何振富， 賀春貴， 王 斐， 陳 平

(甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院畜草與綠色農(nóng)業(yè)研究所， 甘肅 蘭州 730070)

飼草作物作為舍飼草食家畜的主要飼料來源，在草食畜牧業(yè)中占有很重要的位置[1]。飼草高粱(Sorghumbicolor)是飼草作物中的一個(gè)重要類群，為一年生禾本科C4作物，具有飼草產(chǎn)量高，適口性好，節(jié)水，耐貧瘠、耐干旱等抗逆能力強(qiáng)的生物學(xué)特性，在土壤瘠薄、干旱缺水的邊際地塊均可種植[2]。飼草高粱在美國、澳大利亞和印度等地均有大面積的種植，其中印度飼草高粱種植面積達(dá)260萬hm2[3]；我國是一個(gè)嚴(yán)重缺水的國家，干旱和半干旱地區(qū)耕地面積7.7億多hm2，占全國總耕地面積的64%，79%的土地為中低產(chǎn)田[4]。隨著我國草食畜牧業(yè)規(guī)?；?、集約化地?cái)U(kuò)張發(fā)展，飼草高粱作為飼草作物在我國的發(fā)展空間和潛力很大[5-6]。研究探討不同飼草高粱品種的生產(chǎn)性能和營養(yǎng)品質(zhì)差異，對飼草高粱的育種和種植利用具有重要意義。不同的品種不僅影響其飼草產(chǎn)量[7-8]，同時(shí)也影響其主要營養(yǎng)成分；Thorstesson等[9]研究得出，常規(guī)品種飼草高粱的中性洗滌纖維(Neutral detergent fiber，NDF)的含量顯著高于褐色中脈型品種；何振富等[10]研究得出，褐色中脈型(Brown midrib genotype，BMR)品種的NDF、酸性洗滌纖維(Acid detergent fiber，ADF)和糖錘度(Brix，BX)含量整體上低于常規(guī)品種，總可消化營養(yǎng)物(Total Digestible Nutrients，TDN)含量高于常規(guī)品種；Bean等[11]研究表明，具有BMR基因型的高粱品種具有最低的ADF和NDF含量；李源等[12]研究得出，光周期敏感型品種的粗蛋白(Crude protein，CP)含量高于常規(guī)品種。綜上，不同基因型的飼草高粱農(nóng)藝性狀、生物產(chǎn)量與營養(yǎng)成分具有顯著差異。雖然我國高粱資源豐富[13-14]，但對飼草高粱的研究起步較晚，有關(guān)不同基因型的研究主要集中在粒用高粱[15]和甜高粱[16]上，針對不同類型飼草高粱生產(chǎn)性能與品質(zhì)的差異研究鮮見報(bào)道。本研究選取不同類型的飼草高粱為材料，對其鮮草產(chǎn)量、干物質(zhì)產(chǎn)量及主要營養(yǎng)成分進(jìn)行比較分析，明確不同類型飼草高粱生物產(chǎn)量和品質(zhì)的差異，以期為飼草高粱的高效利用及種質(zhì)創(chuàng)新提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2015年4—10月在甘肅省慶陽市鎮(zhèn)原縣上肖鄉(xiāng)(35°29′42″N，107°29′36″E)進(jìn)行(甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院鎮(zhèn)原試驗(yàn)站)。試驗(yàn)地處甘肅東部黃土高原平原旱作區(qū)，該地多年平均降雨量540 mm,54%以上集中在7—9月，地下水埋深60～100 m,海拔1 297 m，年平均氣溫8.59℃，年日照時(shí)數(shù)2 449.2 h，≥0℃年積溫3 435℃，≥10℃年積溫2 722℃，無霜期165 d。土壤為黑壚土，播前0～20 cm土壤有機(jī)質(zhì)18.6 g·kg-1,有效磷19.12 mg·kg-1，堿解氮98 mg·kg-1，速效鉀204 mg·kg-1，pH值7.9，全鹽量0.088%；20～40 cm土壤含有機(jī)質(zhì)14.4 g·kg-1,有效磷11.85 mg·kg-1，堿解氮71 mg·kg-1，速效鉀173 mg·kg-1，pH值8.27，全鹽量0.064%。當(dāng)年飼草高粱生長期內(nèi)降水量為279.10 mm，全年降水量為470.90 mm。

