平安地区小黑麦种质筛选

刘 晶, 杜明川, 李林秀, 赵明德, 王 伟, 杜文华

(1.青海省特色经济植物高值化利用重点实验室/生物技术与分析测试实验室/青藏高原资源化学与生态环境保护国家民委重点实验室/青海民族大学生态环境与资源学院, 西宁 810000;2.青海大学畜牧兽医科学院, 西宁 810000; 3.甘肃农业大学草业学院, 兰州 730070)

种子是农业的芯片,种业振兴是当前关注的焦点[1],随着青藏高原高寒牧区奶制品及畜牧业的发展,牧草缺口日益增大[2]。小黑麦(×TriticosecaleWittmack)是小麦属(Triticum)和黑麦属(Secale)植物经属间有性杂交后形成的新物种[3]。赵方媛等[4]综合不同播种密度下小黑麦、黑麦的生产性能以及营养品质,得出小黑麦在云贵高原具有一定示范推广价值。代寒凌等[5]研究得出,与黑麦、燕麦相比,甘农2号更适于在合作地区推广种植。小黑麦作为粮饲兼用型作物,不但生物量高、品质好,而且抗逆性强、对氮、磷利用率高、节省水肥[6],所以筛选适宜的小黑麦种质对青藏高原牧草业发展具有重要意义[7-8]。以往对小黑麦的研究大多集中在云贵高原、甘肃合作地区[4-5],尚未有青海平安地区关于小黑麦生产性能和营养品质的报道。

本研究以小黑麦品种中饲1048为对照,甘农2号、石大1号、甘农4号和小黑麦新品系C 25、ZHS 811为试验材料,研究其在青海省平安地区的生产性能和营养品质,并利用灰色关联度法进行综合评价,以期筛选出平安地区最适宜种植的小黑麦材料,解决当地牧草短缺问题。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

平安试验点位于青海省海东市平安区青海凯瑞农业科技有限公司优质饲草种质资源圃试验站,海拔2 103 m,年均气温 7.4 ℃,年均降水量318 mm。土壤类型为灰钙土,肥力均匀,土壤有机质20.25 g/kg,碱解氮123 mg/kg,速效磷30.28 mg/kg,速效钾183.43 mg/kg,pH值为8.73,灌溉条件便利。 小黑麦播种日期为2021年4月17日。

1.2 试验材料

供试材料为甘肃农业大学草业学院培育的饲草型小黑麦品种甘农4号、甘农2号、小黑麦新品系C 25,中国科学院西北高原生物研究所培育的新品系ZHS 811,石河子大学农学院培育的饲草型小黑麦品种石大1号,中国农业科学院作物科学研究所培育的饲草型小黑麦品种中饲1048为对照。

1.3 试验设计

试验采用随机区组设计,条播,行距20 cm,播种深度3～5 cm,播量按照500万苗/hm2计算而得,3次重复,小区面积5 m×3 m,试验期间及时防除杂草。

1.4 测定指标及方法

1.4.1生产性能相关指标

草产量:根据鲜干比方法计算每个小区的干草产量[9-10]。

枝条数:开花期根据样段法估计小区枝条数[7]。

株高:开花期刈割前进行。测量10个单株从地面至最高点的自然高度。10株的平均值作为该种质小黑麦的株高[7]。

1.4.2营养品质相关指标

采用凯氏定氮法测定粗蛋白含量(CP)[11],蒽酮比色法测定可溶性糖(SS)[12],范式洗涤纤维分析法测定酸性洗涤纤维(ADF)和中性洗涤纤维(NDF)[13]。

1.5 数据处理

利用SPSS 26.0软件进行单因素方差分析及差异分析,检验小黑麦不同种质间生长性能及营养品质差异显著性,通过灰色关联分析筛选出最佳小黑麦种质[14-15]。

灰色关联分析基本思想是根据各种质的各项指标与标准品的相似程度来判断关联程度。将6种小黑麦种质7项指标看作一个灰色系统整体。6种小黑麦种质以X表示,指标以k表示,参考数列记为{X0(k),k=1,2,……,m(m=7)},比较数列记为{Xi(k),i=1,2,……,n(n=6),k=1,2,3,……,m(m=7)},6种小黑麦种质7个指标均选择最优值为参考数列[14-15]。

2 结果与分析

2.1 生产性能相关指标差异分析

方差分析结果(表1)表明,不同小黑麦种质间干草产量、株高和枝条数均存在极显著差异,需要做多重比较。

表1 参试小黑麦种质有关指标的方差分析Table 1 Variance analysis of relevant indexes of Triticale germplasm tested

由图1可知,参试小黑麦种质中,C 25的干草产量(10.20 t/hm2)最高,但与ZHS 811的干草产量(8.66 t/hm2)无显著差异,显著高于其他4个种质。

注:不同字母表示p<0.05差异显著。下同。图1 小黑麦种质间干草产量的差异Fig.1 Differences in hay yield among triticale germplasms

由图2可知,石大1号株高(97 cm)最高,与ZHS 811株高无显著差异,显著高于其他种质;甘农4号的枝条数(680万枝/hm2)最多,与甘农2号、C 25、石大1号、ZHS 811间无显著差异,显著多于对照中饲1048的枝条数(340万枝/hm2),对照中饲1048的枝条数最少,显著低于其他种质(图2)。

图2 小黑麦种质间株高和枝条数的差异Fig.2 Differences in plant height and number of branches among triticale germplasms

