吕会刚， 康俊梅， 龙瑞才， 杨青川， 孙 彦， 张铁军*

(1. 中国农业科学院北京畜牧兽医研究所， 北京 100193； 2. 中国农业大学， 北京 100193)

紫花苜蓿(MedicagosativaL.)号称“牧草之王”，是世界上最广泛种植的多年生优质豆科牧草之一，在我国已有二千多年的栽培历史[1]。苜蓿产草量高，富含蛋白质，适口性好，生物固氮能力强，同时又兼具广泛的适应性与稳定的生产力，已成为促进粮改饲、草牧业高效发展、提高农牧民收入的优质牧草之一。近年来，在国家扶持政策和市场需求的拉动下，我国商品苜蓿草规模化种植面积迅速增加。据全国畜牧总站中国草业统计显示，截止到2016年底，全国紫花苜蓿年末保留面积437.47 万hm2，其中河北省苜蓿保留面积13.82 万hm2，占全国苜蓿保留面积的3.16%[2]。现阶段苜蓿已经发展成为推进草品产业化和草牧业发展，落实2015、2016、2017年中央一号文件，实施三元种植结构调整、草田轮作、草畜一体化和生态保护的首选栽培牧草[3]，在农牧业生产和生态文明社会建设中发挥着越来越重要的作用。

根据联合国粮食与农业组织(FAO)和发达国家的科学评估，在影响农业生产众多因素中，品种贡献率超过30%，美国2004-2015年共登记的苜蓿品种达733个，而我国育成品种数量少，从1987-2017年，登记的苜蓿品种92个，其中育成品种仅有44个，远远不能满足生产的需要[4]。我国苜蓿品种主要为秋眠类型和极秋眠类型，秋眠级为1～3级，个别品种属于半秋眠类型，没有非秋眠类型[5]。为满足国内苜蓿种植面积迅速增加对不同秋眠类型品种的需求，近几年大量从国外进口极秋眠、秋眠、半秋眠和非秋眠类型苜蓿种子。据统计，2013、2014、2015年我国苜蓿种子进口量分别为1 881 t、2 462 t、2 306 t，整体呈现上升趋势。虽然这些引进品种暂时缓解了苜蓿种子短缺的困局，丰富了我国的紫花苜蓿品种市场，但因缺乏系统的研究评价，盲目引种已经给农民和相关企业造成诸多损失。引进新品种以及对新品种的适应性评价是推动苜蓿产业发展的重要途径，我国已在多个苜蓿栽培区域对苜蓿新品种进行适应性评价研究[6-15]。丁旺等[6]对16个苜蓿品种进行连续9年的品比试验，认为在北京地区苜蓿的最佳利用年限为6年左右，‘维多利亚’、‘驯鹿’、‘CW787’和‘皇冠’的累计产草量高于其他品种。谢楠等[7]对29个苜蓿品种生产性能评价，筛选出适宜在沧州地区种植的首选品种是‘中苜1号’、‘中苜2号’、‘中苜3号’。罗向光等[8]对20个苜蓿品种在河北地区进行适应性评价，‘中苜3号’、‘TG4’、‘甘农3号’和‘中苜1号’全年干草产量显著高于其他品种。赵海明等[9]在雨养条件下对22个紫花苜蓿品种进行了8年比较试验，认为‘保定’和‘中苜1号’苜蓿更适合海河平原区种植。研究表明，在我国华北地区适合种植秋眠型和半秋眠型苜蓿品种[16-20]。随着国内新审定苜蓿品种的推广和引进苜蓿品种的大量推广应用，需要持续开展苜蓿品种的研究评价。本研究以华北地区沙地土壤类型的河北涿州为试验点，在雨养条件下对国内外22个紫花苜蓿品种的产量性能进行了连续4年的田间评价测定，以期为河北地区沙地苜蓿品种的选择提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2013-2016年在中国农业大学涿州教学实验场的牧草试验基地内进行。该基地位于河北省涿州市城西10 km的东城坊镇，东经115°51′，北纬39°28′，海拔43 m。属暖温带半湿润季风区，大陆性季风气候特点显著，温差变化大，四季分明。2013-2016年平均气温分别为11.6℃、12.3℃、13.6℃、11.2℃，年降水量分别为 450 mm、460 mm、490 mm、480 mm，主要集中在7月和8月。土质为砂壤土，耕层(0～30 cm)土壤主要理化性质：pH值7.8，有机质1.5%，全氮11.0 g·kg-1，速效磷 16.2 mg·kg-1，速效钾 70.3 mg·kg-1。为河北省中部沙地农区的典型区域。前茬作物为玉米。

