甘農(nóng)2號(hào)小黑麥在云貴高原的生產(chǎn)性能研究

趙方媛，王 文，陳 平，杜文華

(1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 草業(yè)學(xué)院/草業(yè)生態(tài)系統(tǒng)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/甘肅省草業(yè)工程實(shí)驗(yàn)室/中-美草地畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展研究中心，甘肅 蘭州 730070； 2.云南省種羊繁育推廣中心,云南 尋甸 655200)

云貴高原屬亞熱帶氣候，雨量充沛，氣候溫和，雨熱同期，適合大多數(shù)優(yōu)良牧草生長(zhǎng)，有著發(fā)展草地畜牧業(yè)非常優(yōu)越的自然條件。云貴高原種質(zhì)資源豐富，在天然草地中，禾本科牧草代表優(yōu)勢(shì)的有145屬600種，如狼尾草、王草、非洲狗尾草等，約占全國(guó)禾本科總數(shù)的80%。云南草地面積大，擁有可利用草地面積達(dá)0.12億hm2，全國(guó)排名第7，僅次于內(nèi)蒙、西藏、新疆、青海、四川、甘肅。然而，云貴高原也屬生態(tài)脆弱帶，在以籽實(shí)生產(chǎn)為主的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)下，大量天然草地被開(kāi)墾為耕地，水土流失和土壤肥力下降等現(xiàn)象極其嚴(yán)重[1]。隨著農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，在人們生活水平不斷提高的同時(shí)，畜牧業(yè)在農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值的比重逐漸增大，種草養(yǎng)畜的意義越來(lái)越大[2]。云貴高原氣候優(yōu)勢(shì)顯著，大力發(fā)展草牧業(yè)具有較高的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益，種植青貯玉米、黑麥、小黑麥、光葉紫花苕等優(yōu)質(zhì)高效飼料作物，實(shí)現(xiàn)一年兩季種植模式，不僅可以提升土地利用效率，還可以生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)飼草[3]。因此，研究飼草在云貴高原的生產(chǎn)性能，挖掘其生產(chǎn)潛力，可以進(jìn)一步提升草牧業(yè)發(fā)展。

黑麥(Secalecereal)為一年生禾本科牧草，是小麥的三級(jí)基因源，其根系發(fā)達(dá)，植株高大，草產(chǎn)量較高，適應(yīng)性及抗病蟲(chóng)害能力強(qiáng)，但其莖稈纖細(xì)，抗倒伏性較差[4-6]，近年來(lái)，在云貴高原的秋閑田種植較多。小黑麥(Triticalewittmack)是由小麥屬(Triticum)和黑麥屬(Secale)植物經(jīng)屬間雜交及染色體加倍而成的新物種。小黑麥不但保持了小麥的豐產(chǎn)性能和優(yōu)良籽粒品質(zhì)，而且還結(jié)合了黑麥抗逆性和適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)[7]。小黑麥的種植還具有成本低，收益大的特點(diǎn)，在我國(guó)安徽、新疆、甘肅、黑龍江、河北、四川、江蘇等地均有種植[11]。小黑麥在云貴高原種植及生產(chǎn)性能研究方面的報(bào)道較少。因此，以黑麥為對(duì)照，研究甘農(nóng)2號(hào)小黑麥在云貴高原的生產(chǎn)性能，評(píng)價(jià)其在云貴高原的生產(chǎn)潛力，為小黑麥在云貴高原的推廣種植提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于云南省尋甸縣，地處昆明市東北部地區(qū)，E 103°19′15″，N 25°39′12″，海拔2 480 m。年降水量1 429.6 mm，年日照時(shí)數(shù)2 088.6 h，年平均氣溫11.0℃，年平均相對(duì)濕度85%，無(wú)霜期229 d。屬低緯度季風(fēng)氣候，春季干旱，冬季溫暖，四季溫差較小，雨量充沛，雨熱同季，降水量集中在5～10月。無(wú)灌溉條件，土壤為黃棕壤土。

