劉歡歡，羅偉珊，唐 龍，楊培志，呼天明，席杰軍

（西北農(nóng)林科技大學(xué)草業(yè)與草原學(xué)院，陜西楊凌 712100）

隨著國(guó)民生活質(zhì)量的日益提高，飲食結(jié)構(gòu)上對(duì)肉蛋奶的需求也日益激增[1]，加上非洲豬瘟造成高居不下的豬肉價(jià)格的影響，促使當(dāng)前草食畜牧業(yè)快速發(fā)展，尤其是肉牛和肉羊的飼養(yǎng)發(fā)展極為迅速。草食畜牧業(yè)的快速發(fā)展導(dǎo)致當(dāng)前我國(guó)粗飼料短缺且缺口較大。飼草作為粗飼料，是反芻家畜的主要飼料。因此，大力推廣和種植優(yōu)質(zhì)飼草是解決我國(guó)粗飼料短缺、肉奶供應(yīng)不足等問題的重要措施，也是實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和鄉(xiāng)村振興的重要途徑[2-3]。玉米(Zea mays)具有營(yíng)養(yǎng)豐富、家畜喜食、單位面積產(chǎn)量高、栽培和收獲宜于機(jī)械化等較多優(yōu)點(diǎn)，在國(guó)際上被廣泛用作粗飼料，也是我國(guó)選為“糧改飼”的主要推廣物種之一。然而，受傳統(tǒng)“以糧為綱”的農(nóng)業(yè)思維、專用青貯玉米品種的匱乏[4]和草–畜產(chǎn)業(yè)技術(shù)及推廣不完善等眾多因素的限制，當(dāng)前我國(guó)“糧改飼”中種植的絕大部分玉米品種依然是低產(chǎn)的籽粒型玉米。此外，C4植物甜高粱(Sorghum bicolor)因具有光合效率高、生物產(chǎn)量大、營(yíng)養(yǎng)豐富、耐寒、抗旱、耐澇、耐鹽堿、耐瘠薄、耐高溫、耐干熱風(fēng)等優(yōu)點(diǎn)也被廣泛種植用作動(dòng)物粗飼料[5-6]。相比于玉米，高粱根系更深，尤其是在干旱半干旱區(qū)域，具有較高且穩(wěn)定的生物產(chǎn)量[7]。Oliver 等[8]發(fā)現(xiàn)，甜高粱含糖量高，消化率好，營(yíng)養(yǎng)豐富，可替代全混合日糧奶牛配方中的青貯玉米，或者至少可替代肉牛養(yǎng)殖中的青貯玉米[9]。因此，在干旱半干旱區(qū)開展玉米和甜高粱的生態(tài)適應(yīng)性研究，篩選出高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的專用型青貯玉米和甜高粱品種，對(duì)落實(shí)“糧改飼”政策、提高種養(yǎng)效益、促進(jìn)畜牧業(yè)發(fā)展、增加農(nóng)民收入等具有重要的意義。

關(guān)中地區(qū)位于陜西中部，氣候類型為暖溫帶半濕潤(rùn)氣候。據(jù)陜西省2019年統(tǒng)計(jì)年鑒，該區(qū)牛存欄76萬(wàn)余頭，羊存欄140萬(wàn)只，其中奶牛35萬(wàn)頭，占陜西省奶?？偭康?0%，奶山羊81萬(wàn)只，占陜西省奶山羊總量的96%，對(duì)優(yōu)質(zhì)粗飼料的需求極大。根據(jù)國(guó)家“糧改飼”以養(yǎng)帶種和就地轉(zhuǎn)化的原則，關(guān)中地區(qū)被陜西省規(guī)劃為“糧改飼”的重點(diǎn)發(fā)展區(qū)域。據(jù)筆者調(diào)查，目前該區(qū)種植專用青貯玉米品種的比例不高，青貯產(chǎn)量多在2～3 t，田間收購(gòu)價(jià)格為220～280 CNY·t?1。除了品種因素限制產(chǎn)量外，年降水不均衡也會(huì)嚴(yán)重影響產(chǎn)量，尤其是在生長(zhǎng)季降水偏少的年份，玉米產(chǎn)量和品質(zhì)會(huì)嚴(yán)重下降。因此，篩選出高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的適合關(guān)中地區(qū)的青貯玉米品種和甜高粱品種對(duì)提高關(guān)中地區(qū)種植效益和促進(jìn)畜牧業(yè)發(fā)展具有重要的經(jīng)濟(jì)意義。基于此，本研究對(duì)前期篩選出的優(yōu)良玉米品種進(jìn)一步評(píng)估，同時(shí)對(duì)4個(gè)甜高粱品種進(jìn)行品種比較試驗(yàn)，以期為關(guān)中地區(qū)“糧改飼”工作的進(jìn)行和粗飼料業(yè)的發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

