摘要:为了筛选出适宜新疆昌吉种植的饲用燕麦(Avena sativa)品种,助力该地区畜牧业可持续发展,本研究通过田间试验对15个引进的饲用燕麦品种的生产性能进行了2年的测定,并应用灰色关联法对不同品种燕麦的产量、营养品质及饲喂价值等11个指标进行了综合评价。结果表明,灌溉条件下15个燕麦品种从播种至刈割(乳熟期)需 56~77 d;灰色关联度综合排名前5的品种依次为:‘甜燕1号’(0.730 7)、‘青牧3号’(0.711 5)、‘草莜1号’(0.674 6)、‘白燕3号’(0.667 9)、‘坝燕4号’(0.652 7);年均干草产量在12 000 kg·hm-2以上的为:‘甜燕1号’(12 096.96 kg·hm-2)和‘青牧3号’(12 143.17 kg·hm-2);相对饲草质量(Relative feed quality,RFQ)值在140以上的为:‘青牧3号’(148.63)、‘甜燕1号’(147.95)、‘草莜1号’(143.62)、‘甜燕70’(140.34);倒伏率30%以上的品种为:‘青牧3号’(36.25%)、‘甜燕70’(32.50%)、‘白燕3号’(32.50%)。结合品种的干草产量、品质及倒伏率,综合评价认为‘甜燕1号’‘草莜1号’和‘坝燕4号’适宜在本地区推广种植。
关键词:新疆昌吉;饲用燕麦;生产性能;营养品质;综合评价
中图分类号:S512.6""" 文献标识码:A""""" 文章编号:1007-0435(2024)07-2151-07
doi:10.11733/j.issn.1007-0435.2024.07.016
引用格式:
朱" 昊, 张荟荟,张学洲,等.新疆昌吉15个引进饲用燕麦品种的生产性能综合评价[J].草地学报,2024,32(7):2151-2157
ZHU Hao, ZHANG Hui-hui, ZHANG Xue-zhou,et al.Comprehensive Evaluation of Production Performance of 15 Introduced Forage Oat Varieties in Changji,Xinjiang[J].Acta Agrestia Sinica,2024,32(7):2151-2157
收稿日期:2024-03-07;修回日期:2024-05-10
基金项目:财政部和农业农村部:国家现代农业产业技术体系(CARS-34-42)资助
作者简介:
朱昊(1979-),男,汉族,甘肃正宁人,硕士,副研究员,主要从事草种质资源保护与利用方向研究,E-mail:116548919@qq.com;*通信作者Author for correspondence,E-mail:272893272@qq.com;wangxm@iascaas.net.cn
Comprehensive Evaluation of Production Performance of 15
Introduced Forage Oat Varieties in Changji,Xinjiang
ZHU Hao1, ZHANG Hui-hui1*, ZHANG Xue-zhou1, LIANG Wei-wei1, ASIYA Manlike1,
GUAN Ting-xian2, WANG Xue-min3*
(1.Grassland Research Institute of Xinjiang Academy of Animal Science, Urumqi, Xinjiang 830000, China; 2. Grassland
Workstation, Bole, Xinjiang 833400, China;3.Institute of Animal Science, Chinese Academy of Agricultural Sciences,
Beijing 100193, China)
Abstract:In order to screen out the forage oat varieties that are suitable to be planted in Changji,Xinjiang,and help the sustainable development of animal husbandry in this area,the productive performance of 15 introduced forage oat varieties was measured for 2 years through field experiments,and 11 indexes such as yield,nutritional quality and feeding value of different varieties of oats were comprehensively evaluated by the grey correlation method. The results showed that it took 56-77 days from sowing to cutting (milk stage) for 15 oat varieties under irrigation conditions. The top five varieties ranked by grey correlation degree were ‘Tianyan No.1’ (0.730 7), ‘Qingmu No.3’ (0.711 5), ‘Caoyou No.1’ (0.674 6), ‘Baiyan No.3’,(0.667 9) and ‘Bayan No.4’ (0.652 7). The average annual hay yield of ‘Tianyan No.1’ (12 096.96 kg·hm-2) and ‘Qingmu No.3’ (12 143.17 kg · hm-2) was more than 12 000 kg · hm-2. The relative feed quality (RFQ) values of ‘Qingmu No.3’ (148.63),‘Tianyan No.1’ (147.95), ‘Caoyou No.1’ (143.62) and ‘Tianyan No.70’ (140.34) were above 140. The varieties with more than 30 % lodging rate were:‘Qingmu No.3’ (36.25 %), ‘Tianyan No.70’ (32.50 %), ‘Baiyan No.3’ (32.50 %). Combined with the hay yield,quality and lodging rate of the varieties,the comprehensive evaluation showed that ‘Tianyan No.1’, ‘Caoyou No.1’ and ‘Bayan No.4’ were the most suitable to planting in this area.
