10個(gè)披堿草屬野生植物材料生產(chǎn)性能綜合評(píng)價(jià)

楊娟弟，祁娟，賈燕偉，車美美，王曉娟，賽寧剛

（甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院，草業(yè)生態(tài)系統(tǒng)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅省草業(yè)工程實(shí)驗(yàn)室，中‐美草地畜牧業(yè)可持續(xù)研究中心，甘肅 蘭州 730070）

牧草種質(zhì)資源是生物資源和生物多樣性的重要組成部分，特別是一些野生優(yōu)良牧草種質(zhì)資源，不僅在牧草品種改良和新品種選育中具有重要價(jià)值，而且在許多農(nóng)作物品種改良中具有潛在應(yīng)用價(jià)值［1］。衡量牧草生產(chǎn)水平的高低，主要看產(chǎn)量和品質(zhì)兩個(gè)最重要的因素［2］。因此，研究不同來(lái)源牧草的產(chǎn)量和品質(zhì)差異，篩選優(yōu)良的牧草種質(zhì)資源對(duì)草地農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)及畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展均起著重要的作用。

披堿草屬（Elymus）是禾本科（Poaceae）小麥族（Triticeae）中重要的多年生植物，該屬植物具有適應(yīng)性強(qiáng)、品質(zhì)優(yōu)良、草產(chǎn)量及種子產(chǎn)量高、抗寒耐旱性強(qiáng)等特點(diǎn)，具有較高的經(jīng)濟(jì)和生態(tài)價(jià)值，極具開(kāi)發(fā)前景［3］。該屬不僅包括老芒麥、披堿草和垂穗披堿草等優(yōu)良草類植物，而且其中很多野生種可作為抗病、抗旱、抗寒、增強(qiáng)適應(yīng)性等方面的重要基因來(lái)源［4-5］。其野生種具有適應(yīng)性強(qiáng)（尤其是在環(huán)境條件惡劣的高寒地區(qū)）、生長(zhǎng)速度快、植株高大、葉量豐富、草質(zhì)優(yōu)、產(chǎn)量高、抗寒、抗旱、分蘗性強(qiáng)和競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)［6］，已發(fā)展成為高寒區(qū)草地生態(tài)保護(hù)、人工打貯草基地建設(shè)及進(jìn)行草地改良等方面的優(yōu)良牧草種［7］，可作為優(yōu)質(zhì)牧草進(jìn)行廣泛栽培。但多年生產(chǎn)實(shí)踐證明，該屬植物普遍存在易于退化的問(wèn)題。挖掘優(yōu)良野生種質(zhì)資源，進(jìn)行種質(zhì)與種源馴化的研究具有重要的意義。因此，本研究通過(guò)對(duì)來(lái)自不同生境的野生披堿草屬植物垂穗披堿草和老芒麥進(jìn)行生產(chǎn)性能評(píng)價(jià)，以期篩選出優(yōu)良的披堿草屬牧草新種質(zhì)材料，為其進(jìn)一步研究及應(yīng)用奠定理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)牧草實(shí)訓(xùn)基地，N 36°03'、E 103°53'，平均海拔 1 500 m，年降水量 200~350 mm，年均氣溫9 ℃，年蒸發(fā)量達(dá)1 700 mm，最熱月和最冷月平均氣溫分別為29.1、-14.9 ℃，全年無(wú)霜期180 d以上，土壤類型為栗鈣土。

1.2 試驗(yàn)材料

本試驗(yàn)材料在2017年種植時(shí)發(fā)芽率均達(dá)到85%，在生長(zhǎng)的前三年中，長(zhǎng)勢(shì)良好，產(chǎn)量高，尤其是第2年，其產(chǎn)量和株高達(dá)到最高，本試驗(yàn)為生長(zhǎng)第4年的情況，主要材料及其來(lái)源見(jiàn)表1。

