周鴻進(jìn)，毛祝新，黃德君，傅 華

(蘭州大學(xué)草地農(nóng)業(yè)科技學(xué)院 農(nóng)業(yè)部草地農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)學(xué)重點(diǎn)開放實(shí)驗(yàn)室，甘肅 蘭州 730020)

垂穗披堿草(Elymusnutans)是高寒地區(qū)較常見的一種多年生禾本科牧草，具有抗寒、抗旱、耐鹽堿、產(chǎn)量高的特點(diǎn)[1-4]，同時(shí)又具有豐富的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值[1,5-6]和良好的適口性[6]，是高寒地區(qū)退化草地改良常用的牧草。因此篩選高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的種質(zhì)對(duì)高寒牧區(qū)的畜牧業(yè)發(fā)展和生態(tài)建設(shè)具有重要意義[7]。

可溶性糖(WSC)和粗蛋白質(zhì)(CP)含量是衡量植物營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的重要指標(biāo)[8-12]。粗蛋白質(zhì)含量的高低對(duì)牧草營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)起決定作用[13]，因此提高粗蛋白質(zhì)的含量是改善牧草品質(zhì)的重要內(nèi)容。近年來(lái)，對(duì)飼草可溶性糖含量的研究表明，提高飼草中水溶性碳水化合物含量可以促進(jìn)反芻動(dòng)物對(duì)蛋白質(zhì)的利用[14]和干物質(zhì)的吸收[15-17]，提高奶蛋白產(chǎn)量[17]，減少溫室氣體的排放[18-22]。顯然提高牧草中水溶性碳水化合物的含量，對(duì)于反芻家畜生產(chǎn)和減少環(huán)境污染具有重要意義。因此，也把水溶性碳水化合物含量作為評(píng)價(jià)牧草營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的重要指標(biāo)。我國(guó)學(xué)者對(duì)垂穗披堿草的生長(zhǎng)發(fā)育規(guī)律、刈牧反應(yīng)、種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)、施肥效應(yīng)、生化它感作用以及草地的演替和質(zhì)量變化[23-27]、遺傳變異[28]等方面的研究已開展了許多工作，但在高寒地區(qū)進(jìn)行野生種質(zhì)不同生育時(shí)期品質(zhì)評(píng)價(jià)及篩選研究的報(bào)道目前還較少[7,29]。本研究以采自于青海、甘肅和四川省高海拔區(qū)域的6份垂穗披堿草野生種質(zhì)為材料,分別在8個(gè)生育期對(duì)其可溶性糖和粗蛋白質(zhì)進(jìn)行分析和評(píng)價(jià),從中選擇優(yōu)良品質(zhì)的種質(zhì)材料，為培育優(yōu)質(zhì)垂穗披堿草新品種提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1試驗(yàn)地自然概況 試驗(yàn)地位于甘肅省甘南藏族自治州夏河縣桑科鄉(xiāng)。地處34°24′ N,102°23′ E；海拔3 000 m左右;年均溫2.4 ℃，1月均溫-7 ℃，7月均溫14 ℃;年降水量約563 mm，屬高寒濕潤(rùn)區(qū)；年日照時(shí)數(shù)約2 296 h，年平均有霜日大于270 d。試驗(yàn)地前期為夏河縣?？凄l(xiāng)種羊場(chǎng)種植30年的燕麥(Avenasativa)地，土壤為山地黑鈣土。

1.2試驗(yàn)材料 試驗(yàn)用6份野生垂穗披堿草居群的種子均于2007年種子成熟期采自甘肅甘南、四川和青海青藏高原區(qū)域，名稱和來(lái)源見表1。2008年5月種植于試驗(yàn)地，小區(qū)面積2 m×2 m，小區(qū)間隔1 m，每處理3次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)。試驗(yàn)地經(jīng)人工整地、撒播，播種量為18 g/m2，播深2 cm，整個(gè)生育期完全自然狀態(tài)下生長(zhǎng)，僅進(jìn)行田間人工除草。2010年5-9月分別于垂穗披堿草的拔節(jié)、孕穗、抽穗、初花、盛花、乳熟、蠟熟、完熟8個(gè)不同生育時(shí)期進(jìn)行刈割，留茬5 cm。采回的樣品冷凍干燥至恒質(zhì)量。用植物粉碎機(jī)粉碎，過(guò)孔徑0.20 mm樣品篩后裝入塑料袋中密封，用于測(cè)定可溶性糖和粗蛋白質(zhì)。