Key words:Changji,Xinjiang;Feeding oats;Production performance;Nutritional quality;Comprehensive evaluation
新疆是中国第二大牧区,草原畜牧业在新疆社会生产和经济发展中占有举足轻重的地位[1],但由于气候和过度利用等因素影响,新疆的草原退化严重,导致区域性、季节性缺草问题突出。为此,新疆维吾尔自治区畜牧业“十四五”发展规划提出优化粮经饲比例,在水土资源相对丰富区域,引导支持扩大优质饲草种植面积[2]。燕麦(Avena sativa)是一年生粮草兼用型作物,具有抗旱、耐寒、产草量高、营养价值丰富、粗纤维含量较低等特点,在调整和优化农牧业结构中具有重要的作用[3-4],可以解决冬春草场牧草供应不足的问题,是保护草地资源,促进草地畜牧业和生态环境可持续发展的关键[5]。
燕麦在新疆各地的引种与适应性评价已有报道,王彦超等[6]从生产性能和营养品质等方面筛选出适宜在新疆石河子地区种植的晚熟品种为‘爱沃’‘贝勒2代’,早、中熟品种为‘加燕2号’;付东青等[7]研究表明,在新疆塔城巴尔鲁克山区旱作条件下,最适宜种植中熟燕麦品种‘巴燕3号’‘甜燕麦’和‘贝勒’;赵永刚等[8]对北疆不同生态区种植燕麦的生产性能进行评价,发现‘贝勒2号’牧王和美达适宜低海拔奎屯地区种植,‘贝勒2号’‘青海444’‘加燕2号’和‘青引2号’适宜高海拔冷凉的阿吾斯奇地区种植,‘牧王’‘太阳神’和甜燕麦适宜低海拔高温地区种植,可用于复播;曹禹等[9]采用隶属函数法综合评价出‘BYKY’‘蒙燕1号’‘燕科2号’适宜在伊犁河谷昭苏县进行推广种植。但新疆地域广阔,海拔和气候条件差异较大,同一燕麦品种在各地的表现不一。针对北疆人工饲草生产发展过程中存在优质饲草短缺的问题,本研究在已有燕麦引种工作的基础上[10],采用灰色关联度分析法对不燕麦品种的农艺性状、生产性能、营养成分等指标进行综合评价,以期筛选出适宜昌吉推广种植的高产、优产燕麦品种,为人工草地建植提供科学的参考依据。
1" 材料与方法
1.1" 试验区概况
试验区位于新疆昌吉州呼图壁县国家农业部旱生牧草种子基地(44°14′08.47″N,86°37′41.32″E,海拔616 m),属温带大陆性干旱半干旱气候,年平均气温为12℃,极端最高温39℃,极端最低温-30℃,无霜期170 d,稳定在10℃以上的积温为3 881℃,年降水量190.6 mm,年平均蒸发量为2 361.1 mm。土壤为灰棕色荒漠土,有机质含量为8.5 g·kg-1,土壤呈碱性,pH值8.8,全盐量3.2 g·kg-1,轻度盐渍化,地势较平坦。
1.2" 试验材料
参试的15个燕麦品种分别为:‘草莜1号’‘坝燕4号’‘青海甜燕麦’‘蒙燕3号’‘青牧3号’‘青引2号’‘白燕7号’‘青牧2号’‘甜燕1号’‘甜燕70’‘白燕3号’‘青引1号’‘陇燕2号’‘陇燕3号’‘青海444’。种子均由中国农业科学院畜牧兽医研究所提供。
1.3" 试验设计
试验采用随机区组设计,3次重复,共计45个小区,小区面积为15 m2(5 m×3 m),小区的间距为50 cm,周围设60 cm宽的保护行。2020年4月24日和2022年4月29日播种,条播种植,播种深度2~3 cm,行距30 cm,播种量225 kg·hm-2。播种前深翻整地,施底肥磷酸二铵450 kg·hm-2,拔节期和孕穗期分别施用尿素225 kg·hm-2。灌溉方式为地表滴灌,灌水7次,生长期内人工清除杂草2次。
