甘南地區(qū)飼用型小黑麥草產(chǎn)量及營養(yǎng)品質(zhì)研究

代寒凌，田新會，杜文華，吳建平

(1.甘肅農(nóng)業(yè)大學 草業(yè)學院/草業(yè)生態(tài)系統(tǒng)教育部重點實驗室/中-美草地畜牧業(yè)可持續(xù)研究中心，甘肅 蘭州 730070； 2.甘肅農(nóng)業(yè)大學 植物保護學院，甘肅 蘭州 730070；3.甘肅省農(nóng)業(yè)科學院，甘肅 蘭州 730070)

高原畜牧業(yè)是該區(qū)的特色產(chǎn)業(yè)[1-3]，由于過度放牧，該地區(qū)面臨草畜失衡的嚴峻形勢[2]。建植高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)人工草地是解決草畜矛盾的有效途徑[4]，既可緩解草地放牧壓力，又可解決家畜的補飼[5]。目前，甘南草原一年生人工草地建植多以燕麥(Avena)為主[5-6]。黑麥(Secale)具有優(yōu)越的生產(chǎn)性能，籽?？梢宰鳛榧倚蟮木蟍9]，在高寒牧區(qū)得到了廣泛應用[10]。但隨著國內(nèi)學者對小黑麥研究的深入，發(fā)現(xiàn)小黑麥(×TriticaleWittckle)在甘南草原具有廣闊的應用前景[11]。小黑麥是由小麥和黑麥經(jīng)屬間雜交，應用染色體加倍和染色體工程育種方法人工育成的第1個新物種，為一年生禾本科植物[10]。由于小黑麥兼有小麥和黑麥的優(yōu)點，具有生物產(chǎn)量高、營養(yǎng)品質(zhì)好以及抗病、抗旱、抗寒性強等特點，使其具有較廣闊應用前景，而且還被認定是“綠色飼料”[11]。宋謙等[11]研究表明，小黑麥具有優(yōu)良的抗寒性以及抗病性，在甘南州瑪曲縣的干草產(chǎn)量達15.62 t/hm2，粗蛋白含量達13.31%，表現(xiàn)出高產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)的優(yōu)勢。

確定適宜的刈割期是牧草高效利用的關鍵，不同學者對禾本科牧草的最佳刈割期持不同觀點。據(jù)報道燕麥的最佳刈割時期為灌漿期，而吳亞楠等[13]認為壩攸8號燕麥調(diào)制青干草的最佳刈割期為抽穗期，在抽穗后期產(chǎn)量雖然有所提高，但NDF含量上升至55%，不適于調(diào)制青干草。飼用黑麥的最佳刈割時期為初穗期至抽穗期[15]，劉建寧等[16]報道初花期是黑麥利用的最佳時期，其青飼奶牛，育肥羔羊的經(jīng)濟效應顯著。研究表明，小黑麥抽穗期粗蛋白產(chǎn)量最高(2.24 t/hm2)，利用率最高，從抽穗期到蠟熟期小黑麥的干草產(chǎn)量逐漸上升，至乳熟期經(jīng)濟效率最高，但其木質(zhì)化程度迅速增加，營養(yǎng)價值和適口性顯著下降。不同貓尾草品種在不同刈割時期其草產(chǎn)量和營養(yǎng)價值表現(xiàn)均不相同，岷山貓尾草最佳刈割期為乳熟期，而Richmand品種為完熟期[17]。以小黑麥為試驗材料，燕麥和黑麥作為對照，通過比較不同刈割時期3種牧草的草產(chǎn)量和營養(yǎng)品質(zhì)，確定最佳刈割時期，評價小黑麥在該區(qū)種植的優(yōu)劣，為小黑麥在該區(qū)示范推廣提供科學依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于甘南州合作市蘭州大學高寒草甸與濕地生態(tài)系統(tǒng)定位研究站。N 34°55′，E 102°53′，海拔2 900 m，年平均氣溫3.2℃，無霜期48 d，年降水量550～680 mm，年蒸發(fā)量1 222 mm，地表徑流深200～350 mm。土壤類型為亞高山草甸土，耕作層有機質(zhì)13%，速效氮24.8 mg/kg，速效磷0.5 mg/kg，速效鉀19.8 mg/kg，pH 7.4。試驗地前作為天然草地。用旋耕機旋耕后耙地、磨地，然后進行播種。