表1 試驗(yàn)材料及來(lái)源Table 1 The sources of E.species

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2017年5 月初，將采集的披堿草屬野生種質(zhì)種植在甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)牧草實(shí)訓(xùn)基地。條播，播種量為30 kg/hm2，試驗(yàn)地設(shè)10種材料，每份材料設(shè)3次重復(fù)，共30個(gè)試驗(yàn)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)種10行，行距30 cm，區(qū)距為40 cm，小區(qū)面積3 m×3 m，常規(guī)田間管理（不定期灌溉、除雜、防治病蟲、松土等）。

1.4 測(cè)定指標(biāo)及方法

1.4.1 披堿草屬植物主要農(nóng)藝性狀的測(cè)定 株高：于2020年7月27日在披堿草屬植物開(kāi)花期刈割前在各小區(qū)隨機(jī)選取10株測(cè)定其從地面到穗頂部的絕對(duì)高度。

莖葉比∶莖葉比=莖干重/葉干重。開(kāi)花期隨機(jī)選取20株，將莖桿（包括葉鞘）、葉分離，然后烘干，分別稱其重量，穗包括在莖桿中，計(jì)算莖葉比，3次重復(fù)［8］。

1.4.2 披堿草屬植物生產(chǎn)性能的測(cè)定 于開(kāi)花期在各小區(qū)隨機(jī)選取2行進(jìn)行刈割取樣（除去邊行和地頭兩邊的65 cm部分），取樣面積為1.02 m2（0.6 m×1.7 m），并折合成 1 m2，留茬高度5~8 cm。（3次重復(fù)，在田間取樣后直接稱量鮮重，并換算為每公頃鮮草產(chǎn)量。）將鮮草置于烘箱中105 ℃殺青30 min，然后65 ℃烘干至恒重，稱量干草重量，并換算成每公頃干草產(chǎn)量（t/hm2）。即可計(jì)算出干鮮比，干鮮比=干草產(chǎn)量∶鮮草產(chǎn)量［8］。

1.4.3 披堿草屬植物營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的測(cè)定 將烘干至恒重的披堿草屬植物莖葉混合均勻后全部用植物粉碎機(jī)粉碎，粉碎后分別裝入袋中，用于營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的測(cè)定。采用凱氏定氮法［9］測(cè)定粗蛋白（CP）含量；采用 Sox‐tec8000脂肪儀測(cè)定粗脂肪（EE）含量；采用爐內(nèi)燃燒法［10］測(cè)定粗灰分（Ash）含量；采用范氏（VanSoest）洗滌纖維法［11］測(cè)定酸性洗滌纖維（ADF）和中性洗滌纖維（NDF）含量；采用 EDTA-Na2絡(luò)合滴定法［12］測(cè)定植株鈣（Ca）含量；采用分光光度計(jì)［13］測(cè)定磷（P）含量。

粗飼料品質(zhì)評(píng)定指數(shù)RFV［14］是美國(guó)唯一廣泛使用的質(zhì)量評(píng)定指數(shù)。

RFV的基礎(chǔ)是DDM的隨意采食量，其關(guān)系式：RFV=DMI×DDM/1.29。

DMI與DDM的預(yù)測(cè)模型分別為：DMI=120/NDF，DDM=88.9-0.779ADF。

式中：DMI （dry matter intakes）為粗飼料干物質(zhì)的隨意采食量，以占體重（BW）的百分?jǐn)?shù)表示；DDM（digestible dry matter）為可消化的干物質(zhì)，以占干物質(zhì)（DM）的百分?jǐn)?shù)表示。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

用 Microsoft Excel 2019進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，用SPSS 25.0軟件對(duì)參試披堿草屬材料進(jìn)行單因素方差分析（One-wayANOVA），Duncan 法進(jìn)行多重比較。

