彭 艷，馬素潔，孫晶遠(yuǎn)，王向濤，孫 磊，魏學(xué)紅

（1.西藏農(nóng)牧學(xué)院資源與環(huán)境學(xué)院, 西藏 林芝 860000；2.西藏農(nóng)牧學(xué)院動物科學(xué)學(xué)院, 西藏 林芝 860000）

西藏野生牧草耐寒抗旱，適應(yīng)性強(qiáng)，分布范圍廣，產(chǎn)草量高，營養(yǎng)豐富[1]。近年來，隨著放牧加劇以及草地退化，冬春季節(jié)草料的嚴(yán)重不足已經(jīng)成為制約高寒草地畜牧業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的關(guān)鍵[2]。雖然西藏野生豆科牧草的種類不如禾本科牧草的種類多，但是野生豆科牧草適應(yīng)能力強(qiáng)，生育期短，有更強(qiáng)的固碳能力，能有效改善草地的土壤肥力，防止水土流失，扭轉(zhuǎn)草地畜牧業(yè)中蛋白質(zhì)飼料不足[3-5]。目前，西藏栽培草地普遍種植的是一年生禾本科牧草燕麥（Avena sativa)，對優(yōu)良野生豆科牧草選育的研究較少，野生豆科牧草種質(zhì)資源質(zhì)量及良種化程度較低。發(fā)展優(yōu)良豆科牧草種植業(yè)可以調(diào)整西藏農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)，有效促進(jìn)高寒草地畜牧業(yè)的發(fā)展[5-6]。因此，對野生豆科牧草生產(chǎn)性能及營養(yǎng)價(jià)值進(jìn)行綜合評價(jià)，選擇出適宜當(dāng)?shù)胤N植，產(chǎn)量高、品質(zhì)較好的豆科牧草是促進(jìn)高寒草地畜牧業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵和基礎(chǔ)，同時(shí)對高寒草地生態(tài)恢復(fù)具有重要意義。

優(yōu)良牧草評價(jià)方法和指標(biāo)不盡相同，選擇合適的方法有利于開展品系評價(jià)。近年來，牧草生產(chǎn)性能與營養(yǎng)價(jià)值的評價(jià)普遍采用層次分析法、隸屬函數(shù)分析法、灰色關(guān)聯(lián)分析法、相似優(yōu)先比法、聚類分析法等進(jìn)行多指標(biāo)綜合評價(jià)[7-13]。然而在以往對牧草評價(jià)的研究中常常選取主觀性的單一評價(jià)模型，且不同模型的權(quán)重的確定也存在差異，導(dǎo)致評價(jià)出的結(jié)果存在很大爭議。因此，本研究采用主成分分析法、隸屬函數(shù)分析法、灰色關(guān)聯(lián)分析法、相似優(yōu)先比法4 種方法，綜合分析生產(chǎn)性能及營養(yǎng)價(jià)值指標(biāo)，試圖對12 份西藏野生豆科牧草進(jìn)行更為真實(shí)、客觀、全面的綜合評價(jià)，篩選出優(yōu)良的野生豆科牧草種質(zhì)資源，以期為今后西藏野生牧草的深入挖掘及優(yōu)良種質(zhì)資源的選育提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)地位于西藏東南部林芝市巴宜區(qū)西藏農(nóng)牧學(xué)院草業(yè)科學(xué)試驗(yàn)基地，地理位置為94°20′38.99″E、29°40′17.82″ N，海拔2 950 m。年均氣溫8.6 ℃，最冷月均溫0.2 ℃，最熱月均溫15.6 ℃，≥ 10 ℃年積溫2 000～2 200 ℃·d，無霜期210 d，年降水量650～750 mm，主要集中在5 月 - 9 月，相對濕度71% （圖1)，無霜期為160～180 d，屬于高原溫暖半濕潤氣候，土壤為砂壤土。

圖1 林芝市2018 年氣溫與降水Figure 1 The temperature and precipitation of Nyingchi in 2018

1.2 試驗(yàn)材料

供試材料來自西藏優(yōu)良豆科牧草種質(zhì)資源評價(jià)和研究項(xiàng)目組于2016 年8 月 - 2018 年8 月對西藏野生豆科優(yōu)良牧草種質(zhì)資源的調(diào)查和搜集，共采集15 屬40 種野生豆科牧草。從中篩選12 份優(yōu)質(zhì)豆科牧草種質(zhì)資源進(jìn)行栽培試驗(yàn)（表1)。

表1 供試豆科牧草種質(zhì)資源來源Table 1 The origin of legume forage germplasm used for testing in this study

