全 文 ：文章编号: 1007-0435( 2002) 04-0265-05
几种苜蓿属植物植株热值研究
毕玉芬 , 车伟光
(云南农业大学 ,昆明　 650201)
摘要: 用氧弹式自动测热仪测定苜蓿不同种群植物体的热值。 结果表明 ,引自北疆的野生苜蓿蕴藏着重要的抗性
和光能累积资源 ,其叶片狭窄、叶重 /总株丛重比值低、茎重占总株丛重的比值高、生长习性值低 (斜生性强 )。 引自
气温较高 ,湿度较大地区的苜蓿 ,其热值低于干燥寒冷地区。中性和近中性土壤有利于苜蓿热值积累和光能累积。
关键词: 苜蓿 ; 热值
中图分类号: S541　　　文献标识码: A
Studies on the Calorif ic Value of Medicago Populations
BI Yu-fen, CHE Wei-guang
( Yunnan Agricu ltural University, Kunming 650201 China)
Abstract: The calorific value of Medicago populations f rom no rthern Xing jiang and cul tiv ars w ere
measured using Parr mea surement. The results show ed tha t the wi ld Medicago populations f rom no rthern
Xing jiang contain the major resources of resistant and high light energy cumulativ e rate. This result
rela ted to the mo rphological characters o f thin leave, low er rate fo r leave w eight /total plant w eight and the
low er value fo r grow th habit ( oblique g row th) . The Medicago popula tions w hich g row in the regions of
higher tempera ture and humidi ty condition contain low er calo rific v alue than that o f drier and colder
condition. Th e soil which w as modera te pH has the advantag e of cumulating calo ri fic value.
Key word: Medicago populations; Calo rific v alue
　　植物生产力的形成是能量固定、积累和转化的
过程。在植物的光合作用中 ,只有少部分太阳能被植
物所固定 ,其中一半以上被植物体的呼吸作用所消
耗 ,余者以有机物的形式积累下来 ,成为可利用的生
物潜能。植物潜能可以用植物热值表示 ,即 1g干物
质在完全燃烧的条件下 ,并在一定温度时所释放的
能量数。植物热值较有机物重量更直接地反映了植
物对太阳能的固定和累积情况 ,是评价植物化学能
累积率高低的重要指标 ,因此可作为评价苜蓿固定
和累积太阳能能力的指标之一。
苜蓿属 (Medicago)植物是世界上分布最广泛
的优良牧草 ,全世界至今已记载 60多个种 [1 ]。 中国
是世界上苜蓿品种资源较为丰富的国家之一 ,有苜
蓿属植物 12个种 , 3个变种 , 6个变型 [ 2～ 3 ]。苜蓿以
其能提高土壤肥力、高产稳产和较高的饲用价值而
受到重视 [1 ]。苜蓿营养体是构成苜蓿生产力的主要
因素 ,光能转化率是影响苜蓿营养体构建的重要指
标 ,而热值是植物对太阳能转化效率的直接地反映。
对苜蓿属植物热能的研究可以揭示不同苜蓿种群光
化学能转化为生物潜能的转化效率 ,为选择光能累
积率高的品种资源及品种布局的科学化提供依据。
1　材料和方法
1. 1　收集国内外苜蓿种质资源 45份 (见表 4)。 其
中引自北疆的 27份 ,由卢欣石等提供 ,包括野生材
收稿日期: 2001-03-22; 修稿日期: 2002-07-18
基金项目: 国家自然科学基金项目 ( 39670449)和云南省自然科学基金项目 ( 2001C0037M )资助
作者简介: 毕玉芬 (1960-) ,女 ,博士 ,教授
第 10卷　第 4期
　 Vol. 10　　 No. 4
草　地　学　报
ACTA AGRESTIA SIN ICA
　 2002年　 12月
Dec.　 2002
料 ,栽培驯化材料 ,以及在该地区长期种植的国外材
料 ,如猎人河苜蓿 (Medicago sativa L. cv. Hunter
riv er等 )。 并附有原产地土壤 pH及草地类别等资
料。 17份紫花苜蓿 (对照 )由甘肃农业大学曹致中教
授提供 ,分别来源于中国 ( 7份 )、美国 ( 6份 )、前苏联
( 1份 )、秘鲁 ( 1份 )、前捷克斯洛伐克 ( 1份 )和阿根廷
( 1份 ) ,另 1份紫花苜蓿 (对照 )品种由卢欣石等提供。
1. 2　试验区设在甘肃农业大学草业学院校内试验
区。海拨 1525m ,年均日照 2440～ 2640h,年辐射量
