‘甘農(nóng)2號’黑麥品種在青海省不同區(qū)域的適應性評價

王偉強， 劉 晶， 田新會， 杜文華

(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)發(fā)展研究中心，甘肅蘭州 730070)

黑麥(SecalecerealeL.)為黑麥屬一年或越年生禾本科植物[1]。黑麥生長迅速，是禾本科牧草中適應性較強的牧草之一[2]。黑麥耐寒、耐旱，幼苗能忍受-40℃低溫[3]，分蘗能力強，并能有效地抑制雜草，可作為其他牧草很好的前作[4]。黑麥耐貧瘠，對土壤的要求不高，而且其根系十分發(fā)達，具有龐大的須根系，根系腐爛后可增加土壤腐殖質(zhì)，提高土壤肥力，促進下茬作物生長[5-6]。

國內(nèi)外對黑麥的研究主要集中在播量、行距、生產(chǎn)技術(shù)、生產(chǎn)性能、營養(yǎng)成分、生態(tài)效益、籽粒特性和食物保健等方面[7-12]。青海省屬于青藏高原向黃土高原的過渡帶，地勢由西向東呈梯形下降，地形復雜多變，自然環(huán)境差異大，年平均氣溫低[13]。黑麥具有抗寒、抗旱、抗倒伏、耐鹽堿、耐貧瘠的性能，可在該地區(qū)顯示穩(wěn)產(chǎn)優(yōu)勢，適于該地區(qū)種植。本試驗擬通過研究‘甘農(nóng)2號’黑麥在青海省海晏縣、湟中縣和平安區(qū)的生產(chǎn)性能和營養(yǎng)品質(zhì)，以確定其適應性，為‘甘農(nóng)2號’黑麥的在青海省的示范推廣提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗分別于2018和2019年在青海省海晏縣、湟中縣和平安區(qū)進行，各年限氣象狀況和試驗地概況詳見表1和表2。

表1 各年限氣象狀況Table 1 Climate condition for each year

表2 試驗地概況Table 2 Introduction of the experimental sites

1.2 試驗設計

三因素隨機區(qū)組設計，A因素為黑麥品種，設3個水平，分別為‘甘農(nóng)2號’(A1)、‘冬牧70’(A2)和‘黑飼麥’(A3)；B因素為試驗點，設3個水平：海晏(B1)，湟中(B2)，平安(B3)。C因素為年份，設2個水平，分別為2018年(C1)和2019年(C2)，3次重復。海晏、湟中和平安點的前茬作物均為燕麥。播種時間分別為2018年5月18日和2019年5月22日。

1.3 種植管理

人工劃分小區(qū)，條播，行距20 cm，播種深度3～5 cm，小區(qū)面積15 m2(=3 m×5 m)，試驗地周圍種植1 m保護行，播種量按照750萬基本苗·hm-2計算而得。播種前施過磷酸鈣3 015 kg·hm-2(含P 79 kg·hm-2)，出苗期和拔節(jié)期分別追施尿素109 kg·hm-2(含N 50 kg·hm-2)。整個牧草生育期不進行灌溉，試驗期間及時人工除草。

1.4 試驗材料

參試材料為甘肅農(nóng)業(yè)大學草業(yè)學院利用有性雜交和系譜法培育的‘甘農(nóng)2號’黑麥品種，對照品種為國審黑麥品種‘冬牧70’和青海省大面積種植的黑麥品種‘黑飼麥’。

1.5 測定項目與方法

枝條數(shù)：初花期刈割前進行。每個小區(qū)內(nèi)隨機選取1 m的樣段(邊行除外)，數(shù)樣段內(nèi)株高高于30 cm的枝條數(shù)。

株高：初花期刈割前進行。每小區(qū)隨機選取10個單株(邊行除外)，測量從地面至最高點的自然高度。10株的平均值作為該小區(qū)黑麥的株高。

鮮(干)草產(chǎn)量、鮮干比：初開花期進行。刈割每個小區(qū)內(nèi)所有植株的地上部分，留茬高度2～3 cm。稱重，得到鮮草產(chǎn)量。同時，分別取樣500 g，帶回實驗室，用130℃高溫殺青30 min，置于80℃烘箱中48 h，至恒重，計算鮮干比，并折算出干草產(chǎn)量。