1.2 供試材料

試驗(yàn)選取5類13個(gè)飼草高粱品種為試驗(yàn)材料(表1)，分別為PPS型、PPS+BMR型、MM+BMR型、LM型和LM+BMR型，其中PPS(光周期敏感型)在北方不抽穗或抽穗后在秋霜來臨前僅達(dá)開花期；BMR(褐色中脈型)為低木質(zhì)素型；MM(中熟型)在當(dāng)?shù)厍锼獊砼R之前可完全成熟，生育期116—130 d；LM(晚熟型)在當(dāng)?shù)厍锼獊砼R之前可完全成熟，生育期131—145 d[17]，試驗(yàn)材料分別由鄭州華豐草業(yè)科技有限公司、北京佰青源畜牧業(yè)科技發(fā)展有限公司和北京猛犸種業(yè)有限公司提供，均為美國引進(jìn)品種。

表1 供試飼草高粱品種名稱、來源及代號

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，共13個(gè)處理，每個(gè)處理設(shè)3個(gè)重復(fù)，共39個(gè)小區(qū)。小區(qū)面積為4.4 m×7.5 m=33 m2，采用半膜平鋪穴播(用120 cm寬的地膜覆蓋，每隔200 cm壓土腰帶，凈膜110 cm，膜間留55 cm的空隙，膜內(nèi)播種)，行距55 cm，株距20 cm，間苗時(shí)每穴留苗1株，不去分蘗，密度9.09萬株·hm-2。播前深翻整地、旋后鋪膜。深翻時(shí)一次性施用276 kg·hm-2N(尿素)，1 050 kg·hm-2普通過磷酸鈣，45 000 kg·hm-2農(nóng)家肥(牛糞)。田間雜草適時(shí)人工拔除。試驗(yàn)過程沒有施用殺蟲劑、除草劑和生長調(diào)節(jié)劑。于4月23日播種，初霜前(9月18日)取樣刈割(本試驗(yàn)按當(dāng)?shù)厍噘A飼料作物都在9月中下旬收獲的慣例，各品種均在此時(shí)段同時(shí)收獲，以篩選出符合當(dāng)?shù)馗髦贫刃枨蟮钠贩N)，出苗至收獲一共為141 d。

1.4 測定指標(biāo)及方法

性狀調(diào)查：調(diào)查每個(gè)小區(qū)的出苗期、拔節(jié)期、孕穗期、抽穗期、開花期和成熟期(指各小區(qū)有75%的植株達(dá)某一時(shí)期的日期)[15]；各處理每個(gè)重復(fù)依次取10株進(jìn)行農(nóng)藝性狀測定，包括株高、莖粗、單株鮮重、節(jié)數(shù)、葉片數(shù)、單株葉重、單株莖重、有效分蘗數(shù)[18]。

產(chǎn)草量測定：田間整株取樣稱鮮重后，切斷至10～20 cm，用自封袋密封后送實(shí)驗(yàn)室測定水分及干物質(zhì)產(chǎn)量(105℃恒重法)。每處理各小區(qū)均采用全小區(qū)測產(chǎn)，于2015年9月18日，出苗后141 d刈割，留茬高度平均10 cm。

品質(zhì)指標(biāo)測定：結(jié)合產(chǎn)草量測定，將測定完水分的干樣混勻后，切斷至1 cm，各處理取樣500 g，再次混勻，用旋風(fēng)磨打碎(40目)處理，裝入自封袋待測。各營養(yǎng)指標(biāo)測定的計(jì)算方法如下：CP參照GB/T 6432-1994[19]，NDF參照GB/T 20806-2006[20]，ADF參照NY/T 1459-2007[21]，TDN由下式計(jì)算得出[22]。

計(jì)算公式為：TDN =81.38+(CP×0.36)-(ADF×0.77)

式中：TDN(%DM)表示總可消化營養(yǎng)物，以占干物質(zhì)的百分?jǐn)?shù)表示；

CP(%DM)表示粗蛋白，以占干物質(zhì)的百分?jǐn)?shù)表示；

ADF(%DM)表示酸性洗滌纖維，以占干物質(zhì)的百分?jǐn)?shù)表示。

樣本送甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)測試中心實(shí)驗(yàn)室測定。

本文中提出的單位面積某種營養(yǎng)物質(zhì)產(chǎn)量，為單位面積干物質(zhì)產(chǎn)量與某營養(yǎng)成分含量(%)之乘積。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2016進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和計(jì)算，用DPS 7.55統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行方差和相關(guān)性分析，數(shù)據(jù)以“平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤”的形式表示，差異顯著者采用Duncan法進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同類型飼草高粱生育期的比較