1.4" 测定项目和方法
1.4.1" 生长时长" 从播种到收获期的生长天数记为生长时长。
1.4.2" 生产性能及相关指标测定" 在乳熟期测定各项指标。(1)株高:每个小区随机选取10株,测量从地面到植株最高点的绝对高度。(2)叶茎比:选取500 g左右鲜样,及时分离叶和茎(含叶鞘),穗计算在叶中,阴干后分别称重,计算叶茎比。(3)产量测定:各小区除去两侧边行后,刈割剩余部分称量鲜重,计算单位面积的鲜草产量,留茬高度5 cm。同时取约2 000 g鲜样带回阴凉干燥处自然风干称重,计算干鲜比,换算出每公顷的干草产量。(4)倒伏率:倒伏率=倒伏面积/总面积×100%,小区内植株的倾斜角度>30°视为倒伏。
1.4.3" 营养成分与饲喂价值" 燕麦的营养成分检测委托新疆农业科学院农业质量标准与检测技术研究所完成。取2020年乳熟期燕麦混合干样1.0 kg送样检测。粗蛋白(Crude protein,CP)、粗脂肪(Ether extract,EE)、粗灰分(Ash)、中性洗涤纤维(Neutral detergent fiber,NDF)、酸性洗涤纤维(Acid detergent fiber,ADF)分别依据GB/T 6432-2018、GB/T 6433-2006、GB/T 6438-2007、GB/T 20806-2022、NY/T 1459-2022标准测定,可溶性糖(Soluble sugars,SS)含量采用蒽酮法测定[11]。
相对饲喂价值[12](Relative feed value,RFV)和相对饲草质量[13](Relative feed quality,RFQ)的计算公式:
DDM(%DM)=88.9-0.779×ADF(%DM)
DMI(%BW)=120NDF(%DM)
RFV=DDM(DM%)×DMI(%BW)1.29
RFQ=1.9499×RFV-67.038" (R2=0.755 2)
式中:DDM为可消化干物质,用占干物质(DM)的百分比表示;DMI为干物质采食量,用占体重(BW)的百分比表示。
1.5" 数据统计
采用WPS2016进行整理数据,利用DPS7.05统计软件对数据进行方差分析和Duncan新复极差法多重比较。通过灰色关联度法对各燕麦品种进行综合评价[14-15]计算公式如下。
关联系数:
ξi(k)=miniminkX0k-Xik+ρmaximaxkX0k-XikX0k-Xik+ρmaximaxkX0k-Xik
等权关联度:Ri=1N∑NK=1ξik
式中N为燕麦品种数。
权重系数:ωi=Ri∑Ri
加权关联度:Ri′=∑NK=1ξik×ωi
式中:X0(k)-Xi(k)代表X0(k)数列与Xi(k)数列在k点的绝对值差;miniminkX0(k)-Xi(k)为二级最小差;maximaxkX0(k)-Xi(k)为二级最大差;ρ为分辨系数,取值为 0~1,通常取0.5。X0为理想“参考品种”各指标最优数值组成的数列,Xi为供试“参评品种”各指标实测数值组成的数列。本研究中X0的株高、干草产量、鲜草产量、干鲜比、叶茎比、CP、EE及SS取比Xi的最大值略高一点的数值,NDF、ADF、Ash 取比Xi的最小值略低一点的数值。
2" 结果与分析
2.1" 不同年份气候要素比较
