王 虹，師尚禮

(甘肅農業(yè)大學草業(yè)學院/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)研究中心，甘肅 蘭州730070)

紫花苜蓿(Medicago sativa)是多年生優(yōu)質豆科牧草，其產量高、營養(yǎng)價值豐富、用途廣泛，素有“牧草之王”的美譽［1］。紫花苜蓿作為我國西部地區(qū)最重要的豆科栽培牧草，在調整種植業(yè)結構、生態(tài)治理和發(fā)展畜牧業(yè)方面有十分重要的價值和地位。近年來，隨著國內外市場對苜蓿草產品的巨大需求，苜蓿種植面積逐年增大，并逐步向產業(yè)化、集約化方向發(fā)展，而產業(yè)化的關鍵是綜合改善苜蓿的產量和品質［2］。然而，我國西部地區(qū)的大多數苜蓿品種產量低，質量差，嚴重制約了其在生產中的推廣和應用［3］。因此，選育出高產、優(yōu)質的紫花苜蓿新品種是促進西部草業(yè)產業(yè)化發(fā)展急需解決的問題。

苜蓿新品種的選育和篩選評價是促進苜蓿產業(yè)化發(fā)展的前提條件。長期以來，各國學者通過選擇雜交等育種方法，培育了許多優(yōu)質品種［4］。國內對苜蓿的研究主要集中在品種比較和引種適應性等方面，如王運濤等［5］在冀西北對6 個苜蓿品種的生產性能進行比較，篩選出優(yōu)良品種中苜1 號;曹宏等［6］在隴東地區(qū)進行了苜蓿品種引種研究，認為先行者苜?？勺鳛楫數赝茝V品種。然而，關于苜蓿品種選育和良種繁育的基礎研究仍然比較薄弱。苜蓿產量和品質性狀的選擇常采用多元雜交法，在其雜交后代篩選優(yōu)良單株，進行多代輪回選育，可選擇出具有超親性狀或綜合性狀突出的苜蓿種質材料。已審定登記的苜蓿品種甘農3 號(Medicago sativa cv． Gannong No． 3)、圖牧2 號就是采用該方法育成的。因此，本研究以直立豐產型甘農3 號、高秋眠8 ～9 級優(yōu)質型抗薊馬甘農5 號(M． sativa cv． Gannong No．5)、中度秋眠5 ～6 級速生型游客紫花苜蓿(M． sativa L． Eureka)為親本進行多元雜交，選擇16 個后代株系為研究材料，通過連續(xù)兩年大田比較試驗，結合AHP 層次分析法，對16 個后代株系的產量和品質性狀進行分析和評價，篩選綜合性狀優(yōu)良的株系，以期為培育紫花苜蓿新品種提供基礎數據和種質材料。

1 材料與方法

1．1 試驗地自然概況

試驗在甘肅農業(yè)大學蘭州牧草試驗站進行，試驗站位于蘭州市西北部，地處黃土高原西端，海拔為1 517．3 m，屬溫帶半干旱大陸性氣候，年降水量600 ～800 mm，年蒸發(fā)量1 664 mm，年均日照2 770 h，年均氣溫9．7 ℃，最熱月平均氣溫29．1 ℃，最冷月平均氣溫－14．9 ℃，區(qū)內地勢平坦，肥力均勻，土壤類型為黃綿土，黃土層較薄，土壤有機質含量0．84%，pH 7．5，土壤含鹽量0．25%，有效氮95．05 mg·kg－1，有效磷7． 32 mg·kg－1，有效鉀182． 8 mg·kg－1［7］。

1．2 材料來源與試驗設計

選取灌區(qū)直立豐產型甘農3 號紫花苜蓿、中度秋眠5 ～6 級速生型游客紫花苜蓿和高秋眠8 ～9 級速生抗薊馬甘農5 號紫花苜蓿為親本材料，2008 年7 月，三親本種子以1∶ 1∶ 1 的比例在甘肅農業(yè)職業(yè)技術學院榆中農場(周邊無苜蓿)混合播種，2009年隔離外源花粉，群體開放授粉，收獲第1 代種子;于當年7 月中旬種植收獲的第1 代雜交種子［8］。2010 年通過大田表型選擇，篩選優(yōu)良單株，建立無性繁殖系，分株收種。2011 年春季種植成株系行，2012 年針對產量和品質初選出19 個株系進行下一步的株系篩選研究(表1)。

