迪慶高海拔高寒地區(qū)秋播小黑麥引種試驗

劉彥培，薛世明，蔡 明，張博琰，段佳鑫，侯潔瓊，徐 馳，匡崇義，吳夢霞，高月娥，袁福錦，張美艷

（云南省草地動物科學研究院，云南 昆明 650212）

小 黑 麥(×TriticosecaleWittmack) 是 小 麥屬(Triticum)和黑麥屬(Secale)通過有性雜交并用染色體工程育種方法培育而成的新型禾本科糧飼兼用型作物[1-2]。具有產(chǎn)量高、分蘗能力強、營養(yǎng)品質(zhì)好、適口性好、耐寒、耐旱、耐弱酸等特點[3-6]。草質(zhì)柔嫩，可作為青綠飼草直接飼喂牲畜，也可以調(diào)制成青貯或青干草。張文娟等[7]研究表明，利用小黑麥干草飼喂奶牛，可顯著提高產(chǎn)奶量，增加經(jīng)濟效益和降低養(yǎng)殖成本。小黑麥籽實產(chǎn)量顯著低于其親本小麥(Triticum aestivum)，但飼草產(chǎn)量較高，適合與其他作物輪作[8]。

迪慶藏族自治州位于“世界屋脊”青藏高原的東南緣，是云南省唯一的藏族聚集地，屬于老、少、邊、遠、窮地區(qū)。青藏高原由于其獨特的地理位置，是世界上平均海拔最高、面積最大、太陽輻射較強的自然地理單元，在保障國家生態(tài)安全、發(fā)展高寒生態(tài)草牧業(yè)和改善當?shù)孛裆确矫婢哂惺种匾膽?zhàn)略意義[9-11]。牦牛養(yǎng)殖是迪慶高寒地區(qū)的主要產(chǎn)業(yè)，發(fā)展牦牛健康養(yǎng)殖是幫助農(nóng)牧民實現(xiàn)美好生活的根本途徑[12]，然而該地區(qū)年有效積溫低，牧草生長季主要集中在 5 月 ? 9 月，冷季長達6 個月，草地生產(chǎn)力十分低下，優(yōu)質(zhì)飼草供應嚴重不足，導致家畜冷季嚴重掉膘和幼犢的死亡[13]。因此尋求優(yōu)質(zhì)飼草的全年均衡供應顯得十分重要。高海拔高寒地區(qū)，一直實行“一年一熟”的種植制度，冷季(10 月至次年4 月)時大部分田地處于閑置狀態(tài)，無法滿足放牧家畜的營養(yǎng)需求。且田地冬春季閑置不僅造成了降雪資源、光熱資源的浪費，降低了農(nóng)業(yè)資源的利用效率，還因土地裸露造成了水土流失等生態(tài)環(huán)境問題。因此，將耐寒性強的小黑麥/黑麥(Secale cereale)引入迪慶高海拔高寒地區(qū)，接夏播玉米(Zea mays)后茬，與之輪作，充分利用冬春季降雪資源和光熱資源來生產(chǎn)飼草，以補充當?shù)卦绱汉拖某鯐r牦牛養(yǎng)殖的粗飼料所需，實現(xiàn)經(jīng)濟效益和生態(tài)效益雙贏。在此背景下，本研究在香格里拉地區(qū)利用冬閑田開展秋季種植小黑麥品比試驗，種植時間以青貯玉米收獲時間為依據(jù)，通過研究秋播小黑麥在香格里拉地區(qū)的生物產(chǎn)量表現(xiàn)和營養(yǎng)品質(zhì)差異，以篩選出適宜在迪慶高寒地區(qū)秋季種植的小黑麥品種，為擴充牦牛的冬春季飼草資源提供物質(zhì)基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于云南省迪慶藏族自治州香格里拉市小中甸鎮(zhèn)和平村委會降給村小組(27°30′2" N，99°48′37" E)。海拔高度3 277 m，年均溫5.85 ℃，月平均最高溫19.2 ℃ (6 月)，月平均最低溫?11.2 ℃(1 月)，極端最高溫25.6 ℃ (6 月)，極端最低溫?23.9 ℃(1 月)，≥ 0 ℃年積溫2 657.2 ℃·d，≥ 10 ℃年積溫1 849.7 ℃·d。年均降水量650 mm，80%的降水集中在6 月? 9 月，7 月降水最多，平均降水量157.4 mm，無霜期120 d。土壤為亞高山草甸土，質(zhì)地為黃壤。

