10份梯牧草植株形态特征与产量分析及评价

摘要：【目的】综合分析与评价10份梯牧草植株形态特征与产量性状，为筛选出适合新品种培育的优异种质材料提供依据。【方法】以收集的新疆不同地区9份野生梯牧草和1份栽培种为材料，采用同质园试验，通过主成分、聚类及灰色关联度等分析与评价筛选优异种质。【结果】（1）10份梯牧草材料之间除茎节数、穗宽和千粒重外，其他指标均存在显著性差异；变异系数在 5 . 3 2 % ～ 3 0 . 1 5 % ，其中穗叶距变异最大。（2）在产量性状上，不同材料间差异性显著，牧草产量在，种子产量在 0（3）牧草产量与旗叶长呈显著正相关，与穗叶距呈极显著负相关;种子产量与株高呈显著正相关关系，与茎粗、叶宽和穗长呈极显著正相关关系，与穗叶距呈极显著负相关关系；千粒重与植株形态特征之间差异性不显著。（4）前6个主成分累积贡献率达 7 6 . 4 7 % 。（5）聚类分析将梯牧草分为4个类群，其中和表现出植株最高、旗叶较长、穗叶距最小、穗部较大、种子饱满、鲜草产量和种子产量最高。【结论与两份材料各特征的表现均较其他材料优异，可作为优异种质材料选择的首选对象。

中图分类号：S812 文献标志码：A 文章编号：1001-4330（2025）02-0454-09

0 引言

【研究意义】梯牧草（PhleumpratenseL.）系禾本科（Poaceae）梯牧草属（PhleumL.）多年生草本植物[1，2]，原产于欧亚大陆温带地区，现遍及温带、寒温带和近北极的气候区，是适应冷凉潮湿环境的栽培牧草[3]。我国是世界上野生梯牧草的产区之一，资源丰富，基因资源优良[4]。梯牧草饲用价值高、抗逆性强、适应性广和营养价值高，是维持奶牛高产、赛马保镖、食草宠物的首选功能性饲草；同时其发达的根系能够吸收和沉积铅、镉、砷、汞等重金属离子，通常作为混播草地的优势草种及退化草地生态修复草种，具有较高的推广和应用价值[5.6]。开展梯牧草种质资源植株形态学特征和产量性状的研究，有利于该物种优异种质资源的挖掘与创新，对种质资源鉴定、性状评价和育种等具有重要意义。【前人研究进展】王凤宇等[7]研究表明，590份燕麦（Vena sativaL.）种质资源的株高、叶片、茎节数等性状对燕麦种子产量影响较大，株高、倒二叶花序以及茎粗与茎部特性、分蘗特性和叶部特性之间均存在显著相关关系；景芳等[8]对12份燕麦的生产性能及适应性研究，发现影响种子产量的因素有很多，主要包括粒数、粒重、千粒重等，其中任何一个因素的变化，都可引起产量的变化；哈雪等对5份草地早熟禾（Poapratensis）种子产量相关指标研究，16个种子产量相关指标均呈正态分布，千粒重变异系数最小，改良潜力较小；每花序种子数变异系数最大，可选择范围较宽。【本研究切入点】有关新疆不同区域的野生梯牧草材料植株形态特征分析文献研究较少，需研究新疆不同区域梯牧草种群在植株形态学特征及其差异性。【拟解决的关键问题】以不同来源的野生梯牧草与栽培种为研究对象，测定分析植株形态特征（株高、茎部性状、叶片性状及种子性状）及产量（牧草产量、种子产量），筛选敏感指标，遴选出优异种质材料，为梯牧草的种质创新和品种选育提供科学依据。

材料与方法

1.1 材料

1.1.1 研究区概况

试验地位于天山北坡乌鲁木齐县南山谢家沟新疆农业大学草原试验站 E），海拔，地处温性草原带，属于典型中温带大陆性气候，年均气温，年均降水量3 0 3 m m ，降水主要集中在 5 ～ 1 0 月，无霜期 1 2 0 ～ 1 4 0 d ，年均蒸发量。土壤为山地栗钙土， 0 ～ 2 0 c m 土层有机碳含量 1 5 . 3 9 g / ，全氮含量 1 . 4 9 g / k g ，全磷含量 0 . 6 9 g / k g 。

