10份梯牧草植株形態特征與產量分析及評價

摘要：【目的】綜合分析與評價10份梯牧草植株形態特征與產量性狀，為篩選出適合新品種培育的優異種質材料提供依據。【方法】以收集的新疆不同地區9份野生梯牧草和1份栽培種為材料，采用同質園試驗，通過主成分、聚類及灰色關聯度等分析與評價篩選優異種質?！窘Y果】（1）10份梯牧草材料之間除莖節數、穗寬和千粒重外，其他指標均存在顯著性差異；變異系數在 5 . 3 2 % ～ 3 0 . 1 5 % ，其中穗葉距變異最大。（2）在產量性狀上，不同材料間差異性顯著，牧草產量在 ，種子產量在 0（3）牧草產量與旗葉長呈顯著正相關，與穗葉距呈極顯著負相關;種子產量與株高呈顯著正相關關系，與莖粗、葉寬和穗長呈極顯著正相關關系，與穗葉距呈極顯著負相關關系；千粒重與植株形態特征之間差異性不顯著。（4）前6個主成分累積貢獻率達 7 6 . 4 7 % 。（5）聚類分析將梯牧草分為4個類群，其中 和 表現出植株最高、旗葉較長、穗葉距最小、穗部較大、種子飽滿、鮮草產量和種子產量最高?！窘Y論 與 兩份材料各特征的表現均較其他材料優異，可作為優異種質材料選擇的首選對象。

中圖分類號：S812 文獻標志碼：A 文章編號：1001-4330（2025）02-0454-09

0 引言

【研究意義】梯牧草（PhleumpratenseL.）系禾本科（Poaceae）梯牧草屬（PhleumL.）多年生草本植物[1，2]，原產于歐亞大陸溫帶地區，現遍及溫帶、寒溫帶和近北極的氣候區，是適應冷涼潮濕環境的栽培牧草[3]。我國是世界上野生梯牧草的產區之一，資源豐富，基因資源優良[4]。梯牧草飼用價值高、抗逆性強、適應性廣和營養價值高，是維持奶牛高產、賽馬保鏢、食草寵物的首選功能性飼草；同時其發達的根系能夠吸收和沉積鉛、鎘、砷、汞等重金屬離子，通常作為混播草地的優勢草種及退化草地生態修復草種，具有較高的推廣和應用價值[5.6]。開展梯牧草種質資源植株形態學特征和產量性狀的研究，有利于該物種優異種質資源的挖掘與創新，對種質資源鑒定、性狀評價和育種等具有重要意義。【前人研究進展】王鳳宇等[7]研究表明，590份燕麥（Vena sativaL.）種質資源的株高、葉片、莖節數等性狀對燕麥種子產量影響較大，株高、倒二葉花序以及莖粗與莖部特性、分蘗特性和葉部特性之間均存在顯著相關關系；景芳等[8]對12份燕麥的生產性能及適應性研究，發現影響種子產量的因素有很多，主要包括粒數、粒重、千粒重等，其中任何一個因素的變化，都可引起產量的變化；哈雪等對5份草地早熟禾（Poapratensis）種子產量相關指標研究，16個種子產量相關指標均呈正態分布，千粒重變異系數最小，改良潛力較??；每花序種子數變異系數最大，可選擇范圍較寬?！颈狙芯壳腥朦c】有關新疆不同區域的野生梯牧草材料植株形態特征分析文獻研究較少，需研究新疆不同區域梯牧草種群在植株形態學特征及其差異性?！緮M解決的關鍵問題】以不同來源的野生梯牧草與栽培種為研究對象，測定分析植株形態特征（株高、莖部性狀、葉片性狀及種子性狀）及產量（牧草產量、種子產量），篩選敏感指標，遴選出優異種質材料，為梯牧草的種質創新和品種選育提供科學依據。

