高寒地区6份羊草种质产量和品质比较.pdf

Vol.50 No.2Journal of Southwest Minzu University(Natural Science Edition)第50 卷第2 期Mar.20242024年3月西南民族大自然科学版）doi:10.11920/xnmdzk.2024.02.001高寒地区6 份羊草种质产量和品质比较侯龙鱼，白文明，任立飞，刘芳?，李国才?，刘亚红”，孙海莲，田贵云，马宪新，张文浩（1.中国科学院植物研究所植被与环境变化国家重点实验室，北京10 0 0 9 3；2.内蒙古草都草牧业股份有限公司，内蒙古呼和浩特0 1150 0；3.内蒙古自治区农牧业科学院，内蒙古呼和浩特0 10 0 31；4.包头师范学院，内蒙古包头0 140 30；5.呼伦贝尔农垦谢尔塔拉农牧场有限公司，内蒙古呼伦贝尔0 2 10 11)摘要：羊草是我国优质的乡土草种，在天然草地改良和人工草地建植中发挥着重要作用。本试验选择6 个羊草种质材料（草都1号、草都2 号、吉生1号、多伦羊草、海拉尔羊草、长岭羊草），2 0 18-2 0 2 2 年在呼伦贝尔市连续开展4年的羊草小区试验，通过对比不同种质和种植年限羊草生长的农艺性状和饲草品质，评价和筛选适宜高寒地区羊草人工草地建植的种质。结果表明：种质对羊草饲草产量和品质均有极显著影响，草都1号羊草新材料4年平均产量和饲草品质（粗蛋白含量、相对饲用价值）均显著高于其他种质，4年平均干草产量达到10 2 9 7 kgha-1，海拉尔羊草产量和品质最低；种植年限对饲草产量有显著差异，种植第4年产量最高，种植年限对粗蛋白含量无显著差异；密度和株高共同解释生物量变化的8 6.4%.因此，草都1号种质新材料最适宜在该气候区域羊草人工草地建植中应用。关键词：羊草；种质；饲草生产；饲草品质；高寒地区中图分类号：S54文献标志码：A文章编号：2 0 9 5-42 7 1(2 0 2 4)0 2-0 119-0 6Comparative studies on forage production and quality of sixLeymus chinensis germplasms in alpine regionsHOU Long-yu,BAI Wen-ming,REN Li-fei,LIU Fang,LI Guo-cai?,LIU Ya-hong,SUN Hai-lian*,TIAN Gui-yun,MA Xian-xin,ZHANG Wen-hao(1.State Key Laboratory of Vegetation and Environmental Change,Institute of Botany,Chinese Academy of Sciences,Beijing 100093,China;2.Inner Mongolia Caodu Forage and Animal Production Co.,LTDC,Hohhot 011500,China;3.Inner Mongolian Academyof Agricultural and Animal Husbandry Sciences,Hohhot 010031,China;4.Baotou Teachers College,Baotou 014030,China;5.Xieertala Farm Co.,LTDC,Hulun Buir State Farm,Hulun buir 021011,China)Abstract:As a native forage in Inner Mongolian grasslands,Leymus chinensis plays important roles in restoration of degraded grass-lands and development of artificial pasture in northerm China.Six Leymus chinensis germplasms(Caodu No.1,Caodu No.2,JishengNo.1,Dunlun,Hailaer and Changling)were selected to evaluate the effects of germplasm and growing years on forage yield and quali-ty in the year of 2018-2022 in Hulun Buir City,China,and the agronomic characteristics(plant height,density and forage biomass)and forage qualities(crude protein,neutral detergent fiber,acid detergent fiber,relative feed