不同水热资源条件下10个青饲玉米品种的青贮品质评价

秦伟娜，焦 婷*，师尚礼，李雄雄，高雪梅，赵生国，祁 娟，王正文

(1.甘肃农业大学草业学院/草业生态系统教育部重点实验室/中-美草地畜牧业可持续发展研究中心，甘肃 兰州 730070；2.甘肃农业大学动物科学技术学院，甘肃 兰州 730070)

我国是农业大国，但由于优质饲草供应不足，草食畜牧业发展与发达国家相比相对落后[1]。我国青贮玉米人均面积大约是欧美人均面积的1/20，而且存在对青贮玉米的认识水平低、青贮产业成熟度差、科研力量薄弱、优质品种少等问题[2]。2016年中央财政进行农业结构调整，加大“粮改饲”力度，种植业与养殖业的联合效应推动了青贮玉米产业链的发展[3]。

据报道，每千克青贮玉米中，约含粗蛋白20 g，其中可消化蛋白占12.04 g，并且青贮玉米是家畜冬春缺青季节维生素的主要来源，还能为家畜提供必需的微量元素[4]。由于青贮玉米含糖量高，制成的优质青贮饲料具有酸甜清香味，且酸度适中，提高了青贮玉米的适口性[5]。要想大力发展青贮玉米，在注重青贮玉米产量的同时，也要注重玉米的青贮品质，而青贮品质的高低主要取决于品种特性[6]。黄运青[7]、张鹏[8]的研究结果表明不同品种玉米青贮后粗蛋白、粗纤维、干物质含量等均存在不同程度的差异。其次，玉米生长过程中的水分条件对玉米的品质也有着至关重要的影响，不同时期水分的缺失会影响作物形态，使其产量降低，进而影响青贮品质[9]。梁志刚等[10]研究得出，不同水分条件对玉米生长、成产要素等方面有重要影响，灌水量900 m3·hm-2时产量显著增高；许庆方[11]等探究了灌水对青贮玉米产量和青贮品质，结果表明，在一定范围内灌水量增加会提高玉米产量，水分利用率，且提高了青贮品质。

玉米是甘肃地区主要的农作物[12]，该地区气候干燥，降雨量低，蒸发强烈，使该区玉米产量不高。但甘肃省在青饲玉米产业发展方面存在的问题主要还是不同水热地区品种布局不合理。因此，本研究就甘肃不同水热地区品种布局不合理问题，通过对种植在甘肃雨养区(会宁)和灌溉区(武威)的10个青饲玉米品种乳熟中期刈割后进行青贮加工，并对比分析供试品种的营养成分和发酵品质，筛选出不同水热资源条件下适宜青贮的优秀品种，为推广应用全株青贮玉米青贮饲料生产技术提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

本试验于2019年在武威黄羊镇(灌溉区)和白银会宁县(雨养区)开展。

试验地一：武威黄羊镇地处甘肃西北部，是古老的灌溉农业区，温带大陆干旱气候，干旱少雨、日照充足、昼夜温差大。年均降水量225 mm，年蒸发量2 020 mm，年平均温度7.7℃，无霜期150 d左右。该区域自然土壤为灰钙土，质地为粉沙壤质，土壤盐碱化程度较高，地下水位一般在40 m以下。

试验地二：白银会宁县位于甘肃中部，属陇西黄土高原丘陵沟壑区，温带季风性气候，年均降水量332.6 mm，且时空分布不均匀，年蒸发量1 800 mm以上，是降水量的5倍多，年均气温7.9℃，无霜期155 d左右。该区水资源严重短缺，干旱是造成该区农业减产的主要自然灾害。自然土以黄绵土、灰钙土和黑轳土为主，土层深厚。

武威黄羊镇和白银会宁县土壤基础理化性质见表1。

表1 试验地基础理化性质

1.2 供试材料

供试材料为10个专用型青饲玉米品种，分别为‘金凯3号’、‘金穗715’、‘利单295’、‘豫青贮23’、‘北农青贮208’、‘TW 268’、‘和盛5288’、‘文玉3号’、‘蜀玉201’、‘豫玉22’(表2)。