1.2 試驗(yàn)材料

以甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)選育的甘農(nóng)2號(hào)小黑麥為試驗(yàn)材料，黑麥新品系C39為對(duì)照。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

二因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)。A因素為牧草種類(lèi)，設(shè)2個(gè)水平，分別為甘農(nóng)2號(hào)小黑麥(簡(jiǎn)稱(chēng)小黑麥)和黑麥品系C39(簡(jiǎn)稱(chēng)黑麥)；B因素為播種密度，設(shè)5個(gè)水平，分別為S1(170 萬(wàn)基本苗/hm2)、S2(260萬(wàn)基本苗/hm2)、S3(350 萬(wàn)基本苗/hm2)、S4(440萬(wàn)基本苗/hm2)、S5(530 萬(wàn)基本苗/hm2)。條播，行距20 cm。播種深度為3～5 cm。小區(qū)面積為4 m×5 m，4次重復(fù)，共40個(gè)小區(qū)。播種時(shí)間為2016年5月10日。田間管理與當(dāng)?shù)胤N植黑麥的管理一致。

1.4 測(cè)定指標(biāo)及方法

株高：開(kāi)花期刈割前進(jìn)行測(cè)量[9]。每小區(qū)隨機(jī)選取10個(gè)單株，分別測(cè)量地面至穗頂部的自然高度，計(jì)算平均值。

枝條數(shù)：開(kāi)花期刈割前進(jìn)行[9]。每個(gè)小區(qū)內(nèi)隨機(jī)選取1 m樣段(邊行除外)，數(shù)取樣段內(nèi)株高高于20 cm的枝條數(shù)量。

草產(chǎn)量：開(kāi)花期參照文獻(xiàn)[9]的方法測(cè)定。每個(gè)小區(qū)內(nèi)刈割(留茬高度5 cm)所有植株的地上部分(除去邊行和地頭兩邊50 cm部分)，稱(chēng)重，得到鮮草產(chǎn)量。隨機(jī)抽取樣品500 g，于65～70℃烘箱中烘8 h，至恒重，稱(chēng)取干草產(chǎn)量，計(jì)算干鮮比。

營(yíng)養(yǎng)價(jià)值：將草樣粉碎，過(guò)1 mm篩子，從混合均勻的草樣中隨機(jī)取3份樣品，平行測(cè)定各項(xiàng)指標(biāo)，粗蛋白(CP)含量測(cè)定采用凱氏定氮法，中性洗滌纖維(NDF)和酸性洗滌纖維(ADF)含量測(cè)定參照定文獻(xiàn)[10]采用范氏的洗滌纖維分析法。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

用Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和作圖。用SPSS 19.0軟件進(jìn)行方差分析，用二因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)的方差分析法分析牧草種類(lèi)間、播種密度間、牧草種類(lèi)×播種密度間株高、枝條數(shù)、草產(chǎn)量的差異顯著性，并對(duì)材料間的粗蛋白(CP)、中性洗滌纖維(NDF)和酸性洗滌纖維(ADF)進(jìn)行方差分析，如果差異顯著，分別用Duncan法進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 株高

方差分析表明，播種密度間株高無(wú)顯著差異，牧草種類(lèi)間和牧草種類(lèi)×播種密度間的株高具有極顯著差異，對(duì)顯著差異的指標(biāo)進(jìn)行多重比較(表1)。

表1 黑麥和小黑麥品系株高、枝條數(shù)及草產(chǎn)量的方差分析

注：*表示差異達(dá)顯著水平(P<0.05)；**表示差異達(dá)極顯著水平(P<0.01)

參試黑麥及小黑麥由于遺傳背景不同，株高差異較大。小黑麥和黑麥的平均株高存在顯著差異(P<0.05)，小黑麥的平均株高為123.02 cm，黑麥的平均株高為59.13 cm( 見(jiàn)圖1)。

