不同老芒麥種質資源農藝性狀及營養品質分析

摘要：為篩選出適宜新疆干旱半干旱地區種植的高產優質老芒麥（Elymus sibiricus L.）種質，本研究以‘同德’老芒麥（E-1）作為對照材料，以5個新疆野生老芒麥種質資源（E-2，E-3，E-4，E-5，E-6）作為參試材料，對各材料的農藝性狀、飼草營養品質以及飼草產量進行分析比較，并運用相關性分析和灰色關聯分析進行了綜合評價。結果表明：供試的6個老芒麥種質資源的農藝性狀、飼草營養品質以及飼草產量間均存在顯著性差異（Plt;0.05），其中E-3在農藝性狀和飼草產量方面表現較為突出，E-6在營養品質方面表現較為突出。經綜合分析表明，E-3更適宜作為高產型老芒麥在新疆干旱半干旱地區推廣種植。

關鍵詞：老芒麥；生產性能；營養品質；品種篩選

中圖分類號：S543.9""" 文獻標識碼：A""""" 文章編號：1007-0435（2024）12-3868-09

Analysis of Agronomic Characters and Nutritional Quality of Different

Germplasm Resources of Elymus sibiricus

XU Wan-ning1， WANG Lu-wei1， XIONG Jie1， ZHANG Shu-zhen1*，

YANG Jin-yu2，" LI Wei-si1， HU Xiao-jing1， ZHANG Bo1

（1.College of Grassland Science， Xinjiang Agricultural University/Key Laboratory of Grassland Resources and Ecology in Western

Arid Desert Region of Ministry of Education/Key Laboratory of Grassland Resources and Ecology of Xinjiang， Urumqi， Xinjiang

830052， China; 2.Research Institute of Soil Fertilizer and Agricultural Water Saving， Xinjiang Academy of Agricultural Sciences，

Urumqi， Xinjiang 830091， China）

Abstract：In order to select high-yielding and high-quality Elymus sibiricus germplasm that suitable to be cultivated in the arid and semi-arid areas of Xinjiang，‘Tongde’ （E-1） was used as the control material，and five wild Xinjiang Elymus sibiricus germplasm resources （E-2，E-3，E-4，E-5，E-6） were used as the experimental materials. The agronomic traits of each material，nutrition quality forage grass and forage yield were analyzed comparatively. The results showed that there were significant differences among the six tested materials in agronomic traits，forage nutritional quality and forage yield （Plt;0.05），among them E-3 was more prominent in agronomic traits and forage yield，and E-6 was more prominent in nutritional quality. The comprehensive analysis results showed that E-3 was more suitable to be used as high-yield Elymus sibiricus in arid and semi-arid areas of Xinjiang.

Key words：Elymus sibiricus L;Production property;Nutritional quality;Variety screening

收稿日期：2024-03-07；修回日期：2024-04-22

基金項目：自治區重點研發計劃項目（2023B02031）；國家牧草產業技術體系（CARS-34）；青藏高原種質資源研究與利用實驗室2023開放課題（2023-SYS-05）資助

作者簡介：

徐婉寧（1998-），女，漢族，吉林白山人，碩士研究生，主要從事牧草生產和老芒麥抗旱研究，E-mail：xwn0609@163.com；*通信作者Author for correspondence，E-mail：xjauzsz@163.com

隨著我國近年來對畜牧業發展及生態環境建設的重視，高產優質牧草品種的需求量在持續增加［1］，僅靠國內的供給無法滿足需求，只能向其他國家進口［2］，所以我國草畜業想要發展必然需要牧草的有效供給。老芒麥（Elymus sibiricus L.），又名西伯利亞披堿草，是禾本科披堿草屬的多年生牧草［3］，主要集中在我國青藏高原地區、東北地區和西北地區等，廣泛分布于河谷草甸、山地草甸和林間［4］，在干旱或寒冷等惡劣環境下也能生存，具有較強的抗逆性［5］。老芒麥蛋白含量高、口感好，是牲畜最喜歡食用的牧草之一。1984年全國牧草栽培規劃建議在全國各適宜區廣泛種植老芒麥，隨后其種質資源評價和選育工作也相繼開展［6］。近年來，學者們對老芒麥的研究主要集中在種質資源評價篩選、新品種選育、人工草地豆禾混播、抗性評價等方面［7-10］。老芒麥的種內變異較為豐富，且在我國各地的種質資源分布廣泛，這豐富的資源條件為選育適宜不同地區的優質老芒麥品種奠定了基礎［11-12］，然而，目前我國通過國家審定的老芒麥品種僅有12個［8］，優良草品種缺乏已成為制約天然草地生態修復和飼草生產的瓶頸之一。

