西藏12 份野生豆科牧草種質資源綜合性狀評價

彭 艷，馬素潔，孫晶遠，王向濤，孫 磊，魏學紅

（1.西藏農牧學院資源與環境學院, 西藏 林芝 860000；2.西藏農牧學院動物科學學院, 西藏 林芝 860000）

西藏野生牧草耐寒抗旱，適應性強，分布范圍廣，產草量高，營養豐富[1]。近年來，隨著放牧加劇以及草地退化，冬春季節草料的嚴重不足已經成為制約高寒草地畜牧業生產發展的關鍵[2]。雖然西藏野生豆科牧草的種類不如禾本科牧草的種類多，但是野生豆科牧草適應能力強，生育期短，有更強的固碳能力，能有效改善草地的土壤肥力，防止水土流失，扭轉草地畜牧業中蛋白質飼料不足[3-5]。目前，西藏栽培草地普遍種植的是一年生禾本科牧草燕麥（Avena sativa)，對優良野生豆科牧草選育的研究較少，野生豆科牧草種質資源質量及良種化程度較低。發展優良豆科牧草種植業可以調整西藏農業種植結構，有效促進高寒草地畜牧業的發展[5-6]。因此，對野生豆科牧草生產性能及營養價值進行綜合評價，選擇出適宜當地種植，產量高、品質較好的豆科牧草是促進高寒草地畜牧業發展的關鍵和基礎，同時對高寒草地生態恢復具有重要意義。

優良牧草評價方法和指標不盡相同，選擇合適的方法有利于開展品系評價。近年來，牧草生產性能與營養價值的評價普遍采用層次分析法、隸屬函數分析法、灰色關聯分析法、相似優先比法、聚類分析法等進行多指標綜合評價[7-13]。然而在以往對牧草評價的研究中常常選取主觀性的單一評價模型，且不同模型的權重的確定也存在差異，導致評價出的結果存在很大爭議。因此，本研究采用主成分分析法、隸屬函數分析法、灰色關聯分析法、相似優先比法4 種方法，綜合分析生產性能及營養價值指標，試圖對12 份西藏野生豆科牧草進行更為真實、客觀、全面的綜合評價，篩選出優良的野生豆科牧草種質資源，以期為今后西藏野生牧草的深入挖掘及優良種質資源的選育提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗區概況

試驗地位于西藏東南部林芝市巴宜區西藏農牧學院草業科學試驗基地，地理位置為94°20′38.99″E、29°40′17.82″ N，海拔2 950 m。年均氣溫8.6 ℃，最冷月均溫0.2 ℃，最熱月均溫15.6 ℃，≥ 10 ℃年積溫2 000～2 200 ℃·d，無霜期210 d，年降水量650～750 mm，主要集中在5 月 - 9 月，相對濕度71% （圖1)，無霜期為160～180 d，屬于高原溫暖半濕潤氣候，土壤為砂壤土。

圖1 林芝市2018 年氣溫與降水Figure 1 The temperature and precipitation of Nyingchi in 2018

1.2 試驗材料

供試材料來自西藏優良豆科牧草種質資源評價和研究項目組于2016 年8 月 - 2018 年8 月對西藏野生豆科優良牧草種質資源的調查和搜集，共采集15 屬40 種野生豆科牧草。從中篩選12 份優質豆科牧草種質資源進行栽培試驗（表1)。

表1 供試豆科牧草種質資源來源Table 1 The origin of legume forage germplasm used for testing in this study

1.3 試驗方法

試驗于2018 年6 月1 日播種，播種前施入底肥后翻耕以條播進行播種。采用隨機區組設計，每份供試材料播3 個小區，共計36 個小區，小區面積4 m ×4 m，各小區間距15 cm，播種行距為30 cm，播種量為50 kg·hm-2，施肥量為250 kg·hm-2，播種一周后漫灌以確保出苗齊全，后期每周灌水一次，少量多次，進行除草和施肥，并使用人工除草劑。

