甘農(nóng)1號(hào)黑麥在青藏高原高寒牧區(qū)的生產(chǎn)性能研究

王偉強(qiáng)，田新會(huì)，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(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅省草業(yè)工程實(shí)驗(yàn)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)

黑麥(Secalecereale)是一年或越年生禾本科牧草，起源于西南亞小麥族黑麥屬，北歐和北非是黑麥的主要產(chǎn)區(qū)[1-2]。中國(guó)黑麥種植地區(qū)主要分布在云南、貴州、內(nèi)蒙古、甘肅、四川、西藏、新疆等高寒和干旱地區(qū)。黑麥具有很強(qiáng)的抗寒和抗旱能力，對(duì)土壤有較強(qiáng)的適應(yīng)性[3]。黑麥具有大而淺的須根系，可防止水土流失，并有效吸收土壤中的養(yǎng)分，根系腐爛后能提高土壤肥力，促進(jìn)后茬作物生長(zhǎng)[4]。黑麥分蘗能力強(qiáng)，能抑制雜草[5]，葉片大，營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)高，適口性好[6]。黑麥的粗蛋白質(zhì)含量為10%，但粗纖維含量較高[7]。由于黑麥的青干草或青貯飼料中富含各種礦物質(zhì)和微量元素，飼喂家畜后不僅可增加日增重，而且可節(jié)省精飼料，降低養(yǎng)殖成本[8]。改革開(kāi)放以來(lái)，中國(guó)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)逐步趨于合理，草牧業(yè)在農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值所占比重逐漸增大。因此，引進(jìn)高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)、抗逆性強(qiáng)的牧草，對(duì)中國(guó)草牧業(yè)生產(chǎn)具有極其重要的意義[9]。

目前國(guó)內(nèi)外有關(guān)黑麥的研究主要集中在生產(chǎn)性能、復(fù)種模式、染色體特異分子標(biāo)記、基因組學(xué)育種等方面[10-13]。趙方媛等[10]研究表明，黑麥新品系C32在西藏牧區(qū)的生產(chǎn)性能良好，營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)高，適合家畜飼用。楊明進(jìn)等[11]研究表明，黑麥復(fù)種水稻能減少化學(xué)除草劑使用量，提高水稻品質(zhì)。邱玲等[12]對(duì)小麥-黑麥的遠(yuǎn)緣雜交育種提供了實(shí)踐應(yīng)用。David等[13]擬利用基因組學(xué)方法加速冬季黑麥復(fù)雜性狀育種的進(jìn)程。

青藏高原是中國(guó)最大、世界海拔最高的高原，平均海拔4 000 m以上，被稱為“世界屋脊”[14]。青藏高原最暖月均溫也不足10℃，輻射強(qiáng)烈，日照多，氣溫低，氣溫日較差大[15-17]。黑麥耐旱、耐寒、耐貧瘠、抗病蟲(chóng)害，在逆境條件下適應(yīng)性高于小麥，溫度在2℃以上就能生根發(fā)芽，適合在高海拔、土壤貧瘠區(qū)域種植[18-20]。本試驗(yàn)通過(guò)研究甘農(nóng)1號(hào)黑麥在青藏高寒牧區(qū)(同德、鐵卜加、曲水、道孚、紅原、西昌和合作)的適應(yīng)性，來(lái)評(píng)價(jià)甘農(nóng)1號(hào)黑麥的生產(chǎn)潛力，為新品種審定奠定基礎(chǔ)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)在7個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)進(jìn)行，各個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)的概況如下。

同德試驗(yàn)點(diǎn)：位于青海省同德縣。N 35°25′，E 100°58′，海拔3 660 m。該地位于青海省東南部，地處海南、黃南和果洛3個(gè)藏族自治州的交接處。高原大陸性氣候，日照時(shí)間長(zhǎng)，太陽(yáng)輻射強(qiáng)，氣候溫涼寒冷，年均氣溫0.5℃，年均降水量440 mm，無(wú)絕對(duì)無(wú)霜期。土壤類型為暗栗鈣土。

鐵卜加試驗(yàn)點(diǎn)：位于青海省鐵卜加草原改良試驗(yàn)站，N 37°13′，E 99°45′，海拔3 270 m。該試驗(yàn)站東臨青海湖，西與海西州天峻縣毗鄰。干旱大陸性氣候，日照強(qiáng)烈，晝夜溫差大。年均氣溫-0.7℃，年均降水量392 mm，無(wú)絕對(duì)無(wú)霜期。土壤類型為暗栗鈣土。

