CP是家畜必需的營養物質，飼草中CP含量、RFV值越高表明該飼草品質越優。本研究中中苜2號和草原3號苜蓿不僅3年平均CP含量高，其RFV值也較高，其次是WL525、三得利和金皇后苜蓿，馴鹿3年平均RFV值最低，這與王成章等[24]的研究結果相一致，CP含量、RFV值高，主要是因為該飼草中纖維素、半纖維素、木質素等含量較低所致。

有效篩選苜蓿品種并對品種生產性能進行評價是引種研究工作的重要內容。大量研究表明，不同地區因氣候、土壤等條件差異，在引進新品種時，首先要進行引種試驗以確定適宜本地區種植的苜蓿品種，避免盲目引種造成損失。孫萬斌等[25]在甘肅不同地區對20個苜蓿品種的生產性能及營養價值進行綜合評價，結果發現在不同生態環境下受水熱氣候條件影響，不同品種紫花苜蓿干草產量、株高、莖葉比、粗蛋白、酸性洗滌纖維和中性洗滌纖維等存在明顯差異。鄭敏娜等[26]對28個苜蓿品種的生產性能(再生速度、葉莖比、株高和干草產量)和營養指標(粗蛋白、干物質、酸性洗滌纖維和中性洗滌纖維)進行了綜合評價，結果發現維多利亞、康賽、WL298 HQ、SK3010、巨能7號苜蓿品種的綜合表現最優異，適宜在雁門關地區推廣種植。楊向黎等[27]對不同苜蓿品種產量和品質對比發現，從產量和營養價值來看，WL353、WL363、WL-SALT苜蓿品種綜合表現較好，適宜山東農作區種植利用。孫建平等[28]對10個苜蓿品種生產性能進行了研究，結果發現不同品種紫花苜蓿的越冬率和干草產量、莖葉比及營養成分含量之間均存在差異，中苜1號、三得利更適合晉北農牧交錯區推廣。本研究表明，中苜2號、草原3號和金皇后苜蓿干草產量高、營養價值豐富、越冬性強，綜合表現較為突出，較適宜在呼和浩特地區種植，由于金皇后、三得利、賽迪、馴鹿、WL525、WL903苜蓿是國外引進品種，適應性有限，下一步要在呼和浩特地區再設立幾個試驗地點，開展多年觀測試驗，這樣得出的結果將會更為可靠。

4 結論

比較分析不同秋眠等級苜蓿可以發現，秋眠等級1～3級的中苜2號、草原3號和金皇后3個苜蓿品種在3年干草產量方面表現較為突出，其中草原3號和中苜2號在營養品質方面表現較好。通過模糊數學隸屬函數法，對8個不同秋眠等級苜蓿品種的10個指標平均隸屬函數值進行排序依次是:中苜2號＞金皇后＞草原3號＞三得利＞WL903＞WL525＞賽迪＞馴鹿。比較得出中苜2號平均隸屬函數值最高，其次是金皇后苜蓿，均優于當地品種草原3號。綜合比較，篩選出中苜2號、草原3號和金皇后苜蓿在干草產量、飼用價值及越冬率等方面均表現最佳，較適宜在呼和浩特地區種植，而在秋眠等級選擇上應優先考慮秋眠等級1～3級的苜蓿品種。