黄土高原陇东地区饲草来源主要以紫花苜蓿和作物秸秆为主，存在季节性供应不平衡的问题[1]。此外，该地区属雨养农业区，年季间降水差异较大，牧草的产量难以达到稳定水平[2]。因此，开发新的优质饲草资源、增加饲草储备量是实现当地畜牧业高产优质的必经之路[3]。粗蛋白含量越高代表牧草品质越高[4]，大豆富含植物蛋白是种植优质青贮饲料的可选作物[5]，具有良好的饲用潜力[6-7]。大豆植株蛋白质含量随着植株成熟度的增加而逐渐增加，在鼓粒期前粗蛋白含量达22%，明显高于玉米或高粱[8]。大豆中的粗脂肪含量高达12.6%，而苜蓿中的粗脂肪含量仅为2%[9]。饲草中粗脂肪含量高可增加泌乳奶牛的产奶量[10]。本研究从我国不同生态区引进大豆品种，通过对其饲草生产性能指标的测定与综合评价，探索大豆作饲草利用的可行性，从中筛选出一批适应性强、产草量高的大豆品种，以丰富黄土高原陇东旱区一年生豆科饲草品种，为当地畜草业发展提供支持。1材料与方法1.1试验材料2021年引进牧用大豆、籽粒大豆、油用大豆三个类型14个品种作为供试材料，参试大豆品种名称及来源见表1。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2023.10.024.T001表1参试大豆品种名称及来源类型品种名称编号品种来源牧用大豆牧绿2号D1山西省农业科学院经济作物所牧绿9号D2山西省农业科学院经济作物所籽粒大豆桂夏3号D3广西壮族自治区农业科学院经济作物研究所桂春1607D4广西壮族自治区农业科学院经济作物研究所桂夏7号D5广西壮族自治区农业科学院经济作物研究所桂春8号D6广西壮族自治区农业科学院经济作物研究所桂夏1702D7广西壮族自治区农业科学院经济作物研究所桂春15D8广西壮族自治区农业科学院经济作物研究所南夏豆25D9四川省南充市农业科学院南夏豆30D10四川省南充市农业科学院南豆12D11四川省南充市农业科学院油用大豆油春1204D12中国农科院油料作物研究所油6019D13中国农科院油料作物研究所中豆41D14中国农科院油料作物研究所1.2试验地点及土壤状况试验地位于庆阳市农业科学研究院和盛科研基地（35°25'N，107°48'）。该地海拔1 170 m，年平均温度8.9 ℃，年日照时数2 449.2 h，无霜期165 d，年降水量600 mm左右，属西北半湿润偏旱区。土壤为黑垆土，有机质含量11.4g/kg，全氮0.94 mg/kg，碱解氮87 mg/kg，速效磷12 mg/kg，速效钾230 mg/kg。1.3试验设计试验随机区组设计，3次重复，小区面积30 m2，播种密度6 000株/667 m2。1.4测定指标及方法1.4.1生育期出苗期：全区发芽出土高约3 cm的穴数达50%的日期。分枝期：全区50%的植株在叶腋内长出分枝腋芽长达2厘米左右的日期。初花期：全区50%的植株出现花朵的日期。结荚期：全区50%的植株出现荚果的日期。种子成熟期：叶片转黄脱落。1.4.2农艺性状株高：结荚初期每个小区随机取5穴，测量从地表至主茎顶端的高度，取平均值。分枝数：结荚初期每个小区随机取5穴，统计株数及分枝数，取平均值。单株叶片数：结荚初期每个小区随机取10株，统计每株叶片数，取平均值。单株荚果数：籽料成熟期每个小区随机取10株，统计每株荚果数，取平均值。单株籽粒数：籽粒成熟期每个小区随机取10株，统计其每株籽粒数，取平均值。籽粒产量：籽粒成熟期每个小区随机取3个2 m的样段齐地刈割，脱粒晒干并称重，估算小区籽粒产量。鲜草产量：结荚初期每个小区随机取3个2 m的样段齐地刈割，称鲜重算小区产量，并折算成公顷产量。1.4.3饲用价值综合评价采用Topsis法进行综合评价，具体步骤如下[11-13]：（1）设有n个处理，m个性状，建立评价决策矩阵A。A=f11f12f21f22⋮⋮fn1fn2⋯f1m⋯f2m⋮⋮⋯fnm (1)（2）由矩阵A构造规范化的决策矩阵Z'，其元素为Zij'。Zij'=fij∑i=1nfij2i=1,2,…,n;j=1,2,…m (2)式中：Zij'为决策矩阵Z'的元素；fij为决策矩阵A的元素。（3）构造规范化的加权决策矩阵Z，其元素为Zij。Zij=WjZij'i=1,2,⋯,n;j=1,2,⋯m (3)式中：Wj为每一指标的加权系数。