紅三葉新品系(R)播種當(dāng)年的生產(chǎn)性能和營養(yǎng)價值研究

楊 丹，田新會，杜文華

(甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 草業(yè)學(xué)院/草業(yè)生態(tài)系統(tǒng)教育部重點實驗室/甘肅省草業(yè)工程實驗室/中-美草地畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展研究中心，甘肅 蘭州 730070)

紅三葉(Trifoliumpratense)又名紅車軸草、紅花苜蓿、紅荷蘭翹搖，屬豆科三葉草屬多年生牧草[1]，具有草質(zhì)優(yōu)良、營養(yǎng)豐富、適口性好等特點，已是歐洲、美國、新西蘭等地區(qū)最重要的栽培豆科牧草之一[2-3]。在我國云南、貴州、甘肅、江西、四川、新疆等地都有大面積栽培[4]，目前，國內(nèi)審定通過的紅三葉品種(系)只有4個，遠不能滿足生產(chǎn)需要[5]。紅三葉持久性相對較弱，屬短期多年生草本，壽命2～5年，作為放牧地和刈割牧草地可利用年限為1～3年。紅三葉再生性較差，頻繁的刈割以及感染病蟲害也會導(dǎo)致紅三葉持久性下降[6]。甘肅各地氣候差別大，生態(tài)環(huán)境復(fù)雜多樣[7]，選育和確定適合各地區(qū)生態(tài)環(huán)境的紅三葉材料，對當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)經(jīng)濟及畜牧業(yè)發(fā)展具有重要的作用。故有效的選擇和綜合評價雜交育種形成的紅三葉品系的生產(chǎn)性能和營養(yǎng)價值顯得尤為關(guān)鍵。

研究通過對草產(chǎn)量、株高、分枝數(shù)、鮮干比、粗蛋白(CP)、粗脂肪(EE)、中性洗滌纖維(NDF)和酸性洗滌纖維(ADF)各指標(biāo)的測定，并應(yīng)用灰色關(guān)聯(lián)度分析法綜合評價研究項目組選育出的紅三葉新品系的生產(chǎn)性能和營養(yǎng)價值，以期為紅三葉新品種審定奠定基礎(chǔ)。

1 材料和方法

1.1 試驗地概況

試驗在甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)牧草種質(zhì)資源圃進行。地理位置為N 36°03′，E 103°52′，海拔1 560 m,年平均氣溫8.5℃，年降水量380 mm，年蒸發(fā)量1 486.5 mm，年無霜期171 d。土壤為栗鈣土，有灌溉條件，地勢平坦。

1.2 供試材料

供試材料為甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)利用澳大利亞紅三葉品種Sensation和Renegade有性雜交，培育的紅三葉新品系(R)，岷山紅三葉(CK1)和甘紅1號紅三葉(CK2)作為對照。

1.3 試驗設(shè)計

隨機區(qū)組設(shè)計。條播，行距30 cm，播深1～2 cm，播種量15 kg/hm2，小區(qū)面積2 m×5 m，3次重復(fù)。播種時間為2016年3月29日。播前施過磷酸鈣374.81 kg/hm2，并按50 kg/hm2施尿素1次，試驗期間分別于紅三葉分枝期、現(xiàn)蕾期和第1次刈割后施氮60 kg/hm2，并進行灌溉。2016年共刈割2次，分別用C1和C2表示。

1.4 測定指標(biāo)及方法

1.4.1 分枝數(shù)和株高 于初花期(小區(qū)內(nèi)20%植株開花)進行指標(biāo)測定。每個材料3個重復(fù)，每個重復(fù)選取10株用直尺量取自然株高，然后在每個小區(qū)中隨機選取1 m長樣段(邊行和地頭2邊各除去20 cm)，數(shù)取樣段內(nèi)株高高于20 cm的枝條，計算平均值。

1.4.2 鮮(干)草產(chǎn)量和鮮干比 2次刈割均在初花期進行。齊地面刈割每個小區(qū)所有植株的地上部分(除去邊行和地頭兩邊20 cm部分)，稱重，得到鮮草產(chǎn)量。并從中隨機抽取500 g，帶回實驗室，于103℃干燥箱內(nèi)殺青30 min，在70 ℃干燥箱烘7～8 h，稱重，得到干草產(chǎn)量，并計算鮮干比。播種當(dāng)年紅三葉材料均刈割2次，分別用C1和C2表示。每個材料2次刈割的鮮(干)草產(chǎn)量之和即為總鮮(干)草產(chǎn)量。

1.4.3 營養(yǎng)成分測定 在實驗室內(nèi)用半微量凱氏定氮法[14]測定各紅三葉材料的粗蛋白(CP)含量，索氏浸提法[15]測定粗脂肪(EE)含量，濾袋技術(shù)改進的范氏酸性洗滌纖維和中性洗滌纖維測定法[16]測定中性洗滌纖維(NDF)和酸性洗滌纖維(ADF)含量。

