干熱河谷退化山地柱花草品種（系）比較試驗

龍會英，何華玄，張德，金杰，史亮濤，張明忠，白昌軍＊

（1.云南省農(nóng)業(yè)科學院熱區(qū)生態(tài)農(nóng)業(yè)研究所，云南 楚雄651300；2.中國熱帶農(nóng)業(yè)科學院熱帶作物品種資源研究所，海南 儋州571737）

干熱的氣候條件和土壤嚴重退化是元謀干熱河谷的主要特點。土壤以燥紅土為主，抗蒸發(fā)能力弱，旱季土壤干旱相當嚴重，土壤水分嚴重虧缺，嚴重制約本區(qū)植被恢復。雨季由于高溫高濕，土壤有機質(zhì)分解極快，得不到補充。土壤侵蝕嚴重，有機質(zhì)含量低，氮素磷素嚴重缺乏［1］。植被為南亞熱帶樹灌草叢，優(yōu)勢草地為扭黃茅（Heteropogoncontortus）、孔穎草（Bothriochloapertusa），豆科牧草稀少［2］，加上過度放牧及自然環(huán)境自身的脆弱性等因素導致了自然草地退化加劇，局部地區(qū)草地這一唯一有效的生態(tài)屏障已破壞殆盡，水土流失頻繁發(fā)生，草地難以恢復，嚴重制約著元謀乃至整個長江流域的可持續(xù)發(fā)展。如何提高本區(qū)退化土壤有機質(zhì)和氮素磷素是值得研究的一個課題。國內(nèi)外相關(guān)研究表明，種植豆科牧草可以提高土壤氮素含量，豆科植物的共生固氮作用相當于給系統(tǒng)施用了氮肥，從而增加了生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力［3］。在地中海氣候干旱地區(qū)，通過種植固氮植物來實現(xiàn)土壤營養(yǎng)平衡的恢復，通過固氮作用來增加營養(yǎng)，或使用有機肥料增加土壤微生物的活性，逐漸恢復退化土壤的含磷量。非洲西部熱帶干旱地區(qū)或其他干熱地區(qū)的退化土壤恢復主要是針對氮素缺乏開展豆科植物的恢復。有研究顯示，在岡比亞發(fā)現(xiàn)西非部分豆科植物的結(jié)瘤能力，為這一干旱地區(qū)退化土壤修復提供了新途徑［2］。干旱、半干旱草原區(qū)生態(tài)環(huán)境脆弱，土壤氮素含量低、有機質(zhì)貧乏。豆科植物共生固氮作用在天然草地土壤氮素循環(huán)中具有重要意義［4］，是該地區(qū)氮素的潛在供給庫。果園間種豆科牧草能抑制果園雜草生長，提高土壤肥力，促進果樹生長［5］。

鑒于柱花草（Stylosanthesguianensis）是熱帶地區(qū)重要的優(yōu)良豆科牧草［6］，具有莖葉產(chǎn)量高、草品質(zhì)好、耐旱、耐酸性瘦土的特點，廣泛用于青飼料、草粉生產(chǎn)、放牧、水土保持、果園覆蓋和綠肥作物等［7］，在我國的海南、廣東、廣西、云南、福建、四川、貴州、重慶等省區(qū)推廣種植面積超過20多萬hm2，已形成了“北有苜蓿，南有柱花草”的草產(chǎn)業(yè)化發(fā)展新格局。云南省農(nóng)業(yè)科學院熱區(qū)生態(tài)農(nóng)業(yè)研究所在多年生態(tài)恢復中，加強熱帶豆科牧草引種及利用研究，以豆科草本植物固氮，通過其固氮能力改善和穩(wěn)定區(qū)域退化土壤理、化、生環(huán)境及覆蓋固土保水增加退化土壤濕度為切入點，探討系統(tǒng)內(nèi)豆科草本植物在退化土壤恢復中的效應。龍會英等［8，9］對柱花草引種研究表明，柱花草是適應云南干熱河谷區(qū)種植的優(yōu)良牧草，具有保持水土、固氮、培肥改土及飼喂牲畜功能，但在柱花草選育方面研究工作剛剛起步。目前，中國熱帶農(nóng)業(yè)科學院品種資源研究所已選育出了熱研2號柱花草、熱研5號柱花草、西卡柱花草等品種，但針對干熱河谷氣候環(huán)境耐熱抗旱柱花草品種的選育方面研究不多，因此，根據(jù)本區(qū)自然資源及山地環(huán)境的實際，重視和加強退化山地耐旱、高產(chǎn)豆科牧草的引種、選育及利用工作，可為干旱及半干旱地區(qū)的農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的治理及農(nóng)村畜牧業(yè)的發(fā)展提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

