史京京,薛盈文,2,郭 偉,2,于 崧,2,陸 旺,2,于立河,2
(1.黑龍江八一農(nóng)墾大學農(nóng)學院,黑龍江大慶 163319;2.黑龍江省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)栽培技術與作物種質(zhì)改良重點實驗室,黑龍江大慶 163319)
燕麥(AvenanudaL.)是一種糧飼兼用型作物,具有抗旱、耐瘠和適應性強等特性[1],產(chǎn)量、營養(yǎng)價值較高,是畜禽的優(yōu)質(zhì)飼料來源[2]。黑龍江西部地區(qū)為半干旱氣候區(qū),草場退化、土壤鹽漬化與沙化日趨加劇,為典型的生態(tài)環(huán)境脆弱區(qū),也是黑龍江省主要的農(nóng)牧交錯區(qū)之一[3-5]。在該地區(qū)發(fā)展飼用燕麥,對于發(fā)展現(xiàn)代畜牧業(yè)、調(diào)整“鐮刀灣”地區(qū)種植業(yè)結(jié)構(gòu)具有積極作用。
飼料中的營養(yǎng)物質(zhì)含量是反映飼料營養(yǎng)價值的基本指標,飼草綜合評定是保障飼草品質(zhì)的關鍵因素。國內(nèi)外對粗飼料的評定指標主要為相對飼喂價值(relative feed value,RFV)[6]、相對牧草質(zhì)量(relative forage quality,RFQ)[7]、粗飼料分級指數(shù)(grading index of roughage,GI)[8]。目前,關于燕麥飼草營養(yǎng)價值的評價多用單一指標,少有將RFV、RFQ和GI等營養(yǎng)價值評定指標綜合利用的研究。本試驗擬對引進國內(nèi)外的66個不同類型的燕麥種質(zhì)資源營養(yǎng)價值和飼草產(chǎn)量進行多指標綜合評價,以期為該地區(qū)高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)飼用燕麥品種的選擇及品種選育提供參考。
試驗于2018年4月—8月在黑龍江八一農(nóng)墾大學試驗實習基地(46°62′N,125°20′E)進行,該區(qū)域地處北溫帶大陸性季風氣候區(qū),年平均氣溫4.2 ℃,年均無霜期143 d,年降水量為427.5 mm,年蒸發(fā)量1 635 mm。試驗土壤類型為鹽堿土,前茬為玉米,土壤基礎養(yǎng)分:堿解氮 114.17 mg·kg-1、速效磷18.21 mg·kg-1、速效鉀 102.47 mg·kg-1、全氮1.16 g·kg-1、全磷0.15 g·kg-1、有機質(zhì)28.12 g·kg-1、pH 8.10。
供試材料為國內(nèi)外引進的34個皮燕麥品種和32個裸燕麥品種(表1)。
2018年4月22日播種,采用隨機區(qū)組設計,每個品種設4個重復。小區(qū)面積為5.4 m2(3 m×1.8 m),人工開溝條播,行距30 cm,種植密度67×104株·hm-2,一次性施入基肥,施肥量為225 kg·hm-2(N∶P∶K=1∶1.1∶0.5)。
于開花期,從各小區(qū)中齊地面刈割長勢均勻的30 cm樣段,稱重,測定鮮草產(chǎn)量;將莖稈(含葉鞘)、葉片分開,于105℃烘箱中殺青30 min后65℃烘干至恒重,計算干物質(zhì)(DM)含量。將烘干后的樣品粉碎,用于營養(yǎng)成分測定。使用FOSS DS2500飼料專用分析儀測定灰分(ash content,Ash)、脂肪(fat,EE)、粗蛋白(crude protein,CP)、木質(zhì)素(lignin,ADL)、糖類、果聚糖、可溶性碳水化合物(water soluble carbohydrates,WSC)、非纖維性碳水化合物(non-fibrous carbohydrates,NFC)、酸性洗滌纖維(acid detergent fiber,ADF)、中性洗滌纖維(neutral detergent fibers,NDF)、鈣(Ca)、磷(P)、鉀(K)、鎂(Mg)含量。以上測定項目均重復8次。
營養(yǎng)成分測定結(jié)果用于飼喂價值評估,飼喂價值評估指標包括:總可消化養(yǎng)分(total digestible nutrients,TDN)[9];干物質(zhì)消化率(digestibility of dry matter,DDM)[10];干物質(zhì)采食量(dry matter intake,DMI)[8];產(chǎn)奶凈能(milk production,NEL)[11];奶噸指數(shù)(milk ton index,MT)[9];相對飼喂價值(RFV)[10];相對牧草質(zhì)量(RFQ)[12];粗飼料分級指數(shù)1(GI)、粗飼料分級指數(shù)2(GI′)、粗飼料分級指數(shù)3(GI″)[8]。