1.2 试验材料

引进国内外紫花苜蓿品种共22个，以黄淮海地区的重要品种‘中苜1号’(MedicagosativaL. ‘ Zhongmu No.1’)为对照，品种名称和来源见表1。

1.3 试验设计

采用单因素随机区组设计，22个品种，重复3次，共66个小区，小区面积3 m×5 m，相邻小区间隔60 cm。播种时间为2013年3月20日。播种方式为条播，行距30 cm，人工开沟。播种深度1～2 cm，播种量为15 kg·hm-2。试验期间不浇水、不施肥，人工除杂草。在初花期进行刈割收获，留茬高度5 cm。根据不同年份的具体情况确定刈割次数，其中建植当年2013年刈割3茬，2014年、2015年与2016年均刈割4茬，刈割收获时间见表2。

表1 供试品种名称及来源Table 1 Origin of 22 alfalfa cultivars

表2 不同年份内的收获时间Table 2 The dates of harvesting in four years

1.4 测定项目与方法

1.4.1产量测定 产草量测定在初花期，留茬高度为5 cm。以小区为单位测定鲜草产量。每个小区取鲜草约1 kg，自然风干至恒重时，称量干重，计算鲜干比。综合鲜草产量和鲜干比换算出单位面积干草产量。将每年各茬次产量相加，计算获得各年份的年产量。年均产量为4年总产量的均值。

1.4.2株高测定 刈割前，每个小区随机测量10株，将植株拉直后从地面至植株顶部的绝对长度，记为植株高度。年株高为每年各茬次株高之和。

1.5 数据分析

用EXCLE软件进行数据整理和作图。运用DPS 4.0软件进行单因素、多因素方差分析、person相关分析、关联度分析、品种的丰产性和稳定性评价[21]。利用1年多点(1点多年)分析程序进行处理，获得试验资料的方差分析结果，估算出品种效应、方差、变异度和回归系数等参数，用以评价各品种的丰产性和稳定性，评价结果分为“很好”、“好”、“较好”、“一般”、“不好”和“较差”。如果品种的平均产量和效应值大，说明该品种丰产性好，反之丰产性差；如果方差和变异度小，说明品种稳定性好，反之稳定性差；如果回归系数<1，说明该品种对环境反应迟钝，在不同环境条件下，产量差异小，表示品种超平均稳定。如果回归系数=1，表示品种具有平均稳定性。而回归系数>1，说明该品种对环境反应敏感，在不同环境条件下，产量差异大，表示品种不稳定。

2 结果与分析

2.1 不同苜蓿品种的年产量比较

互作分析的结果表明(表3)，年份、品种、年份×品种的互作效应对产量都有到极显著影响(P<0.01)。从图1可看出，不同年份间的平均产量有显著差异(P<0.05)，建植当年(2013年)由于仅能收获3茬，22个苜蓿品种的平均年产量最低，建植第2年(2014年)的平均年产量最高，为15 659.7 kg·hm-2。随着生长年限的延长，产量总体呈增加趋势。

表3 苜蓿干草产量和年株高的方差分析表(F值)Table 3 Statistical probabilities of F tests foryears,cultivars,and their interactions on annualdry matter yield and annual plant height

注：*与**分别表示在0.05与0.01水平差异显著，下同

Note：*与**indicate significant diffence at the 0.05 and 0.01 level,the same as below

图1 各年干草产量比较分析Fig.1 Annual hay yield of different years

2.2 不同品种干草产量的比较

综合互作分析(表3)和方差分析(表4)结果显示，不同品种的年干草产量与对照的对比关系随着生长年份的延长而发生变化。建植当年(2013年)，产量高于对照的是‘SR4030’、‘SK3010’、‘WL363HQ’、‘MF4020’、‘巨能7’、‘中苜5号’和‘Dormancy6’等7个品种，2014年和2016产量高于对照的品种分是‘中苜5号’和‘巨能551’、‘中苜5号’和‘SK3010’，与对照产量差异不显著。2013-2016年，年产量最低的品种分别是‘WL168HQ’、‘斯贝德’、‘WL168HQ’和‘WL903HQ’，较对照分别降低29.9%、54.0%、29.3%和32.1%。不同品种年际变化也不相同，播种当年由于仅能刈割3茬，产量最低。‘中苜5号’和‘中苜1号’等8个品种的第2年干草产量最高，‘WL903HQ’的第3年产量最高，而‘SK3010’和‘BR4010’等13个品种的第4年产量最高。‘中苜5号’的4年总干草产量高于对照品种‘中苜1号’，‘SR4030’、‘巨能551’、‘BR4010’、‘MF4020’、‘SK3010’、‘WL363HQ’等品种总产量低于对照，与对照差异不显著。品种‘斯贝德’总干草产量最低为43 830.6 kg·hm-2，较对照降低31.5%。