1.4 測定指標

依據任繼周[14]的方法，分別對牧草物候期、生長高度、生長速率、產量、鮮干比和營養成分進行測定。對不同牧草種質材料進行物候期觀測，10%～20%的植株達到某一個生育階段為初期，70%～80%的植株到達為盛期，豆科飼草按苗期、分枝期、現蕾期、開花期、盛花期、結莢期、完熟期測記，并記錄生育期 （X1)。在初花期刈割前測定生長高度，每隔7 ± 2 d 在試驗區內隨機取9 株測定其自地面到葉尖或花序頂部的自然生長高度，取其株高的平均值 （X2)，并測定生長速率 （X3)。試驗地隨機在每個小區內設3 個重復樣方1 m × 1 m 進行產量測定，留茬5 cm，齊地刈割后稱重量，取平均值為鮮草產量，在65 ℃下恒溫烘干至恒重后，在電子天平上秤取干草產量 （X0)，測定鮮干比 （X4)。各品種牧草營養成分含量的測定在西藏農牧學院草業科學實驗室進行，將牧草先風干再烘干粉碎過0.25 mm 篩裝入密封袋。采用楊勝[15]的方法測定牧草營養成分，烘干法測定牧草干物質 （X5)，粗脂肪 （X6)采用索氏脂肪抽提法，粗蛋白 （X7)采用凱氏定氮法，粗纖維（X8)采用酸堿分次水解法，粗灰分 （X9)采用灰化法，Ca 含量 （X10)采用EDTA-Na2 絡合滴定法，P 含量 （X11)采用氫醌亞硫酸鈉比色法，并計算無氮浸出物含量 （X12)。

1.5 數據處理

采用Excel 2020 處理數據和繪圖，SPSS 23.0 進行單因素方差分析、簡單相關分析，運用主成分分析法、隸屬函數分析法、灰色關聯分析法、相似優先比法對12 份豆科牧草種質資源進行綜合評價。

1.5.1 灰色關聯分析法

灰色關聯分析法是根據灰色系統理論，把供試牧草作為一個灰色系統，每個指標看作是該系統的一個因素，通過計算目標值的參考數列X0（k)與指標測定值的比較數列Xi（k)的關聯度，k= 1，2，3，···，n，關聯度越大則相似程度就越高，反之則越低[15]。

1.5.2 隸屬函數分析法

式中：Zij為i品種（系)j指標的隸屬函數值，Xmax和Xmin為各品種中指標的最大和最小測定值；隸屬函數平均值越大，牧草的綜合綜合性能就越好[16]。

1.5.3 相似優先比分析法

1.5.4 主成分分析法

2 結果與分析

2.1 物候期

通過對12 份牧草種質材料物候期的觀察可知（表2)，除山南小扁豆外，其余均在6 月9 日發芽，6 月下旬至7 月初進入分枝期，除山野豌豆外，6 月下旬至7 月下旬進入現蕾期，7 月至8 月上旬進入開花期，7 月下旬至8 月下旬由盛花期到結莢期，8 月下旬至10 月上旬牧草成熟。12 種野生豆科牧草均能適應林芝的生長條件，生育期為71～174 d。不同牧草種質材料從播種到出苗都需要8～17 d，生育期的變化差異較大，不同種質材料最多相差達103 d。其中山野豌豆生育期最長，達174 d，6 月9 號出苗，6 月20 日進入分枝期，11 月1 日開花，11 月29 日成熟。嘎東西藏野豌豆生育期最短，只需要71 d，6 月9 日出苗，6 月24 日進入分枝期，7 月27 日開花，8 月18 日成熟。

表2 12 份豆科種質資源物候期及生育天數Table 2 Major phenology and the whole growth duration of 12 legume germplasms

2.2 株高與生長速率

8 月18 日刈割時不同牧草種質材料株高均達到最大（表3)。其中，羌納西藏野豌豆株高最高，為114.75 cm，顯著高于其他供試材料（P＜ 0.05)，曲水西藏野豌豆、察隅西藏野豌豆次之，分別為106.27和104.95 cm；山南小扁豆的株高最矮，僅為26.91 cm，顯著低于其他供試材料（P＜ 0.05)。不同牧草從分枝期到現蕾期的生長速度較慢，從現蕾期開始，生長速度加快。當雄窄葉野豌豆、白瑪當西藏野豌豆和羌納西藏野豌豆的生長速率較快，日生長速率分別為1.60、1.54 和1.53 cm·d-1，三者無顯著差異（P＞ 0.05)；山南小扁豆日生長速率最慢，為0.46 cm·d-1，顯著小于其他供試材料（P＜ 0.05)。

表3 12 份豆科種質資源的株高及生長速率Table 3 Plant height and growth rate of 12 legume germplasms over the planting year

2.3 鮮干比和產量

12 個野生豆科牧草供試材料的鮮干比中（圖2)，當雄窄葉野豌豆、察隅西藏野豌豆、貢嘎窄葉野豌豆的鮮干比較大，分別為6.89、6.73、6.45，三者差異不顯著（P＞ 0.05)；嘎東西藏野豌豆鮮干比最小，僅為1.49，顯著小于除麻布加西藏野豌豆其他供試材料（P＜ 0.05)。其中，山野豌豆干草產量最大，為4 665.89 kg·hm-2，顯著高于其他供試材料（P＜ 0.05)；白瑪當西藏野豌和當雄窄葉野豌豆次之，分別為3 837.21 和3 773.58 kg·hm-2；麻布加西藏野豌豆的干草產量最低，為630.52 kg·hm-2，顯著低于其他供試材料（P＜ 0.05)。干草產量最高的山野豌豆比麻布加西藏野豌豆增產86.49% （圖2)。

