不同品種玉米農(nóng)藝性狀及青貯發(fā)酵品質(zhì)的比較及相關(guān)性研究

孫志強(qiáng)， 徐 芳， 張?jiān)獞c， 海 鴿， 楊春艷， 吳 哲， 王炳， 玉 柱*

(1. 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科技學(xué)院， 北京 100193； 2. 山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院畜牧獸醫(yī)研究所， 山西 太原 030032； 3. 鄂溫克族自治旗伊敏蘇木畜牧獸醫(yī)站， 內(nèi)蒙古 呼倫貝爾 021114； 4. 鄂溫克族自治旗紅花爾基鎮(zhèn)畜牧獸醫(yī)站， 內(nèi)蒙古 呼倫貝爾 021112)

全株玉米(ZeamaysL.)青貯飼料是我國草食家畜動物養(yǎng)殖中的重要飼料。玉米青貯飼料保證了草食家畜在一年四季中都可以得到青飼料的供應(yīng)，對草食家畜的發(fā)展起到舉足輕重的作用。很多研究表明，玉米的品種不同，其農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量有一定差異[1-2]。也有研究表明品種對全株玉米青貯飼料的青貯品質(zhì)有關(guān)系[3]。隨著節(jié)約型畜牧業(yè)的發(fā)展，青貯玉米的種植面積也逐年增加。目前，國內(nèi)將青貯玉米品種分為青貯專用型玉米、糧飼兼用型玉米和糧食型玉米3種類型，且在各地均有利用，并以糧飼兼用型玉米居多[4-5]。針對玉米品種之間的產(chǎn)量比較以及不同品種全株玉米青貯飼料的青貯質(zhì)量的比較都有文獻(xiàn)報(bào)道[6-7]。已有的研究都表明，針對不同地區(qū)，選擇合適的玉米品種是獲得高產(chǎn)高質(zhì)的青貯玉米的基礎(chǔ)，但是對不同品種農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量以及調(diào)制青貯飼料后的青貯品質(zhì)的相關(guān)性分析研究較少。目前在生產(chǎn)實(shí)踐中，種植者和養(yǎng)殖者對青貯玉米的關(guān)注點(diǎn)不一樣，青貯玉米種植者更傾向于選擇植株高大，產(chǎn)量高的品種，對于養(yǎng)殖者來說，他們更關(guān)注的是全株玉米青貯飼料的飼用價(jià)值，如何達(dá)到一個平衡點(diǎn)至關(guān)重要。而在不同的青貯玉米種植區(qū)，種植者所面臨的品種選擇繁多。本研究在山西省北部(朔州)選擇16個品種的試驗(yàn)材料，對其在適宜收割期的農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量以及調(diào)制青貯飼料后的青貯品質(zhì)進(jìn)行比較和相關(guān)性分析，確定適宜本地區(qū)生態(tài)環(huán)境的最佳青貯品種，以期為山西省北部地區(qū)的青貯玉米種植及全株玉米青貯飼料的生產(chǎn)提供理論指導(dǎo)，促進(jìn)優(yōu)質(zhì)玉米青貯飼料的生產(chǎn)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

本試驗(yàn)選擇的玉米品種均在山西省北部地區(qū)已有種植，具體情況如表1所示。

1.2 試驗(yàn)地點(diǎn)

該試驗(yàn)于2017年4月—10月在山西省朔州市山陰縣青玉開發(fā)示范園區(qū)進(jìn)行。該地年均溫在7℃左右，1月份日均溫0.5℃(最低-9℃)，7月份日均溫23.5℃。平均年降水量為410 mm左右。初霜期為9月下旬，無霜期130 d。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)選擇13個糧飼兼用品種，3個青貯專用品種，于2017年4月下旬播種。試驗(yàn)采取隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，每個品種種植6行，行距0.5 m，面積890 m2,設(shè)置3個重復(fù)。2017年9月上旬(乳熟期至蠟熟期)統(tǒng)一收獲，測定其農(nóng)藝性狀、鮮草產(chǎn)量，然后調(diào)制青貯飼料，測定其青貯品質(zhì)，并對其相關(guān)性進(jìn)行分析。

1.4 栽培管理

青貯玉米播種前采用統(tǒng)一機(jī)耕整地、統(tǒng)一配方施肥(苗肥N25、P10、K16中化復(fù)合肥50 kg、牛糞4 m3、鋅肥100 g)，試驗(yàn)采用統(tǒng)一田間管理并使用了膜下滴灌技術(shù)，以確保不受干旱氣候的影響。

