彭宏鑫, 周 正, 陳亞飛, 蔣懿康, 蔣 慧
(塔里木大學(xué), a.動(dòng)物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院;b.塔里木畜牧科技兵團(tuán)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;c.水利與建筑工程學(xué)院, 新疆 阿拉爾 843300)
甜高粱(Sorghum bicolor‘Dochna’)屬于禾本科高粱屬一年生草本, 主要分布在溫帶和亞熱帶地區(qū)[1]。它以抗旱、耐澇、耐鹽堿等特性被廣泛種植于半干旱地區(qū)[2]。新疆南疆地區(qū)屬于干燥、少水的沙漠氣候[3]。甜高粱對(duì)生長條件要求較低, 生長旺盛且再生能力強(qiáng), 適合在南疆地區(qū)推廣種植。除此之外, 新疆還是少數(shù)民族的集聚地, 多以草食動(dòng)物畜產(chǎn)品為生活資料[4], 而品質(zhì)優(yōu)良的飼草是保證牲畜生產(chǎn)能力的關(guān)鍵, 因此種植高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的甜高粱有著重要的意義。
基于甜高粱抗旱和耐鹽堿的特性, 肖丹等[5]、艾買爾江·吾斯曼等[6]從農(nóng)藝性狀的角度對(duì)甜高粱在南疆地區(qū)的適種性進(jìn)行了研究, 得出大力士可作為南疆地區(qū)的適栽品種, 但并未對(duì)其產(chǎn)量和營養(yǎng)成分動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行研究。盡管在其他地區(qū)有對(duì)甜高粱在不同刈割時(shí)期的產(chǎn)量和營養(yǎng)成分做相關(guān)研究, 但由于不同地區(qū)的適栽品種存在差異, 故而最終的研究結(jié)果也不盡相同[7-13]。本研究選用6 個(gè)甜高粱品種為試驗(yàn)材料, 在新疆阿拉爾市開展引種試驗(yàn), 通過分析不同品種甜高粱產(chǎn)量和營養(yǎng)成分含量的動(dòng)態(tài)變化, 篩選出適宜阿拉爾市栽培的品種。
試驗(yàn)選用了6 個(gè)甜高粱品種, 分別為大力士、F430、F10、青貯大師、F29 和FS3501, 均購于北京正道種業(yè)公司。
1.2.1 試驗(yàn)地概況 試驗(yàn)地設(shè)置在新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)阿拉爾市八團(tuán)試驗(yàn)田。阿拉爾市位于塔克拉瑪干沙漠的北部邊緣, 該地降水量少, 日照充足, 地表蒸發(fā)強(qiáng)烈[14], 處于塔里木河流域, 屬于溫帶沙漠氣候, 是溫帶大陸性氣候的極端情況。正是因?yàn)檫@種氣候, 所以導(dǎo)致了該地區(qū)晝夜溫差大, 降水量少, 冬季氣溫低, 光照多[15]。區(qū)域內(nèi)光照資源充足, 年均日照時(shí)數(shù)為3 000 h[16], 年無霜期平均220 d, 年降水量17.4~42.8 mm, 蒸發(fā)量1 125~1 600 mm。土質(zhì)為沙壤土, 偏堿性, pH 為8.3[17], 有機(jī)質(zhì)含量為20.54 g/kg, 速效氮含量為77.00 mg/kg, 速效磷含量為8.03 mg/kg, 速效鉀含量為340.00 mg/kg。大部分地區(qū)地勢(shì)較為平坦, 采用覆膜滴灌栽培。
1.2.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)于2021 年進(jìn)行, 采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì), 每個(gè)品種設(shè)置3 個(gè)重復(fù)。每個(gè)小區(qū)面積6 m×20 m, 行距0.60 m, 株距0.15 m, 四周設(shè)保護(hù)行。
1.2.3 產(chǎn)量測(cè)定 分別在7 月2 日、7 月27 日、8 月13 日3 個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)上進(jìn)行物候期的觀察, 并選用1.2 m×5.0 m 的樣方對(duì)6 個(gè)品種的甜高粱進(jìn)行刈割取樣測(cè)產(chǎn)。
