不同甜高粱品種(系)在甘肅旱作區(qū)的產(chǎn)量與營養(yǎng)品質(zhì)比較

何振富，賀春貴，陳 平，王 斐

（甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院畜草與綠色農(nóng)業(yè)研究所，甘肅蘭州730070）

國內(nèi)外農(nóng)業(yè)經(jīng)濟的發(fā)展實踐表明，隨著草食畜牧業(yè)的發(fā)展，特別是集約化、規(guī)?；纳犸曫B(yǎng)殖業(yè)發(fā)展，飼草料缺口將進一步加大，利用傳統(tǒng)農(nóng)田，以種植糧食作物的精細方式種植飼草，即“把草當(dāng)糧來種”，擴大飼草作物種植面積，是解決粗飼料短缺問題的重要或唯一有效途徑[1]。我國黃土高原面積約6.4×105km2，跨山西、甘肅、青海、陜西省北部和寧夏回族自治區(qū)等省(區(qū))，其溝壑縱橫的山旱區(qū)占絕大部分，塬區(qū)和川區(qū)所占比例較少。這一區(qū)域的農(nóng)業(yè)也正經(jīng)歷著由旱作農(nóng)業(yè)為主導(dǎo)向以旱作舍飼草食畜牧業(yè)為主導(dǎo)的方向發(fā)展，加之該區(qū)域溝壑縱橫，交通運輸不便，選擇優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)的飼草作物，擴大種植面積，可就近就地解決飼草需求，對發(fā)展舍飼旱作草食畜牧業(yè)意義重大。

甜高粱(sweet sorghum)是栽培高粱(Sorghum bicolor)中莖內(nèi)多汁、莖內(nèi)薄壁組織中能積累大量糖分的一個類群[2]。1851年，美國引進中國甜高粱琥珀(Amber)種植并逐漸認識到其作為飼料的價值[3]，先后引進其他甜高粱品種，作為飼用作物應(yīng)用至今。因甜高粱抗旱、耐貧瘠、耐鹽堿、生物產(chǎn)量高、光合能力極高[4]的特性，作為優(yōu)良的飼料作物，具有營養(yǎng)價值高、適口性好的特點，在美國、印度、澳大利亞等多個國家和地區(qū)已被廣泛種植[5]。如今，利用現(xiàn)代育種技術(shù)，現(xiàn)已培育出莖稈多汁、含糖的不同類型甜高粱，如傳統(tǒng)非光敏型品種、光敏型高丹草品種及一些蘇丹草品種，通過青貯、干草、青飼和放牧進行利用。我國在甜高粱飼料化應(yīng)用方面起步較晚，主要針對適應(yīng)性[6]，耐鹽性[7]、海拔高度[8]、除草劑篩選[9]、刈割時期[10]、青貯加工[11]和飼喂價值[12]等方面開展了相關(guān)研究。但在以往的研究中多將不同類型的甜高粱放在一起比較研究[6,13]，針對傳統(tǒng)非光敏型品種在甘肅山旱地區(qū)的研究未見報道。研究表明，品種在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的貢獻率可達30%[14]，然而我國幅員遼闊，因地制宜引進篩選適宜當(dāng)?shù)貧夂驐l件的優(yōu)良品種[15]，對保證高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)飼草生產(chǎn)尤為重要。為此，本研究選擇15個傳統(tǒng)非光敏型甜高粱品種(系)，在甘肅省牛羊大縣–東鄉(xiāng)族自治縣黃土高原山旱區(qū)梯田地對其適應(yīng)性及表現(xiàn)進行研究，以期為優(yōu)質(zhì)飼用甜高粱在甘肅山旱區(qū)的推廣應(yīng)用提供理論與技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2019年4月–9月在甘肅省臨夏回族自治州東鄉(xiāng)族自治縣高山鄉(xiāng)灑勒村(35o70′46″N，103o54′88″E)進行。試驗地處黃土高原丘陵地帶，屬溫帶半干旱氣候區(qū)。全縣海拔1 735～2 664 m，平均海拔2 199.5 m，年均氣溫6.4℃，年均降水量350 mm左右，年蒸發(fā)量高達1 387 mm，日照時數(shù)2 500 h以上，全年無霜期138 d左右。試驗地為梯田，海拔2 078 m，播前0?20 cm土層土壤有機質(zhì)12.2 g·kg?1,有效磷1.37 mg·kg?1，堿解氮36.4 mg·kg?1，速效鉀308 mg·kg?1，pH 8.58，全鹽量0.066%。作物生長期內(nèi)降水量為346.40 mm，全年降水量為459.10 mm；≥ 0℃年積溫3 214.4℃·d，≥10℃年積溫2 511.3℃·d。