130kcal /cm2 ,年均气温 9. 10℃ ,≥ 0℃的年积温
3816. 3℃ ,年均降水量 327. 7mm ,年均蒸发量
1468mm,大气相对湿度 59% ,无霜期 196d。试验区
土壤全 N量 0. 051% ,速效 N 5. 23mg /100g.土 ,全
P量 0. 037% ,速效 P 0. 89mg /100g .土 ,有机质含量
0. 52% , pH8. 65。 土壤属于盐土轻壤土。
1. 3　试验采用随机区组设计 ,重复三次。 1996年 4
月播种前浸种 ,对硬实种子进行擦破种皮处理。营养
钵育苗 ,培养土含 33%炉灰 , 62%沙壤土和 5%的
N、 P、 K复合肥。温室温度 24℃左右 ,自然光照并配
置 120 W日光灯以铺助光照。待幼苗健壮后移栽于
试验田 ,单株种植 ,行距 20 cm ,株距 10 cm。根据苗
期生长状况实行补苗和间苗。生长期间进行常规的
灌溉 ,防虫和除草等管理。
1. 4　 1997年 8月测试株丛高度、叶面积、叶宽、茎 /
株丛重、叶 /株丛重、生长习性 (植株主茎与地面夹角
> 30
0为 1,示斜生 ;夹角> 600为 3,示直立 ;夹角在
30
0至 600之间为 2,示半直立 )等项 ,共测三次 ,每
次相隔 7d,在各供试材料中随机取 10株 ,最后以平
均值定性。
1. 5　草地类别值用综合顺序分类法 [5 ]确定 ,即用全
年> 00积温确定生境的热量状况 ,以草原湿润度 ( K
值 )确定生境的湿润状况 ,将具有同一热量级和湿润
度级者相结合 ,在分类检索图 ( 56个类别 )上确定供
试材料的类别值。
1. 6　采用美国 Pa rr氧弹式自动测热仪测定不同种
群植株的热值。样品为等量 (各 500g )盛花期和枯黄
期的样本。重复二次 ,干燥 (干燥箱 76℃ )至恒重后 ,
用 FSJ-14植物样品粉碎机粉碎后 ,备用。
1. 7　采用方差分析、多元线性回归和多元相关分析
( PLHX)等数据处理方法对供试材料的热值以及叶
重 /总株丛重、生长习性值、叶宽、 pH、草原类别值和
等位基因与苜蓿植物体热值相关关系进行分析。
2　结果与分析
2. 1　于 1997年 12月对参试苜蓿材料进行热值测
定 (见表 1、 2)。北疆苜蓿属材料和紫花苜蓿 (对照 )
热值的方差分析结果表明 ,供试材料间热值差异极
显著 ( P < 0. 01)。
表 1　北疆苜蓿属种群热值方差分析
Table 1　Variance analysis of calo rific v alue
fo r Medicago populations from nor thern Xinjiang
来源 Resou rce DF SS Ms F F0. 01
材料 Material 28 335424 11979. 43 22. 338 2. 41
误差 Errors 29 15552 536. 2759
总和 Total 57 350976
表 2　紫花苜蓿对照组种群热值方差分析
Table 2　Variance analysis of calo rific v alue
fo r cultiv ars o f M . sativa as cont rol
来源 Resou rce DF SS Ms F F0. 01
材料 Material 18 313920 17440 60. 203 3. 00
误差 Errors 19 5504 289. 684
总和 Total 37 319424
表 3　热值与形态、等位基因和生态因子的相关系数
Table 3　 Cor relation coefficient o f calo rific
v alue w ith mo rpho log ical cha racte rs,
ecolog ical facto rs or allele frequency
与热值相关的因素
Factors
偏相关系数
Co rrelation
茎 /株丛重 Stem /canop y w eigh t 0. 326
生长习性 Grow th habi t -0. 231
叶 /株丛重 Leaf /can opy w eigh t -0. 366
叶宽 Leaf w idth -0. 531*
pH -0. 638*
草地类别值 Gras sland type value -0. 996*
2. 2　不同材料间差异显著性水平各异。在总体水平
上 ,野生种群较栽培种群热值高 (表 4)。
2. 3　在形态特征方面 ,叶重 /总株丛重、生长习性值
和叶宽与苜蓿植株体热值呈显著的负相关 ,而与茎
重 /总株丛重呈正相关。 在参试苜蓿材料中 ,叶片窄
的种群比叶片宽的具有较高的热值。生长习性值高 ,
植株直立生长特性强 ,而相应的热值降低 ,茎重占总
株丛重的比值高 ,植株热植高。上述结果表明野生苜
蓿种群比栽培种群热值高。
266 草　地　学　报 第 10卷
表 4　北疆苜蓿属植物和紫花苜蓿 (对照 )热值及其显著性检验
Lable 4　 LSD pairwise compa rison o f means of calo rific va lue fo r Medicago populations
from nor thern Xing jiang and cultiv ar s as cont ro l
材料代号
Mat erial No.
