赤峰地区饲草谷子品系的草产量和营养价值

张晴晴，梁庆伟，杨秀芳，娜日苏，潘翔磊，王昇

(赤峰市农牧科学研究院，内蒙古 赤峰 024031)

谷子(Setariaitalica)为一年生禾本科植物，具有耐瘠薄、耐旱、抗逆性强等特点[1].谷子不仅籽粒中含有丰富的营养物质和氨基酸，其秸秆中粗蛋白和粗脂肪含量也明显高于其他禾谷类作物[2]，饲喂价值接近豆科牧草[3]，是一种优质饲草[4].开发利用饲草谷子，拓展饲草料生产供应渠道，对促进畜牧业的持续发展和缓解天然草场压力具有重要意义[5].

赤峰地区是重要的畜牧养殖基地[1]，近年来，随种植业结构调整和大力发展养殖业政策的实施，所需优质饲草量剧增[6-7]，因此急需挖掘新的饲草料品种.在国外，谷子作为专门的饲草已有悠久的历史[4]，早在19世纪，美国就开始推广饲草谷子栽培，在20世纪初期，美国多个州对饲草谷子应用开展了多方面试验[8]，随后加拿大等国也将谷子作为夏季饲草作物栽培[9].国内对谷子的研究主要集中在粮用方面，仅内蒙古、河北坝上等地有农牧民自发栽培谷子用于干草生产.用于饲草作物的研究还未见报道，在实际生产中存在饲草谷子品种单一、产量低、品质和抗性差等问题，因此，生产上急需高产优质的饲草谷子专用品种.此外，优质的饲草谷子品种不仅要产量高，还需要较优的品质和综合性状.在生产实践中，对饲草谷子品种优劣的评估大多以产量、粗蛋白等作为评判因素，具有一定的局限性.灰色关联度分析法对品种的主要目标性状进行综合评价，能较为全面、客观地评价品种的优劣，已广泛应用到农业和草业引种、育种和综合评价中[10].

综上，为筛选适宜在赤峰地区种植的优质且高产饲草谷子品系，本试验利用生物统计学方法和灰色关联度分析法对15个饲草谷子品系和‘饲谷5号’的生产性能进行综合评价，旨为该地区乃至类似区域饲草谷子生产及良种培育提供理论依据.

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于内蒙古赤峰市农牧科学研究院梁上试验地(N 42°18′,E 118°51′)，属中温带半干旱大陆性季风气候.年平均气温7.2 ℃，极端最高气温40.4 ℃，极端最低气温-27.6 ℃，年积温为1 800～3 000 ℃.年日照时数2 800～3 100 h，无霜期120～145 d，年平均降水量360～400 mm，2018年降水量382 mm.试验地土壤有机质3.24%，速效氮47.4 mg/kg、速效磷49.96 mg/kg、速效钾115.2 mg/kg，土壤为壤土[1].

1.2 试验材料

供试材料均来源于赤峰市农牧科学研究院，CK选用内蒙古自治区赤峰市2015年审定登记的品种‘饲谷5号’，其他品种详情见表1.

表1 供试材料

1.3 试验设计

于2018年5月16日播种，采用随机区组排列，3次重复，小区面积20 m2(宽4 m×长5 m)，每小区10行，行距40 cm，播深3～4 cm，播量11.24 mg/kg.试验田周围设宽1 m的保护行.整个生育期不灌水、不施肥，适时人工除草.

1.4 测定指标与方法

物候期：观察并记录各供试材料的物候期，包括出苗期、拔节期、抽穗期、开花期、乳熟期、蜡熟期、完熟期.

株高：抽穗期和成熟期测定，各小区随机选取代表性植株10株，测量从地面到植株最高处的绝对高度，取平均值.

鲜、干草产量和鲜干比：抽穗期刈割，测产时去除小区两头各0.5 m并移出小区，不收2个边行，将中间8行12.8 m2刈割测产计为鲜草产量.同时，取鲜草1 000 g装入网袋，将各样品在105 ℃条件下杀青30 min后于65 ℃条件下烘干至恒质量后称量，计算鲜干比(鲜样质量/干样质量)，再根据鲜干比折算干草产量.