1.2 試驗材料

試驗選用15個甜高粱品種(系)，其中遼甜1號、遼甜3號和遼甜6號由遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院國家高粱改良中心提供，隴甜高1號和隴甜高2號品系由甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院畜草與綠色農(nóng)業(yè)研究所提供，晉甜雜3號和晉甜1401由山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院高粱研究所提供，壯牧0018、壯牧9001、壯牧9006、壯牧79141、壯牧79152由百綠公司提供，2018JT-7由甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所提供，F(xiàn)968由中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所提供，能飼2號由河北農(nóng)林科學(xué)院谷子研究所提供，這些品種(系)均為傳統(tǒng)非光敏型甜高粱品種。

1.3 試驗設(shè)計

采用隨機區(qū)組設(shè)計，以品種(系)為試驗因素，共設(shè)15個處理，每個處理3次重復(fù)，每個小區(qū)為1個重復(fù)，共45個小區(qū)，小區(qū)面積為18 m2(6 m ×3 m)。翻耕整地時施肥量為尿素300 kg·hm?2、普通過磷酸鈣1 200 kg·hm?2和 磷酸二胺150 kg·hm?2，深 翻 整地、旋后鋪膜，采用全膜雙壟溝穴播(帶寬100 cm，每帶起底寬50 cm、高15～20 cm的小壟，兩壟中間為播種溝。選用120 cm寬的地膜，邊起壟邊覆膜，膜與膜之間不留空隙，相接處用土壓住地膜，每隔200 cm壓土腰帶)進行種植。種植密度為5 500株·hm?2(行距50 cm，株距24 cm)，間苗后每穴留苗1株，不去除分蘗，各小區(qū)種植6行，試驗地四周設(shè)保護行。適時進行田間雜草防除，其他田間管理方式同大田生產(chǎn)。試驗于4月25日播種，霜降前(9月20日)統(tǒng)一收獲測產(chǎn)，按當(dāng)?shù)厍噘A飼料作物均在9月中下旬收獲的慣例，各品種均在此時段同時收獲，以篩選出符合當(dāng)?shù)馗髦贫刃枨蟮钠贩N，而沒有按每個品種最佳收獲期分別收獲。

1.4 測定指標(biāo)與方法

1.4.1 產(chǎn)草量測定

產(chǎn)草量為單位面積土地上所收獲地上部分的全部產(chǎn)量，以干物質(zhì)重量為產(chǎn)草量指標(biāo)。田間整株取樣稱鮮重后，切斷至10～20 cm，用自封袋密封后送實驗室測定水分及干物質(zhì)產(chǎn)量(105℃恒重法)[16]。每處理各小區(qū)收獲時，去掉兩側(cè)邊行(兩側(cè)各1行)，收中間行數(shù)計產(chǎn)，留茬高度平均為10 cm。

收獲時各品種所處生育階段不同，其中遼甜1號、遼甜3號、遼甜6號、能飼2號、晉甜1401、壯牧0018、壯牧9006和隴甜1號均處乳熟期，晉甜雜3號、F968、壯牧79141和2018JT-7處開花期，壯牧9011、壯牧79152和隴甜2號處抽穗期。

1.4.2 品質(zhì)指標(biāo)測定

對各處理的植株分別進行取樣測定分析，全部在收獲時取樣。結(jié)合前述的產(chǎn)草量測定，將測定完水分的干樣混勻后，切斷至1 cm，再次混勻，用旋風(fēng)磨打碎(0.425 mm)處理，裝入自封袋待測。樣本送甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)測試中心實驗室測定。各營養(yǎng)指標(biāo)測定和計算方法如下：粗蛋白(CP)參照GB/T 6432?1994[17]測定，中性洗滌纖維(NDF)參照GB/T 20806?2006[18]測定；酸性洗滌纖維(ADF)參照NY/T 1459?2007[19]測定；可溶性糖(WSC)采用氰化鹽法測定[20]；總可消化營養(yǎng)物(TDN)計算得出[21]，計算公式為TDN= 81.38+ (CP×0.36) ? (ADF×0.77)。

單位面積某種營養(yǎng)物質(zhì)產(chǎn)量為計算得出，計算公式為：單位面積某營養(yǎng)物質(zhì)產(chǎn)量=單位面積干物質(zhì)產(chǎn)量×某營養(yǎng)成分含量。

