王騰飛，常怡然，鄧 雪，沈笑天，王 斌，李滿有，倪 旺，蘭 劍*

(1.寧夏大學(xué)農(nóng)學(xué)院， 寧夏 銀川 750021； 2.寧夏草牧業(yè)工程技術(shù)研究中心， 寧夏 銀川 750021； 3.寧夏云霧山國家級自然保護區(qū)管理局， 寧夏 固原 756000)

燕麥(Avenasativa)為一年生禾本科糧飼兼用作物，具有產(chǎn)量高、抗寒、抗旱、耐鹽堿、耐貧瘠、品質(zhì)優(yōu)、適口性好等生物學(xué)特性[1]，在干旱、半干旱地區(qū)嶄露頭角，是發(fā)展畜牧業(yè)最理想、最經(jīng)濟的飼草之一。近年來，燕麥作為優(yōu)質(zhì)飼草已被廣泛種植，其在家畜養(yǎng)殖中所占的地位也越來越高[2]。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，但飼草產(chǎn)量低、品質(zhì)差，致使草畜不平衡，嚴(yán)重制約了畜牧業(yè)進一步發(fā)展。寧夏雨養(yǎng)區(qū)(原州區(qū)、西吉縣、隆德縣、彭陽縣、涇源縣、海原縣)作為寧夏肉牛養(yǎng)殖的主要區(qū)域，肉牛養(yǎng)殖占全省的73%，優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)飼草的缺少成為當(dāng)?shù)匦竽翗I(yè)發(fā)展的主要制約因子，篩選適宜在寧夏雨養(yǎng)區(qū)種植易提產(chǎn)增質(zhì)的燕麥品種，不僅能夠緩解當(dāng)?shù)仫暡莶蛔銌栴}，同時也可滿足家畜冷季營養(yǎng)需求[3]。此外，不同燕麥品種抗蚜性迥異，易感燕麥品種制約飼草產(chǎn)量的形成及營養(yǎng)物質(zhì)的積累，嚴(yán)重時可造成30%～50%的損失[4]。因此，研究適宜寧夏雨養(yǎng)區(qū)種植的燕麥品種對當(dāng)?shù)匦竽翗I(yè)發(fā)展至關(guān)重要。

不同品種燕麥因遺傳基礎(chǔ)不同，其適應(yīng)能力和生長潛力有較大差異[5-6]。我國西北、東北、西南等地區(qū)的引種試驗表明，不同栽培措施和環(huán)境條件下燕麥的生產(chǎn)性能和營養(yǎng)品質(zhì)表現(xiàn)各異，適宜栽培品種也不盡相同。近年來，為篩選適宜不同區(qū)域的燕麥品種，學(xué)者們進行了大量引種試驗。例如，張光雨等[7]在西藏河谷區(qū)對9個燕麥品種進行了比較試驗，得出‘青海444’、‘青燕1號’和‘阿壩’燕麥適宜在當(dāng)?shù)赝茝V種植；楊海磊等[8]在甘肅省分析比較了14份燕麥種質(zhì)的籽粒和飼草生產(chǎn)性能，認(rèn)為‘青永久479’、‘青永久167’和‘青永久233’可作為當(dāng)?shù)貙崿F(xiàn)高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)目標(biāo)的首選草種；孫建平等[9]對晉北農(nóng)牧交錯區(qū)13份燕麥種質(zhì)營養(yǎng)品質(zhì)和主要農(nóng)藝性狀進行研究，發(fā)現(xiàn)‘牧王’、‘牧樂思’和‘太陽神’可作為農(nóng)牧交錯區(qū)優(yōu)質(zhì)燕麥草地推廣品種；彭先琴等[10]將6個不同燕麥品種的農(nóng)藝性狀、干草產(chǎn)量和營養(yǎng)品質(zhì)進行了綜合分析，認(rèn)為‘林納’和‘莫妮卡’適宜在川西北高寒地區(qū)種植；趙寧等[11]通過在河北壩上研究11個燕麥品種的適應(yīng)性，綜合其飼草產(chǎn)量和營養(yǎng)品質(zhì)，發(fā)現(xiàn)‘壩優(yōu)5號’在當(dāng)?shù)啬苓_(dá)到高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的目標(biāo)。目前，在寧夏已有關(guān)于燕麥的引種報道，但主要集中于引黃灌區(qū)[12-13]，鮮見在雨養(yǎng)區(qū)的報道，同時前人對于燕麥引種大多只聚焦農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量及營養(yǎng)品質(zhì)，缺少與燕麥蚜蟲相結(jié)合的綜合評價。鑒于此，本試驗以10個燕麥品種為研究對象，通過對燕麥的抗蚜蟲性和生產(chǎn)性能的觀測，營養(yǎng)價值的測定，利用主成分分析方法對10個燕麥品種進行綜合評價，以期為寧夏雨養(yǎng)區(qū)建植高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的燕麥草地提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2020年3-7月在寧夏回族自治區(qū)固原市原州區(qū)彭堡鎮(zhèn)姚磨村(105°28′ E，35°34′ N)進行，當(dāng)年月平均降雨量與氣溫如圖1所示，該地區(qū)屬暖溫帶半干旱氣候，年平均氣溫為6.8℃，年積溫2 263℃，年平均蒸發(fā)量1 200～1 800 mm，全年無霜期103～148 d，年均降雨量471.2 mm，多集中在7-9月，年平均日照時數(shù)2 250～2 700 h，晝夜溫差10～20℃。試驗區(qū)地勢平坦，土壤為黃綿土，播前0～20 cm土層有機質(zhì)含量4.42 g·kg-1，全氮0.65 g·kg-1，全磷0.37 g·kg-1，速效磷9.20 mg·kg-1，速效鉀94 mg·kg-1，pH值為8.20。