1.3 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)于2018 年6 月1 日播種，播種前施入底肥后翻耕以條播進(jìn)行播種。采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，每份供試材料播3 個(gè)小區(qū)，共計(jì)36 個(gè)小區(qū)，小區(qū)面積4 m ×4 m，各小區(qū)間距15 cm，播種行距為30 cm，播種量為50 kg·hm-2，施肥量為250 kg·hm-2，播種一周后漫灌以確保出苗齊全，后期每周灌水一次，少量多次，進(jìn)行除草和施肥，并使用人工除草劑。

1.4 測定指標(biāo)

依據(jù)任繼周[14]的方法，分別對牧草物候期、生長高度、生長速率、產(chǎn)量、鮮干比和營養(yǎng)成分進(jìn)行測定。對不同牧草種質(zhì)材料進(jìn)行物候期觀測，10%～20%的植株達(dá)到某一個(gè)生育階段為初期，70%～80%的植株到達(dá)為盛期，豆科飼草按苗期、分枝期、現(xiàn)蕾期、開花期、盛花期、結(jié)莢期、完熟期測記，并記錄生育期 （X1)。在初花期刈割前測定生長高度，每隔7 ± 2 d 在試驗(yàn)區(qū)內(nèi)隨機(jī)取9 株測定其自地面到葉尖或花序頂部的自然生長高度，取其株高的平均值 （X2)，并測定生長速率 （X3)。試驗(yàn)地隨機(jī)在每個(gè)小區(qū)內(nèi)設(shè)3 個(gè)重復(fù)樣方1 m × 1 m 進(jìn)行產(chǎn)量測定，留茬5 cm，齊地刈割后稱重量，取平均值為鮮草產(chǎn)量，在65 ℃下恒溫烘干至恒重后，在電子天平上秤取干草產(chǎn)量 （X0)，測定鮮干比 （X4)。各品種牧草營養(yǎng)成分含量的測定在西藏農(nóng)牧學(xué)院草業(yè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，將牧草先風(fēng)干再烘干粉碎過0.25 mm 篩裝入密封袋。采用楊勝[15]的方法測定牧草營養(yǎng)成分，烘干法測定牧草干物質(zhì) （X5)，粗脂肪 （X6)采用索氏脂肪抽提法，粗蛋白 （X7)采用凱氏定氮法，粗纖維（X8)采用酸堿分次水解法，粗灰分 （X9)采用灰化法，Ca 含量 （X10)采用EDTA-Na2 絡(luò)合滴定法，P 含量 （X11)采用氫醌亞硫酸鈉比色法，并計(jì)算無氮浸出物含量 （X12)。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2020 處理數(shù)據(jù)和繪圖，SPSS 23.0 進(jìn)行單因素方差分析、簡單相關(guān)分析，運(yùn)用主成分分析法、隸屬函數(shù)分析法、灰色關(guān)聯(lián)分析法、相似優(yōu)先比法對12 份豆科牧草種質(zhì)資源進(jìn)行綜合評價(jià)。

1.5.1 灰色關(guān)聯(lián)分析法

灰色關(guān)聯(lián)分析法是根據(jù)灰色系統(tǒng)理論，把供試牧草作為一個(gè)灰色系統(tǒng)，每個(gè)指標(biāo)看作是該系統(tǒng)的一個(gè)因素，通過計(jì)算目標(biāo)值的參考數(shù)列X0（k)與指標(biāo)測定值的比較數(shù)列Xi（k)的關(guān)聯(lián)度，k= 1，2，3，···，n，關(guān)聯(lián)度越大則相似程度就越高，反之則越低[15]。

1.5.2 隸屬函數(shù)分析法

式中：Zij為i品種（系)j指標(biāo)的隸屬函數(shù)值，Xmax和Xmin為各品種中指標(biāo)的最大和最小測定值；隸屬函數(shù)平均值越大，牧草的綜合綜合性能就越好[16]。

1.5.3 相似優(yōu)先比分析法

1.5.4 主成分分析法

2 結(jié)果與分析

2.1 物候期

通過對12 份牧草種質(zhì)材料物候期的觀察可知（表2)，除山南小扁豆外，其余均在6 月9 日發(fā)芽，6 月下旬至7 月初進(jìn)入分枝期，除山野豌豆外，6 月下旬至7 月下旬進(jìn)入現(xiàn)蕾期，7 月至8 月上旬進(jìn)入開花期，7 月下旬至8 月下旬由盛花期到結(jié)莢期，8 月下旬至10 月上旬牧草成熟。12 種野生豆科牧草均能適應(yīng)林芝的生長條件，生育期為71～174 d。不同牧草種質(zhì)材料從播種到出苗都需要8～17 d，生育期的變化差異較大，不同種質(zhì)材料最多相差達(dá)103 d。其中山野豌豆生育期最長，達(dá)174 d，6 月9 號出苗，6 月20 日進(jìn)入分枝期，11 月1 日開花，11 月29 日成熟。嘎東西藏野豌豆生育期最短，只需要71 d，6 月9 日出苗，6 月24 日進(jìn)入分枝期，7 月27 日開花，8 月18 日成熟。

