杨志敏,李峰,刘建成,通文海,黄金山,王文涛,李广有
(张家口市农业科学院,河北 张家口 075000)
燕麦(Avenasativa) 为禾本科燕麦属草本作物,以栽培种皮燕麦为主,多数饲用。燕麦抗寒、抗旱性较强,在我国华北、西北和西南等高海拔地区均有分布,是晋、冀、蒙地区的粮饲兼用作物。燕麦青干草营养价值高且适口性好,为优良牧草[1~4]。冀西北农牧交错区是传统的草牧业发展区域,随着“两区”建设的推进以及休耕种草项目的落实,优质牧草资源缺乏问题凸显,制约了当地草牧业的发展。因此,筛选与利用优质、高产、抗性强的牧草品种资源迫在眉睫。
目前在实际生产中,燕麦青干草已经替代了羊草,特别是在奶牛养殖中成为了禾本科优质牧草的首选,是农牧区主要的牧草品种[5]。近年来,许多科研工作者开展了燕麦品种的引进与选育工作。郑曦[6]确定了江淮地区燕麦种植的适宜品种,以及最佳播量和播期;并利用农艺性状对不同燕麦品种(系)在江苏扬州地区的适应性进行了评价,结果显示,所有品种均表现了较好的适应性,其中杂叶307、444 和青海444干草产量较高,为满足当地产草需求的首选草种[7]。徐长林等[8]对13 个燕麦品种在陇西二阴山区的农艺性状和营养价值进行了比较,结果表明,所有品种均能饱满成熟,种植欧洲316 和青海甜燕麦可以实现高产优质的目标。但截至目前,有关冀西北农牧交错区饲用燕麦品种筛选的研究报道较少。选用国内外24 个饲用燕麦品种,在冀西北农牧交错带开展品种比较试验,通过对生长指标、营养成分和饲用价值等进行分析,以期筛选出适宜当地种植的饲用燕麦品种,为推进河北省“首都两区”建设、促进草牧业良性发展奠定理论基础。
试验在河北省张家口市张北县武老二房子村(北纬41°09′,东经114°45′)进行。该区地处内蒙古高原与华北平原的过渡地带,海拔1409m,属东亚大陆性季风气候;地形平缓,土层深厚,土壤类型为暗栗钙土;年降水量350~380 mm,全年70%的降水集中在六七月;年平均气温3~4 ℃,无霜期93 d,积温1 320 ℃。试验地地势平坦,前茬作物为燕麦,表层土壤基础养分含量为有机质143.63 g/kg、速效氮74.21 mg/kg、速效磷243.21 mg/kg、速效钾21.1 mg/kg,土壤pH 值7.68。
参试燕麦品种24 个,来源于4 家育种单位(表1)。
表1 参试燕麦品种及其来源Table 1 Name and origin of oat varieties tested
1.3.1 试验设计 试验设24 个燕麦品种处理,采用随机区组设计,小区面积15 m2(5.0 m×3.0 m),3 次重复。2019 年燕麦播种前进行苗床灌水,并精细耙耱;5 月22 日人工开沟条播,行距30 cm,播深3~5 cm,播种量150 kg/hm2;播种后不施肥,适时进行田间灌溉和人工除草。
1.3.2 项目测定与方法
1.3.2.1 生育期。出苗后,每3 d 观察1 次,以50%植株达到某生育时期为标准,记载主要生育期的时间,直至乳熟期刈割。计算全生育期(出苗至刈割时间)。
1.3.2.2 植株高度。乳熟期刈割前,每小区随机选取10 株,测定其自然高度。
1.3.2.3 干草产量。2019 年8 月11 日,先去掉小区两侧边行,余下的8 行留中间4 m 刈割,称量鲜重。每小区取鲜样约1 000 g,置于烘箱中60~65 ℃烘12 h,取出放置室内冷却回潮24 h 后称重;然后再放入烘箱60~65 ℃烘8 h,取出放置室内冷却回潮24 h 后称重,直至2 次称重之差不超过2.5 g 为止,称量干重。
1.3.2.4 茎叶比。刈割后,每小区随机选取鲜样约500 g,混合后带回实验室,将茎、叶分离(穗计入叶内),按照1.3.2.3 的方法分别烘干至恒重,称量干重。计算茎叶比。