茎叶比测定：抽穗期刈割时，各小区取鲜样1 000 g，将茎、叶分离，在65 ℃条件下至恒质量后称量，计算茎叶比(茎干质量/叶干质量).

常规养分：粗蛋白质(CP)采用凯氏半微量定氮法[11]测定；酸性洗涤纤维(ADF)和中性洗涤纤维(NDF)采用范式洗涤剂法[11]测定；可溶性碳水化合物(WSC)含量采用蒽酮-硫酸比色法[12]测定.

1.5 数据处理与分析

采用Excel 2007和SPSS 19.0进行数据处理和统计分析，多重比较采用LSR法，Origin 8.0软件制图.综合评价采用灰色关联度分析.

1.6 灰色关联综合评价

根据灰色关联理论[13]，将所有供试饲草谷子材料作为一个灰色系统，每个参试材料作为该系统中的单一个因素.根据育种目标和生产实际需要，各参试材料作为系统中的单个因素，对其进行综合评价.选取抽穗期株高、成熟期株高、鲜草产量、干草产量、CP、WSC等指标的最大值及茎叶比、ADF和NDF的最小值，依此建立一个“参考品种”的参考数列，记作X0，设定比较数列Xi(i=1,2,3…，n)，n为性状指标数，且X0={X0(1)，X0(2)，X0(3)…X0(n)}，Xi={Xi(1)，Xi(2)，Xi(3)…Xi(n)}，由下列公式计算参试材料与参考品种之间的关联系数ξi(k).

ξi(k)=

(1)

式中，|X0(k)-Xi(k)|，表示X0数列与Xi数列在第k点的绝对差值.

由于各性状对饲草谷子的重要程度不同，在评价不同材料的优劣时还应根据其重要程度赋予不同的权重ωi，并以加权关联度对各饲草谷子材料进行评价.

(2)

式中，n为样本数.

(3)

(4)

根据γi′的大小，可评价各饲草谷子材料的优劣.γi′越大，表明该参试材料与参考品种的相似度越高，反之则低.

2 结果与分析

2.1 物候期

在同一生长条件下16个供试饲草谷子材料的物候期不同.由表2可知，除CK和‘赤草11号’仅进入蜡熟期(2018-9-27)，其他品系生长良好且均能在赤峰地区完成整个生育期.生育期为124～131 d不等，其中‘赤草13号’最短，‘赤草1号’和‘赤草9号’最长.

16个供试饲草谷子材料于播种后7～8 d出苗；6月21～23日开始拔节；抽穗期在7月31日～8月10日，其中‘赤草8号’‘赤草10号’‘赤草11号’‘赤草12号’和‘赤草14号’抽穗期最早，比CK早3～7 d，而‘赤草5号’的抽穗期最迟，比CK迟3 d，其他品系与CK差异不显著；开花期‘赤草8号’‘赤草10号’‘赤草11号’‘赤草12号’和‘赤草14号’早于CK，其他品系较CK迟3～5 d.供试材料均在9月下旬进入晚熟期.

2.2 供试饲草谷子材料的产量性状分析

2.2.1 株高 由图1可见，抽穗期株高‘赤草13号’最高，为190.33 cm，其次是CK，为188.80 cm，两者差异不显著(P>0.05).‘赤草7号’‘赤草5号’‘赤草3号’‘赤草9号’‘赤草2号’和‘赤草6号’与CK差异不显著(P>0.05)，其他品系显著低于CK(P<0.05).由图2可见，成熟期株高‘赤草5号’最高，为209.2 cm，显著高于其他品系和CK(P<0.05)，‘赤草13号’‘赤草6号’‘赤草7号’‘赤草11号’‘赤草9号’和‘赤草2号’与CK差异不显著(P>0.05)，其他品系低于CK.

