种植密度对高丹草农艺性状及饲用品质的影响

李 源，游永亮，赵海明，刘贵波，武瑞鑫，杨建忠

(河北省农林科学院旱作农业研究所 河北省农作物抗旱研究重点实验室，河北 衡水 053000)

种植密度对高丹草农艺性状及饲用品质的影响

李 源，游永亮，赵海明，刘贵波，武瑞鑫，杨建忠

(河北省农林科学院旱作农业研究所 河北省农作物抗旱研究重点实验室，河北 衡水 053000)

选择光周期不敏感型冀草1号、光周期敏感型冀草2号高丹草(Sorghumbicolor×S.sudanense)为研究对象，通过设置不同种植密度处理，分别于抽穗期、开花期、乳熟期分析了高丹草农艺性状及饲用品质指标的变化规律。结果表明，抽穗―乳熟期，低密度(6.0万～7.5万株·hm-2)处理下，冀草1号、冀草2号高丹草的主茎直径显著高于高密度处理(30.0万～37.5万株·hm-2)(P<0.05)，但其它农艺性状无显著差异(P>0.05)。乳熟期，不同种植密度对冀草1号高丹草的干草产量无显著影响(P>0.05)，但15.0万株·hm-2处理下的粗蛋白含量和相对饲用价值显著高于7.5万株·hm-2处理(P<0.05)；种植密度在30.0万株·hm-2处理下，冀草2号高丹草的干草产量显著高于12.0万株·hm-2处理(P<0.05)；但12.0万株·hm-2处理下的饲用品质指标与其它处理无显著差异(P>0.05)。综合得出，海河平原区，乳熟期刈割时，光周期不敏感型高丹草适宜种植密度为15.0万株·hm-2，光周期敏感型高丹草适宜种植密度为12.0万株·hm-2。

高丹草；种植密度；主茎直径；干草产量；饲用品质；相对饲用价值

高丹草(Sorghumbicolor×S.sudanense)为一年生禾本科暖季型C4作物，是高粱(S.bicolor)与苏丹草(S.sudanense)的F1代杂交种，其杂交优势强、生物产量高、饲用品质优、抗逆性强，是适合平原农区中低产田种植的一种高产、优质、能量型饲草作物[1]。结合国家种植业结构调整规划，高丹草在畜牧、水产养殖以及生态保护等领域表现出广阔的应用前景[2]。目前，生产上应用的高丹草品种依据对光周期的敏感特性，可分为光周期敏感型、光周期不敏感型两类，而光周期敏感型品种在日照长度大于12小时20分钟的地区，会推迟开花期，具有营养时间长、叶量丰富、产草量高的特性[3-4]，正逐渐受到广大种养户的青睐。

规范化的高产栽培技术是饲用作物进一步示范推广和生产利用的前提，而合理的种植密度则是影响其高产、优质的关键因素[5-6]。近年来，在高丹草种植密度研究上：Marsalis等[7]研究得出，不同种植密度下饲草高粱的干物质含量与青贮玉米(Zeamays)差异不显著；詹秋文等[8]得出，皖草2号高丹草适宜的种植密度为30.0万株·hm-2;王云等[9]得出，天农青饲1号高丹草种植密度以10.5万～13.5万株·hm-2为宜;梅艳等[10]得出，乐食高丹草在种植密度为93 360～105 450株·hm-2下可获得较高的鲜草产量;李源等[11]得出，冀草1、2号高丹草的种植密度在7.5万～37.5万株·hm-2均可。可以看出，上述学者针对不同高丹草品种给出了不同生态区域的种植密度；然而，这些研究是在产量构成因素的基础上给出了种植密度，且是一个生育时期的分析结果，却忽略了不同生育时期、不同种植密度对产量和饲用品质的综合分析。在光周期敏感型高丹草的研究上：Packer和Rooney[12]、Bean等[13]对光周期敏感型高丹草的杂交优势、产量和饲用品质进行了研究；李源等[14]和何振富等[15]分析了光敏型高丹草品种饲用品质性状的变化规律；还有学者从关键基因表达和QTL水平上分析了高粱的光周期敏感特性[16-17]。但是，不同种植密度处理是否会对光周期敏感型高丹草品种的农艺性状、饲用品质性状产生影响，还需要进一步的科学研究。因此，系统分析不同生育时期、不同种植密度处理对光周期不敏感型和光周期敏感型高丹草农艺性状与饲用品质的影响，为生产中高丹草规范化栽培、应用推广提供理论依据和技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验地自然概况