表4 22个苜蓿品种各年干草产量比较Table 4 Annual yield of 22 cultivars of alfalfa in four years/kg·hm-2

注：同列数值后不同字母表示差异显著(P<0.05)，下同

Note：Different letters in the same colunmn show significant differences at the 0.05 level,the same as below

2.3 不同品种丰产性和产量稳定性分析

表5的分析表明，‘中苜1号’平均产量(15 987.0 kg·hm-2)和效应值高(1 987.3)，居22个参试品种的第2位，丰产性好，变异度较高(7.62)，回归系数大(1.39)，对环境反应较敏感，在不同年份环境条件下，产量差异较大，稳定性较好，能较好地适应各个年份环境条件，综合评价结果为“很好”；‘WL903HQ’平均产量(12 315.8 kg·hm-2)和效应值较低(-1 683.9)，丰产性差，变异度高(12.92)，回归系数小(0.66)，对环境反应较迟钝，在不同年份环境条件下，产量差异小，稳定性好，仅能较好地适应2个年份环境条件，综合评价结果为“较差”。秋眠性1～2级和8～9级的6个品种中，除‘巨人201+Z’综合评价结果为“较好”外，其余5个品种都是“不好”或“一般”或“较差”；秋眠性2.5～6级的16个品种中，除‘巨能551’综合评价结果是“一般”外，其余15个品种都为“很好”或“好”或“较好”。可见，秋眠性2.5～6级的秋眠型和半秋眠型品种的丰产性和产量稳定性综合评价较高，具有潜在的推广价值，适宜在河北地区推广应用。

表5 品种丰产性及其稳定性分析Table 5 Yielding ability and stability of alfalfa cultivars

注：E1、E2、E3、E4分别指收获的第1至第4年

Note：E1～E4 indicate the first,second,third,and fourth harvest year

2.4 各茬次产量的比较

表6的分析表明，2014-2016年不同品种的不同茬次平均干草产量差异显著(P<0.05)，第1茬产量最高，随着茬次的增加，产量呈下降趋势，各茬次间产量差异显著(P<0.05)。所有品种的第1茬产量所占的百分比平均为42.6%，显著高于第2～4茬，第4茬产量所占的百分比最低，平均为11.1%。‘中苜5号’第1茬平均产量最高，为8 101.9 kg·hm-2，与‘中苜1号’(对照)没有显著性差异，但‘中苜5号’和‘中苜1号’的第1茬平均产量与其他20个品种差异显著(P<0.05)。随着刈割茬次的增加，不同品种间产量的差异在逐渐减小。可见，‘中苜5号’的高产主要得益于第1茬的产量较高。

2.5 各茬次产量与年产量的相关分析与关联度分析

表7的分析表明，2013-2016年第1茬产量与年产量均呈极显著的正相关关系(P<0.01)。综合4年各茬次产量和总产量，各茬次产量与年产量之间均为极显著的正相关，且第1茬的相关系数最高为0.96。关联度分析结果表明，2013-2016年各茬次与年产量之间的关联度最高的是第1茬，第1～4茬与年产量的关联度总体上呈下降趋势。综合4年平均产量，建植当年(2013年)产量与总产量的关联度最低。

表6 22个苜蓿品种不同茬次3年平均干草产量比较Table 6 Comparison of average yields of 22 alfalfa cultivars in the different harvests in 3 years/kg·hm-2

表7 各茬次产量与年产量的相关分析和关联度系数Table 7 Correlation analysis and path analysis for the yield of each harvest

2.6 不同品种的株高比较

表3互作分析结果表明，年份、品种、年份×品种的互作效应对株高都有极显著影响(P<0.01)。从表8可以看出各品种年株高变化趋势，播种当年(2013年)各品种的年株高最低，随生长年限的延长，各品种的年株高整体呈增加趋势。2013-2016年，年株高最高的品种分别是‘WL903HQ’、‘WL363HQ’、‘WL525HQ’和‘WL903HQ’。4年平均株高排名前3位的品种是‘WL903HQ’、‘WL363HQ’和‘WL525HQ’，‘斯贝德’4年平均株高最低。