1.4.4 數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析 應(yīng)用Microsoft Excel 2010和SPSS 19.0軟件對試驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。不同處理之間多重比較采用Duncan法，應(yīng)用灰色關(guān)聯(lián)度綜合評價[11-12]。

2 結(jié)果與分析

F測驗表明，紅三葉刈割次數(shù)間除ADF含量的差異顯著(P<0.05)外，其他各指標(biāo)均存在極顯著性差異(P<0.01)；紅三葉材料之間枝條數(shù)、株高、鮮草產(chǎn)量、干草產(chǎn)量、鮮干比、EE和ADF含量的差異極顯著(P<0.01)，NDF含量差異顯著(P<0.05)；刈割次數(shù)(紅三葉材料交互作用間枝條數(shù)、株高、鮮草產(chǎn)量、干草產(chǎn)量以及EE和ADF含量的差異極顯著(P<0.01)，鮮干比、CP和NDF含量的差異顯著(P<0.05)(表1)。需對上述存在顯著或極顯著差異的指標(biāo)進行多重比較。

表1 參試紅三葉材料間、刈割次數(shù)間和材料×刈割次數(shù)交互作用間紅三葉生產(chǎn)性能和營養(yǎng)價值的方差分析

注：*表示差異達顯著水平(P<0.05)；**表示差異達極顯著水平(P<0.01),下同

2.1 枝條數(shù)和株高

2.1.1 紅三葉材料間枝條數(shù)和株高的差異 R的枝條數(shù)最多(1 409萬個/hm2)，CK1的枝條數(shù)最少(1 067萬個/hm2)，前者是后者的1.32倍。R的株高(81.62 cm)略低于CK2(83.22 cm)，顯著高CK1(61.13 cm)(圖1)。

2.1.2 刈割次數(shù)間紅三葉材料枝條數(shù)和株高的差異 多重比較結(jié)果表明，第1次刈割各紅三葉材料的平均枝條數(shù)(1 616萬個/hm2)和株高(77.07 cm)均顯著高于第2次刈割，分別為764萬個/hm2和73.43 cm(圖1)。

圖1 紅三葉材料枝條數(shù)和株高的差異Fig.1 Differences of branch number and plant height among different red clover materials注：同一指標(biāo)不同字母表示差異顯著(P<0.05)

2.1.3 材料×刈割次數(shù)互作效應(yīng)間枝條數(shù)和株高的差異 RC1的平均枝條數(shù)最多(1 727萬個/hm2)，除與CK2C1無顯著差異外，與其他材料均有顯著差異(P<0.05)；CK1C2的平均枝條數(shù)最少(619萬個/hm2)，除與CK2C2無顯著差異外，顯著低于其他處理(P<0.05)。供試紅三葉材料第1次刈割的枝條數(shù)均顯著高于第2次(P<0.05)(圖2)。

CK2C1的株高最高(85cm)，除與RC1無顯著差異外，顯著高于其他材料(P<0.05)；CK1C2的株高最低(59 cm)，顯著低于其他材料(P<0.05)。

圖2 紅三葉材料×刈割次數(shù)互作效應(yīng)間枝條數(shù)和株高的差異Fig.2 Differences of branch number and plant height among interactions of red clover material and cutting frequency

2.2 鮮(干)草產(chǎn)量

2.2.1 紅三葉材料間鮮(干)草產(chǎn)量的差異 3個紅三葉材料播種當(dāng)年的鮮草產(chǎn)量為：R(34.02 t/hm2)>CK2(22.06 t/hm2)>CK1(16.64 t/hm2)，且差異顯著(P<0.05)；2次刈割干草產(chǎn)量依次為R(6.98 t/hm2)>CK2(4.02 t/hm2)>CK1(3.61 t/hm2)，R顯著高于CK1和CK2(P<0.05)(圖3)。

圖3 紅三葉材料間鮮(干)草產(chǎn)量及鮮干比的差異Fig.3 The fresh yield,hay yield and fresh dry ratio of tested materials

2.2.2 刈割次數(shù)間紅三葉(干)草產(chǎn)量的差異 供試紅三葉材料第1次刈割的平均鮮草產(chǎn)量(21.07 t/hm2)和干草產(chǎn)量(3.95 t/hm2)均顯著高于第2次(P<0.05)，第2次刈割鮮干草產(chǎn)量分別為3.2 t/hm2和0.91 t/hm2(P<0.05)。