曲水試驗(yàn)點(diǎn)：位于西藏自治區(qū)拉薩市曲水縣。N 29°25′，E 90°18′，海拔4 700 m。曲水縣屬雅魯藏布江中游河谷地帶，地勢(shì)平坦。溫帶半干旱氣候，年均溫7.5℃，年均降水量444 mm，主要集中在5-9月，無(wú)霜期133 d。土壤類型為潮土。

道孚試驗(yàn)點(diǎn)：位于四川省甘孜藏族自治州道孚縣乾寧種畜場(chǎng)，N 30°30′，E 101°29′，海拔3 504 m。道孚縣位于四川省西北部，甘孜州東北部。寒溫帶大陸性季風(fēng)氣候，晝夜溫差大。冬長(zhǎng)夏短，冬寒干燥。年均溫4.6℃，年均降水量926.3 mm，多集中在6-9月，無(wú)霜期113 d。土壤類型為山地棕壤土。

紅原試驗(yàn)點(diǎn)：位于四川省阿壩藏族羌族自治州紅原縣四川省草原科學(xué)研究院牧草試驗(yàn)基地，N 32°47′，E 102°32′，海拔3 460 m。紅原縣位于四川省西北部，大陸性高原寒溫帶季風(fēng)氣候，無(wú)明顯四季界線，氣候偏冷，春秋短促，長(zhǎng)冬無(wú)夏。年均溫1.1℃，年均降水量738 mm，無(wú)絕對(duì)無(wú)霜期。土壤類型為亞高山草甸土。

西昌試驗(yàn)點(diǎn)：位于四川省西昌市。N 27°89′，E 102°23′，海拔1 580 m。西昌市位于四川盆地南部山區(qū)。熱帶高原季風(fēng)氣候，冬暖夏涼、雨量充沛、降雨集中，日照充足。白天太陽(yáng)輻射強(qiáng)，晝夜溫差大。年均溫18 ℃，年降水量1 020 mm，無(wú)霜期273 d。土壤類型為砂質(zhì)土。

合作試驗(yàn)點(diǎn)：位于甘肅省合作市。N 35°01′，E 102°91′，海拔2 884 m。合作市地處青藏高原的東北端，甘、青、川三省交界處。氣候?yàn)楦吆疂駶?rùn)季風(fēng)氣候，全年日照充足，太陽(yáng)能利用率高，自然災(zāi)害頻繁。年均溫1.5℃，年降水量545 mm，集中于7-9月。無(wú)霜期48 d。土壤類型為高寒草甸土。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

3因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3個(gè)因素分別為黑麥品種、試驗(yàn)點(diǎn)和年份。黑麥品種設(shè)2個(gè)水平，分別為甘農(nóng)1號(hào)黑麥(V1)、冬牧70黑麥(V2)；試驗(yàn)點(diǎn)設(shè)7個(gè)水平，分別為青海同德(E1)、青海鐵卜加(E2)、拉薩曲水(E3)、四川道孚(E4)、四川紅原(E5)、四川西昌(E6)和甘肅合作(E7)；年份設(shè)2個(gè)水平，分別為2018年(Y1)和2019年(Y2)。

1.3 種植管理

2年7個(gè)點(diǎn)的試驗(yàn)設(shè)計(jì)相同。條播，行距20 cm，播種深度3～4 cm，小區(qū)面積3 m×5 m。4次重復(fù)。試驗(yàn)地周圍種植1 m的保護(hù)行，實(shí)際播種量以理論播量650萬(wàn)基本苗/hm2計(jì)算而得。播種前每個(gè)小區(qū)施磷二銨930 g作為基肥，拔節(jié)期每小區(qū)追施尿素320 g。如果無(wú)灌溉條件則在下雨前撒施，有灌溉條件在灌水前撒施，以免燒苗。人工及時(shí)防除雜草，以保證所有參試材料的正常生長(zhǎng)。

1.4 試驗(yàn)材料

參試材料為甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)利用有性雜交和系譜法培育的甘農(nóng)1號(hào)黑麥品種，對(duì)照品種為國(guó)家黑麥區(qū)域試驗(yàn)規(guī)定的對(duì)照：冬牧70黑麥。