表8 22个苜蓿品种不同年份的年株高Table 8 The annual plant height of 22 cultivars in different years/cm

2.7 供试苜蓿品种的分类

将各苜蓿品种的秋眠级、各年度株高和干草产量作为分析变量，对22个苜蓿品种进行离差平方和聚类分析，结果表明(图2)，在组间最大距离为2.5时，可将22个品种明显分为3类：第1类包含品种‘WL903HQ’和‘WL525HQ’，为秋眠性>8级的非秋眠型品种，植株高度较高、干草产量低；第2类包含‘中苜5号’、‘SR4030’、‘BR4010’、‘中苜1号’和‘巨能551’等14个品种，除‘SK3010’外都是秋眠性3～6级的秋眠型和半等秋眠型品种，植株高度中等、干草产量较高；第3类包含‘斯贝德’、‘巨能6’、‘WL319HQ’、‘巨人201+Z’、‘WL168HQ’和‘驯鹿’6个品种，除‘巨能6’外都是秋眠性<3级的极秋眠型和秋眠型品种，植株高度较矮、干草产量较低。可见，秋眠性3～6级的秋眠型和半秋眠型品种产量较高，具有潜在的推广价值，适宜在河北地区推广应用。

图2 22个苜蓿品种离差平方和聚类分析Fig.2 Minimum variance cluster analysis of 22 alfalfa cultivars

3 讨论

根据我国现有登记的苜蓿品种情况，针对当地生态环境引进品种是当前苜蓿生产的有效途径[1,22]。河北地区是我国北方苜蓿种植区之一，由于当地种植品种老化，需要引进新品种丰富河北地区的苜蓿资源。针对本地区生态条件和栽培技术，引进的品种应当选秋眠型和半秋眠型的高产、抗寒、抗旱、耐盐碱的品种，同时兼顾营养品质，本研究选用的苜蓿品种兼顾上述要求，选择高产、稳产品种是本项研究的一个重点。

3.1 不同紫花苜蓿品种产量的比较

紫花苜蓿的干草产量是衡量其生产性能和经济性能的重要指标之一[23]，受到株高、分枝数、单株重、侧枝数、干鲜比等多因子的影响，不同品种的产草量可以反映不同品种的株型结构、空间生产结构及其生产性能[11]。关于苜蓿品种产量的年际变化和利用年限存在一些争议，大多数研究表明苜蓿第2年草产量最高[9-10,12]。但也有研究表明，苜蓿的高产期在第3和第4年[24-25]。这与本研究结果相似，各品种第1年产量均是最低，‘中苜5号’和‘中苜1号’等8个品种的第2年产量最高，‘WL903HQ’的第3年产量最高，而‘SK3010’和‘BR4010’等13个品种的第4年产量最高。对于苜蓿品种产量的年际变化，伏兵哲等[12]认为这主要是由苜蓿品种自身的遗传特性决定的，不同的苜蓿种质材料高产期存在一定的差异。一般认为苜蓿最佳利用年限为5～6年[24]。赵海明等[9]认为评价苜蓿品种的生产性能3年即可，合理的生产利用年限以3～5年为宜。本试验中，建植当年由于仅能收获3茬，产量最低，而随着生长年限的延长，产量总体呈增加趋势。由此可见，河北地区苜蓿适宜的利用年限在4年以上，这与上述结果[24,9]是一致的。在本试验中，不同品种与对照年产量的对比关系随建植年份的推移也发生变化。建植当年(2013年)，‘SR4030’、‘SK3010’、‘WL363HQ’、‘MF4020’、‘巨能7’、‘中苜5号’和‘Dormancy6’等7个品种产量高于对照，而从第2年至第4年，‘中苜5号’的年产量始终处于第1或第2位，4年累计干草产量也是如此。由此可见，必须通过多年的田间试验才能客观、科学的评价苜蓿品种在某个地区的生产性能和适应性。