西卡柱花草（S.scabracv.Seca）、CIAT11362柱花草（S.guianensisTPRC90075）、熱研5號柱花草（S.guianensiscv.Reyan No.5）、90089柱花草（S.guianensisTPRC90089）、CIAT1044（2）柱花草［S.guianensisCIAT1044（2）］、CIAT11363（2）柱花草［S.guianensisTPRC90074（3）］、TPRCR273柱花草（S.guianensisTPRC R273）、L8柱花草（S.guianensisTPRC L8）、L1（90096）柱花草（S.guianensisTPRC L1）、GC1480柱花草（S.guianensisGC1480）、GC1579柱花草［S.guianensisGC1579（EMBRAPA）］、熱研 2 號柱花草（S.guianensiscv.Reyan No.2），所有參試材料均來自中國熱帶農(nóng)業(yè)科學院品種資源研究所。

1.2 試驗設計

試驗地采取完全隨機區(qū)組設計，4次重復，小區(qū)面積為2.0m×2.5m＝5m2，株行距為50cm×50cm，每小區(qū)種植20塘穴，重復與重復相距1.5m，小區(qū)與小區(qū)相距1.0m。

1.3 試驗區(qū)自然概況

試驗地設在云南省農(nóng)業(yè)科學院熱區(qū)生態(tài)農(nóng)業(yè)研究所羊開窩基地退化生態(tài)系統(tǒng)綜合治理技術(shù)研究試驗示范區(qū)（25°50′67.7″N，101°49′35.3″E）進行，海拔1 071m。該區(qū)夏季高溫多雨，冬季低溫干旱，試驗從2007年6月－2009年11月，跨度3年，30個月，試驗期月均溫21.7℃，最高氣溫33.4℃，最低氣溫7.5℃，平均相對濕度61.5%，平均地表溫度25.9℃，最高地表溫度61.7℃，最低地表溫度5.8℃。30個月合計的降水量1 737.7mm，蒸發(fā)量3 681.3mm，是降水量的2.12倍，日照時數(shù)合計5 998.9h，土壤為沙壤土，種植初0～20cm土層有機質(zhì)0.395%，全氮0.046%，速效磷7.79mg／kg，速效鉀104.0mg／kg，pH 值6.65。20～40cm土層有機質(zhì)0.534%，全氮0.053%，速效磷25.1mg／kg，速效鉀95.5mg／kg，pH 值6.46。

1.4 種植與田間管理

育苗移栽，2007年6月22日移栽種植成活后雨養(yǎng)栽培（未灌溉），未追肥，年清除雜草2～3次。柱花草種子硬實率較高，播種前對柱花草材料進行硬實處理（用85℃熱水浸泡3min）［10］，播種深2cm，理論播種量為37.5 kg／hm2，種植樣地施底肥15 000kg／hm2農(nóng)家肥［11，12］。

1.5 測定內(nèi)容與方法

觀測時間為2007年7月－2009年11月，采用常規(guī)方法觀察或觀測參試牧草各品種（系）的生育期、植株的絕對株高與分枝數(shù)、莖葉比、產(chǎn)草量、青干比等指標［13，14］。其中，生育期從移栽成活采用定株法5d觀測1次；每年7，9，11月測定產(chǎn)量，3年合計測產(chǎn)6次，每次測產(chǎn)均測定青干比。2007年11月初測定產(chǎn)量時從重復1小區(qū)選10株測定植株的株高和分枝數(shù)，并取樣分析各品種營養(yǎng)成分，牧草營養(yǎng)成分由昆明誠爾信農(nóng)業(yè)分析測試技術(shù)有限公司協(xié)助測試。2008年測產(chǎn)時測定各品種葉莖比、越旱率、增產(chǎn)性。2009年測定種植3年后植株的保存率。