种名
Species
原产地
Orig inal si te
热值 ( J/g )
Mean( J/g )
显著性检验
F-test F0. 01
新疆北部苜蓿属材料
The popula tion of
Medicago from
not he rn Xinjiang
10
紫花苜蓿 (原变种 )
Medicago sat iva var.
新疆阿勒泰
Alet ai of Xi njiang
17503. 445 Ⅰ
03
多变苜蓿 (变型 )
Medicago sat iva M artyn.
新疆富蕴阿西林
Fuwen-ax ilin o f Xinjiang
17454. 720 Ⅰ
19
紫花苜蓿 (杂合体 )
Het ero zygo te o f Medicago sativa
新疆和克赛尔
Hebukesaer o f Xinjiang
17382. 428 Ⅰ
04
黄花苜蓿 (原变种 )
Medicago sat iva var.
新疆富蕴库尔特
Fyunkuerte of Xinjiang
17315. 138 Ⅰ
06
黄花苜蓿 (原变种 )
Medicago sat iva var.
新疆富蕴库尔特
Fyunkuerte of Xinjiang
17308. 712 Ⅰ
2
多变苜蓿 (变型 )
Medicago sat iva M artyn.
新疆奇台
Qitai of Xinjiang
17295. 987 Ⅰ
0
黄花苜蓿 (原变种 )
Medicago sat iva var.
新疆塔城
Tacheng of Xinjiang
17279. 641 Ⅰ Ⅰ
6
多变苜蓿 (变型 )
Medicago sat iva M artyn.
新疆托斯托别特
Tuosituobie te of Xinjiang
17249. 187 Ⅰ Ⅰ
8
紫花苜蓿 (杂合体 )
Het ero zygo te o f Medicago sativa
新疆奇台
Qitai of Xinjiang
17235. 395 Ⅰ Ⅰ
1
黄花苜蓿 (原变种 )
Medicago sat iva var.
新疆昌吉北塔山
Beita mountain o f Xinjiang
17222. 657 Ⅰ Ⅰ Ⅰ
5
多变苜蓿 (变型 )
Medicago sat iva M artyn.
新疆富蕴库尔特
Fyunkuerte of Xinjiang
17178. 821 Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ
1
多变苜蓿 (变型 )
Medicago sat iva M artyn.
新疆博乐 84团
Bo le regiment No. 84 o f Xinjiang
17166. 828 Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ
5
多变苜蓿 (变型 )
Medicago sat iva M artyn.
新疆新源堪撒乡
Xinyuan kansa town of Xi njiang
17142. 193 .Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ
6
紫花苜蓿 (杂合体 )
Het ero zygo te o f Medicago sativa
新疆布尔津
Buerjin o f Xinjiang
17136. 940 . .Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ
9
黄花苜蓿 (原变种 )
Medicago sat iva var.
新疆阿勒泰孟克
Alet ai-mengke of Xinjiang
17119. 087 . .Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ
7
多变苜蓿 (变型 )
Medicago sat iva M artyn.
