張光雨， 沈振西， 邵小明， 付 剛, 馬和平*

(1. 西藏農(nóng)牧學(xué)院高原生態(tài)研究所,西藏高原森林生態(tài)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 西藏林芝高山森林生態(tài)系統(tǒng)國家野外科學(xué)觀測研究站， 西藏 林芝，860000； 2. 中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所， 生態(tài)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)觀測與模擬重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，拉薩高原生態(tài)系統(tǒng)研究站， 北京 100101； 3.西藏高原草業(yè)工程技術(shù)研究中心， 西藏 拉薩 850000；4.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，生物多樣性與有機(jī)農(nóng)業(yè)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 北京 100093)

西藏地處我國西南邊陲，平均海拔4 000 m以上，素有“世界屋脊”和“地球第三極”之稱，具有生態(tài)安全屏障的重要作用[1-2]。西藏地區(qū)近一半的土地屬干旱半干旱氣候，自然條件惡劣，生態(tài)系統(tǒng)脆弱，導(dǎo)致西藏的土地自然生產(chǎn)潛力低、承載能力十分有限[3-5]。特別是近年來隨著全球氣候變化的加劇以及人類活動的影響，西藏的生態(tài)系統(tǒng)發(fā)生了顯著變化，其中草地退化已經(jīng)成為西藏最嚴(yán)重的生態(tài)問題之一[6-7]。當(dāng)雄位于藏南與藏北的交界帶，是拉薩市唯一的純牧業(yè)縣，近40年來由于過度放牧導(dǎo)致當(dāng)雄的天然草地出現(xiàn)了不同程度的退化，其生產(chǎn)力已不能滿足其需求，草畜失調(diào)的問題日益突出[8-9]。因此為了緩解天然草地的壓力，保護(hù)西藏的生態(tài)環(huán)境，大力推廣人工草地已成為一項(xiàng)關(guān)鍵措施[10-11]。不管是人工草地還是天然草地補(bǔ)播都需要有其相適應(yīng)的牧草品種，因此牧草品種的選擇問題是成為解決西藏畜牧業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵問題之一，優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的牧草品種可以為特色畜牧業(yè)提供營養(yǎng)需要來源[12]。

隨著西藏種植業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，燕麥(Avenasativa)已成為西藏重要的優(yōu)質(zhì)飼草料作物，種植面積正在逐年擴(kuò)大[13]。燕麥?zhǔn)呛瘫究蒲帑湆僖荒晟荼局参?，能草籽兼用，即是?yōu)質(zhì)的飼料、飼草作物又能作為糧食作物，具有產(chǎn)量高、營養(yǎng)價值高、抗寒抗旱能力強(qiáng)等特點(diǎn)[14]。關(guān)于西藏燕麥引種的試驗(yàn)已有報道[15-18]，但是在西藏當(dāng)雄還未見相關(guān)試驗(yàn)報道，同時前人燕麥引種試驗(yàn)大多只關(guān)注農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量，缺乏與營養(yǎng)品質(zhì)相結(jié)合的綜合評比試驗(yàn)，而且在生產(chǎn)實(shí)踐中適宜在西藏高寒地區(qū)種植的燕麥品種資源缺乏，在西藏種植推廣的燕麥品種均從外地引進(jìn)，因此篩選能在西藏當(dāng)雄種植的燕麥尤為關(guān)鍵。本試驗(yàn)擬選取10個燕麥品種，利用灰色關(guān)聯(lián)理論對生產(chǎn)性能和營養(yǎng)品質(zhì)進(jìn)行綜合評價，篩選出適宜在西藏拉薩當(dāng)雄地區(qū)種植的優(yōu)良燕麥品種，以期為當(dāng)?shù)匮帑溒贩N的篩選提供參考，為緩解天然草地壓力和草畜矛盾提供有效途徑。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地點(diǎn)位于西藏拉薩當(dāng)雄縣草原站試驗(yàn)田(東經(jīng)91°05′，北緯30°51′)，海拔4 333 m，屬高原寒溫帶半干旱季風(fēng)氣候，年均日照時數(shù)2 880 h，年均氣溫1.3 ℃，年均降水量476.8 mm，降雨主要集中6～8月份，年均蒸發(fā)量1 725.7 mm[6]。經(jīng)測定，試驗(yàn)田的pH=5.3，全氮含量為1.25 g·kg-1，全磷含量為0.50 g·kg-1，速效磷含量為24.32 mg·kg-1，速效鉀含量為153.51 mg·kg-1。