參照層次分析法［15］，對柱花草抗旱性、產(chǎn)量、品質(zhì)性狀等進行量化分析，以評價引種柱花草的綜合性能。設年均產(chǎn)量重要值為7個（7為20.00～22.00t／hm2，6為18.00～20.00t／hm2，5為16.00～18.00t／hm2，4為14.00～16.00t／hm2，3為12.00～14.00t／hm2，2為12.00～10.00t／hm2，1為8.00～10.00t／hm2）。設旱季產(chǎn)量重要值為7個（7為7.00～8.00t／hm2，6為6.00～7.00t／hm2，5為5.00～6.00t／hm2，4為4.00～5.00 t／hm2，3為3.00～4.00t／hm2，2為2.00～3.00t／hm2，1為1.00～2.00t／hm2）。設保存率重要值7個（7為85.00%以上，6為80.00%～85.00%，5為75.00%～80.00%，4為70.00%～75.00%，3為65.00%～70.00%，2為60.00%～65.00%，1為55.00%～60.00%）。設干鮮比重要值為9個 （9為0.3以上，8為0.29，7為0.28，6為0.27，5為0.26，4為0.25，3為0.24，2為0.23，1為0.22）。設葉莖比重要值為5個 （5為1.05～1.10，4為1.00～1.05，3為0.95～0.99，2為0.91～0.94，1為0.85～0.90）。設粗蛋白重要值為6個 （6為70.0%，5為16.0%～16.9%，4為15.0%～15.9%，3為14.0%～14.9%，2為13.0%～13.9%，1為12.0%～12.9%）。設粗纖維重要值為7個（7為20%以下，6為20.0%～24.9%，5為25.0%～29.9%，4為30.0%～34.9%，3為35.0%～39.9%，2為40.0%～45.9%，1以下為46.0%）。

1.6 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel軟件對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計和處理，株高與分枝之間的關(guān)系進行線性回歸分析，多重比較采用DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 生育時期

牧草生育期是指牧草在生長發(fā)育過程中，在形態(tài)上發(fā)生顯著變化的各時期。牧草在不同的發(fā)育時期，不僅形態(tài)上有了顯著變化，而且對環(huán)境條件的要求上也可能發(fā)生改變［16］。所有參試材料的成活率為90%以上（表1），均能完成其生長周期，其中，早花材料是西卡柱花草，始花期是8月25日，其次是90089柱花草、CIAT1044（2）柱花草、TPRCR273柱花草，這些種質(zhì)可以作為種子繁育材料。晚花材料是L8柱花草，始花期是11月5日，晚花種質(zhì)可以作為鮮食的飼草材料。在元謀干熱河谷，10月進入干旱季節(jié)，空氣濕度較低，不利作物開花結(jié)實，對于種子生產(chǎn)的材料生殖生長期越早越好。而這個時期是飼草作物較短缺時期，對于飼草飼料材料應越晚越好。所有參試材料種子成熟時間為2月10日－3月10日，早熟與后熟材料相差10～60d。

表1 生育期觀測表Table 1 Period of duration observation

2.2 生長量

CIAT11363（2）柱花草株高最高，10月底生長量為108.80cm，顯著高于L8柱花草，而與L1（90096）柱花草無差異（表2）。西卡柱花草分枝數(shù)最高，10月底分枝為28.60，顯著高于L8柱花草，而與其他柱花草材料無差異。通過測定各參試材料分枝數(shù)、株高生長量及與各自產(chǎn)草量的相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，所有參試材料間比較而言，植株的株高和分枝數(shù)對產(chǎn)量的影響顯著（P＜0.05），與產(chǎn)量均為正相關(guān)關(guān)系。產(chǎn)量與株高的相關(guān)性y＝19.41x＋13 752，R2＝0.016 4，產(chǎn)量與分枝的相關(guān)性y＝188.12x＋10 461，R2＝0.040 6。

表2 柱花草各品種植株分枝數(shù)、株高與產(chǎn)量Table 2 The branching number，height and the output of S.guianensis

2.3 干草產(chǎn)量

CIAT11362柱花草產(chǎn)量最高，3年年均產(chǎn)量達到20.31t／hm2，顯著高于其他品種（P＜0.05）。因此，CIAT11362柱花草在產(chǎn)量上占據(jù)優(yōu)勢，GC1579柱花草和CIAT1044（2）柱花草的干草產(chǎn)量也相當可觀（表2）。

2.4 營養(yǎng)價值

干鮮比是衡量牧草水分含量和干物質(zhì)指標，干鮮比高說明該品種干物質(zhì)積累性能較好，是曬制干草和青貯的理化依據(jù)之一。所有參試材料平均干鮮比為0.20～0.31，干鮮比最高的是西卡柱花草，為0.31，顯著高于90089柱花草（表3）。說明西卡柱花草是曬制干草較好的材料，90089柱花草干鮮比最低，是直接飼喂牲畜的優(yōu)質(zhì)牧草。葉莖比能夠較好地反映牧草的適口性及品質(zhì)，是牧草評價中的一項重要指標，葉莖比的高低直接決定牧草營養(yǎng)價值的高低與牧草品質(zhì)的好壞［17］。葉莖比高，表明葉量大，纖維含量較低，營養(yǎng)價值高，利用價值也高，反之越低。葉莖比最高的材料是90089柱花草（表3），顯著高于GC1480柱花草（P＜0.05）。

