新疆南疆地区不同生活型草木樨产量和品质的比较研究

时间：2024-08-31

陈立强，白小明

(1.甘肃农业大学草业学院，草业生态系统教育部重点实验室，甘肃省草业工程实验室,中-美草地畜牧业可持续发展研究中心，甘肃兰州 730722；2.塔里木大学动物科学学院/新疆生产建设兵团塔里木畜牧科技重点实验室，新疆阿拉尔 843300)

新疆南疆地区地处欧亚大陆腹地，深居内陆，远离海洋，降水稀少，蒸发强烈，土壤盐碱，生态环境异常脆弱。长期以来，以牛、羊、马、驴、骆驼和牦牛[1]养殖为主的畜牧业是当地的传统产业、特色产业和优势产业。近年来随着家畜数量的持续增加和天然草地的持续退化，传统的放养模式早已无法满足畜牧业发展对牧草的需求。牧草短缺，特别是豆科牧草缺乏已成为当地草畜矛盾日益加剧的主要影响因素，草木樨(Melilotusspp.)等牧草的人工种植已成为新疆南疆地区畜牧业得以维持和发展的重要保障。

草木樨属牧草为豆科(Leguminosae)一年生或二年生草本植物，产量高、营养好[2-3]，具有较强的抗盐碱性[4-5]，在轻度盐碱土壤中种植后能大幅降低土壤盐碱和提高土壤肥力[6-8]。草木樨属植物大概可划分为19个种[9]，其中黄花草木樨(M.officinalis)和白花草木樨(M.albus)为该属常见的栽培种[10]，在南疆地区常与冬小麦(Triticumaestivum)套种，藏草于粮，用于解决因作物生长“一季有余，两季不足”而造成的土壤闲置问题和冬春季节饲草料的短缺问题，种植面积较大[11-12]。

目前南疆地区与冬小麦套种的草木樨品种多为二年生植物[13]，由于播种当年根系不死，翌年萌发后可转变为杂草，对作物生长具有严重的危害。为了防止来年继续萌发，草木樨收割后需要对套种田进行浇水、翻压和晒垡[13]。若能发掘利用一年生草木樨资源可有效降低套种成本，提高经济收入。据报道，细齿草木樨(M.dentatus)为一年生草本植物，具有产量高、抗逆性强、香豆素含量低和生育天数长等特点[14-16]，但同等栽培条件下细齿草木樨的产量和品质是否优于二年生草木樨品种却少有报道。因此本研究以前期选育的一年生细齿草木樨品系为材料，以拜城县广泛种植的二年生黄花草木樨品种和引进的二年生白花草木樨品种为对照，对其产草量性状和营养成分进行研究，并采用层次分析法和灰色关联度法对其观测指标进行综合评估，探索细齿草木樨在冬小麦套种草木樨栽培模式中替代二年生草木樨品种的可行性，为南疆地区草木樨种植业的发展提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 试验地概况

试验地位于新疆生产建设兵团第一师10团，地处塔里木盆地北缘，具有新疆南疆地区典型的生境条件，属于典型温带干旱大陆性气候，年降水量40.1～82.4 mm，蒸发量≥2 100 mm。光热资源丰富，年日照时数2 556～2 991 h，年均无霜期200 d以上，平均气温7.5～11.7 ℃，10 ℃以上年积温3 800～4 700 ℃[17-18]。试验区地势平坦，前茬作物为玉米。

1.2 试验材料

试验材料见表1。细齿草木樨为本课题组以高产和低香豆素为育种目标选育而成的一年生草木樨新品系。黄花草木樨为二年生，采自新疆南疆拜城县草木樨种子田。白花草木樨为二年生，购于北京正道生态科技有限公司。

表1 细齿草木樨及二年生草木樨的生活型、原产地和特征

1.3 试验设计

试验采用随机区组设计。每份材料设3次重复，小区面积15 m2(3 m×5 m)。2018年4月15日播种，条播，行距30 cm，理论播种量为30 kg/hm2，播种前测定种子的净度和发芽率，计算实际播种量，播种深度为1.3～1.5 cm。试验地四周设1 m宽保护行。从出苗期到初花期共漫灌4次，苗期除杂草1次，分枝期喷施五唑醇1次。

