嚴(yán)琳玲,張 瑜,白昌軍

(中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱帶作物品種資源研究所 農(nóng)業(yè)部華南作物基因資源與種質(zhì)創(chuàng)制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，海南 儋州 571737)

柱花草(Stylosanthes)原產(chǎn)中南美洲及加勒比海地區(qū)[1]，其富含粗蛋白，產(chǎn)量高，適應(yīng)性強(qiáng)[2]。我國于1962年首次從馬來西亞引進(jìn)，將其作為膠園綠肥植物。因其間作效果良好，在華南地區(qū)被廣泛推廣[3]。目前，我國已先后從哥倫比亞、澳大利亞、巴西等國引進(jìn)大量柱花草種質(zhì)[1]，并選育出適合我國推廣種植的熱研2號(hào)柱花草(S.guianensis‘Reyan 2’)、熱研5號(hào)柱花草(S.guianensis‘Reyan 5’)、西卡柱花草(S.scabra‘Seca’)、熱引18號(hào)柱花草(S.guianensis‘Reying 18’)等抗柱花草炭疽病(Colletotrichumgloeosporioides)品種[4]，累計(jì)推廣種植近30多萬hm2，成為我國南方熱帶、亞熱帶地區(qū)種植面積最廣的豆科牧草[5]。由于柱花草的農(nóng)藝性狀和經(jīng)濟(jì)性狀與我國北方種植的苜蓿(Medicagosativa)相似，故稱之為“北方苜?！?Tropical alfalfa)[3]。

近年來，隨著草牧業(yè)的發(fā)展，糧食、經(jīng)濟(jì)作物、飼草料三元種植結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)發(fā)展。柱花草種植面積逐年擴(kuò)大，逐步向規(guī)?；?、集約化方向發(fā)展，并成為農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)調(diào)整中的一個(gè)重要牧草[6]。目前，國內(nèi)對(duì)柱花草的育種研究主要集中在逆境脅迫方面，包括抗炭疽病[7-9]、耐酸鋁[10-12]、抗旱[13-16]、抗寒[17-20]等，最終解決目的均為柱花草在不同地區(qū)的適應(yīng)性問題，但逆境脅迫解決的問題較單一，不能有效獲得綜合性狀優(yōu)良的柱花草品種。因此，對(duì)目前推廣面積最廣、綜合性狀優(yōu)良的熱研2號(hào)柱花草進(jìn)行了空間誘變輻射育種，預(yù)期獲得一些不可預(yù)見性的變異體，首先通過對(duì)抗柱花草炭疽病的單株篩選，獲得SP5代的85個(gè)抗病品系，再從中篩選出耐酸鋁、高產(chǎn)、早花等的綜合性狀優(yōu)良的柱花草品系。本研究即對(duì)篩選出的11份綜合性狀優(yōu)良的品系進(jìn)行品種比較試驗(yàn)，希望能從中獲得適合熱帶亞熱帶地區(qū)種植的高產(chǎn)抗病優(yōu)質(zhì)柱花草品種。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱帶作物品種資源研究所牧草研究室試驗(yàn)基地，地處19°30′ N、109°30′ E，海拔149 m，屬熱帶季風(fēng)氣候類型，夏秋季高溫多雨，冬春季低溫干旱，干濕季節(jié)明顯[21]。試驗(yàn)地土壤為花崗巖發(fā)育的磚紅壤，肥力較差，0-40 cm土壤養(yǎng)分中全氮含量0.06%～0.09%，有機(jī)質(zhì)含量0.73%～1.38%，速效磷含量0.3～1.8 mg·kg-2，速效鉀含量40.0～60.0 mg·kg-2，pH 5.0～5.5[8]。

1.2 試驗(yàn)材料

供試柱花草共13個(gè)，其中編號(hào)1-11為中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱帶作物品種資源研究所空間誘變篩選的優(yōu)良品系，編號(hào)12的熱研20號(hào)(2010年國審品種)和編號(hào)13的熱研21號(hào)圭亞那柱花草(2011年國審品種)為對(duì)照(表1)。

