热带豆科饲用灌木引种筛选研究
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摘要：根据贵州种草养羊对饲用灌木的要求，应用模糊评分法对搜集和引进的20份饲用灌木的可饲生物量、种子产量、粗蛋白质、粗纤维、消化率、抗逆性、土壤容重、土壤有机质等主要性状进行了综合评估。结果表明，在参试的12个饲用灌木中，以紫穗槐最好，多花木蓝和白刺花次之，山毛豆最差，其他8个饲用灌木居中。因此，多花木蓝、羽叶决明、猪屎豆、柴穗槐、后刺花等在贵州种植具有较好的适应性、较高产量及饲用价值，可大面积推广应用，为贵州发展饲用灌木养羊选择提供科学依据。
中图分类号：S54 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2015）09-2179-06
贵州属于典型的喀斯特山区，全省喀斯特面积为10.9万km2，占全省国土面积的61.62%，且贵州山高坡陡，可用耕地少，人均耕地面积仅为446.89 m2，因此，发展大农业空间小。但贵州气候温和，雨量充沛，雨热同季，优良饲用灌草资源丰富，对于发展利用植物营养体的草地畜牧业有着天然的优越条件，其市场前景广阔。2001年，贵州省扶贫办以晴隆为试点，把扶贫开发与生态建设有机结合起来，实施种草养羊项目，创造了“晴隆模式”，取得了显著成效。近年来，贵州省农业科技发展规划已把种草养畜、发展草地生态畜牧业和石漠化综合治理作为重要工作之一；2011年贵州省种草养羊扶贫项目县已达43个，石漠化综合试点县达78个[1，2]。但由于人工草地存在对水肥管理水平要求较高等原因，导致其退化快，生产性能不稳定，生态防护功能降低，不仅给草地经济效益带来严重影响，也不利于石漠化综合治理的实施；加上山羊天生喜食灌木的习性（灌木采食量一般占全部采食量的50%～85%），仅依靠种植牧草已不能满足当前种草养羊及石漠化综合治理发展的需求。
贵州有饲用植物1 800余种，其中木本植物占相当大的比例，许多饲用灌木属于常绿植物，粗蛋白质和总能含量高，矿物质、维生素含量丰富，在传统养羊生产系统中占重要地位[4]。但是，目前针对贵州省尤其是低热河谷地区饲用灌木研究利用极少，为充分发挥饲用灌木在贵州省低热河谷地区种草养羊及石漠化治理中的作用，2008～2011年开展了热带豆科饲用灌木的引种筛选试验，以期为低热河谷地区饲用灌木引种及开发利用提供科学依据。
1 材料与方法
1.1 试验地自然概况
试验地为贵州省草业研究所独山基地，位于N 25°51′38″，E 107°33′26″，海拔951 m，年均气温15 ℃，极端高温34 ℃，极端低温-8 ℃；年均相对湿度82%。土壤为黄壤土，pH为5.97，有机质为1.698%、全氮为0.21%、水解氮为156.98 mg/kg干土、速效钾为110.20 mg/kg干土，土壤总体肥力水平为中等。
1.2 供试材料及来源
项目共收集引进饲用灌木20份，2007～2008年通过对其生长情况、越冬夏率、病虫害发生情况、可牧性等的初步观测后，于2009年筛选出其中13份进入正试。各饲用灌木名称及来源见表1。
1.3 试验设计
采用随机区组排列，小区面积5 m×6 m=30 m2，重复3次。云南羊蹄甲、羽叶决明、大翼豆采用条播，行距为50 cm ；其余10个品种采用穴播，株行距为50 cm×60 cm。施钙镁磷肥750 kg/hm2，有机肥30 t/hm2，2009年4月18日播种，每公顷播种量分别为：多花木蓝18 kg、云南羊蹄甲15 kg、羽叶决明11.25 kg、猪屎豆15 kg、山毛豆30 kg、木豆37.5 kg、圆叶舞草12 kg、紫穗槐30 kg、白刺花45 kg、大翼豆15 kg、美国合萌7.5 kg、胡枝子15 kg。
1.4 施肥管理
苗期中耕除草，当植株长到10 cm左右时，施复合肥150 kg/hm2作提苗肥；当植株长到50 cm（云南羊蹄甲、大翼豆和羽叶决明）至70 cm（其他10种）时，开始刈割，刈割后松土，并施复合肥225 kg/hm2，以促进其再生。
