引用本文
陈立强, 边艳霞, 马春晖. 阿克苏白花草木樨草产量性状和适应性评价. 草业科学, 2016,33(12):2526-2532
Chen Li-qiang, Bian Yan-xia, Ma Chun-hui. Evaluation of characteristics contributing to hay yield and adaptability of Aksu white sweet clover. Pratacultural Science,2016,33(12): 2526-2532  
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《草业科学》编辑部
阿克苏白花草木樨草产量性状和适应性评价
陈立强1, 边艳霞2, 马春晖3
1.新疆生产建设兵团塔里木畜牧科技重点实验室 塔里木大学动物科学学院,新疆 阿拉尔 843300
2.塔里木大学后勤管理处,新疆 阿拉尔 843300
3.石河子大学动物科技学院,新疆 石河子 832000
马春晖(1966-),男,新疆哈密人,教授,博士,主要从事牧草生产与加工研究。E-mail:chunhuima@126.com

第一作者:陈立强(1981-),男,甘肃会宁人,副教授,硕士,主要从事牧草种质资源及遗传育种研究。E-mail:clqdky@126.com

收稿日期: 2016-11-02
基金: 新疆生产建设兵团塔里木畜牧科技重点实验室开放课题(HS201405)塔里木大学校长基金项目(TDZKQN201502)国家牧草产业技术体系塔里木综合试验站(CARS-35)
摘要

以塔里木大学动物科学学院校园内试验站(地处新疆阿拉尔市,40°54'21'' N,81°30'20″ E)为试验点,以4份栽培和4份野生草木樨( Melilotus suaveolens)种质资源为对照,对阿克苏白花草木樨( M. albus)品系的草产量性状和适应性进行了分析和评价。结果表明,阿克苏白花草木樨出苗后64 d进入现蕾期,75 d进入初花期,生育天数较短;阿克苏白花草木樨的干草产量为5 874.23 kg·hm-2,较对照增产18.76%~67.20%;株高为125.27 cm,鲜干比为4.23,均优于对照,草产量性状较好;叶片保水率为65.00%,越夏率为99.00%,对阿克苏地区高温和干旱的气候条件具有较强的适应性;综合性能排名第一,具有转化为野生栽培品种的潜力。

关键词: 阿克苏白花草木樨; 品系; 草产量性状; 层次分析法
中图分类号:S551+.6 文献标志码:A 文章编号:1001-0629(2016)12-2526-07 doi: 10.11829/j.issn.1001-0629.2016-0077
Evaluation of characteristics contributing to hay yield and adaptability of Aksu white sweet clover
Chen Li-qiang1, Bian Yan-xia2, Ma Chun-hui3
1.Key Laboratory of Tarim Animal Husbandry Science and Technology, Xinjiang Production & Construction Corps/College of Animal Science, Tarim University, Alar 843300, China;
2.Logistic Management Office, Tarim University, Alar 843300, China
3.College of Animal Science and Technology, Shihezi University, Shihezi 832000, China
Corresponding author: Ma Chun-hui E-mail:chunhuima@126.com
Abstract

Characteristics contributing to hay yield and adaptability of Aksu white sweet clover ( Melilotus albus) were analysed and compared among four Melilotus cultivars and four wild Melilotus germplasm resources. The experiment was conducted at the campus experimental station of the Animal Science College, Tarim University, located in Alar, Xinjiang (40°54'21'' N, 81°30'20″ E). The results showed that the squaring and initial bloom stage of Aksu white sweet clover was on the 64th and 75th day after emergence, respectively. The number of growth and development days was very short and its hay yield was 5 874.23 kg·hm-2, which was 18.76%~67.20% greater than that of the control group. Plant height and the fresh-dry ratio were 125.27 cm and 4.23, respectively, which were greater than those of the control group, indicating better hay yield characteristics. Its water-holding and summer survival rate was 65.00% and 99.00%, respectively, indicating good adaptability to the megathermal and arid climate of the Aksu area. The comprehensive performance score ranked first among the tested accessions, which demonstrated it had potential to be transformed into wild varieties.