開展不同種質農藝性狀評價是篩選優良品種的關鍵環節，是選育牧草新品種的基礎［13］。熊潮慧等［14］通過觀測野生老芒麥種質的表型性狀，發現來自新疆的3份材料的農藝性狀尤為突出，并且飼草和種子生產性能也要遠高于其他材料。閆志勇等［15］對青海地區的老芒麥材料進行研究后發現正二葉長、旗葉長等農藝性狀可以作為老芒麥生長的主要指標。除農藝性狀外，飼草營養品質也是評價其優劣的重要指標［16］?；诖?，本研究在前期研究的基礎上，通過對初步篩選出的老芒麥種質資源進行進一步評價，并從農藝性狀、飼草產量以及營養品質來綜合篩選出優質高產的老芒麥種質資源，以期為我國老芒麥新品種選育提供數據支撐。

1" 材料與方法

1.1" 試驗地概況

試驗地設在新疆農業大學三坪綜合實驗站（43°01′ N，88°37′ E，海拔580 m），該試驗基地平均海拔為739 m，地處我國著名四大盆地之一的準噶爾盆地的南側，溫帶大陸性半干旱氣候，平均每日太陽光照射時數為7.75 h，每年的降水量約為183～200 mm，年蒸發量1800～2660 mm，年均氣溫7.2℃。

1.2" 試驗材料

目前為止新疆還未選育出國家審定老芒麥品種，故本研究以‘同德’老芒麥（E-1）作為對照材料，以5個新疆野生老芒麥種質資源（E-2，E-3，E-4，E-5，E-6）作為參試材料，6份材料均來自于新疆農業大學草業學院種質資源庫（表1）。

1.3" 試驗設計

試驗于2021年秋季播種，采用單因素隨機區組設計，處理為‘同德’老芒麥（E-1）和5個新疆野生老芒麥種質資源（E-2，E-3，E-4，E-5，E-6），試驗地總面積為245 m2（7 m×35 m），小區面積為6 m2（3 m×2 m），小區橫向間隔0.5 m，縱向間隔1 m，行距0.3 m。采用條播方式播種，播種深度3～5 cm，播量為15 kg·hm-2。每個處理設4次重復，共計24個小區。灌溉方式選用地面滴灌，于次年返青前鋪設滴灌帶。試驗于2022—2023年進行農藝性狀、飼草產量的測定工作，于2023年進行飼草營養品質的測定工作。試驗期間按照常規栽培管理辦法管理。

1.4" 測定指標

播種后觀察物候期，包括（返青期、分蘗期、抽穗期、開花期、乳熟期、完熟期和生育天數）。開花期測株高、莖粗、莖桿節數、旗葉長、旗葉寬、倒2片葉長、倒2片葉寬、鮮草產量和干草產量。于開花期刈割后烘干磨碎測定其粗蛋白（Crude protein，CP）、粗灰分（Crude ash，Ash）、粗脂肪（Ether extract，EE）、中性洗滌纖維（Neutral detergent fiber，NDF）和酸性洗滌纖維（Acid detergent fiber，ADF）含量。

株高：開花期，每個小區隨機選取10株生殖枝，重復3次，用卷尺測定植株自然高度（cm）。

莖粗：開花期，每個小區隨機選取10株生殖枝，重復3次，用游標卡尺測量莖稈中部的直徑（cm）。

旗葉長：開花期，每個小區隨機選取10株生殖枝，重復3次，用卷尺測量葉頸至葉尖的絕對長度（cm）。

旗葉寬：開花期，每個小區隨機選取10株生殖枝，重復3次，用卷尺測量葉片最寬處的絕對長度（cm）。

倒二葉片長：開花期，每個小區隨機選取10株生殖枝，重復3次，按植株從下向上的葉序，用卷尺測量第2個葉片的絕對長度（cm）。

倒二葉片寬：開花期，每個小區隨機選取10株生殖枝，重復3次，按植株從下向上的葉序，用卷尺測量第2個葉片的絕對寬度（cm）。

鮮草產量：開花期刈割各小區地上中心區域植株進行測產，重復3次，測產面積為1 m2（1 m×1 m），留茬3～4 cm，刈割后立即稱取鮮重，計算單位面積的鮮草產量（kg·hm-2）。