圖1 2020年試驗區(qū)不同月份降雨量和溫度Fig.1 Precipitation and temperature in different months in the test area in 2020

1.2 試驗材料

供試10個燕麥品種信息詳見表1。

表1 參試不同燕麥品種詳情Table 1 Details of different oat varieties

1.3 試驗設(shè)計

試驗采用單因素隨機區(qū)組設(shè)計，小區(qū)面積為18 m2(3 m×6 m)，設(shè)置3個重復(fù)，小區(qū)間隔1 m，四周設(shè)1 m保護行。于2020年3月23日播種，人工開溝條播，覆土3～4 cm，行距30 cm，每一小區(qū)10行，播種量為150 kg·hm-2。播種前除草翻耕、耙地鎮(zhèn)壓，統(tǒng)一施入有機肥6 000 kg·hm-2。生育期內(nèi)除草2次，在燕麥拔節(jié)期追施磷酸二銨(P2O5≥46%)120 kg·hm-2，尿素150 kg·hm-2(總氮≥46.4%)。

1.4 測定項目及方法

以下指標(biāo)均在燕麥刈割前(乳熟期至蠟熟期)進行。

株高：在距各小區(qū)邊行50 cm處隨機選取30株長勢能夠代表該小區(qū)整體水平的植株，用卷尺測量其自然垂直高度。

分蘗數(shù)：小區(qū)內(nèi)隨機挖取10株燕麥，測其單株分蘗數(shù)。

干草產(chǎn)量：每個小區(qū)隨機選取9個1 m樣段，人工刈割，留茬5 cm左右，稱鮮重；取完整植株1 kg帶回實驗室自然陰干，稱量干草產(chǎn)量，折算每公頃干草產(chǎn)量。

葉莖比：每一小區(qū)隨機選取30株燕麥將莖和葉分離，于105℃殺青1 h，70℃烘48 h后冷卻，分離莖葉，稱其干重，葉莖比=葉干重/莖干重。

1.5 燕麥營養(yǎng)成分的測定

將自然陰干的草樣粉碎后過0.45 mm篩。參照《飼料及飼料添加劑質(zhì)量檢測方法與品質(zhì)管理》[14]，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)含量。根據(jù)中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量，計算飼料相對飼喂價值[15](Relative feed value，RFV)。計算公式如下所示。