value)were determined across 4years.The results showed that germplasm had significant impacts on yield and quality of L.chinensis.The 4-year average yield and for-age quality(crude protein content,relative feed value)of the germplasm Caodu No.1 were significantly higher than other germ-plasms,with the 4-year average hay yield of 10297kg ha,while the yield and quality of Hailaer germplasm were the low-est.Growing years had significant effects on forage yield,with the highest yield in the fourth year,while no significant effects of grow-ing years on crude protein content.Density and plant height jointly explained 86.4%variation of biomass changes.Therefore,the收稿日期：2 0 2 3-0 9-0 7作者简介：侯龙鱼（19 8 2-），男，副研究员，博士，研究方向：人工草地种植技术.E-mail:通信作者：张文浩（19 6 4-），男，研究员，博士，研究方向：草地可持续利用.E-mail：w h z h a n g i b c a s.a c.c n基金项目：国家重点研发计划项目（2 0 2 2 YFF1302803）；内蒙古自治区科技重大专项（2 0 2 1ZD004502）120第50 卷西南民族大学自然科学版）germplasm Caodu No.1 is an ideal germplasm for development of L.chinensis artificial pasture in alpine regions of northem China.Keywords:Leymus chinensis;germplasm;forage production;forage quality;alpine region高寒地区占我国国土面积1/3，是我国天然草地的主要分布区和传统的畜牧业基地，也是我国建设生态安全屏障的关键区域.同时，人工草地种植规模和生产水平是衡量一个国家和地区畜牧业发达程度的标志2 .因此,筛选适宜的品种及与区域环境匹配的种植管理技术，是实现人工饲草地高产、高效的手段.羊草（Leymus chinensis），禾本科赖草属根茎型多年生草本,是我国优质的乡土草种,被称为“牧草中的细粮”羊草草原是我国最重要的天然草场之一，羊草在水土保持、盐碱地改良等方面发挥了重要的生态功能与环境保护作用，同时也是优良的饲用牧草，可以满足家畜生长发育的营养需求3.因此，大力发展羊草人工草地，实现羊草饲草的高效生产，对于推进我国北方生态安全建设，解决草畜产业发展优质饲草不足的难题，具有重要的意义.我国羊草饲草主要以天然草地为主，作为我国主要的禾本科饲草，羊草人工草地的建植和经营规模较小，产业化程度低，存在着推广难的问题.究其原因，主要两个方面的制约.一是品种制约，目前的市场化的羊草品种主要包括吉生系列羊草、中科系列羊草、农菁系列羊草，但市场上可以买到商品化的羊草草种很少，且品质参差不齐，价格连年攀升3.二是技术制约，虽然目前羊草发芽率能提升到7 0%以上，但是羊草草地在建植过程中,存在着幼苗弱,生长慢、杂草防除难等问题4,严重制约着羊草人工草地大面积的建植和产业化.不同羊草品种在不同区域的生长表现不同，如不同种质在不同盐浓度下生长表现差异5，黑龙江省双鸭山市小区试验表明吉生1号、中科1号和东北羊草（驯化种）在产量和表型上无显著差异6 .在黑龙江省农业科学院草业研究所试验田品比试验表明两个羊草新品系LCO13和LC016产量和品质性状显著高于中科1号羊草7 .因此，本研究选择6 个羊草种质材料，比较在高纬度寒区种植多年羊草产量和品质特征,并分析了农艺性状对羊草产量的驱动机制，获得适宜高纬度寒区种植羊草种质，解析了羊草年际饲草生产和品质变化规律.研究结果为高寒地区羊草的种植和管理提供理论支撑，也为其他地区羊草饲草生产提供技术指导1材料与方法1.1试验地概况试验地位于内蒙古自治区呼伦贝尔市鄂温克族自治旗中国科学院植物研究所草牧业试验站（49 0 6 N,11945E，海拔6 2 6 m）属中温带半干旱大陆性气候，年平均气温3.9 1.2，年平均降水量332.2mm，多集中于7、8 月份.