1.5 干草產(chǎn)量測(cè)定方法

開(kāi)花期進(jìn)行。測(cè)產(chǎn)時(shí)先去掉小區(qū)兩側(cè)邊行，再將余下的13行留中間4 m，然后去掉兩頭，實(shí)測(cè)所留10.4 m2的鮮草產(chǎn)量。測(cè)產(chǎn)后，從每個(gè)小區(qū)隨機(jī)取3～5把草樣，將4個(gè)重復(fù)的草樣混合均勻，取約1 000 g樣品，剪成3～4 cm長(zhǎng)度。將樣品置于烘箱中，在65～70℃烘干48 h，取出放置室內(nèi)冷卻回潮24 h后稱重，然后再放入烘箱在60～65℃下烘干8 h，取出置于室內(nèi)冷卻回潮24 h后稱重，直至兩次稱重之差不超過(guò)2.5 g為止。

1.6 統(tǒng)計(jì)分析

用Microsoft Excel 2016處理數(shù)據(jù)和作圖。用SPSS 19.0中隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)的試驗(yàn)方法對(duì)品種、試驗(yàn)點(diǎn)、年份、品種×試驗(yàn)點(diǎn)、品種×年份、試驗(yàn)點(diǎn)×年份和品種×試驗(yàn)點(diǎn)×年份的干草產(chǎn)量進(jìn)行顯著性分析。如果差異顯著，則分別利用Duncan法進(jìn)行多重比較。試驗(yàn)結(jié)果以“平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)誤”表示。

2 結(jié)果與分析

方差分析(表1)表明，單因素，品種間干草產(chǎn)量存在極顯著差異(P<0.01)；試驗(yàn)點(diǎn)間干草產(chǎn)量存在顯著差異(P<0.05)；年份間干草產(chǎn)量無(wú)顯著差異。二因素，品種×試驗(yàn)點(diǎn)、品種×年份和試驗(yàn)點(diǎn)×年份交互作用間干草產(chǎn)量均存在極顯著差異(P<0.01)。品種×試驗(yàn)點(diǎn)×年份三因素交互作用間干草產(chǎn)量存在極顯著差異(P<0.01)。需對(duì)上述存在顯著差異的指標(biāo)進(jìn)行多重比較。

表1 單因素間、二因素和三因素交互作用間黑麥品種干草產(chǎn)量的方差分析

根據(jù)F測(cè)驗(yàn)，黑麥品種間2年7個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)的平均干草產(chǎn)量差異最大，其次為品種×試驗(yàn)點(diǎn)×年份交互作用的干草產(chǎn)量。

2.1 單因素間干草產(chǎn)量的差異

2個(gè)黑麥品種中，V1的平均干草產(chǎn)量極顯著高于對(duì)照(V2)(表2)。7個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)中，E6的平均干草產(chǎn)量顯著高于E1、E2、E3、E4和E5，與E7無(wú)顯著差異。年份間的多重比較表明，2019年(Y2)的平均干草產(chǎn)量高于2018年(Y1)，但無(wú)顯著差異。

表2 單因素間黑麥干草產(chǎn)量的多重比較

2.2 二因素交互作用間干草產(chǎn)量的差異

品種×試驗(yàn)點(diǎn)交互作用間的多重比較表明，7個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)V1的平均干草產(chǎn)量均極顯著高于V2，其中V1E7的平均干草產(chǎn)量最高，顯著高于除V1E6的其他處理；品種×年份交互作用間的多重比較表明，2018和2019年7個(gè)點(diǎn)V1的平均干草產(chǎn)量均極顯著高于V2，其中V1Y2的平均干草產(chǎn)量最高，顯著高于V2Y1和V2Y2，與V1Y1差異不顯著；試驗(yàn)點(diǎn)×年份交互作用間的多重比較表明，7個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)及不同年份2個(gè)黑麥品種的平均干草產(chǎn)量差異較大，變幅為5.96～17.34 t/hm2，其中E7Y2的平均干草產(chǎn)量最高，極顯著高于其他處理(圖1)。

圖1 二因素交互作用間黑麥干草產(chǎn)量的多重比較

2.3 品種×試驗(yàn)點(diǎn)×年份交互作用間干草產(chǎn)量的差異

品種×試驗(yàn)點(diǎn)×年份交互作用間的多重比較(表3)表明，同一年份同一試驗(yàn)點(diǎn)V1的干草產(chǎn)量均顯著或不顯著高于V2，其中V1E7Y2的干草產(chǎn)量最高，顯著高于其他處理；V2E7Y1的干草產(chǎn)量最低，顯著低于除V2E1Y2、V2E2Y1、V2E3Y1和V2E4Y2之外的其他處理。