1.4.3 綜合評價

采用模糊數(shù)學(xué)隸屬函數(shù)法對15個甜高粱品種(系)的不同性狀指標(biāo)進行綜合分析[22-23]。

當(dāng)該指標(biāo)與生產(chǎn)性能正相關(guān)時，采用公式：

當(dāng)該指標(biāo)與生產(chǎn)性能呈負相關(guān)時，采用公式：

式中：Xij表示第i種類j指標(biāo)的隸屬函數(shù)值；X表示某一指標(biāo)某一品種重復(fù)的相對值(平均值)；Xjmax和Xjmin表示某一指標(biāo)15個品種(系)所有重復(fù)中的最大值和最小值[24]。最后求出同一甜高粱品種(系)各指標(biāo)的隸屬函數(shù)值累加后的平均值，并進行排序。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2016進行數(shù)據(jù)處理和圖表制作，DPS 9.50統(tǒng)計軟件統(tǒng)計分析，均值間比較采用Duncan法。

2 結(jié)果與分析

2.1 營養(yǎng)成分含量的比較

各品種CP含量從高到低依次為遼甜3號>壯牧0018>壯牧79152> 壯牧9006>遼甜6號> 遼甜1號> 壯牧79141>壯牧9011 >晉甜1401>F968>2018JT-7>能飼2號> 隴甜高2號> 隴甜高1號> 晉甜雜3號。遼甜3號最高，為7.61%，晉甜雜3號最低，為5.57%，顯著(P<0.05)的低于遼甜3號、壯牧0018和壯牧79152；其他各品種間差異均不顯著(P>0.05)(表1)。

各品種NDF含量從低到高依次為晉甜雜3號<遼甜1號< 能飼2號< 2018JT-7< 晉甜1401<隴甜高2號< 隴甜高1號<遼甜3號< 壯牧0018<遼甜6號< 壯牧90060.05)(表1)。

表1 各品種營養(yǎng)成分含量的分析Table 1 Analysisof nutrient content in different cultrivars

各品種ADF含量從低到高依次為遼甜1號<晉甜雜3號< 遼甜3號< 隴甜高2號<能飼2號<晉甜1401<隴甜高1號< 壯牧0018< 遼甜6號<壯牧9006 <2018JT-7 0.05)(表1)。

各品種TDN含量從高到低依次為遼甜1號>晉甜雜3號> 遼甜3號> 隴甜高2號>能飼2號>晉甜1401>壯牧0018>隴甜高1號> 遼甜6號>壯牧9006 >2018JT-7 >F968>壯牧79141>壯牧9011>壯牧79152，其中遼甜1號為62.50%，極顯著(P<0.01)高于2018JT-7、F968、壯牧79141、壯牧9011和壯牧79152，顯著(P<0.05)高于晉甜1401、壯牧0018、隴甜高1號、遼甜6號和壯牧9006，與晉甜雜3號、遼甜3號、隴甜高2號和能飼2號間差異不顯著(P>0.05)(表1)。

各品種WSC含量從高到低依次為2018 JT-7>隴甜高2號> 晉甜雜3號> 晉甜1401>遼甜3號>壯牧9011>隴甜高1號> F968>壯牧0018>遼甜1號>能飼2號> 壯牧9006>遼甜6號> 壯牧79152> 壯牧79141，其中2018 JT-7為27.77%，顯著(P<0.05)高于能飼2號、壯牧9006、遼甜6號、壯牧79152和壯牧79141，與其他品種間差異不顯著(P>0.05)(表1)。

2.2 營養(yǎng)物質(zhì)產(chǎn)量的比較

各品種CP產(chǎn)量從高到低依次為壯牧79141>2018JT-7>遼甜3號>晉甜雜3號> 壯牧79152>壯牧9006>遼甜6號> 壯牧0018>F968>隴甜高2號>遼甜1號> 壯牧9011> 晉甜1401>隴甜高1號>能飼2號，壯牧79141為1.31 t·hm?2，雖然各品種CP產(chǎn)量高低不一，但差異并不顯著(P>0.05)(圖1)。

各品種TDN產(chǎn)量從高到低依次為晉甜雜3號>2018JT-7>壯牧79141 >遼甜3號>隴甜高2號>遼甜6號>壯牧9006>F968>壯牧79152>遼甜1號> 隴甜高1號 > 能飼2號> 壯牧0018> 晉甜1401>壯牧9011，晉甜雜3號為12.67 t·hm?2，與2018JT-7和壯牧79141差異不顯著(P>0.05)，顯著(P<0.05)高于遼甜3號、遼甜6號、F968、壯牧9006、壯牧79152、隴甜高1號和隴甜高2號，極顯著(P<0.01)高于遼甜1號、能飼2號、晉甜1401、壯牧0018和壯牧9011(圖1)。