營養(yǎng)品質(zhì)：待測草樣在烘箱中烘干之后，用粉碎機粉碎，過1 mm篩子，混合均勻后，隨機取出4份樣品，平行測定各項指標。

粗蛋白(crude protein,CP)：凱氏定氮法；

酸性洗滌纖維(acid detergent fiber,ADF)和中性洗滌纖維(neutral detergent fiber,NDF)：范式尼龍袋洗滌纖維分析法；

干物質(zhì)消化率(Dry matter digestibility,DMD)= 88.9-0.779×ADF(%)[14-16]。

1.6 綜合評價

用隸屬函數(shù)法對3種黑麥品種和3個試驗點的營養(yǎng)品質(zhì)進行綜合評價。

隸屬函數(shù)值[X(μ1)，X(μ2)]計算公式為：

X(μ1)=(X-Xmin)/(Xmax-Xmin)

(1)

X(μ2) =1-X(μ1)

(2)

式中：X為某一黑麥品種(或試驗點)某一指標的測定值；Xmax為所有黑麥品種(或所有試驗點)該指標的最大值；Xmin為所有黑麥品種(或試驗點)該指標的最小值。若所測指標與黑麥品質(zhì)呈正相關(guān)，則采用(1)式計算隸屬值，負相關(guān)則用(2)式。

黑麥綜合評價時，根據(jù)草產(chǎn)量、營養(yǎng)價值和干物質(zhì)消化率在黑麥生產(chǎn)中的重要程度，各指標的權(quán)重分配如表3[17]。根據(jù)表3的權(quán)重，利用公式(3)計算每個黑麥品種在每個試點的營養(yǎng)評價值。

(3)

式中：i代表黑麥品種，1代表‘甘農(nóng)2號’，2代表‘冬牧70’，3代表‘黑飼麥’；j代表試驗點，1代表海晏點，2代表湟中點，3代表平安點；k代表黑麥草產(chǎn)量及營養(yǎng)品質(zhì)，1代表干草產(chǎn)量，2代表CP含量，3代表DMD，4代表NDF含量；rij代表第i個黑麥品種、第j個試驗點下的綜合評價值；ξijk代表第i個黑麥品種第j個試驗點下的營養(yǎng)品質(zhì)指標對應的隸屬函數(shù)值；Wk代表營養(yǎng)品質(zhì)指標權(quán)重。

表3 評價指標體系的構(gòu)建及各指標權(quán)重分配Table 3 Construction of evaluation index system and weight distribution of each index

1.7 統(tǒng)計分析

用Excel 2016進行數(shù)據(jù)整理，用Origin 2018進行作圖，用SPSS 19.0中利用隨機區(qū)組設計的試驗方法對品種、試驗點、年份、品種×試驗點、品種×年份、試驗點×年份、品種×試驗點×年份間的株高、枝條數(shù)、鮮草產(chǎn)量、干草產(chǎn)量鮮干比、CP，ADF，NDF和DMD進行顯著性分析。如果差異顯著，則分別利用Duncan法進行多重比較。試驗結(jié)果以“平均數(shù)±標準誤”表示。用隸屬函數(shù)法對每個處理的草產(chǎn)量以及營養(yǎng)價值進行綜合評價。

2 結(jié)果與分析

由表4可知，單因素：除品種間株高、試驗點間鮮干比和年份間各指標無顯著差異外，其他指標間均存在極顯著差異(P<0.01)；二因素：品種×試驗點交互作用間各指標間均存在極顯著差異(P<0.01)；品種×年份交互作用間除株高和CP無顯著差異外，其余指標均存在極顯著差異(P<0.01)；試驗點×年份交互作用間各指標間均存在極顯著差異(P<0.01)；三因素：品種×試驗點×年份的交互作用間各指標間均存在極顯著差異(P<0.01)。需對上述存在極顯著差異的指標進行多重比較。

2.1 單因素間生產(chǎn)性能及營養(yǎng)品質(zhì)的差異

2.1.1單因素間生產(chǎn)性能的差異 由表5可知，在3個黑麥品種中，A1的平均枝條數(shù)極顯著高于2對照(P<0.01)；平均株高顯著低于A3(P<0.05)，與A2無顯著差異；平均鮮草產(chǎn)量極顯著高于A2(P<0.01)，與A3無顯著差異；平均干草產(chǎn)量極顯著高于2對照(P<0.01)。

