沼液还田模式下大麦主要性状与饲用品质指标间相关性研究

杨智青 ，丁海荣 ，陈应江 ，金崇富 ，时 凯 ，侯福银 ，封功能 ，黄倩倩

（1.江苏沿海地区农业科学研究所，江苏 盐城 224002；2.盐城市畜牧养殖装备工程技术研究中心，江苏 盐城 224002；3.盐城工学院，江苏 盐城 224002；4.扬州大学动物科学与技术学院，江苏 扬州 225009）

我国畜牧业的快速发展，不仅为人民生活提供了大量的肉、蛋、奶，还推动了社会生活水平的提升。但是，随着畜禽养殖业集约化、规模化程度的提高，养殖粪污急剧增长带来的环境问题也日益突出［1-2］。沼气工程是我国处理规模化畜禽养殖场废弃物的主要技术，能够对畜禽粪便进行无害化、资源化利用，可以有效地解决环境污染问题，因此，已在全国范围内推广应用。自2004年起，全国每年新增大中型沼气工程数量都在40%以上，到2012年底，我国农村养殖场沼气工程已经达到 9.16万处，比 2007年增加了 3倍以上［3-4］。应用沼气工程处理养殖粪污的同时，也产生了大量的有机废水——沼液，虽然沼液中含有丰富的微量元素、氨基酸、维生素和病虫抑制因子，但同时还含有大量的传染病菌，其COD含量高达1 000～5 000 mg/L，远远超过了《畜禽养殖业污染物排放标准》中COD日均排放浓度不得超过400 mg/L的规定［4］，因此，针对沼液中养分进行肥料化处置利用就成为解决沼液排放的最佳途径。

沼液的处置方式可分为低成本的自然生态净化、高成本的工厂化处理、低成本的资源化利用和高附加值的开发利用四大类。在农、牧、渔业等领域，沼液以低成本资源化利用为主［2］，如在蔬菜、瓜果、水稻以及果树等种植上施用，为沼液的消纳提供了不少的途径［5-8］。但是，由于试验作物、地理条件以及作物的性状、指标、方法等不同，其结论也不尽相同。为了明确江苏沿海地区施用沼液对大麦生产及其饲用质量、品质的影响，于2016年在该地区开展田间试验，并对苏啤8号大麦收获期农艺性状、籽实质量以及整株饲用品质指标进行了检测，对各指标间的统计学关系进行了分析，旨在为提高大麦饲用品质和沼液施用量提供理论依据和生产指导。

1 材料方法

1.1 试验地点及土壤

田间试验于2016年10月在江苏省盐城市亭湖区境内G228国道以东某村庄南部的试验田进行。该区域为稻麦两熟制农田，土壤基础肥力情况为pH值8.17、盐分0.1%、容重1.27 g/cm3、有机质31.08 g/kg、总氮 1.24 g/kg、碱解氮 59.73 mg/kg、速效磷32.94 mg/kg、速效钾81.58 mg/kg。

1.2 供试材料

还田沼液由该地区集约化的万头猪场提供，经沼气工程中发酵充分后，溢流至氧化塘静置，然后取其上部50 cm深的纯沼液。经分析，该沼液的理化性状为：pH值 7.5、电导率2.08 ms/cm、盐分0.2%、腐殖酸0.23%、有机质0.25%、总氮1.12%、总磷0.01%、总钾0.04%、氨氮0.96‰、速效磷0.02‰、速效钾0.25‰。

苏啤8号大麦由江苏沿海地区农业科学研究所育成，是沿海地区主要栽培品种，品种权号：CNA20121148.3，登记证号：GPD大麦 （青稞）（2017）320023。