1.2 試驗(yàn)材料

參試的10個燕麥品種及特點(diǎn)見表1，參試品種均由青海省畜牧獸醫(yī)科學(xué)院。

表1 參試10個燕麥品種及特點(diǎn)Table 1 The varieties and characteristics of ten oats tested

1.3 試驗(yàn)方法

參試的10個燕麥品種于2017年6月15日進(jìn)行播種，采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，設(shè)3次重復(fù)，共30個小區(qū)，小區(qū)面積3 m×4 m，采用撒播方式，燕麥播種量為225 kg·hm-2，播種完覆土，于9月30日取樣。

1.4 測定指標(biāo)及方法

1.4.1產(chǎn)量 隨機(jī)選取1 m2的樣方取樣并將鮮草帶回實(shí)驗(yàn)室在105℃下殺青30 min，然后在80℃條件下烘48 h稱其干重。分別于7月14日、8月1日和9月17日在各小區(qū)遠(yuǎn)邊緣行30 cm處隨機(jī)選取10株燕麥測量其自然株高。在各小區(qū)遠(yuǎn)離邊緣30 cm處選取隨機(jī)選取20株燕麥刈割留茬5 cm，取樣后帶回實(shí)驗(yàn)室后把莖葉分開并在105℃下殺青30 min后，調(diào)至80 ℃烘48 h后分別稱干重，計(jì)算其葉莖比(葉干重/莖干重)。

1.4.2營養(yǎng)品質(zhì) 取烘干至恒重后的燕麥，將燕麥葉片、籽粒和莖稈混合粉碎后，過40目篩制成植物樣品進(jìn)行營品質(zhì)的測定。酸性洗滌纖維(ADF)，中性洗滌纖維(NDF)，粗蛋白(CP)，粗灰分(Ash)，粗脂肪(EE)，木質(zhì)素(ADL)均參照文獻(xiàn)[19]進(jìn)行。

1.5 利用灰色關(guān)聯(lián)度理論對10個燕麥品種進(jìn)行綜合評價的方法

試驗(yàn)采用熵權(quán)賦權(quán)法的灰色關(guān)聯(lián)理論，參考鄧聚龍[20]的方法，將10個燕麥品種作為一個灰色系統(tǒng)，對干重、葉莖比、株高、CP、ADF、NDF、EE、Ash和ADL共9個指標(biāo)進(jìn)行綜合評價。

(1)參考品種：參考品種是作為灰色系統(tǒng)中綜合評價的標(biāo)準(zhǔn)，本試驗(yàn)選取10個燕麥品種中干重、葉莖比、株高、粗蛋白、粗脂肪和粗灰分的最大值以及酸性洗滌纖維、中性洗滌纖維和木質(zhì)素的最小值建立參考品種X0。

(2)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化：將各指標(biāo)進(jìn)行無量綱初值化處理，即各參試品種的指標(biāo)除以參考品種對應(yīng)的指標(biāo)X'i(κ)=Xi(κ)/X0(κ)，然后根據(jù)無量綱初值化處理后的數(shù)據(jù)計(jì)算各點(diǎn)的絕對差，計(jì)算公式為：εi(κ)=|X0(κ)-Xi(κ)|。式中：Xi(κ)為第i個品種的第k個指標(biāo)的性狀值，i=1，2，……n，k=1，2，……m；X0(κ)為參考品種第k個指標(biāo)的性狀值。

(3)關(guān)聯(lián)系數(shù)計(jì)算：利用公式計(jì)算關(guān)聯(lián)系數(shù)：ε(κ)=(a+ρb)/[Δi(κ)+ρb]，式中：a=minmin|X0(κ)-Xi(κ)|=0；b=maxmax|X0(κ)-Xi(κ)|=0.6286；ρ為分辨系數(shù)，取值0.5。

1.6 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)在Excel軟件上進(jìn)行整理，用SPSS 20軟件對生產(chǎn)性能指標(biāo)和營養(yǎng)成分指標(biāo)進(jìn)行單因素方差分析，并用Duncan方法進(jìn)行多重比較，origin 9.0作圖，采用灰色關(guān)聯(lián)理論對參試品種的生產(chǎn)性能與營養(yǎng)指標(biāo)進(jìn)行綜合評價。所有的統(tǒng)計(jì)顯著性檢驗(yàn)P<0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同燕麥品種干草產(chǎn)量和葉莖比比較