表2 青贮玉米品种

1.3 试验设计

试验采用双因子交互设计，品种(‘金凯3号’、‘金穗715’、‘利单295’、‘豫青贮23’、‘北农青贮208’、‘TW 268’、‘和盛5288’、‘文玉3号’、‘蜀玉201’、‘豫玉22’)为因子一，雨养区(会宁)和灌溉区(武威)为因子二，共20个处理，重复3次。每个小区100 m2，小区间距为0.6 m。2019年5月4日播种，雨养区不进行灌水处理，灌溉区6月10日左右玉米进入拔节期开始第一次灌水，灌水量为每小区18 m3，15天灌溉1次，2019白银市年平均降水量为328.4 mm，武威市年均降水量为212.2 mm。其他管理方式均同大田管理。

所有品种均进入乳熟期中期后统一收割，雨养区于2019年9月14日收获，灌溉区于9月21日收获。刈割铡短后采用桶装青贮。青贮桶体积为20 L，青贮发酵60 d后开桶，取样分析青贮饲料养分和发酵品质。

1.4 测定项目及方法

1.4.1营养指标测定 开封时，取出样品称取鲜重后，置于105℃烘箱内杀青30 min后，在65℃烘箱内烘干48 h，粉碎后过40目筛，制成风干样，用于常规营养成分测定。

干物质(dry matter，DM)含量采用 105℃烘干法测定，粗蛋白(crude protein，CP)含量采用凯氏定氮法测定，中性洗涤纤维(neutral detergent fiber，NDF)、酸性洗涤纤维(acid detergent fiber，ADF)、木质素(lignin)含量采用范氏洗涤纤维法测定[14]；水溶性碳水化合物(water soluble carbohydrates，WSC)含量采用蒽酮-硫酸比色法测定[15]；粗脂肪(crude fat，EE)含量采用索氏浸提法测定[16]；粗灰分(crude ash，Ash)含量在茂福炉550℃下灼烧4 h测定；钙(calcium，Ca)含量用EDTA滴定法测定；磷(phosphorus，P)含量用分光光度计比色法测定[17]；单糖(monosaccharide，ESC)含量采用单糖含量采用蒽酮比色法测定；淀粉(Starch)含量采用分光光度法测定[18]。

1.4.2发酵指标测定 准确称取20 g混匀青贮样品放入匀浆机，加入180 mL超纯水，4℃浸提24 h后，4层纱布过滤得到浸提液，用于发酵参数的测定[19]。

1.4.3综合评价体系 综合评价采用灰色关联度分析法[20]，以不同地区各指标的最优值为参考数列，关联系数εi(k)计算公式如下：

εi(k)=

式中：min min|X0(k)-Xi(k)|为二级最小差；max max|X0(k)-Xi(k)|为二级最大差；ρ为分辨系数，取0.5。

1.5 数据处理与分析

用Microsoft Excel 2010完成进行数据记录和作图，采用SPSS 19.0软件进行两因素方差分析(two-way ANOVA)，差异显著性用LSD法进行多重比较(P<0.05)。

2 结果分析

2.1 不同水热条件下各青饲玉米品种青贮营养品质比较

2.1.1纤维类及粗蛋白含量 由表3可知，品种对ADF和NDF含量有极显著影响(P<0.01)，水热条件对ADF存在极显著影响(P<0.01)，对NDF和木质素有显著影响(P<0.05)，品种、水热条件以及二者的交互作用对CP含量均存在极显著影响(P<0.01)。

表3 纤维类及粗蛋白含量的方差分析

雨养区‘利单’、‘和盛’ADF和NDF均最低，‘蜀玉’ADF含量最高，显著高于‘利单’、‘和盛’(P<0.05)，‘北农青贮’NDF含量最高，高出‘利单’、‘和盛’22.56%和22.98%(P<0.05)，灌溉区‘和盛’ADF和NDF含量最高，比‘北农青贮’高23.37%和23.02%(P<0.05)；灌溉区各品种ADF和NDF均有高于雨养区的趋势(图1，2)；雨养区各品种的木质素含量无明显差异，灌溉区‘和盛’木质素含量最低(2.6%)(图3)。雨养区各品种CP含量均高于灌溉区，雨养区CP含量‘TW’>‘豫青贮’>‘金凯’>‘北农青贮’，与其他品种差异显著(P<0.05)，灌溉区‘金凯’CP含量最高(P<0.05)，较其他品种分别高1.24%，1.87%，0.81%，0.35%，0.47%，1.38%，1.04%，1.44%，1.51%(图4)。

