王志鵬，于鐵峰，安海波，高 凱

（1.內(nèi)蒙古民族大學(xué)草業(yè)學(xué)院, 內(nèi)蒙古 通遼 028000；2.生態(tài)文明與綠色發(fā)展研究院, 內(nèi)蒙古 通遼 028000）

紫花苜蓿(Medicago sativa)是多年生優(yōu)質(zhì)豆科牧草，具有抗寒、抗旱、耐鹽堿、適口性好的優(yōu)點(diǎn)，種植區(qū)域廣泛[1-3]。然而其在國內(nèi)種植生境較差，多數(shù)在干旱半干旱地區(qū)(如甘肅、寧夏、內(nèi)蒙古等地)，適合生產(chǎn)干草。內(nèi)蒙古自治區(qū)科爾沁沙地作為紫花苜蓿主要種植地，其特殊的生態(tài)環(huán)境條件，加大了種植管理的難度[4-8]。學(xué)者們針對科爾沁沙地苜蓿種植，分別從生產(chǎn)性能和刈割次數(shù)[9-10]、化學(xué)計(jì)量特征[11]等方面進(jìn)行了研究，取得豐碩成果，為科爾沁沙地紫花苜蓿高產(chǎn)栽培提供了理論依據(jù)。但是苜蓿的越冬能力仍然是科爾沁沙地紫花苜蓿產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要制約條件，相關(guān)研究包括末次刈割時間和低溫處理對苜蓿根頸抗寒性的影響[12]；播期、品種對沙地紫花苜?？寡趸匦耘c越冬率的影響[13]；沙地苜蓿越冬率與根頸生長及土壤溫濕度相關(guān)性分析[14]等，得出科爾沁沙地苜蓿于7 月中下旬播種可有效提高紫花苜蓿當(dāng)年越冬率；而末次刈割時間在8 月25 日苜?？购宰顝?qiáng)，每年刈割2～3 次為宜；苜蓿根頸中超氧化物歧化酶、過氧化物酶、過氧化氫酶3 種抗氧化酶是其適應(yīng)低溫順利越冬的關(guān)鍵酶，而且苜蓿越冬率與苜蓿根頸粗度顯著正相關(guān)，與根頸芽數(shù)和土壤水分正相關(guān)，與溫差變化則負(fù)相關(guān)。學(xué)者們對科爾沁沙地單一品種苜蓿的產(chǎn)量及越冬特性進(jìn)行了深入研究，得出苜蓿高產(chǎn)和順利越冬的主要影響因素，但在科爾沁沙地對多個品種苜蓿產(chǎn)量和越冬特性的比較研究卻鮮見報道，更缺乏基于產(chǎn)量和越冬特性對不同品種紫花苜蓿進(jìn)行綜合評價的研究?；诖?，本研究對國內(nèi)外的40 個不同品種紫花苜蓿越年產(chǎn)量、越冬率和越冬芽、根頸可溶性糖、淀粉及可溶性蛋白指標(biāo)進(jìn)行測定，并通過灰色關(guān)聯(lián)度完成品種的綜合評價，以期為科爾沁沙地紫花苜?？茖W(xué)選種提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于內(nèi)蒙古通遼市蒙古民族大學(xué)科技示范園區(qū)(43°36′ N，122°22′ E)，年平均氣溫為6.2 ℃，最低氣溫-30～-25 ℃， ＞ 10 ℃年活動積溫為3 137℃·d， ＜ 0 ℃的天數(shù)為86～98 d，年平均日照時數(shù)為3 000 h，無霜期為135～145 d，年平均降水量為376.1 mm，蒸發(fā)量是降水量的4.8 倍，年平均風(fēng)速3.1～4.3 m·s-1，為典型的溫帶大陸性季風(fēng)氣候。試驗(yàn)田土壤為沙土，土壤基礎(chǔ)概況如表1 所列。

表1 試驗(yàn)地土壤基本化學(xué)性狀Table 1 Basic chemical properties of soil in the test site