在常規(guī)分析中，通常把粗蛋白、粗纖維作為飼用植物評價營養(yǎng)價值的指標，粗蛋白高的種質(zhì)等級越高，粗纖維越高的種質(zhì)等級越差［18］。熱研5號柱花草、90089柱花草、L1（90096）柱花草和熱研2號柱花草粗蛋白含量大于16%，為上等。其他在10%～15%，為中等。CIAT11363（2）柱花草、GC1579柱花草粗纖維小于28%，為上等。CIAT11362柱花草、熱研5號柱花草、CIAT1044（2）柱花草、TPRCR273柱花草、L1（90096）柱花草、熱研2號柱花草粗纖維大于34%，為下等（表2，3）。

2.5 抗旱性

冬季產(chǎn)量是衡量牧草抗旱指標之一，冬季產(chǎn)量高抗旱能力強。旱季產(chǎn)量最高的品種是CIAT11362柱花草（表4），顯著高于西卡柱花草。旱季排列前3名分別是CIAT11362柱花草、CIAT11363（2）柱花草和GC1579柱花草，它們的產(chǎn)量分別是7.17，5.60，4.85t／hm2，說明這3個柱花草材料比較耐旱，適宜在干旱半干旱地區(qū)種植。另外，保存率也是評價牧草抗旱的指標，3年保存率越高抗旱力越強，CIAT11362柱花草保存率為87.50%，顯著高于GC1480柱花草（P＜0.05），與熱研5號柱花草之間無差異，但與其他柱花草有差異。

表3 柱花草各品種干鮮比、葉莖比及營養(yǎng)成分測定表Table 3 The analysis result of nutrition quality，Dry／Fresh and Leaf／Stem of S.guianensis

表4 不同柱花草材料綜合評價Table 4 General appraise of S.guianensisin the experiment

3 討論與結(jié)論

1）在元謀干熱河谷，雨量集中于6－10月，冬季干旱加上不是熱帶牧草的生長季節(jié)，需要選育晚花品種，這樣可緩解一些飼草飼料短缺現(xiàn)狀。參試材料中晚花材料是L8柱花草，始花期是11月5日，但年均產(chǎn)量不高。

2）所有參試材料間比較而言，植株的株高和分枝數(shù)對產(chǎn)量的影響顯著（P＜0.05），與產(chǎn)量均為正相關(guān)關(guān)系。CIAT11363（2）柱花草例外，其株高最高，10月底生長量為108.80cm，但年均產(chǎn)量不高。

3）干熱的氣候條件和土壤嚴重退化是元謀干熱河谷的主要特點，因此在本區(qū)柱花草選育中應側(cè)重于耐熱抗旱指標。通過本試驗研究發(fā)現(xiàn)，CIAT11362柱花草、GC1579柱花草是綜合性能最好的品種（表4）。CIAT11362柱花草年均產(chǎn)量（20.31t／hm2）、旱季產(chǎn)量（7.17t／hm2）和保存率（87.50%），在參試材料中為第一，是產(chǎn)量最高及抗旱性較強的種質(zhì)，與他人研究結(jié)果一致［15，19，20］。即滿足了牧草高產(chǎn)的要求，也比較耐旱，營養(yǎng)價值也有保障，適應退化山地種植，唯一不足的是粗纖維較高。其次，GC1579柱花草產(chǎn)量高，品質(zhì)也好。

4）在柱花草優(yōu)良材料的篩選中，對于某方面具有優(yōu)越性的種質(zhì)也不能忽視。比如，90089柱花草、熱研5號柱花草和西卡柱花草3個柱花草材料各有不同優(yōu)點。CIAT11362柱花草產(chǎn)量雖高但粗纖維高；GC1579柱花草產(chǎn)量排列第二，其葉莖比大于1，粗纖維最小，品質(zhì)較好；90089柱花草雖然產(chǎn)量低但葉莖比最高，粗蛋白排列第三，品質(zhì)中上，是直接鮮飼的牧草；熱研5號柱花草雖然產(chǎn)量低但粗蛋白最高，葉莖比大于1，品質(zhì)優(yōu)良；西卡柱花草粗蛋白最低，產(chǎn)量也不高，但其干鮮比最高，是曬制干草的最佳材料。

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