试验地位于河北省农林科学院旱作农业节水试验站(115°42′ E， 37°44′ N)，海拔高度20 m，属暖温带半干旱半湿润季风气候，年平均气温12.6 ℃，年平均降水量510 mm，其中70 %降水集中在7月―8月，无霜期206 d。试验田土壤为粘质壤土，0―40 cm基础土壤养分为：pH 8.09，全盐量0.49 g·kg-1，有机质15.3 g·kg-1，全氮0.84 g·kg-1，碱解氮54.1 mg·kg-1，速效磷10.7 mg·kg-1，速效钾185.1 mg·kg-1。前茬作物为饲用小黑麦(×TriticaleWittmack)。

1.2 试验材料

试验材料为冀草1号、冀草2号高丹草，均由河北省农林科学院旱作农业研究所选育，其中冀草1号是2009年国家高粱品种鉴定委员会鉴定的新品种，鉴定编号为国品鉴粱2009021；冀草2号是2010年国家草品种审定委员会审定的新品种，品种登记号为393。两个品种的突出特征为：冀草1号高丹草为光周期不敏感型品种，在海河低平原区春播能正常抽穗结实；而冀草2号高丹草为光周期敏感型品种，在海河低平原区春播不能抽穗。

1.3 试验设计

试验采用随机区组排列，3次重复，条播种植，每小区播种10行，行距40 cm，行长12 m，小区面积为48 m2，两侧设置保护区。本研究种植密度水平的处理是以高丹草种植密度水平的相关文献为基础[7-10]，同时结合高丹草的生产实际而设置的。每类品种各设置5个种植密度水平，其中，冀草1号高丹草的种植密度设置为7.5万、15.0万、22.5万、30.0万、37.5万株·hm-2；考虑到冀草2号高丹草的分蘖性以及倒伏影响，将冀草2号高丹草的种植密度分别设置为6.0万、12.0万、18.0万、24.0万、30.0万株·hm-2。种植密度水平的设置是通过五叶期定苗方式来确定的。

试验于2014年6月1日播种，以冀草1号不同生育时期为参照，当冀草1号依次进入抽穗期、开花期、乳熟期时，同步对冀草1号、冀草2号两个新品种进行农艺性状、饲用品质指标的测定；因冀草2号全生育期处于拔节状态，不抽穗，测定时对应的生长天数分别为播种后61、71、81 d；当冀草1号达到乳熟期时，同时对不同种植密度处理下的小区进行产量刈割测定；取样、测产的留茬高度均为15 cm。

试验统一播种量为22.5 kg·hm-2，播种深度3～5 cm，采用旱作铁茬播种技术进行播种，即在饲用小黑麦收获后直接铁茬播种高丹草，然后灌溉一次底墒水，灌水量为600 m3·hm-2，而后全生育期内不再进行灌溉。于播后苗前采用38%莠去津悬浮剂均匀喷施地表防除杂草，用药量为1 800～2 250 g·hm-2。

1.4 测定指标与方法

1.4.1 农艺性状 分别于试验播种后61、71、81 d开始对冀草1号、冀草2号高丹草进行农艺性状的观测。每次测定时，分别在每小区两侧200 cm范围内选取长势均匀的单株5株进行测量。株高：测定从地面到植株新叶最高部位的绝对高度；主茎直径：用游标卡尺测量距地面30 cm处主茎节间的直径；主茎叶片数：统计单株主茎的叶片数；茎叶比和鲜干比：每小区取代表性的植株5株，人工将其茎和叶、穗分开，待自然风干后各自称重，分别计算茎叶比和鲜干比；干物质含量：通过鲜干比折算而成；干草产量的测定：于2014年8月22日冀草1号达到乳熟期时开始，测产时先去掉每小区两侧边行及行头2 m的区域，对余下的中间行数以小区为面积称小区鲜重，换算成全年鲜草产量，然后再通过鲜干比折算成干草产量。

1.4.2 饲用品质 分别于试验播种后61、71、81 d开始取样，测定冀草1号、冀草2号高丹草饲用品质性状。每次取样时，在每小区选取有代表性的5株鲜样混合，人工切碎成3 cm左右的样段，采用四分法，随机取约500 g鲜样，待自然风干后在80 ℃烘干至恒重。采用凯氏定氮法测定粗蛋白(crude protein，CP)含量[18]；采用蒽酮比色法测定可溶性糖含量(water soluble carbohydrate，WSC)[19]；采用van Soest法测定中性洗涤纤维(neutral detergent fiber，NDF)和酸性洗涤纤维(acid detergent fiber，ADF)的含量[20]；并计算相对饲用价值(relative feed value，RFV)[21]，计算公式为：

RFV=(DDM×DMI)/1.29；

DDM=88.9-0.779×ADF；

DMI=120/NDF.