19 個苜蓿株系材料和3 個親本對照材料，采用隨機區(qū)組設計，于2012 年4 月18 日在甘肅農業(yè)大學牧草試驗站內播種，播量15 kg·hm－2，均為條播，每個株系各種植兩行，行距0．3 m，行長3．5 m，重復3 次。田間管理包括中耕鋤草、適時澆水。

1．3 測定指標及方法

1．3．1 草產量 在每茬初花期，每個株系的兩行各取1 m 樣段，并做好標記，齊地刈割后稱重量，由行距算出1 m2的鮮草重量，重復3 次，取平均值，根據鮮干比計算干草產量。測產時，每個株系稱鮮草200 g，自然風干后稱重，計算鮮干比。2012 年測定兩茬，2013 年測定3 茬，年度產量為各茬草產量之和。

1．3．2 株高 每年第1 茬初花期測產前，每個株系隨機選擇10 株，測量其自然高度，3 次重復，取平均值。

1．3．3 分枝數 每年第1 茬初花期測產前，測定從根莖直接長出的分枝，3 次重復，取平均值。

1．3．4 莖葉比 在第1 茬鮮草測產時，每個株系分別取有代表性的鮮草樣200 g，莖葉分離，測定莖質量和葉質量，計算莖葉比(莖質量/葉質量)，3 次重復，取平均值。

表1 供試苜蓿材料名稱及來源Table 1 Name and origin of 19 alfalfa germplasms in this study

1．3．5 生長速度 第1 茬草從分枝期開始，每個株系隨機選取10 個單株，做好標記，每隔7 d 測定1 次生長高度，直到初花期，生長速度=生長高度/生長天數，3 次重復，取平均值。

1．3．6 營養(yǎng)品質 2013 年對第1 茬苜蓿進行了初花期的營養(yǎng)品質測定。第1 茬苜蓿獲得干草產量后，取部分干草，粉碎過0．2 mm 篩并保存。粗蛋白(CP，crude Crude Protein，CP)采用凱氏定氮法(GB/T6432－94)測定，中性洗滌纖維(Neutral Detergent Fiber，NDF)和酸性洗滌纖維(Acid Detergent Fiber，ADF)分別按Roberston 中性洗滌劑法和Van Soest 酸性洗滌劑法測試［9］。相對飼用價值(Relative Feeding Value，RFV)以干物質100%為基礎計算，相對飼用價值=(消化性干物質×干物質采食量)/1．29，消化性干物質(Digestible Dry Matter，DDM)=88．9－0．779×酸性洗滌纖維(干物質的百分數)，干物質采食量(Dry Matter Intake，DMI)=120/中性洗滌纖維(干物質的百分數)［10］。

1．4 供試材料產量性狀和品質性狀綜合評價

參考盧欣石等［11］、王德利和祝廷成［12］、張鴨關等［13］的研究結果，建立不同苜蓿株系產量和品質性狀綜合評價層次分析AHP 模型。評價時，先將定量數據按照苜蓿株系最高值與最低值數差，以1 ～9 級標度確定劃分等級，最優(yōu)為9 分，最差為1 分［14］，其中莖葉比是平均值越小，得分越高;其他指標是平均值越高，得分越高。最后對19 個株系綜合表現(xiàn)的加權得分值進行排序，確定出不同株系綜合表現(xiàn)的優(yōu)劣順序。

1．5 數據處理

將2012、2013 年所得試驗數據在Excel 2003 中作基本處理，獲得各項目性狀參數后，采用SPSS 17．0 軟件對所得數據統(tǒng)計分析，并用Duncan 法對各性狀進行多重比較。