1.2.4 樣品營養(yǎng)成分測(cè)定 將測(cè)產(chǎn)后的樣本切段用四分法選取2 kg分析樣本, 于65 ℃下干燥48 h, 用粉碎機(jī)粉碎過40目篩, 取分析樣裝入自封袋中以備測(cè)定植株?duì)I養(yǎng)成分。植株干物質(zhì)含量用105 ℃烘干法測(cè)定[18];中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維和半纖維素含量用范式洗滌纖維法測(cè)定[19];粗蛋白質(zhì)含量用凱氏定氮法測(cè)定[20];粗脂肪含量用索氏抽提法測(cè)定[21];粗灰分含量用灰化法測(cè)定[22];淀粉含量用碘顯色法測(cè)定[23]。
數(shù)據(jù)整理使用Excel 2007 軟件;數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析、方差分析以及多重比較使用SPSS 22.0 軟件。
通過對(duì)3 個(gè)不同刈割時(shí)間的物候期(表1)進(jìn)行比較可知, 7 月2 日, 6 個(gè)甜高粱品種均處于拔節(jié)期;7月27 日, F430 和F10 處于孕穗期, FS3501、青貯大師和大力士處于抽穗期, F29 處于揚(yáng)花期;8 月13 日, F430 和F10 處于抽穗期, FS3501 處于揚(yáng)花期, F29 和青貯大師處于乳熟期, 大力士處于灌漿期。
表1 6 個(gè)甜高粱品種不同刈割時(shí)間所處物候期
由表2 可知, 7 月2 日, FS3501 的干鮮比最高, 為34.60%, 顯著高于其他5 個(gè)品種;青貯大師的干鮮比最低, 為21.33%, 顯著低于其他5 個(gè)品種;F430 與F10 差 異 不 顯 著。7 月27 日, FS3501 的 干 鮮 比 仍 為最高, 為38.22%, 顯著高于其他5 個(gè)品種;青貯大師的干鮮比最低, 為23.32%, 顯著低于其他5 個(gè)品種;F430 與F10 差異不顯著。8 月13 日, FS3501 的干鮮比仍最高, 為49.11%, 顯著高于其他5 個(gè)品種;F430的干鮮最低, 為26.03%, 顯著低于其他5 個(gè)品種;F10 與大力士差異不顯著。
表2 不同甜高粱品種的干鮮比
由表3 可知, 隨著刈割時(shí)間的推進(jìn), 6 個(gè)甜高粱品種產(chǎn)量均表現(xiàn)出遞增的趨勢(shì)。7 月2 日, 6 個(gè)甜高粱品種產(chǎn)量由高到低依次為大力士、青貯大師、F10、FS3501、F430、F29;7 月27 日, 產(chǎn)量由高到低依次為大力士、青貯大師、FS3501、F10、F430、F29;8 月13 日, 產(chǎn)量由高到低依次為大力士、青貯大師、F10、F430、FS3501、F29。大力士和青貯大師在3 個(gè)刈割時(shí)間的產(chǎn)量均處于高水平。
表3 不同甜高粱品種的產(chǎn)量
2.4.1 干物質(zhì)含量變化 由圖1 可知, 7 月2 日, 6 個(gè)甜高粱品種干物質(zhì)含量由高到低依次為FS3501(35.90%)、F29(35.39%)、大力士(35.05%)、F10(34.76%)、F430(34.12%)、青貯大師(33.25%);7 月27 日, 干物質(zhì)含量由高到低依次為FS3501(36.12%)、F29(35.84%)、F10(35.66%)、F430(35.33%)、大力士(35.22%)、青貯大師(35.06%);8月13 日, 干物質(zhì)含量由高到低依次為FS3501(36.37%)、F29(36.16%)、F10(35.87%)、大力士(35.81%)、青貯大師(35.77%)、F430(35.61%)。隨著刈割時(shí)間的推進(jìn), 6 個(gè)甜高粱品種干物質(zhì)含量均呈增加趨勢(shì)。
圖1 不同甜高粱品種干物質(zhì)含量變化