3.2 紫花苜蓿品种各茬次产量分析

紫花苜蓿第1茬草的产量明显高于后茬，对全年产草量的贡献最大，随刈割时间的推移，各茬的产草量呈明显下降趋势[26]。王成章等[27]和鲁伟华等[28]认为第1茬产量高是因为上年有充足时间的根部养分积累，加之从3月至5月中旬两个月较长的生长期，温度、光照等气候条件适宜苜蓿生长。在河北地区，从5月到6月第2茬苜蓿生长期间，光热条件较好，但根部积累的养分在短时间内得不到足够的恢复，且仅30～35天就进入初花期，生长期短是产量低于第1茬的主要原因。第3茬和第4茬的产量下降和7、8月份的炎夏高温及秋季日照缩短有关。本试验通过连续4年的产量测定表明，22个苜蓿品种的各茬产量之间差异显著，第1茬产量最高，约占年总产量的40%以上，关联度分析进一步表明，第1茬产量与年产量之间的关联度最高，第4茬产量最低，占年产量的11%左右。该结果与在河北沧州[7]、深州[9]等地区开展的苜蓿品种评价试验结果相似。可见，第1茬的产量的高低在很大程度上决定了该品种的年产量。在河北地区苜蓿生产过程中第1茬和第4茬可以制作苜蓿干草，而第2、3茬由于高温、降雨导致收获干草较困难，应以青贮利用为主。因此，在河北地区雨养条件下，搞好第1茬的管理对于苜蓿草产品生产尤为重要。

3.3 紫花苜蓿品种产量构成因素分析

株高是反映牧草生长状况和评价其高产与否的主要指标之一[29-30]。George等[31]研究发现产量与株高、分枝数、节间数、叶片数显著正相关，高产植株因植株个体高且有较大叶表面积导致光合作用较大。Rumbaugh[32]研究发现株高在稀植时对产量作用大且年度间株高度对产量影响较稳定。Davis等[33]的研究表明，株高决定产量的65%。对不同苜蓿品种农艺性状与产草量相关性分析，株高与干草产量呈极显著正相关关系，因此，生产实际中可将株高作为苜蓿生产性能的预测指标[34-35]。本研究中，22个苜蓿品种的年株高变化较大，不同年份之间存在明显差异，播种当年各品种的年株高最低，随建植年限的增加，各品种的株高呈增加趋势。这与康俊梅等[36]研究结果一致。另一方面，本试验中品种‘WL903HQ’4年平均株高最高，但其4年平均干草产量却排在第20位。可见，根据品种株高只能粗略评价苜蓿品种的生产性能。

3.4 紫花苜蓿秋眠性对干物质产量的影响

紫花苜蓿的秋眠性是指其在秋季因太阳光照时间由长变短和气温下降时的一种特有的适应性生长特性，这种特性能导致紫花苜蓿地上形态和生物产量发生变化，与苜蓿的抗寒力大小和生产性能相关[37-38]。1991年Barnes等[39]依据苜蓿在短日照条件下的秋眠反应，将苜蓿品种划分为9个等级，1998年Teuber等[40]在原有的9个等级的基础上采用相同的测定方法将苜蓿品种的秋眠等级划分为11个等级5大类型，其中1级为极秋眠型，2,3级为秋眠型，4,5,6级为半等秋眠型，7,8级为非秋眠型，9,10,11级为极非秋眠型。卢欣石[4]、方姗姗[41]等的研究认为我国苜蓿本土品种总体上属于秋眠和极秋眠类型。国外生产实际中普遍将苜蓿秋眠级作为品种选择的首要指标[42]。非秋眠型品种秋季刈割后再生速度快，产生高的直立茎，春季恢复生长早；秋眠型品种再生速度慢，植株匍匐生长，春季回复生长迟[5]。冯长松等[43]研究表明，在春夏季不同秋眠型品种茎叶再生和株高差异不显著，秋季再生高度是秋眠性强的苜蓿品种低。赵祥等[44]认为秋眠级越低植株再生高度越低，茎节数越少，产量越低。王成章等[27]指出，秋眠型和半秋眠型苜蓿的干物质产量高于非秋眠型苜蓿。但也有研究表明，在中国北方地区和温带地区，苜蓿秋眠性对苜蓿产量没有影响[45]。本试验中，苜蓿秋眠性小于3级和大于8级的品种产量显著低于秋眠性3～6级的秋眠型和半秋眠型品种，这与前人[44-45]研究结果一致。如果以干物质产量来评定，河北地区雨养条件下应推广秋眠型和半秋眠型苜蓿品种。其原因可能与河北地区的冬春较寒冷，有利于秋眠和半秋眠苜蓿的生长发育，至于同一秋眠级内不同苜蓿产量有差异是品种本身丰产性能不同所致。

4 结论

综合4年试验结果，供试的22个苜蓿品种，秋眠性3～6级的秋眠型和半秋眠型品种丰产性和产量稳定性综合评价较高。‘中苜5号’、‘中苜1号’、‘SR4030’、‘巨能551’、‘BR4010’、‘MF4020’、‘SK3010’和‘WL363HQ’产草量高，具有潜在的推广价值，适宜在河北地区大面积推广应用。