1.4 测定指标及方法

1.4.1 农艺性状指标观测细齿草木樨的出苗期和初花期。细齿草木樨和二年生草木樨的鲜草产量、干草产量、株高和茎叶比参照《草品种审定技术规程》[19]测定，测定时间为细齿草木樨的初花期。测产时，除去小区两侧边行及两头50 cm之内的植株，剩余部分全部刈割，测定鲜草产量，风干后测定干草产量。每小区随机选择10株草木樨，测量从地面到植株最高点的绝对株高，求平均值。每小区随机取样约1 kg，将茎、叶和花序分开，茎叶比=茎干重/(叶干重+花序干重)。每小区随机选择1 m样段，参照王彦华等[20]的方法统计一级分枝数和二级分枝数。

1.4.2 营养成分指标粗脂肪和粗蛋白含量参考钱文熙等[21]的方法分别用石油醚浸提法和凯氏定氮法测定。中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量参考钱文熙等[21]和张崇玉等[22]的方法用范式纤维法测定。

1.5 数据处理

用Excel软件对原始数据进行统计，用SPSS软件进行方差分析和相关性分析。选用干草产量、粗脂肪、粗蛋白、中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量5项指标对供试材料进行综合评价。用层次分析法计算得出上述5项指标的权重依次为0.495 9、0.295 8、0.123 2、0.050 6和0.034 5，λmax=5.367 4，CI=0.091 9，修正值RI=1.120 0，CR=CI/RI=0.082 0，两两比较矩阵满足一致性要求，权重有效。用干草产量、粗脂肪和粗蛋白含量的最大值及中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量的最小值组成参考序列，进行灰色关联度分析，计算供试材料的加权关联度(γi)。

式中：N为测试指标的个数，W为各测试指标的权重值，ξi(k)为供试材料各指标的灰色关联系数[23]。加权关联度越大，表明材料的综合表现越好，反之亦然。

2 结果与分析

2.1 细齿草木樨和二年生草木樨的测产时间及草产量性状分析

细齿草木樨的出苗期为4月22日，初花期为8月7日。按试验设计，本研究于8月7日对细齿草木樨、黄花草木樨和白花草木樨进行刈割测产，细齿草木樨从出苗到刈割共生长107 d，刈割后根系随之死亡。供试材料的鲜草产量和干草产量分别为56 655.56～81 538.39 kg/hm2和14 473.11～20 430.59 kg/hm2(表2)。细齿草木樨的鲜草产量和干草产量均极显著高于黄花草木樨和白花草木樨(P<0.01)，鲜草产量比黄花草木樨增加43.92%，比白花草木樨增加34.11%，干草产量比黄花草木樨增加41.16%，比白花草木樨增加24.22%。白花草木樨的干草产量极显著高于黄花草木樨(P<0.01)，比黄花草木樨增加13.64%。黄花草木樨的干草产量最低。

表2 细齿草木樨和二年生草木樨的草产量

供试材料的株高介于157.93～193.73 cm，细齿草木樨的株高最高，极显著高于黄花草木樨和白花草木樨(P<0.01)，黄花草木樨的株高最低。供试材料的茎叶比介于2.62～2.81，彼此间差异不显著。供试材料的一级分枝数和二级分枝数分别介于0～0.40和19.73～23.53，白花草木樨的一级分枝数极显著高于细齿草木樨和黄花草木樨(P<0.01)，二级分枝数显著高于黄花草木樨(P<0.05)，与细齿草木樨差异不显著。

2.2 细齿草木樨与二年生草木樨的营养成分分析

供试材料的粗蛋白含量介于11.94%～14.76%，细齿草木樨的粗蛋白含量最低，极显著低于黄花草木樨和白花草木樨(P<0.01)，黄花草木樨和白花草木樨的粗蛋白含量差异不显著。供试材料的粗脂肪含量介于0.88%～1.18%，细齿草木樨和黄花草木樨的粗脂肪含量显著低于白花草木樨(P<0.05)。供试材料的中性洗涤纤维含量介于46.38%～54.23%，细齿草木樨的中性洗涤纤维含量最高，极显著高于黄花草木樨和白花草木樨(P<0.01)，而黄花草木樨和白花草木樨的中性洗涤纤维含量差异不显著。供试材料的酸性洗涤纤维含量介于37.10%～44.40%，细齿草木樨的酸性洗涤纤维含量显著高于白花草木樨(P<0.05)，但与黄花草木樨差异不显著(表3)。