由不同年份燕麦生长周期内平均低温、平均高温、总降雨量的比较可以看出(图1),2022年度的平均低温和高温分别为18.8℃、31.5℃,均高于2020年,2020年的总降雨量为105.1 mm,较2022年高出58.08 mm。
2.2" 不同燕麦品种生育期及倒伏情况
不同燕麦品种乳熟期刈割前的生长时长各异(表1),总体上,2022年供试燕麦品种的评均生长时长较2020年少3 d,倒伏率较2020年减少4.32%。2年的平均生长时长较长的是‘青牧3号’和‘甜燕1号’,分别为77 d和74 d,为晚熟品种,最短的是‘青引1号’和‘青海444’,分别为60 d和62 d,为早熟品种,其他品种介于两者之间。2年生长季内倒伏率为0%的品种有‘坝燕4号’、‘白燕7号’、‘青牧2号’,倒伏率在30%以上的品种有‘青牧3号’、‘甜燕70’及‘白燕3号’。
2.3" 不同燕麦品种的主要性状年际变化
由表2可知,供试品种2022年的平均株高、干鲜比及叶茎比普遍高于2020年,且同一年份内不同品种间存在一定的差异。对于2020年,青海甜燕麦的株高最高,为128.98 cm,与‘甜燕1号’、‘陇燕2号’差异不显著,但显著高于其余燕麦品种(Plt;0.05);‘甜燕1号’干鲜比显著高于其余品种(Plt;0.05),‘陇燕3号’干鲜比最低;‘青引1号’和‘青海444’的叶茎比显著高于‘青海甜燕麦’、‘陇燕3号’、‘白燕3号’、‘白燕7号’、‘甜燕70’、‘青牧3号’(Plt;0.05),与其余品种间的差异不显著。对于2022年,‘陇燕2号’的株高最高,为131.60 cm,与‘青海甜燕麦’和‘甜燕1号’差异不显著,但显著高于其余品种(Plt;0.05);‘青引1号’干鲜比显著高于其余品种(Plt;0.05),‘陇燕3号’干鲜比最低;‘青引1号’叶茎比显著高于其余品种(Plt;0.05),‘陇燕3号’和‘青牧3号’叶茎比较低,在1.0以下,显著低于其余品种(Plt;0.05)。
2.4" 不同燕麦品种草产量年际变化
由不同燕麦品种草产量的年际变化(表3)可知,2020年15个燕麦品种的鲜、干草产量均值总体较2022年高出20.44%和0.77%,且同一年份内不同品种间存在较大差异。对于2020年,‘陇燕3号’鲜草产量最高,为54 528.05 kg·hm-2,显著高于其余品种(Plt;0.05),‘青牧3号’和‘白燕3号’位居其次,鲜草产量分别为49 169.69 kg·hm-2和48 900.25 kg·hm-2,‘青引1号’鲜草产量最低为22 064.00 kg·hm-2,显著低于其余品种(Plt;0.05);‘甜燕1号’和‘青牧3号’干草产量分别为12 568.87 kg·hm-2、12 482.09 kg·hm-2,显著高于其余品种(Plt;0.05),‘白燕3号’干草产量位居第三,‘青引1号’和‘青海444’干草产量较低。对于2022年,‘陇燕3号’鲜草产量最高,为44 382.44 kg·hm-2,与‘甜燕1号’、‘甜燕70’、‘白燕3号’间的差异不显著,但显著高于其余品种(Plt;0.05),‘青引1号’鲜草产量最低为24 089.01 kg·hm-2,显著低于其余品种(Plt;0.05);‘青牧3号’的干草产量最高为11 804.25 kg·hm-2,与‘甜燕1号’、‘陇燕2号’差异不显著,但显著高于其他品种(Plt;0.05)。
2.5" 不同燕麦品种的饲用品质比较
