沼液還田模式下大麥主要性狀與飼用品質(zhì)指標(biāo)間相關(guān)性研究

楊智青 ，丁海榮 ，陳應(yīng)江 ，金崇富 ，時(shí) 凱 ，侯福銀 ，封功能 ，黃倩倩

（1.江蘇沿海地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，江蘇 鹽城 224002；2.鹽城市畜牧養(yǎng)殖裝備工程技術(shù)研究中心，江蘇 鹽城 224002；3.鹽城工學(xué)院，江蘇 鹽城 224002；4.揚(yáng)州大學(xué)動(dòng)物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，江蘇 揚(yáng)州 225009）

我國(guó)畜牧業(yè)的快速發(fā)展，不僅為人民生活提供了大量的肉、蛋、奶，還推動(dòng)了社會(huì)生活水平的提升。但是，隨著畜禽養(yǎng)殖業(yè)集約化、規(guī)模化程度的提高，養(yǎng)殖糞污急劇增長(zhǎng)帶來(lái)的環(huán)境問(wèn)題也日益突出［1-2］。沼氣工程是我國(guó)處理規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖場(chǎng)廢棄物的主要技術(shù)，能夠?qū)π笄菁S便進(jìn)行無(wú)害化、資源化利用，可以有效地解決環(huán)境污染問(wèn)題，因此，已在全國(guó)范圍內(nèi)推廣應(yīng)用。自2004年起，全國(guó)每年新增大中型沼氣工程數(shù)量都在40%以上，到2012年底，我國(guó)農(nóng)村養(yǎng)殖場(chǎng)沼氣工程已經(jīng)達(dá)到 9.16萬(wàn)處，比 2007年增加了 3倍以上［3-4］。應(yīng)用沼氣工程處理養(yǎng)殖糞污的同時(shí)，也產(chǎn)生了大量的有機(jī)廢水——沼液，雖然沼液中含有豐富的微量元素、氨基酸、維生素和病蟲(chóng)抑制因子，但同時(shí)還含有大量的傳染病菌，其COD含量高達(dá)1 000～5 000 mg/L，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中COD日均排放濃度不得超過(guò)400 mg/L的規(guī)定［4］，因此，針對(duì)沼液中養(yǎng)分進(jìn)行肥料化處置利用就成為解決沼液排放的最佳途徑。

沼液的處置方式可分為低成本的自然生態(tài)凈化、高成本的工廠化處理、低成本的資源化利用和高附加值的開(kāi)發(fā)利用四大類。在農(nóng)、牧、漁業(yè)等領(lǐng)域，沼液以低成本資源化利用為主［2］，如在蔬菜、瓜果、水稻以及果樹(shù)等種植上施用，為沼液的消納提供了不少的途徑［5-8］。但是，由于試驗(yàn)作物、地理?xiàng)l件以及作物的性狀、指標(biāo)、方法等不同，其結(jié)論也不盡相同。為了明確江蘇沿海地區(qū)施用沼液對(duì)大麥生產(chǎn)及其飼用質(zhì)量、品質(zhì)的影響，于2016年在該地區(qū)開(kāi)展田間試驗(yàn)，并對(duì)蘇啤8號(hào)大麥?zhǔn)斋@期農(nóng)藝性狀、籽實(shí)質(zhì)量以及整株飼用品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行了檢測(cè)，對(duì)各指標(biāo)間的統(tǒng)計(jì)學(xué)關(guān)系進(jìn)行了分析，旨在為提高大麥飼用品質(zhì)和沼液施用量提供理論依據(jù)和生產(chǎn)指導(dǎo)。

1 材料方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)及土壤

田間試驗(yàn)于2016年10月在江蘇省鹽城市亭湖區(qū)境內(nèi)G228國(guó)道以東某村莊南部的試驗(yàn)田進(jìn)行。該區(qū)域?yàn)榈钧渻墒熘妻r(nóng)田，土壤基礎(chǔ)肥力情況為pH值8.17、鹽分0.1%、容重1.27 g/cm3、有機(jī)質(zhì)31.08 g/kg、總氮 1.24 g/kg、堿解氮 59.73 mg/kg、速效磷32.94 mg/kg、速效鉀81.58 mg/kg。