運(yùn)用灰色關(guān)聯(lián)度分析方法［15］對(duì)不同材料的干草產(chǎn)量和營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)進(jìn)行綜合分析。根據(jù)關(guān)聯(lián)度分析原則，關(guān)聯(lián)度值大小與綜合性狀表現(xiàn)呈正相關(guān)，分析步驟如下：

假設(shè)參考數(shù)列為x0，比較數(shù)列為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） ｝，則稱ζi（k） 為x0與xi在第k點(diǎn)的關(guān)聯(lián)系數(shù)，計(jì)算公式如下：

式中：x0(k)- |xi(k)表示在k點(diǎn)x0數(shù)列和xi數(shù)列的 絕 對(duì) 差 值 ， 記 作 Δi(k)， 其 中為二級(jí)最小差，為二級(jí)最大差，ρ為分辨系數(shù)，取值范圍為0~1，一般取ρ=0.5。

Wi屬于加權(quán)系數(shù)，其確定因素主要為專家評(píng)定系統(tǒng)以及性狀灰色關(guān)聯(lián)度等。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同材料間農(nóng)藝性狀的差異

10種披堿草屬材料中，6個(gè)老芒麥材料的平均株高為89.49 cm，4個(gè)垂穗披堿草的平均株高為70.04 cm，且除TZS5外其余老芒麥材料均與垂穗披堿草差異顯著（P<0.05）（圖1‐A）；TZN9與其他材料均差異顯著（P< 0.05），其中XZS6的株高較高，為99.35 cm，顯著高于 TZS5、TZN7、TZN8、TZN9和 TZN10，增幅分別為67.96%、49.51%、45.89%、26.64%和47.97%（P<0.05）；TZS5的株高較低，為59.15 cm，顯著低于除TZN7、TZN10外的其余材料，且較XZS6降低了40.46%（P<0.05）。10種披堿草屬材料中，6個(gè)老芒麥材料的平均莖葉比為6.16，4個(gè)垂穗披堿草的平均莖葉比為6.00，且垂穗披堿草較老芒麥降低了2.60%；其中TZN8的莖葉比最低，其次為XJS1，莖葉比較高的是TZN7和TZN9，TZN8較TZN7和TZN9降低了64.71%（P<0.05）（圖1‐B）。

圖1 不同材料株高和莖葉比Fig.1 Plant height and stem/leaf ratio of materials

2.2 不同材料間生產(chǎn)性能的差異

10種披堿草屬材料中，6個(gè)老芒麥材料平均鮮草和干草產(chǎn)量分別是4.33和1.36 t/hm2，4個(gè)垂穗披堿草材料的平均鮮草和干草產(chǎn)量分別是3.33和1.08 t/hm2；其中 XJS1、XZS2、XJS4和TZS5均與其余材料差異顯著（P<0.05），XZS2的鮮草產(chǎn)量達(dá)到最高，為6.23 t/hm2，TZS5 的鮮草產(chǎn)量最低，為 2.44 t/hm2，且XZS2較TZS5提高了155.33%（P<0.05）；10種披堿草屬材料中，TZS5均與其余材料差異顯著（P<0.05），干草產(chǎn)量最高的 XZS2（1.92 t/hm2）較干草產(chǎn)量最低的 TZS5（0.81 t/hm2）提高了 137.04%，且除XJS1外與其他材料差異顯著（P<0.05）；10種披堿草屬材料中，TZN8的干鮮比最高，為0.36，顯著低于除TZN9外的其余材料，且較XJS4提高了24.14%（P<0.05），XJS4的干鮮比最低，為 0.29，顯著低于TZS5、XZS6、TZN8和 TZN9，降幅分別為 11.12%、10.22%、19.27%和15.40%（P<0.05）（表2）。

表2 不同材料的干草產(chǎn)量、鮮草產(chǎn)量和鮮干比Table 2 Hay yield，fresh yield and fresh/dry ratio of materi?als