10個燕麥品種的平均干草產(chǎn)量為6 981 kg·hm-2(圖1-A)，其中青燕1號的干草產(chǎn)量最高(8 772.1 kg·hm-2)，青引3號的干草產(chǎn)量最低(5 699.8 kg·hm-2)，另外青海甜燕麥的干草產(chǎn)量也較高(8 012 kg·hm-2)，10個燕麥品種的干草產(chǎn)量沒有顯著差異。10個燕麥品種的平均葉莖比為0.93(圖1-B)，其中加燕2號的葉莖比最高(1.12)，青燕1號的葉莖比最低(0.75)，青莜3號的葉莖比也較高(1.07)，加燕2號的葉莖比顯著高于其他燕麥品種(P<0.05)；白燕7號、青莜1號和青莜3號的葉莖比沒有顯著差異，但顯著高于青燕1號、青海甜燕麥、青引1號和林納(P<0.05)。

圖1 不同燕麥品種干草產(chǎn)量和葉莖比比較Fig.1 Comparison of hay yield and leaf-stem ratios of different oat varieties注：1：青燕1號，2：青引3號，3：加燕2號，4：白燕7號，5：青莜1號，6：青海甜燕麥，7：青引1號，8：青莜3號，9：阿壩燕麥，10：林納，不同字母表示差異顯著(P<0.05)，下同Note:1:Qingyan No.1,2:Qingyin No.3,3:Jiayan No.2,4:Baiyan No.7,5:Qingyou No.1,6:Qinghai Sweet Oats 7:Qingyin No.1,8:Qingyou No.3,9:Aba,10:Lean. Different lowercase letters indicate significant differences at the 0.05 level,the same as below

2.2 不同燕麥品種生長高度的變化

10個燕麥品種的最后平均株高為83.35 cm(表2)，其中青海甜燕麥的株高最高(107.87 cm)，青莜1號的株高最低(48.6 cm)，青引1號的株高也較高(100.67 cm)；在相同的時間段里青海甜燕麥的生長速率最快(1.35 cm·d-1)，青莜1號的生長速率最慢(0.55 cm·d-1)；在生長發(fā)育的前期青引1號生長最快(97.12%)、加燕2號生長最慢(27.76%)，在生長發(fā)育的后期青海甜燕麥生長最快(206.44%)、青莜1號生長最慢(128.53%)。10個燕麥品種后期的株高均顯著高于生長前期的株高(P<0.05)，10個品種中青燕1號、青海甜燕麥、青引1號、阿壩燕麥和林納的株高顯著高于其他燕麥品種(P<0.05)。

表2 不同燕麥品種生長高度變化Table 2 Comparison of growth height of different oat varieties/cm

注：同列不同小寫字母表示不同燕麥間差異顯著(P<0.05)，同行不同大寫字母表示不同時期差異顯著(P<0.05)。下表同

Note:Different lowercase letters within the same column show significant difference among different oat varieties at the 0.05 level,while different capital letters within the same line show significant difference among different times at the 0.05 level. The same as below

2.3 不同燕麥品種營養(yǎng)成分含量的比較

10個燕麥品種的平均粗蛋白含量為7.64%(圖2-A)，白燕7號的粗蛋白含量最高(8.54%)，青海甜燕麥和青莜1號的粗蛋白含量較低(5.35%和6.97%)，白燕7號的粗蛋白含量顯著高于青海甜燕麥和青莜1號的粗蛋白含量(P<0.05)。ADF含量在27.27%～37.50%(圖2-B)，其中林納的ADF含量最高(37.5%)，青莜1號的ADF含量最低(27.27%)，林納和青引1號的ADF含量顯著高于青莜1號和白燕7號的ADF含量(P<0.05)；林納的ADF含量比青莜1號的ADF含量高37.51%，比白燕7號高26.82%。NDF含量在49.73%～67.51%(圖2-C)，其中青海甜燕麥的NDF含量最高(67.51%)，青莜1號的NDF含量最低(49.73%)，青海甜燕麥、加燕2號、青引3號和阿壩燕麥的NDF含量顯著高于青莜1號的NDF含量(P<0.05)。EE含量在21.67%～58.33%(圖2-D)，其中青莜1號的EE含量最高(58.33%)，林納最低(21.67%)，林納、青海甜燕麥和青引3號的EE含量顯著高于其他燕麥品種的EE含量(P<0.05)。Ash含量在3.83%～5.23%(圖2-E)，其中青引3號的Ash含量最高(5.23%)，青海甜燕麥最低(3.83%)，青引3號、青莜1號、加燕2號和阿壩燕麥的Ash含量顯著高于其他燕麥品種的Ash含量(P<0.05)。ADL含量在23.81%～34.27%(圖-2-F)，其中青海甜燕麥的ADL含量最高(34.27%)，青莜1號的ADL含量最低(23.81%)，青海甜燕麥、白燕7號和青引1號的ADL含量顯著高于加燕2號和青莜1號的ADL含量(P<0.05)。