甜高粱品種4個(gè)：‘甘露4000(Honeydew 4000)’、‘美洲巨人(American Giants)’、‘極光(Aurora)’和‘海獅(Sealion)’；青貯玉米品種4個(gè)：‘迪卡625(DK625)’、‘DB08’、‘早 熟 白 糯(ZSBN)’和‘強(qiáng)盛58(Qiangsheng 58)’。其中，‘強(qiáng)盛58’是在楊凌地區(qū)推廣種植的籽粒型玉米品種之一。除‘強(qiáng)盛58’和‘早熟白糯’購(gòu)置于楊凌種子市場(chǎng)外，其他材料均來源于北京正道公司。

1.2 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于陜西省楊凌區(qū)(34°21′ N，108°10′ E)，土質(zhì)為壤土，前茬作物為玉米，收獲后冬閑。試驗(yàn)地地處關(guān)中平原核心區(qū)域，海拔450 m 左右，年均氣溫12～14℃，年均日照時(shí)數(shù)約2 150 h，年均降水量約600 mm，屬于溫暖半濕潤(rùn)氣候。

1.3 試驗(yàn)方法

采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，每個(gè)品種重復(fù)2次，共16個(gè)小區(qū)，小區(qū)面積為3 m× 4 m。播種方式為點(diǎn)播，行距60 cm，株距20 cm，玉米播深4～5 cm，甜高粱播深1～2 cm，每穴播種2～3粒種子，出苗2周后進(jìn)行間苗，播種日期為2019年4月26日。2017年玉米試驗(yàn)的播種期為4月28日。期間不進(jìn)行灌溉和施肥，進(jìn)行兩次中耕除草。

玉米品種在乳熟末期至蠟熟初期進(jìn)行收獲[10]，甜高粱品種在乳熟末期進(jìn)行收獲[5]。收獲時(shí)在兩個(gè)小區(qū)共隨機(jī)選擇6株代表性植株(除‘迪卡625’選擇4株外)，從根部砍斷(留茬2～4 cm)，并測(cè)量每一株樣品株高、葉片數(shù)以及莖、葉、穗的鮮重等。然后將樣品置于105℃烘箱中殺青30 min，隨后在70℃下烘至恒重，烘干后及時(shí)記錄莖、葉、穗的干重，并根據(jù)單株干物質(zhì)產(chǎn)量換算每公頃的干物質(zhì)產(chǎn)量[11]。隨后，將烘干后單株植物的莖、葉、穗樣品合并、粉碎、混合均勻，并測(cè)定混合樣品中粗蛋白(凱氏定氮法)、粗脂肪(索氏殘留渣法)、粗纖維(快速法)、粗灰分含量(高溫灼燒法)[12]。無(wú)氮浸出物含量的計(jì)算方法：無(wú)氮浸出物含量(%)=100%? 粗蛋白含量(%)?粗脂肪含量(%)? 粗纖維含量(%)? 灰分含量(%)[13]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS 23統(tǒng)計(jì)分析，通過One-Way ANOVA法進(jìn)行多重比較，數(shù)據(jù)以平均值± 標(biāo)準(zhǔn)差表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 生長(zhǎng)期的氣溫及降水量

