曹立娟，張順香，姚亞妮，王 斌，李滿有，沈笑天，謝應(yīng)忠，蘭 劍

（1. 寧夏大學(xué)農(nóng)學(xué)院, 寧夏 銀川 750021；2. 隆德縣城關(guān)畜牧獸醫(yī)工作站, 寧夏 固原 756000；3. 固原市原州區(qū)農(nóng)村實(shí)用技術(shù)培訓(xùn)中心, 寧夏 固原 756000）

青貯玉米(Zea mays)具有產(chǎn)量高、耐貯存、品質(zhì)優(yōu)等特點(diǎn)，是畜牧業(yè)發(fā)展中最重要、最經(jīng)濟(jì)的飼草作物之一[1-3]。近年來，隨著國家大力推動(dòng)“糧改飼”，青貯玉米種植面積越來越多，在奶牛、肉牛和肉羊的養(yǎng)殖中所占的地位也越來越高[4-6]。寧夏作為我國重要的畜牧業(yè)基地之一，草食家畜飼養(yǎng)量呈逐年增長態(tài)勢，飼草需求量增大，但市面上可選品種多，產(chǎn)量參差不齊，在青貯玉米種植時(shí)品種選擇混亂，致使飼草總量不足，草畜不平衡[7]。篩選適宜寧夏雨養(yǎng)區(qū)種植的青貯玉米是提高飼草供給能力的重要途經(jīng)。因此，研究適宜寧夏雨養(yǎng)區(qū)的青貯玉米品種對寧夏畜牧業(yè)的發(fā)展具有重要意義。

不同品種青貯玉米對環(huán)境的適應(yīng)性和生長能力存在較大的差異[8-9]。在我國西北、東北、西南等地區(qū)的引種試驗(yàn)中得出，在不同種植方式和環(huán)境條件下，不同品種青貯玉米的農(nóng)藝性狀和飼草品質(zhì)也表現(xiàn)出明顯的差異性，適宜栽培品種也不盡相同[10-11]。閆慧穎等[12]在青海旱地對‘金穗3號’、‘金凱3號’和‘豫玉22號’進(jìn)行引種試驗(yàn)，證明綜合評價(jià)最好的青貯玉米品種是‘豫玉22號’。郭耿偉等[13]研究表明，‘新沃2號’和‘TY30291’最適宜在新疆地區(qū)種植。王國棟等[14]研究認(rèn)為，甘肅中部高寒區(qū)適應(yīng)性強(qiáng)的飼用玉米品種為‘金凱5號’和‘隴單4號’。李德鋒等[15]認(rèn)為，在中原地區(qū)種植青貯玉米，‘CK732’、‘京單28’和‘雅玉青貯26’品種的產(chǎn)量、營養(yǎng)品質(zhì)最高。有關(guān)寧夏青貯玉米引種栽培的研究也有報(bào)道，林語梵等[16]研究表明，‘CLO135’是寧夏黃灌區(qū)最具有種植潛力的專用型青貯玉米。因此，本研究以14個(gè)青貯玉米品種為研究對象，連續(xù)兩年在田間開展生產(chǎn)性能觀測和品質(zhì)的測定，利用主成分分析方法對14個(gè)青貯玉米品種進(jìn)行綜合評價(jià)，以期為該區(qū)域青貯玉米品種選擇提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)在固原市隆德縣許溝村(35°21′ N，106°47′ E，海拔2 021.62 m)進(jìn)行，該區(qū)屬于典型的半干旱雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)，年日照時(shí)數(shù)2 330.9 h，年平均氣溫6 ℃以上。無霜期120～150 d，常年降水量在450～600 mm(圖1)。2019年降水量達(dá)581.3 mm，2020年降水量為493 mm。試驗(yàn)土地pH 8.5，堿解氮、速效磷、速效鉀和有機(jī)質(zhì)的含量分別為66 mg·kg-1、13.2 mg·kg-1、98 mg·kg-1和8.4 g·kg-1。前茬作物是青貯玉米。

圖1 試驗(yàn)地降水量Figure 1 Precipitation at the trial site

1.2 試驗(yàn)材料及試驗(yàn)設(shè)計(jì)

供試14個(gè)青貯玉米品種均由隆德縣畜牧中心提供，且14個(gè)青貯玉米品種在寧夏雨養(yǎng)區(qū)生長狀況良好且均能成熟，詳細(xì)信息如表1所列。