2.4 10個燕麥品種生產(chǎn)性能和營養(yǎng)品質(zhì)綜合評價

通過計(jì)算得出各指標(biāo)的熵值和權(quán)重(表3)，然后根據(jù)權(quán)重系數(shù)計(jì)算出10個燕麥品種的加權(quán)關(guān)聯(lián)度和等權(quán)關(guān)聯(lián)度(表4)，并以加權(quán)關(guān)聯(lián)度系數(shù)大小確定參試品種的優(yōu)劣順序，綜合評價結(jié)果由高到低依次為：青燕1號>青海甜燕麥>林納>阿壩燕麥>白燕7號>青莜3號>青引1號>青莜1號>加燕2號>青引3號。

圖2 不同燕麥營養(yǎng)成分含量的比較Fig.2 Comparison of nutrient content of different oat varieties

表3 各指標(biāo)的熵值及其權(quán)重Table 3 The entropies and its weights of the indicators

干重Hay yield葉莖比Leaf/stem株高Plant heightCPEEAshADFNDFADL熵值entropies0.987 0.982 0.980 0.990 0.967 0.992 0.988 0.991 0.984 權(quán)重weights0.2250.122 0.132 0.1070.068 0.054 0.081 0.084 0.063

3 討論

3.1 10個燕麥品種生產(chǎn)性能

產(chǎn)量不僅是衡量燕麥品質(zhì)的重要指標(biāo)，還是衡量其適應(yīng)性的重要指標(biāo)[21]。干草可以調(diào)節(jié)青飼料供給的季節(jié)性淡旺，緩沖枯草季節(jié)青飼料的不足。本研究中，10個燕麥品種中青燕1號的干草產(chǎn)量最高，這可能與青燕1號是早熟品種有關(guān)，低于馬力等[22]報道的青燕1號的干草產(chǎn)量，10個燕麥品種的平均干草產(chǎn)量低于徐長林[23]報道的結(jié)果，武俊英等[24]和趙寧等[25]研究表明產(chǎn)量差異可能是由于燕麥品種遺傳特性或生境等原因造成的，因?yàn)閻毫拥臍夂蚝屯寥罈l件常導(dǎo)致燕麥產(chǎn)量低或者不穩(wěn)，當(dāng)雄試驗(yàn)地由于海拔高氣溫低等不良條件導(dǎo)致燕麥產(chǎn)量低于前人的研究報道。另外因?yàn)樵诠酀{初期，燕麥中的營養(yǎng)干物質(zhì)累積不斷增加，葉子中的累積速度低于莖的累積速度，所以此時的燕麥產(chǎn)量達(dá)到最大，最適合刈割。

表4 參試品種間的關(guān)聯(lián)度排序Table 4 Correlation modulus of tested Avena varieties

株高是影響牧草產(chǎn)量的重要指標(biāo)，可以反應(yīng)出不同牧草的產(chǎn)草量差異[21]。一般情況下植株高的燕麥品種產(chǎn)量也相對較高，普通燕麥株高范圍為70～215 cm，本研究中，10個燕麥品種的平均株高83.35 cm，低于楊海磊等[26]和周青平等[27]報道的燕麥平均株高，高于彭先琴等[28]報道的燕麥最大株高81.53～90.54 cm，可能與燕麥品種本身遺傳特性和燕麥生長發(fā)育的環(huán)境有關(guān)。

葉莖比是用來衡量牧草適口性的重要指標(biāo)，比值越大說明燕麥葉量越豐富，營養(yǎng)品質(zhì)也越高。本研究結(jié)果表明，加燕2號的葉莖比最大，說明加燕2號的葉所占比最高、適口性更好，結(jié)果高于孫建平等[21]、徐長林等[23]結(jié)果，造成結(jié)果不一致的原因一方面可能與燕麥本身遺傳特性有關(guān)，另一方面還與當(dāng)?shù)貧夂驐l件、溫度和生態(tài)環(huán)境有關(guān)。另外葉莖比還與燕麥鮮草產(chǎn)量有關(guān)，由于葉片中含水量大，所以葉莖比大的燕麥品種產(chǎn)量也相對較大。