年均日照时间2896.2h，大于等于0 积温2 9 43.0，无霜期10 0120d.试验地前作物为紫花首.土壤pH值6.54,耕作层土壤（0 30 cm）养分含量为有机质（33.32.8）g kgl、全氮（1.9 0.2）gkgl、速效氮(107.6 5.6)mgkg*l、速效磷(10.5 1.6）mgkg*l、速效钾(8 7.38.1)mgkgl1.2供试材料试验选用6 份羊草材料（表1），其中选育材料2份（草都1号、草都2 号），野生驯化材料1份（多伦羊草），育成品种1份（吉生1号羊草），野生资源两份（海拉尔羊草和长岭羊草）.表1羊草种质材料Table1Germplasms of Leymus chinensis编号种质发芽率（%）供种备注1草都1号80.72.5内蒙古草都草牧业股份有限公司选育新材料2草都2 号72.7 4.0内蒙古草都草牧业股份有限公司选育新材料3多伦羊草61.3 4.0中国科学院植物研究所野生化种4吉生1号羊草71.7 2.5乾安县北方草业服务中心育成品种5海拉尔羊草39.7 3.2谢尔塔拉天然草地自采野生种6长岭羊草34.3 2.1长岭县天然草地自采野生种121侯龙鱼和品质比较美地6份分第2 期1.3实验设计田间试验采用随机区组设计，3次重复，小区面积20m（4m 5m），2 0 18 年7 月播种，播量45kghm,行距2 0 cm.播种时基肥尿素150kghm-磷酸二铵150 kghm2.播种当年，6 份种质均成功出苗，行间无缺苗现象.2 0 19 2 0 12 年，连续4年秋季收获（8 月下旬）测定农艺性状和品质.每年春天5月浇返青水时同步撒施尿素7 5kghm-、磷酸二铵7 5kghm-2.在羊草籽粒乳熟至蜡熟期测定农艺性状和饲草品质（当地时间7 月末8 月初）.农艺性状：生物量采用1m1m样方法（齐地面收获），株高选择5个点高度取算术平均值代表小区的株高；密度测定0.2 5m（0.5m 0.5m）内两个茎节（含）以上羊草株数.饲草品质测定：粗蛋白含量（CP,%）参考GB/T6432用凯氏定氮仪HD-KN30测定8 ，中性洗涤纤维（NDF,%）参考GB/T2080691和酸性洗涤纤维（ADF，%）参考NY/T1459用Ankom220型纤维分析仪测定10)，相对饲用价值（Relativefeedvalue，RFV)参考Hou等计算方法1I,为了评价饲草产量和品质相关参数的总产量，单位面积总粗蛋白产量、总相对饲用价值计算如下12 ：总粗蛋白产量（kghm-）=生物产量干重（kghm-）饲草粗蛋白含量（%）；总相对饲用价值=生物产量干重（。相对饲用价值1.4数据统计与分析运用双因素方差分析比较种质和生长年限对羊草农艺性状和品质性状的差异性.多重比较分析种质间和生长年限间两两之间差异性.运用散点图、线性回归分析和结构方程模型分析研究农艺性状株高和密度对生物量的影响.方差分析和多重比较用SPSS21.0软件辅助完成，结构方程模型由AMOS21.0辅助完成，图由SigmaPlot10.0辅助完成.2结果与分析2.1羊草种质资源和生长年限对饲草产量和品质的影响分析种质材料对羊草农艺性状和品质指标均有极显著的影响（表2）.四年平均值,草都1号的株高、密度和生物量均显著高于其他材料，比吉生1号株高增加14.3%（110.4c m 对9 6.58 cm），密度增加2 0.5%（50 9.8 株m=对42 3.4株m-2），生物量增加15.8%(10296.5kghm-2对8 8 8 8.7 kg hm-2);野生资源海拉尔羊草和长岭羊草株高、密度和生物量均最低（图1A-C).草都1号粗蛋白含量和相对饲用价值均显著高于其他材料，中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维均显著低于其他材料；吉生1号、草都2 号和多伦羊草粗蛋白含量和相对饲用价值显著高于最低的长岭羊草（图1D-G).对生物量、总粗蛋白产量、总相对饲用价值种质间由高到低排序均是草都1号、吉生1号、草都2 号、多伦羊草、长岭羊草和海拉尔羊草（表3）.6个羊草种质作为整体，生长年限对粗蛋白含量外的其他六个测定指标有显著和极显著差异（表2）。种植后第4年(2 0 2 1年）株高、密度、生物量均显著高于其他年份.种植后第2 年（2 0 19）3个农艺性状指标最低.饲草品质指标中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维和相对饲用价值虽然年际间有显著差异，但未表现出规律性(图3).以上结果表明，种质材料在羊草饲草产量和品质上起着决定性作用，草都1号具有显著优势，吉生羊草、草都2 号、多伦羊草比野生资源海拉尔羊草和长岭羊草产量和品质优.