1.2 供試材料

供試材料為甘肅農(nóng)業(yè)大學利用有性雜交技術及系譜法選育的小黑麥品系C35，對照材料為甘肅農(nóng)業(yè)大學培育的黑麥品系C39和當?shù)卮竺娣e種植的燕麥品種岷縣燕麥(在文中分別簡稱為小黑麥、黑麥和燕麥)。小黑麥品系C35和C39種子由甘肅農(nóng)業(yè)大學草業(yè)學院提供。

1.3 試驗設計

試驗為裂區(qū)設計，主區(qū)為牧草種類，設3個水平，小黑麥，黑麥，燕麥。副區(qū)為刈割時期，設4個水平，抽穗期，開花期，灌漿期，乳熟期。條播，行距0.2 m，播種量根據(jù)750萬基本苗/hm2計算而得。小區(qū)面積5 m×4 m，3次重復。播前施羊糞7 500 kg/hm2(有效氮9.25 g/kg)1次，播種時間為2016年5月12日，試驗期間及時中耕除草。

1.4 測定項目與方法

1.4.1 株高 各小區(qū)隨機取10株，測定自然高度，計算平均值。測定方法參照國家草品種審定技術規(guī)程GB/T 30395-2013[16]。

1.4.2 枝條數(shù) 在每個小區(qū)選取除去邊行以及地頭兩側(50 cm)有代表性的1 m樣段，數(shù)取株高高于30 cm的枝條數(shù)量。

1.4.3 草產(chǎn)量和鮮干比 測定草產(chǎn)量時，將數(shù)取過枝條數(shù)的1 m樣段內(nèi)所有植株齊地面刈割，稱重得到鮮草產(chǎn)量，并從中抽取500 g草樣，帶回實驗室，105℃殺青30 min，70℃烘干，至恒重，得到500 g鮮樣的干草重[10,16]。計算鮮干比，并根據(jù)鮮干比計算出每個小區(qū)的干草產(chǎn)量。之后混合草樣，用于測定營養(yǎng)成分。

1.4.4 營養(yǎng)成分 參照GB/T 30395-2013，處理草樣，分析粗蛋白(CP)、中性洗滌纖維(NDF)和酸性洗滌纖維(ADF)、粗灰分(Ash)占草樣干物質(zhì)的百分含量。CP含量用凱氏定氮法，洗滌纖維含量采用改進的尼龍袋范式纖維法。

1.4.5 干物質(zhì)消化率(DMD) 參照文獻[19]方法進行測定，以4頭裝有永久瘤胃的瘺管羊(瘺管羊為德國美利奴♂×臨洮本地羊♀的雜交2 代健康公羊，平均體重53 kg)作為試驗動物，樣袋采用40 μm孔徑的尼龍布袋，測定樣品在瘤胃中48 h的體內(nèi)降解率。

1.5 牧草綜合評價方法

灰色關聯(lián)度分析是一種將灰色系統(tǒng)中各個要素進行綜合描述和量化的評價方法，其特點是能對系統(tǒng)關鍵要素進行全面的、客觀的評價，這種評價方法克服了依靠單一性狀評價品種優(yōu)劣的弊端[20]。采用灰色關聯(lián)度分析法，根據(jù)各個指標的重要性給予賦值[16]，確定權重值，分別為Wi(干草產(chǎn)量：CP∶ADF∶NDF∶DMD)=0.40∶0.20∶0.05∶0.05∶0.3?；疑P聯(lián)度的計算方法參照文獻[21]進行。

1.6 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2010 和SPSS 19.0進行數(shù)據(jù)整理和分析，新復極差法進行多重比較。

2 結果與分析

2.1 物候期

供試牧草整個生育期表現(xiàn)為小黑麥(109 d)>黑麥(97 d)>燕麥(96 d)，整個生育期小黑麥的生長進程慢于燕麥和黑麥，抽穗期之前燕麥和小黑麥的生長進程較為接近，黑麥比其余兩個材料早10 d進入抽穗期，開花期之后，燕麥提前進入灌漿期，導致燕麥的整個生育期縮短(表1)。

2.2 株高

方差分析表明，牧草種類間，刈割時期間，以及刈割時期×牧草種類交互作用間的株高均有極顯著差異(P<0.01)(表2)，需要進行多重比較。

表2 牧草種類間、刈割時期間和牧草種類×刈割時期互作間株高、草產(chǎn)量和營養(yǎng)價值的方差分析

注：**表示極顯著差異(P<0.01)，*表示顯著差異(P<0.05)，下同

2.2.1 牧草種類間株高的差異 小黑麥的平均株高位于黑麥和燕麥之間，且3者間均存在顯著性差異(P<0.05)(表3)。

2.2.2 刈割時期間株高的差異 4個刈割時期的株高有顯著差異(P<0.05)，灌漿期最高，與開花期和乳熟期無顯著差異；抽穗期最低，顯著低于其他3個刈割時期(P<0.05)(表4)。