續(xù)表1Table 1 (Continued)

1.2 試驗設計

2019 年11 月4 日? 5 日，在迪慶藏族自治州香格里拉市小中甸鎮(zhèn)和平村委會降給村小組種植小黑麥和黑麥。供試14 個品種(表1)，其中供試品種優(yōu)能由北京正道公司提供，冀飼1 號、冀飼2 號、冀飼3 號、中飼1048 小黑麥以及冬牧70 黑麥由河北省農(nóng)林科學院旱作農(nóng)業(yè)研究所提供，C10、C35、C16、C25、C6、甘農(nóng)2 號小黑麥由甘肅農(nóng)業(yè)大學草業(yè)學院提供，馬龍黑麥和會澤黑麥為云南地方品種，由云南省草地動物科學研究院提供。采取條播種植，間距20 cm，小區(qū)布置采取完全隨機設計，小區(qū)面積4 m × 5 m，每個品種3 次重復，播種量120 kg·hm?2，整個試驗期間未進行灌溉和施肥，苗期也未進行除雜。試驗前期做過關于黑麥、小黑麥和燕麥(Avena sativa)在香格里拉地區(qū)秋播試驗，得出燕麥在香格里拉地區(qū)無法越冬，小黑麥和黑麥能夠正常越冬。因此選擇小黑麥和黑麥作為試驗材料。

1.3 指標測定

1.3.1 農(nóng)藝性狀測定

2020 年6 月20 日，測定供試小黑麥(黑麥)品種的生育期、株高和鮮重。其中，株高用3 m 塔尺測量其自然株高，每小區(qū)隨機選擇10 株測定；鮮草產(chǎn)量采取去除隔離行(2 行)方法，留茬8 cm 刈割，稱取鮮重，換算單位面積的鮮草產(chǎn)量。干鮮比測定：每小區(qū)隨機選擇30 株，鍘短(20 cm 左右)，稱量其鮮重，田間晾曬1 d (試驗點沒有烘干設備)，帶回實驗室后，65 ℃烘干至恒重(14 h)，測定其干重?？鼓嫘杂^測，主要觀測試驗期間供試品種是否發(fā)生銹病和倒伏現(xiàn)象。

1.3.2 營養(yǎng)品質(zhì)測定

測定產(chǎn)量時，每小區(qū)隨機選擇30 株，鍘短混勻，取1 kg 全株新鮮樣品，先晾曬1 d，然后帶回實驗室烘干，粉粹過篩(1 mm)，用于測定營養(yǎng)成分。采用常規(guī)養(yǎng)分測定方法進行粗蛋白(crude protein，CP)、粗 脂 肪(ether extract，EE)、粗 灰 分(crude ash，CA)、粗纖維(crude fiber，CF)、中性洗滌纖維(neutral detergent fiber，NDF)、酸 性 洗 滌 纖 維(acid detergent fiber，ADF) 和酸性洗滌木質(zhì)素(acid detergent lignin,ADL)含量的測定[18]，可溶性糖(soluble sugar，SS)含量采用蒽酮比色法分析測定[19]。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

采用SPSS 19.0 軟件進行單因素方差分析和Duncan’s 多重比較，采用Sigmaplot 10.0 軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同供試小黑麥(黑麥) 品種的農(nóng)藝性狀比較