（4）确定正理想解Z+与负理想解Z-。Z+=Z1+,Z2+,⋯,Zm+=maxiZij|j=1,2,⋯m (4)Z-=Z1-,Z2-,⋯,Zm-=maxiZij|j=1,2,⋯m (5)（5）计算各处理与理想解的相近度。与正理想解的相近度Si+按式（6）计算。Si+=∑j=1mZij-Zj+2i=1,2,⋯,n (6)与负理想解的相近度Si-按式（7）计算。Si-=∑j=1mZij-Zj-2i=1,2,⋯,n (7)与理想解的相对接近度Ci按式（8）计算。Ci=Si-Si-+Si+0≤Ci≤1,i=1,2,⋯,n (8)1.5数据统计与分析试验数据采用Excel进行整理，SPSS 19.0软件进行统计分析，LSD法进行多重比较。结果以平均值表示，P0.05表示差异显著。2结果与分析2.1参试大豆品种生育期（见表2）由表2可知，D1、D2，D3、D4、D5、D7、D11从出苗到结荚期的周期较长，初花期均在8月1日以后，结荚期在8月底9月初，持绿性好。D3、D4、D5长势好、持绿期长，但种子不能成熟。其他品种生育期较早，其中D13、D14在8月中旬叶片就开始枯黄脱落。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2023.10.024.T002表2参试大豆品种生育期编号播种期出苗期分枝期初花期结荚期种子成熟期D15/15/196/258/88/2410/16D25/15/196/278/18/2710/22D35/15/216/138/310/28—D45/15/26/138/279/7—D55/15/26/119/810/17—D65/15/196/148/98/29/24D75/15/26/128/269/610/27D85/15/196/18/68/29/28D95/15/26/18/128/2510/2D105/15/216/128/158/2710/2D115/15/216/128/279/810/25D125/15/196/17/238/59/13D135/15/196/17/238/49/16D145/15/186/87/238/49/15注：“—”表示该品种种子不能正常成熟。mm/dd2.2参试大豆品种的鲜草产量及产量因子结果（见表3）由表3可知，两个饲用品种D1、D2的株高达到212.33、218.07 cm，显著高于其他品种（P0.05）。其他大豆品种中，D8、D10株高达到160.93、160.00 cm，其次是D3、D9，分别达到159.00、155.60 cm。D2产量最高达5 620.6 kg/667 m2，D1产量4 586.7 kg/667 m2，居第二位，这两个品种其单株叶片数、鲜草产量显著高于其他品种（P0.05）。除D1、D2外，产量最优的依次是D4产量为3 710.7 g/667 m2，D5产量3 464.0 kg/667 m2，D6产量3 350.6 kg/667 m2，D3产量3 223.8 kg/667 m2，D7产量3 214.9 kg/667 m2。除D1、D2外，分枝数较多的品种是D6、D7，均在5个以上。叶片数较多的品种是D4、D6、D7。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2023.10.024.T003表3参试大豆品种的鲜草产量及产量因子结果编号株型株高/cm分枝数单株叶数单株荚果数单株籽粒数生物量/(kg/30 m2)籽粒产量/(kg/667 m2)鲜草产量/(kg/667 m2)D1匍匐212.33a6.10a233.50a50.0bc92.0b206.3b95.50b4 586.7bD2匍匐218.07a6.03a206.37a21.3e34.4f252.8a35.70e5 620.6aD3直立159.00b3.67cd116.17c——145.0cd—3 223.8cdD4直立131.30bc4.13c141.93b38.0d44.0e166.9c—3 710.7cD5直立147.00b3.83cd122.83bc39.0d34.3f155.8c—3 464.0cD6直立124.88bc5.93a133.60b57.6b75.7c150.7c90.84b3 