2 結果與分析

2．1 株高和生長速度

19 份苜蓿材料生長高度存在顯著差異(P ＜0．05)(表2)。其中，2012 年生長高度表現(xiàn)優(yōu)異的是速生11#、速生12#、白花2#，為98．15 ～101．03 cm，2013 年生長高度表現(xiàn)優(yōu)異的是速生12#，速生11#、白花1#，為103．37 ～105．44 cm。兩年平均株高最高的是速生11#，達103．23 cm，分別高出親本甘農3 號9．05 cm(9．61%)，甘農5 號12．49 cm(13．76%)，游客9．47 cm(10．10%)。速生12#和白花1#次之，分別為102．37、100．40 cm。后代株系中兩年平均株高均高于3 個親本的是速生11#、速生12#、白花1#、白花2#、速生19#、大葉3#、大葉1#和白花3#。從生長速度看，2012 年，速生1#較快，速生11#和速生12#次之;2013年，速生1#仍然較快，速生19#和白花1#次之;兩年平均，速生1#最快，為2．23 cm·d－1，較甘農3 號高0．69 cm·d－1(44．81%)，較甘農5 號高0．60 cm·d－1(36．81%)，較游客高0．86 cm·d－1(62．77%)，兩年平均生長速度均高于3 個親本的是速生1#、速生11#、速生12#、速生19#，其生長速度為1．65 ～2．23 cm·d－1。

表2 供試材料2012 和2013 年的株高和生長速度Table 2 The plant height and growth rate of tested alfalfa germplasms in 2012 and 2012

2．2 分枝數和莖葉比

所有供試材料分枝數差異顯著(P ＜0．05)，從整體趨勢看，絕大多數株系2013 年的分枝數較2012 年有所增加(表3)。其中，兩年平均單株分枝數最多的是白花2#，為27． 3 個，分別多于甘農3號、甘農5 號、游客苜蓿4．4 個(19．21%)、4．5 個(19．74%)、6．5 個(31．25%)。其次是速生12#、白花1#、速生11#，其單株分枝數都超過了25 個，而且均高于3 個親本。單株分枝數最少的是速生22#，為15．3 個，其分枝能力相對其他株系較弱。除甘農5號，所有株系的莖葉比均出現(xiàn)逐年下降的趨勢(表3)。其中，兩年平均莖葉比最小的是多葉1#，為0．85，分別較甘農3 號低0．17(16．67%)、甘農5 號低0． 34(28． 57%)、游客苜蓿低0． 31(26．72%)。后代株系中兩年平均莖葉比均低于3 個親本的是多葉1#、速生22#、速生5#、速生12#、白花1#、速生11#和白花3#，其莖葉比為0．85 ～1．01。

2．3 鮮草產量和干草產量

各苜蓿材料鮮草產量差異顯著(P ＜0．05)(表4)，其中速生5#、白花1#、速生15#和速生12#兩年平均鮮草產量表現(xiàn)較好，為69．65 ～73．22 t·hm－2，顯著高于3 個親本和其余株系(P ＜0．05)。隨著生長年限的增加，不同苜蓿株系干草產量呈增加趨勢。其中，2012 年，速生15#最高，速生12#和速生5#次之;2013 年，白花1#最高，速生5#和速生15#次之;兩年平均，白花1#最高，為16．45 t·hm－2，分別較甘農3 號高3．95 t·hm－2(31．60%)、較甘農5 號高4．33 t·hm－2(35． 73%)、較 游 客 苜 蓿 高5． 67 t·hm－2(52．60%)(P ＜0．05)。兩年平均干草產量均大于3個親本的有白花1#、速生5#、速生15#、白花3#、速生12#、速生11#和白花2#。

表3 供試材料2012 和2013 年的分枝數和莖葉比Table 3 The branch number and stem-leaf ratio of tested alfalfa germplasms in 2012 and 2012

表4 供試苜蓿材料2012 和2013 年的草產量Table 4 The fresh yield and hay yield of tested alfalfa germplasms in 2012 and 2013 t·hm －2