干草產量：將刈割的鮮草樣置于105℃烘箱殺青30 min后置于65℃烘至恒重，計算單位面積的干草產量（kg·hm-2）。牧草營養品質測定：將各小區測定牧草產量的烘干樣品全部粉碎混合均勻用于測定牧草營養品質。

粗蛋白（Crude protein，CP）：采用凱氏定氮法測定［17］。

粗灰分（Crude ash，Ash）：采用馬福爐550℃灰化法測定［18］。

粗脂肪（Ether extract，EE）：采用索氏提取法測定［19］。

中性洗滌纖維（Neutral detergent fiber，NDF）：采用范式洗滌纖維法測定［20］。

酸性洗滌纖維（Acid detergent fiber，ADF）：采用范式洗滌纖維法測定［20］。

根據NDF和ADF，計算相對飼喂價值（Relative feed value，RFV）［21］。

計算公式為：

RFV＝（88.9-0.779×ADF）×（120/NDF）/1.29。

1.5" 數據處理

采用Microsoft Excel 2019進行數據整理和灰色關聯度分析，利用IBM SPSS Statistics 26軟件進行單因素方差分析、Duncan多重比較，通過Origin 2022制作柱狀圖。采用灰色關聯度理論［22-23］對參試草種進行綜合評價。按照鄧聚龍的灰色系統理論［24］，將所有的參試種質或性狀視為一個灰色系統，每個參試種質及其性狀都被看作該系統中的因素。當分析出的各個因素之間關聯度較高時，說明這些因素之間的相似程度較高［25］。

首先設置一個各指標均達到最優的優質種質，以各性狀指標所構成的數列為參考數列，以不同參試種質所構成的數列為比較數列，計算各參試種質的各項性狀指標與優質種質各項性狀指標之間的關聯度，從而對比參試種質的各項指標的優劣。關聯度越大表明該指標與優質種質的指標相似程度越高，反之則低。根據關聯度的大小，可對其各項指標優劣進行評價排序。

第一步：取各種質已測得的株高、莖粗、莖稈節數、旗葉長、旗葉寬、倒二葉長、倒二葉寬、干草產量、粗蛋白、粗脂肪、粗灰分、相對飼喂價值最優值作為參考數列，記作X0（k）；以參試種質的以上各指標平均值指標作為比較數列，記作Xi（k），i1，2，3，…，n；k指標。

關聯度系數：

ξik=minminX0k-Xik+λmaxmax|X0k-Xi（k）||X0k-Xik|+λmaxmax|X0k-Xik|；

等權關聯度：Ri=1N∑nk=1ξik；

權重系數：Wi=Ri∑Ri；

加權關聯度：Ri=1N∑nk=1ξik×Wi。

2" 結果與分析

2.1" 不同老芒麥種質資源物候期比較分析

2022—2023年物候期的觀測結果列于表2、表3。從中看出，不同種質均在每年的4月返青，6月中下旬抽穗，7月上旬進入開花期，7月底至8月中達到成熟期。其中E-1在生育期中表現較早熟，E-6較晚熟。不同種質的老芒麥生育期長平均為120 d，2年試驗期內平均生育期的排序為：E-6（124 d）＞E-5（123 d）＞E-4（121 d）＞E-3（119 d）＞E-2（118 d）＞E-1（117 d）。

2.2" 不同老芒麥種質資源農藝性狀比較分析

2.2.1" 不同老芒麥種質資源株高和莖粗比較" 由圖1所示，E-3在株高、莖粗方面均顯著高于對照品種E-1以及其他種質資源（Plt;0.05）。E-3的株高在2022年、2023年分別達到94.14 cm、101.45 cm，均顯著高于E-1，E-2，E-4，E-5，E-6（Plt;0.05）（圖1A）。E-3的莖粗在2022年、2023年分別達到1.98 cm，2.03 cm，均顯著高于E-1，E-2，E-4，E-5，E-6（Plt;0.05）（圖1B）。

2.2.2" 不同老芒麥種質資源葉片性狀比較" 研究結果表明，2022年E-1的旗葉長顯著高于E-4，E-5（Plt;0.05）（圖2A），為12.07 cm，2023年E-2，E-5的旗葉長顯著高于E-1，E-3，E-4（Plt;0.05），分別為12.29 cm，12.33 cm。2022年E-1的旗葉寬在2022年、2023年均為最高值（圖2B），分別為0.75 cm，0.51 cm。2022年E-3的倒二葉長顯著高于E-1，E-2，E-4，E-5，E-6（Plt;0.05）（圖2C），為19.04 cm，2023年E-5的倒二葉長顯著高于E-1，E-2，E-3，E-4，E-6（Plt;0.05），為17.36 cm。E-3的倒二葉寬在2022年，2023年均為最高值（圖2D），分別為0.71 cm，0.61 cm。