數(shù)據(jù)采用Excel 2003和DPS 7.65進行統(tǒng)計和分析。
由表2可知,引進的燕麥種質(zhì)資源鮮草產(chǎn)量范圍為16.67~98.00 t·hm-2,干草產(chǎn)量范圍為 3.45~18.39 t·hm-2。T07的鮮草產(chǎn)量最高,為98.00 t·hm-2;74-N-18的鮮草產(chǎn)量最低,為 16.89 t·hm-2。壩莜12號的干草產(chǎn)量最高,為 18.39 t·hm-2;白燕5號的干草產(chǎn)量最低,為 3.45 t·hm-2。
表1 供試燕麥品種Table 1 Oat variety tested
由表3可知,引進燕麥種質(zhì)資源灰分含量范圍為7.75%~9.86%,平均值為8.84%,Ahzzewangc.i3821最高,T16最低;脂肪含量范圍為 2.87%~3.49%,平均值為3.23%,張燕8號最高,V.S.2832最低;粗蛋白含量范圍為 15.49%~22.85%,平均值為19.06%,Heacharrelyngby最高,V.S.2832最低;木質(zhì)素含量范圍為3.56%~5.67%,平均值為4.33%,T19最高,2013最低;糖類含量范圍為4.07%~8.16%,平均值為 6.48%,壩莜1號最高,2013最低;果聚糖含量范圍為0.25%~1.33%,平均值為0.83%,T11最高,T16最低;可溶性碳水化合物含量范圍為 4.92%~10.22%,平均值為7.96%,壩莜1號最高,2013最低;酸性洗滌纖維含量范圍為 25.75%~34.18%,平均值為29.62%,Heacharrelyngby最高,2013最低;中性洗滌纖維含量范圍為 52.11%~60.63%,平均值為55.70%,Heacharrelyngby最高,壩莜13號最低;鈣含量范圍為 0.22%~0.31%,平均值為0.26%,壩莜12號最高,7613-25-2最低;磷含量范圍為0.28~ 0.33%,平均值為0.30%,Ahzzewangc.i3821最高,2013最低;鉀含量范圍為1.98%~2.66%,平均值為2.30%,Ahzzewangc.i3821最高,壩莜14號最低;鎂含量范圍為0.22%~0.34%,平均值為0.27%,白燕2號最高,同燕2號最低。被測指標中,果聚糖的變異系數(shù)最高(31.91%),脂肪的變異系數(shù)最低(3.73%)。
由表4可知,引進燕麥種質(zhì)資源中,TDN的范圍為54.00~63.00,最高的為Heacharrelyngby,其次分別為T19、李家場、晉燕8號、都3、T08;DDM的范圍為75.59~83.84,最高的為Heacharrelyngby,其次分別為三分三、T14、Xhy-6、T08、0108-188;DMI的范圍為1.98~2.30,最高的為Heacharrelyngby,其次分別為1-6-572、0108-188、白燕5號、都3、74-N-29;NEL的范圍為1.30~1.44,最高的為Heacharrelyngby,其次分別為74-N-29、李家場、0108-188、74-N-18、T19;MT的范圍為1 155.00~1 392.00,最高的為Heacharrelyngby,其次分別為李家場、T19、74-N-29、0108-188、晉燕8號;RFV為 96.00~123.00,最高的為Heacharrelyngby,其次分別為1-6-572、0108-188、白燕5號、74-N-29、都3;RFQ的范圍為98.00~149.00,最高的為Heacharrelyngby,其次分別為都3、T19、晉燕8號、三分三、李家場;GI的范圍為0.68~1.45,最高的為Heacharrelyngby,其次分別為都3、74-N-18、1-6-572、0108-188、白燕5號;GI′的范圍為 1.21~2.94,最高的為Heacharrelyngby,其次分別為74-N-18、74-N-29、都3、0108-188、白燕5號;GI″的范圍為7.81~20.37,最高的為Heacharrelyngby,其次分別為74-N-29、都3、白燕2號、T19、三分三。