Keyword: Aksu white sweet clover; strain; contributing characteristics to hay yield; analytic hierarchy process

草木樨属(Melilotus)为豆科一年生或二年生草本植物, 其中白花草木樨(M. alba)和黄花草木樨(M. officinalis)为该属常见栽培种, 具有抗寒、抗旱、耐盐碱、耐贫瘠、耐干扰[1, 2, 3]、产量高、营养好[4]等特点, 能降低土壤盐碱, 增加土壤肥力, 改良土壤结构[5, 6, 7, 8, 9], 是重要的牧草、绿肥和水土保持植物。草木樨在我国栽培面积仅次于苜蓿(Medicago sativa)和沙打旺(Astragalus adsurgens)[10], 属世界性栽培植物, 在澳大利亚、阿根廷、南非、美国和加拿大等国均有栽培[4, 6]。

新疆南疆具有草木樨栽培的悠久历史, 早在1957年, 农一师就从甘肃引进了二年生白花草木樨, 以恢复土壤肥力和改良盐渍化土壤为目的, 首先在沙井子、哈拉库勒等地试种, 结果表明, 除盐碱化极其严重的地区外, 一般土壤条件下均能栽培, 且生长良好, 随后在塔里木、英阿瓦提、喀什等灌区推广种植[11], 至今在农一师四团、拜城县和乌什县等地仍有大面积栽培, 在提高土壤肥力和解决饲草料短缺问题中发挥着重要作用。然而, 目前生产中所用草木樨品种混杂, 只根据花色区分为白花草木樨和黄花草木樨, 多数未经过审定, 产量较低, 难以满足生产需求。为了筛选出适合南疆地区栽培的优良草木樨品种, 在塔里木大学动物科学学院校园内试验站分别对24份草木樨种质的生产性能和6份草木樨种质的生产性能和营养品质进行了研究, 结果表明, 吉林黄花草木樨[12]和MAL001[13]分别为最佳推广资源, 这为阿克苏地区草木樨种质资源的引进和选择提供了科学依据。但受当地气候和土壤条件的影响, 引进品种的优良农艺性状都会受到不同程度的抑制。因此, 开发利用本地草木樨种质资源、培育高产草木樨新品种将成为促进南疆草木樨种植业和育种业发展的基础和保障, 也将成为草木樨产业高效发展的必由之路。

野生种质资源可通过鉴定和筛选, 作为野生栽培品种利用, 还可通过驯化、选择和改良, 转化为栽培品种[14]。阿克苏野生一年生白花草木樨群体在自然条件下表现良好, 笔者从2013年开始以培育高产品种为目标, 对其进行了驯化栽培和选育, 对野生群体中的优良单株进行了筛选, 收取了种子, 翌年混合种植后, 再次选择了优良单株, 收取了种子, 新品系暂定名为阿克苏白花草木樨。本研究以阿克苏白花草木樨新品系为试验材料, 以4份栽培和4份野生草木樨种质资源为对照, 挖掘其优良性状, 评价其综合性能, 以期为当地野生草木樨种质资源的开发利用提供科学依据。

1 材料与方法
1.1 试验地概况

试验点设在塔里木大学动物科学学院校园内试验站, 该站位于新疆阿拉尔市, 地处塔里木盆地边缘, 81° 30'20″ E, 40° 54'21'' N, 海拔1 000 m, 具有南疆典型的土壤气候特征, 属暖温带大陆性干旱荒漠气候, 具有干燥、少雨和日照长等特点。年均气温为9.9~11.5 ℃, 年降水量为42.4~94.4 mm, 年蒸发量为1 200~1 500 mm, 年日照时数为2 750~3 029 h, 无霜期200~220 d[14]。前作苜蓿因盐渍化过重, 逐渐死亡, 密度较小。

1.2 试验材料

试验材料的名称、种类、类型、原产地和提供者见表1, 其中阿克苏白花草木樨品系为一年生植物, 其它种质资源均为二年生植物。

表1 供试材料的名称、种类、类型、原产地和提供者 Table 1 List of all accessions used in this study along with the name, specie, type, origin and provider
1.3 试验设计

2015年4月10日-11日播种, 采用随机区组设计, 小区面积3 m× 5 m, 3次重复。人工开沟条播, 行距30 cm, 播种量20 kg· hm-2, 播种深度1.5~3 cm。出苗后漫灌一次(水漫过试验地即可, 压碱), 分枝期漫灌一次。出苗后第20天和第64天人工除杂草各一次。

1.4 测定指标及方法

产草量、鲜干比、茎叶比、株高、分枝数、叶绿素相对含量和叶片保水率的测定时间均以阿克苏白花草木樨为准, 待阿克苏白花草木樨进入初花期后进行测定。

物候期:观测出苗期、分枝期、现蕾期、初花期、盛花期、结荚期、成熟期、生育天数和生长天数。观测方法参照《草品种审定技术规程(GB/T 30395-2013)》[15]。

产草量:测产时, 除去小区两侧边行及两头50 cm之内的植株, 取有代表性的样方1 m2, 刈割后称重, 留茬4~5 cm, 折算出每公顷鲜草产量。将鲜草风干后称重, 折算成每公顷干草的产量。