2.3" 不同老芒麥種質資源飼草產量比較

研究結果表明，E-3的鮮草產量和干草產量在2022年、2023年均顯著高于其他材料（Plt;0.05）（圖3），兩年平均鮮草產量為5987.69 kg·hm-2，與對照材料E-1相比高出77.34%，平均干草產量為3313.50 kg·hm-2，與對照材料E-1相比高出62.03%。2023年不同老芒麥種質資源的鮮干比對比2022年不同老芒麥種質資源的鮮干比有所下降，但鮮草產量和干草產量變化趨勢相同。

2.4" 不同老芒麥種質資源營養品質比較

通過對不同老芒麥種質資源的飼草營養品質比較，E-6的粗蛋白含量顯著高于E-1，E-2，E-3，E-4，E-5（Plt;0.05），為8.76%（圖4A）；E-3的粗灰分含量顯著低于E-1，E-2，E-4，E-5，E-6（Plt;0.05），為6.49%（圖4B）；E-6的粗脂肪含量顯著高于E-1，E-3，E-5（Plt;0.05），為4.43%（圖4C）；E-2的中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維均顯著高于E-1，E-3，E-4，E-5，E-6（Plt;0.05），分別為58.90%和32.49%（圖4D—4E）；E-2的相對飼喂價值顯著低于E-1，E-3，E-4，E-5，E-6（Plt;0.05），為101.07%，6份老芒麥的相對飼喂價值由高到低的順序為：E-4＞E-6＞E-5＞E-1＞E-3＞E-2（圖4F）。

2.5" 相關性分析

2.5.1" 不同老芒麥種質飼草產量相關性分析" 在對不同老芒麥種質資源8個產量指標的相關性分析中（圖5），有10對指標間呈極顯著正相關關系（Plt;0.01）。株高、莖粗、干草產量均與鮮草產量呈極顯著正相關關系（Plt;0.01），相關系數分別為0.76，0.64，0.95。

2.5.2" 不同老芒麥種質營養品質相關性分析" 在對不同老芒麥種質資源6個營養品質指標的相關性分析中（圖6），有2對指標間呈極顯著正相關關系（Plt;0.01），有1對指標間呈極顯著負相關關系（Plt;0.01）。其中，中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維呈極顯著正相關關系（Plt;0.01），相關系數為0.62；粗蛋白和粗灰分呈極顯著正相關關系（Plt;0.01），相關系數為0.72。酸性洗滌纖維和相對飼喂價值呈極顯著負相關關系（Plt;0.01），相關系數為-0.78。

2.6" 綜合評價

2.6.1" 不同老芒麥種質飼草產量評價" 通過對不同老芒麥種質的農藝性狀及草產量指標的分析，選取各項指標的最優值構建出參考數列，進行無量綱化處理，以消除量綱帶來的影響。通過關聯度系數公式算出各種質資源與優質種質的關聯系數后計算等權關聯度和權重系數（表4），等權關聯度與權重系數從高到低的順序為：倒二葉長＞倒二葉寬＞莖粗＞株高＞干草產量＞旗葉長＞旗葉寬。

根據公式計算各材料的加權關聯度（表5），對其進行排序。通過加權關聯度可以客觀地衡量參試材料與優質種質之間的差異程度。排名越靠前的材料說明其與優質種質更為接近，反之，差異程度越大［26］。根據加權關聯度排名，不同種質產量相關指標由高到低依次為E-3＞E-6＞E-1＞E-2＞E-5＞E-4。

2.6.2" 不同老芒麥種質營養品質評價" 通過對不同老芒麥種質的營養品質指標的分析，選取各項指標的最優值構建出參考數列，進行無量綱化處理，以消除量綱帶來的影響。通過關聯度系數公式算出各種質資源與優質種質的關聯系數后計算等權關聯度和權重系數（表6），等權關聯度與權重系數從高到低的順序為：相對飼喂價值＞粗蛋白＞粗脂肪＞粗灰分。