2.2.3 材料×刈割次數(shù)互作效應(yīng)間鮮(干)草產(chǎn)量 供試紅三葉材料中，RC1的平均鮮草產(chǎn)量最高(30.67 t/hm2)，顯著高于其他處理(P<0.05)；其次為CK2C1和CK1C1，二者的鮮草產(chǎn)量無顯著差異；除RC2和CK2C2外，CK1C2的平均鮮草產(chǎn)量顯著低于其他處理(P<0.05)(圖4)。

圖4 材料×刈割次數(shù)互作效應(yīng)間鮮(干)草產(chǎn)量和鮮干比Fig.4 Differences of the fresh weight,hay yield and fresh dry ratio among interactions of red clover material and cutting frequency

從干草產(chǎn)量分析，RC1的平均干草產(chǎn)量(5.77 t/hm2)顯著高于其他處理(P<0.05)；CK1C2的平均干草產(chǎn)量最低(0.76 t/hm2)，除與RC2和CK2C2無顯著差異外，與其他材料均有顯著差異(P<0.05)。

2.3 鮮干比

2.3.1 紅三葉材料間鮮干比的差異 3個供試紅三葉材料的鮮干比差異顯著(P<0.05)，大小為：R(4.93)>CK2(4.55)>CK1(3.89)(圖3)。

2.3.2 不同刈割次數(shù)間紅三葉材料鮮干比的差異 供試紅三葉材料第1次刈割的鮮干比(5.35)顯著高于第2次(3.56)(P<0.05)。

2.3.3 材料×刈割次數(shù)互作效應(yīng)間鮮干比的差異 RC1的鮮干比(5.79)最高，與其他處理間均存在顯著差異(P<0.05)；CK1C2的鮮干比(2.82)顯著低于其他處理。

2.4 營養(yǎng)價值

2.4.1 紅三葉材料間營養(yǎng)成分 供試紅三葉材料的CP含量無顯著差異，其中R的CP含量(27.38%)最高，CK1的CP含量(25.54%)最低；R的EE含量(1.87%)顯著低于CK2(2.82%)(P<0.05)，但與CK1無顯著差異；3個紅三葉材料的NDF含量無顯著差異，R略高(45.54%)于CK2(45.12%)；R的ADF含量(36.91%)顯著高于CK1(34.03%)，但和CK2無顯著差異(表2)。

表2 紅三葉材料間營養(yǎng)成分

注：同列不同字母表示差異顯著(P<0.05)

2.4.2 不同刈割次數(shù)間紅三葉材料的營養(yǎng)成分 第1次刈割各紅三葉材料的平均CP含量(28.53%)顯著高于第2次刈割(24.65%)(P<0.05)，而EE，NDF和ADF含量則顯著低于第2次。

2.4.3 材料×刈割次數(shù)互作效應(yīng)間的營養(yǎng)成分 CK2C1的CP含量(30.19%)最高，與其他材料均有顯著性差異(P<0.05)；RC1的EE含量(1.36%)最低，CK2C1的EE含量(2.87%)最高，除與CK2C2無顯著差異外，與其他處理均有顯著差異(P<0.05)；各紅三葉材料的NDF含量除CK1C1顯著低于其他處理外，其余處理均無顯著差異；RC1的ADF含量(38.36%)最高，除與CK1C1和RC2有顯著差異(P<0.05)外，與其他材料均無顯著差異(圖5)。

圖5 材料×刈割次數(shù)互作效應(yīng)間的營養(yǎng)價值Fig.5 Differences of the forage nutrition among interactions of red clover material and cutting frequency

2.5 綜合評價

草產(chǎn)量、CP及EE含量是決定牧草生產(chǎn)性能和營養(yǎng)價值的最重要因素[13]，NDF和ADF含量是決定飼草適口性及消化率的最重要因素[14]。因此，在研究紅三葉生產(chǎn)性能和營養(yǎng)價值時，必須考慮到草產(chǎn)量、CP和EE、NDF和ADF含量。視所有供試紅三葉材料為一個灰色系統(tǒng)，將試驗中各供試材料性狀指標(biāo)的平均值作為比較數(shù)列(表3)，取草產(chǎn)量，CP和EE的最大值，NDF和ADF的最小值為最優(yōu)指標(biāo)構(gòu)建“標(biāo)準材料”，作為參考數(shù)列，根據(jù)以上分析指標(biāo)的重要程度采用賦值法分別賦值(wk)，權(quán)重總和為1(表4)。