表2 12 份豆科種質(zhì)資源物候期及生育天數(shù)Table 2 Major phenology and the whole growth duration of 12 legume germplasms

2.2 株高與生長速率

8 月18 日刈割時(shí)不同牧草種質(zhì)材料株高均達(dá)到最大（表3)。其中，羌納西藏野豌豆株高最高，為114.75 cm，顯著高于其他供試材料（P＜ 0.05)，曲水西藏野豌豆、察隅西藏野豌豆次之，分別為106.27和104.95 cm；山南小扁豆的株高最矮，僅為26.91 cm，顯著低于其他供試材料（P＜ 0.05)。不同牧草從分枝期到現(xiàn)蕾期的生長速度較慢，從現(xiàn)蕾期開始，生長速度加快。當(dāng)雄窄葉野豌豆、白瑪當(dāng)西藏野豌豆和羌納西藏野豌豆的生長速率較快，日生長速率分別為1.60、1.54 和1.53 cm·d-1，三者無顯著差異（P＞ 0.05)；山南小扁豆日生長速率最慢，為0.46 cm·d-1，顯著小于其他供試材料（P＜ 0.05)。

表3 12 份豆科種質(zhì)資源的株高及生長速率Table 3 Plant height and growth rate of 12 legume germplasms over the planting year

2.3 鮮干比和產(chǎn)量

12 個(gè)野生豆科牧草供試材料的鮮干比中（圖2)，當(dāng)雄窄葉野豌豆、察隅西藏野豌豆、貢嘎窄葉野豌豆的鮮干比較大，分別為6.89、6.73、6.45，三者差異不顯著（P＞ 0.05)；嘎東西藏野豌豆鮮干比最小，僅為1.49，顯著小于除麻布加西藏野豌豆其他供試材料（P＜ 0.05)。其中，山野豌豆干草產(chǎn)量最大，為4 665.89 kg·hm-2，顯著高于其他供試材料（P＜ 0.05)；白瑪當(dāng)西藏野豌和當(dāng)雄窄葉野豌豆次之，分別為3 837.21 和3 773.58 kg·hm-2；麻布加西藏野豌豆的干草產(chǎn)量最低，為630.52 kg·hm-2，顯著低于其他供試材料（P＜ 0.05)。干草產(chǎn)量最高的山野豌豆比麻布加西藏野豌豆增產(chǎn)86.49% （圖2)。

圖2 12 份豆科種質(zhì)資源的鮮干比和干草質(zhì)量Figure 2 Fresh dry weight ratio and hay yield of 12 legume germplasm cultivars in 2018

2.4 營養(yǎng)價(jià)值

對12 份野生豆科種質(zhì)資源的營養(yǎng)物質(zhì)含量進(jìn)行測定（表4)。其中，當(dāng)雄窄葉野豌豆的粗蛋白含量最高，為20.81%，顯著高于其他供試材料（P＜ 0.05)；其次是廣布野豌豆和貢嘎窄葉野豌豆，分別為19.46%和19.20%。察隅西藏野豌豆的粗脂肪含量最高，為8.85%；其次是白瑪當(dāng)西藏野豌豆和羌納西藏野豌豆，分別是8.84%，8.62%，三者差異不顯著（P＞ 0.05)。當(dāng)雄窄葉野豌豆的粗灰分含量最高，為13.38%；其次是山野豌豆和貢嘎窄葉野豌豆，分別為12.84%和12.73%，當(dāng)雄窄葉野豌豆與貢嘎窄葉野豌豆差異顯著（P＜ 0.05)。嘎東西藏野豌豆的粗纖維含量較高，為29.54%，顯著高于其他供試材料（P＜ 0.05)；其次是當(dāng)雄窄葉野豌豆和羌納西藏野豌豆，分別為28.22%和27.65%，兩者差異不顯著（P＞ 0.05)。白瑪當(dāng)西藏野豌豆的無氮浸出物含量最高，為43.33%，顯著高于其他供試材料（P＜ 0.05)；其次是山南小扁豆和曲水西藏野豌豆，分別為38.03%和36.24%。白瑪當(dāng)西藏野豌豆與嘎東西藏野豌豆的干物質(zhì)含量較高，分別為97.78%和97.32%；其次是山南小扁豆和察隅西藏野豌豆，均為94.31%，與前兩者差異顯著（P＜ 0.05)。當(dāng)雄窄葉野豌豆、山野豌豆和嘎東西藏野豌豆的鈣含量較高，分別為1.35%、1.20%和1.19%，三者差異不顯著（P＞ 0.05)。山南小扁豆的磷含量最高，為2.76%，顯著高于其他供試材料（P＜0.05)。其次是察隅西藏野豌豆和曲水西藏野豌豆，分別為0.51%和0.46%。