圖2 12 份豆科種質資源的鮮干比和干草質量Figure 2 Fresh dry weight ratio and hay yield of 12 legume germplasm cultivars in 2018

2.4 營養價值

對12 份野生豆科種質資源的營養物質含量進行測定（表4)。其中，當雄窄葉野豌豆的粗蛋白含量最高，為20.81%，顯著高于其他供試材料（P＜ 0.05)；其次是廣布野豌豆和貢嘎窄葉野豌豆，分別為19.46%和19.20%。察隅西藏野豌豆的粗脂肪含量最高，為8.85%；其次是白瑪當西藏野豌豆和羌納西藏野豌豆，分別是8.84%，8.62%，三者差異不顯著（P＞ 0.05)。當雄窄葉野豌豆的粗灰分含量最高，為13.38%；其次是山野豌豆和貢嘎窄葉野豌豆，分別為12.84%和12.73%，當雄窄葉野豌豆與貢嘎窄葉野豌豆差異顯著（P＜ 0.05)。嘎東西藏野豌豆的粗纖維含量較高，為29.54%，顯著高于其他供試材料（P＜ 0.05)；其次是當雄窄葉野豌豆和羌納西藏野豌豆，分別為28.22%和27.65%，兩者差異不顯著（P＞ 0.05)。白瑪當西藏野豌豆的無氮浸出物含量最高，為43.33%，顯著高于其他供試材料（P＜ 0.05)；其次是山南小扁豆和曲水西藏野豌豆，分別為38.03%和36.24%。白瑪當西藏野豌豆與嘎東西藏野豌豆的干物質含量較高，分別為97.78%和97.32%；其次是山南小扁豆和察隅西藏野豌豆，均為94.31%，與前兩者差異顯著（P＜ 0.05)。當雄窄葉野豌豆、山野豌豆和嘎東西藏野豌豆的鈣含量較高，分別為1.35%、1.20%和1.19%，三者差異不顯著（P＞ 0.05)。山南小扁豆的磷含量最高，為2.76%，顯著高于其他供試材料（P＜0.05)。其次是察隅西藏野豌豆和曲水西藏野豌豆，分別為0.51%和0.46%。

表4 12 份豆科種質資源的營養價值Table 4 Nutrient content of 12 legume germplasms

2.5 相關性分析

相關分析（表5)表明，產量與生育期極顯著正相關（P＜ 0.01)，株高與生長速率極顯著正相關（P＜0.01)；產量與鮮干比顯著正相關（P＜ 0.05)；鮮干比與粗灰分極顯著正相關（P＜ 0.01)。

表5 各性狀間的相關分析Table 5 The correlation analysis between the main traits of the 12 germplasms

2.6 綜合評價

由于不同評價方法存在差異，而這些差異的產生與不同評價模型、各指標權重的選取有關，因此粗略地將4 種評價模型的權重設為一致，降低評價方法之間計算方法的差異。選取表2、表3、表4 和圖2 中的13 項指標進行綜合分析，以各評價方法的排序進行模糊評分，其分值越低綜合性能越好。4 個評價模型的綜合排序結果（表6)表明：當雄窄葉野豌豆 ＞ 山野豌豆 ＞ 察隅西藏野豌豆 ＞ 貢嘎窄葉野豌豆 ＞ 白瑪當西藏野豌豆 ＞ 德慶窄葉野豌豆 ＞曲水西藏野豌豆 ＞ 廣布野豌豆 = 羌納西藏野豌豆 ＞山南小扁豆 ＞ 嘎東西藏野豌豆 ＞ 麻布加西藏野豌豆。

