甘引1號(hào)黑麥在天?？h高寒區(qū)的最佳刈割期

孟祥君,韓天虎,武慧娟,俞慧云

(甘肅省草原技術(shù)推廣總站，甘肅 蘭州 730010)

黑麥(Secalecereale)是一年生或越年生禾本科黑麥屬作物，因其抗逆性優(yōu)于其他谷類作物，廣泛分布于世界各地[1-3]。我國(guó)首次從美國(guó)引進(jìn)冬牧70黑麥以來(lái)，至今已有40多年的栽培歷史，先后在東北、華北、西北、云貴高原、江淮流域及其以南的高山區(qū)等地區(qū)大面積推廣種植[4]。黑麥營(yíng)養(yǎng)體和籽實(shí)兼用，籽實(shí)可用于制作面粉、釀酒等，牧草生產(chǎn)潛力大、質(zhì)量好，是家畜的優(yōu)質(zhì)飼草[5-6]。

高寒草地主要位于我國(guó)青藏高原，涉及西藏、青海全境及四川、甘肅和云南部分地區(qū)，是我國(guó)重要的水土涵養(yǎng)區(qū)，草地面積13 908.45萬(wàn)hm2，占全國(guó)草地面積的34.8%[7]。位于祁連山東段的天祝藏族自治縣是甘肅省重要的高寒草地分布區(qū)，總面積7 149.9 hm2[8]。由于該區(qū)牧草生長(zhǎng)季短，枯草期長(zhǎng)，飼草不足，尤其冬春季節(jié)缺口較大，牧草短缺已成為制約高寒牧區(qū)草原畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展的瓶頸。黑麥具有耐寒性強(qiáng)、產(chǎn)量高、品質(zhì)好、適應(yīng)性廣等特性，作為一種優(yōu)質(zhì)飼料作物，具有較高的利用價(jià)值[9-11]。因此，發(fā)展飼用黑麥種植對(duì)該區(qū)域畜牧業(yè)健康發(fā)展具有重要意義。

適時(shí)刈割是牧草生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，這關(guān)系到牧草利用率和品質(zhì)，以及營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和飼用價(jià)值[12]。牧草產(chǎn)量和營(yíng)養(yǎng)成分含量在整個(gè)生長(zhǎng)期的發(fā)展方向相反，確定牧草最佳刈割期，草產(chǎn)量和營(yíng)養(yǎng)成分含量須統(tǒng)籌兼顧，尤其是粗蛋白含量[13-14]。以往的研究顯示，在不同種植地區(qū)，飼用黑麥適宜刈割期有所不同。飼用黑麥在河北低平原區(qū)的最佳刈割時(shí)間是抽穗初期到抽穗期[15]。在黃淮海地區(qū)飼用黑麥刈割時(shí)間不能超過(guò)抽穗后期[16]。為了進(jìn)一步提高甘引1號(hào)黑麥草產(chǎn)量和品質(zhì)，滿足高寒區(qū)生產(chǎn)需要，本研究利用隸屬函數(shù)分析法對(duì)不同刈割時(shí)期的甘引1號(hào)黑麥干草產(chǎn)量和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值進(jìn)行綜合描述和量化評(píng)估，確定其最佳刈割期，以期為該品種在高寒地區(qū)生產(chǎn)利用提供科學(xué)指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于天?？h抓喜秀龍鄉(xiāng)岔西灘村，地處102°51′11″ E、37°9′52″ N，海拔2 980 m，氣候潮濕寒冷，年降水量416 mm，主要集中在7-9月，年均溫-0.1 ℃，全年≥0 ℃積溫1 300 ℃·d左右，生長(zhǎng)期為120～140 d，無(wú)絕對(duì)無(wú)霜期，土壤類型主要為高山草甸土，土層厚度40～80 cm[17]。pH 7.6，有機(jī)質(zhì)含量22.44 g·kg-1，全氮含量2.37 g·kg-1，速效氮含量30.1 mg·kg-1，速效磷含量15.4 mg·kg-1，速效鉀含量147.17 mg·kg-1。試驗(yàn)地為耕地，前茬作物為油菜(Brassicanapus)。