2.2.3 刈割時期×牧草種類互作效應間株高的差異 抽穗期小黑麥和燕麥的株高顯著低于黑麥(P<0.05)；開花期小黑麥的株高略低于黑麥，且2者無顯著性差異；灌漿期和乳熟期小黑麥和黑麥的株高顯著高于燕麥(P<0.05)(表5)。

表3 牧草種類間株高、鮮(干)草產(chǎn)量、鮮干比和營養(yǎng)品質(zhì)的差異

表4 刈割時期間牧草的株高、干草產(chǎn)量、鮮干比和營養(yǎng)品質(zhì)Table 4 Plant height,Hay yield,fresh dry ratio and nutrient quality during Cutting date

2.3 草產(chǎn)量

方差分析表明，除刈割時期間鮮草產(chǎn)量無顯著差異外，牧草種類間，刈割時期間，以及刈割時期×牧草種類交互作用間的草產(chǎn)量均有極顯著差異(P<0.01)，需要進行多重比較。

2.3.1 牧草種類間(鮮)干草產(chǎn)量的差異 3個供試牧草中，小黑麥的鮮草產(chǎn)量位于黑麥和燕麥之間，其中，黑麥的平均鮮草產(chǎn)量最高，燕麥最低；小黑麥的平均干草產(chǎn)量略低于黑麥，無顯著性差異，顯著高于燕麥(P<0.05)(表3)。

表5 刈割時期×牧草種類互作效應間的株高、(鮮)草產(chǎn)量、鮮干比、和營養(yǎng)品質(zhì)

2.3.2 刈割時期間(鮮)干草產(chǎn)量的差異 乳熟期干草產(chǎn)量最高，且與其他各刈割時期牧草的干草產(chǎn)量存在顯著差異(P<0.05)(表4)。

2.3.3 刈割時期×牧草種類互作效應間(鮮)干草產(chǎn)量和的差異 抽穗期小黑麥的鮮草產(chǎn)量顯著低于黑麥(P<0.05)；開花期小黑麥的鮮草產(chǎn)量高于黑麥，但2者間無顯著差異；灌漿期小黑麥的鮮草產(chǎn)量略低于黑麥，但顯著高于燕麥(P<0.05)。

抽穗期小黑麥的干草產(chǎn)量顯著低于黑麥，與燕麥無顯著差異；隨著刈割時期推移，小黑麥的干草產(chǎn)量增加幅度較大，開花期時略高于黑麥，顯著高于燕麥；灌漿期時顯著高于黑麥和燕麥；乳熟期時干草產(chǎn)量和黑麥無顯著差異。顯著高于燕麥。乳熟期小黑麥和黑麥的干草產(chǎn)量顯著高于其他處理，抽穗期燕麥的干草產(chǎn)量為最低值(P<0.05)。

2.4 鮮干比

方差分析表明，除牧草種類間鮮干比無顯著差異外，刈割時期間，以及刈割時期×牧草種類交互作用間的草產(chǎn)量均有極顯著差異(P<0.01)，需要進行多重比較(表2)。

2.4.1 刈割時期間牧草鮮干比的差異 抽穗期3種供試牧草的平均鮮干比顯著高于其他刈割時期(P<0.05)，乳熟期鮮干比最低，且與其他刈割時期牧草的鮮干比存在顯著差異(P<0.05)(表4)。

2.4.2 刈割時期×牧草種類互作效應間鮮干比的差異 除灌漿期小黑麥的鮮干比顯著低于燕麥和黑麥(P<0.05)外，同一刈割時期小黑麥、黑麥和燕麥的鮮干比均無顯著差異(表5)。

2.5 CP含量

方差分析表明，牧草種類間，刈割時期間，以及刈割時期×牧草種類交互作用間的CP含量均有極顯著差異(P<0.01)(表4)。

2.5.1 牧草種類間CP含量的差異 各參試牧草4個刈割時期的平均CP含量間差異顯著(P<0.05)，小黑麥的CP含量顯著高于黑麥和燕麥(表3)。

2.5.2 刈割時期間CP含量的差異 4個刈割時期的CP含量均存在顯著差異(P<0.05)，其中抽穗期最高，乳熟期最低(表4)。

2.5.3 刈割時期×牧草種類間CP含量的差異 小黑麥抽穗期的CP含量(19.72%)顯著高于其他處理(P<0.05)；同一刈割時期小黑麥的CP含量均顯著高于燕麥和黑麥(P<0.05)，黑麥乳熟期和燕麥乳熟期的CP含量顯著低于其他處理(P<0.05)(表5)。

