内蒙古半干旱区青贮玉米的适应性

张书兴，王云平，王 筱，李 心，王学敏，赵 威

（河南科技大学农学院, 河南 洛阳 471023）

青贮玉米(Zea mays)具有生物产量高、淀粉含量高、纤维品质好、消化率高和宜于机械化作业的优点，在全世界被广泛应用于动物饲养，被誉为饲草饲料之王[1-2]。近年来，随着我国社会经济快速发展，人民生活水平不断提高，畜牧业行业结构调整及内部结构的持续优化，消费者对牛奶、肉类等畜产品的需求不断增加，作为草食家畜优质青贮饲料的青贮玉米需求量也持续增长。面对这一趋势，在现有品种的基础上，进一步筛选出鲜草产量较高、品质优良、适应生产地种植的青贮玉米是当务之急。

青贮玉米品种众多，但不同品种因自身遗传因素及气候差异在各地种植时表现不一，国内学者在各地开展了相关评价工作。周波等[3]综合青贮玉米品质、抗逆性和农艺性状进行聚类分析，筛选出适宜在河南地区种植的‘郑青贮1 号’、‘郑青贮2 号’、‘北农青贮368’和‘北农青贮3740’；娄芬等[4]对不同青贮玉米的品质与农艺性状进行相关性分析，发现株高是影响产量的首要性状，其次是穗位高与叶片数，综合产量、相对饲用价值与消化能筛选出‘金玉818’和‘黔玉3 号’，在毕节地区适应性较好；柳斌辉等[5]结合饲草分级指数和相对饲用价值评价出‘豫青贮23’、‘青贮巡青938’和‘北青贮1 号’在海河平原区饲用品质较优。在对引种的农作物进行评比时，对农艺性状、产量与营养品质等有代表性的指标进行综合评价可以客观准确地筛选出适宜当地推广种植的品种[6]。

作为国家重要的畜产品供应基地，内蒙古自治区赤峰市按目前的牲畜存栏量计算，饲料缺口较大。该地区干旱少雨，全市年降水量仅380 mm，导致当地畜牧业对青贮饲料的依赖性较大[7]。目前该市青贮原料主要依靠青贮玉米，由于青贮玉米各品种生态适应性存在差异，在各地引种时需进行鉴定与综合评价。本试验通过对比10 个青贮玉米品种的农艺性状、产量以及营养品质，按照国家最新青贮玉米品质分级标准[8]以及灰色关联度分析，筛选出适宜内蒙古赤峰地区种植的优良青贮玉米品种，以期有效缓解青绿饲料的供应不足问题，促进和带动相关区域畜牧业的发展。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试品种为国内青贮玉米种植区大面积种植的品种(表1)，种子由中国农业科学院北京畜牧兽医研究所牧草种质资源收集保护与利用团队提供。

表1 本试验中用到的青贮玉米品种Table 1 Silage corn varieties used in the study

1.2 试验设计及田间管理

试验在内蒙古赤峰市松山区梁上试验农场(42°18′ N, 118°51′ E)进行，当地属温带半干旱大陆性季风气候，年平均气温8.5 ℃，无霜期210 d，年降水量338 mm。试验采取随机区组设计，每个品种3 次重复，小区面积30 m2(5 m × 6 m)。播种前浇地，将地耙耱平整。施磷酸二胺(330 kg·hm−2)作为底肥，耕翻时一起翻进土里。5 月12 日播种，行距50 cm，株距35 cm，密度60 000 株·hm−2，播深3～4 cm，每穴2 苗，播后镇压。待4～5 叶期定苗，每穴留1 株健壮苗。大喇叭口期(6 月30 日)用150 kg·hm−2尿素追肥，及时中耕除草，同时在试验地四周种植2 m保护行，在1/2～2/3 乳线期时测定各项指标。

1.3 测定指标及测定方法

产量测定：当小区内50%以上植株生长到1/2～2/3 乳线期时全株刈割，留茬高度10 cm，收获后立即称鲜重。每小区随机选取10 株进行全株粉碎，充分混合均匀后，称取1 kg 样品，105 ℃杀青30 min，之后65 ℃烘干直至恒重，称干重算取含水量，并结合鲜重计算干草产量。