供试燕麦品种的CP含量变化范围为8.90%~12.28%、EE为14.40%~ 23.60%、Ash为9.40%~11.20%、NDF为52.10%~58.60%、ADF为34.60%~41.00%、SS为3.00%~6.40%(表4)。综合评价15个燕麦品种的相对饲草质量,表现较好的是‘青牧3号’‘甜燕1号’‘草莜1号’‘甜燕70’,其RFQ值都在140以上,且相对饲用价值都在106%以上。按照燕麦干草产品营养品种评价及质量分级标准[16]可将15份燕麦干草划分为3个等级,1级包括‘草莜1号’‘白燕7号’‘青海444’,2级包括‘坝燕4号’‘蒙燕3号’‘青牧3号’‘青引2号’‘甜燕1号’‘甜燕70’‘白燕3号’和‘青引1号’,3级包括‘青海甜燕麦’‘青牧2号’‘陇燕2号’‘陇燕3号’。
2.6" 不同燕麦品种灰色关联度分析
利用灰色关联度法对15个燕麦品种的11个性状进行分析,各指标的权重系数从大到小依次为:NDF(0.106 8)、株高(0.103 5)、ADF(0.103 0)、Ash(0.100 8)、干草产量(0.092 8)、鲜草产量(0.089 4)、CP(0.089 3)、EE(0.084 1)、干鲜比(0.082 2)、SS(0.076 3)、叶茎比(0.071 7),指标的权重系数越大越重要。进一步对供试燕麦品种进行关联度分析(表5),关联度越高、排序越靠前的品种则更接近理想品种,根据加权关联度的大小对燕麦的产量和营养品质做出综合评定,结果从高到低排序为‘甜燕1号’>‘青牧3号’>‘草莜1号’>‘白燕3号’>‘坝燕4号’>‘青海444’>‘青引1号’>‘陇燕2号’>‘青海甜燕麦’>‘甜燕70’>‘青引2号’>‘白燕7号’>‘蒙燕3号’>‘青牧2号’>‘陇燕3号’。
3" 讨论
生育周期是评价燕麦适应性的最直观指标之一[12],因受自身遗传因素、栽培地区气候条件、环境因素以及播种期的影响[17],在不同区域的生育期表现各异。昌吉州平原荒漠灌区不同燕麦从播种到乳熟期的生长时长56~77 d,其中,‘青引1号’和‘青海444’生长周期较短,60 d左右即可达到乳熟期,为早熟品种,与呼伦贝尔地区的生长周期基本一致[12],但较黑龙江中南部的乳熟期刈割时间早20多天[13],青牧3号和甜燕1号生长周期较长,为晚熟品种,与吴欣民等[18]在山西雁门关地区的研究结果相同,这是由于环境因子的差异,影响了燕麦的物候期。研究还发现2022年大部分燕麦品种从播种至乳熟期的生长时长较2020年减少了3~8 d,2022年气温较2020年有所升高,降雨量则减少了58.08 mm,说明在昌吉州平原荒漠灌区燕麦的生长可能受当地气温和降雨量的影响较大。
同一燕麦品种在不同生态区的生产性能表现差异大,因此进行品种的区域试验非常重要[19]。株高可衡量牧草的生产潜力[20],产量可直接反映不同品种间的生产性能和适应性[21]。本研究中,在新疆昌吉荒漠灌区灌溉条件下,供试燕麦品种的平均株高为97.01~130.19 cm,比新疆塔城巴尔鲁克山区旱作条件下的燕麦平均株高高出约10~20 cm[7],说明燕麦生长过程中株高受水分影响较大。此外,青海甜燕麦在本研究的供试品种中的株高最高、青引1号最低,此结果与杨敏等[22]在云南乌蒙山冷凉山区旱作条件下的研究结果也不一致。这表明燕麦品种的株高因不同区域气候条件及栽培方式的不同而表现出明显的差异。