隨著播種密度增加，小黑麥和黑麥的株高均無(wú)顯著性變化；在同一播種密度下，小黑麥的株高均顯著高于黑麥； 從牧草種類(lèi)×播種密度的交互作用看出，小黑麥的播種密度為S1(170 萬(wàn)基本苗/hm2)時(shí)，株高最高，為123.83 cm；黑麥的播種密度為S3(350 萬(wàn)基本苗/hm2)時(shí)，株高最低，為56.20 cm(圖2)。

圖1 黑麥和小黑麥間株高、枝條數(shù)的差異Fig.1 Differences of the plant height and number of branches of two forages注：不同大寫(xiě)字母表示枝條數(shù)間差異顯著(P<0.05)；不同小寫(xiě)字母表示株高間差異顯著(P<0.05)，下同

圖2 黑麥和小黑麥×播種密度交互作用間株高的差異Fig.2 Differences of the plant height between the interactions of forage type and sowing densities

2.2 枝條數(shù)

方差分析結(jié)果表明，黑麥和小黑麥播種密度間的枝條數(shù)有顯著差異，需要對(duì)其的枝條數(shù)進(jìn)行多重比較(表1)；小黑麥的平均枝條數(shù)(646萬(wàn)/hm2)顯著高于黑麥(450萬(wàn)/hm2)，說(shuō)明小黑麥的分蘗性能較強(qiáng)；隨著播種密度增加，枝條數(shù)表現(xiàn)為先增加后減少的變化趨勢(shì)。當(dāng)播種密度為S3(350 萬(wàn)基本苗/hm2)時(shí)平均枝條數(shù)最多，為718萬(wàn)枝/hm2，顯著高于S1(P<0.05)，但與其余播種密度下的枝條數(shù)無(wú)顯著差異(P>0.05)；播種密度為S1(170 萬(wàn)基本苗/hm2)時(shí)，平均枝條數(shù)最少(585萬(wàn)枝/hm2)，顯著低于其余各播種密度的處理(P<0.05)(圖3)。

2.3 草產(chǎn)量

方差分析表明，牧草種類(lèi)間和牧草種類(lèi)×播種密度交互作用間的鮮草產(chǎn)量和干草產(chǎn)量均有顯著差異(P<0.05)，需要進(jìn)行多重比較(表1)。

2.3.1 鮮草產(chǎn)量 多重比較結(jié)果表明，小黑麥的平均鮮草產(chǎn)量(34 100.0 kg/hm2)顯著高于黑麥(20 725.0 kg/hm2)。

圖3 不同播種密度間的枝條數(shù)Fig.3 Number of branches between different sowing densities

隨著播種密度的增加，小黑麥的鮮草產(chǎn)量無(wú)顯著差異，播種密度為S5(530 萬(wàn)基本苗/hm2)，鮮草產(chǎn)量最高(37 437.5 kg/hm2)；不同播種密度下黑麥的鮮草產(chǎn)量無(wú)顯著差異，播種密度為S5(530 萬(wàn)基本苗/hm2)時(shí)，鮮草產(chǎn)量最高，為21 812.5 kg/hm2；在同一播種密度下，小黑麥的鮮草產(chǎn)量均顯著高于黑麥(表2)。

表2 黑麥和小黑麥×播種密度交互作用間鮮草、干草產(chǎn)量的差異

注：鮮(干)草產(chǎn)量間不同小寫(xiě)字母表示黑麥和小黑麥×播種密度交互作用間的差異顯著(P<0.05)

2.3.2 干草產(chǎn)量 由多重比較結(jié)果分析，小黑麥的平均干草產(chǎn)量為9 548.0 kg/hm2，與鮮草產(chǎn)量一樣，顯著高于黑麥(6 096.5 kg/hm2)。

同鮮草產(chǎn)量一樣，小黑麥的干草產(chǎn)量在不同的播種密度下不存在顯著差異，播種密度為S5(530 萬(wàn)基本苗/hm2)時(shí)，干草產(chǎn)量最高，為10 482.5 kg/hm2；黑麥也在該播種密度下的干草產(chǎn)量最高(6 415.4 kg/hm2)，但與其余播種密度下的干草產(chǎn)量均無(wú)顯著差異；在同一播種密度下，小黑麥的干草產(chǎn)量均顯著高于黑麥(表2)。