2．4 品質性狀

19 個參試的苜蓿材料粗蛋白含量不同(表5)，其中多葉1#粗蛋白含量最高，為24．44%，高于甘農3 號30．00%、甘農5 號23．19%、游客27．56%。速生22#、白花1#、速生5#、速生12#、白花3#、速生11#、白花2#、速生15#次之，分別為20．23% ～23．76%，且這些株系的粗蛋白含量均高于3 個親本。所有供試材料中，NDF 和ADF 含量差異顯著(P ＜0．05)。其中，速生22#的NDF 和ADF 含量均為最低，分別為36．63%和31．45%。其NDF 含量較甘農3 號、甘農5 號、游客分別低8．31%、12．49%、11．50%;其ADF 含量較甘農3 號、甘農5 號、游客苜蓿分別低15．50%、4．06%、12．10%。NDF 含量均低于3 個親本的是速生22#、多葉1#和白花1#。ADF含量均低于3 個親本的是速生22#和多葉1#。相對飼用價值最大的是速生22#，達到163．58%，分別高于甘農3 號、甘農5 號、游客苜蓿17．26%、16．13%、19．23%。其次表現(xiàn)較好的是白花1#、多葉1#、速生12#、速生11#、白花3#、速生15#，其RFV 含量為141．36% ～154．72%，均高于3 個親本。

2．5 供試材料產量性狀和品質性狀綜合評價

應用AHP 層次分析法，選用3 個層次指標對3親本雜交后代株系的產量和品質性狀進行綜合評價。第1 層(目標層)為株系的綜合性狀;第2 層(準則層)主要包括產量性狀、品質性狀兩個指標;第3 層(因素層)包括7 個指標，其中產量評價選用年均干草產量、株高、分枝數和生長速度4 個指標;品質評價采用莖葉比、粗蛋白含量和相對飼用價值3 個指標。根據此AHP 模型作判斷矩陣，計算各因素權重值。表6 為各評價指標的評分標準，表7 是各株系評價指標無量綱處理得分、各指標總權重系數以及綜合加權得分值和排序［15］。

表5 供試苜蓿材料的品質性狀值Table 5 The quality character value of tested alfalfa germplasms

表6 苜蓿綜合性狀評價指標評分標準Table 6 Comprehensive character synthetic evaluation target grading standard of alfalfa

表7 苜蓿材料評價指標無量綱得分、對總目標的權重系數及綜合得分和排序Table 7 Appraisal target zero dimension score to total goal weight coefficient and final score and sorting of alfalfa gemplasms

干草產量與粗蛋白的權重系數最大，對整個評價模型貢獻率較高，符合高產、優(yōu)質的篩選目標(表7)。加權值反映牧草綜合性狀評價的好壞，加權值越大，說明該牧草的綜合性狀越好［16］。根據表7 綜合得分排序，按照極差法，可將19 個苜蓿材料分為4 個等級。第1 等級:白花1#、速生12#、速生5#和白花3#，總評分加權值在6．47 ～7．99，可視為綜合性狀好的優(yōu)良株系，繼續(xù)參與下一步的常規(guī)雜交育種。第2 等級:速生11#、白花2#和速生15#，總評分為5．69 ～6． 23，綜合性狀良好，可作為潛力株系。第3 等級:甘農5#、甘農3#、速生22#、大葉3#、多葉1#、速生1#、大葉1#、速生19#和游客，總評分為3．71 ～4．78 可視為一般株系，但是其中多葉1#的粗蛋白含量最高，速生22#的相對飼用價值最高，因此，可以利用株系的某個突出性狀來發(fā)揮株系優(yōu)勢。第4 等級:大葉2#、速生7#和速生20#，屬較差株系，尤其是在干草產量、株高、粗蛋白質和相對飼用價值這4 個特性上表現(xiàn)較差，建議重點考察，慎重選擇。