式中：DDM(digestible dry matter，%)为可消化的干物质；DMI(dry matter intake，%)为单位体重家畜的粗饲料干物质随意采食量。

1.5 数据处理

运用Excel 2007软件对不同处理下的相关数据进行平均值计算，用SPSS 18.0软件进行方差统计分析；表中所列数据均用“平均值±标准误”表示。

2 结果与分析

2.1 不同种植密度对高丹草农艺性状的影响

2.1.1 不同种植密度对抽穗―开花期高丹草农艺性状的影响 分析表明(表1)，抽穗期光周期不敏感型冀草1号高丹草在不同种植密度处理下的主茎叶片数、茎叶比无显著差异(P>0.05)；在30.0万和37.5万株·hm-2处理下的主茎直径显著低于7.5万和15.0万株·hm-2处理(P<0.05)；在15.0万株·hm-2处理下的株高、干物质含量与其它处理无显著差异(P>0.05)。相应的，播后61 d时，光周期敏感型冀草2号高丹草的株高、主茎叶片数、干物质含量及茎叶比在不同种植密度处理下均无显著差异(P>0.05)，但30.0万株·hm-2处理下的主茎直径显著低于6.0万株·hm-2处理(P<0.05)。

分析得出(表1)，开花期光周期不敏感型冀草1号高丹草除在30.0万和37.5万株·hm-2处理下的主茎直径显著低于7.5万和15.0万株·hm-2处理外(P<0.05)，其它株高、主茎叶片数、干物质含量以及茎叶比在不同种植密度处理下均无显著差异(P>0.05)。相应的，在播后71 d时，不同种植密度对光周期敏感型冀草2号高丹草农艺性状的影响与冀草1号相同：除高密度处理下(30.0万株·hm-2)的主茎直径显著低于低密度处理(6.0万株·hm-2)外(P<0.05)，其株高、主茎叶片数、干物质含量以及茎叶比在不同种植密度处理下均无显著差异(P>0.05)。

表1 不同取样时期不同种植密度对高丹草农艺性状的影响Table 1 Effect of plant density on agronomic traits of the Sorghum bicolor×S. sudanense in the different sampling period

注：同列不同小写字母表示相同品种相同取样时期不同种植密度水平之间差异显著(P<0.05)。下表同。

Note: Different lowercase letters for the same varieties within the same column indicate significant difference in the characters at the 0.05 level at different plant densities; similarly for the following tables.

2.1.2 不同种植密度对乳熟期高丹草农艺性状的影响 分析得出(表1)，乳熟期不同种植密度处理下，冀草1号高丹草的株高、主茎叶片数、茎叶比、干物质含量以及干草产量均无显著差异(P>0.05)；而在高密度处理下(37.5万株·hm-2)的主茎直径显著低于低密度处理(7.5万株·hm-2)(P<0.05)，15.0万、22.5万和30.0万株·hm-2处理的主茎直径与高密度和低密度处理间均无显著差异(P>0.05)。

对光周期敏感型冀草2号高丹草的农艺性状分析得出(表1)，在播后81 d时，不同种植密度处理下，冀草2号高丹草的主茎叶片数、茎叶比、干物质含量均无显著差异(P>0.05)；高密度处理下(30.0万株·hm-2)的株高、干草产量显著高于低密度处理(6.0万株·hm-2)(P<0.05)，主茎直径显著低于低密度处理(P<0.05)；种植密度在12.0万株·hm-2处理下的株高、主茎叶片数、主茎直径、茎叶比及干物质含量与其它处理无显著差异(P>0.05)，但干草产量显著低于高密度处理(30.0万株·hm-2) (P<0.05)。

2.2 不同种植密度对高丹草饲用品质的影响

2.2.1 不同种植密度对抽穗―开花期高丹草饲用品质的影响 分析得出(表2)，抽穗期光周期不敏感型冀草1号高丹草酸性洗涤纤维含量、中性洗涤纤维含量及相对饲用价值在不同种植密度处理下无显著差异(P>0.05)；除7.5万株·hm-2处理外，其它种植密度处理下的粗蛋白含量无显著差异(P>0.05)；37.5万株·hm-2处理下的可溶性糖含量显著高于7.5万株·hm-2处理(P<0.05)，但与其它处理间无显著差异(P>0.05)。相应的，在播后61 d时，光周期敏感型冀草2号高丹草的粗蛋白含量、酸性洗涤纤维含量、中性洗涤纤维含量、可溶性糖含量及相对饲用价值在不同种植密度处理下均无显著差异(P>0.05)。