表1 青貯玉米詳細(xì)信息Table 1 Silage corn details

試驗(yàn)于2019年4月-2020年10月進(jìn)行，試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，處理為14個(gè)不同品種青貯玉米，每個(gè)品種設(shè)置3個(gè)小區(qū)重復(fù)，總計(jì)42個(gè)小區(qū)，小區(qū)面積是80 m2(8 m × 10 m)，小區(qū)間隔為2 m。青貯玉米種植模式為雙溝三壟覆膜種植，播種方式是點(diǎn)播，行距為55 cm，株距為24 cm，每穴播種1粒，每公頃75 795穴。播種前施農(nóng)家肥7 500 kg·hm-2，在生育期內(nèi)除草2次，拔節(jié)期追施一次尿素300 kg·hm-2(總氮 ≥ 46.4%)。

1.3 測定指標(biāo)及方法

1.3.1農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量測定

植株性狀：在青貯玉米乳熟期進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，測定株高、莖粗、葉片數(shù)3項(xiàng)農(nóng)藝性狀。每小區(qū)隨機(jī)取30株進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

莖稈強(qiáng)度：于各小區(qū)隨機(jī)選30株，并用莖稈強(qiáng)度儀(YYD-1)來測定其1 ～ 4節(jié)和5 ～ 7節(jié)莖稈強(qiáng)度。

含水量：每個(gè)小區(qū)中隨機(jī)選取10株，全株粉碎。然后隨機(jī)取樣1.0 kg左右，裝入布袋，稱鮮重，在105 ℃下殺青30 min后65 ℃烘干至恒重，稱得干重，并依此計(jì)算含水量。

鮮草產(chǎn)量：于各小區(qū)隨機(jī)選9個(gè)1 m樣段收鮮草，立即稱量即是鮮草產(chǎn)量，隨后換算成公頃鮮草產(chǎn)量。

干物質(zhì)產(chǎn)量：測產(chǎn)時(shí)每品種取兩整株，切碎稱重后記錄數(shù)值，再將樣品放入鼓風(fēng)干燥箱，105 ℃殺青1 h，再65 ℃烘干至恒重并稱重，計(jì)算干物質(zhì)產(chǎn)量。

1.3.2營養(yǎng)成分測定

莖稈糖錘度：在每個(gè)小區(qū)內(nèi)隨機(jī)選取10株，用手持?jǐn)?shù)顯糖量計(jì)測定。

營養(yǎng)品質(zhì)測定：于各小區(qū)隨機(jī)選取300 g鮮草樣品，剪成3～5 cm長的小段，放在105 ℃的烘箱中48 h烘至恒重。把烘干樣品粉碎，過0.45 mm篩。參照《飼料分析及飼料質(zhì)量檢測技術(shù)》[17]測定粗蛋白(crude protein, CP)、中性洗滌纖維(neutral detergent fiber, NDF)、酸性洗滌纖維(acid detergent fiber, ADF)以及淀粉(starch)含量。利用中性和酸性洗滌纖維含量來計(jì)算飼料相對飼喂價(jià)值(relative feed value, RFV)[18]。

1.4 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)方法

用Excel 2013軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，用SPSS 22.0軟件進(jìn)行單因素方差分析，采用Duncan法進(jìn)行多重比較，用Origin 2018作圖，并用SAS 9.4軟件對青貯玉米的14個(gè)指標(biāo)的兩年平均值進(jìn)行主成分分析(principal component analysis, PCA)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同品種青貯玉米農(nóng)藝性狀及生產(chǎn)性能比較

2019年株高最高的是ZX618，達(dá)到311.7 cm，顯著高于其他品種(P＜ 0.05)，最低的是YY238，二者相差150.2 cm (圖2)。2020年株高大于300 cm的品種有8個(gè)，占參試品種的57.1%，其中，株高最高的是XM798，最低的是ZD12，二者相差68.52 cm。2019年莖粗最大的是ND40，其次是SN211，分別達(dá)到29.64和29.37 mm，顯著高于其他品種(P＜ 0.05)；最小的是YY238，僅有17.36 mm。2020年莖粗最大的是SN211，達(dá)到30.52 mm；其次是BL2900，為28.04 mm；JG50最小，僅有23.34 mm。2019和2020年1～4節(jié)莖稈強(qiáng)度最大的品種均是SN211，分別達(dá)到81.23和79.23 N；最小的都是TY53，僅有55.16和53.3 N。2019年5～7節(jié)莖稈強(qiáng)度最大是ZX618，達(dá)到49 N；WYNo.3次之，為41.9 N；最小的為ND40，僅有32.46 N。2020年5～7節(jié)莖稈強(qiáng)度最大的是SN211，達(dá)到54.82 N；ND46次之，為52.47 N；最小的是TY168，僅有33.2 N。2019和2020年葉片數(shù)最多的均是SN211，都達(dá)到15片·株-1，2019年葉片數(shù)最少的是TY53，2020年最少的是BL2900。2019和2020年水分含量在60%～70%的品種均有11個(gè)，占參試品種的78.6%，其中，水分含量在65%～70%的品種均有6個(gè)，占參試品種的42.9%，分別是SN211、ZX618、ND46、JG50、BL2900、ND40。兩年鮮草產(chǎn)量大于90 000 kg·hm-2的品種有4個(gè)，分別為JG50、ND46、WYNo.3和TY168，其中，鮮草產(chǎn)量最高的是JG50，最低的為YY238。兩年干物質(zhì)產(chǎn)量最高是JG50，顯著高于其他品種(P＜ 0.05)，最低的是YY238。