1.3.2.5 营养成分。刈割测产后,每小区随机取鲜草3~5 把,将3 次重复的草样混合均匀后取约1 000 g 样品,剪成长3~4 cm 的段,编号称重;然后置于烘箱中,按照1.3.2.3 的方法分别烘干至恒重。将样品粉碎后,委托乌兰察布市易马生物科技有限公司测定营养干物质(DM)、粗蛋白质(CP)、粗脂肪(EE)、粗灰分(AsH)、中性洗涤纤维(NDF) 和酸性洗涤纤维(ADF)的含量。
按照《饲料分析及饲料质量检测技术》[9],计算各燕麦品种的饲料相对值(RFV) 和相对饲料品质(RFQ)。RFV>100 的粗饲料,整体质量较好。RFV 越大,表明饲料的营养价值越高。
参照牧草干草质量市场分级标准[10],对参试燕麦品种的饲用价值进行分级。
利用数据统计软件,采用离差平方和法,对参试燕麦DM、CP、EE、AsH、NDF、ADF 和RFV 的欧氏距离进行聚类分析。
1.3.3 数据处理与分析 利用Excel 2010 软件对试验数据进行统计,利用SAS 8.1 软件对数据进行方差分析和聚类分析。
参试燕麦品种均能够正常成熟,生育期为71~91 d,品种间差异较大,其中,张莜9 号生育期最长,坝莜18 号次之,领袖生育期最短(表2)。表明24 个参试燕麦品种均可以在冀西北农牧交错区种植,但不同品种的生育期差异较大,其中领袖成熟最早,张莜9 号和坝莜18 号成熟较晚。
表2 参试燕麦品种的生育期比较Table 2 Comparison of growth period of oat varieties tested
进一步对各品种的主要生育期时间进行分析发现,参试燕麦品种播种后至出苗历时7~10 d,品种间差异较小,其中爱沃、甜燕麦、陇燕3 号和张莜13号出苗稍晚;播种至抽穗历时48~64 d,品种间差异较大,其中200242-2-2-1、坝莜3 号和张莜13 号历时最长,其次是GC381、贝勒2 和张莜9 号,青海444历时最短,大部分品种历时54 d。
株高在一定程度上能够反映燕麦的饲草产量,株高较大时有利于饲草产量的提高。茎叶比是衡量燕麦饲草适口性的指标,茎叶比越小,燕麦的适口性越好。参试燕麦品种的株高、茎叶比和干草产量差异均达到了显著水平(表3)。表明24 个参试燕麦品种的生产性能差异较大。
表3 参试燕麦品种的生产指标比较Table 3 Comparison of production index of oat varieties tested
参试燕麦品种的株高为101.70~135.63 cm,其中张莜13 号株高最大,其次是张莜9 号(135.23 cm)和坝莜18 号(131.80 cm),三者差异不显著,但均与其他品种差异达到了显著水平;青引5 号株高最低,且与其他品种差异均达到了显著水平。表明张莜13 号、张莜9 号和坝莜18 号株高明显较大,具有饲草高产的优势;青引5 号植株明显较矮。
参试燕麦品种的茎叶比为3.06~13.90,其中张莜9 号茎叶比最小,张莜13 号(3.33)次之,随后依次是200242-2-2-1(3.79)、坝莜18 号(4.60)、爱沃(4.71)、坝莜3 号(4.83)、GC381(5.02)、贝勒2(5.22)、牧王(5.71)和张莜14 号(6.11),10 个品种间差异均不显著;青引5 号茎叶比最大。表明张莜9 号的适口性最好,张莜13 号次之,200242-2-2-1、坝莜18号、爱沃、坝莜3 号、GC381、贝勒2、牧王和张莜14 号的适口性也较好,青引5 号的适口性最差。
参试燕麦品种的干草产量为5 766~9 780 kg/hm2,其中贝勒干草产量最高,陇燕3 号(9 070 kg/hm2)次之,随后依次是领袖(8 837 kg/hm2)、燕4(8 403 kg/hm2)、张莜14 号(7 883 kg/hm2)、美达(7 647 kg/hm2)、甜燕麦(7 485 kg/hm2)、张莜13 号(7 430 kg/hm2)、加拿大大燕麦(7 323 kg/hm2)、爱沃(7 306 kg/hm2)和白燕2 号(7 263 kg/hm2),11 个品种间差异均不显著;其他品种干草产量差异均不显著,其中200242-2-2-1 最低。表明贝勒干草产量最高,陇燕3 号次之,领袖、燕4、张莜14 号、美达、甜燕麦、张莜13号、加拿大大燕麦、爱沃和白燕2 号干草产量较高。