表3 品種×試驗(yàn)點(diǎn)×年份交互作用的黑麥干草產(chǎn)量的多重比較

3 討論

牧草產(chǎn)量是畜牧業(yè)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是衡量一個(gè)國(guó)家農(nóng)業(yè)發(fā)展?fàn)顩r的重要標(biāo)志之一，在發(fā)達(dá)國(guó)家，畜牧業(yè)占農(nóng)業(yè)的50%以上，是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的重要支柱[21-22]。隨著農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整和中國(guó)畜牧業(yè)發(fā)展的不斷推進(jìn)，優(yōu)質(zhì)牧草的短缺已成為我國(guó)實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)高效畜牧業(yè)發(fā)展的瓶頸，在此背景下，培育優(yōu)質(zhì)牧草顯得十分迫切[23]。黑麥由于生物量高和抗逆性強(qiáng)，已成為促進(jìn)中國(guó)種植業(yè)和畜牧業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展的新型牧草[24]。

3.1 單因素間黑麥干草產(chǎn)量的差異及原因

牧草產(chǎn)量的高低取決于其遺傳特性，但也受環(huán)境因素影響[25]。從黑麥品種看，甘農(nóng)1號(hào)黑麥的平均干草產(chǎn)量(11.94 t/hm2)顯著高于對(duì)照(冬牧70)(7.23 t/hm2)，這是由于甘農(nóng)1號(hào)黑麥的分蘗性能較強(qiáng)，株高略高于冬牧70，所以干草產(chǎn)量較高。7個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，西昌試驗(yàn)點(diǎn)2個(gè)黑麥品種的平均干草產(chǎn)量(11.86 t/hm2)高于其他試驗(yàn)點(diǎn)，這主要是因?yàn)槲鞑囼?yàn)點(diǎn)的年均溫高(18℃)，降水多(1 020 mm)，能夠滿足黑麥對(duì)熱量和水分的需求，這與張鈦仁等[25]的研究一致。

3.2 二因素交互作用間黑麥干草產(chǎn)量的差異及原因

品種×試驗(yàn)點(diǎn)間甘農(nóng)1號(hào)黑麥在合作點(diǎn)的平均干草產(chǎn)量最高(15.91 t/hm2)，說(shuō)明合作點(diǎn)的氣候特征更適宜于甘農(nóng)1號(hào)黑麥的生長(zhǎng)。品種×年份交互作用表明，2018和2019年甘農(nóng)1號(hào)黑麥的平均干草產(chǎn)量均極顯著高于冬牧70，說(shuō)明甘農(nóng)1號(hào)黑麥的豐產(chǎn)性和穩(wěn)產(chǎn)性較好，更適合青藏高寒牧區(qū)的氣候條件，2019年甘農(nóng)1號(hào)黑麥的平均干草產(chǎn)量最高，主要是由于相對(duì)于2018年，2019年黑麥生長(zhǎng)期間降水量較多、溫度較高。試驗(yàn)點(diǎn)×年份交互作用間，2019年合作試驗(yàn)點(diǎn)黑麥的平均干草產(chǎn)量最高(17.34 t/hm2)，主要是因?yàn)樗蕳l件對(duì)牧草飼料作物的草產(chǎn)量有不同程度影響[26-27]，說(shuō)明2019年合作點(diǎn)的水肥條件和氣候等諸多因素更適合于黑麥的生長(zhǎng)。

3.3 三因素交互作用間黑麥干草產(chǎn)量的差異及原因

品種×試驗(yàn)點(diǎn)×年份交互作用中，同一年份同一試驗(yàn)點(diǎn)甘農(nóng)1號(hào)黑麥的干草產(chǎn)量均顯著或不顯著高于冬牧70，更進(jìn)一步說(shuō)明其豐產(chǎn)性和穩(wěn)產(chǎn)性較好。另外，水分對(duì)甘農(nóng)2號(hào)黑麥草產(chǎn)量的影響較大，由于2019年合作試驗(yàn)點(diǎn)黑麥生長(zhǎng)季降水較多，干草產(chǎn)量最高(23.69 t/hm2)。

4 結(jié)論

甘農(nóng)1號(hào)黑麥適合在青海同德和鐵卜加，拉薩曲水，四川道孚、紅原和西昌，以及甘肅合作種植，草產(chǎn)量高，豐產(chǎn)性和穩(wěn)產(chǎn)性好，甘肅合作為最佳種植區(qū)，生長(zhǎng)季雨水充沛有利于提高草產(chǎn)量。

綜合不同年份、不同試驗(yàn)點(diǎn)間不同黑麥品種的干草產(chǎn)量分析可得，甘農(nóng)1號(hào)黑麥的生產(chǎn)性能均優(yōu)于冬牧70，更適宜于青藏高寒牧區(qū)推廣種植。