表2 引進燕麥種質(zhì)的鮮草產(chǎn)量與干草產(chǎn)量比較Table 2 Comparison of fresh grass yield and hay yield of the introduced oat germplasm t·hm-2
表3 引進燕麥種質(zhì)資源營養(yǎng)成分變異比較Table 3 Comparison of nutritional composition variation of the introduced oat germplasm resources %
表4 引進燕麥種質(zhì)資源飼喂價值評估指標比較Table 4 Comparison of feeding value evaluation indicators variation of the introduced oat germplasm resources
圖1 引進燕麥種質(zhì)資源的聚類圖Fig.1 Clustering of the introduced oat germplasm resources
利用DPS數(shù)據(jù)統(tǒng)計軟件,采用離差平方和法對供試種質(zhì)資源的飼草產(chǎn)量和13個營養(yǎng)成分的歐氏距離進行聚類(圖1),在歐氏距離為14.01時,66份材料可劃分為5大種質(zhì)群,各類群特征見表5。
種質(zhì)群Ⅰ包括15份材料,該類群的營養(yǎng)成分表現(xiàn)為:燕麥鮮草產(chǎn)量、干草產(chǎn)量較高,干草Ash含量較高,EE含量最低,CP含量較低,果聚糖含量較低,WSC含量較低,ADF、NDF含量較高,Ca、Mg含量最低,P、K含量最高。這一類群飼草產(chǎn)量較高,營養(yǎng)價值較低。
種質(zhì)群Ⅱ包括8份材料,該類群的營養(yǎng)成分表現(xiàn)為:燕麥鮮草產(chǎn)量、干草產(chǎn)量最高,干草Ash、EE、CP、CA、果聚糖、WSC、P、K含量最低,ADL、ADF、NDF含量最高。說明此類群飼草產(chǎn)量較高,營養(yǎng)價值較低,可用為選育高產(chǎn)量飼草燕麥的優(yōu)質(zhì)資源。
表5 引進燕麥種質(zhì)資源主要營養(yǎng)成分特征Table 5 Characteristics of main nutritional components of the introduced oat germplasm resources
種質(zhì)群Ⅲ包括16份材料,該類群的營養(yǎng)成分表現(xiàn)為:燕麥鮮草產(chǎn)量、干草產(chǎn)量最低,燕麥干草EE、CP、Ca、Mg含量最高,果聚糖含量較高,ADF、NDF、P含量最低,ADL、K含量較低。說明此類群飼草產(chǎn)量較低,營養(yǎng)價值較高,可作為選育高脂肪、高蛋白、低纖維、高Ca、Mg元素含量的優(yōu)質(zhì)型燕麥的種質(zhì)資源。
種質(zhì)群Ⅳ包括16份材料,該類群的營養(yǎng)成分表現(xiàn)為:燕麥干草CA、果聚糖、WSC含量最高,EE、Mg含量較高,其余性狀中等。此類群可作為選育高糖分燕麥的種質(zhì)資源。
種質(zhì)群Ⅴ包括11份材料,該類群的營養(yǎng)成分表現(xiàn)為:燕麥鮮草產(chǎn)量、干草產(chǎn)量較低,燕麥干草Ash、P含量最高,CP、CA、WSC、K含量較高,ADL含量最低,ADF、NDF含量較低。此類群飼草產(chǎn)量較低,營養(yǎng)價值較高。
飼草產(chǎn)量是評價飼草生產(chǎn)性能的重要指標,本研究中,供試的66個燕麥種質(zhì)資源的鮮草產(chǎn)量范圍為16.89~98.00 t·hm-2,干草產(chǎn)量范圍為3.45~18.39 t·hm-2,品種間存在明顯差異。本試驗結(jié)果與李春喜等[13]在高寒地區(qū)研究的8個燕麥品種飼草產(chǎn)量的結(jié)果(鮮草產(chǎn)量2.81~ 32.60 t·hm-2,干草產(chǎn)量7.19~9.88 t·hm-2)差異較大,與孫建平等[10]在晉西北農(nóng)牧交錯區(qū)研究的13個燕麥品種飼草產(chǎn)量的報道結(jié)果(鮮草產(chǎn)量25.52~36.23 t·hm-2,干草產(chǎn)量8.41~ 10.51 t·hm-2)和周青平等[14]和孫 鏖等[15]對不同燕麥品種飼草產(chǎn)量的研究結(jié)果均有較大差異,這可能與不同的品種特性、生境條件、種植密度、栽培方式、收獲時期有關。在我國,飼用燕麥品種多使用皮燕麥,廣泛認為皮燕麥的飼草產(chǎn)量較高[2]。但本研究中,供試的34個皮燕麥、32個裸燕麥種質(zhì)資源飼草產(chǎn)量差異明顯,裸燕麥的鮮草產(chǎn)量、干草產(chǎn)量高于皮燕麥,說明本地區(qū)引進的裸燕麥種質(zhì)資源飼草產(chǎn)量在整體上優(yōu)于引進的皮燕麥種質(zhì)資源。因此在選育高飼草產(chǎn)量的燕麥品種時不應僅著眼于皮燕麥品種,也應考慮裸燕麥品種,可擴大燕麥品種的選擇范圍,為飼用燕麥品種改良、提高燕麥飼草產(chǎn)量提供借鑒與思路。