在5月–6月，平均氣溫在18.8～23.3℃，氣溫適宜；而7月–8月，平均氣溫為25℃左右，白天氣溫在30℃左右；9月平均氣溫為19.2℃，10月平均氣溫為13.5℃(圖1)。降水量5月為68 mm，6月為125 mm，7月為108 mm，8月為112 mm，9月為183 mm，10月為51 mm。在玉米和高粱的生長(zhǎng)前期(5月–6月)由于氣溫適宜并且植株較為矮小，水分和光熱資源較為良好。而在隨后的生長(zhǎng)期，陰雨天較多，降水豐富，氣溫偏低，光熱資源不足。

圖1 生長(zhǎng)期的平均氣溫與降水量Figure 1 Average temperature and precipitation in the growing season

2.2 玉米和甜高粱的物候期及產(chǎn)量

玉米和甜高粱的重要農(nóng)藝性狀如株高、葉片數(shù)、鮮重、干重、葉莖穗干重比、干物質(zhì)產(chǎn)量和青貯單位面積產(chǎn)量以及重要物候特性如乳熟末期至蠟熟初期的日期(收獲日期)和收獲生長(zhǎng)天數(shù)的觀測(cè)數(shù)據(jù)(表1)表明，玉米收獲期差異跨度為17 d，其中‘早熟白糯’最早，‘DB08’最晚；甜高粱收獲期差異跨度超過51 d，其中‘美洲巨人’最早，‘極光’最晚。由于天氣轉(zhuǎn)涼和陰雨連綿，‘極光’在收獲時(shí)未能達(dá)到乳熟末期至蠟熟初期的發(fā)育階段。整體而言，甜高粱的生育期比玉米長(zhǎng)。玉米中‘DB08’的葉片數(shù)最多，為15片，其他3個(gè)品種約為14片；高粱的葉片數(shù)差異較大，其中‘極光’的最多，約為24片，‘美洲巨人’的最少，為8片，葉數(shù)差異跨度達(dá)16片。玉米中‘DB08’的株高最高，達(dá)281.5 cm，其他3個(gè)玉米品種高度約為230 cm；高粱中‘極光’最高，達(dá)333.8 cm，‘美洲巨人’最矮，為165.3 cm，差異跨度達(dá)173.5 cm。就生物量而言，長(zhǎng)勢(shì)最好的玉米品種為‘DB08’，其單株鮮重、單株干重、青貯產(chǎn)量和干物質(zhì)產(chǎn)量分別為749 g、304.9 g、83.9 t·hm?2和25.1 t·hm?2；長(zhǎng)勢(shì)最差的玉米品種為‘迪卡625’，其單株鮮重、單株干重、青貯產(chǎn)量和干物質(zhì)產(chǎn)量分別為543 g、146.1 g、40.2 t·hm?2和12.0 t·hm?2；長(zhǎng)勢(shì)最好的高粱品種為‘極光’，其單株鮮重、單株干重、青貯產(chǎn)量和干物質(zhì)產(chǎn)量分別為1 458.3 g、455.5 g、125.3 t·hm?2和37.7 t·hm?2；長(zhǎng)勢(shì)最差的高粱品種為‘甘露4000’，其單株鮮重、單株干重、青貯產(chǎn)量和干物質(zhì)產(chǎn)量分別為457.3 g、129.1 g、35.6 t·hm?2和10.7 t·hm?2。值得關(guān)注的是，它們除了產(chǎn)量指標(biāo)有顯著差異(P< 0.05)外，在葉、莖、穗器官的比重上也差異明顯，其中在4個(gè)玉米品種中‘DB08’的穗重占整株植物的比重最高，達(dá)62.5%，‘早熟白糯’最低，為54.4%；高粱中‘美洲巨人’的穗重占整株植物的比重最高，為47.9%，‘極光’最低，為0.7%。

表1 不同玉米和甜高粱品種物候期的觀測(cè)及其農(nóng)藝性狀Table 1 Observation of phenological phase in different corn and sweet sorghum varietiesand their agronomic traits