材料與方法

1.1 材料

1.1.1 研究區概況

試驗地位于天山北坡烏魯木齊縣南山謝家溝新疆農業大學草原試驗站 E），海拔 ，地處溫性草原帶，屬于典型中溫帶大陸性氣候，年均氣溫 ，年均降水量3 0 3 m m ，降水主要集中在 5 ～ 1 0 月，無霜期 1 2 0 ～ 1 4 0 d ，年均蒸發量 。土壤為山地栗鈣土， 0 ～ 2 0 c m 土層有機碳含量 1 5 . 3 9 g / ，全氮含量 1 . 4 9 g / k g ，全磷含量 0 . 6 9 g / k g 。

1.1. 2 梯牧草

試驗材料共10份，其中9份為 2 0 2 0 ～ 2 0 2 1 年8月采自天山北坡西段的昭蘇縣和尼勒克縣、天山北坡中段烏魯木齊市的野生材料，1份由岷縣方正草業開發有限責任公司提供的栽培種岷山貓尾草。表1

1.2 方法

1. 2.1 試驗設計

試驗采用同質園方法。試驗小區采用隨機區組設計，每一小區面積為 次重復，共30個小區，各小區間距 5 0 c m 。2021年9月8日進行播種，按照條播方式，行距 ，播種量統一設定為 。試驗地實行統一管理，除在生長季節進行雜草防除之外，未實施其他管理措施。

1.2.2 測定指標

于2022年7＼～8月分別在牧草抽穗期和種子成熟期對植株形態特征、牧草與種子產量進行取樣測定。

1 . 2 . 2 . 1 植株形態特征

在抽穗期，每小區采集形態完整的植株10

株，測定株高、莖粗、旗葉長、旗葉寬、葉長、葉寬、莖節數和穗葉距、穗長、穗寬、種子長和種子寬。

1. 2. 2. 2 產量性狀

牧草產量：在抽穗期，選取 1 m × 1 m 的樣方進行刈割，留茬高度 ，每個小區重復3次，換算成每公頃鮮草產量。

種子產量：種子成熟期，每小區取 的樣方收獲籽實，稱重并換算為每公頃種子產量。

干粒重：取1000粒種子，稱重，重復3次，取平均值。

1.3 數據處理

數據采用MicrosoftExcel2021處理，計算平均值、標準差和變異系數;采用SPSS23.0進行相關性分析、主成分分析、聚類分析[1]

2 結果與分析

2.1 植株形態學特征

研究表明，10份梯牧草材料，除莖節數、穗寬、千粒重差異性不顯著，其他性狀均存在顯著性差異（ 。變異系數在 5 . 3 2 % ～ 3 0 . 1 5 % 變化，其中變異系數最大的是穗葉距，為3 0 . 1 5 % ;其次是葉長，為 1 6 . 1 2 % ;最小的是種子寬，為 5 . 3 2 % ，其中株高、旗葉長、莖節數、種子長的變異系數均低于 10 % 。表2

2.2 不同區域梯牧草產量性狀對比

2.2.1 牧草產量

研究表明，不同材料之間牧草產量存在顯著性差異，產量區間為 。其中 產量最高，達 ，顯著高于除 外的其他7份材料（ ）。圖1

2.2.2 種子產量

研究表明，各材料之間種子產量差異甚大，最低與最高為 。 材料種子產量最高，達 ，顯著高于其他材料（ ，較 高 6 7 . 5 5 % ，差異顯著（ P lt; 0.05）。各材料之間種子千粒重差異性不顯著。

2.3 相關性

研究表明，牧草產量與旗葉長呈顯著正相關關系（ ），與穗葉距呈極顯著負相關關系（ ）；種子產量與株高呈顯著正相關關系（ ），與莖粗、葉寬和穗長呈極顯著正相關關系（ ? P lt; 0 . 0 1 ），與穗葉距呈極顯著負相關關系（ P lt; 0 . 0 1 ）。千粒重與植株形態學特征差異性不顯著。表3