表1 柱花草品系Table 1 The variety of Stylosanthes

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1試驗(yàn)設(shè)計(jì) 采用單因子隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，4次重復(fù)；其中3個(gè)重復(fù)用于牧草產(chǎn)量、株高及存活率測定，1個(gè)重復(fù)用于觀測柱花草植物學(xué)性狀、炭疽病病級(jí)和種子潛在產(chǎn)量測定。小區(qū)面積3.5 m×4.5 m，株行距0.5 m×0.5 m，每小區(qū)共56穴；試驗(yàn)地四周設(shè)置保護(hù)行。于2011年12月24日育苗，2012年2月15日移栽于小區(qū)。2012-2014年測定牧草各生長特性指標(biāo)。

1.3.2測定指標(biāo) 物候期：記錄各小區(qū)內(nèi)柱花草物候期，本研究僅對(duì)初花期進(jìn)行分析，即小區(qū)內(nèi)有20%的植株開花的時(shí)期。

干草產(chǎn)量：在移栽后3個(gè)月首次刈割，以生長速度居中的品系株高達(dá)60 cm時(shí)刈割測產(chǎn)，2012年、2013年和2014年分別測產(chǎn)4次、5次和5次，留茬高度30 cm。測產(chǎn)時(shí)，去除小區(qū)邊行，實(shí)測所留8.8 m2鮮草產(chǎn)量。每次刈割后，先從每小區(qū)隨機(jī)取3～5把草樣，將3個(gè)重復(fù)草樣混合均勻，再取約1 000 g樣品稱重后烘干測干重，計(jì)算各品系干鮮比和干草產(chǎn)量。

相對(duì)株高及植株存活率：每次測產(chǎn)前，每小區(qū)隨機(jī)取10株柱花草，測相對(duì)株高；每次刈割后，統(tǒng)計(jì)各小區(qū)柱花草存活株數(shù)(即計(jì)算小區(qū)內(nèi)每穴存活的株叢數(shù))。

莖葉比：每年第1次刈割時(shí)，各小區(qū)取1 000 g樣品，按莖、葉分開后，烘干測莖葉比。

炭疽?。翰捎?-9級(jí)指標(biāo)，觀察各小區(qū)柱花草炭疽病[22]。首次觀察在移栽后4周，其后每隔1月觀察一次，2012年、2013年和2014年分別觀測8次、11次和8次，試驗(yàn)期間共計(jì)觀測27次。

種子潛在產(chǎn)量及千粒重：每年收獲期，測定各柱花草品系重復(fù)4的種子產(chǎn)量，并從篩選后無雜質(zhì)的柱花草種子中，4次取樣，測千粒重。

牧草養(yǎng)分：將2012年各小區(qū)第1茬干重測定草樣留作養(yǎng)分分析用，參照張麗英[23]的方法測定其粗蛋白(CP)、粗纖維(CF)、粗脂肪(EE)、無氮浸出物(NFE)、粗灰分(Ash)及鈣(Ca)、磷(P)、鉀(K)含量。其中粗蛋白含量采用凱式定氮儀法測定；粗脂肪含量采用索式抽提法測定；粗灰分含量采用高溫灰化法測定；粗纖維含量采用酸堿消煮法測定；鈣、鉀元素采用吸收原子火焰法測定；磷元素采用釩鉬黃比色法測定。

1.3.3牧草生產(chǎn)性能評(píng)價(jià) 以各品系柱花草的相對(duì)株高、年干草產(chǎn)量、炭疽病病級(jí)、存活率、莖葉比、粗蛋白、粗纖維和種子產(chǎn)量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，采用模糊數(shù)學(xué)隸屬函數(shù)法，對(duì)13份柱花草品系生產(chǎn)性能進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)[24]。其中，炭疽病病級(jí)、莖葉比和粗纖維指標(biāo)為反隸屬函數(shù)，其他均為正隸屬函數(shù)。隸屬函數(shù)均值越大，說明牧草綜合生產(chǎn)性能越好。

1.4 數(shù)據(jù)處理

用Excel 2003及SAS 9.0對(duì)多次測定的牧草各生產(chǎn)特性指標(biāo)均值進(jìn)行不同品系之間的差異顯著性分析及多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 牧草初花期