RFV=(88.9-0.779×ADF)×(120/NDF)/1.29

1.6 燕麥蚜蟲測定

于燕麥拔節(jié)期，調(diào)查蚜蟲頭數(shù)。選用“Z”字型五點取樣調(diào)查，每點詳查20株燕麥上的蚜蟲數(shù)量。參考《小麥抗蚜蟲評價技術(shù)規(guī)范》[16]的抗性分級標(biāo)準(zhǔn)，采用蚜量比值法[17]進行抗性評價。根據(jù)燕麥蚜量比值的不同，依據(jù)公式：蚜量比值=某燕麥品種的蚜量/全部觀測燕麥品種的平均蚜量，得出10個燕麥品種的抗蚜性評價結(jié)果。可將燕麥抗蚜性分為7級，具體評價標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表2 燕麥抗蚜性評級標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Oat resistance rating criteria

1.7 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft excel 2019進行數(shù)據(jù)整理，利用SPSS Statistics 25.0軟件進行單因素方差分析、Duncan多重比較和主成分分析(Principal component analysis,PCA)綜合評價，通過Origin 2021制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同燕麥抗蚜性比較

10個供試燕麥品種的蚜量比值與抗蚜評價如表3所示。所有品種可分為4個級別，兩個中抗品種‘?dāng)z政王’和‘進口甜燕’，占供試品種20%；四個低抗品種‘甜燕70’、‘喜韻’、‘甜燕1號’和‘固原當(dāng)?shù)匮帑湣豢剐暂^弱的品種有3個(‘莫妮卡’、‘克勞沃’和‘挑戰(zhàn)者’)，占總試驗材料的30%；‘禾王’是10個品種中抵抗力最差的品種。綜合來看，10個品種中有60%的品種對蚜蟲有抗性，但并未發(fā)現(xiàn)高抗的品種。

表3 不同燕麥抗蚜性比較Table 3 Comparison of aphid resistance of different oats

2.2 不同燕麥株高、葉莖比、分蘗數(shù)和干草產(chǎn)量比較

由圖2可知，不同燕麥株高、干草產(chǎn)量和葉莖比之間均存在顯著差異(P<0.05)。對于株高而言，10個燕麥品種中株高最高的是‘禾王’，達(dá)到116.98 cm；其次是‘喜韻’，為115.11 cm；除‘喜韻’外，‘禾王’株高顯著高于其他品種；最低的是‘進口甜燕’，僅102.97 cm，分別比‘禾王’和‘喜韻’低11.87%和10.55%。從葉莖比來看，10個燕麥品種的葉莖比變化范圍在0.20～0.47之間，其中‘禾王’的葉莖比最大，‘挑戰(zhàn)者’葉莖比最小，二者相差0.27。分蘗數(shù)大于2個·株-1的有6個品種，分別為‘禾王’、‘?dāng)z政王’、‘喜韻’、‘固原當(dāng)?shù)匮帑湣?、‘甜?0’和‘莫妮卡’，其中‘禾王’分蘗數(shù)最多，為2.74個·株-1，較分蘗數(shù)最少的‘進口甜燕’(1.70個·株-1)高61.18%。干草產(chǎn)量由高到低排名順序為：‘禾王’>‘甜燕1號’>‘喜韻’>‘甜燕70’>‘克勞沃’>‘進口甜燕’>‘莫妮卡’>‘?dāng)z政王’>‘固原當(dāng)?shù)匮帑湣?‘挑戰(zhàn)者’，其中‘禾王’、‘甜燕1號’和‘喜韻’的干草產(chǎn)量最高，分別達(dá)8 100.25，7 801.02和7 677.25 kg·hm-2；與最低產(chǎn)的‘挑戰(zhàn)者’(6 456.29 kg·hm-2)分別相差1 643.96，1 344.73和1 220.96 kg·hm-2。