圖2 不同品種青貯玉米農(nóng)藝性狀及生產(chǎn)性能比較Figure 2 Comparison of the agronomic characteristics and production performance of different silage corn varieties

2.2 不同品種青貯玉米營養(yǎng)價(jià)值比較

2019年株高最高的是ZX618，達(dá)到311.7 cm，顯著高于其他品種(P＜ 0.05)，最低的是YY238，二者相差150.2 cm (圖3)。2020年株高大于300 cm的品種有8個(gè)，占參試品種的57.1%，其中，株高最高的是XM798，最低的是ZD12，二者相差68.52 cm。2019年莖粗最大的是ND40，其次是SN211，分別達(dá)到29.64和29.37 mm，顯著高于其他品種(P＜ 0.05)；最小的是YY238，僅有17.36 mm。2020年莖粗最大的是SN211，達(dá)到30.52 mm；其次是BL2900，為28.04 mm；JG50最小，僅有23.34 mm。2019和2020年1～4節(jié)莖稈強(qiáng)度最大的品種均是SN211，分別達(dá)到81.23和79.23 N，最小的都是TY53，僅有55.16和53.3 N。2019年5～7節(jié)莖稈強(qiáng)度最大是ZX618，達(dá)到49 N，WYNo.3次之，為41.9 N，最小的為ND40，僅有32.46 N。2020年5～7節(jié)莖稈強(qiáng)度最大的是SN211，達(dá)到54.82 N，ND46次之，為52.47 N，最小的是TY168，僅有33.2 N。2019和2020年葉片數(shù)最多的均是SN211，都達(dá)到15片·株-1，2019年葉片數(shù)最少的是TY53，2020年最少的是BL2900。2019和2020年水分含量在60%～70%的品種均有11個(gè)，占參試品種的78.6%，其中，水分含量在65%～70%的品種均有6個(gè)，占參試品種的42.9%，分別是SN211、ZX618、ND46、JG50、BL2900、ND40。兩年鮮草產(chǎn)量大于90 000 kg·hm-2的品種有4個(gè)，分別為JG50、ND46、WYNo.3和TY168，其中，鮮草產(chǎn)量最高的是JG50，最低的為YY238。兩年干物質(zhì)產(chǎn)量最高是JG50，顯著高于其他品種(P＜ 0.05)，最低的是YY238。

圖3 不同品種青貯玉米營養(yǎng)價(jià)值比較Figure 3 Comparison of the nutritional value of different silage corn varieties

2.3 不同品種青貯玉米綜合評價(jià)

對青貯玉米14個(gè)指標(biāo)進(jìn)行PCA分析，在特征值大于1的前提下，提取出5個(gè)主成分，貢獻(xiàn)率分別為36.82%，19.93%、12.73%、9.20%和8.35%。累計(jì)方差貢獻(xiàn)率達(dá)到87.03%，解釋了總體信息的87.03% (表2)。

表2 各主成分初始特征值和貢獻(xiàn)率Table 2 The eigenvalues and contribution rate of the principal components