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2021 年5 月1 日種植40 個紫花苜蓿品種(表2)，每個品種3 次重復(fù)，共計(jì)120 個小區(qū)，小區(qū)面積為6 m2(3 m × 2 m)。2021 年5 月2 日播種，播種深度2 cm，采用條播的播種方式，土壤為沙土，播種量為15 kg·hm-2。播種氮肥(純氮)底肥施用總量270 kg·hm-2，鉀肥(K2O)底肥施用總量270 kg·hm-2[15]。種植當(dāng)年刈割2 次，第1 次刈割時間為7 月13 日，第2 次刈割時間為8 月28 日，每次刈割后追施氮肥、鉀肥，施 用 量 均 為40 kg·hm-2，每 隔5 d 灌 水1 次，10 月10 日灌越冬水，以形成地表覆蓋層。灌水方式為噴灌，灌水量為75 m3·hm-2[16]。

表2 供試紫花苜蓿品種名稱Table 2 Name of the tested alfalfa varieties

1.3 測定指標(biāo)與方法

干草產(chǎn)量：苜蓿2022 年刈割3 茬，每茬均在初花期刈割，第1 次刈割時間為2022 年6 月23 日，第2 次刈割時間為7 月18 日，第3 次刈割時間為8 月13 日，全小區(qū)測定鮮草產(chǎn)量。每小區(qū)選取長勢均勻500 g 鮮樣帶回實(shí)驗(yàn)室稱重，烘干后測定干重，利用取樣的干鮮比計(jì)算干草產(chǎn)量。

越冬率：各小區(qū)隨機(jī)選取1 m 樣段進(jìn)行標(biāo)記備注，2021 年10 月15 日(越冬前)計(jì)算樣段內(nèi)初始植株數(shù)，2022 年4 月14 日調(diào)查樣段內(nèi)存活植株數(shù)。越冬率 = (存活植株數(shù)/初始植株數(shù)) × 100%[17]。

越冬芽：2022 年4 月18 日，返青期隨機(jī)調(diào)查樣段內(nèi)10 株苜蓿越冬芽的數(shù)量。

根頸生理指標(biāo)：種植當(dāng)年10 月11 日在每個小區(qū)用直徑為15 cm、可入土深度為40 cm 的根鉆取5 株長勢均勻苜蓿的完整根系，低溫保存帶回實(shí)驗(yàn)室并立即測定其根頸可溶性糖、淀粉含量、可溶性蛋白含量?？扇苄缘鞍缀坎捎每捡R斯亮藍(lán)法測定；可溶性糖含量和淀粉含量采用蒽酮比色法測定[18]。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

利用Excel 2021 進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和表格制作，DPS 軟件對產(chǎn)量、越冬率、越冬芽、根系生理指標(biāo)進(jìn)行方差分析，以P＜ 0.05 表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。運(yùn)用SPSS PRO 軟件對40 個品種紫花苜蓿進(jìn)行灰色關(guān)聯(lián)度綜合評價。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同品種紫花苜蓿栽培草地越年產(chǎn)量

在越年刈割第1 茬中，產(chǎn)量較高的4 個品種依次為‘4030’ ‘巨能601’ ‘肇東苜?！?‘3010’，產(chǎn)量分別為7 862、7 285、7 041、7 035 kg·hm-2，4 個品種間產(chǎn)量 差 異 不 顯 著(P＞ 0.05)，但‘4030’顯 著 高 于 其 余36 個品種(P＜ 0.05)，產(chǎn)量最低的品種為‘巨能801’，其產(chǎn)量為2 784 kg·hm-2，與‘WL656HQ’產(chǎn)量差異不顯著，但均顯著低于其他品種 (表3)。

表3 40 個紫花苜蓿品種不同茬次的越年產(chǎn)量Table 3 Crop yield and total yield of 40 alfalfa varieties kg·hm-2

第2 茬中，產(chǎn)量較高的品種依次為‘3010’ ‘4030’‘阿迪娜’，產(chǎn)量分別為6 932、6 834、6 512 kg·hm-2，產(chǎn)量最低的品種為‘巨能801’，其產(chǎn)量為3 500 kg·hm-2，其與‘力 獅’ ‘Tango’ ‘大銀河’ ‘WL656HQ’產(chǎn)量差異不顯著(P＞ 0.05)，但均顯著低于其他品種(P＜ 0.05) (表3)。