各類型飼草高粱收獲時(shí)所處生長階段不同，但均葉片青綠。各類型的出苗期均一致，進(jìn)入拔節(jié)期后，不同類型田間表現(xiàn)出不同的生長進(jìn)程，特別是從孕穗期開始后各類型生育期的差異較大(表2)。MM+BMR型、LM型和LM+BMR型各生育期均早于PPS型和PPS+BMR型，其中MM+BMR型、LM型和LM+BMR型在收獲時(shí)均能達(dá)到成熟；PPS型除‘大獎(jiǎng)2180’和‘海牛’外，其他各品種均處拔節(jié)期；PPS+BMR型均處拔節(jié)期。

表2 不同類型飼草高粱的生育期觀察

2.2 不同類型飼草高粱農(nóng)藝性狀的比較

由表3可知，PPS+BMR型的株高、莖粗、單株鮮重、單株葉重和單株莖重均最高，平均值分別為326.39 cm，18.71 mm，1 695.83 g，363.44 g和1 332.39 g；其中PPS+BMR型株高極顯著高于LM+BMR和MM+BMR型(P<0.01)，莖粗極顯著高于其他類型(P<0.01)，單株鮮重、葉重和莖重均極顯著高于LM，LM+BMR和MM+BMR 3個(gè)類型(P<0.01)。節(jié)間數(shù)和主莖葉片數(shù)均以PPS型最高，平均值分別為12.29節(jié)和15.24枚，其中PPS型節(jié)間數(shù)和主莖葉片數(shù)均極顯著高于LM，LM+BMR和MM+BMR 3個(gè)類型(P<0.01)。分蘗數(shù)和全株葉片數(shù)均以LM+BMR型最高，平均值分別為3.72個(gè)和46.72枚，其中LM+BMR型分蘗數(shù)極顯著高于其他類型(P<0.01)，全株葉片數(shù)極顯著高于LM和MM+BMR型(P<0.01)。

表3 不同類型飼草高粱農(nóng)藝性狀

續(xù)表3

2.3 不同類型飼草高粱產(chǎn)草量的比較

由表4可知，鮮草和干物質(zhì)產(chǎn)量整體上PPS型高于其他類型，其中以PPS+BMR型最高，平均值分別達(dá)130.29 t·hm-2和36.04 t·hm-2，鮮草產(chǎn)量平均依次為：PPS+BMR>PPS>LM+BMR>LM>MM+BMR，干物質(zhì)產(chǎn)量平均依次為：PPS+BMR>PPS>LM>LM+BMR>MM+BMR。PPS+BMR型鮮草和干物質(zhì)產(chǎn)量均顯著高于PPS型(P<0.05)，極顯著高于其他3類型(P<0.01)。

表4 不同類型飼草高粱產(chǎn)草量

2.4 不同類型飼草高粱營養(yǎng)成分含量的比較

CP含量：如表5所示，平均值依次為MM+BMR>LM>LM+BMR>PPS+BMR>PPS，MM+BMR型CP含量平均值為6.34%，顯著高于PPS+BMR型和PPS型(P<0.05)。

NDF含量：如表5所示，平均值依次為MM+BMR

ADF含量：如表5所示，平均值依次為MM+BMR

如表5所示TDN含量，平均值依次為MM+BMR>LM+BMR>LM>PPS+BMR>PPS，MM+BMR型TDN含量平均達(dá)59.76%，且極顯著高于其他類型(P<0.01)；LM+BMR型極顯著高于PPS+BMR型和PPS型(P<0.01)；LM型極顯著高于PPS型(P<0.01)，顯著高于PPS+BMR型(P<0.05)；PPS+BMR型極顯著高于PPS型(P<0.01)。

表5 不同類型飼草高粱營養(yǎng)成分含量

2.5 不同類型飼草高粱粗蛋白與總消化養(yǎng)分產(chǎn)量比較

CP產(chǎn)量如表6所示，平均值依次為PPS+BMR>LM>PPS>LM+BMR>MM+BMR，PPS+BMR型平均達(dá)2.00 t·hm-2，顯著高于PPS，LM+BMR和MM+BMR 3類型(P<0.05)。

TDN產(chǎn)量如表6所示，平均值依次為PPS+BMR>LM>PPS>LM+BMR>MM+BMR，其中PPS+BMR型平均達(dá)18.99 t·hm-2，且極顯著的高于其他類型(P<0.01)。