2.4 主成分

研究表明，前6個主成分因子的特征值均大于1，累計貢獻率達到 7 6 . 4 7 % ，包含了植株形態特征指標及產量的大部分信息，可以作為主要性狀指標。第1主成分特征值為4.503，貢獻率為3 0 . 0 1 8 % ，正向荷載最大的是旗葉長（0.791），其次是種子產量（0.78）與莖粗（0.74），負向載荷最大的是穗葉距（-0.504）；第2主成分特征值為1.974，貢獻率為 1 3 . 1 5 9 % ，正向載荷最大的是旗葉寬（0.596），其次是穗葉距（0.507）與莖節數（0.484），負向載荷最大的是牧草產量（-0.568）；第3主成分特征值為1.488，貢獻率為 9 . 9 2 3 % ，正向載荷最大的是種子長（0.524），其次是千粒重（0.489）與種子寬（0.396），負向載荷最大的是莖節數（-0.420）；第4主成分特征值為1.443，貢獻率為 9 . 6 1 2 % ，正向載荷最大的是穗長（0.676），其次是株高（0.485）與穗葉距（0.418），負向載荷最大的是牧草產量（-0.461）;第5主成分特征值為1.052，貢獻率為 7 . 0 1 2 % ，正向載荷最大的是種子長（0.485），其次是牧草產量（0.336）與莖節數（0.264），負向載荷最大的是葉長（-0.503）；第6主成分特征值為1.011，貢獻率為 6 . 7 3 8 % ，正向載荷最大的是穗寬（0.529），其次是株高（0.336）與葉長（0.308），負向載荷最大的是種子寬（-0.435）。表4

2.5 不同區域梯牧草植株形態特征指標及產量的聚類表現

研究表明，在歐氏距離為5處，可將供試材料分為4大類群。第1類群包括 份材料，這類材料表現為植株低矮，旗葉短，穗葉距大，穗部較小，種子不飽滿，牧草產量和種子產量較低，千粒重較小的特征;第2類群含 份材料，該類材料表現為植株較高，旗葉較短，穗葉距較大，穗部較小，牧草和種子產量低的特征；第3類群包括T， 份材料，表現為植株高大，旗葉較長，穗葉距小，穗部較大，種子飽滿，牧草和種子產量均高；第4類群包括 份材料，各項指標中除旗葉長度、種子千粒重表現突出外，在株高，旗葉長，穗葉距、種子飽滿程度，以及牧草和種子產量上也表現出一定的優勢。圖4

2.6 不同區域梯牧草形態特征指標及產量的綜合評價

研究表明，各參試材料的形態學特征指標和產量各指標間的關聯系數在 4 . 3 5 % ～ 1 5 . 0 0 % 。各因子的重要性差異可由關聯度大小反映，某因子的關聯度越大，此因子對梯牧草材料的影響越大，其關聯度排序依次為 ，綜合個梯牧草材料的形態特征和產量進行評價，以 表現最為優異。表5

3討論

3.1變異系數能反映各材料形態學特征間變異程度的大小，系數越大，變異程度越大[12-13]。呂偉等[14]、孫銘等[15]認為變異系數大于 10 % 時，表明樣本間存在顯著差異。在研究中，植株形態學特征變異系數為 5 . 3 2 % ～ 3 0 . 1 5 % ，其中莖粗、旗葉長、葉長、葉寬、穗葉距、穗長和穗寬變異系數均大于 10 % ，說明不同性狀間差異較大，可見供試梯牧草材料遺傳基礎較廣，與遺傳背景豐富，在實際育種中可將這些指標作為首要性狀進行選擇。株高、旗葉長、莖節數、種子長變異系數小，說明這些性狀比較穩定，改良的可能性較小。

3.2牧草產量是衡量其生產和經濟性能的重要指標[16]。研究中不同材料之間牧草產量有顯著差別，低者鮮草產量為 ，最高者達到 ，最低與最高之間相差5 3 . 1 6 % ，該結果與虎凌云等[17]的研究一致，即不同材料在產量上出現差異，可能與材料的來源背景以及對試驗區生境的適應性不同而所致。相關系數反映了不同性狀之間的相關程度，可用于選擇多個相關性狀[18-19]。試驗研究發現，牧草產量與旗葉長呈顯著正相關關系（ 與穗葉距呈極顯著負相關關系，與周鎮磊等[20]研究結果一致，說明穗葉距是影響梯牧草材料牧草產量的關鍵因子。梯牧草植株形態特征指標和牧草產量之間存在一定相關關系，相互制約或者相互促進。3.3杜文化等[2]研究表明，梯牧草種子產量的構成因素主要有單位面積有效穗數、穗粒數、單穗粒重和千粒重。研究中 材料種子產量最高。通過相關性分析發現，種子產量還與莖粗、葉寬和穗長呈極顯著正相關關系，提高種子產量還可以從提高莖粗、葉寬和穗長來實現，

