16個(gè)燕麥品種（系）營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的綜合評(píng)價(jià)

鄭敏娜 梁秀芝 李蔭藩 康佳惠 李 剛

（山西農(nóng)業(yè)大學(xué)高寒區(qū)作物研究所 大同 037008）

燕麥（Avena sativa L.），起源于地中海沿岸，由野紅燕麥演變而來(lái)，分布于世界五大洲，集中種植于亞洲、歐洲、北美洲的高緯度地區(qū)，是世界七大栽培作物之一[1]，是牧區(qū)和農(nóng)牧交錯(cuò)區(qū)廣泛種植的一年生草料兼用作物，具有適應(yīng)性強(qiáng)、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高、耐貧瘠等優(yōu)良特性。據(jù)統(tǒng)計(jì)，至2016年，世界燕麥年播種面積約為1 200 hm2，其中，中國(guó)年種植面積約為20萬(wàn)hm2，在我國(guó)華北、西北及西南等地區(qū)均有分布，其中，山西是我國(guó)華北地區(qū)燕麥生產(chǎn)的重要產(chǎn)地之一，主要分布在大同、朔州、忻州、呂梁等地區(qū)，是當(dāng)?shù)剞r(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支柱[2]。由于我國(guó)燕麥種植區(qū)域廣且品種多樣，不同生態(tài)區(qū)間燕麥營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的差異也較大，如蛋白質(zhì)含量為13%～20%，脂肪含量為2%～12%，淀粉含量為50%～70%[3]。多年來(lái)，國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)不同品種、不同產(chǎn)區(qū)燕麥品質(zhì)進(jìn)行了研究分析[3-5]。例如，徐向英等[6]的研究發(fā)現(xiàn)，品種、產(chǎn)地對(duì)燕麥品質(zhì)有重要影響，且品種間粗脂肪含量差異顯著；降磊等[7]的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，地理環(huán)境對(duì)燕麥蛋白質(zhì)和脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)影響很大?？梢?，環(huán)境條件對(duì)裸燕麥籽實(shí)品質(zhì)有較大影響。因此，在燕麥主產(chǎn)區(qū)推廣品種時(shí)，有必要了解清楚環(huán)境差異性對(duì)燕麥營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響程度，以期精準(zhǔn)地為加工企業(yè)選擇相適宜的加工原料及產(chǎn)地提供依據(jù)。

山西省中北部地區(qū)是燕麥種植的傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)區(qū)，但由于不同品種（系）對(duì)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境的響應(yīng)能力不同，因此，對(duì)該區(qū)域推廣的國(guó)內(nèi)外品種有必要進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)價(jià)值評(píng)價(jià)。準(zhǔn)確評(píng)價(jià)燕麥的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值是燕麥引種的基礎(chǔ)，評(píng)價(jià)其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的主要性狀因子數(shù)量較多，僅以單個(gè)性狀的方差分析來(lái)評(píng)價(jià)其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高低，往往因割裂了各個(gè)性狀因子對(duì)品種營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的綜合影響而在一定程度上有失全面[8]。對(duì)燕麥營(yíng)養(yǎng)成分的某一性狀作方差分析進(jìn)行單項(xiàng)評(píng)價(jià)[9]，分析中難免顧此失彼和無(wú)所側(cè)重，在燕麥營(yíng)養(yǎng)價(jià)值評(píng)價(jià)中，不僅要考慮品種差異，同時(shí)還要考慮產(chǎn)地及氣候環(huán)境因素對(duì)燕麥的產(chǎn)量、營(yíng)養(yǎng)及功能成分產(chǎn)生的影響?；疑到y(tǒng)理論是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種分析理論，可客觀反映供試作物諸多性狀在生產(chǎn)性能上的綜合表現(xiàn)，克服了依靠單一性狀（如蛋白質(zhì)）評(píng)價(jià)品種的弊端[10]，在農(nóng)業(yè)上廣泛應(yīng)用。為此，本研究選取全國(guó)12個(gè)燕麥主栽品種，在山西燕麥主產(chǎn)區(qū)的3個(gè)區(qū)域試驗(yàn)點(diǎn)開展了試驗(yàn)，選取6項(xiàng)性狀指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定，并采用灰色關(guān)聯(lián)度進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)價(jià)值綜合評(píng)價(jià)，旨在篩選出適應(yīng)于山西省中北部旱區(qū)種植的高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)燕麥品種，為選擇適合晉北地區(qū)大面積推廣的燕麥新品種提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