1.5 观察记载内容及方法
1.5.1 生育期观察记载 生育期记载时间以不漏测任何一个生育期为原则，播种后2～4 d观察1次，目测法测定。播种期：实际播种日期记载，以年/月/日表示；出苗期：有50%的幼苗出土后为出苗期，以年/月/日表示；分枝期：有50%的植株主茎长出侧枝时记载为分枝期，以年/月/日表示；现蕾期：有50%的花蕾出现时为现蕾期，以年/月/日表示；开花期：有20%植株开花为初花期；80%的植株开花为盛花期，以年/月/日表示；结荚期：有20%植株出现绿色荚果时为结荚初期；80%的植株出现绿色荚果时为结荚盛期，以年/月/日表示；成熟期：荚果脱绿变色，变成原品种固有色泽和大小、种子成熟坚硬为成熟，有80%种子成熟时为成熟期，以年/月/日表示；枯黄期：当植株的叶片达2/3枯黄时为枯黄期，以年/月/日表示；生育天数：由出苗至种子成熟的天数记载为生育天数；株高：于出苗期、分枝期、开花期及成熟期等生育期测定，每小区测定5株，计算比较各品种生长高度。每小区留10 m2作为物候期观察用。
1.5.2 产量测定
1）鲜干草产量测定：当植株长到50～70 cm时，开始刈割，留茬高度为20 cm，测产面积为15 m2。刈割后松土并施肥，以后植株再生长至50～70 cm时继续测产。计算小区鲜草产量和年总产量。每次测产后每小区取样1 000 g风干称重，折算小区干草产量和年干草产量。
2）种子产量测定：当种子达到蜡熟期时，将荚果摘下测定其鲜重，然后将荚果晒干，除去荚壳，称其净种子重量。每小区测产面积为15 m2，将其小区产量折算成公顷产量。
1.6 营养成分分析
在分枝期和开花期，12个品种分别取样500 g，装入布袋，室内风干、粉碎、混合均匀，放入样品瓶，贴上标签备用。测定干物质含水量、粗蛋白质、粗脂肪、粗灰分、无氮浸出物、粗纤维、钙和磷等营养成分。
1.7 样品体外消化率测定
采用改进的体外产气方法，具体步骤及缓冲液的配制参照丁学智等[5]和郭彦军等[6]的方法进行。称取约0.2 g样品，倒入已知重量的5 cm×3 cm尼龙袋中，袋内放入注射器，密封。抽取晨饲前黑山羊瘤胃液，取312.5 mL过滤后的瘤胃液加入装有1 000 mL蒸馏水并经38 ℃水浴预热的真空容器中，然后加入250 mL预先配制好的经38 ℃水浴预热的缓冲液，并持续通入CO2约10 min。取30 mL这种瘤胃液和缓冲液的混合物加入第一个注射器中，排净注射器中的空气，并用密封针头封闭注射器，保持真空状态，然后在38 ℃水浴摇床中培养。在发酵开始后96 h内读取不同时间的产气量。为防止注射器内压强过大影响，在48 h时统一排气一次。
样本体外干物质消化率（IVDMD）（%DM）=100×（样本重量―残渣重量）/样本重量
1.8 抗逆性观测
2009～2010年通过对参试灌木病虫害发生情况、生长适应性、耐旱、耐寒性等性能的综合观测情况进行综合评估，以1～10级分级表示，其中1级为最差，10级为最好。
1.9 土壤理化性状测定
2010年7月20日在样地内挖土壤剖面，在0～40 cm层次用环刀和铝盒均匀取样。用环刀浸水法测定土壤容重，用重铬酸钾法测定土壤有机质含量，以收获玉米后的裸地为对照。
2 结果与分析
2.1 物候期
由表2可知，2009年4月18日播种，播后19～37 d出苗，其中猪屎豆、圆叶舞草和白刺花等因种子硬实性问题出苗少且较晚，37 d后才出苗，其他9个品种19～24 d出苗；出苗后34～56 d分枝，其中分枝较早的猪屎豆、白刺花和美国合萌，为31～34 d，较晚的是木豆、圆叶舞草和达乌里胡枝子53～56 d才分枝；分枝后25～89 d参试9个品种现蕾，其中7月下旬现蕾的有多花木蓝、云南羊蹄甲、羽叶决明、美国合萌、大翼豆，9月下旬现蕾的是猪屎豆、木豆、圆叶舞草，山毛豆10月上旬才现蕾，而达乌里胡枝子、白刺花和紫穗槐分枝后265～304 d才现蕾；现蕾后13～28 d进入盛花期，其中当年8月中上旬开花的是多花木蓝 、云南羊蹄甲、羽叶决明、美国合萌和大翼豆，当年9月下旬～10月上旬开花的是猪屎豆、木豆、圆叶舞草、美国合萌，山毛豆于11月上旬才达初花期，而达乌里胡枝子、白刺花和紫穗槐于次年3月下旬至5月中旬才达盛花期；花期后41～137 d才成熟，其中9月底～10月上旬成熟的是羽叶决明、云南羊蹄甲、美国合萌、达乌里胡枝子、紫穗槐和白刺花，11月中下旬～12月上旬成熟的为多花木蓝、木豆、大翼豆，而山毛豆和圆叶舞草不能进入成熟期。