第3 茬中，所有品種苜蓿產(chǎn)量均出現(xiàn)下降趨勢，產(chǎn)量較高的3 個品種為‘要塞’ ‘巨能995’ ‘4 020’，產(chǎn) 量 分 別 為3 267、2 993、2 875 kg·hm-2。產(chǎn) 量 最低 的 品 種 為‘WL656HQ’，其 產(chǎn) 量 為1 256 kg·hm-2，與‘WL343HQ’ ‘佰 苜371’ ‘佰 苜401’ ‘大 銀 河’‘WL358HQ’ ‘佰苜202’產(chǎn)量差異不顯著(P＞ 0.05)，但均顯著低于其他品種(P＜ 0.05) (表3)。

越年總產(chǎn)量中，產(chǎn)量較高的3 個品種為‘4030’ ‘3010’ ‘巨 能601’，分 別 為17 082、16 407、15 705 kg·hm-2。最低的品種為‘巨能801’，其總產(chǎn)量為8 389 kg·hm-2，其與‘WL656HQ’產(chǎn)量差異不顯著(P＞0.05)，但均顯著低于其他品種(P＜ 0.05) (表3)。

2.2 不同品種紫花苜蓿越冬率、越冬芽數(shù)量方差分析

不同品種紫花苜蓿對越冬率和越冬芽數(shù)量的影響(表4)，越冬率較高的兩個苜蓿品種為‘巨能601’和‘肇東苜?！?，越冬率分別為93.48%和89.41%，這兩個品種之間越冬率差異不顯著(P＞ 0.05)，但均顯著高于其他品種(P＜ 0.05)，越冬率最低的苜蓿品種為‘巨能801’，越冬率為26.50%，其與‘巨能995’和‘巨能耐鹽’差異不顯著，但均顯著低于其他品種。

表4 紫花苜蓿品種下的越冬率和越冬芽數(shù)量Table 4 Overwintering rate and number of overwintering buds of alfalfa varieties

越冬芽數(shù)量較多的3 個品種為‘3010’ ‘4030’ ‘巨能耐鹽’，越冬芽數(shù)量分別為16.20、14.13、13.33，以上3 個品種之間越冬芽數(shù)量差異不顯著(P＞ 0.05)，但‘3010’均顯著高于其余37 個品種(P＜ 0.05) (表4)。越冬芽數(shù)量最少的品種為‘巨能801’，數(shù)量為5，其與‘騎 士T’ ‘巨 能7’ ‘WL358HQ’ ‘Tango’ ‘卡 特 羅’‘綠思樂’ ‘巨能601’ ‘佰苜371’ ‘公農(nóng)一號’ ‘角斗士’‘巨 能995’ ‘大 銀 河’ ‘中 苜 一 號’ ‘特 克 拉’‘WL656HQ’ ‘WL440HQ’ ‘WL525HQ’這17 個品種無顯著差異，但均顯著低于其余22 個品種(表4)。

2.3 不同品種紫花苜蓿的根莖生理指標(biāo)

越冬前測定40 個苜蓿品種根頸中可溶性糖含量不同(表5)。苜蓿根頸中可溶性糖含量較高的是‘阿迪娜’ ‘康賽’ ‘中苜一號’和‘公農(nóng)一號’品種，分別為114.3、112.3、110.8 和110.1 mg·g–1，‘騎士T’苜蓿根頸中可溶性糖含量最低，為56.30 mg·g–1。測定‘巨能801’苜蓿根頸中淀粉含量較高，為72.15 mg·g–1，含量最低的是‘佳能’苜蓿，為23.85 mg·g–1?？扇苄缘鞍缀孔罡叩钠贩N是‘WL168HQ’，為26.39 mg·g–1，含量最低的是‘4 010’，含量為10.79 mg·g–1。

表5 越冬前不同品種紫花苜蓿根頸可溶性糖、淀粉、可溶性蛋白含量Table 5 Content of soluble sugar, starch, and soluble protein in the root and neck of different varieties of alfalfa before overwintering