表1 6份垂穗披堿草材料種源地基本情況

1.3垂穗披堿草營(yíng)養(yǎng)成分測(cè)定方法 可溶性糖用Proxima流動(dòng)注射分析儀測(cè)定，粗蛋白質(zhì)凱氏消化后用FIAstar 5000流動(dòng)注射分析儀測(cè)定。

1.4數(shù)據(jù)處理 采用SPSS 17.0軟件的One-wayANOVA分別對(duì)垂穗披堿草的可溶性糖和粗蛋白質(zhì)含量進(jìn)行居群間和生育期間的方差分析和多重比較，用線性回歸進(jìn)行可溶性糖和粗蛋白質(zhì)含量間的相關(guān)分析，Excel 2003作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1不同垂穗披堿草居群可溶性糖含量 對(duì)6份不同垂穗披堿草居群不同生育期可溶性糖含量方差分析及多重比較的結(jié)果表明，在不同生育期內(nèi)居群QE42和GE22可溶性糖含量顯著高于其他居群(P<0.05),GE16和SE26居群顯著高于GE31。GE16、GE07和GE26以及GE07和GE31之間不同生育期基本無(wú)明顯差異(P>0.05)(表2)。

表2 垂穗披堿草不同生育時(shí)期可溶性糖含量 %

不同垂穗披堿草居群在不同生育時(shí)期可溶性糖含量變化較大，整體表現(xiàn)為先增加后降低趨勢(shì)，初花期至盛花期可溶性糖的含量達(dá)最高,GE22初花期至盛花期可溶性糖含量顯著高于其他生育期(P<0.05)；SE26、GE07 和GE16盛花期/初花期至乳熟期/蠟熟期可溶性糖含量顯著高于其他生育期，且這4個(gè)生育期之間無(wú)明顯差異(P<0.05)；GE31在整個(gè)生育期可溶性糖含量基本無(wú)明顯差異(P>0.05)。其中最高居群QE42可溶性糖含量變幅在3.29%～6.91%，而最低居群GE31在1.23%～1.63%。

整個(gè)生育期，不同居群間垂穗披堿草的可溶性糖含量均表現(xiàn)出一定變異度，6個(gè)垂穗披堿草居群拔節(jié)、孕穗、抽穗、初花、盛花、乳熟、蠟熟和完熟期可溶性糖含量的極差和變異系數(shù)分別為2.70%、36.47%，2.77%、39.43%，3.58%、42.69%，5.33%、50.24%，4.78%、44.24%，2.79%、47.57%，4.06%、45.58%和4.29%、51.29%。

2.2不同垂穗披堿草居群粗蛋白質(zhì)含量 對(duì)6份不同垂穗披堿草居群不同生育期粗蛋白質(zhì)含量方差分析多重比較的結(jié)果表明，在不同生育期內(nèi)居群GE31粗蛋白質(zhì)含量顯著高于其他居群(P<0.05),GE16和GE22居群除孕穗、乳熟和蠟熟期外顯著高于QE42。GE07、GE16和GE22之間不同生育期基本無(wú)顯著差異(P>0.05)，SE26和QE42之間不同生育期之間差異性規(guī)律不明顯(表3)。

表3 垂穗披堿草不同生育時(shí)期粗蛋白質(zhì)含量 %

不同垂穗披堿草居群在不同生育時(shí)期粗蛋白質(zhì)含量整體表現(xiàn)為隨植物生長(zhǎng)呈降低趨勢(shì)(P<0.05)。GE07拔節(jié)期至孕穗期粗蛋白質(zhì)的含量都顯著高于其他生育期(P<0.05)，兩個(gè)生育時(shí)期之間無(wú)顯著差異。GE16、GE22、SE26、GE31、QE42拔節(jié)期粗蛋白質(zhì)的含量顯著高于其他生育期(P<0.05)，全部參試居群(GE07、GE16、GE22、SE26、GE31、QE42)完熟期粗蛋白質(zhì)的含量都顯著低于其他生育時(shí)期(P<0.05)。其中，最高居群GE31粗蛋白質(zhì)含量拔節(jié)期為26.34%，初花期為19.71%，完熟期為9.31%；最低的居群QE42在整個(gè)生育期變幅在5.63%～22.62%。