350.6cD7直立147.40b5.13ab129.27b39.3d52.6d144.6cd63.12ce3 214.9cdD8直立160.93b5.00b120.40bc66.7b107.0ab106.8cf128.40ab2 374.5cfD9直立155.60b3.64cd94.40cd51.3c62.3cd98.5f74.76c2 190.0fD10直立160.00b2.60de94.87cd56.3bc108.3ab122.2de129.96a2 716.9deD11直立129.00bc2.67de86.30d56.0bc84.0bc127.3de100.80b2 830.3deD12直立120.00c4.13c110.67c56.6bc120.0a142.4cd144.00a3 166.0cdD13直立143.40b3.70cd95.73cd52.6bc100.3b151.2c120.36ab3 201.7cD14直立127.87bc2.33e83.20d80.0a110.5ab122.8de132.60a2 730.3de注：1.“—”表示该品种不能结荚或种子不能正常成熟。2.同列数据肩标字母不同表示差异显著（P0.05）。2.3参试大豆品种的饲草生产性能综合评价分析（见表4）选取初花期天数、结荚期天数作为饲草生产指标，在此期间草产量最高。株高、分枝数、单株叶片数均是优质饲草生产的重要指标。籽粒数在鼓粒初期也是饲草蛋白的来源之一，因此也作为一个指标。由表4可知，95%大豆的籽粒归圆，豆荚内籽粒有晃动感。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2023.10.024.T004表4参试大豆品种的饲草生产性能综合评价分析编号初花期/d结荚期/d株高/cm分枝数单株叶数单株荚果数单株籽粒数生物量/(kg/30 m2)D18197212.336.10233.5050.092.0206.3D283100218.076.03206.3721.334.4252.8D3101160159.003.67116.1700145.0D499110131.304.13141.9338.044.0166.9D5111150147.003.83122.8339.034.3155.8D68293124.885.93133.6057.675.7150.7D798109147.405.13129.2739.352.6144.6D87993160.935.00120.4066.7107.0106.8D98497155.603.6794.4051.362.398.5D108698160.002.6094.8756.3108.3122.2D1198110129.002.6786.3056.084.0127.3D126578120.004.13110.6756.6120.0142.4D136577143.403.7095.7352.6100.3151.2D146676127.872.3383.2080.0110.5122.82.4K-means聚类分析结果（见表5）采用K-means算法对14个品种进行聚类分析，类别设定为3类，迭代次数为20，期望找出综合指标能够满足饲草生产的较优的类。由表5可知，14个品种共分为3类，第1类D1、D2，第2类D3、D4、D5、D7，其他品种归为第3类。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2023.10.024.T005表5K-means聚类分析结果案例号编号聚类距离1D1242.0882D2242.0883D3355.2034D4336.4915D5322.8726D6146.6917D7333.6958D8137.0459D9149.41410D10127.64911D11136.45212D12139.98713D13131.95114D14139.010将14个成员聚成3类，K-means聚类分析方差见表6。8个评价指标中除分枝数外，其余7个指标均表现出显著性，表明选中的聚类最大化的差别主要来自这7个指标。