2.3 營(yíng)養(yǎng)成分分析

營(yíng)養(yǎng)價(jià)值分析(圖2)顯示，粗蛋白含量以高粱‘美洲巨人’最高，為6.3%，其余所有品種的粗蛋白含量均在3.2%～4.5%。粗纖維含量以高粱‘海獅’最高，為37.0%，其余品種的粗纖維含量均在28.3%～31.4%。粗脂肪含量玉米品種在2.1%～2.6%，高粱品種在1.1%～1.7%。粗灰分含量以高粱‘甘露4000’最高，為7.2%，其余所有品種的粗灰分含量均在3.8%～5.6%。無(wú)氮浸出物含量在55.2%～62.4%。整體而言，玉米品種的粗脂肪含量較高粱高，而粗灰分含量較高粱低。

圖2 玉米和甜高粱的粗蛋白、粗纖維、粗脂肪、灰分和無(wú)氮浸出物含量Figure 2 Contentsof crude protein, crude fiber,ether extract,crudeash,and nitrogen-free extract in different varietiesof maize and sweet sorghum

2.4 玉米不同年份的重要指標(biāo)比較

年際的氣候波動(dòng)可導(dǎo)致作物產(chǎn)量的波動(dòng)，因此，產(chǎn)量的穩(wěn)定性是品種推廣的一個(gè)重要前提。本研究測(cè)定了2017年試驗(yàn)篩選到的兩個(gè)優(yōu)異玉米品種‘DB08’和‘迪卡625’的農(nóng)藝性狀年際變化(表2)，結(jié)果表明，除了受遺傳因素嚴(yán)格調(diào)控性狀葉片數(shù)基本上未發(fā)生變化外，生長(zhǎng)期、株高、單株干重、粗蛋白含量、粗纖維含量、干物質(zhì)產(chǎn)量和無(wú)氮浸出物含量均發(fā)生較大的變化。對(duì)于青貯較關(guān)注的產(chǎn)量而言，2019年‘DB08’的單位面積干物質(zhì)產(chǎn)量與2017年間差異不顯著(P>0.05)，而‘迪卡625’2017年則比2019年下降了52.9%，降幅超過一半。

表2 ‘DB08’和‘DK 625’青貯玉米不同年份的重要指標(biāo)Table 2 Comparison of analyzed traitsin different corn varietiesacrossdifferent years

3 討論

以粗飼料作為利用方式，玉米和甜高粱的推廣價(jià)值則主要取決于地上部分的總生物量（包括莖、葉、穗）和總營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。就同一品種而言，在特定氣候、土壤和管理方式下，其生物量和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值主要取決于收獲時(shí)期[14]。大量研究表明，以青貯作為利用方式，玉米的最佳收獲期為乳熟末期至蠟熟初期[10]，而甜高粱的最佳收獲期在乳熟末期[5]。雖然有研究建議以整株植物干物質(zhì)含量為35%左右為最佳收獲時(shí)期[15]，但由于植株含水量嚴(yán)重受收獲前幾日降水情況的影響，結(jié)合當(dāng)?shù)丶竞驙顩r，本研究采用植株發(fā)育階段作為最佳收獲時(shí)期的判定依據(jù)。