供試小黑麥品種中，除了冀飼3 號小黑麥處于抽穗期之外，其余小黑麥均處于開花期，而供試黑麥品種均處于抽穗期(表2)。這表明除了冀飼3 號小黑麥外，其余供試小黑麥生育期整體早于黑麥，表現(xiàn)出早熟特性。在迪慶高寒地區(qū)，與青貯玉米開展輪作較為適宜。

表2 不同供試小黑麥和黑麥品種的農(nóng)藝性狀比較Table 2 Comparison of agronomic characteristics among different trial triticale and rye varieties

供試飼草中，冀飼3 號小黑麥和冬牧70 黑麥的株高較高，分別為1.51 和1.48 m，顯著高于其他供試品種(P< 0.01)，其次是冀飼1 號、冀飼2 號、中飼1048 小黑麥和會澤、馬龍黑麥。供試小黑麥品種中，鮮草產(chǎn)量較高的是中飼1048、C6、優(yōu)能和冀飼3 號 小 黑 麥，分 別 是28.0、27.3、26.9 和26.0 t·hm?2；其次是C10 和冀飼1 號小黑麥，顯著高于其他小黑麥品種(P< 0.05)；供試黑麥品種中，冬牧70 的鮮草產(chǎn)量較高，與會澤黑麥差異不顯著(P> 0.05)，二者顯著高于馬龍黑麥(P< 0.01)。不同供試飼草的干草產(chǎn)量間有差異顯著(P< 0.05)，其中冀飼1 號、冀飼3 號、冀飼2 號、中飼1048、優(yōu)能、C10、C6 小黑麥的干草產(chǎn)量較高，顯著高于甘農(nóng)2 號、C16 和C25 小黑麥的產(chǎn)量(P< 0.05)。供試黑麥品種間的干草產(chǎn)量差異不顯著(P> 0.05)。供試黑麥品種均存在倒伏現(xiàn)象，其中進入開花期后，倒伏較為嚴重的是冬牧70 和會澤黑麥，大片倒伏，倒伏率均達90%，其次是馬龍黑麥，而供試小黑麥未出現(xiàn)倒伏現(xiàn)象，抗倒伏能力強。試驗期間，供試小黑麥和黑麥品種均未觀測到有銹病發(fā)生。

2.2 不同供試小黑麥(黑麥) 品種的營養(yǎng)品質(zhì)比較

不同供試飼草品種之間的營養(yǎng)成分存在顯著差異(P< 0.05) (表3 和圖1)。其中，C35、優(yōu)能、冀飼2 號、C10、C16 小黑麥的粗蛋白含量較高，均在7.03%以上，其次是C25、甘農(nóng)2 號小黑麥、冀飼3 號和中飼1048 小黑麥，其粗蛋白含量均顯著高于冀飼1 號小黑麥和其他供試黑麥品種(P< 0.05)。可溶性糖含量最高的是甘農(nóng)2 號小黑麥，為25.36%，其次是C25、C35 和C16，顯著高于中飼1048 小黑麥和其他供試黑麥品種(P< 0.05)；且供試小黑麥的可溶性糖含量整體顯著高于供試黑麥品種(P< 0.05)。從粗纖維(CF)、酸性洗滌纖維(ADF)、中性洗滌纖維(NDF)指標來看，含量較低的有C16、C25、優(yōu)能、冀飼2 號、冀飼1 號和甘農(nóng)2 號。冀飼3 號的CF 和ADF 含量較低，NDF 含量卻較高。不同供試飼草品種的酸性洗滌木質(zhì)素(ADL) 含量間存在顯著差異(P< 0.05)。其中，除了C10 小黑麥的ADL 含量與冬牧70 黑麥差異不顯著(P> 0.05)之外，其余供試小黑麥的ADL 含量均極顯著低于供試黑麥品種(P<0.01)。供試飼草品種間的粗脂肪(EE) 含量存在顯著 差 異(P< 0.05)，其 中 優(yōu) 能、C10、C16、C35、C6、C25 小黑麥與馬龍、冬牧70 黑麥間的EE 含量差異均不顯著(P> 0.05)，但顯著高于除C25 以外的其他供試品種(P< 0.05)。不同供試飼草品種間的粗灰分(CA)含量存在顯著的差異(P< 0.05)，其中，優(yōu)能小黑麥的CA 含量最高，顯著高于其他供試品種(P< 0.05)，其 次 是 冀 飼2 號 和 冀 飼3 號 小 黑 麥。CA 含量較低的是冬牧70 黑麥和馬龍黑麥。綜合各項指標，供試材料小黑麥品種中C35、冀飼2 號、C10、優(yōu)能、C16、甘農(nóng)2 號的營養(yǎng)價值整體優(yōu)于其他供試小黑麥品種和黑麥品種。