圖2 各個燕麥品種株高、葉莖比、分蘗數(shù)和干草產(chǎn)量比較Fig.2 Comparison of plant height,leaf-stem ratio,tiller number and hay yield of various oat varieties注：1，禾王；2，莫妮卡；3，甜燕70；4，克勞沃；5，喜韻；6，進口甜燕；7，攝政王；8，甜燕1號；9，固原當(dāng)?shù)匮帑湥?0，挑戰(zhàn)者。圖中不同小寫字母表示不同處理在0.05水平差異顯著(P<0.05)Note:1,King He;2,Monica;3,Sweet swallow 70;4,Clauvo;5,Joy;6,Imported sweet swallow;7,Prince regent;8,Sweety;9,Guyuan local oats;10,Challenger. Different letters indicate significant differences at the 0.05 level

2.3 不同燕麥品種營養(yǎng)成分比較

由表4可知，不同燕麥品種的CP,ADF,NDF含量和RFV均存在顯著差異(P<0.05)。供試燕麥品種CP含量達(dá)到10%以上的品種有4個，分別為‘禾王’、‘喜韻’、‘?dāng)z政王’和‘甜燕70’，其中最高的是‘禾王’，達(dá)11.29%，顯著高于‘莫妮卡’、‘克勞沃’、‘進口甜燕’、‘甜燕1號’和‘固原當(dāng)?shù)匮帑湣?P<0.05)；‘進口甜燕’CP含量最低，僅為8.27%，與‘禾王’CP含量相差3.02%。NDF含量最低的是‘禾王’，為50.88%，與‘挑戰(zhàn)者’、‘克勞沃’和‘甜燕1號’差異不顯著，含量最高的為‘進口甜燕’(59.11%)，與‘禾王’NDF含量相差8.23%?！掏酢腁DF含量最低，為31.82%，‘?dāng)z政王’最高(39.11%)，二者ADF含量相差7.29%。各燕麥品種RFV有顯著差異，其排名由高到低順序為：‘禾王’>‘挑戰(zhàn)者’>‘克勞沃’>‘甜燕1號’>‘喜韻’>‘甜燕70’>‘莫妮卡’>‘?dāng)z政王’>‘固原當(dāng)?shù)匮帑湣?‘進口甜燕’，相對飼喂價值大于115的品種有3個品種，分別為‘禾王’、‘挑戰(zhàn)者’和‘克勞沃’，顯著高于其他品種(P<0.05)，最低的是‘進口甜燕’，僅94.83。

表4 不同燕麥品種營養(yǎng)成分比較Table 4 Comparison of nutritional components of different oat varieties

2.4 利用主成分分析法對10個燕麥品種進行綜合評價

由圖3可知，株高、葉莖比和相對飼喂價值與干草產(chǎn)量均呈顯著正相關(guān)關(guān)系，其中干草產(chǎn)量與株高(R=0.88)之間的相關(guān)性最強，干草產(chǎn)量與葉莖比和相對飼喂價值的相關(guān)系數(shù)均為0.75。葉莖比、分蘗數(shù)和粗蛋白3個指標(biāo)與株高呈現(xiàn)顯著正相關(guān)關(guān)系，其中株高和葉莖比間的相關(guān)性最強(R=0.91)。葉莖比與分蘗數(shù)、CP和RFV間均呈現(xiàn)顯著正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)分別為0.65，0.79和0.62。分蘗數(shù)與CP之間呈顯著正相關(guān)，為0.80。ADF和NDF間呈現(xiàn)較強相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)為0.96。RFV與ADF和NDF間呈現(xiàn)顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)均為0.99。

圖3 燕麥10個指標(biāo)間的相關(guān)性Fig.3 Correlation among the 10 indicators of oats注：A，干草產(chǎn)量；B，株高；C，葉莖比；D，分蘗數(shù)；E，粗蛋白；F，中性洗滌纖維；G，酸性洗滌纖維；H，相對飼喂價值Note:A,hay yield;B,plant height;C,leaf-stem ratio;D,tiller number;E,crude protein;F,neutral detergent fiber;G,acid detergent fiber;H,relative feeding value