根據(jù)評價模型計算各性狀的灰色關(guān)聯(lián)度值，該關(guān)聯(lián)度為等權(quán)關(guān)聯(lián)度，是在各評價成分都同等重要的情況下營養(yǎng)價值高低的反映，即各種成分同等重要的條件下才能用等權(quán)關(guān)聯(lián)度評判營養(yǎng)價值優(yōu)劣。然而，牧草中各營養(yǎng)成分對營養(yǎng)價值高低的貢獻率是不同的。因此，為了客觀地評價營養(yǎng)價值的高低，需采用加權(quán)關(guān)聯(lián)度。故根據(jù)各供試材料的性狀指標(biāo)與理想材料性狀間的灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)與各權(quán)重的乘積之和得出各供試材料的加權(quán)關(guān)聯(lián)度。等權(quán)關(guān)聯(lián)度大小排名：R>CK2>CK1；通過加權(quán)關(guān)聯(lián)度的排序情況可以看出R的位次優(yōu)于CK2和CK1(表5)。

表3 供試材料的性狀數(shù)據(jù)

表4 標(biāo)準紅三葉材料的構(gòu)建及各指標(biāo)的權(quán)重

表5 供試材料的加權(quán)關(guān)聯(lián)度及排序

3 討論

良好的生產(chǎn)性能是對優(yōu)質(zhì)牧草基本要求，而株高和分枝數(shù)是評價生產(chǎn)性能的重要指標(biāo)，在一定程度反應(yīng)產(chǎn)草量的高低。試驗發(fā)現(xiàn)，紅三葉干草產(chǎn)量與枝條數(shù)極顯著正相關(guān)，與株高無顯著相關(guān)性，枝條數(shù)對草產(chǎn)量影響較大。紅三葉新品系R的株高雖然居中，但由于其枝條數(shù)最多，干草產(chǎn)量也最高；CK2雖然株高最高，但由于其枝條數(shù)顯著低于R，所以其干草產(chǎn)量也低于R；CK1由于其株高和枝條數(shù)均最低，所以干草產(chǎn)量也最低。試驗結(jié)果與George[15]的研究結(jié)果相一致。在不同刈割次數(shù)間紅三葉材料草產(chǎn)量存在一定差異，供試紅三葉材料第1次刈割的平均鮮(干)草產(chǎn)量顯著高于第2次，是因為紅三葉性喜溫暖濕潤氣候條件，遇高溫干旱環(huán)境時產(chǎn)量會下降[16]。試驗紅三葉第1次刈割時間為7月初，蘭州地區(qū)4～7月的溫度較低，適宜于紅三葉生長，因而獲得較高草產(chǎn)量；第1次刈割時留茬高度較低，7月蘭州又遭遇高溫干旱天氣，因此，對紅三葉草產(chǎn)量有較大影響，第2茬草產(chǎn)量較低。鮮干比則反映牧草干物質(zhì)累積程度和利用價值。鮮干比越大，牧草含水量越高，草質(zhì)越鮮嫩，適口性越好[17]。試驗中，R的鮮干比最高，其次為CK2，CK1最低。這與樊江文[18]的研究結(jié)果相一致，不同紅三葉材料的生產(chǎn)性能在一定程度上反映了其在當(dāng)?shù)氐倪m應(yīng)性，但還要結(jié)合其營養(yǎng)成分進行綜合評價以確定其研究價值。

牧草的營養(yǎng)價值是由遺傳特性決定的，生育期、刈割高度、外界環(huán)境和貯存條件等對其品質(zhì)也有一定影響[19]。試驗第1次刈割的平均CP含量顯著高于第2次，EE，NDF和ADF含量顯著低于第2次。主要是由供試紅三葉材料的遺傳特性決定，和第2茬草生長的氣候條件，以及留茬過低有一定關(guān)系。這也與展春芳[20]的研究結(jié)果一致，即刈割高度影響牧草品質(zhì)，高度越高，紅三葉CP含量高，粗纖維含量低，營養(yǎng)價值越高，反之，刈割高度越低，紅三葉CP含量低，粗纖維含量高，營養(yǎng)價值越低。

灰色系統(tǒng)理論廣泛應(yīng)用于各種類型的綜合評價與相關(guān)分析中[21]，同時采用灰色關(guān)聯(lián)度分析法綜合評判品種的優(yōu)劣是客觀可行，是一種較好的統(tǒng)計分析方法[22]，由于不同紅三葉材料的適應(yīng)性不止是單個因素影響的結(jié)果，而是多個因素綜合影響的結(jié)果，試驗采用灰色關(guān)聯(lián)度分析法對供試材料進行綜合評價，結(jié)果表明，R的綜合性狀最接近理想材料，其次為CK2，CK1的綜合表現(xiàn)最差。

4 結(jié)論

供試紅三葉材料中，紅三葉新品系R的草產(chǎn)量和CP含量最高，鮮干比最大，NDF含量和對照無顯著差異，ADF含量介于兩個對照之間。通過灰色關(guān)聯(lián)分析的方法對參試材料進行綜合評價表明，R的綜合性狀最好，有待于進一步試驗，為審定紅三葉新品種奠定基礎(chǔ)。

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