1.1. 2 梯牧草

试验材料共10份，其中9份为 2 0 2 0 ～ 2 0 2 1 年8月采自天山北坡西段的昭苏县和尼勒克县、天山北坡中段乌鲁木齐市的野生材料，1份由岷县方正草业开发有限责任公司提供的栽培种岷山猫尾草。表1

表1 梯牧草材料来源

1.2 方法

1. 2.1 试验设计

试验采用同质园方法。试验小区采用随机区组设计，每一小区面积为次重复，共30个小区，各小区间距 5 0 c m 。2021年9月8日进行播种，按照条播方式，行距，播种量统一设定为。试验地实行统一管理，除在生长季节进行杂草防除之外，未实施其他管理措施。

1.2.2 测定指标

于2022年7＼～8月分别在牧草抽穗期和种子成熟期对植株形态特征、牧草与种子产量进行取样测定。

1 . 2 . 2 . 1 植株形态特征

在抽穗期，每小区采集形态完整的植株10

株，测定株高、茎粗、旗叶长、旗叶宽、叶长、叶宽、茎节数和穗叶距、穗长、穗宽、种子长和种子宽。

1. 2. 2. 2 产量性状

牧草产量：在抽穗期，选取 1 m × 1 m 的样方进行刈割，留茬高度，每个小区重复3次，换算成每公顷鲜草产量。

种子产量：种子成熟期，每小区取的样方收获籽实，称重并换算为每公顷种子产量。

干粒重：取1000粒种子，称重，重复3次，取平均值。

1.3 数据处理

数据采用MicrosoftExcel2021处理，计算平均值、标准差和变异系数;采用SPSS23.0进行相关性分析、主成分分析、聚类分析[1]

2 结果与分析

2.1 植株形态学特征

研究表明，10份梯牧草材料，除茎节数、穗宽、千粒重差异性不显著，其他性状均存在显著性差异（。变异系数在 5 . 3 2 % ～ 3 0 . 1 5 % 变化，其中变异系数最大的是穗叶距，为3 0 . 1 5 % ;其次是叶长，为 1 6 . 1 2 % ;最小的是种子宽，为 5 . 3 2 % ，其中株高、旗叶长、茎节数、种子长的变异系数均低于 10 % 。表2

2.2 不同区域梯牧草产量性状对比

2.2.1 牧草产量

研究表明，不同材料之间牧草产量存在显著性差异，产量区间为。其中产量最高，达，显著高于除外的其他7份材料（）。图1

2.2.2 种子产量

研究表明，各材料之间种子产量差异甚大，最低与最高为。材料种子产量最高，达，显著高于其他材料（，较高 6 7 . 5 5 % ，差异显著（ P lt; 0.05）。各材料之间种子千粒重差异性不显著。

图1采自不同区域梯牧草牧草产量的比较Fig.1Comparisons of forage yield of Phleumpratense（L.）fromdifferentregions

2.3 相关性

研究表明，牧草产量与旗叶长呈显著正相关关系（），与穗叶距呈极显著负相关关系（）；种子产量与株高呈显著正相关关系（），与茎粗、叶宽和穗长呈极显著正相关关系（ ⋅ P lt; 0 . 0 1 ），与穗叶距呈极显著负相关关系（ P lt; 0 . 0 1 ）。千粒重与植株形态学特征差异性不显著。表3

图2采自不同区域梯牧草材料种子产量的比较

图3采自不同区域梯牧草材料种子千粒重的比较Fig.3Comparisons of 10Oo -grain weight ofseedsfrom different regions