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2023.10.024.T006表6K-means 聚类分析方差项目聚类误差F值显著性均方自由度均方自由度初花期天数790.9022100.693117.8550.008结荚期天数2 380.3392287.705118.2740.006株高4 615.3642217.6171121.2090.000分枝数4.27921.117113.8320.055单株叶数11 056.1572262.5831142.1050.000单株荚果数1 408.6562196.474117.1700.010单株籽粒数5 458.0792547.567119.9680.003小区地上生物量8 327.9862368.9011122.5750.0002.5TOPSIS分析结果TOPSIS分析根据表4的8项指标建立评价决策矩阵A。再由矩阵A算出规范化矩阵Z‘。权重向量以各项指标的重要性赋值，其WT=0.10  0.05  0.15  0.15  0.15  0.10  0.05  0.25，得到规范后的加权矩阵Z，由矩阵Z确定最优方案和最劣方案：Z+=Z1+,Z2+,⋯,Zm+=0.009 619  0.006 985  0.028 560  0.000 799  0.030 581  0.006 985  0.005 239  0.055 180Z-=Z1-,Z2-,⋯,Zm-=0.005 675  0.003 318  0.015 716  0.000 306 0.010 896 0.000 000  0.000 000  0.021 500计算各品种的Si+、Si-和Ci，结果见表7。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2023.10.024.T007表7Si+值、Si-值和Ci值及排序编号Si+Si-Ci排序结果D10.011 2410.033 5500.749 0292D20.008 1050.039 6110.830 1391D30.030 4420.013 0810.300 5508D40.025 5910.017 6080.407 5963D50.027 7870.015 3730.356 1844D60.028 9710.014 5940.334 9955D70.029 2800.013 3450.313 0816D80.036 1810.010 6610.227 59311D90.039 4840.007 4140.158 09114D100.034 8850.010 3610.228 98610D110.035 6550.009 4300.209 16913D120.032 2120.012 5180.279 8509D130.030 8030.013 5910.306 1397D140.036 8990.010 0630.214 27912由表7可知，CD2CD1CD4CD5CD6CD7CD13CD3CD12CD10CD8CD14CD11CD9。与理想解的相对接近度Ci排序结果即是TOPSIS综合评价结果。2.6综合评价较高的4个大豆品种营养及相对饲料价值（见表8）使用TOPSIS法综合分析排序，D2、D1、D4、D5、D6、D7是依次排在前6的品种，而聚类分析中具有较高饲草生产能力的品种D3不在其中，D7也排在了D6之后，因此选取TOPSIS法评价前4的品种，并对其营养及相对饲喂价值等指标进行测定。由表8可知，D2、D1、D4、D5粗蛋白含量分别为17.3%、17.9%、19.3%、18.3%，中性洗涤纤维含量在41.32%~45.76%，粗脂肪含量在4%以上，D4的相对饲喂价值达到143.50，相对饲喂品质达到151.0。