供试燕麦品种的年均鲜草产量在23 076.51~49 455.25 kg·hm-2之间,其中最高的是陇燕3号,但其干鲜比较低,说明‘陇燕3号’在乳熟期植株鲜嫩多汁、适宜青饲或青贮。供试燕麦品种的年均干草产量介于5 779.94~12 568.87 kg·hm-2之间,其中‘甜燕1号’和‘青牧3号’干草产量在12 000 kg·hm-2以上,这说明这2个品种在昌吉州平原荒漠灌区的表现较好。同样,王茜等[23]、王筱等[19]在吉林省西部和内蒙古赤峰分别筛选出适宜当地推广种植的最优饲草型品种中也包括‘甜燕1号’。然而,李鸿飞等[24]、吴欣明等[18]的评价结果则显示‘甜燕1号’在内蒙古呼伦贝尔地区和山西雁门关地区的表现一般,这可能与不同区域的气候条件和灌溉方式有关。
本研究中,‘青引1号’和‘青海444’属于早熟品种,干草产量在9 000 kg·hm-2以下,但其叶茎比高,抗倒伏能力强,这与那亚等[25]在内蒙古西部黄河南岸地区的研究结果基本一致,产量也相当,而在祁连山高寒山区[26]‘青海444’的干草产量可达11 400 kg·hm-2,说明该品种适宜在无霜期较短的冷凉地区种植。研究还发现,年度间燕麦生长季内的平均株高、干鲜比、叶茎比和鲜草产量表现不同,2020年度燕麦鲜草产量高于2022年,其余指标均低于2022年度,这可能与年度间的温度和降雨量变化有关。
营养成分是评价饲草品质的重要指标[27]。本研究中新疆昌吉地区15个燕麦品种的CP含量为8.90%~12.28%,而王筱等[19]研究显示内蒙古赤峰市10个燕麦的CP含量为11.75%~15.45%,这说明不同地理环境下的气候、土壤等条件对燕麦的饲草品质具有突出的影响。RFV被广泛用于评定牧草营养品质[28],而RFQ评价燕麦干草质量比RFV更准确[29]。15个燕麦品种中‘青牧3号’‘甜燕1号’‘草莜1号’‘甜燕70’,其RFQ值都在140以上,且相对饲用价值都在106%以上,品质表现较好。按照燕麦干草质量分级标准划分,‘草莜1号’‘白燕7号’‘青海444’为1级饲草,‘青牧3号’‘甜燕1号’‘白燕3号’和‘坝燕4号’等8个品种为2级饲草,其余4个品种为3级饲草,无特级饲草。
灰色关联度分析法是灰色系统综合评价的重要方法,理论上可以客观地反映被评价对象的排名[24]。本研究采用灰色关联度分析法对15份供试燕麦品种的产量、品质等11个指标进行综合评价,结果表明,‘甜燕1号’‘青牧3号’‘草莜1号’‘白燕3号’和‘坝燕4号’的加权关联度排名位列前5,综合生产性能表现较优,但‘青牧3号’和‘白燕3号’的倒伏率位于30%以上,在种植过程中需注意水肥管理,降低倒伏带来的风险。‘青海444’‘青引1号’的综合排名为第6和第7,属于早熟品种,可在无霜期较短的冷凉地区种植。
4" 结论
本研究通过对15份燕麦品种农艺性状、生产性能和饲草品质等指标进行灰色关联度分析,综合评定结果从高到低排序为:‘甜燕1号’>‘青牧3号’>‘草莜1号’>‘白燕3号’>‘坝燕4号’>‘青海444’>‘青引1号’>‘陇燕2号’>‘青海甜燕麦’>‘甜燕70’>‘青引2号’>‘白燕7号’>‘蒙燕3号’>‘青牧2号’>‘陇燕3号’。倒伏率是燕麦实际生产中的一个重要考量因素,青牧3号和白燕3号的倒伏率位于30%以上,结合品种的倒伏率,认为适宜在昌吉推广种植的品种为:‘甜燕1号’‘草莜1号’‘坝燕4号’。
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