鲜干比:取鲜草样品1 kg, 风干后称重, 鲜干比=鲜重/干重。

茎叶比:取500 g样品, 将叶、花序和茎按两部分分开, 叶(叶片、叶柄及托叶)和花序为一部分, 茎为一部分, 风干后称重。

茎叶比=茎重/叶和花序重。

株高:每小区随机选取10个单株, 测量从地面至植株最高部位的绝对高度, 求平均值。

分枝数:每小区取1 m样段, 记录该样段上的植株数及每株的基生分枝数, 取平均值。

越夏率:在同一区组的小区中, 随机选择有代表性的样段3处, 每段长1 m。分别记录越夏前后样段内的植株数。

越夏率=(越夏后样段内植株数/越夏前样段内植株数)× 100%。

叶绿素相对含量:随机选取草木樨样本10株, 用SPAD-502叶绿素含量测定仪测定相同部位叶片的SPAD值。

叶片保水率:取相同部位的叶片, 称取最初叶片的重量和离体24 h后叶片的重量。

相对保水率=(最初叶片的重量-离体24 h后叶片的重量)/最初叶片的重量× 100%。

1.5 数据处理

1.5.1 数据处理及方差分析 获得各指标性状参数后, 采用SPSS软件中的单因素方差分析(One-way ANOVA)法对阿克苏白花草木樨和对照8个草木樨材料的鲜草产量、干草产量、鲜干比、茎叶比、株高、分枝数、越夏率、叶绿素SPAD值和保水率的差异显著性进行分析。

1.5.2 草产量性状和适应性的综合评价 基于性状参数, 用层次分析法(AHP)对供试草木樨材料的性能进行综合评价, 第1层(目标层)为材料的综合性状; 第2层(准则层)主要包括草产量性状和适应性两个指标; 第3层(因素层)包括8个指标, 其中草产量性状指标包括干草产量、鲜干比、茎叶比、株高和分枝数; 适应性指标包括越夏率、叶绿素含量和叶片保水率。计算得出干草产量、鲜干比、茎叶比、株高、分枝数、越夏率、叶绿素含量和叶片保水率8个指标的权重依次为0.351、0.219、0.159、0.078、0.051、0.070、0.045和0.028。查取修正值RI, 基于CR=[(λ max-N)/(N-1)]/RI, 对判断矩阵的一致性进行检验, 草产量性状指标CR=0.032, 适应性指标CR=0.047, 均小于0.100, 两两比较矩阵满足一致性要求, 特征向量有效。将各指标的测定值按最大与最小值之差分为5等分, 作为评分标准, 从优到劣, 依次赋分为5、4、3、2和1分, 结合权重计算各材料的综合得分, 按分值的高低对材料的综合性能进行排序。将综合得分按最大与最小值之差分成3等份, 作为评定等级的标准, 把供试材料分为1、2、3等。

2 结果与分析
2.1 物候期

由于土壤墒情较好, 播种材料出苗相对整齐, 出苗期集中在4月18日左右, 分枝期集中在5月20日左右。阿克苏白花草木樨群体植物学特征基本一致, 现蕾期为6月20日, 初花期为7月1日, 盛花期为7月13日, 结荚期为7月27日, 成熟期为8月15日, 生育天数120 d, 枯黄期8月25日, 生长天数130 d, 生育天数较短, 出苗后64~75 d就可青饲、调制干草或青贮。

2.2 主要草产量性状

供试材料的鲜草产量和干草产量分别介于25 181.03~35 166.67和3 513.23~5 874.23 kg· hm-2。阿克苏白花草木樨的鲜草产量为35 166.67 kg· hm-2, 较对照增产6.76%~39.66%; 干草产量为5 874.23 kg· hm-2, 较对照增产18.76%~67.20%。供试材料的鲜干比介于4.23~5.20, 其中阿克苏白花草木樨的鲜干比最低, 干物质含量最高(表2)。供试材料的茎叶比介于1.05~1.35, 其中阿克苏白花草木樨的茎叶比为1.35, 显著高于黄花草木樨Ⅰ 、黄花草木樨Ⅱ 、白花草木樨Ⅱ 和黄花草木樨Ⅳ (P< 0.05), 极显著高于白花草木樨Ⅲ (P< 0.01), 与白花草木樨Ⅰ 、黄花草木樨Ⅲ 和白花草木樨Ⅳ 差异不显著(P> 0.05)。供试材料的株高介于89.10~125.27 cm, 阿克苏白花草木樨的株高为125.27 cm, 显著高于黄花草木樨Ⅲ 、白花草木樨Ⅲ 和黄花草木樨Ⅳ (P< 0.05)。供试材料的分枝数介于0~0.96, 密植条件下草木樨的分枝数较少, 其中阿克苏白花草木樨的分枝数为0, 显著低于黄花草木樨Ⅱ 、黄花草木樨Ⅲ (P< 0.05), 极显著低于白花草木樨Ⅰ 、黄花草木樨Ⅰ 、白花草木樨Ⅱ 、白花草木樨Ⅲ 、黄花草木樨Ⅳ 和白花草木樨Ⅳ (P< 0.01)。