圖1 不同供試小黑麥和黑麥品種全株粗蛋白含量和可溶性糖含量的差異Figure 1 Differences in crude protein content and soluble sugar content of whole plant among different trial varieties of triticale and rye

表3 不同供試小黑麥和黑麥品種全株營養(yǎng)品質(zhì)的差異Table 3 Differences in the whole plant nutrient content among different trial varieties of triticale and rye

3 討論

3.1 開展飼草輪作的重要性

任繼周和林慧龍[20]提出，農(nóng)區(qū)種草是促進農(nóng)業(yè)系統(tǒng)發(fā)展、保障糧食安全的重大舉措。在國外發(fā)達國家，飼草業(yè)通常占種植業(yè)的1/3，輪作是種植業(yè)的主要方式，構(gòu)建合理的“糧?經(jīng)?飼”三元結(jié)構(gòu)是促進農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)合理化的根本途徑[21]。玉米連作通常會降低土壤有益微生物的數(shù)量，增加有害真菌比例，導致病害發(fā)生[22]，合理輪作可在一定程度上改良土壤性狀和微生物環(huán)境，增加土壤大團聚體含量，增強土壤結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和保水能力，進而有效降低病害發(fā)生率[23-24]。實行草田輪作是保障我國糧食安全、減少耕地壓力、實現(xiàn)“藏糧于草”的一種經(jīng)濟而又安全的有效方式[25]，既可為草食家畜提供優(yōu)質(zhì)飼草，還可促進前茬糧食或飼用作物產(chǎn)量的增加[26-28]，改良土壤肥力，達到用地和養(yǎng)地的高效耦合。

李長忠等[29]調(diào)研得出，糧飼輪作模式下的單位面積純收入較高，是糧食作物單播的4 倍以上。玉米與紫花苜蓿(Medicago sativa)輪作，無論是兩年苜蓿一年玉米，還是一年苜蓿一年玉米，玉米產(chǎn)量均比玉米連作條件下增加20%～30%[30]。余長林和陳功[31]在云南富源縣海拔2 100 m 的坡改梯田上，夏播玉米輪作燕麥和光葉紫花苕(Vicia villosa)，用來育肥西門塔爾雜交肉牛，取得較好的成效，每頭每天飼喂青貯玉米15 kg + 燕麥與光葉紫花苕青干草5 kg + 濃縮飼料0.8 kg，每頭牛平均日增重達0.96 kg。石鵬飛等[32]在華北海河低平原區(qū)開展糧飼輪作和間作模式研究得出，高丹草(Sorghum bicolor×S. sudanense)→多 花 黑 麥 草(Lolium multiflorum)輪作、春玉米→多花黑麥草輪作、春玉米與紫花苜蓿間作均可獲得較高的干物質(zhì)產(chǎn)量、營養(yǎng)產(chǎn)量和光能利用率。在山東東營市開展的飼用小黑麥與棉花(Gossypium hirsutum)輪作[33]、在山西晉中地區(qū)開展的冬牧70 與青貯玉米輪作[34]和在華北平原開展的冬牧70 黑麥→雙季飼用玉米輪作模式[35]均取得較好的產(chǎn)量和實施成效，以上研究均表明小黑麥和黑麥在與其他作物輪作中具有很好的應用潛力。