圖1 各品種營養(yǎng)物質(zhì)產(chǎn)量比較Figure 1 Comparison of nutrient yield of different cultrivars

2.3 產(chǎn)草量比較

干物質(zhì)產(chǎn)量從高到低依次為晉甜雜3號>2018JT-7>壯牧79141>壯牧79152>遼甜6號>壯牧9006>隴甜高2號>遼甜3號> F968> 隴甜高1號> 壯牧0018> 能飼2號> 遼甜1號> 晉甜1401>壯牧9011，晉甜雜3號干物質(zhì)產(chǎn)量為20.63 t·hm?2，極顯著(P<0.01)高于遼甜1號、能飼2號、晉甜1401、壯牧0018和壯牧9011，顯著(P<0.05)高于F968和隴甜高1號，與其他品種差異不顯著(P>0.05)(圖2)。

圖2 各品種產(chǎn)草量比較Figure 2 Comparison of grass yield of different cultrivars

2.4 牧草生產(chǎn)性能綜合評價

采用模糊數(shù)學(xué)的隸屬函數(shù)法，對供試的15個甜高粱品種(系)的產(chǎn)草量和營養(yǎng)價值進行綜合評價，將各品種的CP含量、WSC含量、NDF含量、ADF含量和干物質(zhì)產(chǎn)量的隸屬函數(shù)值進行計算，取平均值。其中NDF含量和ADF含量為反隸屬函數(shù)，其他均為正隸屬函數(shù)。隸屬函數(shù)均值越大說明該品種(系)的綜合價值越高，綜合生產(chǎn)性能越好，并對不同品種(系)的隸屬函數(shù)均值進行排序。計算結(jié)果如表2所列，平均隸屬函數(shù)值較高的品種(系)為晉甜雜3號、2018NJT-7、遼甜3號，分別為0.669、0.629、0.625，可以大面積在該地區(qū)種植；中等品種(系)為遼甜1號、隴甜2號、晉甜1401、壯牧0018、遼甜6號、隴甜1號、能飼2號，分別為0.597、0.592和0.564、0.548、0.516、0.504和0.502，這些品種(系)可在該地區(qū)適當(dāng)種植；較差的品種為壯牧9006、F968、壯牧79141，分別為0.495、0.477和0.421，不建議在該地區(qū)種植。表現(xiàn)最差的品種為壯牧79152和壯牧9011，分別為0.391和0.350，不適宜在該地區(qū)種植。

表2 不同品種(系)隸屬函數(shù)值Table 2 Membership function values of different cultrivars

3 討論

3.1 主要營養(yǎng)成分含量和產(chǎn)量的比較

根據(jù)牧草質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，CP含量高、NDF和ADF含量相對越低的牧草其營養(yǎng)價值越高。相反，CP含量越低、NDF和ADF含量越高的牧草其營養(yǎng)價值越低[25]。本研究得出，各品種間主要營養(yǎng)物質(zhì)含量差異明顯，除ADF與TDN含量在各品種間的排序基本一致外，其余營養(yǎng)物質(zhì)含量在各品種間的排序無規(guī)律，由于TDN含量是由CP和ADF含量兩者計算得出，因此當(dāng)CP含量數(shù)值差距較小時，TDN含量受ADF含量的影響更加明顯，從而使各品種間的TDN與ADF含量排序基本一致。造成營養(yǎng)品質(zhì)差異顯著除了品種間的因素外，還應(yīng)與各品種的生育期不同有關(guān)，何振富等[26]研究得出，同品種光敏型高丹草(Sorghum-sudangrass hybrid)的CP、ADF、NDF和TDN含量均隨著生育期的不同而變化，劉建寧等[27]在高丹草的研究中也得出了相同的結(jié)論。本研究得出遼甜1號和遼甜3號CP含量明顯高于同品種在新疆奇臺縣和瑪納斯縣的研究結(jié)果[28]；本研究得出晉甜雜3號CP和WSC含量明顯高于2012年全國高粱品種區(qū)域試驗結(jié)果[29]；可以看出不同區(qū)域?qū)ν惶鸶吡黄贩N的營養(yǎng)成分也有很大的影響。甜高粱WSC主要貯存于莖稈中，莖稈的含糖量是衡量其品質(zhì)的重要參數(shù)，這對于生產(chǎn)乙醇和青貯飼料至關(guān)重要[30]，含糖量是影響高粱青貯品質(zhì)和適口性的一個重要因素[31]，對適口性和有機質(zhì)消化率是否有影響還有待考究[32]，在營養(yǎng)成分TDN分析中，并沒有考慮甜高粱含糖量較高這一事實，因此，本研究得出WSC含量較高的2018JT-7等品種(系)可作為青貯加工利用的優(yōu)先選擇。牧草單位面積的營養(yǎng)成分產(chǎn)量取決于其營養(yǎng)成分含量和干物質(zhì)產(chǎn)量的共同作用，本研究得出，供試各品種CP和TDN的產(chǎn)量與其含量、干物質(zhì)產(chǎn)量的排序均不一致，這是由于當(dāng)兩個品種某一指標(biāo)數(shù)值相差不大，而另一指標(biāo)數(shù)值反相相差較大時所至。這與何振富等[33]關(guān)于光敏型高丹草CP和TDN產(chǎn)量與干物質(zhì)產(chǎn)量變化趨勢一致的結(jié)果不一致，可能是品種類型不同或是地域不同所致，還需要進一步研究探討。