2.3 不同材料間營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的差異

2.3.1 不同材料間CP、EE和Ash含量的差異 10種披堿草屬材料中，6個(gè)老芒麥和4個(gè)垂穗披堿草的平均CP含量分別為11.38%和11.64%；XZS2、XJS4、TZN10均與其他材料差異顯著（P<0.05），其中CP含量較高的TZN10（13.43%）較CP含量最低的XZS2（9.82%）提高了36.76%（P<0.05）；10種披堿草屬材料中，6個(gè)老芒麥和4個(gè)垂穗披堿草的平均EE含量分別為3.55%和3.59%；其中TZN9的EE含量最高，為4.16%，顯 著 高 于 XJS1、TZS5、XZS6、TZN7和TZN8，增 幅 分 別 為 13.97%、29.60%、41.98%、50.72% 和 22.35%（P<0.05），TZN7的 EE含量最低，為2.76%，顯著低于除XZS6外的其余材料，且較TZN9降低了33.65%（P<0.05）；10種披堿草屬材料中，TZN9的粗灰分含量最低，為6.38%，顯著低于其余材料（P<0.05）；TZN8的粗灰分含量最高，為9.19%，顯著高于除XJS4外的其余材料，且TZN9較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 不同材料間ADF和NDF含量的差異 10種披堿草屬材料中，6個(gè)老芒麥的平均ADF和NDF含量分別31.02%和56.86%，4個(gè)垂穗披堿草的平均ADF和NDF含量分別為26.84%和51.26%；其中TZN8的ADF含量最低，為24.76%，顯著低于除TZN7外的其余材料（P<0.05）；XJS1的 ADF含量最高，為33.61%，顯著高于除XZS2和YNS3外的其余材料，且 TZN8較 XJS1降低了26.33%（P<0.05）；10種披堿草屬材料中，NDF含量最低的TZN7（47.58%）較NDF含量最高的XZS6（60.36%）降低了21.17%，且TZN7除TZN8外均與其余材料差異顯著（P<0.05）（圖2）。

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

2.3.3 不同材料間RFV含量的差異 10種披堿草屬材料中，6個(gè)老芒麥的平均RFV為106.25%，4個(gè)垂穗披堿草的平均RFV為124.24%，其中TZN7和TZN8與其余材料均差異顯著（P<0.05），其 DMI，DDM和RFV值均達(dá)到最高水平，XZS6的DMI最低，TZN7較其提高了26.63%；XJS1的DDM最低，TZN8較其提高了11.46%；XJS1的RFV也最低，TZN7較其提高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 不同材料間Ca和P含量的差異 10種披堿草屬材料中，6個(gè)老芒麥和4個(gè)垂穗披堿草的平均Ca含量分別為0.76%和0.67%；TZS5均與其余材料差異顯 著（P<0.05），其 中 XJS1的 Ca含 量 最 高 ，為0.82%，顯著較 XJS4提高了 24.80%（P<0.05）；XJS4的 Ca含量最低，為 0.66%，與 XJS1、XZS2、TZS5和XZS6差異顯著，較其分別降低了19.87%、17.42%、12.02% 和 18.69%（P<0.05）（圖3‐A）；10種披堿草屬材料中，6個(gè)老芒麥和4個(gè)垂穗披堿草的平均P含量分別為0.21%和0.20%；其中TZN7和TZN8均與其余材料差異顯著（P<0.05），XJS4的P含量最高（0.26%）較含量最低的TZN8（0.15%）提高了78.50%（P<0.05）（圖3‐B）。

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

2.4 灰色關(guān)聯(lián)度綜合評(píng)價(jià)