农艺性状测定：收获前测量其株高、穗位高、叶长、叶宽、茎粗、叶片数等指标。

株高：收获时随机取小区内生长正常的植株10 株，用塔尺测量由地表到雄穗顶端的高度，单位cm，计算平均值，调查3 次重复。穗位高：测量株高的同时用塔尺测量植株从地表到第一果穗柄着生节的高度，单位cm，计算平均值，3 次重复，每重复10 株。茎粗：用游标卡尺测量第一果穗下第2～3 节的直径，单位mm，计算平均值，3 次重复，每重复10 株。叶长、叶宽：选取每株穗位叶，叶长为叶舌至叶尖长度，叶宽选叶片最宽处测定，单位cm，计算平均值，调查3 次重复，每重复10 株；叶片数：每小区内随机取生长发育正常的10 株植株，调查每株的叶片数，计算平均值，3 次重复。

饲草品质测定：取上述测定干鲜比剩余的样品粉碎过筛用于测定营养品质。用凯氏定氮法测定粗蛋白含量；用FOSS Fibertec 2010 全自动纤维分析系统测定中性洗涤纤维(neutral detergent fibers, NDF)和酸性洗涤纤维(acid detergent fibers, ADF)含量；用酶水解法测定淀粉含量[9]。

按照表2 青贮玉米品质分级(GB/T 25882-2010)标准，对参试青贮玉米品质进行评价和分级。

表2 青贮玉米品质分级及指标Table 2 Quality classification and index of silage maize

1.4 数据统计与分析

利用Excel 2019 统计数据，用SPSS 22.0 软件进行LSD 方差分析及多重比较分析，数据以平均值 ±标准误表示。

灰色关联度分析：按照邓聚龙提出的灰色系统理论[10]，根据实际生产所需，选取株高、穗高、叶长、叶宽、茎粗和叶片数6 个农艺性状指标，粗蛋白、ADF、NDF 和淀粉4 个主要的青贮玉米品质分级指标及鲜草产量共11 个指标进行灰色关联度分析。参试品种各性状的最优值组成“参考品种”，依据下列公式计算参试品种(Xi)与“参考品种”(X0)之间的关联系数εi(k)。

参考品种与参试品种数列差的绝对值：

Δi(k)=|X0(k)−Xi(k)|；

关联系数：

式中：n为参试品种数；|X0(k)-Xi(k)|表示参考数列与比较数列在第k个指标的绝对差值。min|Δi(k)|是一级最小差，即在绝对差|Δi(k)|中按不同k值挑选其中的最小者；min min|Δi(k)|是二级最小差，即在min|Δi(k)|中按不同i值挑选其中最小者。同理，max|Δi(k)|是一级最大差，max max|Δi(k)|是二级最大差。ρ为分辨系数，此处取ρ= 0.5。

由于各性状对青贮玉米品种评价时的重要程度不同，在评价不同品种优劣时还应根据其重要程度赋予不同权重，并以加权关联度对参试品种进行评价，加权关联度越大，表明该品种与参考品种的相似程度越高，更符合实际所需。

2 结果与分析

2.1 各品种产量与农艺性状比较

各个品种的株高与穗位高表型比较一致(r= 0.71)，株高较高的品种4、5、10，其穗位高也较高(表3)，品种3 的穗位高最低，为92.0 cm。10 个青贮玉米品种叶长在97.9～110.9 cm，其中品种7 的叶长最长，为110.9 cm，其次表现较好的为品种5，叶长为109.7 cm。叶宽最小的是品种6，仅9.8 cm，较叶宽最大的品种10 降低了22%。各个品种茎粗在18.1～23.0 mm。收获期时单株叶片数最多的是品种4，为15.8 片，其次为品种5，单株叶片数为15.7 片，叶片数最少的为品种3，收获时单株仅11.8 片叶片。

