應(yīng)用灰色關(guān)聯(lián)度法評價12個青貯玉米品種的綜合性能

王玉建，劉世偉，王聰，李軍，裴玉賀，宋希云

（1.青島農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，山東青島 266109；2.青島市主要農(nóng)作物種質(zhì)創(chuàng)新與應(yīng)用重點(diǎn)實驗室，山東青島 266109；3.青島農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，山東 青島 266109）

青貯玉米生物產(chǎn)量高、生長周期短、適口性好，是畜牧業(yè)的重要飼料［1-3］。隨著糧改飼產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整以及畜牧業(yè)的發(fā)展，青貯玉米生產(chǎn)和應(yīng)用得到重視，已成為提高畜牧業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的重要途徑之一［4，5］。品種選擇是獲取高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)青貯玉米的基礎(chǔ)［6］。學(xué)者從產(chǎn)量和營養(yǎng)品質(zhì)角度對青貯玉米的篩選和評價發(fā)現(xiàn)，各品種性狀差異較大，營養(yǎng)成分多樣，變化趨勢不一［7］。因此需采用客觀評價方法準(zhǔn)確而科學(xué)地篩選出青貯玉米品種。

灰色關(guān)聯(lián)度分析法 （grey relational degree analysis，GRDA）克服了單一指標(biāo)不能準(zhǔn)確篩選青貯玉米品種的問題［8］，能客觀篩選。目前，該方法已在飼用玉米育種研究上得到應(yīng)用［9，10］。本研究以12個青貯玉米品種為材料，先對其進(jìn)行生物產(chǎn)量比較，再應(yīng)用灰色關(guān)聯(lián)度分析法，以酸性洗滌纖維 （acid detergent fiber，ADF）、中性洗滌纖維（neutral detergent fiber，NDF）、粗蛋白（crude protein，CP）、粗脂肪 （crude fat，CF）、粗灰分（coarse ash，CA）、可消化干物質(zhì)攝入量 （digestible dry matter intake，DMI）、可吸收營養(yǎng)物質(zhì)總量（total digestible nutrients，TDN）、可消化干物質(zhì)（digestible dry matter，DDM）、相對飼喂價值 （relative feeding value，RFV）等為指標(biāo)來構(gòu)建青貯玉米評價模型、綜合評價營養(yǎng)品質(zhì)，以期篩選出適應(yīng)青島地區(qū)且產(chǎn)量高、品質(zhì)好的青貯玉米品種。

1 材料與方法

1.1 試驗地自然條件

試驗于2019年在青島農(nóng)業(yè)大學(xué)實驗基地（山東省青島市膠州市）進(jìn)行。該地位于北溫帶季風(fēng)氣候區(qū)，屬暖溫帶半濕潤季風(fēng)區(qū)大陸性氣候，春季溫暖多風(fēng)，夏季濕熱多雨，年平均氣溫14℃，降水量686.5 mm，無霜期 205.5 d，日照時數(shù) 2 411.6 h。

1.2 試驗材料

供試玉米品種12個，分別為登海605、先玉335、農(nóng)大 372、青農(nóng) 12、青農(nóng) 15、魯單 268、魯單256、魯單258、雅玉8號、飼玉2號、邵青貯1號、邵青貯2號，均由青島農(nóng)業(yè)大學(xué)玉米分子育種研究室提供。

1.3 試驗方法

采用完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計，重復(fù)3次。小區(qū)面積15 m2（3 m×5 m），小區(qū)間隔0.6 m。種植密度6.75萬株／hm2，行距 0.6 m，株距 24.7 cm，雙株留苗。6月17日播種，施肥及其它田間管理措施按常規(guī)進(jìn)行。

1.4 指標(biāo)測定

1.4.1 產(chǎn)量測定 乳熟末期至蠟熟初期，每品種選正常代表性植株10株，從莖基部5 cm處割下，測其地上部產(chǎn)量，后105℃殺青30 min、65℃烘至恒重，測干重。

1.4.2 營養(yǎng)成分測定 將青貯玉米干草粉碎后，用凱氏定氮法測定粗蛋白含量［11］，范氏洗滌纖維法測定酸性洗滌纖維、中性洗滌纖維含量［12］，用高溫電爐灼燒3 h測定粗灰分含量，用國家標(biāo)準(zhǔn)GB／T 6433—2006測定粗脂肪含量［13］。參照王惠等［14］的方法計算可消化干物質(zhì)攝入量（DMI）、可吸收營養(yǎng)物質(zhì)總量（TDN）、可消化干物質(zhì)（DDM）、相對飼喂價值（RFV）。