3.2 開發(fā)冬閑田種植飼草的意義

利用冬閑田種植優(yōu)質(zhì)飼草，發(fā)展營養(yǎng)體農(nóng)業(yè)，實行糧草輪作、草草輪作，既能充分利用冬季的光熱資源，又解決了冬季粗飼料不足的問題，有效促進了農(nóng)牧業(yè)的高效耦合[36]。迪慶藏族自治州作為我國重要的牦牛生產(chǎn)基地，對飼草的需求量大。據(jù)報道，迪慶州高海拔高寒地區(qū)2019 年冬閑田面積達4733.3 hm2[37]，并未得到充分利用。因此，探索出適合在當?shù)厍锒痉N植的牧草生產(chǎn)模式對促進當?shù)夭菔承竽翗I(yè)發(fā)展、充分利用冬閑田資源、幫助當?shù)剞r(nóng)牧民脫貧致富具有重要意義。游永亮等[38]研究得出，在棉花冬閑田種植飼用黑麥，可有效提高土壤pH，改善土壤品質(zhì)，還能在春季有效減少揚沙，增強生態(tài)效益。羅天瓊等[39]利用冬閑田種植扁穗雀麥(Bromus cartharticus)，增加了土壤有機質(zhì)含量和土壤肥力。本研究得出，在迪慶高海拔高寒地區(qū)夏播青貯玉米收獲之后，利用冬閑田種植小黑麥，與之構(gòu)成輪作系統(tǒng)，可增強冬春季裸露地表的覆蓋度，減少風沙侵蝕，進而改善當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境，提高了土地利用效率并擴展了優(yōu)質(zhì)飼草來源。

3.3 小黑麥的引種研究

牧草的生物產(chǎn)量、株高、飼草品質(zhì)除了受自身遺傳因素影響之外，還受到生長環(huán)境的影響[40-41]。本研究中，供試黑麥抗倒伏能力差，在云南尋甸2 480 m 海拔高度下開展夏播小黑麥和黑麥引種試驗，同樣發(fā)現(xiàn)黑麥進入拔節(jié)期發(fā)生倒伏，倒伏率達70%，對產(chǎn)量造成較大影響[42]。王偉強等[41]開展了甘農(nóng)4 號小黑麥在青海省海晏(海拔3 095 m)、湟中(海拔2 601 m)、平安(海拔2 125 m)夏播適應性評價的相關工作，得出在海拔較低的平安試驗點干草產(chǎn)量最高，表明小黑麥產(chǎn)量與海拔高度存在一定的關聯(lián)性。但游永亮等[43]在海河平原區(qū)(海拔20 m)開展的飼用小黑麥秋播試驗得出，冀飼1 號和冀飼2 號小黑麥干草產(chǎn)量分別為12.57 和10.70 t·hm?2，與本研究中冀飼1 號(11.61 t·hm?2)和冀飼2 號小黑麥(10.53 t·hm?2)干草產(chǎn)量接近，表明海拔高度和品種可能對小黑麥產(chǎn)量具有交互作用。

阿啟蘭等[44]在青海省民和縣地區(qū)(海拔1 745 m)開展了秋播14 份小黑麥和黑麥品比試驗得出，中飼1048、中飼3241 和‘pingpong’具有較好的適應性，平均株高為153.50～165.47 cm。周婷等[45]在貴州省海拔1 380 m 的安順市普定縣開展了小黑麥635、中飼1 號小黑麥的秋播試驗，2 個小黑麥株高均高達175 cm，干草產(chǎn)量分別為10.388 和11.863 t·hm?2。本 研 究 中，冀 飼3 號、冀 飼1 號 和 中飼1048 小黑麥的株高分別為1.51、1.24 和1.29 m，略低于上述報道，表明海拔高度對小黑麥株高也存在一定影響。云南立體氣候較為明顯[46]，今后可開展不同海拔高度對小黑麥等飼草生產(chǎn)性能影響的相關研究。