主成分分析通過降維的方法可以清晰地反映造成群體差異的主要原因。研究對10份梯牧草材料的17個性狀指標進行主成分分析，結果前7個性狀指標主成分的累計貢獻率達 7 7 . 5 0 5 % ，表明7個綜合指標可代表全部數據絕大部分的信息量。聚類分析是研究牧草的親緣關系及起源的常用手段，可以直觀體現種質個體間相關性的分類。使用聚類分析的方法對10份梯牧草進行劃分，4個類群間具有明顯差異。在生產實踐中可按照具體的情況和需要選擇合適的評價方法對牧草進行綜合評價，以發現更多的優質資源[22]

4結論

10份梯牧草材料除莖節數、穗寬、千粒重外，其他指標均存在顯著性差異；變異系數在 5 . 3 2 % ～ 3 0 . 1 5 % ，其中穗葉距變異最大。產量性狀上，10份材料的牧草產量在 5 2 3 3 . 3 3 ～ 9 8 4 4 . 3 3 k g / ，不同材料間差異性顯著；種子產量在34.08 。牧草產量與旗葉長呈顯著正相關，與穗葉距呈極顯著負相關；種子產量與株高呈顯著正相關，與莖粗、葉寬和穗長呈極顯著正相關，與穗葉距呈極顯著負相關；千粒重與植株形態學特征差異性不顯著。前6個主成分累積貢獻率達 7 6 . 4 7 % 。將梯牧草分為4個類群，其中 和 表現出植株最高、旗葉較長、穗葉距最小、穗部較大、種子飽滿、牧草產量和種子產量最高的特點。 與 材料總體表現較為突出，可作為優異材料篩選的首選對象。

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Analysis and evaluation of morphological characteristics and yield of1O Phleum pratense（L. ）plants

HAN Xiqing，ZHANG Xianhua，YUAN Hui，XIONG Hui，SA Chenghui （Xinjiang Key Laboratory of Grassand Resources and Ecology/College of Grassland Science，Xinjiang Agricultural University， Urumqi 830052，China）

Abstract：【Objective】 To study 9 wild Phleum pratense （L.） from diferent regions of Xinjiang and 1 cultivated species with a view toanalysis of theplant morphological characteristics andyield traitsand evaluation the excellnt germplasm materials for the cultivation of new varieties.【Methods】In this study，the homogeneous garden test and determination method were used to analyze and evaluate the excellent germplasm by principal component，clustering and grey correlation degree.【Results】（1） There were significant diffrences in other indexes among 1O Phleum pratense （L.）materials except for stem node number，panicle width and 1000-grain weight. The coefficient of variation was between and ，and the variation of ear leaf distance was the largest.（2）In terms of yield traits，the forage yield was between 5，233.33 and （2 ，and the seed yield was between 34. O8 and . （3）Forage yield was significantly positively correlated with flag leaf length andsignificantly negatively correlated with ear leaf spacing. There was a significant positive correlation between seed yield and plant height，a significant positive correlation between seed yield and stem diameter，leaf width and ear length，and a significant negativecorelation between seed yield and ear leaf distance.There was no significant diference between lOOo -grain weight and plant morphological characteristics.（4）The cumulative contribution rate of the first six principal components was .（5） and showed the highest plant，longer flag leaf， smallest ear leaf distance，larger ear，full seed，highest fresh grass yield and seed yield.【Conclusion】The characteristics of and are better than other materials，which can be used as the first choice for the selection of excellent germplasm materials.

Key words：Phleum pratense（L. ） ;plant modality features; yield