2.6 NDF含量和ADF含量

方差分析表明，牧草種類間，刈割時期間，以及刈割時期×牧草種類交互作用間的NDF含量和ADF含量均有顯著(P<0.05)或極顯著(P<0.01)差異(表2)。

2.6.1 牧草種類間NDF含量和ADF含量的差異 3個參試材料中，小黑麥的平均NDF和ADF含量均顯著低于燕麥和黑麥(P<0.05)(表3)。

2.6.2 刈割時期間NDF、ADF含量的差異 抽穗期ADF含量和NDF含量顯著低于其他刈割時期(P<0.05)，開花期、灌漿期和乳熟期的NDF含量均無顯著差異，灌漿期的ADF含量最高。除抽穗期外，其他3個刈割時期之間的NDF含量和ADF含量差異較小(表4)。

2.6.3 刈割時期×牧草種類互作效應間NDF含量和ADF含量的差異 同一刈割時期小黑麥的NDF和ADF含量均顯著或不顯著低于黑麥和燕麥。乳熟期小黑麥和燕麥的ADF含量比灌漿期有所降低(表5)。

2.7 DMD

方差分析表明，牧草種類間，刈割時期間，以及刈割時期×牧草種類交互作用間的DMD均有極顯著差異(P<0.01)(表2)。

2.7.1 牧草種類間DMD的差異 小黑麥的平均DMD顯著高于黑麥和燕麥(P<0.05)(表3)。

2.7.2 刈割時期間DMD的差異 抽穗期3種牧草的平均DMD顯著高于其他刈割時期(P<0.05)，灌漿期顯著低于其他刈割時期，開花期和乳熟期的DMD無顯著差異(表4)。

2.7.3 刈割時期×牧草種類互作效應間DMD的差異 抽穗期小黑麥的DMD顯著高于黑麥和燕麥(P<0.05)；開花期和灌漿期小黑麥的DMD與黑麥和燕麥無顯著差異；乳熟期顯著高于燕麥，與黑麥無顯著差異(表5)。

2.8 小黑麥、黑麥和燕麥在不同刈割時期的綜合評價

確定牧草的刈割時期要考慮其產(chǎn)量因素和營養(yǎng)因素。隨著牧草成熟度增加，干草產(chǎn)量逐漸增加，但營養(yǎng)品質(zhì)顯著降低，即不同刈割時期牧草的營養(yǎng)價值與干草產(chǎn)量之間存在一定矛盾，因此，需要對牧草的草產(chǎn)量和營養(yǎng)品質(zhì)進行綜合評價，以確定刈割時期。結果表明，小黑麥、黑麥和燕麥乳熟期關聯(lián)度最高，即小黑麥、黑麥和燕麥的最佳刈割時期為乳熟期(表6)。在最佳刈割時期，γi(小黑麥)>γi(黑麥)>γi(燕麥)，從而說明，與黑麥和燕麥相比，小黑麥在甘南地區(qū)具有更大優(yōu)勢。

3 討論

3.1 3種牧草的物候期

3種牧草的物候期并不一致，相關研究表明，物候期影響作物的產(chǎn)量和氮素的利用，董桂春等[20]研究表明生育期長的秈稻吸收氮素的能力較強，同時促進干物質(zhì)的積累，趙世鋒等[26]研究表明有機物的積累量與生長日期的關聯(lián)度較大。試驗中，小黑麥由于生長期較長，積累的光合產(chǎn)物和氮素較多，使其產(chǎn)量與品質(zhì)得到提升[22]。