表3 不同青贮玉米品种产量与农艺性状Table 3 Yield and agronomic traits of different silage corn varieties

鲜草产量最高的为品种4，达171 085.5 kg·hm−2，显著高于其他品种(P＜ 0.05)，产量最低的为品种3，仅94 347.2 kg·hm−2；干草产量在29 384.4～53 720.9 kg·hm−2，产量较高的是品种4 和品种6。

2.2 各品种营养品质指标分析

根据青贮玉米品质分级标准(GB/T 25882-2010)对参试品种的品质进行评价(图1)，参试青贮玉米品种粗蛋白含量均超过7%，有两个品种的粗蛋白含量大于10%，分别是品种2 和7，其中品种7蛋白含量最高，达10.28%，含量最低的是品种3，为8.36%。一般来说，ADF 和NDF 含量越低饲草品质越好，本研究中品种ADF 含量在18.58%～26.76%，NDF 含量分布范围为38.09%～49.83%，品种1 和3 的ADF 和NDF 含量显著低于其余品种(P＜ 0.05)。淀粉含量超过25%的品种有3、1 和6，含量分别为33.98%、33.53%和31.41%，含量最低的是品种10，显著低于其他参试品种(P＜ 0.05)，仅有15.04%。综合几项指标，达到一级标准的是品种1、3 和6；达到二级的是品种2、5、7、8 和9；达到三级标准的是品种4 和10。

图1 不同青贮玉米品种营养品质Figure 1 Nutrient composition of different silage corn varieties

2.3 不同青贮玉米品种农艺性状与产量及营养品质相关性分析

对参试青贮玉米各农艺性状与产量进行相关性分析(图2)发现，鲜草产量与株高和穗位高呈显著正相关性(P＜ 0.05)，与叶片数呈极显著正相关关系(P＜ 0.01)，干草产量与农艺性状间的相关性不高，但与鲜草产量呈极显著正相关关系(P＜ 0.01)。青贮玉米的品质与农艺性状间有不同程度的相关性：粗蛋白含量与叶宽呈显著正相关关系(P＜ 0.05)；ADF、NDF 含量与穗位高和叶片数呈极显著正相关关系，淀粉含量与穗位高、叶长、叶宽、叶片数呈极显著负相关关系(P＜ 0.01)。

图2 不同青贮玉米品种各性状的相关性分析Figure 2 Correlation analysis of characters in different silage maize varieties

2.4 不同青贮玉米品种生产性能与品质的灰色关联分析

灰色关联分析表明，品种3 等权关联度最大(0.85)，综合性能最好，较适合当地种植；其次分别是品种8 和1，等权关联度分别是0.81、0.80；品种10 综合性能最差，等权关联度是0.73 (表4)。

采用判断矩阵法根据权重系数公式计算各个性状的权值，赋予不同的权重：ω株高= 0.102 4，ω穗高=0.067 2，ω叶长= 0.103 3，ω叶宽= 0.098 6，ω茎粗= 0.101 5，ω叶片数= 0.096 7，ω鲜草产量= 0.071 8，ω粗蛋白= 0.100 0，ω酸性洗涤纤维= 0.085 8，ω中性洗涤纤维= 0.094 3，ω淀粉=0.078 3。根据加权关联度公式计算发现，较好的品种为1、3、8 (表4)，表现差的依然是10，可见，加权关联分析与等权关联分析的结果基本一致。

表4 不同青贮玉米品种关联度及排名Table 4 Correlation degree and rank of different silage maize varieties