對燕麥10個指標(biāo)進行主成分分析(表5)。結(jié)果顯示，提取的三個主成分方差貢獻(xiàn)率依次為40.214%,29.142%和13.326%，累積貢獻(xiàn)率為82.682%，可解釋所有信息的82.682%。第一主成分特征值為4.424，粗蛋白含量、葉莖比和株高在此成分中載荷絕對值較高，其特征向量所凝聚的信息主要是燕麥草地的營養(yǎng)和生長狀況，可解析為綜合因子。第二成分特征值為3.206，此成分中酸性洗滌纖維載荷絕對值最高，可解析為纖維因子。第三成分特征值為1.466，載荷絕對值最高的是干草產(chǎn)量，可解析為產(chǎn)量因子。

根據(jù)王斌等[18]的方法，將原始數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化后導(dǎo)入SPSS代入模型，可得出公因子F1,F2和F3，帶入Y=(40.214F1+29.142F2+13.326F3)/82.682計算，得出10個燕麥品種的綜合得分，最高得分2.398。排名由高到低依次為‘禾王’>‘喜韻’>‘?dāng)z政王’>‘固原當(dāng)?shù)匮帑湣?‘甜燕70’>‘甜燕1號’>‘克勞沃’>‘莫妮卡’>‘挑戰(zhàn)者’>‘進口甜燕’(表6)。

表5 各因子特征值和累計貢獻(xiàn)率Table 5 Characteristic value and cumulative contribution rate of each factor

表6 10個燕麥品種公因子值及綜合排名Table 6 Common factor values and comprehensive rankings of 10 varieties

3 討論

3.1 不同燕麥品種抗蚜性

燕麥抗蚜性鑒定和研究對篩選適合當(dāng)?shù)胤N植的燕麥品種具有重要意義，對不同燕麥品種的感、抗水平進行客觀評價，不僅可以提高燕麥產(chǎn)量，減少由蚜蟲作為媒介所引起的病害[19]，還能夠增加燕麥抗蚜種質(zhì)基礎(chǔ)，利于培育抗蚜品種，進而減少農(nóng)藥的施用，促進農(nóng)田綠色循環(huán)發(fā)展。本研究發(fā)現(xiàn)燕麥在拔節(jié)期(5月下旬)發(fā)生蚜蟲危害，與劉軍和等[20]在寧夏的研究結(jié)果一致。同時，對10個燕麥品種進行蚜蟲觀測并評級，結(jié)果顯示，10個燕麥品種可分為4個等級，其中兩個中抗品種，四個為低抗品種，三個為低感品種,一個為中感品種，‘禾王’屬于中感品種，這主要與蚜蟲生活習(xí)性相關(guān)，蚜蟲主要取食飼草的葉、嫩枝和莖[21]，再通過其刺吸式口器在植株葉片背面吸食汁液生長發(fā)育。而‘禾王’具有豐富的葉量和高大的植株，不僅是蚜蟲良好的食物來源，還是其理想的寄主植物，因而，‘禾王’易被蚜蟲取食和寄生。此外，Alvaro等[22]研究發(fā)現(xiàn)蚜蟲的顏色與其所處的環(huán)境有關(guān)，在蚜蟲食物匱乏及種群密度大時為白色，在其適宜生長發(fā)育的環(huán)境條件下為橙色，在寒冷環(huán)境中為綠色。在本研究中燕麥的寄生蚜蟲為綠色，表明當(dāng)?shù)夭⒎茄料x的適宜生長環(huán)境。因此，燕麥在寧夏雨養(yǎng)區(qū)推廣種植過程中，要附加蚜蟲防治技術(shù)。例如，在播種時選擇抗蚜與感蚜品種進行間作，或調(diào)整燕麥播期，即在6月下旬播種。另外，還可在蚜蟲發(fā)生初期，利用蚜蟲的趨光性、趨黃性進行物理防治[23]。