表6 各品種營養(yǎng)成分產(chǎn)量的分析

2.6 干物質(zhì)產(chǎn)量和營養(yǎng)成分含量與營養(yǎng)成分產(chǎn)量的相關(guān)性

選取不同類型飼草高粱的干物質(zhì)產(chǎn)量、CP含量、TDN含量、CP產(chǎn)量和TDN產(chǎn)量5個(gè)性狀進(jìn)行相關(guān)性分析(表7)。各類型的干物質(zhì)產(chǎn)量與CP和TDN產(chǎn)量均呈正相關(guān)關(guān)系，其中PPS型、PPS+BMR型和LM型的干物質(zhì)產(chǎn)量均與CP和TDN產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)；MM+BMR型和LM+BMR型的干物質(zhì)產(chǎn)量均與TDN產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)。各類型CP含量與CP產(chǎn)量均為正相關(guān)關(guān)系，其中PPS+BMR型的CP含量與產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)，LM型的CP含量與產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)(P<0.05)；PPS+BMR型和LM型的CP含量與TDN產(chǎn)量呈正相關(guān)，PPS型的CP含量與TDN產(chǎn)量呈顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05)，MM+BMR型和LM+BMR型的CP含量與TDN產(chǎn)量呈負(fù)相關(guān)。MM型的TDN含量與CP和TDN產(chǎn)量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，其他各類型的TND含量與CP和TDN產(chǎn)量均呈正相關(guān)。說明不同基因型飼草高粱營養(yǎng)物質(zhì)的產(chǎn)量主要取決于干物質(zhì)產(chǎn)量。

表7 干物質(zhì)產(chǎn)量、營養(yǎng)成分含量與營養(yǎng)成分產(chǎn)量的相關(guān)性分析

3 討論

飼草高粱農(nóng)藝性狀受遺傳背景、生長環(huán)境和刈割高度的影響，所以遺傳背景不同的飼草高粱農(nóng)藝性狀會表現(xiàn)出差異，進(jìn)而影響飼草產(chǎn)量和品質(zhì)性狀，綜合評價(jià)農(nóng)藝性狀、飼草產(chǎn)量與品質(zhì)性狀，才能篩選出適合特定生長環(huán)境的優(yōu)質(zhì)飼草[23]。

3.1 不同類型飼草高粱生育期及農(nóng)藝性狀的比較

高粱的生育時(shí)期受到光照、溫度、水分、土壤狀況以及自身遺傳性狀等因素的影響[24]。本研究中5類13個(gè)不同品種的飼用型高粱在甘肅慶陽地區(qū)只有MM型、LM型和LM+BMR型可以達(dá)到成熟，LM型相同品種較寧夏引黃灌區(qū)晚成熟13—19 d[24]；而PPS型和PPS+BMR型不能完全成熟，且大部分至收獲時(shí)還處于拔節(jié)期，這與何振富等[25]之前在同一地區(qū)和張薈薈等[26]在北疆平原荒漠區(qū)種植的同類型品種結(jié)果相一致，但整體上同類型品種較寧夏引黃灌區(qū)成熟晚，這與梁丹妮等[24]人的研究結(jié)果一致。

不同飼草高粱類型的各農(nóng)藝性狀在其各自群體內(nèi)部表現(xiàn)出較大的變幅，本研究表明，PPS型和PPS+BMR型的株高、莖粗、節(jié)間數(shù)、主莖葉片數(shù)、單株鮮重、單株葉重和單株莖重均整體上顯著高于MM型、LM型和LM+BMR型，這符合光敏型飼草高粱營養(yǎng)生長期長、產(chǎn)草量高的特點(diǎn)[27]，由于其在北方整個(gè)生長季基本處在營養(yǎng)生長期，因此其上述的各性狀相應(yīng)的較中熟和晚熟類型的高。LM+BMR型的分蘗數(shù)高于其他各類型，相應(yīng)的全株葉片數(shù)也高于其他類型。

3.2 不同類型飼草高粱產(chǎn)草量及營養(yǎng)物質(zhì)產(chǎn)量的比較

由于光敏型品種可以推遲開花能夠延長植物的營養(yǎng)生長，有效提高了植物的生物產(chǎn)量[28]，本研究表明，PPS型的產(chǎn)草量高于非PPS型，柳發(fā)財(cái)?shù)萚29]人在甘肅平?jīng)龅貐^(qū)得出，光敏褐色中脈型的鮮草產(chǎn)量高于中熟和晚熟型的結(jié)果，這與本研究結(jié)果相一致。與傳統(tǒng)的白色中脈品種相比，褐色中脈品種具有木質(zhì)素含量低、可消化率高的優(yōu)點(diǎn)，但它本身還伴隨著影響產(chǎn)草量和抗蟲性差的缺點(diǎn)；本研究同樣得出，LM+BMR型的鮮草產(chǎn)量與LM型相近，而干物質(zhì)產(chǎn)量LM型的高于LM+BMR型；Casler等[30]研究表明，相比于正常品系，褐色中脈品系飼草產(chǎn)量要降低15%；而本研究得出，PPS+BMR型的鮮草產(chǎn)量和干物質(zhì)產(chǎn)量均高于PPS型，這與何振富等[31]在同地區(qū)的2年試驗(yàn)結(jié)果一致，可能是由于光敏型的產(chǎn)量很高，因此可以有效地抵消褐色中脈對于產(chǎn)量的不利影響[32]；MM+BMR型的鮮草和干物質(zhì)產(chǎn)量為最低。