3 讨论

鲜草产量是评价青贮玉米品种优劣的重要指标之一，不同产量可反映各品种的生产性能和适应性，参试品种中‘豫青贮23’的鲜草产量最高，达171 085.5 kg·hm−2，而作物产量高低与其本身的农艺性状有密切的关系。袁福锦等[11]对22 个玉米品种的农艺性状和产量进行相关性分析表明，鲜草产量与叶片数、茎粗呈显著正相关关系(P＜ 0.05)；赵智慧等[12]研究发现玉米产量与株高、穗位高、茎粗呈显著正相关关系。青贮作物灌浆期间，光合能力强弱是决定产量增加的关键因素，植物的光合作用主要依靠叶片完成。研究表明小麦(Triticum aestivum)产量高低与旗叶的叶长叶宽呈正相关关系[13]，青贮高粱产量与叶长、叶宽、叶片数有显著相关性关系[14]。本研究对参试品种的农艺性状与产量进行相关性分析发现鲜草产量与株高、穗高和叶片数呈显著正相关关系，相关系数分别为0.43、0.52 和0.65 (图2)，这与前人的研究基本一致。

优良的饲草品种不仅要具有较高的生物产量，同时也要兼顾优良的饲草品质[4]，对青贮玉米的营养品质评价时主要依据的指标包括粗蛋白、淀粉、酸性洗涤和中性洗涤纤维含量。青贮玉米因为植株高大，生物产量比普通玉米多，但是淀粉含量不如普通玉米，赵昇等[15]认为淀粉含量高于30%时可有效提高奶牛业效率和牛奶品质，并为牲畜提供主要的能量，但其重要程度并未引起研究人员的重视[16-17]，参试品种中淀粉含量高于30%的品种有‘北农青贮208’、‘屯玉358’和‘金岭青贮377’(图1)，相关性分析发现，淀粉含量与穗位高、叶长、叶宽和叶片数呈极显著负相关关系(P＜ 0.01)，表明青贮玉米秸秆中淀粉含量较少，与张文芝等[18]和Jong 等[19]的研究结果类似；同时淀粉含量与粗蛋白、ADF、NDF 营养成分间也呈极显著负相关关系(P＜ 0.01)，Johnson 等[20]发现延迟青贮玉米的收获期会降低青贮玉米水溶性碳水化合物、粗蛋白、ADF、NDF 含量，同时提高干物质和淀粉含量，因此适宜的收获期对高品质的青贮饲料至关重要。

青贮玉米评价方法较多，目前常用的是单一指标评价法和综合指数评价法。采用单一指标评价法进行青贮玉米评价筛选的研究有很多，如兰宏亮[21]利用产量评价不同的品种，筛选出适宜北京夏播的‘农研青贮1 号’品种；袁福锦等[11]在腊熟期对各品种的产量、株高和叶片数等15 个农艺性状进行相关性分析表明，叶片数可作为青贮玉米品种选择的参考指标。李想等[22]通过主成分分析筛选出在青海旱地生长较好的‘高科玉138’。但是主观地从牧草产量及单项营养成分含量多少来评价牧草优劣是不科学的，对青贮玉米的引种工作存在误导风险[23]，如本研究中产量最高的是‘豫青贮23’，而其品质仅达到三级标准。综合指数评价法可以对品种间各个指标进行全面客观的评价，克服单一指标评价的弊端，可以全面反映出一个品种生产性能的优劣，其结果较为合理可信。灰色关联度理论已被公认为是无人为因素限制，计算量小，能利用当前的计算机技术处理的新型分析方法[24]，已被广泛应用于多种作物的种质资源选择中。伏兵哲等[25]采用灰色关联度法对宁夏引种的21 个苜蓿品种主要农艺性状进行分析表明‘甘农5 号’生产性能较优；杨丽娟等[26]对20 个小麦品种的5 个农艺性状进行灰色关联度分析表明‘郑科麦136’品种较好。本研究采用灰色关联度法对参试青贮玉米的农艺性状、产量和营养品质等指标进行全面客观的评价，筛选出在赤峰地区生产性能较好的3 个青贮玉米品种：‘屯玉358’、‘北农青贮208’和‘铁研53’。

4 结论

本研究选取青贮玉米主要农艺性状、营养品质及鲜草产量等11 个指标采用灰色关联度方法进行综合分析，结果表明，‘屯玉358’、‘北农青贮208’和‘铁研53’ 3 个品种产量较高，营养品质优良，在内蒙古半干旱地区种植表现较好，可作为“粮改饲”优质青贮玉米品种在当地推广种植。