產(chǎn)量是種植青貯飼料經(jīng)濟(jì)效益的主要決定因素之一。玉米按用途可劃分為籽粒型玉米(糧食型)、糧飼兼用型玉米和青貯專用型玉米等類型。前兩者的產(chǎn)量多在45 t·hm?2左右，而后者多在97.5 t·hm?2左右，高產(chǎn)者可達(dá)120 t·hm?2[16]。本研究中，若按照干物質(zhì)占鮮重的30%來計(jì)算青貯產(chǎn)量，參試玉米品種的青貯產(chǎn)量在40.2～83.9 t·hm?2。以關(guān)中地區(qū)栽培品種‘強(qiáng)盛58’為參照(45.5 t·hm?2)，專用青貯玉米‘DB08’的青貯產(chǎn)量(83.9 t·hm?2)每公頃可增產(chǎn)38.4 t，增產(chǎn)了84.4%。值得一提的是，曾被推薦作為推廣品種的‘迪卡625’在本研究中表現(xiàn)最差，青貯產(chǎn)量為40.2 t·hm?2，比‘強(qiáng)盛58’減產(chǎn)了11.6%，而另一個(gè)推薦品種‘DB08’則表現(xiàn)的比較穩(wěn)定[11]。比較2017和2019年的氣候，發(fā)現(xiàn)2017年的生長(zhǎng)季降水較少，陽(yáng)光充沛，氣溫較高，而2019年則陰雨綿長(zhǎng)，氣溫偏低，不利于C4植物玉米的生長(zhǎng)。由于這兩次試驗(yàn)均在同一試驗(yàn)地進(jìn)行，且管理方式一致，因此，造成產(chǎn)量差異的主要原因可能是因?yàn)闅夂蛴绊憽Ｌ鸶吡灰蚯o稈含糖量高，最早主要用于制糖，當(dāng)前也用于飼草、青貯和生產(chǎn)生物乙醇[5,17-18]。作為飼草或青貯料，甜高粱由于具有很強(qiáng)的耐旱性，主要種植在降水難以滿足玉米生長(zhǎng)的干旱半干旱地區(qū)，用作肉牛的飼料或與其他粗飼料如大豆(Glycine max)、燕麥(Avena sativa)等制作混合青貯料飼喂奶牛[19-20]。就產(chǎn)量而言，本研究中有兩個(gè)甜高粱品種‘極光’和‘海獅’比對(duì)照玉米品種‘強(qiáng)盛58’顯著高產(chǎn)，分別增產(chǎn)了85.1和28.7 t·hm?2，分別增加了211.6%和71.3%。

制作青貯料時(shí)植株?duì)I養(yǎng)物質(zhì)的含量是決定制成青貯料營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量的關(guān)鍵因素之一，也是決定飼草飼喂價(jià)值和價(jià)格的重要因素之一。研究結(jié)果顯示，粗纖維、粗脂肪和灰分的含量水平與已報(bào)道相應(yīng)物種中的含量基本相似，但粗蛋白含量顯著降低[21-24]，然而，相應(yīng)品種的粗蛋白含量在2017年的試驗(yàn)中卻與已報(bào)道的結(jié)果[11]相似，表明粗蛋白含量受氣候因素影響極大。就飼喂而言，單一的營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)難以反映飼草的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，而無(wú)氮浸出物主要包括可溶性碳水化合物、糖類、淀粉、膳食纖維或半纖維素等奶牛需要的易吸收利用能量物質(zhì)，可在較大程度上反映出飼草對(duì)反芻動(dòng)物的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。根據(jù)公式[13]計(jì)算，本研究中8個(gè)品種的無(wú)氮浸出物含量由大到小依次為‘強(qiáng)盛58’(62.35%)>‘早熟白糯’(61.36%)>‘DB08’(59.50%)>‘迪卡625’(59.38%)>‘極光’(59.12%)>‘甘露4000’(57.17%)>‘美洲巨人’(55.20%) >‘海獅’(52.67%)。根據(jù)干物質(zhì)產(chǎn)量，單位面積無(wú)氮浸出物的產(chǎn)量最大的兩個(gè)品種為‘極光’(22.2 t·hm?2)和‘DB08’(14.9 t·hm?2)。

4 結(jié)論

就青貯產(chǎn)量和大型反芻動(dòng)物的營(yíng)養(yǎng)需求而言，與糧飼兼用玉米品種‘強(qiáng)盛58’相比，青貯專用玉米‘DB08’和甜高粱‘極光’具有優(yōu)勢(shì)性的推廣價(jià)值，但甜高粱‘極光’的穩(wěn)產(chǎn)性還需進(jìn)一步的田間試驗(yàn)。