由于牧草的利用目的與農(nóng)作物不同，主要以收獲地上部分營養(yǎng)體為目的，不需要完整的生育期，其營養(yǎng)成分的產(chǎn)量越高越好[33]。本研究結(jié)果表明，單位面積粗蛋白和總可消化營養(yǎng)物產(chǎn)量從高到低依次為PPS+BMR>LM>PPS>LM+BMR>MM+BMR，雖然營養(yǎng)物產(chǎn)量是干物質(zhì)產(chǎn)量和營養(yǎng)物質(zhì)含量共同作用的結(jié)果，但排序與干物質(zhì)產(chǎn)量和營養(yǎng)物質(zhì)含量均不一致。

3.3 不同類型飼草高粱主要營養(yǎng)成分含量的比較

根據(jù)牧草質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，CP含量高，NDF和ADF含量相對較低的牧草其營養(yǎng)價(jià)值越高[34]。本研究表明，MM型、LM型和LM+BMR型的飼用品質(zhì)均優(yōu)于PPS型和PPS+BMR型，柳發(fā)財(cái)?shù)萚29]人在甘肅平?jīng)龅貐^(qū)對同類型相同品種的研究中，同樣得出中熟型和晚熟型的粗蛋白、酸性洗滌纖維優(yōu)于光敏型；但中熟型和晚熟型的中性洗滌纖維和總可消化營養(yǎng)物較光敏型的差，這與本研究結(jié)果不一致，可能與收割時(shí)期和氣候環(huán)境等因素有關(guān)，還需要進(jìn)一步的研究探索。本研究表明，PPS+BMR型的CP,NDF,ADF和TDN含量均優(yōu)于PPS型，LM+BMR型的ADF和TDN含量優(yōu)于LM型，雖然CP和NDF含量較LM型的略差，但差異不顯著；TDN是采用粗飼料對動物有用的部分來評定粗飼料的營養(yǎng)價(jià)值，可以反映粗飼料的消化率和動物的消化能力[35]。因此綜合考慮得出，BMR型的飼用品質(zhì)優(yōu)于非BMR，這與前人研究的結(jié)果一致[36-37]。

3.4 不同類型飼草高粱的相關(guān)性比較

相關(guān)性表達(dá)了性狀間是否相關(guān)、相關(guān)性質(zhì)及密切程度[38]。營養(yǎng)物質(zhì)產(chǎn)量應(yīng)受干物質(zhì)產(chǎn)量和營養(yǎng)物質(zhì)含量的共同影響，本研究表明，各類型干物質(zhì)產(chǎn)量對營養(yǎng)物質(zhì)產(chǎn)量的影響最大，且比較一致；CP含量和TDN含量對營養(yǎng)物質(zhì)產(chǎn)量的影響較小?？梢?，在以單位面積營養(yǎng)物質(zhì)產(chǎn)量最高為生產(chǎn)目標(biāo)時(shí)，應(yīng)選擇干物質(zhì)產(chǎn)量高的飼草高粱品種。

4 結(jié)論

供試5類13個(gè)飼草高粱品種在甘肅慶陽地區(qū)生長狀況良好，中熟和晚熟型可以成熟，光周期敏感型不能成熟。分蘗數(shù)和全株葉片數(shù)以晚熟褐色中脈型最高，株高、莖粗、節(jié)間數(shù)、主莖葉片數(shù)、單株鮮重、單株葉重和單株莖重整體上均以光周期敏感型較高。光敏型產(chǎn)草量高于非光敏型，光敏褐色中脈型產(chǎn)草量高于光敏非褐色中脈型，晚熟非褐色中脈型產(chǎn)草量高于晚熟褐色中脈型。中熟型和晚熟型的飼用品質(zhì)高于光敏型，單位面積營養(yǎng)物質(zhì)產(chǎn)量以光敏褐色中脈型最高，高的干物質(zhì)產(chǎn)量是飼草高粱營養(yǎng)物質(zhì)產(chǎn)量高的前提。