3個試驗點中，B1試驗點黑麥的平均枝條數(shù)、株高、鮮草產(chǎn)量和干草產(chǎn)量均極顯著高于其他2個試驗點(P<0.01)。

2個年份間，2019年(C2)黑麥平均枝條數(shù)高于2018年(C1)，2018年(C1)黑麥平均株高、鮮草產(chǎn)量和干草產(chǎn)量高于2019年(C2)，但均無顯著差異。

表4 各試驗處理測試指標的方差分析Table 4 Variance analysis of tested indexes for each experimental treatment

表5 單因素間黑麥生產(chǎn)性能的差異Table 5 Multiple comparison of rye production performance for single factor

2.1.2單因素間營養(yǎng)品質(zhì)的差異 由表6可知，3個黑麥品種中，A1的平均CP含量極顯著高于A2(P<0.01)，與A3無顯著差異；平均ADF含量極顯著低于A2(P<0.01)，與A3無顯著差異；平均NDF含量極顯著低于2對照(P<0.01)；平均DMD極顯著高于2對照(P<0.01)。

在3個試驗點中，B1試驗點黑麥的平均CP含量和DMD極顯著高于其他2個試驗點(P<0.01)；平均ADF含量極顯著低于B3(P<0.01)，與B2無顯著差異；平均NDF含量極顯著低于其他2個試驗點(P<0.01)。

在2個年份間，2019年(C2)平均CP，ADF，NDF含量和DMD均高于2018年(C1)，但無顯著差異。

2.2 二因素交互作用間草產(chǎn)量相關(guān)性狀及營養(yǎng)品質(zhì)的差異

2.2.1品種×試驗點交互作用間草產(chǎn)量相關(guān)性狀及營養(yǎng)品質(zhì)的差異 由圖1可知，A2B1的平均株高(177.60 cm)極顯著高于除A3B1外的其他處理(P<0.01)，A1B1的平均鮮草產(chǎn)量(44.24 t·hm-2)極顯著高于除與A1B2，A3B1和A3B2外的其他處理(P<0.01)，A1B1的平均干草產(chǎn)量(15.10 t·hm-2)極顯著高于除A3B1外的其他處理(P<0.01)。

表6 單因素間黑麥營養(yǎng)品質(zhì)的差異Table 6 Multiple comparisons of the nutritional quality of rye for single factor

圖1 品種×試驗點交互作用間黑麥生產(chǎn)性能的差異Fig.1 Differences in the production performance for the interaction between rye varieties and experimental sites注：相同指標的不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。下同Note:Different lowercase letters in the same item indicate significant difference at the 0.05 level. The same as below

A1B1的平均CP含量(10.73%)極顯著高于除A3B1外的其他處理(P<0.01)，平均ADF含量(27.47%)極顯著低于除A3B1外的其他處理(P<0.01)，平均NDF含量(48.60%)極顯著低于除A3B1外的其他處理(P<0.01)，平均DMD(67.50%)極顯著高于除A3B1外的其他處理(P<0.01)(圖2)。

2.2.2品種×年份交互作用間草產(chǎn)量相關(guān)性狀及營養(yǎng)品質(zhì)的差異 由圖3可知，A3C1的平均株高(159.00 cm)顯著高于A1C1(P<0.05)，A1C1的平均鮮草產(chǎn)量(37.38 t·hm-2)顯著高于A2C2(P<0.05)，A1C1的平均干草產(chǎn)量(14.38 t·hm-2)極顯著高于其他處理(P<0.01)。

A1C1的平均CP含量(10.06%)顯著高于A2C1(P<0.05)，平均ADF含量(31.89%)極顯著低于A2C1和A2C2(P<0.01)，平均NDF含量(52.67%)極顯著低于A2C1和A2C2外的其他處理(P<0.01)，平均DMD(64.06%)極顯著高于A2C1(P<0.01)(圖4)。

2.2.3試驗點×年份交互作用間草產(chǎn)量相關(guān)性狀及營養(yǎng)品質(zhì)的差異 由圖5可知，B1C2的平均株高(169.11 cm)極顯著高于除B1C1外的其他處理(P<0.01)，B1C1的平均鮮草產(chǎn)量(50.04 t·hm-2)和干草產(chǎn)量(14.47 t·hm-2)極顯著高于其他處理(P<0.01)。