参试12个品种中，多花木蓝、达乌里胡枝子、紫穗槐、云南羊蹄甲、羽叶决明、猪屎豆、大翼豆当年均能完成整个生育期，而圆叶舞草和山毛豆仅达现蕾初期，可能是贵州11月下旬的气温达不到种子成熟所需积温而致，白刺花、达乌里胡枝子和紫穗槐种植当年不现蕾开花，次年才现蕾开花。另外，猪屎豆在7～8月高温多湿天气易出现烂根枯死现象。紫穗槐、白刺花、多花木蓝、美国合萌、达乌里胡枝子均能安全越冬，抗寒性好，开春后生长良好；其余7个品种不能安全越冬，霜冻后即冻死，须来年重播。
2.2 不同生育期株高及生长速度
由表3可知，在出苗期，参试品种除多花木蓝（0.26 cm/d）、紫穗槐（0.21 cm/d）和大翼豆（0.27 cm/d）生长较快外，其余9个品种生长速度均较慢，仅为0.05～0.11 cm/d；分枝期生长速度较快的是多花木蓝、猪屎豆、木豆、圆叶舞草，为1.92～2.26 cm/d，而其余8个品种为0.52～1.74 cm/d；开花期生长速度较快的是木豆、多花木蓝、白刺花、紫穗槐、大翼豆、美国合萌和圆叶舞草，为1.02～2.13 cm/d，生长速度较慢的是云南羊蹄甲、猪屎豆和达乌里胡枝子仅为0.31～0.81 cm/d；成熟期生长速度下降到0.26～0.98 cm/d，其中美国合萌仅为0.26 cm/d。
2.3 营养成分分析及体外消化率测定
2.3.1 营养成分分析 牧草适时刈割可兼顾高产和优质，同时促进下茬草的再生长。由表4可知，在初花期刈割的，粗蛋白质含量为15.21%～25.59%，其中猪屎豆最高为25.59%，圆叶舞草最低为15.21%，粗蛋白质含量在19%以上的有多花木蓝、羽叶决明、猪屎豆、紫穗槐、达乌里胡枝子、白刺花等。
粗脂肪含量较高的为木豆和美国合萌，为10.71%～11.82%，粗脂肪含量较低的为紫穗槐、白刺花和达乌里胡枝子，为2.42%～2.73%。粗纤维含量较高的是大翼豆、美国合萌、木豆、达乌里胡枝子等，为29.42%～37.28%，粗纤维含量较低的是羽叶决明、紫穗槐和圆叶舞草，为16.54%～19.26%。
钙含量较高的是多花木蓝、达乌里胡枝子和白刺花，为2.01%～4.11%，较低的是木豆和猪屎豆为0.96%～1.02%。磷含量较高的是圆叶舞草、山毛豆和羽叶决明等，为0.36%～0.41%，磷含量较低的是白刺花、大翼豆和美国合萌，为0.21%～0.24%。
在初花期刈割的参试12个品种中，粗蛋白质含量较高的是猪屎豆、羽叶决明、紫穗槐、白刺花和多花木蓝，为19.06%～25.59%；粗脂肪含量较高的是木豆、羽叶决明、美国合萌和山毛豆，为5.26%～10.71%；粗纤维含量较低的品种为羽叶决明、紫穗槐、圆叶舞草和猪屎豆等，为16.54%～20.61%；无氮浸出物含量较高的为紫穗槐、白刺花和羽叶决明，为41.18%～59.09%；粗灰分含量较高的是多花木蓝、圆叶舞草和大翼豆，为7.80%～8.51%；钙含量较高的是多花木蓝、达乌里胡枝子和白刺花，为2.01%～4.11%；磷含量较高的是圆叶舞草、山毛豆和羽叶决明等，为0.36%～0.41%。
2.3.2 体外消化率测定 由表4可知，体外消化率在同一时期的不同饲用灌木间差异较明显。即在初花期测定的12个参试品种中，体外消化率含量较高的品种为大翼豆、木豆、猪屎豆、紫穗槐、多花木蓝、白刺花、达乌里胡枝子、山毛豆、云南羊蹄甲，为60.28%～88.00%；体外消化率含量较低的是美国合萌、羽叶决明和圆叶舞草，为53.26%～55.39%。
2.4 生物产量及抗逆性