1.2 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料為甘肅省草原總站選育而成、經(jīng)甘肅省草品種審定委員會(huì)審定登記的黑麥新品種甘引1號(hào)。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)種植甘引1號(hào)黑麥小區(qū)15個(gè)，小區(qū)面積3 m×5 m。播種時(shí)間為2014年5月15日，條播，行距30 cm，播深5 cm，播種量20 g·m-2。播種前每小區(qū)開(kāi)溝施復(fù)合肥1.5 kg，孕穗期每個(gè)小區(qū)追施尿素135 g。苗期人工除草一次。試驗(yàn)期間無(wú)灌溉。分別在拔節(jié)期、孕穗期、抽穗期、開(kāi)花期和乳熟期隨機(jī)刈割3個(gè)小區(qū)，留茬5 cm。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目及方法

物候期：包括出苗期、分蘗期、拔節(jié)期、抽穗期、開(kāi)花期、乳熟期等。測(cè)定方法依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《草品種審定技術(shù)規(guī)程》(GB/T 30395-2013)[18]。

株高和草產(chǎn)量：在拔節(jié)期、孕穗期、抽穗期、開(kāi)花期和乳熟期，每小區(qū)隨機(jī)取10株，測(cè)量從地面至植株的最高部位(芒除外)的絕對(duì)高度，取其平均值；離地面2～5 cm刈割1 m2樣方內(nèi)所有植株，稱鮮重，測(cè)定其鮮草產(chǎn)量，風(fēng)干后測(cè)定干草產(chǎn)量。

鮮干比：在拔節(jié)期、孕穗期、抽穗期、開(kāi)花期和乳熟期刈割測(cè)產(chǎn)時(shí)，隨機(jī)從每個(gè)小區(qū)取3～5把草樣，剪成3～4 cm長(zhǎng)，將3個(gè)重復(fù)的草樣品混合均勻，取約1 000 g樣品，編號(hào)后稱鮮重。風(fēng)干或烘干后再稱干重，計(jì)算鮮干比。

營(yíng)養(yǎng)成分：將甘引1號(hào)黑麥孕穗期、抽穗期、開(kāi)花期及乳熟期測(cè)完鮮干比的樣品保留，用來(lái)測(cè)其營(yíng)養(yǎng)成分。粗蛋白(CP)含量采用凱氏定氮法[19]測(cè)定；酸性洗滌纖維(ADF)采用Van Soest纖維洗滌法[20]測(cè)定；中性洗滌纖維(NDF)采用Roberston法[21]。

CP產(chǎn)量(t·hm-2)：孕穗期、抽穗期、開(kāi)花期及乳熟期的干草產(chǎn)量(t·hm-2)乘以相應(yīng)CP含量(%)來(lái)計(jì)算。

CP產(chǎn)量=干草產(chǎn)量×CP 含量。

1.5 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS 17.0軟件進(jìn)行單因素方差分析，使用Duncan氏法進(jìn)行多重比較，結(jié)果以平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示。利用隸屬函數(shù)分析法[22]對(duì)不同刈割時(shí)期的草產(chǎn)量、CP、ADF和NDF含量進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。當(dāng)株高、干草產(chǎn)量、CP產(chǎn)量等指標(biāo)與生長(zhǎng)特性及營(yíng)養(yǎng)價(jià)值呈正相關(guān)時(shí)，采用公式F=(Xj-Xmin)/(Xmax-Xmin)；當(dāng)ADF和NDF指標(biāo)與生長(zhǎng)特性及營(yíng)養(yǎng)價(jià)值負(fù)相關(guān)時(shí)，采用公式F= 1-[(X-Xmin)/(Xmax-Xmin)]。式中：F代表測(cè)定指標(biāo)的具體隸屬函數(shù)；Xj表示某個(gè)指標(biāo)的測(cè)定值；Xmin表示某一指標(biāo)所有測(cè)定值中的最小值；Xmax表示某一指標(biāo)所有測(cè)定值中的最大值。最后將每一指標(biāo)的具體隸屬值進(jìn)行累加，求平均值得到該指標(biāo)的隸屬值。

2 結(jié)果與分析

2.1 物候期

在天祝地區(qū)，甘引1號(hào)黑麥5月15日播種，6月1日后出苗，6月20日開(kāi)始分蘗，7月4日后拔節(jié)，7月26日后抽穗，8月12日后開(kāi)花， 9月6日后乳熟。甘引1號(hào)黑麥進(jìn)入乳熟期后，植株逐漸停止生長(zhǎng)，種子未成熟。