經(jīng)3年觀測，13份柱花草品系初花期不一致，時(shí)間在9-11月，其中，TPRC 2001-5、TPRC 2001-7和熱研20號(hào)柱花草的初花期在9月，TPRC 2001-1、TPRC 2001-15、TPRC 2001-55、TPRC 2001-79、TPRC 2001-81、TPRC 2001-84、TPRC 2001-85和熱研21號(hào)柱花草的初花期在10月，TPRC 2001-9和TPRC 2001-80柱花草的初花期在11月。與熱研20號(hào)柱花草比較，TPRC 2001-1、TPRC 2001-9、TPRC 2001-15、TPRC 2001-55、TPRC 2001-79、TPRC 2001-80、TPRC 2001-81、TPRC 2001-84和TPRC 2001-85柱花草的花期均延遲；與熱研21號(hào)柱花草比較，TPRC 2001-1、TPRC 2001-9、TPRC 2001-15、TPRC 2001-55、TPRC 2001-79、TPRC 2001-80和TPRC 2001-84柱花草的花期均延遲(表2)。

2.2 牧草相對(duì)株高、存活率及莖葉比

柱花草株高和莖葉比在不同品系之間差異不顯著(P>0.05)，而其植株存活率則在不同品系之間差異極顯著(P<0.01)(表2)。其中，TPRC 2001-84柱花草植株存活率最高，達(dá)72.6%，極顯著高于除TPRC 2001-81和熱研21號(hào)柱花草外的其他10份材料，其次為TPRC 2001-81柱花草，植株存活率達(dá)56.6%，極顯著高于TPRC 2001-5、TPRC 2001-9和TPRC 2001-55柱花草。

2.3 牧草抗炭疽病能力

13份柱花草的炭疽病病級(jí)在不同品系之間差異顯著(P<0.05)，且其病級(jí)指數(shù)一般在1.1～1.6，表明柱花草均較抗炭疽??；其中，TPRC 2001-84的病級(jí)指數(shù)最低，僅為1.1，表現(xiàn)強(qiáng)抗炭疽病；其次為熱研21號(hào)(1.2)、TPRC 2001-1(1.3)和TPRC 2001-85(1.3)(表2)。

2.4 干草產(chǎn)量

2012-2014年每年及3年平均的柱花草干草產(chǎn)量均在不同品系之間呈極顯著差異(P<0.01)(表3)。其中，2012年，有10個(gè)柱花草品系的干草產(chǎn)量高于熱研20號(hào)和熱研21號(hào)，且TPRC2001-1柱花草年的干草產(chǎn)量最高，達(dá)13 045.2 kg·hm-2，極顯著高于TPRC2001-55柱花草，且前者為后者的3.89倍。2013年，TPRC2001-84柱花草年干草產(chǎn)量最高，達(dá)20 338.1 kg·hm-2，極顯著高于TPRC2001-7、TPRC2001-9、TPRC 2001-55和熱研21號(hào)；其次為熱研20號(hào)、TPRC2001-81和TPRC2001-80，其產(chǎn)量極顯著高于熱研21號(hào)，且較熱研21號(hào)分別增長88.85%、85.84%和85.21%。2014年，TPRC 2001-84柱花草產(chǎn)量最高，達(dá)16 036.1 kg·hm-2，極顯著高于TPRC 2001-80、TPRC 2001-15、TPRC 2001-85、TPRC 2001-1、TPRC 2001-7、TPRC 2001-9、TPRC 2001-55和TPRC 2001-5柱花草；其次為熱研21號(hào)和TPRC 2001-81，其產(chǎn)量分別為TPRC 2001-84的78.68%和75.95%，且二者極顯著高于TPRC 2001-5。

表2 柱花草花期、株高、存活率、莖葉比及炭疽病病級(jí)Table 2 The flowering stage, plant height, survival rate, stem leaf ratio, and anthrax disease of 13 Stylosanthes

*，P<0.05；**，P<0.01；ns，P>0.05。同列不同大寫字母表示差異極顯著(P<0.01)，同列不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。下同。

*，P<0.05；**，P<0.01; ns,P>0.05. Different capital and lowercase letters with the same column indicate significant difference at 0.01 and 0.05 level，respectively; similarly for the following tables.

