57 份紫花苜蓿種質農藝性狀及產量分析和評價

張建文，張龍龍，張 泉，楊星文，陳 健，劉富淵，牛軍鵬，王佺珍

（1.酒泉大業種業有限責任公司，甘肅 酒泉 735000；2.甘肅西部草王牧業集團有限公司，甘肅 酒泉 735000；3.西北農林科技大學草業與草原學院，陜西 楊凌 712100）

甘肅省酒泉地區是我國最大的種子生產基地之一，當地日照時間長，光照強度大、熱量充足、降雨稀少、 祁連山脈積雪融化而成的水流和豐富的地下水資源成為當地獨特灌溉優勢， 是理想的紫花苜蓿生產區域［1-2］。 目前，我國市場上銷售的紫花苜蓿品種繁多， 生態適應性和生產性能差異較大。影響紫花苜蓿生產性能的因素較多，若僅以某些性狀如產草量、 生長速度等評價品種的優劣及品種差異， 會割裂不同性狀因子的綜合影響，因此，如何對紫花苜蓿的生產性能進行綜合評價，以定量取代定性， 篩選出影響生產性能的主要因素和綜合生產性能優異的品種對苜蓿品種培育和生產實踐具有現實意義［3-5］。 該研究以不同來源的紫花苜蓿為材料，通過隸屬函數排名、主成分分析、聚類分析，將供試材料初步分類，以期為篩選出適宜當地種植的高產量、 高蛋白紫花苜蓿品種提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于甘肅省酒泉市上壩鎮中國農業大學草業科學實驗站，海拔1 480 m，距酒泉市區35 km。氣候干燥少雨，蒸發量大，晝夜溫差大，屬于典型的大陸性氣候。 年均溫度7.3 ℃，全年≥0 ℃積溫3 461.9 ℃，≥10 ℃積溫2 954.4 ℃， 無霜期130 d，年均降水量85.3 mm，蒸發量2 148.8 mm，年均相對濕度46%。 年日照時間長3 033.4 h，年太陽輻射總量6.1×109J/m2。 試驗地耕層（0～30 cm）土壤有機質含量為7.91 g/kg，全氮含量為0.598 g/kg，速效磷為11.0 mg/kg， 速效鉀為110.5 mg/kg，pH值為8.6［1］。

1.2 試驗材料和播種方法

供試的57 份紫花苜蓿種質材料來自國內外不同生態區， 材料及來源見表1。 試驗采用3 m×5 m小區，隨機區組排列，3 次重復。 穴播，穴距10 cm，行距30 cm［6］。 各材料均于2018 年夏季播種，2018年秋現蕾期測得數據。

表1 紫花苜蓿種質供試材料及來源

1.3 測定指標與方法

試驗測定的各項指標參考馬金星等［6］和孫萬斌等［7］報道的方法。 株高：指植株在自然狀態下的高度，每個小區隨機選取15 株測高度，求平均值。主莖直徑：每個小區隨機選取15 株，用游標卡尺測主莖直徑，求平均值。分枝數：隨機取5 穴，數每穴中可見一級分枝數。節間數：每個品種隨機選取30 株，數主莖節數。 主莖節長：隨機選取30 株，量取樣株中間位置節長，求平均值。 葉/莖值：鮮草所有葉和花蕾的重量除以莖稈的重量， 刈割時各品種選取1 kg 有代表性的鮮草作為樣品， 然后將莖葉（花序歸入葉中）分開，自然風干后稱重。鮮草產量：2018 年8 月初平茬后， 在9 月底測得一茬產量，每個小區割1 m 樣段，稱重。 干草產量：鮮草自然陰干后（含水量＜12%）稱重。 鮮干比：總鮮草產量與總干草產量的比值。粗蛋白和粗纖維含量：按國家標準方法測定粗蛋白（GB/T 6432—2018）、粗纖維（GB/T 6434—2006）含量。

1.4 隸屬函數綜合排名

應用隸屬函數法對57 份紫花苜蓿材料進行綜合排名。 計算每份材料的相對株高、 相對分枝數、相對葉/莖值、相對鮮草產量、相對干草產量、粗蛋白含量的具體隸屬函數值。公式為X（μ）=（XXmin）/（Xmax-Xmin）， 式中X 為參試樣品某一指標的測定值，Xmax和Xmin分別為所有材料中該指標的最大值和最小值， 最后把每份材料各項指標隸屬函數值累加，取平均值為綜合評價值。