2.2 株高

甘引1號(hào)黑麥株高隨生育期推移呈增高趨勢(shì)(表1)，拔節(jié)期到抽穗期，生長(zhǎng)速度最快，而后生長(zhǎng)速度逐漸減緩直至停止生長(zhǎng)。開(kāi)花期和乳熟期之間株高差異不顯著(P>0.05)，但均顯著高于拔節(jié)期、孕穗期和抽穗期(P<0.05)，抽穗期株高顯著高于拔節(jié)和孕穗期(P<0.05)，乳熟期達(dá)到最大值。

2.3 不同刈割時(shí)期草產(chǎn)量

隨著生育期的推移，甘引1號(hào)黑麥的鮮、干草產(chǎn)量均呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，并在乳熟期達(dá)到最大，分別為67.95和22.40 t·hm-2。從各刈割時(shí)期鮮草產(chǎn)量來(lái)看，開(kāi)花期與乳熟期間差異不顯著(P>0.05)，但二者顯著高于孕穗期、抽穗期和拔節(jié)期(P<0.05)，抽穗期顯著高于孕穗期和拔節(jié)期(P<0.05)。干草產(chǎn)量各刈割期之間差異顯著(P<0.05)(表1)。

表1 不同刈割時(shí)期甘引1號(hào)黑麥株高、草產(chǎn)量和粗蛋白產(chǎn)量Table 1 Plant height, herbage yield and crude protein yield for the Ganyin No.1 rye at different cutting dates

同列不同小寫(xiě)字母表示不同刈割期差異顯著(P<0.05)。

Different lowercase letters in the same column indicate significant differences among different cutting dates at the 0.05 level.

2.4 鮮干比及莖葉比

隨生育期推移，甘引1號(hào)黑麥的鮮干比逐漸降低(圖1)。孕穗期為7.09，抽穗期為5.73，開(kāi)花期為3.96，乳熟期最低，為3.02，各刈割時(shí)期之間差異顯著(P<0.05)。

甘引1號(hào)黑麥的莖葉比隨著刈割時(shí)間的推遲逐漸升高，且各刈割時(shí)期之間差異均顯著(P<0.05)，開(kāi)花期最高，達(dá)3.11(圖1)。

2.5 甘引1號(hào)黑麥營(yíng)養(yǎng)價(jià)值評(píng)價(jià)

孕穗期甘引1號(hào)黑麥CP含量為15.02%(圖2)，隨生育期的推移，CP含量逐漸降低，乳熟期降到9.37%。各刈割期之間，孕穗期與抽穗期(14.51%)CP含量差異不顯著(P>0.05)，但二者顯著高于開(kāi)花期(12.21%)和乳熟期(9.37%)(P<0.05)；開(kāi)花期和乳熟期之間差異顯著(P<0.05)。

NDF和ADF含量的變化與CP相反，隨著刈割時(shí)期的推移，均呈上升趨勢(shì)。NDF含量孕穗期顯著低于其他各刈割期(P<0.05)，抽穗期低于乳熟期(P<0.05)，開(kāi)花期與乳熟期之間差異不顯著。ADF含量孕穗期和抽穗期顯著低于開(kāi)花期和乳熟期(P<0.05)，孕穗期與抽穗期之間，以及開(kāi)花期與乳熟期之間差異均不顯著(P>0.05)。

圖1 不同刈割時(shí)期甘引1號(hào)黑麥鮮干比及莖葉比Fig. 1 The fresh/dry ratio and stem/leaf ratio for the Secale cereale ‘Ganyin No. 1’ at different cutting dates

不同小寫(xiě)字母表示不同刈割期差異顯著(P<0.05)。

Different lowercase letters indicate significant differences among different cutting dates at the 0.05 level.