2.4 營(yíng)養(yǎng)價(jià)值

方差分析表明，參試小黑麥和黑麥間的CP，NDF和ADF含量均有極顯著差異(P<0.01)(表3)，需要進(jìn)行多重比較。

多重比較結(jié)果表明，小黑麥的CP含量(11.13%)顯著高于黑麥(9.05%)；與之相反，小黑麥的NDF含量(46.64%)和ADF含量(32.95%)顯著低于黑麥(51.05%，36.81%)。

表3 小黑麥和黑麥品系間營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的方差分析

3 討論

3.1 播種密度對(duì)小黑麥和黑麥生產(chǎn)性能的影響

作物產(chǎn)量受光合作用影響較大，光合面積適宜時(shí)，光合時(shí)間長(zhǎng)，光合產(chǎn)物消耗少，且分配利用合理，則產(chǎn)量高[11]，然而，單位土地面積上葉面積大小及分布情況等，均會(huì)影響光合能力，從而影響有機(jī)物的積累及產(chǎn)量[12]。播種密度對(duì)植株光合作用有顯著影響，其影響作物的生長(zhǎng)發(fā)育、產(chǎn)量及品質(zhì)[13]。楊曉婉等[14]發(fā)現(xiàn)黑麥品種冬牧70在寧夏地區(qū)的適宜播種密度為180 ～ 440 萬(wàn)基本苗/hm2，在這個(gè)范圍內(nèi)群體結(jié)構(gòu)合理，個(gè)體發(fā)育充分，草產(chǎn)量高。在河北平原農(nóng)區(qū)，以種子生產(chǎn)為目標(biāo)的飼用小黑麥和飼用黑麥的適宜播種密度均為110萬(wàn)株基本苗/hm2，飼用黑麥可比飼用小黑麥適當(dāng)減少播種量[15]。研究發(fā)現(xiàn)，隨著播種密度的逐漸增大，參試小黑麥和黑麥的株高并沒(méi)有顯著變化，主要是因?yàn)橹旮呤苓z傳與環(huán)境影響較大，播種密度對(duì)株高的影響不顯著，這與于德花等[16]的研究結(jié)果一致。隨著播種密度增大，平均枝條數(shù)表現(xiàn)出先增多后減少的變化，播種密度為350 萬(wàn)基本苗/hm2時(shí)，平均枝條數(shù)最多(718萬(wàn)枝/hm2)。董永琴等[17]報(bào)道，不同的播種密度會(huì)影響小黑麥分蘗，基本苗越多，則群體總苗數(shù)越多，單株分蘗就越少；相反，基本苗少則單株分蘗數(shù)多，但群體總苗數(shù)少，這與試驗(yàn)研究結(jié)果一致。隨著播種密度的逐漸增大，參試黑麥和小黑麥的鮮(干)草產(chǎn)量均無(wú)顯著差異?？紤]到枝條數(shù)的變化，播種密度為350 萬(wàn)基本苗/hm2時(shí)枝條數(shù)最多，該播種密度下小黑麥的草產(chǎn)量與本試驗(yàn)設(shè)計(jì)中最大播種密度下的草產(chǎn)量無(wú)顯著差異，因此，綜合考慮，云貴高原甘農(nóng)2號(hào)小黑麥最適的播種密度為350 萬(wàn)基本苗/hm2。