表6 不同刈割時期小黑麥、黑麥和燕麥的灰色關聯(lián)度

3.2 刈割時期間牧草株高、草產(chǎn)量和營養(yǎng)含量的差異及原因

試驗結果表明，4個刈割時期中乳熟期干草產(chǎn)量最高、鮮干比最低，這與相關研究相吻合。研究表明，隨著小黑麥植株生長，光合產(chǎn)物不斷積累，干草產(chǎn)量呈現(xiàn)上升趨勢，乳熟期達到最高[23]。隨著植株生長發(fā)育，莖稈和葉片的水分逐漸下降，乳熟期鮮干比最低[24]。試驗中發(fā)現(xiàn)不同刈割期之間鮮草產(chǎn)量的差異較小，可能是由于在生長前期(抽穗期)植株中水分占比較大，光合產(chǎn)物占比較小，水分對鮮草產(chǎn)量的貢獻較大，生育后期雖然水分含量降低，但光合產(chǎn)物的貢獻占比上升，因此不同刈割時期的鮮草產(chǎn)量浮動較小。在營養(yǎng)價值方面，3種牧草抽穗期的CP含量較高，乳熟期最低，這與牧草纖維素含量多少有關。抽穗期植株的纖維素含量較低，干物質(zhì)中CP的比例較高，乳熟期相反。試驗表明，開花期后，3種牧草的NDF和ADF含量以及DMD差異均較小。主要是因為，莖葉的纖維素、半纖維素以及木質(zhì)素含量與植株的成熟度呈正相關[25]，小黑麥莖葉中ADF含量隨生育期推進逐漸上升，而穗中ADF含量則逐漸下降[26]。

3.3 不同牧草種類間以及刈割時期×牧草種類互作效應間草產(chǎn)量和營養(yǎng)含量的差異

抽穗期小黑麥的株高、鮮(干)草產(chǎn)量與燕麥較為接近，但其營養(yǎng)價值以及DMD顯著優(yōu)于燕麥，其中CP含量高達19.71%，從而說明小黑麥具有優(yōu)良的飼用品質(zhì)[22]；抽穗期小黑麥的株高、鮮(干)草產(chǎn)量雖低于黑麥，但營養(yǎng)品質(zhì)顯著優(yōu)于黑麥。開花期、灌漿期和乳熟期小黑麥的干草產(chǎn)量和營養(yǎng)品質(zhì)均顯著高于燕麥；雖然干草產(chǎn)量和DMD與黑麥無顯著差異，但其CP含量顯著高于黑麥，NDF和ADF含量顯著低于黑麥，說明小黑麥營養(yǎng)價值高、適口性好。從而說明小黑麥的綜合品質(zhì)優(yōu)于黑麥和燕麥。這主要是因為小黑麥葉量豐富，籽粒產(chǎn)量高，灌漿期以后隨著籽粒形成、增大，在全株生物量中葉片與籽粒的占比高，而葉片和籽粒的CP含量高，ADF和NDF含量低[27]，因此，灌漿期和乳熟期小黑麥的NDF含量和ADF含量低于燕麥和黑麥，DMD高于二者[27]。Oba[28]研究表明，家畜對牧草的利用率和牧草的消化率顯著正相關，體內(nèi)消化率是評價牧草品質(zhì)最重要的指標之一。試驗研究表明，最佳刈割時期(乳熟期)小黑麥的DMD顯著高于燕麥和黑麥，比燕麥和黑麥提高3%～7%，說明反芻動物對小黑麥的利用率高于黑麥和燕麥。

3.4 綜合評價

在確定評級指標的選擇方面，由于不同刈割時期牧草的含水量不同，因此，選擇干草產(chǎn)量作為綜合評價的指標更為合理。從不同刈割時期的綜合評價分析看出，在甘南地區(qū)小黑麥的最佳刈割時期為乳熟期，這與馬春暉[29]的研究結果一致。但有研究得出，小黑麥抽穗期綜合評價的結果與乳熟期相近，最佳刈割時期為抽穗期。研究區(qū)域?qū)儆诎敫珊倒鄥^(qū)，抽穗期水分充足株高較高，草產(chǎn)量也較高，而試驗無灌溉條件，抽穗期小黑麥株高偏低，草產(chǎn)量較低，綜合評價結果也較低。因此，小黑麥的刈割期與立地條件有很大關系。宮旭胤等[30]研究表明，飼用小黑麥品種在祁連山地區(qū)的產(chǎn)草量是當?shù)胤N植加拿大燕麥的2倍，其消化率和適口性也優(yōu)于加拿大燕麥，表現(xiàn)出優(yōu)良的生產(chǎn)性能。周衛(wèi)星[31]研究表明秋播小黑麥NSHW11、中飼237、NTH1048的草產(chǎn)量明顯高于冬牧70和4R 507黑麥，冬春季節(jié)生長旺盛，品質(zhì)優(yōu)良。這與試驗研究結果一致。

4 結論

甘南地區(qū)小黑麥、黑麥和燕麥的最佳刈割時期均為乳熟期。與黑麥、燕麥相比，小黑麥品系C35在該地區(qū)具有較高的生產(chǎn)性能和營養(yǎng)品質(zhì)，具有區(qū)域優(yōu)勢，適于推廣種植。