2.4.2 粗蛋白質(zhì)含量變化 由圖2 可知, 7 月2 日, 6個(gè)甜高粱品種粗蛋白質(zhì)含量由高到低依次為F10(7.27%)、F430 和FS3501(7.23%)、大力士(7.22%)、F29 和青貯大師(7.21%);7 月27 日, 粗蛋白質(zhì)含量由高到低依次為大力士(7.47%)、F10(7.44%)、F430(7.40%)、FS3501(7.37%)、F29(7.36%)、青貯大師(7.35%);8 月13 日, 粗蛋白質(zhì)含量由高到低依次為F29(7.29%)、F430(7.18%)、FS3501(7.15%)、青貯大師和大力士(7.14%)、F10(7.10%)。6 個(gè)品種的粗蛋白質(zhì)含量均呈先增加后降低的趨勢(shì), 且都在7 月27日達(dá)到峰值。
圖2 不同甜高粱品種粗蛋白質(zhì)含量變化
2.4.3 粗脂肪含量變化 由圖3 可知, 7 月2 日, 6 個(gè)甜高粱品種粗脂肪含量由高到低依次為F10(8.39%)、青貯大師(6.59%)、F430(5.30%)、F29(4.83%)、大力士(4.08%)、FS3501(3.35%), F430、F29 和大力士, 大力士和F3501 的粗脂肪含量差異均不顯著, 其他品種間粗脂肪含量差異均達(dá)顯著水平;7 月27 日, 粗脂肪含量由高到低依次為F29(7.13%)、FS3501(6.86%)、大力士(5.30%)、F10(4.50%)、青貯大師(3.33%)、F430(3.26%), F29 和FS3501 的粗脂肪含量顯著高于其他品種, 大力士的粗脂肪含量顯著高于青貯大師和F430;8 月13 日, 粗脂肪含量由高到低依次為FS3501(8.48%)、F10(6.20%)、大力士(5.31%)、F430(5.00%)、青貯大師(4.36%)、F29(3.60%), F3501 的粗脂肪含量顯著高于其他品種, F10 和大力士的粗脂肪含量顯著高于青貯大師和F29。
圖3 不同甜高粱品種粗脂肪含量變化
2.4.4 淀粉含量變化 由圖4 可知, 7 月2 日, 6 個(gè)甜高粱品種淀粉含量由高到低依次為F10(18.34%)、青貯大師(16.38%)、F430(14.55%)、F29(13.51%)、大力士(13.02%)、FS3501(12.12%);7 月27 日, 淀粉含量由高到低依次為F29(19.93%)、FS3501(19.65%)、大力士(18.59%)、F10(17.82%)、F430(16.79%)、青貯大師(14.75%), 除F29 與FS3501、大力士與F10 外, 其他品種間淀粉含量差異均達(dá)顯著水平;8 月13 日, 淀粉含量由高到低依次為FS3501(21.14%)、F10(18.34%)、大力士(18.28%)、F29(17.73%)、青貯大師和F430(17.46%), FS3501 的淀粉含量顯著高于其他5 個(gè)品種。
圖4 不同甜高粱品種淀粉含量變化
2.4.5 粗灰分含量變化 由圖5可知, 7月2日, 6個(gè)甜高粱品種粗灰分含量由高到低依次為F29(6.52%)、FS3501(6.18%)、大力士(6.15%)、F430(6.08%)、青貯大師(6.07%)、F10(5.65%);7 月27 日, 粗灰分含量由高到低依次為青貯大師(6.11%)、F430(5.84%)、F29(5.49%)、FS3501(5.47%)、F10(5.43%)、大力士(5.23%);8 月13 日, 粗灰分含量由高到低依次為F10(6.44%)、F29(6.42%)、F430(6.15%)、青貯大師(6.13%)、大力士(6.00%)、FS3501(5.57%)。
圖5 不同甜高粱品種粗灰分含量變化
2.4.6 中性洗滌纖維含量變化 由圖6 可知, FS3501 的中性洗滌纖維含量在3 個(gè)刈割時(shí)間均顯著高于其他5 個(gè)品種, 而青貯大師的中性洗滌纖維含量在3 個(gè)刈割時(shí)間均處于最低水平。
圖6 不同甜高粱品種中性洗滌纖維含量變化
2.4.7 酸性洗滌纖維含量變化 由圖7 可知, FS3501 的酸性洗滌纖維含量在前兩個(gè)刈割時(shí)間位于最高水平, F10 的酸性洗滌纖維含量在8 月13 日位于最高水平且顯著高于其他5 個(gè)品種。7 月2 日, 6 個(gè)甜高粱品種酸性洗滌纖維含量由高到低依次為FS3501(25.69%)、大力士(25.59%)、F10(24.89%)、青貯大師(24.46%)、F29(24.09%)、F430(23.68%);7 月27 日, 酸性洗滌纖維含量由高到低依次為FS3501(27.32%)、F29(27.28%)、F10(26.90%)、大力士(25.83%)、F430(25.70%)、青貯大師(24.60%), 青貯大師的酸性洗滌纖維含量顯著低于其他品種;8月13 日, 酸性洗滌纖維含量由高到低依次為F10(30.66%)、青貯大師(28.75%)、FS3501(28.41%)、F430(27.60%)、F29(27.56%)、大力士(26.52%)。