整個(gè)生育期，不同居群間垂穗披堿草的可溶性糖含量均表現(xiàn)出一定的變異度，6個(gè)垂穗披堿草居群拔節(jié)、孕穗、抽穗、初花、盛花、乳熟、蠟熟和完熟期粗蛋白質(zhì)含量的極差和變異系數(shù)分別為：3.72%、4.76%，5.79%、8.83%，4.99%、13.73%，6.79%、20.01%，4.00%、18.27%，3.10%、12.15%，3.11%、15.60%和3.69%、20.29%。

可溶性糖與粗蛋白質(zhì)相關(guān)性分析結(jié)果表明，不同居群垂穗披堿草不同生育期可溶性糖含量與粗蛋白質(zhì)含量呈顯著性負(fù)相關(guān)(圖1)。

3 討論

本研究結(jié)果表明，青藏高原地區(qū)不同居群垂穗披堿草的可溶性糖、粗蛋白質(zhì)含量均存在一定差異。且不同居群垂穗披堿草的可溶性糖含量的季節(jié)變化基本呈單峰曲線，在初花期至盛花期可溶性糖的含量最高，這與Gonzalez等[30]對(duì)禾本科牧草的研究結(jié)果一致。牧草可溶性糖季節(jié)變化是從展葉期后含量很快增加，一年內(nèi)可能出現(xiàn)一個(gè)或多個(gè)峰值,峰值的出現(xiàn)因環(huán)境而異。通常，禾本科牧草在開花前可溶性糖含量最高，而粗蛋白質(zhì)含量在整個(gè)生育期整體表現(xiàn)為下降趨勢(shì)，至完熟期達(dá)一年中最低值。

圖1 不同居群垂穗披堿草不同生育時(shí)期可溶性糖含量與粗蛋白質(zhì)含量的關(guān)系

不同居群間變異系數(shù)反映不同居群可溶性糖含量或粗蛋白質(zhì)含量的離散率，變異系數(shù)越大，離散程度越高說(shuō)明居群間遺傳學(xué)上的差異越大，反之越小[31]。在整個(gè)生育時(shí)期不同居群垂穗披堿草可溶性糖含量變異幅度均較大,變幅為36.47%～51.29%；由此說(shuō)明，青藏高原地區(qū)不同居群垂穗披堿草其可溶性糖含量存在著廣泛的變異,通過(guò)選擇或親本選配可選育出高可溶性糖含量的居群。而粗蛋白質(zhì)含量變異幅度較小,變幅為4.76%～20.29%，在高海拔地區(qū)對(duì)高粗蛋白含量的品種選擇效果較差；這與嚴(yán)學(xué)兵等[28]、馬嘯等[32]對(duì)已有的不同居群野生垂穗披堿草的遺傳研究結(jié)果所表明的可溶性糖的含量存在著更為廣泛的變異相一致。

不同居群垂穗披堿草不同生育期其可溶性糖含量與粗蛋白質(zhì)含量呈顯著負(fù)相關(guān)，這與Reid和Strachan[33]對(duì)多年生黑麥草的研究結(jié)果相一致，說(shuō)明隨牧草粗蛋白含量增加，可溶性糖含量降低。在優(yōu)良品質(zhì)牧草的選育中影響飼用品質(zhì)的最主要性狀是粗蛋白質(zhì)含量，其次是可溶性糖含量。同時(shí)提高飼草中水溶性碳水化合物含量可以促進(jìn)反芻動(dòng)物對(duì)蛋白質(zhì)的利用和干物質(zhì)的吸收，提高奶蛋白產(chǎn)量，減少溫室氣體的排放，提高反芻動(dòng)物對(duì)飼草蛋白質(zhì)利用率，兩者相輔相成，缺一不可。因此，在優(yōu)良品質(zhì)垂穗披堿草選育中要同時(shí)兼顧這兩個(gè)指標(biāo)，權(quán)衡考慮二者之間的關(guān)系，選育出粗蛋白質(zhì)和可溶性糖含量都比較高的優(yōu)勢(shì)材料。

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