2.4.1 鲜草产量及种子产量 由表5可知，2009年4月18日播种至2010年12月30日止，12个参试豆科饲用灌木可刈割3～4次，其鲜草产量为7.76～56.82 t/hm2之间，其中多花木蓝鲜草产量最高，为56.82 t/hm2；而山毛豆产量最低，为7.76 t/hm2；紫穗槐、白刺花和美国合萌产量居中，为43.67～46.01 t/hm2。
12个参试品种中，多花木蓝、羽叶决明、猪屎豆、木豆、云南羊蹄甲、猪屎豆、紫穗槐、胡枝子、白刺花、大翼豆和美国合萌等10个品种能正常的开花结实，完成整个生育周期，而山毛豆和圆叶舞草能够开花，但不能结实。种子产量高低顺序为多花木蓝、木豆、羽叶决明、白刺花、美国合萌、紫穗槐、猪屎豆、大翼豆、云南羊蹄甲。
2.4.2 抗逆性测定 参试12个品种中，能够自然越冬、正常开花结实，完成整个生育周期的品种为多花木蓝、紫穗槐、达乌里胡枝子、白刺花和美国合萌；不能自然越冬，但能正常开花结实的品种为羽叶决明、云南羊蹄甲、大翼豆、猪屎豆和木豆，次年必须重新播种；而山毛豆和圆叶舞草不能自然越冬和正常开花结实。参试品种中，抗旱耐瘠薄性较强的品种为白刺花、多花木蓝、胡枝子、紫穗槐和美国合萌，其抗逆性达8～10级（表5）。
2.5 种植不同饲用灌木对土壤容重及有机质含量的影响
由表6可知，种植饲用灌木区的土壤有机质含量均比对照区（裸地）高，容重均比对照区（裸地）要低，这主要是因为灌木根系和枯枝落叶腐烂后，增加了土壤腐殖质，改善了土壤理化性状。参试灌木对土壤有机质的影响，以种植多花木蓝、紫穗槐、大翼豆、白刺花的较高，以圆叶舞草最低；对改善土壤团粒结构的作用从大到小的顺序为大翼豆、紫穗槐、白刺花、多花木蓝、云南羊蹄甲、山毛豆、猪屎豆、美国合萌、木豆、达乌里胡枝子、圆叶舞草。
2.6 不同饲用灌木的综合评价
由于仅靠单项指标来衡量不同牧草品质优劣是不全面的，因此，有必要对不同饲用灌木的经济、生态效能进行综合评价。本研究根据种草养羊和饲用灌木的要求，按经济效益、生态效益并重的原则，筛选出鲜草产量、种子产量、粗蛋白含量、粗纤维、体外消化率、抗逆性、土壤容重、土壤有机质等8个经济和生态指标进行模糊评分。将各品种的单项性状指标按顺序排名并评分，共有12个品种，对某一性状指标最优的品种排第1名评12分，依次排列下去，最差的品种排1分；对某一性状指标有几个品种排名相同的，取几个品种应占名次分数的平均值，依次类推，若第i个品种第j个指标为qij，则第i个品种的综合值Q=∑λjqij（I=1，2，…，n），其中λj是第j个指标的权重（各性状的权重值是应用层次分析法，根据1～9个比率极度法，并结合本研究对牧草的要求，构造AHP判断矩阵，用解最大特征根及其相应特征向量的方法，编制程序在微机上求解，结果如表7。
根据各指标数据，如对鲜草产量而言，多花木蓝最高，计12分，紫穗槐次之，计11分…，山毛豆最低，评1分（粗纤维、土壤容重的数值越大得分越低）。
由各参试草种模糊评分的评价结果可知，多花木蓝、羽叶决明、猪屎豆、紫穗槐、白刺花、达乌里胡枝子等模糊综合评价值较高，达7.792～11.365，表明其饲用价值及生产性能综合性状较好，是该地区种草养畜及生态建设用优良饲用灌木，可大面积推广应用。
3 小结与讨论
本试验结果表明，多花木蓝、紫穗槐、白刺花、达乌里胡枝子、羽叶决明、云南羊蹄甲、猪屎豆、大翼豆、美国合萌等在贵州可正常生长，且具有一定可饲生物产量和较高的饲用价值，可用于当前种草养羊、灌丛草地建植及边坡绿化等方面大力推广应用。
不同类型的饲用灌木其总体功能差异较大，本研究采用生态、经济、社会效益并重的原则，利用模糊评分法进行贵州适生灌木筛选。结果表明，多花木蓝、羽叶决明、猪屎豆、白刺花、紫穗槐等饲用灌木总体性能较好，是该地区优良的饲用灌木，可大面积推广应用。
贵州立地条件复杂，生态类型多样。不同生态条件及不同利用需求，对饲用灌木的需求也千差万别，但由于时间和条件限制，许多问题还有待进一步研究。
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