新疆富蕴库尔特
Fyunkuerte of Xinjiang
17023. 583 . . .Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ
8
紫花苜蓿 (杂合体 )
Het ero zygo te o f Medicago sativa
新疆和布克赛尔
Hebukesaer o f Xinjiang
1700. 793 . . .Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ
7
多变苜蓿 (变型 )
Medicago sat iva M artyn.
新疆阿斯托别特
Tuosituobie te of Xinjiang
16993. 653 . . . .Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ
8
紫花苜蓿 (杂合体 )
Het ero zygo te o f Medicago sativa
新疆
Xinjiang
16956. 230 . . . .Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ
13
紫花苜蓿 (杂合体 )
Het ero zygo te o f Medicago sativa
新疆福海
Fuhai of Xi njiang
16927. 179 . . . .Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ
11
多变苜蓿 (原变种 )
Medicago sat iva M artyn.
新疆阿勒泰市
Alet ai ci ty of Xinjiang
16919. 854 . . . .Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ
31
紫花苜蓿 (原变种 )
Medicago sat iva var.
新疆巩留
Gongliu of Xinjiang
16908. 656 . . . .Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ
24
多变苜蓿 (变型 )
Medicago sat iva M artyn.
新疆阿斯托别特
Tuosituobie te of Xinjiang
16884. 419 . . . . .Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ
15
黄花苜蓿 (原变种 )
Medicago sat iva var.
新疆哈巴河
Haba river o f Xinjiang
16874. 504 . . . . .Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ
267第 4期 毕玉芬等:几种苜蓿属植物植株热值研究
　　续表 4
材料代号
Mat erial No.
种名
Species
原产地
Orig inal si te
热值 ( J/g )
Mean( J/g )
显著性检验
F-test F0. 01
　
17
黄花苜蓿 (原变种 )
Medicago sat iva var.
新疆哈巴河
Haba river o f Xinjiang
16843. 710 . . . . . .Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ
23
黄花苜蓿 (原变种 )
Medicago sat iva var.
新疆温泉县
Wenquan county of Xi njiang
16496. 838 . . . . . . .Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ
14
黄花苜蓿 (原变种 )
Medicago sat iva var.
新疆哈巴河
Haba river o f Xinjiang
16484. 803 . . . . . . .Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ
紫花苜蓿品种材料
Varieties of
Medicago sativa L.
37
秘鲁苜蓿
Medicago sat iva L. cv. Peru
秘鲁
Peru
17259. 091 Ⅰ
36
塔城苜蓿
Medicago sat iva L. cv. Tacheng
北疆
Northern Xinjiang
17250. 820 Ⅰ Ⅰ
12
猎人河苜蓿
Medicago sat iva L. Hunter r iv er
新疆福海 2817工程
Northern Xinjiang
17170. 679 Ⅰ Ⅰ Ⅰ
43
550紫花苜蓿
Medicago sat iva L. N o. 550
美国中部和南部
Cent ral+ Sounthern U. S. A.
17076. 599 Ⅰ Ⅰ Ⅰ
45
746紫花苜蓿
Medicago sat iva L. cv. No. 746
美国南部
Sounthern U. S. A.
17072. 015 Ⅰ Ⅰ Ⅰ
32
紫花苜蓿
Medicago sat iva L.
西北林学院提供
Northwest f orest co lleg e
17062. 596 .Ⅰ Ⅰ Ⅰ
44
920紫花苜蓿
Medicago sat iva L. cv. No. 920
美国中部和南部
Cent ral+ N orthern U. S. A.
17037. 250 .Ⅰ Ⅰ Ⅰ
40
阿根廷苜蓿
Medicago sat iva L. cv. Argentina
阿根廷
Argentina
17028. 857 .Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ
50
捷 27霍廷尼科
Medicago sat iva L. cv. Jie No. 27 Huo tingnike
前捷克斯洛伐克
Fo rmer Czechoslov akia
16994. 993 .Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ
46
49紫花苜蓿
Medicago sat iva L. cv. No. 49
美国中部和南部
Cent ral+ Sounthern U. S. A.