表1 供試材料Table 1 Experimen material

1.5 青貯制備

選用罐裝青貯法，將全株玉米切碎成1～2 cm，裝填于5 L的聚乙烯青貯罐內(nèi)，裝填密度為750 kg·m-3，壓實(shí)后蓋上內(nèi)外蓋，用膠帶密封。制作的青貯飼料在干燥地方室溫保存，貯藏時間為3個月，每個品種3個重復(fù)。

1.6 測定指標(biāo)

1.6.1農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量的測定 每個小區(qū)隨機(jī)抽取具有代表性的3株玉米，測量其株高、穗位、黃葉數(shù)、綠葉數(shù)、莖粗，并測定莖重、穗重和葉重。選取中間3行，每行取10 m(共10 m2)進(jìn)行收割，稱鮮重，并換算成每公頃鮮草產(chǎn)量[1]。

1.6.2青貯品質(zhì)測定 分別打開每個青貯罐，選取具有代表性的20 g青貯飼料，加入180 mL蒸餾水，用組織搗碎機(jī)攪碎1 min，先后用4層紗布和定性濾紙過濾，得到青貯飼料浸提液，用于pH值、有機(jī)酸測定。pH用METTLER TOLEDO型pH計(jì)測定；乳酸(Lactic acid,LA)、乙酸(Acetic acid,AA)、丙酸(Propionic acid,PA)和丁酸(Butyric acid,BA)含量采用SHIMADZE-10A型高效液相色譜儀分析，色譜柱為ShodexRspak KC-811S-DVB gel Column 300 mm×8 mm，檢測器為SPD-M10AVP，流動相為3 mmol·L-1高氯酸，流速1 mL·min-1，進(jìn)樣量5 μL，柱溫50℃，檢測波長210 nm[8]。剩余青貯稱取200 g左右于烘箱中烘干48 h后，用植物粉碎機(jī)粉粹，過40目篩，干物質(zhì)(DM)采用烘干法測定[9]。淀粉采用高氯酸水解-蒽酮比色法測定[10]。

1.7 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)方法

數(shù)據(jù)采用Excel 2007進(jìn)行整理，采用SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行單因素方差分析和相關(guān)性分析，所有數(shù)據(jù)以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同品種玉米的農(nóng)藝性狀比較

由表2可知，不同供試品種農(nóng)藝性狀之間均存在不同程度的差異性。

不同供試品種玉米株高范圍為239～340 cm，其中‘大京九26’最高，依次是‘晉單65’、‘峰單189’、‘正成018’、‘太玉511’、‘利禾1號’和‘先玉25’，均顯著高于其他供試品種(P<0.05)；‘潞玉6號’的株高最低，為239 cm，顯著低于其他品種(P<0.05)；莖粗最粗的是‘大豐26’，較細(xì)的是‘屯玉168’、‘大京九26’、‘強(qiáng)盛103’，其他供試品種均無顯著差異(P>0.05)。

穗位最高的是‘大京九26’，為197 cm；穗位較低的是‘璐玉6號’和‘強(qiáng)盛103’，分別為102.33 cm和122.00 cm，其他供試品種均無顯著差異(P>0.05)。

綠葉數(shù)排在前三位的是‘屯玉168’、‘強(qiáng)盛青貯30’和‘京科青貯516’；黃葉數(shù)排在后三位的是‘屯玉168’、‘太玉511’和‘強(qiáng)盛青貯30’。

2.2 不同品種玉米的地上產(chǎn)量比較

由表3可知，‘大豐26’、‘潞研10號’、‘登海679’、‘晉單65’的莖重較重，莖重較輕的是‘強(qiáng)盛103’、‘京科青貯516’，其他供試品種的莖重?zé)o顯著差異(P>0.05)；‘登海679’的穗重最重，為0.50 kg，穗重較輕的是‘大京九26’、‘屯玉168’、‘強(qiáng)盛103’、‘正成018’、‘強(qiáng)盛青貯30’，顯著低于‘登海679’(P<0.05)，其他供試品種之間無顯著差異(P>0.05)；‘屯玉168’的葉重最重，‘大京九26的葉重最輕，其他供試品種之間無顯著差異(P>0.05)；在產(chǎn)量方面，‘大豐26’ 的鮮草產(chǎn)量最高，后依次為‘登海679’、‘潞研10號’、‘晉單65’和‘屯玉168’，顯著高于‘強(qiáng)盛103’和‘大京九26’(P<0.05)。