1.3 试验设计与田间管理

田间生产试验从 0、20%、40%、60%、80%、100%、120%、140%、160%、180%、200%（以常规施尿素225 kg/hm2为标准）共设计11个处理，每个处理重复3次，随机排列，每个小区面积为3 m×4 m，每小区9行，每行25 g苏啤8号大麦种子，磷钾肥（过磷酸钙、硫酸钾）作基肥一次性施入；沼液按照基肥40%、追肥60%的比例分2个批次施入，试验小区内病虫害及杂草管理均按当地常规方式进行。

1.4 测试内容及方法

1.4.1 收获期农艺性状、生物量指标

①收获期株高：苏啤8号大麦植株留茬5 cm刈割后，从茎端至穗端的长度。

②茎叶比：新鲜植株去穗，将叶片和叶鞘从茎上剥离，称重得出的比值。

③干物质：取鲜样称重后置于烘箱内105℃杀青30 min，接着保持在75℃烘至恒重，然后称重，算出干物质含量。

④生物量：大麦植株留茬5 cm刈割后，所有地上部分的重量。

1.4.2 籽实质量指标：每份苏啤8号大麦材料称取150 g，倒入进样槽中，使用FOSS Analytical A/B近红外谷物品质分析仪 （型号Foss Infratec 1241）对各组样品进行依次扫描，记录蛋白质和总淀粉含量。

1.4.3 饲用品质指标：苏啤8号大麦乳熟期收获后，将样品烘干粉碎过80目筛，用于测定饲草营养品质。粗蛋白（crude protein，CP）含量采用 FOSS 8400定氮仪测定；粗灰分（Ash）含量：采用灼烧法测定；粗纤维（crude fiber，CF）含量：采用 ANKOM A2000i型滤袋技术测定；中性洗涤纤维（neutraldetergent fiber，NDF）和酸性洗涤纤维（acid-detergent fiber，ADF）采用范氏纤维测定法测定。

1.5 统计分析

试验数据采用SPSS 13.0 for Windows软件统计分析，用Excel 2007制作数据图表。

2 结果分析

2.1 苏啤8号大麦乳熟期主要农艺性状对生物量的影响

2.1.1 基本特征：由表1可知，沼液还田模式下苏啤8号大麦在株高、茎叶比、干物质和生物量等生产性状指标上差异较大，其中，生物量变异系数最大，变异范围为15.96～74.04，存在较大的挖掘潜力；株高变异系数最小，变异范围为60.00～91.10，指标稳定性较高；茎叶比和干物质变异程度中等。

表1 苏啤8号大麦收获期农艺性状、生物量统计结果

表2 农艺性状、生物量的相关分析

2.1.2 相关性分析：由表2可知，苏啤8号大麦的3个主要农艺性状与生物量的相关程度依次为：株高＞茎叶比＞干物质，同时株高与生物量呈极显著正相关（r=0.857），茎叶比和干物质与生物量呈极显著负相关，说明株高、茎叶比和干物质3个指标对生物量均有影响。另外，株高、茎叶比和干物质3个指标之间同样呈显著或极显著正相关 （或负相关），说明所选择的4个农艺性状间关系复杂，相互间互为影响。

表3为农艺性状与生物量的通径分析。由表3可知，在沼液还田生产模式下苏啤8号大麦的农艺性状对生物量的直接通径系数依次是：株高＞茎叶比＞干物质，其中，株高为正值，存在正向效应；茎叶比和干物质为负值，存在负向效应。同时，株高通过茎叶比、干物质与生物量的间接通径系数为正值，分别是0.060、0.329；其余的间接通径系数均为负值。

2.1.3 回归分析：经回归分析得到的回归方程为Y1=24.327+1.142X11-4.335X12-1.940X13，其中，生物量为 Y1、株高为 X11、茎叶比为 X12、干物质为 X13；相关系数为 0.944（F=79.526，P＜0.001），可知回归方程具有统计学意义，且X与Y之间的线性相关程度很密切；88.0%的生物量（Y）变异是株高、茎叶比、干物质等3个性状共同作用的结果 （调整R2=0.880）。

