不同紫花苜蓿品種在河西走廊鹽堿地的適應(yīng)性研究

張延林，李天銀，馬銀生，吳大榮，劉 軍，吳德斌

（甘肅亞盛田園牧歌草業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司／甘肅省國(guó)營(yíng)黃花農(nóng)場(chǎng)，甘肅 玉門 735213）

隨著我國(guó)現(xiàn)代畜牧業(yè)的持續(xù)發(fā)展，農(nóng)區(qū)舍飼畜牧業(yè)由原來(lái)的家庭模式逐漸向企業(yè)化模式發(fā)展，已成為我國(guó)現(xiàn)代畜牧業(yè)的支柱產(chǎn)業(yè)之一［1］。隨著舍飼畜牧業(yè)企業(yè)化的發(fā)展，農(nóng)區(qū)飼草料供給的需求持續(xù)增加，需要有大量?jī)?yōu)良的飼草料生產(chǎn)基地。我國(guó)耕地面積僅占國(guó)土面積的10%［2］，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于世界平均水平，因此，在保障糧食安全的前提下將耕地作為飼草料生產(chǎn)基地的潛力十分有限，需要挖掘未利用的邊際土地資源，建立飼草料生產(chǎn)基地。我國(guó)鹽堿地面積已達(dá)36 658×103hm2，居世界第3位［3］，這些土地資源至今尚未得到很好的利用。甘肅河西走廊在獨(dú)特地形、地質(zhì)、水文結(jié)構(gòu)，以及干旱氣候條件的綜合作用下，土地鹽漬化十分嚴(yán)重，目前，鹽堿地面積已達(dá)179.8萬(wàn)hm2，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過耕地面積［4］。然而這些鹽堿地土層深厚，地勢(shì)平坦，若能夠遴選出適宜該鹽堿地種植的飼用植物，將其建成飼草料生產(chǎn)基地，不僅可以增加農(nóng)區(qū)的飼草料供給，而且能夠改良土地，優(yōu)化環(huán)境。

紫花苜蓿（Medicago sativa）是一種多年生優(yōu)質(zhì)豆科牧草，生態(tài)幅寬，再生能力強(qiáng)，已經(jīng)成為我國(guó)西部生態(tài)環(huán)境建設(shè)和畜牧業(yè)生產(chǎn)的重要牧草［5－7］。已有研究表明，鹽堿地種植紫花苜蓿能夠明顯的降低土壤pH和土壤含鹽量，提高土壤肥力［8，9］。然而紫花苜蓿品種很多，不同品種適應(yīng)鹽堿地的能力差異很大，因此，遴選適宜河西走廊鹽堿地種植的紫花苜蓿品種，是將河西走廊鹽堿地建植為飼草料生產(chǎn)基地的核心和關(guān)鍵。采用田間試驗(yàn)方法，分析了引自國(guó)內(nèi)外16個(gè)紫花苜蓿品種的適應(yīng)性，為河西走廊鹽堿地建成飼草料生產(chǎn)基地提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 研究地區(qū)概況

研究地區(qū)位于河西走廊西段的甘肅農(nóng)墾公司黃花農(nóng)場(chǎng)，地理坐標(biāo) N 97°05′～97°21′，E 40°21′～40°28′，海拔1 245～1 393 m；年降水量28.5～56.1 mm，年蒸發(fā)量2 478～3 033 mm；年日照時(shí)數(shù)3 025.5 h，平均日照時(shí)數(shù)8.4 h／d；年均氣溫6.9℃；≥10℃有效積溫2 800℃，屬溫帶荒漠氣候，土壤為灰棕土，富含鈣質(zhì)，土壤有機(jī)質(zhì)含量21.4 g／kg，堿解氮80 mg／kg，速效磷23 mg／kg，速效鉀156 mg／kg，pH 8.24，土壤含鹽量0.5%～0.8%，主要易溶鹽以硫酸鹽為主，屬輕度到中度過渡鹽堿地［10］。

1.2 研究方法

1.2.1 供試材料 供試的16個(gè)紫花苜蓿品種來(lái)自中國(guó)、美國(guó)、加拿大和荷蘭（表1）。

1.2.2 試驗(yàn)處理 試驗(yàn)于2013年進(jìn)行。每個(gè)紫花苜蓿品種種植面積為3 m×4 m，3個(gè)重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組，相鄰2小區(qū)間隔0.5 m作為保護(hù)行。2013年4月27日采用地膜人工穴播，播深1.5～2.0 cm，行距20 cm，穴距15 cm，膜間距30 cm，每膜7行，每小區(qū)播種320穴，每穴25粒，播種量1.6 g／m2。試驗(yàn)期間的田間管理只有人工除雜草，和當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶的管理方式保持一致。2013年7月8日測(cè)定株高、分枝數(shù)、倒伏率、葉莖比，然后第1次刈割，2013年8月23日再次取樣測(cè)定指標(biāo)，第2次刈割。2013年9月5日，每小區(qū)設(shè)置3個(gè)長(zhǎng)度為1 m的標(biāo)記段，記錄每段的紫花苜蓿株數(shù)，2014年4月5日統(tǒng)計(jì)標(biāo)記段內(nèi)返青的紫花苜蓿株數(shù)。