2.4 主成分

研究表明，前6个主成分因子的特征值均大于1，累计贡献率达到 7 6 . 4 7 % ，包含了植株形态特征指标及产量的大部分信息，可以作为主要性状指标。第1主成分特征值为4.503，贡献率为3 0 . 0 1 8 % ，正向荷载最大的是旗叶长（0.791），其次是种子产量（0.78）与茎粗（0.74），负向载荷最大的是穗叶距（-0.504）；第2主成分特征值为1.974，贡献率为 1 3 . 1 5 9 % ，正向载荷最大的是旗叶宽（0.596），其次是穗叶距（0.507）与茎节数（0.484），负向载荷最大的是牧草产量（-0.568）；第3主成分特征值为1.488，贡献率为 9 . 9 2 3 % ，正向载荷最大的是种子长（0.524），其次是千粒重（0.489）与种子宽（0.396），负向载荷最大的是茎节数（-0.420）；第4主成分特征值为1.443，贡献率为 9 . 6 1 2 % ，正向载荷最大的是穗长（0.676），其次是株高（0.485）与穗叶距（0.418），负向载荷最大的是牧草产量（-0.461）;第5主成分特征值为1.052，贡献率为 7 . 0 1 2 % ，正向载荷最大的是种子长（0.485），其次是牧草产量（0.336）与茎节数（0.264），负向载荷最大的是叶长（-0.503）；第6主成分特征值为1.011，贡献率为 6 . 7 3 8 % ，正向载荷最大的是穗宽（0.529），其次是株高（0.336）与叶长（0.308），负向载荷最大的是种子宽（-0.435）。表4

表3采自不同区域梯牧草植株形态特征与产量的相关性注：**表示在0.01水平上显著相关，*表示在0.05水平上显著相关 Notes：**means significant correlationattheO.O1level，*means significant correlationatthe 0.O5level

表4采自不同区域梯牧草植株形态与产量主成分的比较Tab.4 Comparison of plant morphology and yield principal components of Phleumpratense（L.）fromdifferentregions

2.5 不同区域梯牧草植株形态特征指标及产量的聚类表现

研究表明，在欧氏距离为5处，可将供试材料分为4大类群。第1类群包括份材料，这类材料表现为植株低矮，旗叶短，穗叶距大，穗部较小，种子不饱满，牧草产量和种子产量较低，千粒重较小的特征;第2类群含份材料，该类材料表现为植株较高，旗叶较短，穗叶距较大，穗部较小，牧草和种子产量低的特征；第3类群包括T，份材料，表现为植株高大，旗叶较长，穗叶距小，穗部较大，种子饱满，牧草和种子产量均高；第4类群包括份材料，各项指标中除旗叶长度、种子千粒重表现突出外，在株高，旗叶长，穗叶距、种子饱满程度，以及牧草和种子产量上也表现出一定的优势。图4

图4采自不同区域梯牧草植株形态特征指标及产量的聚类Fig. 4Cluster analysis of morphological characteristicsandyieldofPhleumpratense （L.）plantsfromdifferentregions

2.6 不同区域梯牧草形态特征指标及产量的综合评价

研究表明，各参试材料的形态学特征指标和产量各指标间的关联系数在 4 . 3 5 % ～ 1 5 . 0 0 % 。各因子的重要性差异可由关联度大小反映，某因子的关联度越大，此因子对梯牧草材料的影响越大，其关联度排序依次为，综合个梯牧草材料的形态特征和产量进行评价，以表现最为优异。表5

表5采自不同区域梯牧草形态特征指标及产量的综合评价 Tab.5 Comprehensiveevaluationof morphological characteristicsand yieldofPhleumpratense（L.） collected from differentregions

3讨论

3.1变异系数能反映各材料形态学特征间变异程度的大小，系数越大，变异程度越大[12-13]。吕伟等[14]、孙铭等[15]认为变异系数大于 10 % 时，表明样本间存在显著差异。在研究中，植株形态学特征变异系数为 5 . 3 2 % ～ 3 0 . 1 5 % ，其中茎粗、旗叶长、叶长、叶宽、穗叶距、穗长和穗宽变异系数均大于 10 % ，说明不同性状间差异较大，可见供试梯牧草材料遗传基础较广，与遗传背景丰富，在实际育种中可将这些指标作为首要性状进行选择。株高、旗叶长、茎节数、种子长变异系数小，说明这些性状比较稳定，改良的可能性较小。