圖7 不同甜高粱品種酸性洗滌纖維含量變化
2.4.8 半纖維素含量變化 由圖8 可知, 7 月2 日, 6個(gè)甜高粱品種的半纖維素含量由高到低依次為FS3501(21.87%)、F430(20.63%)、F10(20.32%)、F29(19.35%)、青貯大師(18.59%)、大力士(17.85%);7 月27 日, 半纖維素含量由高到低依次為FS3501(21.85%)、大力士(20.91%)、F29(19.66%)、青貯大師(19.63%)、F430(19.40%)、F10(19.23%);8 月13日, 半纖維素含量由高到低依次為FS3501(23.90%)、大力士(21.49%)、F29(21.06%)、F430(18.64%)、F10(17.28%)、青 貯 大 師(17.24%)。FS3501 在3 個(gè)刈割時(shí)間的半纖維素含量均為最高, 顯著高于其他品種。
圖8 不同甜高粱品種半纖維素含量變化
產(chǎn)量是作物是否被推廣種植的重要評(píng)判指標(biāo)之一。近年來有研究者在南疆地區(qū)種植了甜高粱品種M81、吉甜1 號(hào)、麗歐、海牛、大力王及綠能2 號(hào)等品種[5, 6, 24, 25]。阿依古麗·艾買爾等[25]的研究中M81、吉甜1 號(hào)及麗歐的產(chǎn)量分別為113 738.70、96 795.45、96 845.40 kg/hm2, 肖丹等[5]的研究中海牛、大力王及綠能2 號(hào)的產(chǎn)量分別為121 895.45、146 823.40、56 911.11 kg/hm2。 本研究中大力士的產(chǎn)量(118 790.43 kg/hm2)均高于M81、吉甜1 號(hào)、麗歐和綠能2 號(hào), 青貯大師的產(chǎn)量(100 140.86 kg/hm2)高于吉甜1 號(hào)、麗歐和綠能2 號(hào), 但大力士和青貯大師的產(chǎn)量不如大力王和海牛, 造成這種情況的原因可能是刈割時(shí)間不同, 本研究中最后一個(gè)刈割時(shí)間是在8 月13 日, 而大力王和海牛的刈割時(shí)間卻是10 月10日。本研究中的其他4 個(gè)品種產(chǎn)量僅高于綠能2 號(hào), 其中產(chǎn)量較高的為FS3501(79 861.48 kg/hm2)。通過比較, 考慮將大力士、青貯大師以及FS3501 作為本地區(qū)待栽培品種, 但要想選出適宜本地區(qū)種植的品種, 仍需結(jié)合營養(yǎng)品質(zhì)進(jìn)行分析。
在評(píng)價(jià)牧草優(yōu)劣之時(shí), 要綜合考慮產(chǎn)量和營養(yǎng)品質(zhì), 單一考慮任何一項(xiàng)都是不科學(xué)的。營養(yǎng)品質(zhì)主要與適口性、動(dòng)物的消化吸收等相關(guān)。干鮮比是用來反映牧草的干物質(zhì)積累程度和利用價(jià)值的重要指標(biāo)[26], 干鮮比較小時(shí), 牧草更加鮮嫩多汁, 營養(yǎng)價(jià)值更高;干鮮比增大的同時(shí), 干物質(zhì)逐漸積累, 但牧草品質(zhì)也隨之降低[27, 28]。干物質(zhì)積累速度越快, 甜高粱到達(dá)成熟期所需要時(shí)間就越短, 早熟品種可以適時(shí)進(jìn)行二次播種從而獲得更多的產(chǎn)量[12]。淀粉作為影響甜高粱營養(yǎng)品質(zhì)的關(guān)鍵因素, 同等產(chǎn)量的情況下優(yōu)先選取淀粉含量高的甜高粱品種。本研究中, 隨著物候期的推進(jìn), 6 個(gè)甜高粱品種的淀粉含量呈遞增趨勢(shì), 但后期趨于平穩(wěn), 7 月27 日淀粉含量排名前三的品種依次為F29(19.93%)、FS3501(19.65%)、大力士(18.59%), 8 月13 日淀粉含量排名前三的依次為FS3501(21.14%)、F10(18.34%)、大力士(18.28%)。