表2种质和生长年限对羊草饲草产量和品质影响的显著性检验Table 2Variance test of germplasm and growing years affecting forage biomass and quality of L.chinensis项目株高密度产量粗蛋白含量中性洗涤纤维酸性洗涤纤维相对饲用价值种质0.0010.0010.0010.0010.0010.0010.001年份0.0010.0010.0010.3590.0350.0140.007种质年份0.0260.0010.2310.260.0710.0080.011注：表格中显示为F检验P值122第50 卷西南民族大自然科学版）(A)14012(D)120aa10(U)bbcb100cd8(%)日味80660-40420200(B)(E)a500bcCaba60bd40040300200201000(C)12000abbba4010000308000600020400010200000草都草都多伦吉生海拉尔长岭(G)a1201号2 号羊草1号羊草羊草bbb100806040200草都草都多伦吉生海拉尔长岭1号2 号羊草1号羊草羊草图1羊羊草种质间农艺性状和饲草品质比较（4年平均值）Fig.1 Comparison of agronomic characteristics and forage qualities of L.chinensis among germplasms(average of four years).注：含有不同小写字母表示种质间有显著差异（P0.05）.下同(A)140(D)120baa10aCab100880(%)660440202(B)00(E)ab（%）坊科中500aba60Cb40040300200201000(C)0(F)a10000bCCabbab40（%）彩科8000306000204000200010002019202020212022aab120(G)b1008060402002019202020212022图2不同生长年限羊草农艺性状和饲草品质比较Fig.2Agronomic characteristics and forage qualities for growing years of L.chinensis123第2 期侯龙鱼寒地区6 份羊草种质量和品质比较表3生物产量、粗蛋白产量和总饲用价值产量及种质排序Table 3Order of biomass,crude protein and relative feeding values for L.chinensis germplasms羊草种质资源生物量kg hm2排序总粗蛋白产量kghm-2排序总相对饲用价值排序草都1号10297 7061985711209324829251草都2 号84533203716 33856624324073多伦羊草8227 4554691 44840490 465064吉生1号羊草88895952758 42903015512972海拉尔羊草7722 5456633 46752927531896长岭羊草7897 3645642 357551823482352.2羊草生物量影响因子分析生物产量与株高和密度密切相关.株高和密度对羊草生物量均有显著的正相关关系，株高和密度单独贡献率R达到0.8 0 48（P0.001）和0.8 433（P0.001）（图3A和3B）.进一步分析，株高和密度有显著共线性（相关系数r=0.916,P0.001）,结构方程模型表明，株高（R=0.121）、密度（R=0.359）和二者共同（R=0.383）对生物量的贡献率R达到0.8 6 3（P 0.0 0 1）（图3C）.因此，密度相对于株高对生物量的贡献较大.因此，密度和高度是羊草人工草地种植时决定羊草生物量的主要驱动因子。13000R=0.8048,P0.001R=0.8433,P0.001r=0.916*12000株高密度1100010000*8t0*66S090008000R2=0.86370006000生物量708090100110300350 400450500550600株高密度(A)(B)(C)图3株高、密度对羊草生物量的影响Fig.3Effects of plant height and density on biomass of L.chinensis3讨论我国乡土草种资源的保护和利用越来越受到重视，羊草种质资源和品种的选育迫切，尤其是选择特点鲜明的羊草品种，对于乡土草种的开发和利用具有重要的意义4.本试验通过6 个羊草种质的比较，在高寒地区草都1号羊草新材料饲草产量和品质显著高于其他5个羊草种质（图1，表3），该种质特性在羊草人工草地建植方面具有显著优势，能同时提高饲草产量和品质，提高人工草地种植与经营的效益，满足畜牧产业优质饲草需求.吉生1号羊草和草都2 号、以及多伦羊草在产量和品质方面也显著优于当地野生型海拉尔羊草（图1），在选择时也有比较优势.其他地区开展的羊草品种和种质试验，吉生1号、中科1号和东北羊草在黑龙江省双鸭山市产量无差异6，两个新羊草品系LC013和LCO16产量和品质在黑龙江省农科院草业研究所试验田显著高于中科1号羊草7 ,说明不同地区开展羊草种植时，选择适宜的品种和种质是必要的.