圖2 甘引1號(hào)黑麥不同刈割時(shí)期的CP、NDF和ADF的含量Fig. 2 CP, NDF and ADF content for Secale cereale ‘Ganyin No. 1’ at different cutting dates

2.6 粗蛋白產(chǎn)量

在4個(gè)刈割期，甘引1號(hào)黑麥CP產(chǎn)量由高到低依次表現(xiàn)為開(kāi)花期(2.16 t·hm-2)>乳熟期(2.10 t·hm-2)>抽穗期(1.48 t·hm-2)>孕穗期(0.93 t·hm-2)(表1)。開(kāi)花期與乳熟期CP產(chǎn)量差異不顯著(P>0.05)，但均顯著高于抽穗期和孕穗期(P<0.05)，抽穗期CP產(chǎn)量顯著高于孕穗期。

2.7 甘引1號(hào)黑麥在高寒區(qū)適應(yīng)性綜合評(píng)價(jià)

評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，按其隸屬值甘引1號(hào)黑麥抽穗期和開(kāi)花期較高，孕穗期和乳熟期較低(表2)，由此可得，甘引1號(hào)黑麥在高寒區(qū)適宜刈割時(shí)期是抽穗期至開(kāi)花期。

表2 甘引1號(hào)黑麥在高寒區(qū)適應(yīng)性綜合評(píng)價(jià)排序Table 2 Comprehensive evaluation of Secale cereale ‘Ganyin No. 1’ in cold regions of Tianzhu

3 討論與結(jié)論

牧草單位面積產(chǎn)草量和其營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量是衡量牧草飼用價(jià)值的兩個(gè)重要因素[23]，草產(chǎn)量與營(yíng)養(yǎng)含量最大值往往不一致，適宜刈割期應(yīng)選擇干草產(chǎn)量和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)組合達(dá)到最優(yōu)[24-26]。CP產(chǎn)量是干草產(chǎn)量和CP含量的乘積，是牧草產(chǎn)量和品質(zhì)的綜合指標(biāo)，在一定程度上能反映牧草最佳刈割時(shí)期。有研究表明，禾本科牧草最佳刈割期為盛花期，鮮、干草產(chǎn)量分別為37.58～44.80和6.51～9.99 t·hm-2[27-29]。在黃淮海平原利用冬閑田種植飼用黑麥的研究表明，其開(kāi)花期鮮、干草產(chǎn)量最高，分別為26 502.0和9 135.9 kg·hm-2，粗蛋白產(chǎn)量為745.5 kg·hm-2，但抽穗期粗蛋白產(chǎn)量高達(dá)1 112.5 kg·hm-2[29-30]。本研究甘引1號(hào)黑麥開(kāi)花期鮮草產(chǎn)量及粗蛋白產(chǎn)量俱佳，是當(dāng)?shù)馗室?號(hào)黑麥草產(chǎn)量和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)最佳組合的適宜收割期，其中粗蛋白產(chǎn)量與上述研究結(jié)果不一致，可能與牧草品種及兩地分別處于青藏高原高寒及黃淮海平原不同生境區(qū)域有關(guān)。

以往在禾本科牧草最佳刈割期研究中，考慮草產(chǎn)量和CP含量較多，考慮ADF和NDF含量較少，而ADF和NDF含量是衡量牧草適口性和消化率的重要指標(biāo)，其含量越低適口性越好，消化率越高[31-33]，因此生產(chǎn)中應(yīng)綜合考慮草產(chǎn)量、CP、ADF和NDF含量，以確定牧草最佳刈割期，兼顧牧草適口性和消化利用率。本研究中，采用隸屬函數(shù)分析法，對(duì)甘引1號(hào)黑麥4個(gè)刈割時(shí)期株高、干草產(chǎn)量、CP產(chǎn)量、CP、ADF和NDF含量指標(biāo)用綜合指標(biāo)確定甘引1號(hào)黑麥的最佳刈割期。得出抽穗期最佳，其次為開(kāi)花期，利用綜合指標(biāo)確定牧草最佳刈割期，更能體現(xiàn)牧草的營(yíng)養(yǎng)和品質(zhì)。

綜合考慮草產(chǎn)量、CP產(chǎn)量和隸屬函數(shù)值，甘引1號(hào)黑麥在抽穗至開(kāi)花期刈割為宜。這個(gè)時(shí)期草產(chǎn)量大幅度增加，CP產(chǎn)量較高，此時(shí)收獲牧草品質(zhì)和適口性好，也有利于調(diào)制優(yōu)質(zhì)青干草和青貯飼料。

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