1.5 統(tǒng)計分析

采用Microsofe Excel 2019進(jìn)行圖表制作，采用SPSS20.0統(tǒng)計軟件進(jìn)行單因子方差分析，采用鄧肯氏法進(jìn)行多重比較。

1.6 灰色關(guān)聯(lián)度分析

將12個青貯玉米品種的9個品質(zhì)指標(biāo)作為一個灰色系統(tǒng)，每個青貯玉米品種作為灰色系統(tǒng)的一個因素，應(yīng)用灰色關(guān)聯(lián)度分析法對其營養(yǎng)品質(zhì)進(jìn)行綜合分析。

1.6.1 參考數(shù)列 以各指標(biāo)的最理想值構(gòu)成理想的參考數(shù)列：X0（k）＝｛X0（1），X0（2），X0（3），…，X0（n）｝；以各指標(biāo)的測定值構(gòu)成比較數(shù)列：Xi（k）＝｛Xi（1），Xi（2），Xi（3），…，Xi（n）｝。其中 k＝1，2，3，…，n，n為測定指標(biāo)數(shù) （n＝9）；i＝1，2，3，…，m，m為測定的不同青貯玉米品種（m＝12）。

1.6.2 指標(biāo)值的無量綱化 將各指標(biāo)測定值轉(zhuǎn)化為評價值，用 X′i（k）＝Xi（k）／X0（k）對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行無量綱化處理。

1.6.3 關(guān)聯(lián)系數(shù) 求比較數(shù)列Xi與參考數(shù)列X0各對應(yīng)點(diǎn)的絕對差值。△i（k）＝｜X0（k）-Xi（k）｜，此處△i（k）為i品種的指標(biāo)測定值Xi與理想值X0在第k個指標(biāo)上的絕對差值。則理想數(shù)列X0和比較數(shù)列Xi在k點(diǎn)的關(guān)聯(lián)系數(shù)εi（k）為：

代入加權(quán)關(guān)聯(lián)度計算公式，可得到比較數(shù)列和參考數(shù)列的加權(quán)關(guān)聯(lián)度求出關(guān)聯(lián)度后，按照關(guān)聯(lián)度由大到小進(jìn)行排序，關(guān)聯(lián)度越大則相似程度越高，比較數(shù)列越接近參考數(shù)列，植株綜合營養(yǎng)指標(biāo)更優(yōu)，反之則越差。

2 結(jié)果與分析

2.1 12個青貯玉米品種的生物產(chǎn)量表現(xiàn)

由圖1可見，12個青貯玉米品種間生物產(chǎn)量存在顯著差異，其中魯單256的生物產(chǎn)量顯著高于其它11個品種（P＜0.05）；登海605和青農(nóng)12的生物產(chǎn)量顯著高于其它9個品種（P＜0.05）；青農(nóng)15、雅玉8號和飼玉2號顯著高于其它6個品種（P＜0.05）；農(nóng)大372、魯單268、邵青貯2號和邵青貯1號產(chǎn)量較低，除邵青貯2號外，三者與更低的先玉335和魯單268差異不顯著。

圖1 12個青貯玉米品種的生物產(chǎn)量

2.2 12個青貯玉米品種的營養(yǎng)品質(zhì)分析

由表1可知，各品種營養(yǎng)品質(zhì)存在顯著差異。其中酸性洗滌纖維含量邵青貯2號最高，農(nóng)大372最低；中性洗滌纖維含量農(nóng)大372最高，青農(nóng)12最低；粗蛋白含量登海605最高，先玉335最低；粗脂肪含量魯單256最高，邵青貯1號最低；粗灰分含量雅玉8號最高，青農(nóng)15最低；可消化干物質(zhì)攝入量青農(nóng)12最高，農(nóng)大372最低；可吸收營養(yǎng)物質(zhì)總量農(nóng)大372最高，邵青貯2號最低；可消化干物質(zhì)含量農(nóng)大372最高，邵青貯2號最低；相對飼喂價值青農(nóng)12最高，農(nóng)大372最低。

表1 12個青貯玉米品種的營養(yǎng)品質(zhì)

2.3 測定指標(biāo)值的無量綱化和關(guān)聯(lián)系數(shù)