表4 12 份豆科種質(zhì)資源的營養(yǎng)價(jià)值Table 4 Nutrient content of 12 legume germplasms

2.5 相關(guān)性分析

相關(guān)分析（表5)表明，產(chǎn)量與生育期極顯著正相關(guān)（P＜ 0.01)，株高與生長速率極顯著正相關(guān)（P＜0.01)；產(chǎn)量與鮮干比顯著正相關(guān)（P＜ 0.05)；鮮干比與粗灰分極顯著正相關(guān)（P＜ 0.01)。

表5 各性狀間的相關(guān)分析Table 5 The correlation analysis between the main traits of the 12 germplasms

2.6 綜合評價(jià)

由于不同評價(jià)方法存在差異，而這些差異的產(chǎn)生與不同評價(jià)模型、各指標(biāo)權(quán)重的選取有關(guān)，因此粗略地將4 種評價(jià)模型的權(quán)重設(shè)為一致，降低評價(jià)方法之間計(jì)算方法的差異。選取表2、表3、表4 和圖2 中的13 項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行綜合分析，以各評價(jià)方法的排序進(jìn)行模糊評分，其分值越低綜合性能越好。4 個(gè)評價(jià)模型的綜合排序結(jié)果（表6)表明：當(dāng)雄窄葉野豌豆 ＞ 山野豌豆 ＞ 察隅西藏野豌豆 ＞ 貢嘎窄葉野豌豆 ＞ 白瑪當(dāng)西藏野豌豆 ＞ 德慶窄葉野豌豆 ＞曲水西藏野豌豆 ＞ 廣布野豌豆 = 羌納西藏野豌豆 ＞山南小扁豆 ＞ 嘎東西藏野豌豆 ＞ 麻布加西藏野豌豆。

表6 綜合分析及排序Table 6 The ranking obtained using weighted comprehensive analysis

3 討論

3.1 不同野生豆科牧草產(chǎn)草量

株高、生長速率、鮮干比、干草產(chǎn)量是生產(chǎn)性能綜合表現(xiàn)的重要指標(biāo)，其中干草產(chǎn)量可直觀地衡量牧草生產(chǎn)性能和經(jīng)濟(jì)價(jià)值[17-19]。12 種豆科干草產(chǎn)量為630.52～4 665.89 kg·hm-2，小于高小麗等[20]在西藏拉薩種植豌豆的產(chǎn)量1 217～5 239 kg·hm-2，這與牧草的種類有關(guān)。株高是構(gòu)成牧草產(chǎn)量的主要因素之一，能夠反映牧草生長狀況和草地生產(chǎn)能力[21]。12 種豆科牧草的株高為26.91～114.75 cm，這與向潔等[22]在西藏達(dá)孜種植豆科牧草株高基本一致。生長速率是牧草生長快慢表現(xiàn)，生長速率的快慢也會影響到產(chǎn)草量[23]。12 種豆科牧草的生長速率為0.46～1.60 cm·d-1，小于舒思敏等[24]在川東地區(qū)豆科牧草的生長速率，可能是與川東地區(qū)海拔低，氣溫稍高，使牧草生長速率加快。且豆科牧草均在7 月、8 月生長速率較快，可能因?yàn)榱种ニ疅釛l件較好，隨著降水的增加和溫度的升高，牧草生長速率逐漸增加[25]。鮮干比作為估算牧草產(chǎn)量的指標(biāo)，能夠反映牧草干物質(zhì)積累程度和適口性[26]。12 種豆科牧草的鮮干比為1.49～6.98，與曹仲華[27]在西藏乃東縣種植豆科牧草鮮干比基本一致，大于武文莉等[28]在玉門地區(qū)種植豆科牧草鮮干比，可能與林芝6 月 - 9月降水量豐富有關(guān)。豆科牧草的生育時(shí)期受到光照、溫度、水分以及自身遺傳性狀等因素的影響[5,29]。不同豆科牧草在林芝地區(qū)的生育期存在差異，但12 個(gè)牧草均能適應(yīng)林芝的生長條件，完成整個(gè)生育期。山南小扁豆和山野豌豆的生育期都超過100 d，分別是110 d 和174 d，其余牧草的生育期在71～96 d，這與王向濤等[30]對林芝市優(yōu)良牧草的生育期研究結(jié)果基本一致，可能是林芝氣候適宜，日照時(shí)間長，有利于野生豆科牧草生長發(fā)育。