3.2牧草产量是衡量其生产和经济性能的重要指标[16]。研究中不同材料之间牧草产量有显著差别，低者鲜草产量为，最高者达到，最低与最高之间相差5 3 . 1 6 % ，该结果与虎凌云等[17]的研究一致，即不同材料在产量上出现差异，可能与材料的来源背景以及对试验区生境的适应性不同而所致。相关系数反映了不同性状之间的相关程度，可用于选择多个相关性状[18-19]。试验研究发现，牧草产量与旗叶长呈显著正相关关系（与穗叶距呈极显著负相关关系，与周镇磊等[20]研究结果一致，说明穗叶距是影响梯牧草材料牧草产量的关键因子。梯牧草植株形态特征指标和牧草产量之间存在一定相关关系，相互制约或者相互促进。3.3杜文化等[2]研究表明，梯牧草种子产量的构成因素主要有单位面积有效穗数、穗粒数、单穗粒重和千粒重。研究中材料种子产量最高。通过相关性分析发现，种子产量还与茎粗、叶宽和穗长呈极显著正相关关系，提高种子产量还可以从提高茎粗、叶宽和穗长来实现，

主成分分析通过降维的方法可以清晰地反映造成群体差异的主要原因。研究对10份梯牧草材料的17个性状指标进行主成分分析，结果前7个性状指标主成分的累计贡献率达 7 7 . 5 0 5 % ，表明7个综合指标可代表全部数据绝大部分的信息量。聚类分析是研究牧草的亲缘关系及起源的常用手段，可以直观体现种质个体间相关性的分类。使用聚类分析的方法对10份梯牧草进行划分，4个类群间具有明显差异。在生产实践中可按照具体的情况和需要选择合适的评价方法对牧草进行综合评价，以发现更多的优质资源[22]

4结论

10份梯牧草材料除茎节数、穗宽、千粒重外，其他指标均存在显著性差异；变异系数在 5 . 3 2 % ～ 3 0 . 1 5 % ，其中穗叶距变异最大。产量性状上，10份材料的牧草产量在 5 2 3 3 . 3 3 ～ 9 8 4 4 . 3 3 k g / ，不同材料间差异性显著；种子产量在34.08 。牧草产量与旗叶长呈显著正相关，与穗叶距呈极显著负相关；种子产量与株高呈显著正相关，与茎粗、叶宽和穗长呈极显著正相关，与穗叶距呈极显著负相关；千粒重与植株形态学特征差异性不显著。前6个主成分累积贡献率达 7 6 . 4 7 % 。将梯牧草分为4个类群，其中和表现出植株最高、旗叶较长、穗叶距最小、穗部较大、种子饱满、牧草产量和种子产量最高的特点。与材料总体表现较为突出，可作为优异材料筛选的首选对象。

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Analysis and evaluation of morphological characteristics and yield of1O Phleum pratense（L. ）plants

HAN Xiqing，ZHANG Xianhua，YUAN Hui，XIONG Hui，SA Chenghui （Xinjiang Key Laboratory of Grassand Resources and Ecology/College of Grassland Science，Xinjiang Agricultural University， Urumqi 830052，China）

Abstract：【Objective】 To study 9 wild Phleum pratense （L.） from diferent regions of Xinjiang and 1 cultivated species with a view toanalysis of theplant morphological characteristics andyield traitsand evaluation the excellnt germplasm materials for the cultivation of new varieties.【Methods】In this study，the homogeneous garden test and determination method were used to analyze and evaluate the excellent germplasm by principal component，clustering and grey correlation degree.【Results】（1） There were significant diffrences in other indexes among 1O Phleum pratense （L.）materials except for stem node number，panicle width and 1000-grain weight. The coefficient of variation was between and ，and the variation of ear leaf distance was the largest.（2）In terms of yield traits，the forage yield was between 5，233.33 and （2 ，and the seed yield was between 34. O8 and . （3）Forage yield was significantly positively correlated with flag leaf length andsignificantly negatively correlated with ear leaf spacing. There was a significant positive correlation between seed yield and plant height，a significant positive correlation between seed yield and stem diameter，leaf width and ear length，and a significant negativecorelation between seed yield and ear leaf distance.There was no significant diference between lOOo -grain weight and plant morphological characteristics.（4）The cumulative contribution rate of the first six principal components was .（5） and showed the highest plant，longer flag leaf， smallest ear leaf distance，larger ear，full seed，highest fresh grass yield and seed yield.【Conclusion】The characteristics of and are better than other materials，which can be used as the first choice for the selection of excellent germplasm materials.