参试燕麦品种的DM、CP、EE、AsH、NDF 和ADF 差异均达到了显著水平(表4)。表明24 个参试燕麦品种的营养品质差异较大。
表4 参试燕麦品种的营养品质比较Table 4 Comparison of nutritional quality of oat varieties tested (%)
参试燕麦品种的DM 为94.86%~97.06%,其中甜燕麦DM 最高,显著>除青海444 和美达外的其他品种;坝莜3 号DM 最低。表明甜燕麦的干物质含量最高,其次是青海444 和美达。
参试燕麦品种的CP 为7.60%~14.22%,其中坝莜18 号CP 最高,且与其他品种差异均达到了显著水平;陇燕3 号次之,显著>除200242-2-2-1 外的其他品种;美达CP 最低。表明坝莜18 号的粗蛋白质含量最高,其次是陇燕3 号和200242-2-2-1。
参试燕麦品种的EE 为2.09%~3.01%,其中坝莜18 号EE 最高,显著>除加燕2 号、燕4 和美达外的其他品种;青引5 号EE 最低。表明坝莜18 号的粗脂肪含量最高,其次是加燕2 号、燕4 和美达。
参试燕麦品种的AsH 为4.75%~8.46%,其中加燕2 号AsH 最低;美达AsH 最高,且与其他品种差异均达到了显著水平。表明加燕2 号的粗灰分含量最低,美达的粗灰分含量明显较高。
参试燕麦品种的NDF为50.58%~66.34%,其中燕4指标值最低,且与其他品种差异均达到了显著水平;其次是领袖、贝勒2 和贝勒,指标值为53.42%~54.96%;加拿大大燕麦NDF最高,显著>除甜燕麦、青海444 和爱沃外的其他品种。表明燕4 的中性洗涤纤维含量最低,领袖、贝勒2 和贝勒的中性洗涤纤维含量较低。
参试燕麦品种的ADF为28.0%~40.4%,其中燕4指标值最低,其次是领袖、贝勒2、贝勒和加燕2 号,五者指标值均<31%;青海444 指标值最高。表明燕4的酸性洗涤纤维含量最低,领袖、贝勒2、贝勒和加燕2 号的酸性洗涤纤维含量较低。
参试燕麦品种的RFV 和RFQ 差异均达到了显著水平(表5)。表明24 个参试燕麦品种的饲用价值差异较大。
表5 参试燕麦品种的饲用价值比较Table 5 Comparison of feeding value of oat varieties tested
参试燕麦品种的RFV 为81.35~123.69,其中燕4指标值最高且与其他品种差异均达到了显著水平,其次是领袖、贝勒2 和贝勒,四者RFV 均>110;坝莜18号、牧王、加燕2 号和白燕2 号RFV 较高,指标值为100~110;其他品种的RFV 均<100,其中甜燕麦指标值最低。表明燕4、领袖、贝勒2、贝勒、坝莜18号、牧王、加燕2 号和白燕2 号的饲料整体质量较好,其中燕4的营养价值最高,其次是领袖、贝勒2和贝勒。
参试燕麦品种的RFQ 为65.39~117.69,其中领袖指标值最高且与其他品种差异均达到了显著水平,其次是贝勒2、贝勒和燕4,四者RFQ 均>100;其他品种RFQ 均<100,其中青海444 指标值最低。表明领袖、贝勒2、贝勒和燕4 的相对饲草品质较高,青海444 相对饲草品质最低。
根据牧草干草质量市场分级标准[10],参试燕麦品种的干草品质等级为2~4 级,品种间差异较大,其中燕4、领袖、贝勒、贝勒2 和白燕2 号的干草品质为2 级,坝莜18 号、200242-2-2-1、坝莜3 号、牧王、美达、青引2 号、张莜13 号、张莜9 号、青燕1 号和加燕2 号的干草品质为3 级,其他品种的干草品质均为4 级。
聚类分析结果(图1)表明,在欧氏距离为20时,可将参试燕麦品种分为2 类。第1 类包括燕4、领袖、贝勒2、加燕2 号和贝勒,共5 个品种,其ADF<31%、NDF 为50%~56%、RFV 为100%~124%;第2类包括坝莜18 号、坝莜3 号等在内的剩余19 个品种,其ADF 多数为31%~40%、NDF 为56%~66%、RFV为81%~106%。