代寒凌等[47]在甘南海拔為2 900 m 的地區(qū)進行了C35 小黑麥與黑麥、燕麥產(chǎn)量和營養(yǎng)品質(zhì)的比較試驗，得出小黑麥比黑麥、燕麥具有更好的產(chǎn)量優(yōu)勢和營養(yǎng)品質(zhì)，可獲得10.48 t·hm?2的干草產(chǎn)量和14.43%的CP。而本研究的結(jié)果有所不同，C35 的粗蛋白含量為7.85%，干草產(chǎn)量為9.02 t·hm?2，這可能是海拔高度和播種時間不同造成的，上述研究是5 月播種，而本研究是11 月初播種，兩地海拔相差377 m。趙方媛等[42]在云南尋甸縣(海拔2 480 m)開展甘農(nóng)2 號小黑麥夏播引種試驗，得出甘農(nóng)2 號小黑麥的草產(chǎn)量和營養(yǎng)品質(zhì)均優(yōu)于黑麥，鮮草含量達37.44 t·hm?2，干草產(chǎn)量達10.48 t·hm?2，開花期CP 含量為11.13%。本研究中，甘農(nóng)2 號開花期小黑麥鮮草產(chǎn)量為19.0 t·hm?2，干草產(chǎn)量為8.17 t·hm?2，CP 含量為6.93%，這與在尋甸縣夏播引種試驗的結(jié)果不一致，可能是由于播種和收獲時間不同造成的。在云南夏播飼草，收獲季節(jié)正趕上雨季尾聲，而秋播牧草通常5 月上旬收獲，仍處于干季，因此夏播牧草的產(chǎn)量干鮮比顯著低于秋播牧草。楊曉等[48]在甘肅東部旱塬區(qū)海拔1 320 m 的地區(qū)開展了秋播小黑麥與青貯玉米的復種試驗，得出參試小黑麥品系的CP 含量(10%～13.32%)顯著高于黑麥，而小黑麥的NDF 和ADF 含量顯著低于黑麥。本研究得出相似的結(jié)論，參試小黑麥CP 含量除冀飼1 號小黑麥稍低外，其他參試小黑麥CP 含量均顯著高于黑麥，小黑麥的ADF 含量除中飼1048 小黑麥與供試黑麥差異不顯著之外，其余10 個小黑麥品系的ADF 含量均低于供試黑麥。有研究指出，施肥可增加小黑麥CP、EE 等含量，改善其營養(yǎng)品質(zhì)[49-50]，本研究期間未進行施肥，今后可開展不同施肥處理對迪慶地區(qū)小黑麥生產(chǎn)性能影響的相關研究，以期進一步提升小黑麥營養(yǎng)品質(zhì)。

4 結(jié)論

1)本研究利用迪慶高海拔高寒地區(qū)冬閑田開展小黑麥秋播引種試驗，初步得出適宜在迪慶高海拔高寒地區(qū)種植的、與青貯玉米可輪作的秋播小黑麥品種是冀飼2 號、優(yōu)能、冀飼3 號、甘農(nóng)2 號和中飼1048，可獲得8.17～11.96 t·hm?2的干草產(chǎn)量。2)有效打破了迪慶高海拔高寒地區(qū)“一年一熟”的飼草種植模式，由原來的“一年一熟”種植模式轉(zhuǎn)變成“二年三熟”的種植模式，復種指數(shù)由1 提高到1.5，較大地提高了土地生產(chǎn)效率。3)本研究結(jié)果是在冬春季無灌溉、未施肥等栽培措施下得出的，如配施一定量的有機肥，可獲得更高的產(chǎn)量表現(xiàn)。