2.2 苏啤8号大麦籽实质量指标对蛋白质含量的影响

2.2.1 基本特征：由表4可知，苏啤8号大麦籽实品质和产量的5个指标——蛋白质含量、水分含量、总淀粉含量千粒重和小区籽实产量的性状指标差异较大，变异系数依次是小区籽实产量＞蛋白质含量＞千粒重＞总淀粉含量＞水分含量，其中，小区籽实产量和蛋白质含量变异系数较大，总淀粉含量和水分含量变异系数较小，千粒重居中。

2.2.2 相关性分析：由表5可知，苏啤8号大麦籽实质量的4个性状指标与蛋白质含量间的相关程度依次为：小区籽实产量＞水分含量＞千粒重＞总淀粉含量，其中，小区籽实产量与蛋白质含量呈极显著正相关（r=0.812），其余指标与蛋白质含量呈极显著负相关，说明小区籽实产量等4个指标对籽实蛋白质含量均有影响，说明所选择的5个性状间关系复杂，相互间互为影响。

表3 农艺性状的通径分析

表4 苏啤8号大麦籽实质量指标统计结果

表5 籽实质量指标的相关分析

表6 籽实质量指标的通径分析

表7 苏啤8号大麦植株饲用品质指标统计结果 %

表8 植株饲用品质指标的相关分析

表6为籽实质量指标与蛋白质含量的通径分析。由表6可知，在沼液还田生产模式下苏啤8号大麦的籽实质量性状对蛋白质含量的直接通径系数依次是：小区籽实产量＞千粒重＞水分含量＞总淀粉含量，其中，小区籽实产量为正值，存在正向效应；其余3指标为负值，存在负向效应。同时，小区籽实产量与水分含量、总淀粉含量、千粒重的间接通径系数均为正值，分别是 0.435、0.588、0.054；其余的间接通径系数均为负值。

2.2.3 回归分析：经回归分析得到的回归方程为Y2=105.031-1.684X21-0.032X22-0.056X23+0.065X24，其中，蛋白质含量为Y2、水分含量为X21、总淀粉含量为X22、千粒重为X23、小区籽实产量为X24；相关系数为 0.982（F=189.367，P＜0.001），可知回归方程具有统计学意义，且X与Y之间的线性相关程度很密切；95.9%的蛋白质含量（Y）变异是小区籽实产量、千粒重、水分含量、总淀粉含量4个性状共同作用的结果（调整R2=0.959）。

2.3 苏啤8号大麦植株饲用品质指标对粗蛋白含量的影响

2.3.1 基本特征：粗蛋白含量可以直接反映粗饲料质量的高低，因此，该研究对苏啤8号大麦植株中包括粗蛋白在内的5个饲用品质指标进行了统计分析。由表7可知，5个饲用品质指标变异系数较大，依次为：NDF＞CP＞ADF＞Ash＞CF，其中，3 个品质指标高于20，2个品质指标低于20，说明这些指标具有较好的潜力空间，对于优化苏啤8号大麦养分品质存在可能。

2.3.2 相关性分析：由表8可知，苏啤8号大麦植株的4个饲用品质指标与粗蛋白含量间的相关程度依次为：Ash＞CF＞ADF＞NDF，均与粗蛋白含量呈极显著正相关； 同时 Ash、CF、ADF、NDF 4个饲用品质指标之间均存在极显著相关。

表9 植株饲用品质指标的通径分析

表9为苏啤8号大麦植株饲用品质指标对粗蛋白含量的通径分析。由表9可知，在沼液还田生产模式下，苏啤8号大麦植株饲用品质性状对粗蛋白含量的直接通径系数依次是：Ash＞NDF＞ADF＞CF，其中，Ash、NDF 为正值，存在正向效应；其余2个指标虽为负值，但其通过Ash、NDF与CP的间接通经系数为正值，弱化了其负向效应，与表8的结论一致。