2.2 小黑麦营养品质相关指标差异分析

方差分析(表1)表明,小黑麦种质间营养品质(CP、ADF、NDF、SS)均存在显著差异,需要做多重比较。根据图3可知,参试小黑麦种质中,甘农2号的ADF含量(22.41%)最低,与甘农4号ADF含量(23.82%)差异不显著,显著低于其他4个种质。甘农2号的NDF含量(40.98%)显著低于其他5个种质;C 25的NDF含量(46.25%)显著高于其他5个种质。

图3 小黑麦种质间营养品质的差异Fig.3 Differences in nutrient quality among triticale germplasms

甘农4号的CP含量(15.35%)最高,显著高于其他种质,石大1号的CP含量(14.62%)次之,显著高于其他3个种质,ZHS 811的CP含量(11.90%)最低,显著低于其他种质。

ZHS 811的SS含量(9.06%)最高,显著高于其他5个种质,甘农2号的SS含量(7.37%)次之,显著高于其他4个种质,对照中饲1048的SS含量(3.55%)最低,显著低于其他种质。

2.3 小黑麦生产性能与营养品质的灰色关联度

根据2.2分析可知,小黑麦的指标有差异,无统一标准对小黑麦生产性能和营养品质进行比较,故需要进行综合评价。根据灰色关联度综合评价法,可选择平安地区6个不同种质小黑麦的7个指标最优值为最优标准品种[15],株高(97 cm)、干草产量(10.2 t/hm2)、枝条数(680万枝/hm2),CP含量(15.35%)、ADF含量(22.41%)、NDF含量(40.98%)和SS含量(9.06%),通过计算可得表2。

表2 小黑麦种质间生产性能和营养品质关联系数Table 2 Correlation coefficients of production performance and nutrient quality among triticale germplasms

根据小黑麦相关指标重要性分配权重[7](表3)。通过表2、表3计算得到表4,即在小黑麦种质材料中C 25和ZHS 811的生产性能与营养品质的相似程度最高,其他各项指标都较好,综合排名靠前,对照中饲1048和石大1号小黑麦种质表现较差。

表3 标准小黑麦的构建及各项指标的权重Table 3 Construction of standard triticale and the weight of various indicators

表4 小黑麦种质间的加权关联度Table 4 Weighted associations of the triticale germplasm

3 讨 论

3.1 小黑麦种质间生产性能和营养品质的差异分析

由图1、图2可知,参试小黑麦种质中,C 25品系生产性能特点为干草产量最高,株高适中,枝条数较多。ZHS 811品系生产性能特点为干草产量较高,株高较高,枝条数较多。对照中饲1048生产性能特点为干草产量、株高最低,枝条数最少。这是因为饲草型小黑麦草产量受遗传特性和外界环境条件影响较大,株高、抗病能力等取决于自身的遗传特性[16],虽然株高、枝条数对草产量均有影响[16],但是枝条数对小黑麦草产量的影响更大[16]。因此,C 25获得了较高的干草产量(10.2 t/hm2);ZHS 811的株高(89 cm),其枝条数(597万枝/hm2)次之,也获得了较高的干草产量(8.66 t/hm2)。对照中饲1048株高(78 cm)最低,枝条数(340万枝/hm2)也较少,干草产量(3.89 t/hm2)最低。

由图3可知,参试小黑麦种质中,C 25品系营养品质特点为CP含量、SS含量、ADF含量及NDF含量均较高。ZHS 811品系营养品质特点为CP含量最低,ADF含量较低,SS含量最高。对照中饲1048品种特点:CP含量较低,NDF含量最高,ADF较高,SS含量最低。这是因为不同小黑麦种质由于遗传特性不同,营养品质存在显著差异[17]。C 25的SS含量、CP含量都较高,更易被家畜所喜食。ZHS 811的ADF含量较低,SS含量最高,但是CP含量最低,可能家畜会喜食,蒙正兵等[18]在不同收获期对饲用小黑麦青干草及青贮品质的影响研究表明,可溶性糖含量最高,发酵品质最优,所以推荐ZHS 811青贮以后效果更佳。作为对照,中饲1048的CP含量较低,NDF含量最高,ADF含量较高,SS含量最低,营养品质不佳,不建议在青海平安地区种植。

综上所示,品系C 25、品系ZHS 811生产性能、营养品质俱佳,建议在平安地区种植。

3.2 小黑麦种质的综合评价

利用灰色关联度法对小黑麦种质进行综合评价,结果表明,小黑麦品系中C 25和ZHS 811的生产性能与营养品质的相似程度最高,其他的各项指标都较好,综合排名靠前;甘农4号和甘农2号的相似程度次之,其他各项指标也都较好,综合排名仅次于C 25和ZHS 811;对照中饲1048和石大1号小黑麦种质表现较差;由此可见,小黑麦新品系C 25和ZHS 811更加适合在平安地区生长和种植。

4 结 论

通过对平安地区不同种质小黑麦生产性能和营养品质的差异分析得出,小黑麦品系中C 25和ZHS 811的生产性能(干草产量、株高、枝条数)和营养品质(CP、ADF、NDF、SS)等指标的表现都较好,且利用灰色关联度法对小黑麦种质进行综合评价得到,C 25和ZHS 811的生产性能和营养品质相似度最高,其综合排名靠前;对照中饲1048小黑麦的生产性能及各项指标表现最差。由此可见,小黑麦品系中C 25、ZHS 811最适合在平安地区种植,并且品系ZHS 811由于可溶性糖的优势,比较适合作为青贮饲料,对照中饲1048不适合在平安地区种植。