由于參試披堿草屬植物干草產(chǎn)量和各個(gè)營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)表現(xiàn)不一致，無(wú)法進(jìn)行精準(zhǔn)評(píng)價(jià)。灰色關(guān)聯(lián)度可以消除個(gè)別指標(biāo)帶來(lái)的片面性，使各個(gè)披堿草屬材料間的差異具有真實(shí)可比性，所以本研究利用灰色關(guān)聯(lián)度對(duì)參試披堿草屬植物生產(chǎn)性能和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)進(jìn)行了綜合分析，由于不同指標(biāo)對(duì)牧草重要性不同，因此采用專家評(píng)定賦值法根據(jù)各指標(biāo)的重要性為其賦予權(quán)重值［16］，然后計(jì)算加權(quán)關(guān)聯(lián)度并根據(jù)其大小進(jìn)行排序，結(jié)果見(jiàn)表5。參試披堿草屬植物的關(guān)聯(lián)度值范圍為0.470~0.698，其中排名靠前四個(gè)材料是XZS2、XJS1、TZN7和TZN8，排名靠后的是XZS5和YNS6。

表5 灰色關(guān)聯(lián)度綜合分析Table 5 Comprehensive grey correlational analysis of different materials

3 討論

3.1 披堿草屬植物主要農(nóng)藝性狀

株高是影響牧草產(chǎn)量和其利用方式的主要因素，同時(shí)也是反映草地生產(chǎn)能力的常用指標(biāo)［17］。本研究發(fā)現(xiàn)，參試披堿草屬植物株高為59.15~99.35 cm，這可能是由于參試材料之間的遺傳差異導(dǎo)致植株生長(zhǎng)高度表現(xiàn)出明顯差異［18］。老芒麥的平均株高高于垂穗披堿草，其中來(lái)自西藏海拔4 065 m區(qū)域的老芒麥XZS6株高最高，說(shuō)明其適應(yīng)的生態(tài)位比較寬，在嚴(yán)酷的環(huán)境和水熱條件較好的環(huán)境均能很好地生長(zhǎng)［19-20］。莖葉比是衡量牧草品質(zhì)的重要指標(biāo)之一［21］。同種牧草，如果葉重比例大，表明葉量豐富，飼草的蛋白質(zhì)含量就相對(duì)越高［22］。本試驗(yàn)中，天祝垂穗披堿草TZN8、新疆老芒麥XJS1和天祝垂穗披堿草TZN10莖葉比較低，表明其葉量較豐富，但與張小嬌［23］研究的生長(zhǎng)第2年的披堿草屬植物相比莖葉比較高，可能與植物內(nèi)在的基因及外在的生長(zhǎng)環(huán)境有關(guān)［24］。其中TZS5、TZN8和TZN10的莖葉比顯著低于TZN9，主要是由于其株高低于TZN9，莖稈在植株總重量中占比例較小。

3.2 披堿草屬植物生產(chǎn)性能

草產(chǎn)量是牧草生產(chǎn)中的重要指標(biāo)，可直觀地反映牧草的生產(chǎn)性能及適應(yīng)性［25］。鮮草產(chǎn)量和干草產(chǎn)量高的飼草其生產(chǎn)利用率高，對(duì)于飼料生產(chǎn)和選育新品種具有重要的參考價(jià)值［26］。本研究為第4年的披堿草屬植物，其鮮草產(chǎn)量為2.44~6.24 t/hm2，干草產(chǎn)量變幅為0.81~1.92 t/hm2，且老芒麥的平均鮮草和干草產(chǎn)量均高于垂穗披堿草。張永超［27］在高寒地區(qū)5份野生老芒麥種質(zhì)資源生產(chǎn)性能比較中得出第4年鮮草產(chǎn)量為7.16~12.58 t/hm2，干草產(chǎn)量為2.84~5.76 t/hm2，也有研究發(fā)現(xiàn)［28］，連續(xù)兩年垂穗披堿草各居群干草產(chǎn)量為0.57~2.97 t/hm2，這說(shuō)明披堿草屬植物草產(chǎn)量與生長(zhǎng)環(huán)境的水熱條件、品種遺傳背景和生育期有關(guān)［29］。其中來(lái)自西藏4 316 m區(qū)域的老芒麥XZS2產(chǎn)量最高，這與熱量條件對(duì)老芒麥生長(zhǎng)的影響較大有關(guān)［30］。本試驗(yàn)中，來(lái)自新疆海拔1 086 m區(qū)域的老芒麥XJS4干鮮比最低，說(shuō)明其植株含水量較高，該試驗(yàn)材料來(lái)自于海拔較低的溝谷地區(qū)，生境水源充沛，故而在水分供給充足時(shí)，植株可保持較高的含水量。這與嚴(yán)學(xué)兵等［31］的研究結(jié)果一致，即不同地理環(huán)境下生長(zhǎng)的野生披堿草屬植物具有不同的生理適應(yīng)性特征。