根據公式計算各種質的加權關聯度（表7）進行排序。通過加權關聯度可以客觀地衡量參試材料與優質種質之間的差異程度。排名越靠前的材料說明其與優質種質更為接近，反之，差異程度越大［26］。根據加權關聯度排名，由高到低依次為E-6＞E-3＞E-2＞E-4＞E-1＞E-5。

3" 討論

3.1" 不同老芒麥種質資源農藝性狀與飼草產量的比較

近年來，老芒麥在草甸草原和草甸群落中已經形成主導種群并構建群落結構，已成為發展草地畜牧業的優良草種，對人工草地建植以及生態環境治理有很大意義［27］。本研究結果表明，來自新疆不同地區的野生老芒麥種質資源均表現出不同的生產性能。評價植物的株高、莖粗、葉片形態等農藝性狀是描述植物外部形態和探究生產潛在性能的重要方式［28］，飼草產量是衡量草品種優劣的重要指標。本研究發現，E-3的株高、莖粗、鮮草產量、干草產量均高于對照材料E-1以及其他參試材料。不同老芒麥材料的株高介于42.96～122.13 cm之間，E-3的株高平均達到97.79 cm；不同老芒麥材料的鮮草產量介于2403.76～6922.06 kg·hm-2之間，E-3的鮮草產量平均達到5987.69 kg·hm-2，這可能是因為E-3原生境海拔較其他材料低，更加適應本研究試驗地的生長條件。

3.2" 不同老芒麥種質資源飼草營養品質的比較

營養品質作為評價牧草利用價值的重要標準之一［29］。牧草的粗蛋白含量越高，營養價值就越高。牧草中的中性洗滌纖維越高，適口性越差，影響家畜的采食；而酸性洗滌纖維會影響家畜的消化率［30］。牧草相對飼喂價值作為最主要的牧草質量測定方法，它代表牧草可消化物質的采食量，直接影響飼喂家畜是否消化吸收［31］。不同老芒麥材料的粗蛋白含量變化幅度介于6.21%～8.76%之間，其中E-6的粗蛋白含量最高，平均值為8.76%。石岳等［32］通過對中國草地不同區域和不同植被類型的研究結果表明，粗蛋白含量越高、中性洗滌纖維和酸性纖維越低的牧草的營養價值更高。本研究中E-6的粗蛋白含量最高，且中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維較低，故其有較高的營養價值。

3.3 "不同老芒麥種質資源綜合評價

有效篩選和綜合評價老芒麥種質資源的多項指標一直是老芒麥引種的先決條件。在對不同老芒麥材料的農藝性狀、營養價值及飼草產量的比較分析中，有多項指標需要進行比較，所以采用科學的統計方法尤為重要。相關性分析可以表現不同性狀之間的關系，株高、莖粗、莖稈節數均與鮮草產量和干草產量均呈極顯著正相關關系（Plt;0.01）。灰色系統理論在農業中應用甚多，它通過客觀地分析牧草的多個性狀指標［33］，在分析牧草的整體性能時，不會因為某個種質的某項特性較好而認可它，也不會因為它的某一項特性較差而否定它，從而克服了根據單一特性評估種質的缺點［34］。老芒麥作為多年生牧草，不能通過單個指標對其進行評價，本研究利用灰色關聯度分析法對其農藝性狀和營養品質進行綜合評價，避免只用一個指標進行評價的單一性，使分析結果更為全面。本試驗選用不同種質老芒麥的株高、莖粗等農藝性狀指標和粗蛋白、粗脂肪等飼草營養品質指標，利用灰色關聯度分析法對其進行綜合評價，以篩選出對牧草品質評價更有用的指標，同時，利用加權關聯度評價出綜合性能更高的種質，篩選出優質且高產的老芒麥種質。結果表明，排名靠前的指標有相對飼喂價值、粗蛋白含量、粗脂肪含量、倒二葉長、倒二葉寬，由此看出，以上幾個指標更能反映牧草品質，同時，通過加權關聯度排名比較，E-3，E-6品質更優，綜合性狀甚至超過了對照材料‘同德’老芒麥，更適合在新疆本土地區種植，同時可為老芒麥新種質選育提供更多的依據和資源。

4" 結論

本研究結果表明，E-3在株高、莖粗等農藝性狀表現較優，草產量最高，綜合性能最強在后續的種質資源評價中更有潛力；E-6在營養品質方面表現較好，可以對其外部形態進行下一步研究，使其在飼草產量上有所優化。

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（責任編輯" 劉婷婷）