2.3.3 回归分析：经回归分析得到的回归方程为Y3=-1.363+1.296X31-0.032X32+0.026X33-0.003X34，其中，CP 为 Y3、Ash 为 X31、CF 为 X32、NDF 为 X33、ADF 为 X34； 相关系数为 0.859 （F=19.652，P＜0.001），可知回归方程具有统计学意义，且X与Y之间的线性相关程度很密切；70%的粗蛋白含量（Y）变异是 Ash、NDF、CF、ADF 4 个指标共同作用的结果（调整R2=0.700）。

3 讨论

江苏沿海地区是该省土地最大的后备资源库［9-10］，年新增土地面积 1 300 多 hm2，经过多年围垦，主要的耕作方式仍是“稻麦轮作”，大麦生产是该地区的主要冬季农作物。随着该省养殖业的北移，一些大型养殖企业的生产基地纷纷在沿海地区落户，在带来巨大发展机遇的同时，所产生的大量沼液也成为地方环境保护必须面临的重大问题。立足沿海的土地资源，充分利用沼液中的营养物质，就地消纳实现资源化利用是最佳方式。因此，该研究基于上述背景，应用沼液肥料生产饲用大麦，并对其性状指标进行统计分析，以期为该技术的大规模应用提供理论支撑。

3.1 大麦生物量与乳熟期性状的关系

大麦转作饲料用途，地上生物量是衡量其饲用价值的重要指标，其茎秆、叶片等植株均为饲料，而非仅是籽粒。目前，关于大麦饲用的研究主要集中在品种栽培技术、收获期以及饲料技术上［11-14］，对饲料大麦乳熟期农艺性状等的研究则较少。该研究对苏啤8号大麦乳熟期的生物量与株高、茎叶比、干物质等农艺性状间的关系进行了研究，由相关分析、通径分析和回归分析得出：苏啤8号大麦乳熟期生物量与株高等性状间的线性相关程度很密切；生物量变异的88.0%是株高、茎叶比、干物质3个性状共同作用的结果 （调整R2=0.880），其中，株高呈正相关有正向效应，生产中应作为生物量的主要估测指标，可以指导生产管理。

3.2 大麦籽实蛋白质含量与籽实质量性状的关系

大麦蛋白质含量主要受品种自身遗传特性和栽培技术的影响［15］。韦存虚等［16］研究发现，饲用大麦比啤酒大麦蛋白质含量高，且在胚乳淀粉粒和蛋白质相互作用方面存在差异。苏啤8号大麦是江苏沿海地区的大麦主栽品种，由于市场因素近年来主要用作饲料，而关于其乳熟期的籽实质量的报道较少。该研究表明，籽粒蛋白质水平与水分含量、总淀粉含量、千粒重呈负相关，与沈会权等［17］、陈晓东等［18］的报道一致，可以指导生产上选用总淀粉含量低的大麦品种。

3.3 大麦粗蛋白含量与其他饲用品质指标的关系

大麦是养殖家畜（禽）的优质饲料，籽粒、青贮、干草均可做饲料，其中所含的粗蛋白、可消化蛋白、氨基酸、微量元素与维生素均明显高于玉米［19］。大麦作为饲料一般在乳熟期青贮，以获得最大的经济效益［20-21］。该研究对乳熟期苏啤8号大麦植株的饲用品质指标进行了分析，结果表明，粗灰分、粗纤维、中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量与粗蛋白含量关系密切，且呈显著正相关，回归分析提示粗蛋白的70%受到上述4个性状的影响。

4 小结

江苏沿海地区承载着江苏农业产业结构调整和新型种养结合模式建设的历史任务，且沼液资源化利用已提上了农业生产日程。该研究进行了沼液还田模式对大麦饲用价值构成影响的试验，研究结果提示，苏啤8号大麦在沼液灌溉下其生物量、籽实蛋白质和粗蛋白含量变异系数较大，具有较好的潜力空间，与其他农艺性状和养分指标密切相关性，可以通过株高、产量等表观指标估测饲用价值，并指导生产收获。