图1 不同水热条件下不同青饲玉米品种ADF含量

图2 不同水热条件下不同青饲玉米品种NDF含量

图3 不同水热条件下不同青饲玉米品种木质素含量

图4 不同水热条件下不同青饲玉米品种CP含量

2.1.2水分、干物质、粗灰分及矿质元素含量 由表3可知，品种和水热条件对水分、Ash，Ca，P含量均有极显著影响(P<0.01)，水热条件对DM含量也存在极显著影响(P<0.01)，二者的交互作用对水分、Ash，Ca也存在显著影响(P<0.05)，对P含量影响极显著(P<0.01)。

从不同水热条件来看，灌溉区‘金凯’、‘豫青贮’、‘北农青贮’、‘TW’水分含量显著低于雨养区，灌溉区各品种DM含量均高于雨养区，除‘北农青贮’和‘文玉’外其他品种在不同水热条件下DM含量差异显著(P<0.05)；不同水热条件下各品种除‘豫青贮’、‘北农青贮’、‘文玉’外其他品种Ash含量差异显著(P<0.05)，灌溉区‘文玉’P含量与雨养区差异不显著，其他品种Ca，P含量均显著低于雨养区(P<0.05)。不同品种之间，灌溉区和雨养区水分含量均为‘TW’最高(65.39%和61.7%)；Ash含量雨养区‘和盛’、‘文玉’、‘利单’、‘金穗’、‘北农青贮’显著低于‘金凯’(P<0.05)，分别低29.20%，26.89%，22.90%，21.64%，20.38%，灌溉区‘利单’、‘和盛’最低(2.37%和2.43%)；雨养区‘金凯’Ca，P含量最高(0.31% 和0.21%)，灌溉区‘金凯’和‘北农青贮’Ca含量最高(0.25%)，与‘豫青贮’、‘TW’、‘文玉’差异不显著，P含量‘北农青贮’最高(0.10%)，与‘金凯’、‘豫青贮’、‘TW’、‘文玉’差异不显著(表3)；DM含量灌溉区较雨养区高，不同区域各品种之间均无显著差异。

表4 不同水热条件下不同青饲玉米品种的水分、干物质、粗灰分及矿质元素含量

2.1.3非结构性碳水化合物及脂肪含量 由表3可知，品种对WSC,ESC,EE、淀粉含量的影响均达极显著水平(P<0.01)，水热条件对EE和ESC含量影响极显著(P<0.01)，二者的交互作用对WSC和ESC含量也存在极显著影响(P<0.01)。

‘蜀玉’在雨养区和灌溉区的WSC含量均最高(4.50%和2.75%)，雨养区‘蜀玉’WSC显著高于除‘豫玉’外的其他品种(P<0.05)；EE和ESC含量雨养区整体高于灌溉区，其中雨养区‘金凯’EE含量最高(3.48%)，其次为‘北农青贮’(3.27%)和‘TW ’(3.02%)，灌溉区各品种EE含量差异不显著；雨养区‘文玉’ESC含量最高(3.46%)，‘豫玉’次之(3.32%)，灌溉区各品种ESC含量‘TW’最高(2.40%)，‘蜀玉’次之(2.28%)，显著高于除‘金穗’外其他品种(P<0.05)；淀粉含量雨养区和灌溉区均为‘和盛’最高(44.83%和43.76%)，其中雨养区‘和盛’显著高于‘北农青贮’、‘TW’、‘豫玉’、‘蜀玉’、‘金凯’、‘文玉’(P<0.05)，灌溉区‘和盛’显著高于‘北农青贮’、‘豫青贮’、‘TW’、‘文玉’、‘蜀玉’、‘金凯’(P<0.05)。

表5 不同水热条件下不同青饲玉米品种的非结构性碳水化合物及粗脂肪含量

2.2 不同水热条件下各青饲玉米品种青贮发酵品质比较

由表3可知，品种、水热条件以及二者的交互作用对各发酵指标的影响均达到极显著水平(P<0.01)。

2.3 灰色关联度分析

关联值越大，样本数列与参考数列的关系就越接近，说明其综合品质越好。本次灰色关联度析结果表明(表7)：雨养区‘金凯’关联值最高，为0.802 1，说明该品种在会宁地区最适宜种植，其次分别为‘和盛’、‘蜀玉’、‘TW’、‘豫青贮’，‘北农青贮’；灌溉区综合品质最好的品种为‘北农青贮’，关联值为0.8220，其次为‘TW’、‘金穗’、‘和盛’、‘蜀玉’、‘豫青贮’。‘文玉’、‘豫玉’和‘利单’在不同水热条件下综合品质均较低，而‘金凯’虽然在雨养区种植综合品质最好，但在灌溉区综合品质不好；‘金穗’和‘北农青在灌溉区种植后的青贮品质好，但在雨养区种植青贮品质差；‘TW’、‘和盛’在雨养区和灌溉区种植青贮品质均较好。