以ADF和NDF選擇最小值、其它指標(biāo)選擇最大值建立理想的參考數(shù)列，理想?yún)⒖紨?shù)列X0（k）＝｛20.24，31.07，12.57，2.54，5.52，3.87，75.22，73.13，209.82｝（表1）。12個青貯玉米品種各指標(biāo)無量綱化后的結(jié)果見表2，各指標(biāo)的關(guān)聯(lián)系數(shù)見表3。

表2 測定指標(biāo)值的無量綱化

表3 測定指標(biāo)的關(guān)聯(lián)系數(shù)

2.4 不同青貯玉米營養(yǎng)品質(zhì)評價

12個青貯玉米品種營養(yǎng)品質(zhì)的等權(quán)關(guān)聯(lián)度、加權(quán)關(guān)聯(lián)度及排序見表4。各品種營養(yǎng)品質(zhì)的等權(quán)關(guān)聯(lián)度和加權(quán)關(guān)聯(lián)度排序基本一致，且經(jīng)相關(guān)性分析（圖2），等權(quán)關(guān)聯(lián)度和加權(quán)關(guān)聯(lián)度的相關(guān)系數(shù) R＝0.9992，達(dá)到極顯著水平（P＜0.001）。綜合評價，營養(yǎng)品質(zhì)最佳的為魯單256，其余依次是青農(nóng)12、登海605、雅玉8號、青農(nóng)15、飼玉2號、農(nóng)大372、魯單 258、魯單 268、先玉 335、邵青貯1號和邵青貯2號。

表4 12個品種營養(yǎng)品質(zhì)的等權(quán)關(guān)聯(lián)度、加權(quán)關(guān)聯(lián)度和排序

圖2 加權(quán)關(guān)聯(lián)度和等權(quán)關(guān)聯(lián)度的相關(guān)性

3 討論與結(jié)論

玉米莖稈品質(zhì)是影響青貯玉米利用率的主要因素，玉米的利用率和消化率密切相關(guān)，而消化率與細(xì)胞成分和細(xì)胞壁成分有關(guān)，細(xì)胞成分是可消化的，主要包括淀粉、蛋白質(zhì)和少量脂類。細(xì)胞壁能否被消化取決于細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)、成分以及組成物質(zhì)交聯(lián)的程度［15］。因此，評價玉米莖稈品質(zhì)常用指標(biāo)有淀粉含量、粗蛋白（CP）含量、酸性洗滌纖維（ADF）含量、中性洗滌纖維（NDF）含量、木質(zhì)素含量、離體消化力和細(xì)胞壁消化力等［16，17］。粗蛋白提供動物所需的蛋白質(zhì)，其含量越高，品質(zhì)越好［18］。干物質(zhì)消化率的衡量指標(biāo)是酸性洗滌纖維含量，其含量越高，消化率越低［19］。中性洗滌纖維含量越低，可供消化的物質(zhì)就越多［20］。

較高的生物產(chǎn)量和良好的營養(yǎng)品質(zhì)是優(yōu)良青貯玉米品種的必備條件［21］。本研究先對12個青貯玉米品種的生物產(chǎn)量進(jìn)行比較，得出魯單256、登海605和青農(nóng)12居前3位，魯單258最低。同時，對這12個品種的營養(yǎng)品質(zhì)進(jìn)行比較后發(fā)現(xiàn)，營養(yǎng)指標(biāo)在各品種中呈現(xiàn)多樣性，難以通過單一指標(biāo)選擇最佳品種。而灰色關(guān)聯(lián)度分析法克服了通過單一指標(biāo)無法準(zhǔn)確評價最佳青貯玉米品種的問題。前人已在玉米［22］、飼草［23］、小麥［24］和苜蓿［25］等植物以及土壤肥力［26］的研究中運(yùn)用該法，其結(jié)果為本研究提供了依據(jù)。通過對12個青貯玉米品種的營養(yǎng)品質(zhì)進(jìn)行灰色關(guān)聯(lián)度分析發(fā)現(xiàn)，等權(quán)關(guān)聯(lián)度和加權(quán)關(guān)聯(lián)度排序基本一致，排名前3位的品種是魯單256、青農(nóng)12和登海605。因此，綜合生物產(chǎn)量及營養(yǎng)品質(zhì)，最適合在青島地區(qū)推廣種植的青貯玉米品種是魯單256、青農(nóng)12和登海605。