1.2 供試材料

還田沼液由該地區(qū)集約化的萬(wàn)頭豬場(chǎng)提供，經(jīng)沼氣工程中發(fā)酵充分后，溢流至氧化塘靜置，然后取其上部50 cm深的純沼液。經(jīng)分析，該沼液的理化性狀為：pH值 7.5、電導(dǎo)率2.08 ms/cm、鹽分0.2%、腐殖酸0.23%、有機(jī)質(zhì)0.25%、總氮1.12%、總磷0.01%、總鉀0.04%、氨氮0.96‰、速效磷0.02‰、速效鉀0.25‰。

蘇啤8號(hào)大麥由江蘇沿海地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所育成，是沿海地區(qū)主要栽培品種，品種權(quán)號(hào)：CNA20121148.3，登記證號(hào)：GPD大麥 （青稞）（2017）320023。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與田間管理

田間生產(chǎn)試驗(yàn)從 0、20%、40%、60%、80%、100%、120%、140%、160%、180%、200%（以常規(guī)施尿素225 kg/hm2為標(biāo)準(zhǔn)）共設(shè)計(jì)11個(gè)處理，每個(gè)處理重復(fù)3次，隨機(jī)排列，每個(gè)小區(qū)面積為3 m×4 m，每小區(qū)9行，每行25 g蘇啤8號(hào)大麥種子，磷鉀肥（過(guò)磷酸鈣、硫酸鉀）作基肥一次性施入；沼液按照基肥40%、追肥60%的比例分2個(gè)批次施入，試驗(yàn)小區(qū)內(nèi)病蟲(chóng)害及雜草管理均按當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)方式進(jìn)行。

1.4 測(cè)試內(nèi)容及方法

1.4.1 收獲期農(nóng)藝性狀、生物量指標(biāo)

①收獲期株高：蘇啤8號(hào)大麥植株留茬5 cm刈割后，從莖端至穗端的長(zhǎng)度。

②莖葉比：新鮮植株去穗，將葉片和葉鞘從莖上剝離，稱重得出的比值。

③干物質(zhì)：取鮮樣稱重后置于烘箱內(nèi)105℃殺青30 min，接著保持在75℃烘至恒重，然后稱重，算出干物質(zhì)含量。

④生物量：大麥植株留茬5 cm刈割后，所有地上部分的重量。

1.4.2 籽實(shí)質(zhì)量指標(biāo)：每份蘇啤8號(hào)大麥材料稱取150 g，倒入進(jìn)樣槽中，使用FOSS Analytical A/B近紅外谷物品質(zhì)分析儀 （型號(hào)Foss Infratec 1241）對(duì)各組樣品進(jìn)行依次掃描，記錄蛋白質(zhì)和總淀粉含量。

1.4.3 飼用品質(zhì)指標(biāo)：蘇啤8號(hào)大麥乳熟期收獲后，將樣品烘干粉碎過(guò)80目篩，用于測(cè)定飼草營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)。粗蛋白（crude protein，CP）含量采用 FOSS 8400定氮儀測(cè)定；粗灰分（Ash）含量：采用灼燒法測(cè)定；粗纖維（crude fiber，CF）含量：采用 ANKOM A2000i型濾袋技術(shù)測(cè)定；中性洗滌纖維（neutraldetergent fiber，NDF）和酸性洗滌纖維（acid-detergent fiber，ADF）采用范氏纖維測(cè)定法測(cè)定。

1.5 統(tǒng)計(jì)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS 13.0 for Windows軟件統(tǒng)計(jì)分析，用Excel 2007制作數(shù)據(jù)圖表。

2 結(jié)果分析

2.1 蘇啤8號(hào)大麥乳熟期主要農(nóng)藝性狀對(duì)生物量的影響

2.1.1 基本特征：由表1可知，沼液還田模式下蘇啤8號(hào)大麥在株高、莖葉比、干物質(zhì)和生物量等生產(chǎn)性狀指標(biāo)上差異較大，其中，生物量變異系數(shù)最大，變異范圍為15.96～74.04，存在較大的挖掘潛力；株高變異系數(shù)最小，變異范圍為60.00～91.10，指標(biāo)穩(wěn)定性較高；莖葉比和干物質(zhì)變異程度中等。