B1C2的平均CP含量(10.41%)極顯著高于除B1C1外的其他處理(P<0.01)，B1C1的平均ADF含量(32.60%)低于其他處理，但無顯著差異，B1C1的平均NDF含量(50.59%)極顯著低于除B1C2外的其他處理(P<0.01)，B1C2的平均DMD(66.14%)極顯著高于除B2C1和B2C2外的其他處理(P<0.01)(圖6)。

圖2 品種×試驗點交互作用間黑麥營養(yǎng)品質(zhì)的差異Fig.2 Differences in the nutritional quality for the interaction between rye varieties and experimental sites

圖3 品種×年份交互作用間黑麥生產(chǎn)性能差異Fig.3 Differences in the production performance for the interaction between rye varieties and years

圖4 品種×年份交互作用間黑麥營養(yǎng)品質(zhì)的差異Fig.4 Differences in the nutritional quality for the interaction of rye varieties and years

圖5 試驗點×年份交互作用間黑麥生產(chǎn)性能的差異Fig.5 Differences in the production performance for the interaction between rye experimental sites and years

2.3 三因素交互作用間草產(chǎn)量相關(guān)性狀及營養(yǎng)品質(zhì)的差異

由表7可知，A1B1C1平均枝條數(shù)極顯著高于其他處理(P<0.01)，A2B1C1平均株高極顯著高于除A2B1C2和A3B1C2外的其他處理(P<0.01)，A1B1C1平均鮮草產(chǎn)量極顯著高于除A1B2C2，A2B1C1，A3B1C1和A3B2C2外的其他處理(P<0.01)，A1B1C1平均干草產(chǎn)量極顯著高于除A3B1C1外的其他處理(P<0.01)。

圖6 試驗點×年份交互作用間黑麥營養(yǎng)品質(zhì)的差異Fig.6 Differences in the nutritional quality for the interaction between rye experimental sites and years

表7 品種×試驗點×年份交互作用的黑麥生產(chǎn)性能的多重比較Table 7 Multiple comparisons of rye production performance under the interaction of varieties,experimental sites and years

由表8可知，A1B1C1的平均CP含量極顯著高于除A1B1C2，A3B1C1和A3B1C2外的其他處理(P<0.01)，A1B1C2的平均ADF含量極顯著低于除A1B1C1，A1B2C1，A1B2C2，A2B2C1，A3B1C1和A3B1C2外的其他處理(P<0.01)，A3B1C2的平均NDF含量極顯著低于除A1B1C1，A1B1C2和A3B1C1外的其他處理(P<0.01)，A1B1C2的平均DMD極顯著高于除A1B1C1外的其他處理(P<0.01)。

表8 品種×試驗點×年份交互作用的黑麥營養(yǎng)指標的多重比較Table 8 Multiple comparisons of nutritional indexes of rye in the interaction of varieties,experimental sites and years

2.4 綜合評價

由于本試驗參試的3個黑麥品種的草產(chǎn)量、營養(yǎng)價值指標和干物消化率的表現(xiàn)不一致，無法對黑麥的營養(yǎng)價值進行精準的評測，而隸屬函數(shù)法能夠解決這一矛盾。隸屬函數(shù)法可消除單個指標帶來的片面性，使黑麥品種的草產(chǎn)量、干物質(zhì)消化率、營養(yǎng)品質(zhì)的差異有真實可比性，所以本研究利用隸屬函數(shù)法對3個參試黑麥品種的草產(chǎn)量和營養(yǎng)品質(zhì)進行了綜合評價。

由表9可知，品種×試驗點×年份交互作用的黑麥的綜合評價值表明：A1B1C1的綜合評價值最高，說明‘甘農(nóng)2號’黑麥在2年3個試驗點綜合效果最好，其中2018年海晏試驗點綜合性狀表現(xiàn)突出。

表9 品種×試驗點×年份交互作用的黑麥的綜合評價Table 9 Comprehensive evaluation of rye with interaction of varieties,experimental sites and years

