紫花苜蓿是蔷薇目、豆科苜蓿属多年生草本植物，是常见的饲料作物之一，具有产量高和品质优等特点[1]。随着农业结构的逐步调整及畜牧业的不断发展，牧草种植面积逐渐扩大，高产苜蓿品种的研究受到越来越多的关注。常俊[2]研究了不同NaCl浓度下苜蓿种子的耐盐性，筛选了耐盐碱性较强的几个苜蓿品种材料；伏建增等[3]研究表明，利用方差分析法可比较不同紫花苜蓿品种的抗旱性。聚类分析是按照品质特性相似程度大小将样品逐渐聚合，相似度最大的会优先聚合，然后根据其他性质进行多个品种聚合[4]。薛福祥等[5]利用聚类分析法，对不同施肥水平下紫花苜蓿的霜霉病抗病性进行了有效分类。本试验以12个紫花苜蓿品种的株高、茎粗等数量性状为变量，采用组间连接法进行变量的系统聚类分析，以探讨不同品种紫花苜蓿优良单株的选择技术[6]，为牧草产业化生产提供参考。
1 材料与方法
1.1 试验地基本情况
试验在内蒙古自治区赤峰市松山区牧草试验地进行，其位于内蒙古自治区东部（42°01′—42°43′ N，117°47′—119°39′ E），东西长15.50 km，南北宽77 km。松山区总面积5 955 km2，属北温带半干旱大陆性季风气候，属山地丘陵区，褶叠地形地貌，地理分布呈不规则多边形，年均降水量400 mm左右，无霜期在121～136 d，适合苜蓿等多年生优质牧草生长。
1.2 试验材料
试验材料为2013年引种的12个紫花苜蓿品种，包括德宝、德福、金皇后、阿尔冈金、三得利、公农1号、公农2号、甘农1号、甘农2号、中苜1号、中苜2号和敖汉苜蓿的群体，从经过2次形态选择保留下来的植株中选择出94株紫花苜蓿植株。在筛选过程中，初步淘汰单株23株，剩余单株71株[7]。
1.3 试验设计与田间管理
前期对植株进行适时浇水、人工除草等田间管理。在牧草试验地，根据紫花苜蓿表型，选取经过2次形态选择保留下来的4年生初花期紫花苜蓿，并筛选出优良单株71株，分别编号，采样前测定植株分蘖数、株高、茎粗、节间长、小叶宽度、小叶长度。采样完毕，待植株晾干后，测定植株鲜重、干重。然后，将植株茎叶分离，测定植株茎重和叶重，从而得出干鲜比、茎叶比。
1.4 测定指标及方法
分蘖数：第一茬初花期测产前，将植株筛选出来，测定从根茎直接长出的分枝数量，并记录。株高：第一茬初花期测产前，将植株筛选出来，用钢卷尺测量其绝对高度，每一植株设置3次重复，取平均值[1]。茎粗：第一茬初花期测产前，将植株筛选出来，用游标卡尺测量其主茎粗，每一植株设置5次重复，取平均值[1]。节间长：植株最下部花蕾枝条在主茎着生处向下单节的长度[7]，初花期测产前，测量每个单株最长一节的长度，每一植株设置5次重复，取平均值。小叶宽：第一茬初花期测产前，将植株筛选出来，测量每个枝上小叶的宽度，每一植株设置5次重复，取平均值。小叶长：初花期测产前，将植株筛选出来，测量每个分枝上小叶的长度，每一植株设置5次重复，取平均值。鲜重：在每茬初花期，将选取的优良植株，齐地刈割后用杆秤称量植株重量，每一植株设置重复5次，取平均值。干重：在每茬初花期，将选取的优良植株，齐地刈割后称取重量，然后，将称量完的植株装入袋内，分别编号，晾晒，待到其水分减少到20%以下，用0.01 g天平进行称量，记为干重。干鲜比：在每茬初花期植株的重量和晾晒后测定的植株的重量之比，记为干鲜比（干重/鲜重）。对以上指标进行聚类分析，以初步选出优良单株。茎叶比：在第一茬鲜草测产时，每个植株分别装袋，晾干后将茎叶分离，称取茎重量和叶重量，测定计算茎叶比（茎重量/叶重量）。
1.5 试验方法