表1 蘇啤8號(hào)大麥?zhǔn)斋@期農(nóng)藝性狀、生物量統(tǒng)計(jì)結(jié)果

表2 農(nóng)藝性狀、生物量的相關(guān)分析

2.1.2 相關(guān)性分析：由表2可知，蘇啤8號(hào)大麥的3個(gè)主要農(nóng)藝性狀與生物量的相關(guān)程度依次為：株高＞莖葉比＞干物質(zhì)，同時(shí)株高與生物量呈極顯著正相關(guān)（r=0.857），莖葉比和干物質(zhì)與生物量呈極顯著負(fù)相關(guān)，說(shuō)明株高、莖葉比和干物質(zhì)3個(gè)指標(biāo)對(duì)生物量均有影響。另外，株高、莖葉比和干物質(zhì)3個(gè)指標(biāo)之間同樣呈顯著或極顯著正相關(guān) （或負(fù)相關(guān)），說(shuō)明所選擇的4個(gè)農(nóng)藝性狀間關(guān)系復(fù)雜，相互間互為影響。

表3為農(nóng)藝性狀與生物量的通徑分析。由表3可知，在沼液還田生產(chǎn)模式下蘇啤8號(hào)大麥的農(nóng)藝性狀對(duì)生物量的直接通徑系數(shù)依次是：株高＞莖葉比＞干物質(zhì)，其中，株高為正值，存在正向效應(yīng)；莖葉比和干物質(zhì)為負(fù)值，存在負(fù)向效應(yīng)。同時(shí)，株高通過(guò)莖葉比、干物質(zhì)與生物量的間接通徑系數(shù)為正值，分別是0.060、0.329；其余的間接通徑系數(shù)均為負(fù)值。

2.1.3 回歸分析：經(jīng)回歸分析得到的回歸方程為Y1=24.327+1.142X11-4.335X12-1.940X13，其中，生物量為 Y1、株高為 X11、莖葉比為 X12、干物質(zhì)為 X13；相關(guān)系數(shù)為 0.944（F=79.526，P＜0.001），可知回歸方程具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，且X與Y之間的線性相關(guān)程度很密切；88.0%的生物量（Y）變異是株高、莖葉比、干物質(zhì)等3個(gè)性狀共同作用的結(jié)果 （調(diào)整R2=0.880）。

2.2 蘇啤8號(hào)大麥籽實(shí)質(zhì)量指標(biāo)對(duì)蛋白質(zhì)含量的影響

2.2.1 基本特征：由表4可知，蘇啤8號(hào)大麥籽實(shí)品質(zhì)和產(chǎn)量的5個(gè)指標(biāo)——蛋白質(zhì)含量、水分含量、總淀粉含量千粒重和小區(qū)籽實(shí)產(chǎn)量的性狀指標(biāo)差異較大，變異系數(shù)依次是小區(qū)籽實(shí)產(chǎn)量＞蛋白質(zhì)含量＞千粒重＞總淀粉含量＞水分含量，其中，小區(qū)籽實(shí)產(chǎn)量和蛋白質(zhì)含量變異系數(shù)較大，總淀粉含量和水分含量變異系數(shù)較小，千粒重居中。

2.2.2 相關(guān)性分析：由表5可知，蘇啤8號(hào)大麥籽實(shí)質(zhì)量的4個(gè)性狀指標(biāo)與蛋白質(zhì)含量間的相關(guān)程度依次為：小區(qū)籽實(shí)產(chǎn)量＞水分含量＞千粒重＞總淀粉含量，其中，小區(qū)籽實(shí)產(chǎn)量與蛋白質(zhì)含量呈極顯著正相關(guān)（r=0.812），其余指標(biāo)與蛋白質(zhì)含量呈極顯著負(fù)相關(guān)，說(shuō)明小區(qū)籽實(shí)產(chǎn)量等4個(gè)指標(biāo)對(duì)籽實(shí)蛋白質(zhì)含量均有影響，說(shuō)明所選擇的5個(gè)性狀間關(guān)系復(fù)雜，相互間互為影響。

表3 農(nóng)藝性狀的通徑分析

表4 蘇啤8號(hào)大麥籽實(shí)質(zhì)量指標(biāo)統(tǒng)計(jì)結(jié)果

表5 籽實(shí)質(zhì)量指標(biāo)的相關(guān)分析

表6 籽實(shí)質(zhì)量指標(biāo)的通徑分析

表7 蘇啤8號(hào)大麥植株飼用品質(zhì)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)結(jié)果 %