图1 参试燕麦品种营养品质的聚类分析Fig.1 Cluster analysis of nutritional quality of oat varieties tested
3.1.1 燕麦的生育期 生育期是检验饲用燕麦品种对冀西北农牧交错区适应性的指标。徐长林[11]和熊景发等[12]报道不同燕麦品种的生育期差异较大,是由于燕麦品种的遗传特性和引进环境不同所致。本研究结果表明,24 个参试燕麦品种均可以在冀西北农牧交错区种植,生育期为71~91 d,品种间差异较大,其中领袖成熟最早,张莜9 号和坝莜18 号成熟较晚。
3.1.2 燕麦的生产指标 株高、茎叶比和干草产量是评价饲用燕麦生产性能的重要指标。本研究中,24 个参试燕麦品种的3 个生产性能指标均存在显著差异,其中,株高为101.70~135.23 cm,高于熊景发等[12]和范宣等[13]的研究结果,但低于徐长林等[8]的研究结果,分析原因认为是由于品种特性和试验生境不同所导致;茎叶比为3.06~13.90,不同品种的适口性差异较大,其中张莜9 号(3.06)和张莜13 号(3.33)的茎叶比较小、适口性较好,青引5 号的茎叶比(13.90)最大、适口性相对较差;干草产量为5 766~9 780 kg/hm2,品种间差异显著,其中贝勒的干草产量最高,达到9 780 kg/hm2,略低于熊景发等[12]的饲用燕麦品比试验结果,但高于王巍[15]的研究结果,且与周青平等[14]的研究结果也存在较大差异,原因可能与品种自身生产性能、播种与收获期、冀西北特殊的生态类型等因素有关。
3.1.3 燕麦的饲用价值 饲用价值是饲用燕麦品质的关键,通过燕麦的营养成分体现出来。本研究结果表明,24 个参试燕麦品种的营养成分差异显著,其中,甜燕麦的DM 最高;坝莜18 号的CP 和EE 最高;燕4 的NDF 和ADF 最低;加燕2 号的AsH 最低。本研究中,参试燕麦品种的CP 和ADF 与张晴晴等[16]的研究结果相近,CP 与柴继宽等[17]的研究结果相近、ADF高于其研究结果;NDF 和ADF 略低于王巧玲等[18]的研究结果,而CP、EE 和AsH 高于其研究结果,但与陈莉敏等[19]的研究结果相近,极可能与选取的饲用燕麦品种特性、刈割期、引种地生态类型不同等有关。
史京京等[20]测定发现,66 份引进燕麦种质资源的RFV 为96%~123%,RFQ 为98%~149%。本研究条件下,24 个参试燕麦品种的RFV 为81.35%~123.69%、RFQ 为65.39%~117.69%,指标值均略低于史京京等[20]的评价结果,但与孙建平等[21]的研究结果相近,可能是由于不同燕麦品种的遗传特性及试验环境差异所导致。本研究结果表明,燕4 的RFV 最高且与其他品种差异均达到了显著水平,RFV>100 的品种还有领袖、贝勒2、贝勒、坝莜18 号、牧王、加燕2 号和白燕2号;领袖的RFQ 最高且与其他品种差异均达到了显著水平,RFQ>100 的品种还有贝勒2、贝勒和燕4。表明燕4、领袖、贝勒2 和贝勒的饲草品质高于其他品种。
对24 个燕麦品种的饲用价值进行聚类分析,结果表显示,在欧氏距离为20 时,可将参试燕麦品种分为2类:第1类包括燕4、领袖、加燕2 号、贝勒2 和贝勒,共5个品种,其ADF<31%、NDF为50%~54%、RFV 为100%~124%;第2 类包括坝莜18 号、坝莜3 号等在内的其他19 个品种,其ADF 多数为31%~40%、NDF 为56%~66%、RFV 为81%~106%。聚类分析结果与干草产量、营养品质和饲用价值等指标的测定结果基本一致。
对饲用燕麦品种进行筛选时,要综合考虑物候期、生产指标、营养价值、抗性等,从而筛选出适宜冀西北农牧交错区栽培的优质、高产饲用燕麦品种。综合分析认为,燕4、领袖、贝勒、贝勒2 的粗蛋白含量、干草产量和饲用价值较高,更适宜在冀西北农牧交错区推广种植。