3 討論

本研究以干草產量、株高、分枝數、生長速度、莖葉比、粗蛋白質和相對飼用價值為指標來比較19 份苜蓿材料的生產性能和品質。方差分析結果顯示，不同株系材料各年限的生產性能和品質構成因子均存在顯著差異(P ＜0．05)。苜蓿的株高與草產量呈正相關［17］，生長速度快的牧草耐牧，耐刈割［18］。結果表明，速生11#、速生12#的株高、鮮草產量和生長速度表現(xiàn)出高度一致而且特別優(yōu)異。因此，在實際種植利用過程中，可以通過株高來預測苜蓿的生產潛力。速生11#和速生12#可作為刈割草地的理想株系，通過增加刈割次數可以獲得更大的經濟效益。草產量作為衡量一個品種生產性能優(yōu)劣的重要指標，在苜蓿的綜合評價中具有十分重要的地位［19］。供試苜蓿材料中，白花1#的干草產量最高，為16．45 t·hm－2，而多葉1#的干草產量最低，僅為8．84 t·hm－2，二者的產量差異如此之大，除了材料自身遺傳因素，還與外界的環(huán)境因素如氣候條件、田間管理和病蟲害發(fā)生有關系。所以，想要獲得高而穩(wěn)定的產草量，必須具有高產品種及相應的栽培管理措施和適宜的環(huán)境條件［20］。本研究中，所有苜蓿株系的莖葉比有逐年下降的趨勢，與田玉民和何麗濤［21］的研究結果不一致，可能是因為兩年間苜蓿的莖葉比變化較大，而且這只是一個初步的結論，還需做進一步的研究和分析。王亞玲等［22］和柳茜等［23］的研究結果表明，分枝數是提高生物產量的決定因素，白花2#和速生12#的分枝數與草產量呈顯著正相關，因此通過栽培技術手段來增加分枝數是提高產量水平的一個重要改進方面。粗蛋白是苜蓿營養(yǎng)成分中最有價值的部分［24］，多葉1#和速生22#的粗蛋白含量高，但其株高、草產量卻相對最低，這與王彥華等［25］關于苜蓿粗蛋白含量與株高、干物質產量呈負相關的研究結果一致。苜蓿的中性洗滌纖維含量(NDF)和酸性洗滌纖維含量(ADF)越低，牧草適口性越好，消化率越高，而RFV 是一種根據NDF 和ADF 建立的粗飼料質量評定指數，其值越大，則粗飼料品質越好［26-27］。據分析，速生22#的NDF 和ADF 含量均最低，RFV 值最高。多葉1#和速生22#的粗蛋白質和相對飼用價值均最高，但其產量很低，由此可見，苜蓿的產量性狀和品質性狀很難同時兼顧。

苜蓿的育種工作中，高產和優(yōu)質始終是苜蓿育種的目標和發(fā)展方向，然而選擇高產品種時品質無法保證，而在以粗蛋白質和相對飼用價值等主要品質性狀為培育目標時常使產量受到影響［2］。因此，將產量與品質結合，選用多指標評價可以克服單一指標評價的缺點。本研究應用層次分析法，根據高產、優(yōu)質的選育目標確定權重，人為構造判斷矩陣，并通過一致性檢驗，得出合理科學的權重值。本研究中權重排序為干草產量＞粗蛋白質＞株高＞相對飼用價值＞分枝數＞生長速度＞莖葉比，根據各指標的權重值對供試材料的產量性狀和品質性狀進行綜合評價，篩選出最理想的優(yōu)良株系白花1#、速生12#，其特點是干草產量高，植株高大，分枝數多，葉量豐富，生長速度快，粗蛋白含量和相對飼用價值均較好。速生5#、白花3#、速生11#、白花2#和速生15#這5 個株系可作為有潛力的株系。其中，速生11#、白花2#和速生15#植株高大、分枝能力強;速生5#和白花3#干草產量高、莖葉比小、粗蛋白質含量豐富。本研究結果表明，采用AHP 層次分析法，對19個苜蓿株系進行綜合評估，其結果較為合理可信，能夠較全面地反映苜蓿株系綜合生產性能的優(yōu)劣，篩選出的株系均符合高產、優(yōu)質的選育目標。

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