1.5 數據處理

采用Excel 2010 和SPSS 19.0 統計學分析軟件進行相關性分析、主成分分析，均值、隸屬函數分析。

表2（續） 57 份紫花苜蓿種質農藝性狀及產量指標

2 結果與分析

2.1 種質各性狀特征分析

供試材料的各農藝性狀以及產量說明見表2。株高的變異系數為12.66%，平均株高為66.48 cm，變化范圍為48.47～83.00 cm， 株高最高的材料為S-5， 最低的為敖漢2。 主莖直徑的變異系數為10.75%，主莖直徑平均值為3.20 mm，變化范圍為2.39～3.95 mm， 主莖直徑最大的材料為農菁1 號，最小的為中苜1 號-2。分枝數的變化幅度最大，變異系數為26.20%， 平均數為19.71， 變化范圍為10.20～37.00，分枝數最多的是中苜1 號-2，分枝數最少的是中苜1 號。 節間數的變異系數為13.12%， 平均節間數為10.58， 變化范圍為6.80～13.40， 節間數最多的材料為MF4020， 最少的為WL343HQ。 變化幅度居第四的是主莖節長，變異系數為15.48%，平均主莖節長為6.86 cm，變化范圍為4.60～10.18 cm， 主莖節長最長的材料為阿爾岡金，最短的為WL343HQ。變化幅度居第五的是葉/莖值，變異系數為15.05%，平均值為1.19，變化范圍為0.89～1.66，葉/莖值最高的為WL343HQ，最低的為龍威6010。 變化幅度居第二的是鮮草產量，變異系數為21.34%，平均鮮草產量為18 603.90 kg/hm2，變化范圍為10 105.05～28 914.45 kg/hm2，鮮草產量最高的為北方SLT， 最低的為巨能CR。 變化幅度居第三的是干草產量， 變異系數為21.18%，平均干草產量為4 495.95 kg/hm2，變化范圍為2 013.75～7 040.25 kg/hm2， 干草產量最高的為SR4030，最低的為巨能CR。 鮮干比的變化幅度是最小的， 變化范圍為3.81～5.02， 變異系數為6.61%，平均值為4.15，鮮干比最高的材料為巨能CR， 最低的為S-3。 粗纖維含量的變異系數為10.19%，粗纖維含量平均值為24.87%，變化范圍為17.64%～29.69%， 粗纖維含量最高的材料為金皇后，最低的為柏拉圖。粗蛋白含量的變異系數為7.50%， 粗纖維平均值為24.17%， 變化范圍為21.25%～33.10%， 粗蛋白含量最高的材料為WL343HQ，最低的為S-2。

表2 57 份紫花苜蓿種質農藝性狀及產量指標

2.2 隸屬函數值分析

將57 份紫花苜蓿材料的株高、分枝數、葉/莖值，鮮草產量、干草產量、粗蛋白含量通過隸屬函數進行評價（見表3）。 株高前5 的材料依次為S-5＞S-1＞龍威6010＞S-4＞WL232HQ，分枝數前5 的材料依次為中苜1 號-2＞中苜3 號＞阿爾岡金＞艾禾1 號＞北方SLT， 葉/莖值前5 的材料依次為WL343HQ＞中苜1 號-2＞綠洲1 號＞龍牧806＞艾禾1 號，鮮草產量前5 的材料依次為北方SLT＞中苜3 號＞SR4030＞MF4020＞柏拉圖， 干草產量前5的材料依次為SR4030＞中苜3 號＞北方SLT＞柏拉圖＞WL343HQ， 粗蛋白含量前5 的材料依次為WL343HQ＞敖漢-1＞中苜1 號-2＞龍牧803＞甘農3號-2。 綜合排名前5 的材料為中苜3 號、 北方SLT、SR4030、WL343HQ、中苜1 號-2；綜合排名最后的5 種材料為龍牧803、敖漢-1、農菁8 號、公農1 號、巨能CR。

表3 57 份紫花苜蓿種質隸屬函數值

表3（續） 57 份紫花苜蓿種質隸屬函數值

2.3 不同性狀相關性分析

57 份紫花苜蓿材料不同性狀相關性分析數據見表4。 株高與主莖直徑、主莖節長、葉/莖值極顯著（P＜0.01）正相關。 株高與鮮草產量顯著（P＜0.05）相關。 主莖直徑與葉/莖值極顯著（P＜0.01）負相關，與主莖節長顯著（P＜0.05）正相關。 主莖直徑與葉/莖值極顯著（P＜0.01）負相關。節間數與葉/莖值極顯著（P＜0.01）負相關，與分枝數顯著（P＜0.05） 負相關。 節間數與主莖節長顯著 （P＜0.05）正相關。 主莖節間長與葉/莖值極顯著（P＜0.01）負相關。

表4 57 份紫花苜蓿種質農藝性狀相關系數矩陣

2.4 主成分分析

利用SPSS 19.0 統計學軟件對57 份紫花苜蓿材料農藝性狀指數進行主成分分析（見表5）。前3個綜合指標累計貢獻率為73.431%， 表明3 個主成分可較好反映7 個單項指標（株高、主莖直徑、分枝數、節間數、主莖節長、葉/莖值、鮮草產量）涵蓋的內容，因此，可通過3 個主成分概括57 份紫花苜蓿材料農藝性狀的相關性。