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2023.10.024.T008表8综合评价较高的4个大豆品种营养及相对饲喂价值项目D2D1D4D5粗蛋白/%17.3017.9019.3018.30酸性洗涤纤维/%36.1036.7032.8034.45中性洗涤纤维/%44.1745.7641.3242.74木质素/%7.109.005.956.53淀粉/%0.200.603.802.00碳水化合物/%1.300.603.602.45单糖/%5.100.201.303.20粗脂肪/%4.684.704.004.35粗灰分/%6.548.7710.268.40钙/%1.971.631.611.79磷/%0.280.330.360.32钾/%0.721.732.181.45可消化总养分/%64.0059.0063.0063.50相对饲喂价值128.00123.00143.50135.75相对饲喂品质136.00143.00151.00143.503讨论3.1参试大豆品种的生育时期分析已有研究表明，从营养价值的角度选择，最佳的一年生饲草作物是大豆、豌豆和箭筈豌豆[14]。大豆是全株高蛋白的豆科作物，饲用大豆的最适收获期为结荚初期，此时生产性能最佳[15]。大豆生育期与产量呈正相关，也是影响粗饲料营养品质的主要因素[16]。大豆叶片部分所含的粗蛋白较其茎秆部分多，而粗纤维的含量较其茎秆部分少，故粗饲料叶片部分的营养品质较其茎秆部分高[17]。本试验中，D1、D2，D3、D4、D5、D7、D11在从出苗到结荚期的周期较长，结荚期在8月底9月初，叶片量较高，持绿性好，具有饲草生产潜力，且结荚期与青贮玉收贮期一致，方便与再贮玉米混合收贮，以生产优质饲草。3.2参试大豆品种产量及产量因子分析本试验参试品种中，两个牧用豆D2和D1品种对试验区的气候表现出较好的适应性，两个饲用牧草品种株高（主茎长）达到2 m以上，且分枝多、叶量丰富，产量分别为5 620.6、4 586.7 kg/667 m2，居参试品种前2位，可引进并用于生产饲草。但其缺点为茎是匍匐型，具有攀缘性，生长后期相互缠绕，给收获造成一定的困难。其他品种产量依次是D4、D5、D6，产量分别达到了3 710.7、3 464.0、3 450.6 kg/667 m2。D8、D10株高达到1.6 m，其次是D3、D9，在1.5 m以上；分枝数较多的品种是D6、D7，均在5个以上；叶片数较多的品种是D4、D6、D7。但这些单项属性突出的品种并不意味着是最适宜的品种，也不能从这些数据准确推断哪几个品种适宜生产饲草，只有评价出综合性状优异的品种才适合推广应用。3.3参试大豆品种饲草生产性能综合评价分析选定了与饲草生产有关的8个指标，用K-means算法进行聚类分析，类别设定为3类，迭代次数为20，期望找出综合指标能满足饲草生产较优的类，K-means聚类算法是通过对比数据的关联程度，将其聚集成类，同一类里的元素相似性较大，但不同类别相似性较小[18]。14个品种聚为3类，第1类D1、D2，第2类D3、D4、D5、D7，其他品种归为第3类。两个饲用品种被归为一类，第二类均具有一定的饲草生产能力的籽用大豆品种，但不能决定哪个品种最优。K-means算法简单、收敛速度快，但得到的结果是局部最优，而不是全局最优解，聚类准则单一，不能综合考虑每个类内样本的相似性[19]。为了进一步了解14个品种的饲草生产性能，用TOPSIS法进行了综合分析。TOPSIS法是一种近于理想解的排序法，根据有限个评价对象与理想化目标的接近程度进行排序的方法[20-21]。经综合分析排序得CD2CD1CD4CD5CD6CD7为排在前6的品种，而聚类分析中具有较高饲草生产能力的品种D3不在其中，D7也排在了D6之后。所以针对这3个品种的饲草生产能力还需进行进一步研究。3.4筛选出的饲用大豆的营养及相对饲料价值分析评价选出的D2、D1、D4、D5粗蛋白含量分别为17.3%、17.9%、19.3%、18.3%，中性洗涤纤维含量在41.32%~45.76%，粗脂肪含量在4%以上，D4的相对饲喂价值达到143.50，相对饲料品质达到151.0。如按中国畜牧业协会苜蓿干草质量分级标准，这4个品种均相当于苜蓿二级标准[22]。且钙含量远高于豆粕[23]，其干草可用作为反刍动物粗饲料[24-25]，也可用作为奶牛的青绿饲料和青贮饲料[26]。4结论经综合分析评价，两个牧用豆D1和D2对试验区的气候表现出较好的适应性，相对饲喂价值分别为143.5、135.75；籽粒大豆中可用作生产饲草的品种为D4、D5，相对饲料价值分别为151.0、143.5。4个品种均具有较高的饲用价值。