表2 不同取样时期不同种植密度对高丹草饲用品质的影响Table 2 Effect of plant density on forage quality traits of the Sorghum bicolor×S. sudanense in the different sampling period

分析得出(表2)，开花期光周期不敏感型冀草1号高丹草在37.5万株·hm-2处理下粗蛋白含量显著低于7.5万株·hm-2处理(P<0.05)，但与其它处理间无显著差异(P>0.05)；而其它饲用品质指标在不同种植密度处理下无显著差异(P>0.05)。相应的，在播后71 d时，光周期敏感型冀草2号高丹草的粗蛋白含量、酸性洗涤纤维含量、中性洗涤纤维含量、可溶性糖含量及相对饲用价值在不同种植密度处理下均无显著差异(P>0.05)。

2.2.2 不同种植密度对乳熟期高丹草饲用品质的影响 对光周期不敏感型冀草1号高丹草的饲用品质分析得出(表2)，乳熟期，不同种植密度处理下，冀草1号高丹草的酸性洗涤纤维、中性洗涤纤维含量、可溶性糖含量无显著差异(P>0.05)，但在15.0万株·hm-2种植密度下，其粗蛋白含量显著高于其它处理(P<0.05)，种植密度在15.0万株·hm-2处理下的相对饲用价值显著高于7.5万株·hm-2处理，但与其它处理无显著差异(P>0.05)。

在播后81 d时，对光周期敏感型冀草2号高丹草的饲用品质分析得出(表2)，不同种植密度处理下，冀草2号高丹草的粗蛋白含量在7.1%～7.9%，酸性洗涤纤维含量在35.2%～37.1%，中性洗涤纤维含量在54.8%～58.0%，可溶性糖含量在11.2～15.2 mg·g-1，相对饲用价值在97.6～104.4；方差分析显示，不同种植密度处理对冀草2号高丹草的饲用品质指标无显著影响(P>0.05)。

3 讨论与结论

有研究表明，不同种植密度会导致高丹草(饲草高粱)茎秆直径的变化，随着种植密度的增加，其主茎直径逐渐减小[22-25]。本研究得出的结论与此相同，即随着种植密度的增加，光周期不敏感型、光周期敏感型高丹草的主茎直径逐渐减小。然而，高丹草主茎直径的差异是否会影响到其群体的饲用品质？这是在实际生产中人们更为关注的问题。本研究通过分析抽穗期、开花期、乳熟期3个生育时期下不同种植密度对高丹草农艺性状、饲用品质性状的变化规律得出，从抽穗期开始，不同种植密度处理下，光周期不敏感型、光周期敏感型高丹草主茎直径的差异并不会对其群体的饲用品质产生影响，这可能与高丹草的群体密度和竞争生长有关[25-26]，在低种植密度处理下，单株发育空间较大，能有效地利用光、温、水等资源，促使植株茎秆横向发展，然而，由于高丹草具有较强的分蘖性，在单株主茎横向增粗的同时，也促进了分蘖茎的形成和生长；随着种植密度的进一步增大，光、温、水资源有限，单株竞相生长，使得高种植密度处理下单株各分蘖茎均匀生长、直径差异不明显；因此可能造成不同种植密度处理下的群体密度是一致的，没有显著差异。同时在品质测定的取样方式上，采用的是以整个单株为整体(包括分蘖茎)进行的取样，并不是选取的主茎单株；这样可能导致群体饲用品质差异不显著的结果。这也说明以群体为基础分析不同密度处理下的饲用品质才更具有科学意义。

在高丹草种植密度的研究上，皖草2号高丹草适宜种植密度为30.0万株·hm-2[8]，天农青饲1号高丹草种植密度以10.5万～13.5万株·hm-2为宜[9]，乐食高丹草在种植密度93 360～105 450株·hm-2下可获得较高的鲜草产量[10]。不同学者针对不同品种研究了不同生态区域的种植密度。在海河平原区，冀草1号、冀草2号高丹草在抽穗期刈割时，种植密度在7.5万～37.5万株·hm-2均可[1]，然而并不清楚更准确的适宜种植密度。本研究在此基础上，通过进一步分析乳熟期不同种植密度对高丹草农艺性状、饲用品质性状的变化规律得出了高丹草乳熟期青贮利用时，光周期不敏感型高丹草的干草产量随种植密度的增加无显著变化，光周期敏感型高丹草的干草产量随着种植密度的增加显著增加。詹秋文等[8]、Snider等[25]研究表明，种植密度的增大还会导致光周期敏感型高丹草倒伏现象的发生；而且种植密度过大，也会由于播量增加导致播种成本增加。综合分析得出，海河平原区，乳熟期刈割时，光周期不敏感型高丹草适宜种植密度为15.0万株·hm-2，光周期敏感型高丹草适宜种植密度为12.0万株·hm-2。