表2 供试饲草谷子材料的物候期Table 2 The pheonological phases of different forage millet materials

不同小写字母表示不同饲草谷子间差异显著(P<0.05).Differences lowercase letters indicate significant difference between different forage millet(P<0.05).图1 16个饲草谷子的抽穗期株高Figure 1 Plant height at heading stage of 16 forage millet

2.2.2 鲜草产量、干草产量、鲜干比、茎叶比 由表3可知，‘赤草10号’‘赤草8号’和‘赤草12号’的鲜草产量低于CK，其他品系均大于CK.‘赤草5号’最高，达52 834.92 kg/hm2，较CK显著增产49.9%(P<0.05)，其次是‘赤草15号’‘赤草3号’‘赤草13号’和‘赤草1号’，分别较CK增产31.4%、30.4%、25.2%和19.3%.仅‘赤草10号’‘赤草8号’和‘赤草12号’低于CK，较CK分别减产2.4%、6.6%和9.9%，显著低于‘赤草5号’(P<0.05).

由表3可知，供试饲草谷子材料的干草产量差异不显著(P>0.05).‘赤草10号’‘赤草8号’‘赤草11号’‘赤草2号’‘赤草12号’和‘赤草6号’的干草产量低于CK，其他品系均高于CK.其中，‘赤草3号’的干草产量最高，为12 699.34 kg/hm2，较CK增产21.6%.‘赤草5号’次之，为12 542.29 kg/hm2，较CK增产20.1%.‘赤草8号’和‘赤草10号’较CK减产6.1%和8.7%.

不同小写字母表示不同饲草谷子间差异显著(P<0.05).Differences lowercase letters indicate significant difference between different forage millet(P<0.05).图2 16个饲草谷子的成熟期株高Figure 2 Plant height at mature stage of 16 forage millet

表3 16份饲草谷子的茎叶比、草产量和鲜干比

由表3可知，供试饲草谷子材料中，‘赤草5号’的鲜干比最高，除与‘赤草11号’无显著差异外(P>0.05)，均显著高于CK和其他品系.仅‘赤草10号’‘赤草8号’和‘赤草12号’的鲜干比低于CK，其他品系均高于CK.

由表3可知，供试饲草谷子材料的茎叶比存在差异，变化在1.35～1.68.‘赤草12号’的茎叶比最大，叶量少，适口性较差；其次是‘赤草10号’‘赤草11号’‘赤草2号’‘赤草6号’‘赤草13号’‘赤草14号’和‘赤草7号’，均高于CK；其他品系均低于CK，其中‘赤草3号’的茎叶比最小，为1.35，叶量最多，适口性好.

2.2.3 营养成分 由表4可知，供试材料的营养成分均存在差异.‘赤草7号’CP含量最高，为12.66%，其次为‘赤草5号’和‘赤草13号’，而‘赤草15号’CP含量最低.‘赤草7号’‘赤草5号’‘赤草6号’和‘赤草9号’的CP含量高于CK，其他品系均低于CK；‘赤草6号’ADF含量最高，而‘赤草5号’ADF含量最低，ADF含量的顺序为：‘赤草6号’>‘赤草15号’>‘赤草3号’>‘赤草11号’>‘赤草2号’>‘赤草14号’>‘赤草7号’>‘赤草4号’>CK>‘赤草1号’>‘赤草10号’>‘赤草13号’>‘赤草12号’>‘赤草9号’>‘赤草8号’>‘赤草5号’；‘赤草10号’‘赤草13号’和‘赤草5号’的NDF含量低于CK，其他品系NDF含量均高于CK，‘赤草15号’和‘赤草6号’NDF含量最高；‘赤草8号’WSC含量最高，而‘赤草7号’WSC含量最低.WSC含量的顺序为：‘赤草8号’>‘赤草12号’>‘赤草14号’>‘赤草2号’>‘赤草3号’>‘赤草4号’>‘赤草10号’>‘赤草1号’>CK>‘赤草6号’>‘赤草15号’>‘赤草5号’>‘赤草11号’>‘赤草9号’>‘赤草13号’>‘赤草7号’.