表6 不同水热条件下不同青饲玉米品种青贮发酵品质

表7 灰色关联度综合评价

3 讨论

3.1 不同青饲玉米品种青贮营养品质的比较

青贮玉米的品质受品种、栽培技术以及不同区域水热条件的综合影响[21-23]，朱新龙[24]的研究也指出相同苜蓿品种，在不同生态区域受到的光照、海拔、水热、温度等不同，苜蓿的营养品质不同。本研究中不同水热条件下各品种养分含量均有显著差异，与其研究结果一致。近年来，国内牧场对青贮饲料要求干物质含量和淀粉含量均要达到30%，干物质含量过低营养较差，干物质含量过高则木质素含量增加，不利于动物的采食和消化吸收[25]。干旱能引起植物体内水分亏缺，从而影响干物质积累[26]，本试验中灌溉区各品种DM含量均高于雨养区，主要是因为雨养区各品种受到一定的干旱胁迫，与梁玉红[27]的研究结果一致。雨养区各品种淀粉含量均高于30%，但灌溉区‘豫青贮’和‘北农青贮’两个品种淀粉含量低于30%，这说明‘豫青贮’和‘北农青贮’在会宁雨养条件下种植青贮品质更好。种植在灌溉区的所有青饲玉米各品种ADF和NDF均有高于雨养区的趋势，这可能是收获期稍有差异所致，这与丁一[28]的研究结果相一致。

粗蛋白、纤维、粗脂肪等营养物质含量是决定青贮玉米后期饲喂价值的重要因素[29]。本试验中雨养区‘和盛’ADF，NDF，Ash含量最低，淀粉含量最高，但CP含量低，‘金凯’CP含量、Ca，P以及EE含量也均最高，‘TW’和‘豫青贮’虽然CP含高，但其他营养指标均未达到最优值，说明‘金凯’和‘和盛’适宜在会宁地区雨养条件下种植。灌溉区‘和盛’NDF，ADF，木质素以及Ash含量低，淀粉含量高，但其CP含量低，‘TW’和‘北农青贮’WSC，ESC以及Ca，P含量高，‘金凯’CP含量以及Ca，P含量较高。从营养品质综合来看，雨养区适宜种植的青饲玉米品种有‘金凯’、‘和盛’，灌溉区适宜种植品种‘TW’、‘北农青贮’、‘和盛’、‘金凯’。这说明不同品种青贮玉米养分含量均在显著差异，与Beneficld等[30]的结果一致。

3.2 不同青饲玉米品种青贮发酵品质的比较

3.3 不同青饲玉米品种青贮品质综合评价

根据灰色关联度分析结果可知，会宁地区种植的青贮玉米品种中‘金凯’综合品质最好，说明该品种最适宜在雨养区种植，‘和盛’、‘蜀玉’、‘TW’、‘豫青贮’次之。武威地区‘北农青贮’综合品质最好，说明该品种最适宜在灌溉区种植，‘TW’、‘金穗’、‘和盛’、‘蜀玉’次之。‘文玉’、‘豫玉’和‘利单’在不同水资源条件下种植综合品质均较低，说明这几个品种本身品质较差[38]。而‘金凯’虽然在雨养区种植综合品质最好，但在灌溉区综合排名较低，说明该品种更适宜于在水分亏缺的环境下生长。同样‘金穗’和‘北农青贮’在灌溉区种植青贮品质好，但在雨养区种植青贮品质差，说明该品种对水分敏感，在缺水条件下不适宜种植。‘TW’、‘和盛’、‘蜀玉’在不同区域种植综合品质均较好，说明这几个品种对水分不敏感，在灌溉区和雨养区均可以种植。

4 结论

青贮营养品质、发酵品质比较和综合分析表明，在10个供试品种中，‘金凯3号’最适宜在雨养区种植，‘北农青贮208’最适宜在灌溉区种植，‘和盛5288’对不同水热条件的影响不敏感，在不同水热资源条件下种植综合品质均较好，可在两地继续示范种植。