3.2 不同燕麥品種主要農(nóng)藝性狀

燕麥株高和草產(chǎn)量能直觀的反映燕麥生產(chǎn)性能。孫建平等[9]研究結(jié)果顯示，燕麥的株高介于92.02～133.61 cm之間，而本試驗10個燕麥株高介于102.97～116.84 cm之間，整體略低于前人研究結(jié)果，原因可能是降雨量和播種時間不同。在本試驗中，各品種間單株分蘗數(shù)差異顯著(P<0.05)，大于2個·株-1的有6個品種，其中‘禾王’分蘗數(shù)最多(2.74個·株-1)，高于楊海磊等[8]報道的1.1～2.0個·株-1，可能是由品種、播種密度和氣候條件存在差異引起的。葉莖比能夠很好的反映牧草的適口性，其比值越大說明燕麥的葉量越豐富，適口性越好，營養(yǎng)物質(zhì)含量越多[24]。本研究表明，‘禾王’的葉莖比最大(0.47)，說明‘禾王’適口性最好，家畜喜食，而‘挑戰(zhàn)者’葉莖比最小，較其他品種適口性差，這一研究結(jié)果與Muhammad等[25]和王國良等[26]的研究結(jié)果相似。

干草產(chǎn)量是評價燕麥生產(chǎn)性能與經(jīng)濟效益的關(guān)鍵指標(biāo)。楊海磊等[8]研究結(jié)果顯示，燕麥干草產(chǎn)量介于7.10～11.11 t·hm-2之間；張光雨等[7]研究結(jié)果表明，燕麥干草產(chǎn)量介于7 413.99～20 439.05 kg·hm-2之間。在本研究中，參試的10個燕麥品種干草產(chǎn)量介于6 456.29～8 100.25 kg·hm-2之間，與楊海磊等[8]研究結(jié)果相似，但低于張光雨等[7]研究結(jié)果，可能是由品種、氣候條件及土壤狀況不同造成的。因此，應(yīng)當(dāng)針對不同地區(qū)氣候條件和土壤狀況篩選適宜的燕麥品種。

3.3 不同燕麥品種營養(yǎng)成分及飼用價值

牧草粗蛋白、粗脂肪含量越高，中性和酸性洗滌纖維含量越低，其營養(yǎng)價值就越高[27]。本研究表明，‘禾王’的粗蛋白含量最高，達(dá)到11.29%，酸性洗滌纖維和中性洗滌纖維含量最低，分別為31.82%和50.88%，從本試驗的結(jié)果來分析，‘禾王’的葉莖比最大，而燕麥中70%的粗蛋白來源于葉片，且葉片中粗蛋白含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于莖，葉莖比越大，燕麥的粗蛋白含量就越高。同時，有研究發(fā)現(xiàn)葉片中的木質(zhì)素和半纖維素、纖維素含量均低于莖中，因此，燕麥葉莖比越大，其中性和酸性洗滌纖維含量越低。牧草的相對飼喂價值(RFV)是實際生產(chǎn)中被廣泛使用的飼草質(zhì)量評價指標(biāo)，RFV值越大，就表明牧草的飼用價值越高[9]。在本研究中，‘禾王’、‘挑戰(zhàn)者’和‘甜燕1號’、‘克勞沃’RFV高于其他品種(P<0.05)。依據(jù)紅敏等[28]粗飼料分級標(biāo)準(zhǔn)，10個燕麥品種可劃分為2個等級，其中‘克勞沃’、‘禾王’、‘挑戰(zhàn)者’、‘喜韻’和‘甜燕1號’屬于2級(103～124)，而‘莫妮卡’、‘甜燕70’、‘進口甜燕’、‘?dāng)z政王’和‘固原當(dāng)?shù)匮帑湣瘜儆?級(87～102)。

4 結(jié)論

綜上，10個燕麥品種中‘禾王’草地生產(chǎn)性能最高、營養(yǎng)品質(zhì)最好，綜合表現(xiàn)第一，但抗蚜能力差；‘喜韻’和‘?dāng)z政王’草地生產(chǎn)性能較高、營養(yǎng)品質(zhì)較好、不易感染蚜蟲，綜合表現(xiàn)分別為第二和第三。因此，‘禾王’、‘喜韻’和‘?dāng)z政王’更適宜在寧夏雨養(yǎng)區(qū)推廣種植。