表4 16个饲草谷子营养成分比较

2.4 16个饲草谷子的综合评价

将16个供试饲草谷子材料的株高、鲜草产量、干草产量、茎叶比和营养成分等10个指标进行灰色关联分析，结果见表5.根据灰色关联度分析原理，综合评价排名越靠前，其综合表现越好.由表5可知，‘赤草5号’综合表现最优，其次是‘赤草3号’和‘赤草13号’，而‘赤草9号’‘赤草15号’‘赤草1号’‘赤草4号’‘赤草14号’‘赤草11号’‘赤草10号’和‘赤草8号’综合表现较CK差.

表5 16个饲草谷子各性状的关联系数值、加权关联度及其排序

3 讨论

优质牧草应具备良好的生产性能和营养品质，而生产性能和营养品质受多种因素影响，如品种、光照、温度和病虫害等[14-15].武俊英等[16]研究指出，在相同的栽培条件下，供试的燕麦不同品种间的产量性状和营养成分存在较大差异，其适应性也明显不同.本研究供试饲草谷子材料间各产量性状、营养成分和适应性也存在显著差异.物候期是评价物种适应性的重要指标之一，本试验研究中，除CK和‘赤草11号’外，其他品系生长良好且均能在赤峰地区完成整个生育期，生育期为124～131 d，其中‘赤草15号’生育期最短，‘赤草1号’和‘赤草9号’生育期最长.

草产量是评价牧草生产性能的重要指标，而株高是反映草产量高低最为理想的特征指标，单位面积干草产量与牧草的株高存在正相关关系[17].本试验结果表明，供试饲草谷子的株高差异较大，其中‘赤草13号’抽穗期株高最高，‘赤草5号’成熟期株高最高，其干草产量也较高，分别达到12 542.29和12 021.12 kg/hm2.

茎叶比是衡量牧草适口性的重要指标，其值越小，说明牧草叶量越丰富，适口性越好.同时，叶片是贮存营养物质的主要器官，研究表明，叶量与粗蛋白含量呈正相关关系[18].本试验中，‘赤草3号’茎叶比最小为1.35，其CP含量较高为12.00%，而‘赤草7号’的粗蛋白含量最高为12.66%，茎叶比居中为1.54.研究表明，ADF 和NDF 含量高牧草的消化率和家畜的采食量降低[19].一般来说，牧草的CP含量越高，ADF和NDF含量越低，其营养价值越高.本研究中，‘赤草7号’‘赤草5号’和‘赤草13号’CP含量高，ADF和NDF含量低，饲用价值较高.

由于单因素不能全面反映不同饲用谷子的生产性能和营养水平，因此，将不同单项指标综合分析更为客观、科学[20-22].本研究采用灰色关联度对16个饲草谷子材料的生产性能和营养品质进行综合评价.结果表明，‘赤草5号’‘赤草3号’和‘赤草13号’的干草产量和营养成分相对较高，且其综合评价结果优于CK和其他品系.

4 结论

参试的16份饲草谷子，除CK和‘赤草11号’外，其他品系均能在赤峰地区完成整个生育期，表现出良好的适应性，生育期为124～131 d，其中‘赤草15号’生育期最短，‘赤草1号’和‘赤草9号’生育期最长.‘赤草3号’‘赤草5号’和‘赤草13号’的干草产量分别达到12 699.34，12 542.29和12 021.12 kg/hm2，高于其他品系和CK，抽穗期株高均在178 cm以上.‘赤草3号’的茎叶比最小，适口性最佳.通过对供试材料的株高、草产量、茎叶比和营养成分等10个指标的灰色关联分析可知，‘赤草5号’的综合评价最优，其次是‘赤草3号’和‘赤草13号’，适于进一步进行区试试验和生产试验，审定登记新品种.