本試驗(yàn)在國(guó)家燕麥?zhǔn)w麥產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系大同試驗(yàn)站、右玉試驗(yàn)站和太原試驗(yàn)站進(jìn)行，試驗(yàn)地分別位于山西懷仁毛皂試驗(yàn)基地、右玉試驗(yàn)基地和太原東陽(yáng)試驗(yàn)基地，樣地基本概況見表1。

表1 不同試驗(yàn)地點(diǎn)環(huán)境資料

1.2 試驗(yàn)材料

供試燕麥品種共12個(gè)，具體參試品種的名稱、產(chǎn)地、來(lái)源見表2。

表2 試驗(yàn)燕麥品種及其來(lái)源

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

參試的12份燕麥材料于2019年5月20～25日分別播種，采用隨機(jī)區(qū)組排列，小區(qū)面積為10 m2（2 m×5 m），3次重復(fù)。播前進(jìn)行精細(xì)耙耱鎮(zhèn)壓，平整后人工開溝條播，種植密度為有效種子450萬(wàn)/hm2，播種深度3～5 cm，條播行間距約25 cm，播種前用0.3%拌種霜拌種，防止燕麥堅(jiān)黑穗病。試驗(yàn)期間各小區(qū)管理措施一致，試驗(yàn)小區(qū)四周設(shè)保護(hù)行，底肥施化肥（尿素，N 46.4%），施用量為300 kg/hm2，播前灌溉1次，生育期內(nèi)不定期除草。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目與分析

收獲后，測(cè)定每小區(qū)的種子產(chǎn)量；并將收獲的樣品去除碎麥、石粒等雜物，挑出帶皮帶殼的燕麥籽粒，自然充分干燥后，每個(gè)品種取200 g籽粒進(jìn)行品質(zhì)檢測(cè)。其中，水分含量采用直接干燥法；籽粒容重采用GAC2500型谷物水分測(cè)定儀測(cè)定；蛋白質(zhì)含量采用凱氏定氮法；β葡聚糖含量采用酶法；總淀粉含量采用旋光法；粗脂肪含量采用索氏浸提法。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

利用Microsoft Excel 2009和SPSS 22.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和方差分析等。

依據(jù)灰色關(guān)聯(lián)度理論[11]，將3個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)、12個(gè)參試燕麥品種的6個(gè)性狀視為一個(gè)整體，應(yīng)用灰色關(guān)聯(lián)度分析法進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，參試品種以X表示，性狀以k表示，各參試品種X在性狀k處的值構(gòu)成比較數(shù)列Xk，X0為構(gòu)建的理想?yún)⒖计贩N?；诨疑到y(tǒng)關(guān)聯(lián)度理論的權(quán)重決策法，并結(jié)合試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)，選用水分含量、蛋白質(zhì)含量、β葡聚糖含量、總淀粉含量、粗脂肪含量、籽粒容重等6個(gè)指標(biāo)進(jìn)行權(quán)重綜合評(píng)價(jià)，利用公式（1）、（2）、（3）、（4）分別計(jì)算關(guān)聯(lián)度系數(shù)、等權(quán)關(guān)聯(lián)度、權(quán)重和加權(quán)關(guān)聯(lián)度[11]。

2 結(jié)果與分析

將3個(gè)區(qū)域試驗(yàn)點(diǎn)，12個(gè)參試燕麥品種的6個(gè)性狀（水分含量、蛋白質(zhì)含量、β葡聚糖含量、總淀粉含量、粗脂肪含量、籽粒容重）視為一個(gè)整體，應(yīng)用灰色關(guān)聯(lián)度分析法進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