表8 植株飼用品質(zhì)指標(biāo)的相關(guān)分析

表6為籽實(shí)質(zhì)量指標(biāo)與蛋白質(zhì)含量的通徑分析。由表6可知，在沼液還田生產(chǎn)模式下蘇啤8號(hào)大麥的籽實(shí)質(zhì)量性狀對(duì)蛋白質(zhì)含量的直接通徑系數(shù)依次是：小區(qū)籽實(shí)產(chǎn)量＞千粒重＞水分含量＞總淀粉含量，其中，小區(qū)籽實(shí)產(chǎn)量為正值，存在正向效應(yīng)；其余3指標(biāo)為負(fù)值，存在負(fù)向效應(yīng)。同時(shí)，小區(qū)籽實(shí)產(chǎn)量與水分含量、總淀粉含量、千粒重的間接通徑系數(shù)均為正值，分別是 0.435、0.588、0.054；其余的間接通徑系數(shù)均為負(fù)值。

2.2.3 回歸分析：經(jīng)回歸分析得到的回歸方程為Y2=105.031-1.684X21-0.032X22-0.056X23+0.065X24，其中，蛋白質(zhì)含量為Y2、水分含量為X21、總淀粉含量為X22、千粒重為X23、小區(qū)籽實(shí)產(chǎn)量為X24；相關(guān)系數(shù)為 0.982（F=189.367，P＜0.001），可知回歸方程具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，且X與Y之間的線性相關(guān)程度很密切；95.9%的蛋白質(zhì)含量（Y）變異是小區(qū)籽實(shí)產(chǎn)量、千粒重、水分含量、總淀粉含量4個(gè)性狀共同作用的結(jié)果（調(diào)整R2=0.959）。

2.3 蘇啤8號(hào)大麥植株飼用品質(zhì)指標(biāo)對(duì)粗蛋白含量的影響

2.3.1 基本特征：粗蛋白含量可以直接反映粗飼料質(zhì)量的高低，因此，該研究對(duì)蘇啤8號(hào)大麥植株中包括粗蛋白在內(nèi)的5個(gè)飼用品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析。由表7可知，5個(gè)飼用品質(zhì)指標(biāo)變異系數(shù)較大，依次為：NDF＞CP＞ADF＞Ash＞CF，其中，3 個(gè)品質(zhì)指標(biāo)高于20，2個(gè)品質(zhì)指標(biāo)低于20，說(shuō)明這些指標(biāo)具有較好的潛力空間，對(duì)于優(yōu)化蘇啤8號(hào)大麥養(yǎng)分品質(zhì)存在可能。

2.3.2 相關(guān)性分析：由表8可知，蘇啤8號(hào)大麥植株的4個(gè)飼用品質(zhì)指標(biāo)與粗蛋白含量間的相關(guān)程度依次為：Ash＞CF＞ADF＞NDF，均與粗蛋白含量呈極顯著正相關(guān)； 同時(shí) Ash、CF、ADF、NDF 4個(gè)飼用品質(zhì)指標(biāo)之間均存在極顯著相關(guān)。

表9 植株飼用品質(zhì)指標(biāo)的通徑分析

表9為蘇啤8號(hào)大麥植株飼用品質(zhì)指標(biāo)對(duì)粗蛋白含量的通徑分析。由表9可知，在沼液還田生產(chǎn)模式下，蘇啤8號(hào)大麥植株飼用品質(zhì)性狀對(duì)粗蛋白含量的直接通徑系數(shù)依次是：Ash＞NDF＞ADF＞CF，其中，Ash、NDF 為正值，存在正向效應(yīng)；其余2個(gè)指標(biāo)雖為負(fù)值，但其通過(guò)Ash、NDF與CP的間接通經(jīng)系數(shù)為正值，弱化了其負(fù)向效應(yīng)，與表8的結(jié)論一致。

2.3.3 回歸分析：經(jīng)回歸分析得到的回歸方程為Y3=-1.363+1.296X31-0.032X32+0.026X33-0.003X34，其中，CP 為 Y3、Ash 為 X31、CF 為 X32、NDF 為 X33、ADF 為 X34； 相關(guān)系數(shù)為 0.859 （F=19.652，P＜0.001），可知回歸方程具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，且X與Y之間的線性相關(guān)程度很密切；70%的粗蛋白含量（Y）變異是 Ash、NDF、CF、ADF 4 個(gè)指標(biāo)共同作用的結(jié)果（調(diào)整R2=0.700）。