從營養(yǎng)物質(zhì)含量和營養(yǎng)物質(zhì)產(chǎn)量上可以看出，甜高粱品質(zhì)存在品種差異性和地域差異性[28]，因此發(fā)展甜高粱種植需因地制宜，將某一品種播在適宜的生長環(huán)境中是獲取高質(zhì)量甜高粱飼草的重要保證。

3.2 產(chǎn)草量的比較

不同品種的農(nóng)作物遺傳潛力不同，自然環(huán)境通過影響農(nóng)作物遺傳潛力的表達來影響作物的生長發(fā)育，最終影響作物的產(chǎn)量及品質(zhì)[33]，本研究得出，在本試驗種植條件下，供試各品種間的干物質(zhì)產(chǎn)量存在顯著性差異，郝正剛和魏玉清[34]研究也表明，同一地區(qū)的不同基因型之間產(chǎn)量存在差異。本研究得出的遼甜1號和遼甜3號產(chǎn)草量明顯低于同品種馮斗等[35]在南寧的試驗結(jié)果，明顯高于再吐尼古麗·庫爾班等[28]在新疆奇臺縣和瑪納斯縣的研究結(jié)果，本研究得出晉甜雜3號的產(chǎn)草量與其在2012年全國高粱品種區(qū)域試驗結(jié)果基本一致[29]，說明不同區(qū)域?qū)ν惶鸶吡黄贩N的生物產(chǎn)量影響明顯。

3.3 綜合評價結(jié)果探討

綜合試驗結(jié)果來看，產(chǎn)草量和營養(yǎng)品質(zhì)在各品種(系)間的表現(xiàn)并不一致，說明以單一某個指標(biāo)評價其生產(chǎn)性能具有一定的局限性和片面性[36]，因而本研究基于各品種的產(chǎn)草量和養(yǎng)分含量指標(biāo)，對不同品種(系)采用了隸屬函數(shù)法進行評價。隸屬函數(shù)法(subordinate function values analysis)[37-38]是一種較為常用的綜合評價方法，可以對作物產(chǎn)量、品質(zhì)等多個相關(guān)指標(biāo)同時進行綜合而全面的評價，可以系統(tǒng)、直觀地對供試牧草品種做出評價，具有較好的說服力。本研究運用隸屬函數(shù)法較為客觀地評價了供試15個甜高粱品種(系)的生產(chǎn)性能。結(jié)果顯示，晉甜雜3號、2018JT-7和遼甜3號的得分較高，各項指標(biāo)和性狀較好，適合試驗地區(qū)或氣候條件相近的地區(qū)種植。值得注意的是，通過隸屬函數(shù)計算比較發(fā)現(xiàn)，雖然品種壯牧79141和壯牧79152的干物質(zhì)產(chǎn)量表現(xiàn)較好，但其酸性洗滌纖維和中性洗滌纖維在所有供試材料中表現(xiàn)最差，可溶性糖含量表現(xiàn)最低，綜合分析后其隸屬函數(shù)值也較低，說明運用隸屬函數(shù)法對不同品種牧草進行綜合評價是切實可行的[39]。

4 結(jié)論

各品種(系)間的主要營養(yǎng)成分含量、產(chǎn)草量和總可消化營養(yǎng)物產(chǎn)量均存在顯著差異，粗蛋白產(chǎn)量差異不顯著，且各品種(系)的排序也不一致；隸屬函數(shù)分析顯示，晉甜雜3號、2018JT-7和遼甜3號適合在甘肅臨夏地區(qū)或氣候相近地區(qū)種植。