表5 各主成分方差貢獻率 單位：%

由表6 可知， 第一主成分特征向量中株高貢獻量最大，其次是主莖直徑、主莖節長和主莖節間數，概括為株高因子；第二主成分特征向量中分枝數貢獻最大、 其次是鮮草產量， 概括為草產量因子； 第三主成分特征向量中載荷較高且為正值的性狀是主莖節長和分枝數， 載荷較高且為負值的性狀是與抗倒伏有關的性狀指標主莖直徑， 概括為抗倒伏性因子。

表6 57 份紫花苜蓿種質性狀主成分的特征向量

2.5 聚類分析

用SPSS 19.0 軟件聚類法 （hierarchical clus-tering methods），根據供試的57 份紫花苜蓿株高、葉/莖值、干草產量、鮮草產量、粗蛋白含量的歐式距離進行聚類分析，并構建樹狀圖（見圖1）。 在歐式距離為5 時，將57 份紫花苜蓿聚為4 類，第一類包括敖漢-1、敖漢-2、甘農9 號、龍牧803、農菁8 號、巨能CR，鮮草產量較低，隸屬函數綜合排名靠后；第二類包括SR4030、中苜3 號、北方SLT，是鮮草產量和隸屬函數綜合排名前3 的品種；第三類包括WL168HQ、普沃、馴鹿、DS310FY、甘農6號、S-2、沖擊波、康賽、甘農3 號、S-5、S-6，苜?；屎?、挑戰者、龍威6010、龍牧801、MF4020、柏拉圖、WL343HQ、隴東苜蓿，鮮草產量較高，但其他指標較差，隸屬函數綜合排名處于中上；其余品種為第四類，鮮草產量和綜合排名均處于中等（見表3）。

圖1 57 份紫花苜蓿種質聚類分析

3 討論

優質品種是苜蓿產業發展的關鍵因素， 而優良的苜蓿種質是苜蓿種質資源性狀改良、 雜交親本選擇及品種選育的物質基礎［6-8］。 紫花苜蓿常被加工成苜蓿干草、苜蓿青貯、苜蓿草粉、苜蓿草顆粒、苜蓿草塊等產品，是奶牛最優質的牧草飼料之一，在肉牛、豬、雞、鴨等動物生產中同樣得到廣泛應用［9-12］。 對于國內巨大內需市場，需要篩選產量高而且蛋白含量高的苜蓿品種。 評價分析單一農藝性狀難以反映苜蓿品種的經濟價值。 紫花苜蓿的干草產量是評價其品種優劣的關鍵特征， 也是衡量紫花苜蓿生產力大小的主要指標， 不同的草產量可以反映不同品種的生產性能及適應性［13］。紫花苜蓿各農藝性狀反映不同的特性，株高、主直徑、分枝數、節間數、節長、葉/莖值與苜蓿產量［14］、粗蛋白及粗纖維含量有一定關系［15］，該研究對7個主要農藝性狀指標進行主成分分析， 總結了3個主成分，第一個主成分代表株高因子，反映了株高對苜蓿產量有重要影響； 第二個主成分為產量因子，主要是分枝數對苜蓿產量的重要影響，第三個主成分為抗倒伏性因子，主要是與主莖節長、直徑等因子相關的性狀， 反映苜蓿在當地抗倒伏的能力，是影響苜蓿產量及品質的重要因子。 以上3個主成分是苜蓿品種適應性選育的重要依據。 在實際生產中， 紫花苜蓿最重要的指標是產量和蛋白質含量，因此，該研究將蛋白質產量引入，作為篩選適應當地品種的重要依據， 鮮干比也是反映苜蓿品質的重要指標，影響蛋白質產量。各項指標與苜蓿品質有關，但并非均呈線性相關，需要分類和綜合評價。苜蓿各農藝性狀指標存在相關性，該試驗對各農藝性狀指標進行相關性分析和主成分分析， 將多種相關的隨機變量轉換成少量的綜合指標，并且可以反映原來多種變量的信息［5，16-18］，再進行聚類分析；將57 份材料分為4 類，將產量最低以及綜合排名最低的材料分為第一類； 將產量及綜合排名最高的分為第二類； 產量較高其他指標較差的材料分為第三類； 產量和綜合排名屬于中間的材料分為第四類。 聚類后可作為基礎材料為今后紫花苜蓿不同選育方向提供參考。

4 結論

在甘肅省酒泉地區種植當年綜合評價較好的紫花苜蓿品種為中苜3 號、 北方SLT、SR4030、WL343HQ； 綜合評價較差的品種為龍牧803、敖漢-1、農菁8 號。 粗蛋白產量前5 的紫花苜蓿品種為WL343HQ、SR4030、中苜3 號、柏拉圖、MF4020。