采用系统聚类法进行聚类分析，聚类距离采用Euclidean距离，聚类方法采用组间连接法。育种的方法是单株选择法，经过聚类分析确定各个单株的优势和劣势，淘汰不良单株，选择与产量品质关联紧密的分蘖数、株高、节间长、干鲜比和茎叶比进行群体之间的比较。
1.6 数据分析
利用Excel 2010软件和SPSS 17.0软件进行数据处理及聚类分析。
2 结果与分析
2.1 优选植株的聚类分析
将71株单株主要分为两大类，第一大类包括17个单株，第二大类包括54株单株。在欧式距离为4时，可将第二大类分为3类：第一类，编号48、42、83、31、45、39、44、52、9、14、7、11、4、6、92、38、86、23、58、15、32、22、41和8共24株单株；第二类，仅编号40；第三类，编号90、94、19、30、2、93和33共7株单株（图1）。
2.2 不同群体之间的比较
在欧氏距离为4时，第二大类主要聚为三类。以三类群体的分蘖数、株高、节间长、干鲜比和茎叶比5个主要指标进行比较分析。由图2可知，第一类、第二类和第三类群体的平均分蘖数分别为43、58和69个；第三类群体的分蘖数比第一类群体高37.68%。由图3可知，在不同群体间，第一类、第二类和第三类群体的平均株高分别为121.64、124.40和125.45 cm；第三类群体平均株高比第一类群体高3.13%。由图4可知，第一类、第二类和第三类群体的平均节间长分别为6.82、5.96和6.53 cm；第一类群体平均节间长比第二类群体高14.43%。由图5可知，第一类、第二类和第三类群体的平均干鲜比分别为23.43%、24.44%和24.02%。由图6可知，第一类、第二类和第三类群体的平均茎叶比分别为1.64、1.72和1.60；第二类群体茎叶比值最高，茎重占比较大，第三类群体茎叶比值最低，叶重占比较大。在3类群体比较中，第三类群体聚集了分蘖数较多、株高较高以及茎叶比较低的植株，编号为90、94、19、30、2、93和33；节间长较长的植株聚集在第一类群体；第二类群体，聚集了干鲜比较高的植株，编号为40。
3 结论与讨论
本研究单株选择指标参考了杨秀芳等[8-9]和赵牧其尔等[10]的研究指标。干鲜比和茎叶比分别反映了牧草的干物质积累程度和青干草品质，株高反映了牧草品种的生长性能。紫花苜蓿的株型直立，叶为三出复叶，小叶椭圆形，叶色纯绿[11]，不同叶片形态及数量影响其品质。孙国军等[7]研究表明，通过测定单株结铃、单铃重、绒长和籽指4个指标，运用聚类分析可以选出高产的优良单株。本试验中，通过测定紫花苜蓿的分蘖数、株高等指标，经过聚类分析选择高产的优良单株。在优良单株选择时，单株产量是其他育种目标的基础，需优先考虑。对优选的71株紫花苜蓿植株的分蘖数、株高、茎粗、节间长、小叶长、小叶宽、干重、干鲜比、茎叶比9个测量指标进行了聚类分析。以高产作为主要目标，获得了第二大类群体。植株生长性状的优劣主要通过生物量的大小来衡量，生物量大表示该植株性状优良[12]。因此，试验结果分为两种情况：一是以高产作为主要目标，植株分蘖数以及茎叶比占优势，主要选择第二大类的第三群体，共7株单株，编号为90、94、19、30、2、93和33；二是以优质高产作为主要目标，除植株分蘖数、茎叶比外，干鲜比需着重考虑，可以选择第二大类的第二群体，共1株，编号为40；在下年种植选育。
综上，本研究通过聚类分析和单株选择的方法，对紫花苜蓿优良单株进行选择，综合各项指标，选择出高产单株7株，编号为90、94、19、30、2、93和33；高产优质单株1株，编号为40，为下一步优质高产新品种的选育提供材料。