表2 16個玉米品種的農(nóng)藝性狀比較Table 2 The agronomic characters of sixteen corn hybrids

注：同列不同字母表示差異顯著(P<0.05)，下同

Note：Different letters in the same column indicate significant differences at the 0.05 level,the same as blow

表3 16個玉米品種的產(chǎn)量比較Table 3 The yield of sixteen corn hybrids

2.3 不同品種全株玉米青貯飼料的青貯品質(zhì)比較

由表4可知，‘登海679’和‘太玉511’品種的全株玉米青貯飼料的pH值顯著高于其他供試品種(P<0.05)，除‘登海679’、‘太玉511’外，其余供試品種的pH值均小于4.20；大多數(shù)供試品種的全株玉米青貯飼料的LA含量占干物質(zhì)的比例在4%～5%之間，‘登海679’和‘太玉511’的LA含量較低，占干物質(zhì)2.50%左右；‘登海679’、‘太玉511’、‘利禾1號’、‘強(qiáng)盛103’、‘京科青貯516’的AA含量較高；所有供試品種的PA含量均較低，且均未檢測到BA成分。

表4 16個玉米品種的全株玉米青貯飼料的發(fā)酵品質(zhì)比較Table 4 The fermentation quality of the whole plant corn silage of sixteen corn hybrids

注：ND表示未檢測到

Note：ND indicate not detected

由圖1可知，多數(shù)供試品種的全株玉米青貯飼料的干物質(zhì)含量在30%～40%之間，其中,‘先玉1225’的干物質(zhì)含量最高，‘太玉511’的干物質(zhì)含量最低；由圖2可知，‘先玉1225’、‘利禾1號’、‘永玉3號’的淀粉含量較高，顯著高于‘大京九26’和‘璐研3號’(P<0.05)。

圖1 16個玉米品種的全株玉米青貯飼料的干物質(zhì)含量比較Fig.1 The dry matter content of the whole plant corn silage of sixteen corn hybrids注：圖中不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)，下同Note：Bars with different lowercase letters indicate significant difference at the 0.05 level,the same as blow

圖2 16個玉米品種的全株玉米青貯飼料的淀粉含量比較Fig.2 The starch content of the whole plant corn silage in sixteen corn hybrids

2.4 農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量與全株玉米青貯品質(zhì)的相關(guān)性分析

由表5可知，鮮草產(chǎn)量與莖粗、綠葉數(shù)、莖重、穗重和葉重成極顯著正相關(guān)，與黃葉數(shù)成顯著負(fù)相關(guān)；株高與穗位成極顯著正相關(guān)；莖重與葉重、穗重成極顯著正相關(guān)；全株玉米青貯飼料的pH值與LA含量成極顯著負(fù)相關(guān)，與穗重成顯著正相關(guān)；青貯飼料的LA含量與綠葉數(shù)成顯著正相關(guān)；青貯飼料的AA含量與干物質(zhì)含量成顯著負(fù)相關(guān)；青貯飼料的干物質(zhì)含量與綠葉數(shù)成顯著負(fù)相關(guān)，與黃葉數(shù)成顯著正相關(guān)；全株玉米青貯飼料的淀粉含量與干物質(zhì)含量成極顯著正相關(guān)。

3 討論

3.1 產(chǎn)量和青貯飼料的品質(zhì)