表3 2012-2014年13份柱花草干草產(chǎn)量Table 3 The hay yield of 13 Stylosanthesin 2012-2014

2012-2014年的年均干草產(chǎn)量，仍以TPRC 2001-84柱花草最高，極顯著高于除TPRC 2001-81外的其他11份柱花草品系；其次為TPRC 2001-81，極顯著高于TPRC 2001-55；另外，TPRC 2001-84、TPRC 2001-81、TPRC 2001-80、TPRC 2001-79、TPRC 2001-1、TPRC 2001-15和TPRC 2001-85柱花草的干草產(chǎn)量高于熱研21號(hào)，僅TPRC 2001-84和TPRC 2001-81的干草產(chǎn)量高于熱研20號(hào)。

2.5 牧草種子潛在產(chǎn)量和千粒重

13份柱花草品系間種子潛在產(chǎn)量和千粒重均差異極顯著(P<0.01)(表4)。其中，TPRC 2001-85柱花草種子潛在產(chǎn)量最高，達(dá)56.7 kg·hm-2，極顯著高于TPRC 2001-1、TPRC 2001-7、TPRC 2001-79、TPRC 2001-80、 TPRC 2001-81、熱研21號(hào)和熱研20號(hào)；其次為TPRC 2001-84、TPRC 2001-9和TPRC 2001-15，其種子潛在產(chǎn)量分別為TPRC 2001-85的94.18%、77.95%和69.84%；且三者極顯著高于TPRC 2001-7、TPRC 2001-79、TPRC 2001-80、TPRC 2001-81和熱研21號(hào)。TPRC 2001-9、TPRC 2001-15和TPRC 2001-55柱花草種子千粒重均大于3.0 g，其他柱花草種子千粒重在2.0～3.0 g；其中TPRC 2001-55柱花草種子千粒重最大，達(dá)3.2 g，極顯著高于TPRC 2001-5、TPRC 2001-79、 TPRC 2001-85、TPRC 2001-81、TPRC 2001-84、熱研20號(hào)和熱研21號(hào)。

2.6 牧草養(yǎng)分

13份柱花草之間的粗蛋白、粗脂肪、粗灰分及鈣、磷、鉀含量差異極顯著(P<0.01)，粗纖維及無氮浸出物含量差異不顯著(P>0.05)。其中熱研21號(hào)粗蛋白含量最高，達(dá)21.57%，極顯著高于TPRC 2001-1、TPRC 2001-5、TPRC 2001-7、TPRC 2001-15、TPRC 2001-79、TPRC 2001-81和TPRC 2001-84；13份柱花草的粗脂肪含量在1.52%～3.28%，其中熱研21號(hào)的粗脂肪含量最高，為3.28%，極顯著高于除熱研20號(hào)的其他11個(gè)柱花草品系;其次為熱研20號(hào)，其粗脂肪含量為熱研21號(hào)的84.85%。13份柱花草的粗灰分含量在6.40%～8.42%，最高為熱研20號(hào)(8.42%)，極顯著高于其他品系；其次為TPRC 2001-80，為熱研20號(hào)的88.12%，且極顯著高于TPRC 2001-5、TPRC 2001-1、TPRC 2001-9和TPRC 2001-7。13份柱花草的粗纖維含量和無氮浸出物含量分別在25.98%～30.55%和35.07%～42.51%，且均無顯著差異。熱研20號(hào)的鈣含量最高，為1.23%，極顯著高于其他品系。熱研20號(hào)和熱研21號(hào)的磷含量最高，均為0.17%，極顯著高于除TPRC 2001-15和TPRC 2001-80外的其他品系(P<0.01)；鉀含量最高是TPRC 2001-85，為2.06%，為鉀含量最低TPRC 2001-5的1.54倍，且極顯著高于除熱研20號(hào)和TPRC 2001-15外的其他柱花草品系。

表4 13份柱花草種子年均產(chǎn)量和千粒重Table 4 The seed yield of average annual and 1 000 grains weight of 13 Stylosanthes

2.7 牧草生產(chǎn)性能綜合評(píng)價(jià)

供試13份柱花草的生產(chǎn)性能綜合評(píng)價(jià)結(jié)果為：TPRC 2001-84最優(yōu)，熱研21號(hào)、TPRC 2001-85和TPRC 2001-1較優(yōu)，熱研20號(hào)、TPRC 2001-81、TPRC 2001-79、TPRC 2001-9和TPRC 2001-15居中，TPRC 2001-7、TPRC 2001-5、TPRC 2001-80和TPRC 2001-55較差(表6)。