表6 綜合分析及排序Table 6 The ranking obtained using weighted comprehensive analysis

3 討論

3.1 不同野生豆科牧草產草量

株高、生長速率、鮮干比、干草產量是生產性能綜合表現的重要指標，其中干草產量可直觀地衡量牧草生產性能和經濟價值[17-19]。12 種豆科干草產量為630.52～4 665.89 kg·hm-2，小于高小麗等[20]在西藏拉薩種植豌豆的產量1 217～5 239 kg·hm-2，這與牧草的種類有關。株高是構成牧草產量的主要因素之一，能夠反映牧草生長狀況和草地生產能力[21]。12 種豆科牧草的株高為26.91～114.75 cm，這與向潔等[22]在西藏達孜種植豆科牧草株高基本一致。生長速率是牧草生長快慢表現，生長速率的快慢也會影響到產草量[23]。12 種豆科牧草的生長速率為0.46～1.60 cm·d-1，小于舒思敏等[24]在川東地區豆科牧草的生長速率，可能是與川東地區海拔低，氣溫稍高，使牧草生長速率加快。且豆科牧草均在7 月、8 月生長速率較快，可能因為林芝水熱條件較好，隨著降水的增加和溫度的升高，牧草生長速率逐漸增加[25]。鮮干比作為估算牧草產量的指標，能夠反映牧草干物質積累程度和適口性[26]。12 種豆科牧草的鮮干比為1.49～6.98，與曹仲華[27]在西藏乃東縣種植豆科牧草鮮干比基本一致，大于武文莉等[28]在玉門地區種植豆科牧草鮮干比，可能與林芝6 月 - 9月降水量豐富有關。豆科牧草的生育時期受到光照、溫度、水分以及自身遺傳性狀等因素的影響[5,29]。不同豆科牧草在林芝地區的生育期存在差異，但12 個牧草均能適應林芝的生長條件，完成整個生育期。山南小扁豆和山野豌豆的生育期都超過100 d，分別是110 d 和174 d，其余牧草的生育期在71～96 d，這與王向濤等[30]對林芝市優良牧草的生育期研究結果基本一致，可能是林芝氣候適宜，日照時間長，有利于野生豆科牧草生長發育。

3.2 不同野生豆科牧草營養價值

粗蛋白、粗脂肪、粗纖維、粗灰分、無氮浸出物、Ca、P 均是衡量牧草營養價值的重要指標，粗蛋白、粗脂肪、粗灰分等的含量越高，粗纖維含量越低，說明豆科牧草的品質越好[31]。西藏野生豆科牧草蛋白質含量為12.91%～20.81%，粗脂肪為6.60%～8.85%，無氮浸出物為23.04%～43.33%，粗纖維為20.12%～29.54%，具有“三高一低”特點，這與曹仲華等[1]對西藏野生牧草的研究結果一致。其中當雄窄葉野豌豆的粗蛋白、粗灰分、鈣含量最高，察隅西藏野豌豆的粗脂肪含量最高，白瑪當西藏野豌豆的無氮浸出物、干物質含量最高，粗纖維含量最低，山南小扁豆的磷含量最高，不同牧草存在明顯差異，這些差異與牧草的屬性有關，這與楊全等[32]對不同牧草存在差異的研究結果一致。這與生產性狀所篩選出來的種質材料中羌納西藏野豌豆的株高最高，山野豌豆生育期最長，產量最大，當雄窄葉野豌豆的日生長速率、鮮干比最大，與營養價值所篩選出來的品種存在一定差異，因此，僅僅以生產性狀或營養價值評價豆科牧草有很大的局限性，運用多指標對豆科牧草綜合性狀進行分析更具科學性和合理性。

3.3 不同野生豆科牧草綜合評價

有效篩選和綜合評價豆科牧草的性能不能只看單項指標，只有品種綜合性能最佳才適宜推廣種植[8,20,28]。綜合考慮13 個常規指標綜合評價，真實、客觀地反映野生豆科牧草在林芝的適應性。雖然不同評價模型計算繁瑣，但為野生豆科牧草量化綜合評價方法提供了理論基礎。4 種評價模型揭示出這12 種野生豆科牧草在林芝的適應性差異，以當雄窄葉野豌豆，山野豌豆、察隅西藏野豌豆最佳。因此，在考慮品質的前提下，可以將這3 種牧草作為西藏林芝市主要野生豆科牧草進行推廣種植。然而野生豆科牧草的生產性能表現并不理想，生產性能主要表現在產量上，對野生豆科牧草影響最大的是株高和鮮干比，這與伏兵哲等[33]、王亞玲等[34]對牧草產量影響最大是株高、鮮干比的研究結果一致。與徐暢[35]的研究結果為節間數對牧草產量影響最大，其次是株高略有不同，這可能是在進行綜合評價時所選用指標與其存在差異。因此，在野生豆科種植過程在牧草應將株高和鮮干比作為重要指標加以考慮。

4 結論

干草產量和營養價值是決定豆科牧草經濟效益的重要因素。對西藏野生豆科牧草干草產量影響最大的是株高和鮮干比。通過主成分分析、隸屬函數分析、灰色關聯分析、相似優先比分析綜合評價表明，當雄窄葉野豌豆，山野豌豆、察隅西藏野豌豆產草量及營養價值最佳，適宜在西藏林芝高寒牧區推廣應用。