表3 细齿草木樨和二年生草木樨营养成分

2.3 相关性分析

细齿草木樨和二年生草木樨不同指标具有一定的相关关系(表4)，其中干草产量与鲜草产量、株高、中性洗涤纤维含量呈极显著正相关，与茎叶比、二级分枝数、酸性洗涤纤维含量呈正相关，与粗蛋白含量呈极显著负相关，与一级分枝数、粗脂肪含量呈负相关。粗蛋白含量与粗脂肪含量呈正相关，与中性洗涤纤维含量呈极显著负相关，与酸性洗涤纤维含量呈负相关。

表4 细齿草木樨和二年生草木樨不同指标的相关性分析

2.4 细齿草木樨和二年生草木樨产量和品质的灰色关联度分析

结合灰色关联度法和层次分析法，计算得出供试材料的灰色关联系数和加权关联度(表5)。细齿草木樨的加权关联度最高，为0.854 1，综合表现最好，白花草木樨次之，为0.839 4，黄花草木樨的加权关联度最小，为0.781 6，综合表现最差。

表5 细齿草木樨与二年生草木樨的灰色关联系数、加权关联度和综合性能排序

3 讨论

3.1 细齿草木樨和二年生草木樨产量和品质的差异分析

草产量是衡量牧草品种优劣和经济效益高低的重要指标[24-25]。本研究细齿草木樨的干草产量为20 430.59 kg/hm2，极显著高于黄花草木樨和白花草木樨(P<0.01)，也高于景春梅等[26]报道的6份草木樨种质资源和林年丰等[27]报道的斯列金1号黄花草木樨，具有较高的经济价值。营养成分是鉴定牧草品质的重要指标，而品质可调控家畜对牧草的消化吸收、养分的获取和能量的摄入，决定着牧草的利用效率[28]。通常粗蛋白含量越高，中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量越低，牧草的营养价值越好[29-31]。与黄花草木樨和白花草木樨相比，细齿草木樨的粗蛋白含量较低，中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量较高，营养品质较差。

3.2 细齿草木樨和二年生草木樨的综合评价及南疆地区草木樨引种的合理性分析

本研究结果表明，干草产量与粗蛋白含量呈极显著负相关，与粗脂肪含量呈负相关，与中性洗涤纤维含量呈极显著正相关，与酸性洗涤纤维含量呈正相关。这与唐开婷等[32]、胡安等[33]和黄杰等[34]的研究结果相近，表明产量和品质在同一牧草中此消彼长，单独用产量或品质来评价牧草的综合表现都具有一定的缺陷。因此本研究采用层次分析法和灰色关联度法对细齿草木樨、黄花草木樨和白花草木樨的综合性能进行评价。结果显示，细齿草木樨的加权关联度高于黄花草木樨和白花草木樨，综合表现突出，具有较高的利用价值。供试材料中采自新疆拜城县的黄花草木樨的加权关联度最低，且干草产量极显著低于细齿草木樨和白花草木樨(P<0.01)，表明当地草木樨引种具有盲目性。据联合国粮食与农业组织和发达国家的科学评估，影响农业生产的诸多因素中，品种的贡献率高于30%[35]。由于拜城县草木樨种植面积较大[12]，加之目前关于南疆地区草木樨引种的试验报道较多[27,36-38]，为了把科研成果应用到生产实践，提高经济效益，引导农民选择适宜的草木樨品种刻不容缓。

3.3 细齿草木樨在新疆南疆地区与冬小麦套种的可行性分析

南疆地区冬小麦套种草木樨栽培模式中，冬小麦于秋季播种，草木樨于翌年早春播种，4-6月为草木樨与冬小麦的共生期，7～9月为草木樨的非共生生长期[8,11]。由于南疆地区推广种植的草木樨品种多为二年生植物，刈割利用后需彻底杀死根系，防止来年再生[13]。细齿草木樨为一年生植物，从出苗期到初花期的生长天数为107 d，与李科等[14]的研究结果相近，刈割前的生长天数较长，远长于陈立强等[38]报道的一年生白花草木樨和一年生黄花草木樨，加之刈割后，根系随之死亡，产量和综合表现都优于黄花草木樨和白花草木樨，具有与冬小麦套种的潜在价值。