1.2.3 測(cè)定指標(biāo)及方法 物候期：觀察記錄了紫花苜蓿出苗期、分枝期、現(xiàn)蕾期、始花期等的時(shí)間［11］，鑒別標(biāo)準(zhǔn)以10%植株到達(dá)某一生育階段即定為初期；50%的植株達(dá)到定為到達(dá)該生育期；70%～80%達(dá)到為盛期。

出苗率：播種15 d，每個(gè)小區(qū)隨機(jī)選擇10穴，測(cè)定每穴的實(shí)際出苗數(shù)。

出苗率＝實(shí)際出苗數(shù)／每穴播種數(shù)×100%。

株高：各小區(qū)隨機(jī)取樣20株，測(cè)量地面距其頂部的自然高度，取其均值。

分枝數(shù)：測(cè)定時(shí)從地表輕輕的剖開土壤，讓主根露出，以主根為基礎(chǔ)，測(cè)定每單株的分枝數(shù)，每小區(qū)隨機(jī)選擇10株，最后求平均值。

倒伏率：在初花期觀測(cè)記錄各小區(qū)紫花苜蓿的倒伏面積，倒伏率＝倒伏面積／小區(qū)面積×100%。

葉莖比：每小區(qū)隨機(jī)選擇10株，將其莖、葉和花序分開，105℃殺青15 min，在65℃下烘24 h至恒重，分別稱量，花序歸為葉的部分。葉莖比＝葉生物量／莖生物量。

草產(chǎn)量：刈割在初花期進(jìn)行。在每個(gè)小區(qū)內(nèi)密度均勻、長(zhǎng)勢(shì)中等未倒伏的地方，選3個(gè)50 cm×50 cm的樣方取樣。樣方內(nèi)收獲紫花苜蓿地上部分，分別編號(hào)裝入編制袋，實(shí)驗(yàn)室105℃殺青15 min，65℃下烘24 h，稱重。2次刈割產(chǎn)量的和為草產(chǎn)量。

越冬率：越冬率＝標(biāo)記段內(nèi)返青植株數(shù)／越冬前標(biāo)記段內(nèi)植株總數(shù)×100%。

1.2.4 數(shù)據(jù)分析 統(tǒng)計(jì)分析采用SPSS 17.0軟件分析，制圖采用Excel 2003。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同紫花苜蓿品種的物候期

16個(gè)參試紫花苜蓿品種的生育期出現(xiàn)明顯差異（表1），金皇后和阿爾岡金出苗期較遲，相對(duì)滯后于其他14個(gè)品種3～4 d。甘農(nóng)3號(hào)分枝期出現(xiàn)最早（6月3日），較其他品種早3～6 d。WL343HQ和阿迪娜的現(xiàn)蕾期最早（6月21日），阿爾岡金的最遲（6月25日）。甘農(nóng)3號(hào)、阿爾岡金、德寶的始花期最遲（7月9日），較其余品種滯后7～9 d。

2.2 16個(gè)紫花苜蓿品種的出苗率

16個(gè)紫花苜蓿的出苗率為58.33%～89.22%（圖1），騎士T、SR4030和巨能的出苗率依次為89.22%、85.33%和84.33%，甘農(nóng)3號(hào)的出苗率最低，為58.33%?？傮w表現(xiàn)為騎士T、SR4030、巨能、騎士3的出苗率顯著大于阿爾岡金、WL343HQ、標(biāo)靶、巖石、德寶和甘農(nóng)3號(hào)的出苗率。

注：不同小寫字母表示差異顯著（P＜0.05），下同。圖中1.甘農(nóng)3號(hào)；2.BR4010；3.SR4030；4.WL343HQ；5.騎士 T；6.巨能；7.巖石；8.阿爾岡金；9.德寶；10.標(biāo)靶；11.金皇后；12.阿迪娜；13.康賽；14.亮苜2號(hào)；15.騎士3；16.WL363HQ