表5 13份柱花草品系牧草養(yǎng)分Table 5 The herbage nutritional contents of 13 Stylosanthes

3 討論與結(jié)論

本研究中，3年干草最高產(chǎn)量的柱花草品系不一致，這可能與最后一茬刈割時(shí)的氣溫及不同品系最適溫度不同有關(guān)，如2012年月最低氣溫為16.9 ℃，2013年月最低氣溫為13.5 ℃，2014年月最低氣溫為14.1 ℃。從刈割年份看，2013年13份柱花草品系產(chǎn)量均較高，可以推斷種植的第2年是柱花草利用飼喂的最佳時(shí)期。

以往研究表明，牧草營養(yǎng)價(jià)值與粗蛋白含量呈正相關(guān)關(guān)系，與粗纖維含量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系[25]，且二者為評(píng)價(jià)牧草營養(yǎng)價(jià)值的最重要指標(biāo)[26]。白昌軍和劉國道[27]對(duì)栽培兩年熱研5號(hào)柱花草養(yǎng)分研究發(fā)現(xiàn)，營養(yǎng)初期最高，放牧刈割利用以4～6月效果最佳。張亞格等[28]對(duì)熱研2號(hào)、熱研20號(hào)及熱研21號(hào)柱花草進(jìn)行不同生育期營養(yǎng)成分測定，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隨著生育期的變化，營養(yǎng)成分中粗蛋白、中性及酸性洗滌纖維呈規(guī)律性變化，營養(yǎng)期中性及酸性洗滌纖維含量低，體外干物質(zhì)消化率、相對(duì)飼喂價(jià)值、微生物蛋白量高，推薦營養(yǎng)期為利用柱花草飼喂動(dòng)物的最佳時(shí)期。本研究中，營養(yǎng)生長初期頭茬柱花草營養(yǎng)價(jià)值較高，故柱花草可在營養(yǎng)期刈割作青飼料。但由于本研究未對(duì)其余各茬柱花草養(yǎng)分深入測試，故為明晰各生育期柱花草養(yǎng)分變化規(guī)律，還需對(duì)其開花期及種子成熟期養(yǎng)分進(jìn)行深入系統(tǒng)的分析。

表6 13份柱花草品系生產(chǎn)性能隸屬函數(shù)值Table 6 The membership function analysis of production performance of 13 Stylosanthes accessions

u1表示相對(duì)株高的隸屬函數(shù)值，u2表示干草產(chǎn)量的隸屬函數(shù)值，u3表示莖葉比的隸屬函數(shù)值，u4表示炭疽病病級(jí)的隸屬函數(shù)值，u5表示存活率的隸屬函數(shù)值，u6表示粗蛋白含量的隸屬函數(shù)值，u7表示粗纖維含量的隸屬函數(shù)值，u8表示種子產(chǎn)量的隸屬函數(shù)值。

u1-u8mean the membership value of the plant height, dry herbage yield, stem leaf ratio, anthrax disease, survival rate, crude protein content, crude fiber content and seed yield, respectively.

在牧草選育研究中，篩選和綜合評(píng)定種質(zhì)的生產(chǎn)性能一直是最重要內(nèi)容的之一。研究者多將關(guān)注點(diǎn)放在對(duì)作物產(chǎn)量的分析上[29]，對(duì)其他的植物學(xué)性狀及生育期等性狀也只是進(jìn)行單一評(píng)價(jià)[30]，即使是單因子突出表現(xiàn)的品系，也不意味著是可以適合推廣的品種，只有綜合性狀優(yōu)良的品系才是適合栽培推廣的品種。而應(yīng)用隸屬函數(shù)綜合評(píng)價(jià)法，既能消除由于單因子不足給生產(chǎn)性能帶來的不便，又可綜合考慮各個(gè)性狀的互補(bǔ)。本研究通過對(duì)13份柱花草的相對(duì)株高、年干草產(chǎn)量、炭疽病病級(jí)、存活率、莖葉比、粗蛋白、粗纖維和種子產(chǎn)量數(shù)據(jù)進(jìn)行隸屬函數(shù)分析，發(fā)現(xiàn)TPRC2001-84的綜合生產(chǎn)性能表現(xiàn)最優(yōu)，熱研21號(hào)、TPRC 2001-85和TPRC2001-1柱花草品系次之，可進(jìn)一步試驗(yàn)將其進(jìn)行推廣種植。

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