粗蛋白質(zhì)作為牧草品質(zhì)評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)之一, 其含量的高低直接決定牧草的營養(yǎng)價(jià)值[29]。本研究中, 6 種甜高粱粗蛋白質(zhì)含量表現(xiàn)出相同的變化趨勢(shì), 7 月27 日屬于粗蛋白質(zhì)含量變化的拐點(diǎn), 在此之前屬于遞增階段, 而后處于下降階段, 這與紅敏[30]的研究結(jié)果相似。這意味著, 要想獲得更高粗蛋白質(zhì)含量的甜高粱, 需要在出現(xiàn)拐點(diǎn)時(shí)進(jìn)行刈割, 未到達(dá)拐點(diǎn)或是已過拐點(diǎn)刈割品質(zhì)都會(huì)下降。
甜高粱中的粗脂肪含量越高適口性越好, 其營養(yǎng)價(jià)值越高[31]。本研究中, 隨著刈割時(shí)間的延遲, F430、F10 及青貯大師的粗脂肪含量表現(xiàn)為先降低后升高的趨勢(shì), FS3501 和大力士表現(xiàn)為逐漸增加的趨勢(shì), 而F29 的粗脂肪含量表現(xiàn)為先升高后降低的趨勢(shì)。這與前人的研究結(jié)果存在差異, 肖豫[12]的研究表明, 隨著刈割時(shí)間的推進(jìn), 粗脂肪含量逐漸增加;而王楠等[32]的研究發(fā)現(xiàn), 隨著甜高粱生育期的推進(jìn), 粗脂肪含量呈逐漸下降趨勢(shì)。造成這種變化趨勢(shì)差異的可能原因有2 個(gè):一是選用的品種不同;二是試驗(yàn)地的土壤條件和氣候環(huán)境不同, 黃河三角洲和北京市昌平區(qū)均屬于溫帶季風(fēng)性氣候, 全年降水充沛且四季分明, 而阿拉爾市是典型的溫帶沙漠性氣候, 降水量少且蒸發(fā)量大。
酸性洗滌纖維作為影響營養(yǎng)品質(zhì)的決定性逆向指標(biāo), 包括纖維素和木質(zhì)素, 其中木質(zhì)素屬于不易被消化的部分。當(dāng)酸性洗滌纖維含量增高時(shí), 木質(zhì)素也隨之增多, 過多的木質(zhì)素會(huì)占據(jù)動(dòng)物的胃腸道, 導(dǎo)致部分營養(yǎng)成分得不到充分的吸收利用, 從而使得動(dòng)物的消化率降低[13, 33, 34]。本研究中, 隨著刈割時(shí)間的延遲, 酸性洗滌纖維含量呈遞增趨勢(shì), 7 月2—27 日增長趨勢(shì)較為平緩, 7 月27 日至8 月13 日增速較快, 說明在甜高粱的生長后期, 其植株木質(zhì)化程度加重。因此, 刈割時(shí)間應(yīng)確定在酸性洗滌纖維快速增長期之前, 此時(shí)甜高粱的酸性洗滌纖維含量較低, 7 月27 日酸性洗滌纖維含量最低的是青貯大師(24.60%), 其次是F430(25.70%)和大力士(25.83%)。
半纖維素屬于膳食纖維中的一類, 是反芻動(dòng)物可吸收利用的部分[35], 其利用率可達(dá)60%~80%。它具有提高胃腸道的蠕動(dòng), 促進(jìn)腸道健康, 減少動(dòng)物異常行為的功能[36]。本研究中, FS3501 的半纖維素含量在3 個(gè)刈割時(shí)間均處于最高水平。
7 月2 日所有品種還處于拔節(jié)期且產(chǎn)量水平較低不宜收割;7 月27 日和8 月13 日6 個(gè)品種可進(jìn)行收割, 從產(chǎn)量上看, 7 月27 日時(shí), FS3501、大力士和青貯大師均處于抽穗期, 且三者產(chǎn)量較高;8 月13 日時(shí), 產(chǎn)量排前三的依次為大力士、青貯大師和F10, 但此時(shí)大力士和青貯大師已經(jīng)進(jìn)入乳熟期-灌漿期的階段, 與抽穗期相比, 蛋白質(zhì)含量下降、酸性洗滌纖維含量上升、干鮮比也有所升高, 淀粉含量無大幅度變化, 總體營養(yǎng)品質(zhì)變差。由此可以得出, 在抽穗期進(jìn)行刈割更為適宜, 在獲得較高產(chǎn)量的同時(shí)也能保證一定的營養(yǎng)品質(zhì)。綜合各品種在3 個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)的產(chǎn)量和營養(yǎng)品質(zhì), 7 月27 日(即抽穗期)時(shí), 大力士和青貯大師有著較高的產(chǎn)量, 且二者的營養(yǎng)品質(zhì)也較好。因此, 大力士和青貯大師可作為本地區(qū)適栽品種。