2.4 不同品種紫花苜蓿綜合評價

利用SPSS 軟件將40 個紫花苜蓿品種的各指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行無量綱化處理，將指標(biāo)每項(xiàng)數(shù)值最大值組成一個特征序列，與40 個品種進(jìn)行關(guān)聯(lián)系數(shù)計(jì)算，得出各項(xiàng)指標(biāo)的關(guān)聯(lián)系數(shù)，并進(jìn)行加權(quán)處理，最終得出關(guān)聯(lián)度值(表6)。使用關(guān)聯(lián)度值對40 個紫花苜蓿品種進(jìn)行綜合評分，得出關(guān)聯(lián)度最大的6 個品種依次為‘阿迪娜’ ‘4030’ ‘康賽’ ‘3010’ ‘中苜一號’和‘WL168HQ’，關(guān)聯(lián)度分別為0.619、0.608、0.608、0.602、0.591 和0.588；關(guān)聯(lián)度最小的品種為‘佰苜202’，關(guān)聯(lián)度為0.440。

表6 不同品種紫花苜蓿灰色關(guān)聯(lián)度綜合評價Table 6 Comprehensive evaluation of grey correlation degree for different varieties of alfalfa

3 討論與結(jié)論

草產(chǎn)量是衡量能否大面積推廣利用苜蓿品種的關(guān)鍵因素之一，也是各種苜蓿品種抗逆性和生產(chǎn)性能的重要標(biāo)志[19]?？悼∶返萚20]研究表明，隨著刈割次數(shù)增加，產(chǎn)量逐茬遞減，全年最后一茬產(chǎn)量最低。本研究最后一茬產(chǎn)量明顯低于前兩茬，這與康俊梅等[20]研究結(jié)果一致。本研究中‘肇東苜?！?5 個品種全年第1 茬產(chǎn)量最高，但其他15 個品種全年第2 茬產(chǎn)量最高，與以上研究稍有差異，這可能是各品種含水率不同所致，也可能是第1 茬越冬返青不佳所致。產(chǎn)量高低對于苜蓿引種具有重要意義，可作為苜蓿品種引種選育的參考指標(biāo)[21]。陳曉芳等[22]研究發(fā)現(xiàn)，‘巨能801’在黃河三角洲地區(qū)產(chǎn)量較高[22]?！弈?01’在貴州省一帶種植產(chǎn)量表現(xiàn)不突出，在關(guān)中平原地區(qū)卻為高產(chǎn)推廣品種[23]?！甒L343HQ’在貴州省一帶屬于高產(chǎn)推廣品種[24]，本研究表明，參試的40 個紫花苜蓿品種中，‘4030’越年總產(chǎn)量最高，其與‘3010’ ‘巨能601’ ‘4020’ ‘要塞’ ‘佳盛’這5 個品種差異不顯著，但均顯著高于其他品種，越年總產(chǎn)量最低的品種是‘巨能801’。雖然‘巨能801’在黃河三角洲地區(qū)高產(chǎn)，但在科爾沁沙地產(chǎn)量處于低水平。同樣‘WL343HQ’在貴州屬于高產(chǎn)品種，但在科爾沁沙地產(chǎn)量優(yōu)勢并不突出。這表明同一品種在不同種植區(qū)域產(chǎn)量表現(xiàn)不同，可能是受土壤特性、氣候條件等差異影響，所以適宜當(dāng)?shù)胤N植的品種各不相同。