3.2 不同野生豆科牧草營養(yǎng)價(jià)值

粗蛋白、粗脂肪、粗纖維、粗灰分、無氮浸出物、Ca、P 均是衡量牧草營養(yǎng)價(jià)值的重要指標(biāo)，粗蛋白、粗脂肪、粗灰分等的含量越高，粗纖維含量越低，說明豆科牧草的品質(zhì)越好[31]。西藏野生豆科牧草蛋白質(zhì)含量為12.91%～20.81%，粗脂肪為6.60%～8.85%，無氮浸出物為23.04%～43.33%，粗纖維為20.12%～29.54%，具有“三高一低”特點(diǎn)，這與曹仲華等[1]對西藏野生牧草的研究結(jié)果一致。其中當(dāng)雄窄葉野豌豆的粗蛋白、粗灰分、鈣含量最高，察隅西藏野豌豆的粗脂肪含量最高，白瑪當(dāng)西藏野豌豆的無氮浸出物、干物質(zhì)含量最高，粗纖維含量最低，山南小扁豆的磷含量最高，不同牧草存在明顯差異，這些差異與牧草的屬性有關(guān)，這與楊全等[32]對不同牧草存在差異的研究結(jié)果一致。這與生產(chǎn)性狀所篩選出來的種質(zhì)材料中羌納西藏野豌豆的株高最高，山野豌豆生育期最長，產(chǎn)量最大，當(dāng)雄窄葉野豌豆的日生長速率、鮮干比最大，與營養(yǎng)價(jià)值所篩選出來的品種存在一定差異，因此，僅僅以生產(chǎn)性狀或營養(yǎng)價(jià)值評價(jià)豆科牧草有很大的局限性，運(yùn)用多指標(biāo)對豆科牧草綜合性狀進(jìn)行分析更具科學(xué)性和合理性。

3.3 不同野生豆科牧草綜合評價(jià)

有效篩選和綜合評價(jià)豆科牧草的性能不能只看單項(xiàng)指標(biāo)，只有品種綜合性能最佳才適宜推廣種植[8,20,28]。綜合考慮13 個(gè)常規(guī)指標(biāo)綜合評價(jià)，真實(shí)、客觀地反映野生豆科牧草在林芝的適應(yīng)性。雖然不同評價(jià)模型計(jì)算繁瑣，但為野生豆科牧草量化綜合評價(jià)方法提供了理論基礎(chǔ)。4 種評價(jià)模型揭示出這12 種野生豆科牧草在林芝的適應(yīng)性差異，以當(dāng)雄窄葉野豌豆，山野豌豆、察隅西藏野豌豆最佳。因此，在考慮品質(zhì)的前提下，可以將這3 種牧草作為西藏林芝市主要野生豆科牧草進(jìn)行推廣種植。然而野生豆科牧草的生產(chǎn)性能表現(xiàn)并不理想，生產(chǎn)性能主要表現(xiàn)在產(chǎn)量上，對野生豆科牧草影響最大的是株高和鮮干比，這與伏兵哲等[33]、王亞玲等[34]對牧草產(chǎn)量影響最大是株高、鮮干比的研究結(jié)果一致。與徐暢[35]的研究結(jié)果為節(jié)間數(shù)對牧草產(chǎn)量影響最大，其次是株高略有不同，這可能是在進(jìn)行綜合評價(jià)時(shí)所選用指標(biāo)與其存在差異。因此，在野生豆科種植過程在牧草應(yīng)將株高和鮮干比作為重要指標(biāo)加以考慮。

4 結(jié)論

干草產(chǎn)量和營養(yǎng)價(jià)值是決定豆科牧草經(jīng)濟(jì)效益的重要因素。對西藏野生豆科牧草干草產(chǎn)量影響最大的是株高和鮮干比。通過主成分分析、隸屬函數(shù)分析、灰色關(guān)聯(lián)分析、相似優(yōu)先比分析綜合評價(jià)表明，當(dāng)雄窄葉野豌豆，山野豌豆、察隅西藏野豌豆產(chǎn)草量及營養(yǎng)價(jià)值最佳，適宜在西藏林芝高寒牧區(qū)推廣應(yīng)用。