16994. 072 .Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ
33
喀什苜蓿
Medicago sat iva L. cv. Kashi
新疆
Xinjiang autonomous region
16989. 216 .Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ
35
哥萨克苜蓿
Medicago sat iva L. cv. Gesake
前苏联
Fo rmer Soviet U nion
16986. 955 .Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ
39
河西苜蓿
Medicago sat iva L. cv. Hex i
甘肃
Gansu province
16983. 209 . .Ⅰ Ⅰ Ⅰ
41
888紫花苜蓿
Medicago sat iva L. cv. No. 888
美国中部和北部
Cent ral+ N orthern U. S. A.
16965. 125 . .Ⅰ Ⅰ Ⅰ
47
紫花苜蓿杂交种
Mixed hybrid o f Medicago sativa L.
甘肃
Gansu province
16943. 044 . . . .Ⅰ Ⅰ
38
陕北苜蓿
Medicago sat iva L. cv. Shanbei
陕北
Northern Shanx i prov ince
16760. 765 . . . . .Ⅰ Ⅰ
42
545紫花苜蓿
Medicago sat iva L. cv. No. 545
美国中部和北部
Cent ral+ N orthern U. S. A.
16611. 597 . . . . .Ⅰ Ⅰ
34
新疆大叶苜蓿
Medicago sat iva L. cv. Xinjiangdaye
新疆
Xinjiang autonomous region
16505. 565 . . . . .Ⅰ Ⅰ
2. 4　北疆苜蓿属植物热值相关分析结果表明 ,草地
类别不同 ,热值各异。在北疆地域 ,随着气温的升高、
降水量的增大和草地类别码值的增高 ,植株的热值
量减低 ( R= 0. 996)。草地类别是生境热量湿润状况
的综合体现 ,在北疆特定的环境中 ,新源和塔城的气
温和湿度较高 ,该地区虽植物生长较繁茂 ,但热值累
积率较其它地区低。本试验发现土壤 pH与植株热
值有一定相关。土壤 pH值高的地区 ,植株的热值总
量减低 (样地 pH值范围为 7. 5～ 9. 0)。结果表明 ,中
性或近中性的土壤可促进苜蓿生长发育 ,且有利于
热值积累。在本研究中 ,参试苜蓿材料的热值均较低
(平均值 17043. 253J/g ) ,其原因可能是试验区土壤
属盐土轻壤土 , pH值较高 ( 8. 65) ,使苜蓿植物体内
积累较多的矿物质所致。
268 草　地　学　报 第 10卷
2. 5　相关系数分析结果表明 ,野生种群较栽培种群
具有较高的热值 ,前者在形态上叶片狭窄、叶重 /总
株丛重比值低、茎重占总株丛重的比值高、生长习性
值低 (斜生性强 ) ,种群抗逆性强 ,具有较高的热值 ,
其光能累积率高 ,可以增强植物的抗逆性。 由于热值
测定是以备用样品单位重量为单位 ,因此 ,就不同苜
蓿种群单位面积的总光能累积情况尚需进一步研究。
3　结论
植物热值是与生态因子和生长特性相关密切的
特性。就不同种群而言 ,野生种群比栽培种群具有较
高的热值累积潜力 ,表现为抗逆性强。本项研究结果
表明 ,引自北疆的野生苜蓿蕴藏着重要的抗性和高
光能累积率资源 ,在苜蓿品种改良中具有重要意义。
就不同地域而言 ,气温较高、湿度较大地区的苜蓿 ,
其热值低于干燥寒冷地区。就土壤酸碱性而言 ,中性
和近中性土壤条件有利于苜蓿热值的积累。 进一步
证实苜蓿最佳的种值区域为干燥寒冷地区 ,而中性
和近中性土壤条件有利于提高其光能累积率。应该
指出本项研究仅限于北疆 ,其生态因子取值范围有
限 ,其结论有效性范围尚有待进一步研究证。
参考文献
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出版社 , 1995. 1～ 83
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科学 , 1998, ( 3): 13～ 18
[5 ]　胡自治 .草原分类学概论 [M ] .北京:中国农业出版社 , 1997
《中国草地》 2003年征订启事
　　《中国草地》是农业部主管、中国农业科学院草原研究所和中国草原学会共同主办的国家级草地科学学
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269第 4期 毕玉芬等:几种苜蓿属植物植株热值研究