RFV是由美國飼草和草原理事會下屬的干草市場特別工作組提出,是目前美國唯一廣泛使用的粗飼料質(zhì)量評定指數(shù)。RFV以DDM為理論依據(jù),而飼草的DMI和DDM是通過實測NDF、ADF并利用一定的模型預測得到的。但是RFV模型僅考慮到NDF和ADF,未考慮牧草中的粗蛋白質(zhì)含量及其他營養(yǎng)物質(zhì)含量,而在對飼草營養(yǎng)進行評價時必須考慮蛋白質(zhì)含量[16],所以多數(shù)情況下預測的結(jié)果是片面的。
RFQ的優(yōu)點是其模型相較于RFV更加靈活,可通過TDN進行預測,而不是RFV中的DDM,TDN模型由CP、NDF、NFC構(gòu)成,相比RFV而言,RFQ的預測值能更精確地評定飼草品質(zhì)[12],更適用于禾本科飼草[17]。
飼草分級指數(shù)(GI)是由盧德勛根據(jù)RFV、RFQ等飼草評價指數(shù)的特點,結(jié)合我國的飼草生產(chǎn)、利用現(xiàn)狀提出的[18]。GI在飼草品質(zhì)評價、篩選等方面得到了廣泛的應用。GI指標不僅使用了現(xiàn)在通用的NEL來描述粗飼料能值,而且還將粗飼料中難消化的成分NDF、ADF和ADL包括在內(nèi),對粗飼料品質(zhì)進行綜合評定,具有更加科學的生物學意義[19]。李 洋等[20]采用GI與RFV評定8種非常規(guī)粗飼料品質(zhì),結(jié)果表明,GI可更科學合理評定非常規(guī)飼料營養(yǎng)價值;其其格等[21]采用GI和RFV對內(nèi)蒙古地區(qū)12種牧草品質(zhì)進行評定,結(jié)果表明,GI更符合實際;成立新等[22]采用GI″對5種飼草品質(zhì)進行分級,結(jié)果表明,GI″最符合實際飼養(yǎng)中的飼草價值;劉麗英等[8]采用GI、GI′和GI″對三種飼草的品質(zhì)進行分級,發(fā)現(xiàn)三種GI指數(shù)均可對飼草品質(zhì)進行明確分級,GI″值更接近于實際飼用情況,對飼草的分級更為合理。說明在采用GI指數(shù)評定飼草營養(yǎng)品質(zhì)時應著重考慮GI″的評定結(jié)果。
本研究發(fā)現(xiàn),利用RFV、RFQ、GI、GI′和GI″對燕麥飼草進行評定的結(jié)果存在差異,根據(jù)前人的研究,在營養(yǎng)價值評定中著重考慮了RFQ和GI″值。由RFQ和GI″值的綜合分析可知,66個燕麥品種中,Heacharrelyngby營養(yǎng)價值最高,其次是都3、T19、三分三、74-N-29和白燕2號;燕麥品種2013營養(yǎng)價值最低,其次是壩莜13號、定莜9號、T16、V.S.2832和Bankuti553。
聚類分析可反映不同品種遺傳上的差異,使性狀相近的聚為一類。本研究的聚類分析表明,當歐氏距離為14.01時,66份材料可劃分為5大種質(zhì)群,各材料間存在著豐富的遺傳多樣性。種質(zhì)群Ⅰ飼草產(chǎn)量較高,營養(yǎng)價值較低。種質(zhì)群Ⅱ飼草產(chǎn)量最高,營養(yǎng)價值最低。種質(zhì)群Ⅲ飼草產(chǎn)量最低,營養(yǎng)價值最高,提供了選育高脂肪、高蛋白、低纖維、高Ca、Mg元素含量的優(yōu)質(zhì)燕麥種質(zhì)。種質(zhì)群Ⅳ可作用選育高糖分燕麥的良好種質(zhì)。種質(zhì)群Ⅴ飼草產(chǎn)量較低,營養(yǎng)價值較高。同一類的種質(zhì)資源品種類型、地區(qū)來源不同,說明材料間遺傳差異與地理來源差異沒有必然的聯(lián)系,是燕麥種質(zhì)內(nèi)部遺傳因子和外部環(huán)境因子相互作用的 結(jié)果。
66個燕麥種質(zhì)資源中,T07和壩莜12號產(chǎn)草量最高,為最適宜黑龍江西部地區(qū)種植、推廣的高產(chǎn)草量燕麥品種;Heacharrelyngby營養(yǎng)價值最高,其次是都3、T19、三分三、74-N-29和白燕2號,為最適宜黑龍江西部地區(qū)種植、推廣。