無論是對于青貯玉米種植者，還是畜牧業(yè)養(yǎng)殖者，一個優(yōu)質(zhì)的青貯玉米品種，其產(chǎn)量和其調(diào)制成的青貯飼料的品質(zhì)都是至關(guān)重要的[11-12]。然而，全株玉米品種選擇的現(xiàn)狀是青貯玉米種植者更傾向于選擇植株高大，產(chǎn)量高的品種，對于養(yǎng)殖者來說，他們更關(guān)注的是全株玉米青貯飼料的品質(zhì)。有研究表明，農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量和青貯飼料的品質(zhì)與品種、施肥、收獲期均有關(guān)系[13-14]，且營養(yǎng)成分在植株器官中的分配因品種與收獲期而異[15]。本次試驗(yàn)采用統(tǒng)一施肥管理，且在同一時間全株刈割，大部分品種處在蠟熟期。在鮮草產(chǎn)量方面，‘大豐26’、‘登海679’的鮮草產(chǎn)量較高，但是調(diào)制成全株玉米青貯飼料后，‘大豐26’的淀粉含量較低，‘登海679’品種的全株玉米青貯飼料的pH值大于4.20，LA含量較低。糧飼兼用型品種‘晉單65’和‘屯玉168’、青貯專用品種‘京科青貯516’和‘強(qiáng)盛青貯30’的產(chǎn)量較高，青貯發(fā)酵后，pH值均小于3.90，LA含量較高，淀粉含量也較高，是較優(yōu)秀的青貯玉米品種。青貯玉米品種的選擇應(yīng)該均衡考慮產(chǎn)量和青貯飼料的品質(zhì)，也要考慮整個生長期的長短、地域條件、刈割時期以及機(jī)械的配備情況等。

表5 農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量與青貯品質(zhì)的相關(guān)性分析Table 5 Correlation analysis among agronomic characters,yields and the quality of silage

注：**表示在0.01水平上顯著相關(guān)；*表示在0.05水平上顯著相關(guān)

Note：** and * indicate significant differences at the 0.01 and 0.05 level,respectively.

3.2 農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量與全株玉米青貯品質(zhì)的相關(guān)性

玉米的農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量與全株玉米青貯品質(zhì)之間有著密切的關(guān)系，研究其關(guān)系對指導(dǎo)選育高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的青貯玉米品種具有重要的意義[1,16]。關(guān)于莖高、莖粗和產(chǎn)量的關(guān)系，莖稈越高、莖越粗、葉越茂密、植株具有較好的長勢，對全株玉米作為飼草而言，其鮮草產(chǎn)量較高[17]。本次試驗(yàn)的鮮草產(chǎn)量與莖粗、綠葉數(shù)成顯著正相關(guān)，劉冠明[18]等人研究結(jié)果與此類似。另外，李波[19]等在青貯玉米生物產(chǎn)量與植株主要農(nóng)藝性狀相關(guān)的研究中指出，綠葉數(shù)與產(chǎn)量成正相關(guān)，但相關(guān)性較小。綠葉數(shù)目多，會提高青貯飼料的營養(yǎng)價(jià)值和適口性，因此，在選擇青貯玉米品種時，應(yīng)充分考慮綠葉數(shù)的多寡。本次試驗(yàn)莖重與葉重、穗重成極顯著正相關(guān)，莖重、葉重、穗重均顯著影響植株的產(chǎn)量，與馮國郡[20]等人的研究結(jié)果類似。玉米全株收割調(diào)制成青貯飼料后，青貯飼料的pH值與LA含量成極顯著負(fù)相關(guān)，這與王靜[21]等人的研究結(jié)果類似，全株玉米青貯飼料的pH較低時，LA含量相對較高。青貯飼料的AA含量與干物質(zhì)含量呈顯著負(fù)相關(guān)，而AA含量與全株玉米的有氧穩(wěn)定性有關(guān)[22]。另外，本次試驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)全株玉米青貯飼料的pH值與穗重成顯著正相關(guān)，但張文芝[23]等人的研究表明全株玉米的可溶性糖含量隨玉米果穗率的增加而增加，青貯飼料發(fā)酵品質(zhì)隨玉米果穗率的增加而提高。有研究表明，隨著收獲時間的推遲，干物質(zhì)含量呈增加趨勢。青貯玉米的淀粉隨著收獲時間的變化差異顯著[24]，本次試驗(yàn)結(jié)果與之類似，全株玉米青貯飼料的淀粉含量與干物質(zhì)含量成極顯著正相關(guān)。

4 結(jié)論

玉米的鮮草產(chǎn)量與莖粗、綠葉數(shù)、莖重、穗重和葉重成極顯著正相關(guān)，故種植全株玉米品種時，可以選擇種植莖稈粗壯，綠葉數(shù)多，穗位低的品種。綜合考慮產(chǎn)量與青貯品質(zhì)，糧飼兼用型品種‘晉單65’、‘屯玉168’，青貯專用品種‘京科青貯516’、‘強(qiáng)盛青貯30’的綜合表現(xiàn)較好，可作為青貯玉米品種在山西省北部地區(qū)推廣種植。