在主成分1中，載荷較高且為正值的性狀包括含水量、鮮草產(chǎn)量、干物質(zhì)產(chǎn)量、相對飼喂價(jià)值，載荷值分別為0.849、0.795、0.795和0.733，可稱為混合因子(表3、圖4)。載荷較高且為負(fù)值的性狀為酸性洗滌纖維，載荷值為-0.658，說明酸性洗滌纖維與含水量、鮮草產(chǎn)量、干物質(zhì)產(chǎn)量和相對飼喂價(jià)值負(fù)相關(guān)，且含水量、鮮草產(chǎn)量、干物質(zhì)產(chǎn)量和相對飼喂價(jià)值之間正相關(guān)關(guān)系，符合相關(guān)性分析結(jié)果；在主成分2中，載荷較高且為正值的性狀為淀粉和莖稈糖錘度，載荷值分別為0.903和0.798，可稱為淀粉-糖錘度因子。載荷較高且為負(fù)值的性狀為粗蛋白，載荷值為-0.789，這說明淀粉和莖稈糖錘度正相關(guān)關(guān)系，且二者與粗蛋白負(fù)相關(guān)關(guān)系；在主成分3中，載荷較高且為正值的性狀為1～4節(jié)莖稈強(qiáng)度，載荷值為0.556，可稱為莖稈強(qiáng)度因子；在主成分4中，載荷較高且為負(fù)值的性狀為株高，載荷值為-0.746，可稱為產(chǎn)量因子。在主成分5中，載荷較高且為正值的性狀為中性洗滌纖維，載荷值為0.463。

圖4 不同品種青貯玉米雙譜圖Figure 4 Bispectrum of different silage corn varieties

通過各指標(biāo)載荷值大小(表3)將原始數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化后導(dǎo)入主成分計(jì)算模型[19]，可以得出公因子值(表4)，將公因子代入Y= (36.815Y1+ 19.934Y2+ 12.728Y3+9.197Y4+ 8.354Y5)/87.027中，得出14個(gè)不同青貯玉米品種綜合得分，排名由高到低依次為SN211、ND46、ZX618、JG50、WYNo.3、XM798、TY168、ZYD32、ZD12、ND40、QS30、BL2900、TY53 和YY238。

表3 主成分對應(yīng)的載荷矩陣Table 3 Load matrix corresponding to the principal component

表4 不同青貯玉米品種綜合排名Table 4 Comprehensive ranking of the different silage corn varieties

3 討論

株高、莖粗是評價(jià)青貯玉米生產(chǎn)性能的重要指標(biāo)[20-22]，能直觀反映青貯玉米生長狀況。本研究中，株高值最大的品種是‘種星618’、‘西蒙798’和‘屯玉168’。莖粗最大的品種是‘SN211’、‘百綠2900’和‘銀玉238’。鮮草產(chǎn)量較高的品種里株高和莖粗表現(xiàn)最好的品種是‘屯玉168’、‘SN211’、‘西蒙798’和‘種星618’，但鮮草產(chǎn)量排在前3的品種株高和莖粗并不是最高的，這可能與青貯玉米的倒伏性有關(guān)[23]。

飼草產(chǎn)量是青貯玉米生產(chǎn)中的重要指標(biāo)，可直觀反映青貯玉米品種的生產(chǎn)性能和適應(yīng)性[24]。本研究發(fā)現(xiàn)，14個(gè)青貯玉米品種的鮮草產(chǎn)量由高到低的順序?yàn)椤饎?0’、‘寧單46’、‘文玉3號’、‘屯玉168’、‘寧單40’、‘強(qiáng)盛30’、‘SN211’、‘西蒙798、種星618’、‘正大12’、‘鐵研53’、‘百綠2900’、‘中原單32’和‘銀玉238’。同時(shí)，有學(xué)者認(rèn)為獲得最佳品質(zhì)青貯飼料的含水量在65%～70%[25]，本研究中，含水量在65%～70%的品種有‘SN211’、‘種星618’、‘寧單46’、‘金剛50’、‘百綠2 900’和‘寧單40’。因此，從鮮草產(chǎn)量和水分綜合來看，‘金剛50’、‘寧單46’、‘寧單40’和‘SN211’是雨養(yǎng)區(qū)最佳適宜種植品種。另外，本研究還表明，2020年青貯玉米產(chǎn)量整體高于2019年，這可能是因?yàn)?，盡管2019年總降水量高于2020年，但2020年玉米生育期(5月 - 9月)降水量高于2019年，玉米在不同生育階段對水分的敏感度是不同的，在作物發(fā)育過程中，缺水會(huì)造成作物產(chǎn)量下降，抽雄乳熟階段是影響產(chǎn)量和需水的關(guān)鍵期[26]，而灌漿期水分脅迫也會(huì)降低光合作用，導(dǎo)致作物早衰[27]。如，Michael等[28]研究表明，玉米產(chǎn)量受干旱影響最大，會(huì)導(dǎo)致玉米減產(chǎn)3.0%～10.4%。