3 討論

江蘇沿海地區(qū)是該省土地最大的后備資源庫(kù)［9-10］，年新增土地面積 1 300 多 hm2，經(jīng)過(guò)多年圍墾，主要的耕作方式仍是“稻麥輪作”，大麥生產(chǎn)是該地區(qū)的主要冬季農(nóng)作物。隨著該省養(yǎng)殖業(yè)的北移，一些大型養(yǎng)殖企業(yè)的生產(chǎn)基地紛紛在沿海地區(qū)落戶，在帶來(lái)巨大發(fā)展機(jī)遇的同時(shí)，所產(chǎn)生的大量沼液也成為地方環(huán)境保護(hù)必須面臨的重大問(wèn)題。立足沿海的土地資源，充分利用沼液中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，就地消納實(shí)現(xiàn)資源化利用是最佳方式。因此，該研究基于上述背景，應(yīng)用沼液肥料生產(chǎn)飼用大麥，并對(duì)其性狀指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，以期為該技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用提供理論支撐。

3.1 大麥生物量與乳熟期性狀的關(guān)系

大麥轉(zhuǎn)作飼料用途，地上生物量是衡量其飼用價(jià)值的重要指標(biāo)，其莖稈、葉片等植株均為飼料，而非僅是籽粒。目前，關(guān)于大麥飼用的研究主要集中在品種栽培技術(shù)、收獲期以及飼料技術(shù)上［11-14］，對(duì)飼料大麥乳熟期農(nóng)藝性狀等的研究則較少。該研究對(duì)蘇啤8號(hào)大麥乳熟期的生物量與株高、莖葉比、干物質(zhì)等農(nóng)藝性狀間的關(guān)系進(jìn)行了研究，由相關(guān)分析、通徑分析和回歸分析得出：蘇啤8號(hào)大麥乳熟期生物量與株高等性狀間的線性相關(guān)程度很密切；生物量變異的88.0%是株高、莖葉比、干物質(zhì)3個(gè)性狀共同作用的結(jié)果 （調(diào)整R2=0.880），其中，株高呈正相關(guān)有正向效應(yīng)，生產(chǎn)中應(yīng)作為生物量的主要估測(cè)指標(biāo)，可以指導(dǎo)生產(chǎn)管理。

3.2 大麥籽實(shí)蛋白質(zhì)含量與籽實(shí)質(zhì)量性狀的關(guān)系

大麥蛋白質(zhì)含量主要受品種自身遺傳特性和栽培技術(shù)的影響［15］。韋存虛等［16］研究發(fā)現(xiàn)，飼用大麥比啤酒大麥蛋白質(zhì)含量高，且在胚乳淀粉粒和蛋白質(zhì)相互作用方面存在差異。蘇啤8號(hào)大麥?zhǔn)墙K沿海地區(qū)的大麥主栽品種，由于市場(chǎng)因素近年來(lái)主要用作飼料，而關(guān)于其乳熟期的籽實(shí)質(zhì)量的報(bào)道較少。該研究表明，籽粒蛋白質(zhì)水平與水分含量、總淀粉含量、千粒重呈負(fù)相關(guān)，與沈會(huì)權(quán)等［17］、陳曉東等［18］的報(bào)道一致，可以指導(dǎo)生產(chǎn)上選用總淀粉含量低的大麥品種。

3.3 大麥粗蛋白含量與其他飼用品質(zhì)指標(biāo)的關(guān)系

大麥?zhǔn)丘B(yǎng)殖家畜（禽）的優(yōu)質(zhì)飼料，籽粒、青貯、干草均可做飼料，其中所含的粗蛋白、可消化蛋白、氨基酸、微量元素與維生素均明顯高于玉米［19］。大麥作為飼料一般在乳熟期青貯，以獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益［20-21］。該研究對(duì)乳熟期蘇啤8號(hào)大麥植株的飼用品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行了分析，結(jié)果表明，粗灰分、粗纖維、中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量與粗蛋白含量關(guān)系密切，且呈顯著正相關(guān)，回歸分析提示粗蛋白的70%受到上述4個(gè)性狀的影響。

4 小結(jié)

江蘇沿海地區(qū)承載著江蘇農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和新型種養(yǎng)結(jié)合模式建設(shè)的歷史任務(wù)，且沼液資源化利用已提上了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)日程。該研究進(jìn)行了沼液還田模式對(duì)大麥飼用價(jià)值構(gòu)成影響的試驗(yàn)，研究結(jié)果提示，蘇啤8號(hào)大麥在沼液灌溉下其生物量、籽實(shí)蛋白質(zhì)和粗蛋白含量變異系數(shù)較大，具有較好的潛力空間，與其他農(nóng)藝性狀和養(yǎng)分指標(biāo)密切相關(guān)性，可以通過(guò)株高、產(chǎn)量等表觀指標(biāo)估測(cè)飼用價(jià)值，并指導(dǎo)生產(chǎn)收獲。