3 討論

3.1 單因素間黑麥生產(chǎn)性能和營養(yǎng)品質(zhì)的差異及原因

在農(nóng)藝性狀中，株高能夠間接地反映飼草的生產(chǎn)能力[18]，而飼草的枝條數(shù)量直接決定其草產(chǎn)量[19]。飼草的營養(yǎng)品質(zhì)由其遺傳特性決定，同時受氣候和栽培技術(shù)等諸多因素影響[20-21]。本試驗表明，在3個黑麥品種中，雖然‘甘農(nóng)2號’黑麥的株高低于2對照，但由于其分枝能力較強(表2)，所以獲得了較高的草產(chǎn)量，這與李源等[22]和張銀敏等[23]的研究結(jié)果一致?！兽r(nóng)2號’黑麥的平均CP含量和DMD顯著高于2對照，平均ADF和NDF含量低于2對照，這可能是由于‘甘農(nóng)2號’黑麥的莖稈柔軟，葉量豐富。在3個試驗點中，海晏點的平均干草產(chǎn)量、平均CP含量和DMD顯著高于湟中和平安點，而平均ADF和NDF含量低于湟中和平安點，主要是因為海晏點海拔高、溫度低，作物生長緩慢，積累的營養(yǎng)物質(zhì)較豐富[24-25]。在2個年份中，由于2018年3個試驗點的水熱條件優(yōu)于2019年，因此獲得了較高草產(chǎn)量。水熱條件較好時，黑麥葉片幼嫩，因此CP含量較高，ADF和NDF含量較低，營養(yǎng)品質(zhì)較好。

3.2 二因素交互作用間對黑麥的生產(chǎn)性能和營養(yǎng)品質(zhì)的差異及原因

在品種×試驗點的交互作用中，海晏點的‘甘農(nóng)2號’黑麥平均干草產(chǎn)量最高(15.10 t·hm-2)，平均CP含量和DMD最高，平均ADF和NDF含量最低。這可能是由于海晏點的海拔高、光照時間長，使‘甘農(nóng)2號’黑麥的生長周期延長，光合作用持續(xù)時間長，草產(chǎn)量高，海晏點晝夜溫差大，‘甘農(nóng)2號’黑麥積累的營養(yǎng)更多，草品質(zhì)好。品種×年份交互作用間，2018年‘甘農(nóng)2號’黑麥的平均干草產(chǎn)量最高(14.38 t·hm-2)，平均CP含量和DMD最高，平均ADF和NDF含量最低。這可能是因為‘甘農(nóng)2號’在2018年中在黑麥生長發(fā)育期間降水量較多、溫度適宜，年積溫高，可提升飼草產(chǎn)量和營養(yǎng)品質(zhì)[26-27]。試驗點×年份交互作用間，2018年海晏點的平均干草產(chǎn)量最高(14.47 t·hm-2)，平均CP含量最高，平均ADF和NDF含量最低。這可能是由于2018年中海晏點的氣候條件和土壤肥力更適合黑麥的生長，黑麥在適宜的環(huán)境下獲得高產(chǎn)和較好的營養(yǎng)品質(zhì)[28]。

3.3 三因素交互作用間對黑麥的生產(chǎn)性能和營養(yǎng)品質(zhì)的差異及原因

品種×試驗點×年份交互作用中，2018年海晏點‘甘農(nóng)2號’黑麥的平均干草產(chǎn)量最高(18.81 t·hm-2)，平均CP含量和DMD最高，平均NDF含量最低。這有可能是因為海晏點2018年黑麥生長季降雨多，能夠滿足黑麥生長發(fā)育階段所需的水分條件，可獲得較高的草產(chǎn)量；海晏點的海拔較高，溫度低，而‘甘農(nóng)2號’黑麥能夠適應海晏點氣候寒冷的條件，積累的養(yǎng)分多，CP含量和DMD高，NDF含量低。

4 結(jié)論

從草產(chǎn)量和營養(yǎng)品質(zhì)來看，在參試的3個黑麥品種中，‘甘農(nóng)2號’黑麥明顯優(yōu)于2個對照品種。甘農(nóng)2號’黑麥在青海省不同區(qū)域飼草的生產(chǎn)性能高、營養(yǎng)品質(zhì)高，適宜在青海省海晏縣、湟中縣和平安區(qū)種植，海晏縣為黑麥最適宜的種植區(qū)，可為家畜提供優(yōu)質(zhì)的飼草。綜上表明，‘甘農(nóng)2號’黑麥更適宜于高海拔及與海晏縣氣候相似區(qū)域推廣種植。