另外，研究表明，羊草种质间抗逆差异不同，如盐胁迫下生长胁迫不同5.本试验结果为高寒地区人工羊草饲草地种植提供种质依据，在盐碱、干旱等气候和土壤类型区建植人工草地时，需进行多种质资源的筛选.自然生境中，羊草主要依靠根茎的无性繁殖在地表层进行扩张13-14.羊草的 三低”（抽穗率、结实率、发芽率）现象一直是羊草生产中的科学和技术难题15-18 ,通过吉生系列、农菁系列、中科系列羊草的先124第50 卷西南民族大自然科学版）后育成，“三低”难题得到突破，种子产量亩产超过25kg，发芽率超过7 0%以上3.19 .本试验中羊草种植当年,虽然出苗速率和整齐度不一致，但是均建植成功，但羊草生长初期仍然存在着萌发和幼苗生长慢、长势弱、杂草难防除等问题.本试验中播种当年，人工除草多次，播种前及苗期杂草的防除问题会影响羊草人工草地的大面积建植和效益的实现，应重视其苗期的管理。4结论种质和种植年限对羊草饲草产量和品质均有显著影响.试验的6 个种质中，草都1号羊草产量和品质均显著高于其他种质，野生种质海拉尔羊草和长岭羊草产量和品质最低.种植年限对羊草产量影响显著，种植第4年（2 0 2 1）达到最大值，种植年限对品质的影响较小.株高和密度均对羊草饲草产量有显著影响.因此，在高寒地区及相似气候区种植羊草时,草都1号、吉生1号、草都2 号、多伦羊草均比当地海拉尔羊草有优势，且以草都1号羊草最优.参考文献1张文浩，侯龙鱼，杨杰，等.高寒地区首人工草地建植技术J.科学通报,2 0 18,6 3(17)：16 51-16 6 3.2白文明，侯龙鱼，宋世环，等.饲草料优化配比是实现草-畜高效转化的关键J】.科学通报,2 0 18,6 3（17）：7 8-8 4.3侯龙鱼，毛培胜.我国东北地区羊草种子生产经营现状分析C.中国畜牧业协会草业分会.第三届（2 0 14）中国草业大会论文集.内蒙古呼和浩特，2 0 14：117-12 2.4穆春生，张兆军.关于培育大穗型羊草品种提高种子产量的商椎J.草业科学,2 0 0 6,2 3（0 3）：6 8-7 1.5张丽娟，刘海学，于秀英，等.不同品种羊草耐盐性模糊综合评价J.哲里木畜牧学院学报，2 0 0 0（0 1）：1-5.6刘昭明,刘岩，闫文平，等.不同羊草品种小区种植对比试验J.黑龙江畜牧兽医，2 0 17（19）：144-145+149.7王建丽，刘杰淋，朱瑞芬，等.7 个羊草新品种（系）生产性能和营养价值综合评价J.黑龙江畜牧兽医，2 0 2 1（0 9）：116-12 2.8全国饲料工业标准化技术委员会.CB/T6432-2018饲料中粗蛋白的测定凯氏定氮法S.北京：中国标准出版社，2 0 18.9全国饲料工业标准化技术委员会.CB/T20806-2022饲料中中性洗涤纤维（NDF）的测定S.北京：中国标准出版社,2 0 2 2.10 全国饲料工业标准化技术委员会.NY/T1459-2022饲料中酸性洗涤纤维的测定S.北京：中国农业出版社,2 0 2 2.11 HOU L,BAIW,ZHANGQ,et al.A new model of two-sown regime foro-at forage production inanalpine region of northern China J.Environ-mental Science and Pollution Research,2022,29:70520-70531.12曹丽霞，侯龙鱼，赵世锋，等.2 0 个燕麦品种饲草产量和品质比较分析J.西南民族大学学报（自然科学版），2 0 2 1，47（0 4）：335-341.13常春.羊草种质资源农艺性状与品质综合评价及分布格局研究D.内蒙古呼和浩特：内蒙古农业大学，2 0 2 0.14于达夫.羊草种群地下芽库动态对季节性水氮变化的响应机制及与生产力形成关系D.吉林长春：东北师范大学,2 0 2 1.15HOU L,WANG M,WANG H,et al.Physiological and proteomic analy-ses for seed dormancy and release in theperennial grass of Leymuschinensis J.Environmental and Experimental Botany,2019,162(5):95-102.16 汪恩华.羊草繁殖生物学特性的研究D.北京：中国科学院研究生院（植物研究所）,2 0 0 2.17马鹤林.羊草生长发育特性及提高结实率的研究J.内蒙古农牧学院学报19 8 6,7（0 3）：139.18潘洪英.羊草结实率低的内外成因研究D.吉林长春：东北师范大学,2 0 0 7.19刘公社.中科1号羊草品种简介J.草原与草业，2 0 2 1,33（0 1：67.（责任编辑：和力新，付强，张阳，肖丽；英文编辑：周序林，郑玉才）