与以往只针对高丹草一个生育时期的种植密度研究相比，本研究综合分析了抽穗期、开花期、乳熟期3个生育时期下种植密度对高丹草农艺性状和饲用品质指标的变化规律，研究结果更具有科学性。研究初步明确了种植密度对高丹草农艺性状和饲用品质的影响，也进一步明确了光周期不敏感型、光周期敏感型两种不同类型高丹草的适宜种植密度，为高丹草进一步的示范推广、生产利用提供了理论依据。然而不足的是，试验只分析了一年的数据，而且只对第1茬草的农艺性状与饲用品质进行了分析，并没有对再生草的产量、品质进行研究，同时也忽略了不同种植密度下对高丹草群体茎数、抗倒性的调查[25,27]，事实上，在综合考虑这些因素的基础上，再进行一年的重复试验会得到更好的结果。

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(责任编辑 王芳)

Effect of plant density on agronomic traits and forage quality forSorghumbicolor×S.sudanense

Li Yuan, You Yong-liang, Zhao Hai-ming, Liu Gui-bo, Wu Rui-xin, Yang Jian-zhong

(Dryland Farming Institute, Hebei Academy of Agricultural and Forestry Sciences, Key Laboratory for Crop Drought Resistance of Hebei Province, Hengshui 053000, China)

This study aimed to discover the differences in agronomic traits and forage quality at different plant densities ofSorghumbicolor×S.sudanense. A field small-plot experiment was conducted in the Haihe lowland plain, in which ‘Jicao 1’ and ‘Jicao 2’ were used for photoperiod insensitivity and photoperiod sensitivity of the experimental material, respectively. These correlative characteristic indexes, including the agronomic traits and forage quality, were analysed at different plant density treatments during the individual stages of heading, flowering, and milk. These results showed that the stem diameters of ‘Jicao 1’ and ‘Jicao 2’ at the low plant density (60 000～75 000 plant·ha-1) were significantly higher than the high plant density (300 000～375 000 plant·ha-1) from the heading to the milk stage (P<0.05), whereas there was no significant differences in the plant height, leaf number, ratio of stem∶leaf, and dry matter content (P>0.05). There was no significant differences in the dry yield of ‘Jicao 1’ under different treatments (P>0.05), but the content of crude protein and the relative feed value of ‘Jicao 1’ at the 150 000 plant·ha-1were significantly higher than at 75 000 plant·ha-1during the milk stage (P<0.05). The hay yield of ‘Jicao 2’ at the 300 000 plant·ha-1was significantly higher than at 120 000 plant·ha-1(P<0.05), but there was no significant differences between the treatment of 120 000 plant·ha-1and other treatments on the content of forage quality for ‘Jicao 2’ during the milk stage. According to the comprehensive analysis, the suitable plant density of the photoperiod insensitiveSorghumbicolor×S.sudanensewas 150 000 plant·ha-1, and the photoperiod sensitive variety was 120 000 plant·ha-1when cutting during the milk stage in the Haihe lowland plains.

Sorghumbicolor×S.sudanense; plant density; stem diameter; hay yield; forage quality; relative feed value

Liu Gui-bo E-mail:lgb2884@126.com

10.11829/j.issn.1001-0629.2017-0045

2017-01-21 接受日期：2017-04-14

河北省渤海粮仓科技示范工程项目；现代农业产业技术体系建设专项资金(CARS-35-24)；河北省科技厅科技支撑项目(14226335D)；衡水市农业科技创新平台项目(16018)

李源(1981-)，男，山西翼城人，副研究员，博士，主要从事高丹草育种及栽培技术研究。E-mail：gsly868@163.com

刘贵波(1965-)，男，河北武强人，研究员，硕士，主要从事牧草育种及栽培技术研究。E-mail：lgb2884@126.com

S544+.9;S504.7

A

1001-0629(2017)08-1686-08

李源，游永亮，赵海明，刘贵波，武瑞鑫，杨建忠.种植密度对高丹草农艺性状及饲用品质的影响.草业科学,2017,34(8)：1686-1693.

Li Y,You Y L,Zhao H M,Liu G B,Wu R X,Yang J Z.Effect of plant density on agronomic traits and forage quality forSorghumbicolor×S.sudanense.Pratacultural Science，2017,34(8)：1686-1693.