2.3 适应性指标

供试材料的越夏率介于96.33%~100.00%, 阿克苏白花草木樨的越夏率为99.00%, 显著高于黄花草木樨Ⅲ (P< 0.05), 极显著高于黄花草木樨Ⅳ (P< 0.01)(表2)。供试材料的叶绿素相对含量介于55.18~64.36, 其中阿克苏白花草木樨的叶绿素SPAD值为55.18, 显著低于白花草木樨Ⅱ 和Ⅲ (P< 0.05), 极显著低于白花草木樨Ⅰ 、黄花草木樨Ⅰ 和黄花草木樨Ⅲ , 与黄花草木樨Ⅱ 、黄花草木樨Ⅳ 和白花草木樨Ⅳ 差异不显著(P> 0.05)。供试材料的叶片保水率介于55.00%~65.00%, 其中阿克苏白花草木樨的叶片保水率为65.00%, 显著高于白花草木樨Ⅲ (P< 0.05), 极显著高于白花草木樨Ⅱ (P< 0.01)。

2.4 草产量性状和适应性的综合评价

根据等差法计算各指标的评分标准, 并以此为依据对各材料进行赋分, 确定材料的综合得分、排序和等级(表3)。阿克苏白花草木樨综合得分为3.92, 在供试材料中排名第一。基于加权得分, 按极差法, 将9份草木樨材料分为3个等级。第1等级1份材料, 为阿克苏白花草木樨; 第2等级共3份材料, 依次为黄花草木樨Ⅰ 、白花草木樨Ⅱ 和白花草木樨Ⅲ , 综合得分为3.27、2.91和2.87; 第3等级共5份材料, 依次为黄花草木樨Ⅲ 、黄花草木樨Ⅱ 、白花草木樨Ⅳ 、白花草木樨Ⅰ 和黄花草木樨Ⅳ , 综合得分为2.76、2.43、2.36、2.34和2.23。

3 讨论

干草产量、株高、鲜干比是牧草生产性能评价的主要指标[16, 17, 18], 通常干草产量越多, 植株越高, 鲜干比越小, 性能就越好。结果表明, 阿克苏白花草木樨的干草产量、株高和鲜干比均优于对照, 生产性能较好, 同等栽培条件下, 阿克苏白花草木樨的产量和综合评分均远高于黄花草木樨Ⅱ (吉林黄花草木樨[12]), 据此推测, 阿克苏白花草木樨具有转化为栽培品种及在阿克苏地区推广种植的潜力。

叶片保水率可作为植物抗旱性评价的指标, 保水率越高, 抗旱性越强[19, 20], 供试材料中, 阿克苏白花草木樨的叶片保水率最高, 具有较强的抗旱性。阿克苏白花草木樨生育期内, 阿拉尔市最高气温达39 ℃, ≥ 37 ℃气温持续13 d之久, 然而该品系的越夏率高达99.00%, 具有较强的耐热性。阿克苏白花草木樨原始群体多分布在干旱、盐碱地带, 对阿克苏地区的气候和土壤条件具有较强的适应性。

综合产量和营养品质, 豆科牧草的最适收割期应为现蕾盛期-初花期[21]。阿克苏白花草木樨出苗后第64天进入现蕾期, 第75天进入初花期, 生育天数比牧科草木樨1号短33 d[22], 生长速度较快, 适合在作物收割后的闲田种植, 以达到生产牧草、降低土壤盐碱、提高土壤肥力、改良土壤结构的目的, 还可用于品种改良, 缩短其它草木樨品种的生育天数。

本研究表明, 白花草木樨Ⅱ 和白花草木樨Ⅲ (野生资源)的综合得分高于黄花草木樨Ⅲ 、黄花草木樨Ⅱ 和白花草木樨Ⅰ (栽培品种), 白花草木樨Ⅳ (野生资源)的综合得分高于白花草木樨Ⅰ (栽培品种), 由此可知, 供试野生种质资源中, 除阿克苏白花草木樨外, 白花草木樨Ⅱ 、白花草木樨Ⅲ 和白花草木樨Ⅳ 也具有一定的开发利用潜力。野生种质资源是在自然条件下, 经长期自然选择而成, 常携带许多优良基因[14], 对原产地气候和栽培条件具有较强的适应性, 是新品种选育的基础。新疆有大量的野生草木樨种质资源, 对其进行收集、鉴定、驯化、评价具有重要意义。

The authors have declared that no competing interests exist.

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