3.2 小黑麥和黑麥生產(chǎn)性能比較

云南省自然氣候及冬閑田的季節(jié)閑置均有一定的特殊性，再加上冬閑田牧草采用的管理方式較為粗放[18]。因此，引進(jìn)高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)、抗逆性強(qiáng)的牧草，并研究其適宜的播種密度對(duì)于草牧業(yè)生產(chǎn)具有極其重要的意義。植物的草產(chǎn)量及株高、分蘗性能等產(chǎn)量構(gòu)成因素決定于遺傳特性，同時(shí)也受環(huán)境因素的影響[22,23]。宋謙等[21]研究發(fā)現(xiàn)，小黑麥在甘肅省高寒牧區(qū)肅南、合作、瑪曲3個(gè)試點(diǎn)的株高為87～170 cm，枝條數(shù)的變化為353～860萬(wàn)枝/hm2，干草產(chǎn)量在6 500～15 620 kg/hm2。郭建文等[6]研究表明，5個(gè)小黑麥品系株高的變化范圍為94.8～119.2 cm，鮮草產(chǎn)量變化范圍為42 240～69 150 kg/hm2，干草產(chǎn)量變化為10 630～16 200 kg/hm2，7個(gè)黑麥材料株高為153.67～187.67 cm[25,9]。孟祥君等[23]通過(guò)研究黑麥的生產(chǎn)性能發(fā)現(xiàn)，雖然黑麥品種甘引1號(hào)的分蘗數(shù)(4.5個(gè)/株)低于冬牧70(5.2個(gè)/株)，株高以及干草產(chǎn)量(12 980 kg/hm2)卻顯著高于冬牧70(8 450 kg/hm2)，說(shuō)明株高對(duì)草產(chǎn)量的影響也較大。項(xiàng)目組研究表明，在正常生長(zhǎng)狀況下，黑麥的株高顯著高于小黑麥，枝條數(shù)和鮮(干)草產(chǎn)量顯著低于小黑麥。試驗(yàn)結(jié)果表明，甘農(nóng)2號(hào)小黑麥的枝條數(shù)和鮮(干)草產(chǎn)量均顯著高于黑麥，這與前期研究結(jié)果一致[24]。但小黑麥的株高顯著高于黑麥，主要是因?yàn)樵囼?yàn)區(qū)年降水量較高，黑麥進(jìn)入拔節(jié)期后就嚴(yán)重倒伏(倒伏率達(dá)70%)，對(duì)株高和草產(chǎn)量的影響較大。而甘農(nóng)2號(hào)小黑麥由于莖稈粗壯，抗倒伏性較強(qiáng)，未出現(xiàn)倒伏。說(shuō)明云貴高原地區(qū)，小黑麥的生產(chǎn)性能優(yōu)于黑麥，具有較好的生產(chǎn)性能。

3.3 小黑麥和黑麥營(yíng)養(yǎng)價(jià)值比較

除產(chǎn)量外，牧草營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高低也是評(píng)價(jià)其飼用價(jià)值的重要因素，粗蛋白含量越高，NDF和ADF含量越低，則牧草的飼用價(jià)值越高[26]。粗蛋白是牧草中含氮物質(zhì)的總和，是決定牧草營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的重要指標(biāo)，NDF含量的高低則會(huì)影響飼草的適口性，含量高則適口性差，使得采食量降低，ADF含量會(huì)影響消化率，含量越高，家畜對(duì)牧草的消化率越低[26]。牧草的粗蛋白含量的高低受遺傳、氣候、田間管理等多種因素的影響，參試小黑麥的粗蛋白含量顯著高于黑麥，是基因型不同造成。謝楠等[27]研究發(fā)現(xiàn)，相比飼用黑麥，飼用小黑麥表現(xiàn)出較高的粗蛋白產(chǎn)量，更適宜引種推廣，這與試驗(yàn)研究結(jié)果一致。參試小黑麥的NDF和ADF含量又顯著低于黑麥。由此可知，甘農(nóng)2號(hào)小黑麥能夠獲得較高的粗蛋白含量和較低的NDF、ADF含量，飼用品質(zhì)較好。

4 結(jié)論

綜合不同播種密度下黑麥和甘農(nóng)2號(hào)小黑麥的株高、枝條數(shù)以及草產(chǎn)量以及營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)，甘農(nóng)2號(hào)小黑麥的生產(chǎn)性能和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)均優(yōu)于黑麥，在云貴高原具有一定示范推廣價(jià)值，其最經(jīng)濟(jì)的播種密度為350 萬(wàn)基本苗/hm2，該播種密度下的枝條數(shù)最多。