表1 16個(gè)紫花苜蓿品種的來(lái)源和生育期Table 1 The growth stages of tested varieties 月－日

2.3 不同紫花苜蓿品種的株高、分枝數(shù)、葉莖比

紫花苜蓿品種株高為75.83～88.17 cm（表2），但不同紫花苜蓿品種間株高的差異不顯著（P＜0.05）。各個(gè)品種的單株分枝數(shù)為1.07～2.47個(gè)／株，其中，BR4010、WL343 HQ、阿迪娜、亮苜2號(hào)、WL363 HQ的單株分枝數(shù)顯著大于其他品種的分枝數(shù)（P＜0.05），且標(biāo)靶和金皇后的單株分枝數(shù)最低。葉莖比為0.32～1.41，其中，巖石和德寶的葉莖比顯著高于其他品種的葉莖比（P＜0.05），騎士3、金皇后和騎士T的葉莖比較低。

表2 16個(gè)紫花苜蓿品種的株高、分枝數(shù)、葉莖比Table 2 Height，branches per plant，leaf／stem ratio of 16 varieties

2.4 16個(gè)紫花苜蓿品種的草產(chǎn)量

16個(gè)紫花苜蓿品種第1茬的產(chǎn)量在0.68～0.85 kg／m2，其中，以騎士T的第1茬產(chǎn)量最高，為0.85 kg／m2。其次是阿迪娜和亮苜2號(hào)，而 WL343 HQ產(chǎn)量最低，僅為0.68 kg／m2，約是騎士T的80%。紫花苜蓿品種第2茬的產(chǎn)量在0.35～0.68kg／m2，其中，德寶的產(chǎn)量最高，為0.68 kg／m2，其次是巨能、康賽，而甘農(nóng)3號(hào)的產(chǎn)量最低，為0.35 kg／m2，約是德寶的51%，說明德寶的再生能力較強(qiáng)。

圖2 16個(gè)紫花苜蓿品種的干物質(zhì)產(chǎn)量Fig.2 Dry matter yield of 16 varieties

表3 16個(gè)紫花苜蓿品種的越冬率和倒伏程度Table 3 Winter－covering rate and lodging rate of 16 varieties

圖3 16個(gè)紫花苜蓿品種的聚類分析Fig.3 Cluster analysis of 16 varieties

2.5 16個(gè)紫花苜蓿品種的倒伏率和越冬率

倒伏嚴(yán)重影響紫花苜蓿的產(chǎn)量，不同紫花苜蓿品種的倒伏率以阿迪娜和WL343HQ最低，而騎士T和標(biāo)靶的倒伏率最高（表3）。不同紫花苜蓿品種的越冬率均較高，在70%以上，其中，以亮苜2號(hào)、騎士3的越冬率最高，達(dá)84.1%；阿迪娜的越冬率最低，為71.4%。

2.6 不同紫花苜蓿品種適應(yīng)性的聚類分析

以參試紫花苜蓿品種的株高、分枝數(shù)、莖葉比、生物量、出苗率和越冬率作為分析變量，采用歐氏距離完全聯(lián)鎖法對(duì)16個(gè)參試品種進(jìn)行聚類分析（圖3）。當(dāng)取距離等于10時(shí)，可將16個(gè)品種分為6類，分別是BR4010、WL363 HQ、阿迪娜、WL343 HQ為一類；騎士T，亮苜2號(hào)，騎士3（3010）為一類；巖石、阿爾岡金、甘農(nóng)3號(hào)為一類；金皇后為單獨(dú)一類；標(biāo)靶、康賽、SR4030、巨能為一類；德寶為單獨(dú)一類。當(dāng)取距離等于15時(shí)，可將這16個(gè)品種分為4類，分別是BR4010、WL363 HQ、阿迪娜、WL343 HQ為一類；騎士T，亮苜2號(hào)，騎士3（3010）為一類；巖石、阿爾岡金、甘農(nóng)3號(hào)、金皇后為一類；標(biāo)靶、康賽、SR4030、巨能、德寶為一類。綜合各個(gè)指標(biāo)整體分析，亮苜2號(hào)、騎士T、騎士3（3010）類群在河西走廊區(qū)鹽堿地具有較好的適應(yīng)性。