青貯玉米在生長過程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)倒伏現(xiàn)象[22]，不同程度的倒伏不僅會(huì)顯著降低產(chǎn)量，而且對機(jī)械的收割效率以及牧草品質(zhì)造成極大影響[29]。莖稈強(qiáng)度作為衡量青貯玉米抗倒伏性的重要指標(biāo)，與抗倒伏能力呈極顯著相關(guān)關(guān)系[30]。劉曉等[31]和劉建寧等[10]研究表明，株高越高，抗倒伏能力越差，本研究發(fā)現(xiàn)，株高最高的‘種星618’和‘西蒙798’，分別達(dá)313.18 和301.13 cm，但其莖稈強(qiáng)度并不是很高，與前人研究結(jié)果一致，說明植株過高的品種抗倒伏性差，所以選擇青貯玉米品種時(shí)，并非株高越高越好，還應(yīng)該看它的莖稈強(qiáng)度。在本研究中，1～4和5～7節(jié)莖稈強(qiáng)度最大的品種是‘SN211’，產(chǎn)量為85 468.5 kg·hm-2，莖粗為29.95 mm，顯著高于其他品種，說明莖粗越大，莖稈強(qiáng)度就越大，玉米莖稈不容易折斷，莖粗越小，莖稈強(qiáng)度就越小，玉米莖稈易折斷，會(huì)阻礙土壤水分、營養(yǎng)物質(zhì)和光合產(chǎn)物的運(yùn)輸，進(jìn)而導(dǎo)致產(chǎn)量降低[32]。

莖稈糖錘度是評價(jià)青貯玉米適口性的一個(gè)重要指標(biāo)。而糖作為玉米青貯過程中乳酸菌的發(fā)酵底物，莖稈含糖量的多少直接影響青貯玉米的飼料品質(zhì)和效果[33-34]，本研究發(fā)現(xiàn)14個(gè)青貯玉米莖稈糖錘度范圍在2.09%～9.14%，其中，含糖量最高的品種是‘銀玉238’和‘文玉3號’，分別達(dá)到9.14%和8.58%，有助于提高玉米青貯飼料的營養(yǎng)品質(zhì)。青貯玉米中淀粉作為家畜日糧的主要能量來源，其含量的高低不僅能夠減少其他飼料的添加，還可以降低成本[4]。在本研究中，‘銀玉238’、‘SN211’的淀粉含量均大于30%，達(dá)到特等青貯玉米等級。此外，也有學(xué)者提出淀粉含量與相對飼喂價(jià)值正相關(guān)[35]，本研究發(fā)現(xiàn)‘銀玉238’、‘SN211’的相對飼喂價(jià)值較大部分青貯玉米高，與前人研究結(jié)果相似。

青貯玉米的粗蛋白、中性和酸性洗滌纖維含量以及相對飼喂價(jià)值是評定其營養(yǎng)品質(zhì)的關(guān)鍵指標(biāo)。目前，市場上一級青貯玉米劃分標(biāo)準(zhǔn)為CP ＞ 7%，NDF ＜45%，ADF ＜ 23%，二級青貯玉米CP ＞ 7%，NDF ＜50%，ADF ＜ 26%[10]，在本研究中，綜合兩年數(shù)據(jù)，只有‘西蒙798’的CP含量低于7%，其他品種CP含量均高于7%，達(dá)到國家一級青貯玉米標(biāo)準(zhǔn)。NDF含量變化范圍為39.72%～48.19%，ADF含量變化范圍為25.59%～35.29%，從NDF含量來看，14個(gè)青貯玉米品種均達(dá)到國家二級青貯玉米標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合CP、NDF和ADF含量來看，只有寧單46達(dá)到國家一級青貯玉米標(biāo)準(zhǔn)。將NDF和ADF通過預(yù)測模型計(jì)算得到的相對飼喂價(jià)值越高表明飼用價(jià)值越大[36]。本研究中相對飼喂價(jià)值最高的青貯玉米為‘金剛50’，‘種星618’次之，可作為寧夏雨養(yǎng)區(qū)優(yōu)質(zhì)青貯玉米品種推廣種植。

4 結(jié)論

14個(gè)青貯玉米品種在寧夏雨養(yǎng)區(qū)生長狀況良好且均能成熟，農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量最好的5個(gè)品種分別為‘金剛50’、‘寧單46’、‘文玉3號’、‘屯玉168’和‘鐵研53’；營養(yǎng)品質(zhì)較好的5個(gè)品種分別為‘寧單46’、‘種星618’、‘金剛50’、‘文玉3號’和‘SN211’，將農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量和營養(yǎng)價(jià)值經(jīng)PCA綜合評價(jià)得出‘金剛50’、‘寧單46’和‘文玉3號’適合在寧夏雨養(yǎng)區(qū)進(jìn)行推廣種植。