3.3 披堿草屬植物營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)

粗蛋白是評(píng)定牧草營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的重要指標(biāo)之一，粗蛋白含量越高，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值就越高［32］。本研究發(fā)現(xiàn)，10種披堿草屬植物的粗蛋白含量為9.82%~13.43%，其中6個(gè)老芒麥和4個(gè)垂穗披堿草材料的平均CP含量分別為11.38%和11.64%；參考美國(guó)制定的豆科與禾本科牧草等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)單一粗蛋白指標(biāo)劃分［33］，即表明10種披堿草屬材料品質(zhì)均屬中等水平或優(yōu)質(zhì)水平。其中來(lái)自天祝海拔2 400 m區(qū)域的垂穗披堿草TZN10粗蛋白含量最高（13.43%），與張小嬌［23］在高海拔地區(qū)的研究結(jié)果不一致，也有研究表明，垂穗披堿草粗蛋白的含量與海拔有關(guān)，隨海拔降低而增加［34］；也可能是因?yàn)槠湓谏L(zhǎng)發(fā)育期間溫度適宜，年積溫高，可提升營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)［35］。脂肪具有為機(jī)體提供能量、維持體溫以及促進(jìn)脂溶性維生素吸收的作用［36］。有研究發(fā)現(xiàn)，粗蛋白和粗脂肪含量與品質(zhì)與適口性有密切的關(guān)系，其中TZN10的粗蛋白和粗脂肪含量均較高［37］，這與王偉強(qiáng)［38］在‘甘農(nóng)4號(hào)’小黑麥品種在青海省不同區(qū)域的適應(yīng)性評(píng)價(jià)的研究結(jié)果一致，即葉量較多的飼草品質(zhì)好。酸性洗滌纖維和中性洗滌纖維是衡量飼料能量和采食量的一項(xiàng)重要指標(biāo)。酸性洗滌纖維含量和中性洗滌纖維含量分別與家畜消化率和采食率具有負(fù)相關(guān)性［39］。RFV評(píng)定指數(shù)根據(jù)能量來(lái)評(píng)定飼草營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，其值越大，表明該種牧草的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值越高［40］。本試驗(yàn)中，4個(gè)垂穗披堿草的平均ADF、NDF含量和RFV均優(yōu)于老芒麥；其中來(lái)自天祝的垂穗披堿草TZN7和TZN8的ADF和NDF含量均較低，其RFV均較高，則說(shuō)明TZN7和TZN8的適口性好，家畜易吸收，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高。

4 結(jié)論

10種披堿草屬野生材料中，6個(gè)老芒麥材料的產(chǎn)量和株高均優(yōu)于4個(gè)垂穗披堿草，但營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)略低于垂穗披堿草，其中產(chǎn)量和株高較高的為XZS1和XZS2，莖葉比較低是TZN8；營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)較好材料的TZN7和TZN8。

通過(guò)灰色關(guān)聯(lián)度綜合評(píng)價(jià)，XZS2、XJS1、TZN7和TZN8的產(chǎn)量和品質(zhì)綜合特性較好，可作為具有應(yīng)用潛力的優(yōu)良披堿草屬種質(zhì)資源，進(jìn)行進(jìn)一步的栽培馴化。