3 討論

鹽堿地是一種邊際土地資源［10］，若能夠用于種植優(yōu)質(zhì)豆科牧草紫花苜蓿，不僅提供農(nóng)區(qū)現(xiàn)代畜牧業(yè)發(fā)展所需的飼草，而且可通過豆科植物改良土壤［6］，逐漸優(yōu)化鹽堿地的土壤。雖然鹽堿地種植紫花苜蓿存在諸多優(yōu)點(diǎn)，但并不是所有的紫花苜蓿品種均適宜種植于鹽堿地，因此，需要選擇適宜鹽堿地種植的紫花苜蓿品種。出苗是衡量一個(gè)紫花苜蓿品種能否種植于鹽堿地的首要條件，一個(gè)紫花苜蓿品種生產(chǎn)性能再好，品質(zhì)再優(yōu)異，但不能在鹽堿地中出苗，是無(wú)法有效建植飼草生產(chǎn)基地。試驗(yàn)結(jié)果表明，16個(gè)參試紫花苜蓿品種在河西走廊區(qū)鹽堿地的出苗率不同，其中，騎士T、SR4030、巨能和騎士3的出苗率較高，而甘農(nóng)3號(hào)和德寶的出苗率較低，說明甘農(nóng)3號(hào)和德寶的種子或者芽體在出苗期適應(yīng)鹽生境的能力較弱［12，13］。

不同紫花苜蓿品種在河西走廊鹽堿地種植時(shí)生育期存在一定的差異，特別是甘農(nóng)3號(hào)、阿爾岡金、德寶的始花期出現(xiàn)的時(shí)間較遲，說明不同品種從種植到適宜收獲時(shí)所經(jīng)歷的時(shí)間存在一定差異，即不同品種積累干物質(zhì)的時(shí)間段也有所差異。試驗(yàn)表明，紫花苜蓿不同品種在河西走廊鹽堿地種植時(shí)，其株高差異不明顯，這與紫花苜蓿種植于青藏高原周邊高寒地區(qū)［14］和內(nèi)蒙古［15］時(shí)的表現(xiàn)不同，說明株高作為紫花苜蓿產(chǎn)量構(gòu)成要素之一，在不同環(huán)境存在差異。紫花苜蓿單株一級(jí)分枝數(shù)常被用作衡量產(chǎn)量高低的標(biāo)準(zhǔn)之一［16］，在河西走廊鹽堿地種植時(shí)，不同紫花苜蓿品種的分枝數(shù)存在顯著差異，阿迪娜和亮苜2號(hào)不僅分枝數(shù)較多，而且產(chǎn)量較大，但BR4010、WL343HQ和 WL363HQ的分枝數(shù)雖高，其產(chǎn)量表現(xiàn)并不優(yōu)異。葉莖比是衡量紫花苜蓿品質(zhì)的重要標(biāo)準(zhǔn)［17－19］，葉莖比越高，植株葉量越豐富，紫花苜蓿品質(zhì)越好。研究中葉莖比以巖石、康賽和甘農(nóng)3號(hào)的較高，但他們的產(chǎn)量卻較低，而德寶的產(chǎn)量和葉莖比俱佳，但其越冬率較低。

紫花苜蓿因外力作用往往出現(xiàn)倒伏現(xiàn)象，倒伏時(shí)枝條相互遮蓋，冠層接受光照的面積相對(duì)減少，光合作用減少，從而造成減產(chǎn)［20］，同時(shí)容易引起底層葉片的腐爛，影響飼草品質(zhì)。16個(gè)紫花苜蓿品種的倒伏率不同，WL343HQ、阿迪娜、康賽的倒伏最輕，騎士T、標(biāo)靶、金皇后的倒伏最嚴(yán)重。河西走廊的通道效應(yīng)，使紫花苜蓿生產(chǎn)過程中大風(fēng)時(shí)日較多［21］，因此，易倒伏品種不宜種植在該地區(qū)。河西走廊晝夜溫差很大［4］，早春低溫往往引起紫花苜?？菟?，不能返青或返青后死亡，從而影響紫花苜蓿生產(chǎn)的持續(xù)性［22］。選擇適宜鹽堿地種植的紫花苜蓿品種，不但考慮品質(zhì)和產(chǎn)量，同時(shí)要兼顧生產(chǎn)的持續(xù)性。所有參試紫花苜蓿品種，亮苜2號(hào)和騎士3越冬率最高，阿迪娜越冬率最低，越冬性能表明，亮苜2號(hào)和騎士3適宜建植人工飼草基地。

16個(gè)參試的紫花苜蓿品種不同性狀對(duì)河西走廊鹽堿地的適應(yīng)性出現(xiàn)差異。通過聚類分析，將綜合適應(yīng)性能相對(duì)接近的品種聚為一個(gè)類群，則會(huì)遴選出雖然某一方面不是特別優(yōu)異［6］，但綜合性能相對(duì)優(yōu)良的品種。聚類分析結(jié)果表明，16個(gè)紫花苜蓿品種可以聚為6類，綜合考量株高、出苗率、分枝數(shù)、莖葉比、產(chǎn)量和越冬率，亮苜2號(hào)、騎士T、騎士3紫花苜蓿品種的綜合性狀良好，對(duì)河西走廊鹽堿地的適應(yīng)性最高，可以適當(dāng)進(jìn)行推廣種植。

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