3.2 10個燕麥品種營養(yǎng)成分

CP是衡量牧草營養(yǎng)品質(zhì)的重要指標(biāo)之一，也是家畜所需的營養(yǎng)來源，ADF和NDF含量影響家畜的采食率和消食率，ADF越高，采食率越低，NDF越高，消失率越低，隨著燕麥的生長發(fā)育，其CP含量逐漸下降，而NDF和ADF的含量基本上是逐漸增加[10,29-30]。本研究CP含量與向潔等[10]研究結(jié)果相近，ADF和NDF含量均低于孫濤[31]的研究結(jié)果，說明本研究引種的10個燕麥品種在采食率和消食率方面優(yōu)于其他品種。根據(jù)楊海磊等[26]的研究報道發(fā)現(xiàn)在灌漿期間燕麥的營養(yǎng)成分積累最高。另外燕麥營養(yǎng)品質(zhì)與其葉莖比有關(guān)，葉莖比越高其營養(yǎng)物質(zhì)含量越多，營養(yǎng)品質(zhì)越高[32]。根據(jù)沈景林[33]研究表明，燕麥為需水較多植物，水分含量直接影響的燕麥的蛋白質(zhì)的含量，當(dāng)雄地區(qū)年降水量多，有利于燕麥蛋白質(zhì)的積累。參考中國禾本科干草質(zhì)量分級標(biāo)準(zhǔn)[34]，10個燕麥品種處了青海甜燕麥和青莜1號達(dá)到三級標(biāo)準(zhǔn)，其他品種均達(dá)到二級標(biāo)準(zhǔn)。

3.3 10個燕麥品種綜合評價

不同燕麥品種的優(yōu)劣性和適應(yīng)性不是由生產(chǎn)性能或營養(yǎng)成分單獨(dú)決定的，而是需要將生產(chǎn)性能和營養(yǎng)成分進(jìn)行綜合分析，所以10個燕麥品種的綜合評價需要運(yùn)用灰色關(guān)聯(lián)度進(jìn)行分析，灰色關(guān)聯(lián)理論廣泛用于各種綜合評價中，基于熵權(quán)賦權(quán)法的灰色關(guān)聯(lián)度可以應(yīng)用于燕麥，且結(jié)果準(zhǔn)確，評價品種的優(yōu)劣客觀可行，是一種較好的方法[35-36]。雖然灰色關(guān)聯(lián)度分析法能有效克服單項(xiàng)比較分析的缺點(diǎn)，但灰色關(guān)聯(lián)度評價分析也存在一些不足，如根據(jù)各性狀的相對重要程度對品種的主要性狀分別賦予不同的權(quán)重系數(shù)，有根據(jù)經(jīng)驗(yàn)及市場需求主觀確定各指標(biāo)的重要程度的主觀權(quán)重系數(shù)，有根據(jù)資料進(jìn)行整理、計(jì)算、分析得出的客觀權(quán)重系數(shù)，如何確定一個供參考的權(quán)重系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)尚待進(jìn)一步研究。

根據(jù)灰色關(guān)聯(lián)度理論得出適宜在當(dāng)雄種植的燕麥品種為青燕1號、青海甜燕麥和林納。當(dāng)雄海拔4 333 m，屬高原寒溫帶半干旱季風(fēng)氣候，年均降水量476.8 mm，降雨主要集中6～8月份，因此需選擇生長期較短的早熟品種，青燕1號為早熟品種、抗旱抗倒伏，因此可以選擇其在當(dāng)雄種植。通過實(shí)驗(yàn)樣地HOBO氣象設(shè)備得到2017年6-9月的平均氣溫為11.38℃，平均降雨量為353.7 mm，為暖干(極端暖)氣候，青海甜燕麥和林納中晚熟品種在此氣候條件下生產(chǎn)性能和營養(yǎng)品質(zhì)也有較好的表現(xiàn)。近40年來當(dāng)雄天然草地由于過度放牧導(dǎo)致出現(xiàn)了不同程度的退化，其生產(chǎn)力已不能滿足其需求。在當(dāng)雄種植燕麥不但能有效緩解天然草地的壓力，而且還能保護(hù)西藏的生態(tài)環(huán)境。

4 結(jié)論

在當(dāng)雄6-9月平均氣溫為11.38℃，平均降雨量為353.7 mm，為暖干(極端暖)氣候的氣候條件下，通過對參試10個燕麥品種的生產(chǎn)性能和營養(yǎng)品質(zhì)進(jìn)行綜合分析得出：青燕1號、青海甜燕麥和林納適宜在當(dāng)雄地區(qū)種植。