苜蓿的越冬能力一直以來是引種的主要問題，苜蓿作為多年生飼草種植不僅要考慮當(dāng)年的產(chǎn)量和效益，能否高產(chǎn)和順利越冬是引種是否成功的關(guān)鍵因素，科爾沁沙地冬季寒冷干燥，多個國外品種和南方品種苜蓿受氣候和土壤得影響不利于過冬。越冬率是體現(xiàn)苜蓿品種在當(dāng)?shù)氐目购?、持久性、適應(yīng)性的主要指標(biāo)[25]。海濤等[26]研究得出‘肇東苜?！趲讉€品種越冬率比較中屬于優(yōu)勢品種，這與本研究中‘肇東苜?！蕉食弈?01’外顯著高于其他試驗(yàn)品種結(jié)果一致。植物受到低溫脅迫后，細(xì)胞會積累大量有滲透調(diào)節(jié)功能的物質(zhì)來調(diào)節(jié)滲透勢，通過提高細(xì)胞的持水能力來降低細(xì)胞冰點(diǎn)，加大細(xì)胞質(zhì)濃度，以達(dá)到提高植物抗寒能力的效果[27]?？扇苄蕴恰⒖扇苄缘鞍鬃鳛橹参矬w內(nèi)重要的代謝產(chǎn)物，其含量的多少與植物抗寒性有顯著的正相關(guān)關(guān)系[28]。有研究表明，植物內(nèi)的可溶性糖、可溶性蛋白隨著溫度的降低其含量增加，且淀粉通過低溫誘導(dǎo)水解酶活性降解，也會導(dǎo)致可溶性糖含量的提高[29]。淀粉雖然不是直接參與滲透調(diào)節(jié)的抗寒保護(hù)物質(zhì)，但是淀粉水解的產(chǎn)物，即可溶性糖等物質(zhì)卻有能調(diào)節(jié)細(xì)胞滲透勢、降低冰點(diǎn)的作用，因此淀粉含量也是衡量苜蓿根頸抗寒性強(qiáng)弱的重要指標(biāo)[30]。苜蓿根頸可溶性糖、淀粉、可溶性蛋白是影響苜蓿越冬率的關(guān)鍵因素，不同品種苜蓿含量有所差異，陶雅[31]、王曉龍[32]研究表明‘中苜一號’ ‘肇東苜蓿’ ‘公農(nóng)一號’等在低溫下根頸可溶性糖、可溶性蛋白處于較高水平，這與本研究結(jié)果一致。越冬芽是衡量苜蓿越冬后產(chǎn)量高低的重要指標(biāo)，趙露等[33]研究發(fā)現(xiàn)龍膽(Gentiana scabra)越冬芽的數(shù)量和發(fā)育狀況決定越年地上植株的生長發(fā)育，越冬芽數(shù)量越多，產(chǎn)量越高。本研究得出越冬芽數(shù)量最多的3 個品種為‘3010’ ‘4030’ ‘巨能耐鹽’，越冬芽數(shù)量分別為16.20、14.13、13.33。

灰色系統(tǒng)理論對各個指標(biāo)的關(guān)聯(lián)度進(jìn)行歸一化處理，進(jìn)一步對苜蓿各品種進(jìn)行客觀準(zhǔn)確的多因素綜合評價，其結(jié)果較為合理可信，符合高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的引種目標(biāo)，能夠全面反映出某品種生產(chǎn)性能的優(yōu)劣，有效彌補(bǔ)了在確定權(quán)重系數(shù)過程中，因缺乏專業(yè)知識和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)而造成的主觀誤差，在一定程度上規(guī)避了單因素對苜蓿生產(chǎn)性能評價的弊病，目前已被普遍應(yīng)用于苜蓿及牧草的研究中。許濤等[34]、于萌等[35]均利用此方法對牧草的生產(chǎn)性能進(jìn)行了綜合評價，取得了較好的效果。綜上所述，本研究利用此法對40 個品種紫花苜蓿產(chǎn)量、越冬率、越冬芽數(shù)量進(jìn)行綜合評價，得出關(guān)聯(lián)度最高的6 個品 種‘阿 迪 娜’ ‘4030’ ‘康 賽’ ‘3010’ ‘中 苜 一 號’和‘WL168HQ’，均適宜于科爾沁沙地推廣種植。本研究僅對種植苜蓿第2 年的指標(biāo)進(jìn)行了測定分析與討論，對于多年生飼草紫花苜蓿而言，目前結(jié)論具有一定的局限性，因此本研究得出的結(jié)論僅為前期初步結(jié)果，這對科爾沁沙地科學(xué)選種具有一定的理論意義。