2.1 建立標(biāo)準(zhǔn)品種和供試品種的各項(xiàng)性狀

3個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，12個(gè)不同燕麥品種的6個(gè)指標(biāo)均選擇其最大數(shù)值為最優(yōu)標(biāo)準(zhǔn)品種，供試品種的各項(xiàng)性狀值見表3。

2.2 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理

根據(jù)灰色理論要求[12]，為保證各性狀因素具有等效性和同序性，需對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行無(wú)量綱化處理，本研究采用標(biāo)準(zhǔn)品種值對(duì)原始數(shù)據(jù)值進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。

2.3 計(jì)算各點(diǎn)的絕對(duì)差

應(yīng)用以下公式：

計(jì)算各點(diǎn)的絕對(duì)差。

2.4 找出最大絕對(duì)差值和最小絕對(duì)差值

應(yīng)用以下公式：

找出最小絕對(duì)差值a=0和最大絕對(duì)差值b=0.440。

2.5 計(jì)算各性狀在各點(diǎn)上的關(guān)聯(lián)度系數(shù)

將公式（6）和公式（7）代入公式（1）中，可得以下公式：

式中，r為分辨率系數(shù)，取值0.5，供試品種與參考品種各指標(biāo)的關(guān)聯(lián)度系數(shù)較多，信息分布較分散，不便于進(jìn)行比較，為此，需要將各品種或性狀的關(guān)聯(lián)度系數(shù)集中為一個(gè)值，即關(guān)聯(lián)度（表4）。

2.6 計(jì)算加權(quán)關(guān)聯(lián)度

根據(jù)公式（2）可計(jì)算出各指標(biāo)的等權(quán)關(guān)聯(lián)度（gi），但等權(quán)關(guān)聯(lián)度只有在各性狀同等重要的情況下，才能用于評(píng)價(jià)不同品種的優(yōu)劣。事實(shí)上，反映燕麥品質(zhì)各性狀特征值的重要性不相同，應(yīng)根據(jù)其重要程度給予不同的權(quán)重系數(shù)（wi）[13]?？筛鶕?jù)以下公式：

計(jì)算各指標(biāo)對(duì)應(yīng)的權(quán)值，賦予各性狀不同權(quán)重，結(jié)果如下：w1=0.052 8，w2=0.058 5，w3=0.047 9，w4=0.048 9，w5=0.050 7，w6=0.072 2，w7=0.065 6，w8=0.049 9，w9=0.052 2，w10=0.054 7，w11=0.050 3，w12=0.064 7，w13=0.058 6，w14=0.057 4，w15=0.048 5，w16=0.058 6，w17=0.049 4，w18=0.058 8。比較各指標(biāo)在評(píng)價(jià)系統(tǒng)中所占的權(quán)重發(fā)現(xiàn)，籽粒容重所占權(quán)重比例最大，分水含量所占權(quán)重比例次之。根據(jù)權(quán)重可建立燕麥品種（系）的綜合模型：Z k=0.052 8x1+0.058 5x2+0.047 9x3+0.048 9x4+0.050 7x5+0.072 2x6+0.065 6x7+0.049 9x8+0.052 2x9+0.054 7x10+0.050 3x11+0.064 7x12+0.058 6x13+0.057 4x14+0.048 5x15+0.058 6x16+0.049 4x17+0.058 8x18。根據(jù)加權(quán)關(guān)聯(lián)度（g′i）公式[13]：計(jì)算各品種的加權(quán)關(guān)聯(lián)度值（表5）。

根據(jù)加權(quán)關(guān)聯(lián)度分析原則[14-15]，加權(quán)關(guān)聯(lián)度值可真實(shí)地反應(yīng)供試品種與最優(yōu)指標(biāo)集的差異大小，關(guān)聯(lián)度大，表明該品種與最優(yōu)指標(biāo)集的相似程度高，反之則差異大[8]。由表3和表5可知，壩莜18號(hào)綜合營(yíng)養(yǎng)價(jià)值是最好的，迪燕1號(hào)和晉燕17號(hào)次之，綜合分析認(rèn)為它們與標(biāo)準(zhǔn)品種相似程度最大。

表5 各燕麥品種（系）的加權(quán)關(guān)聯(lián)度

3 討論

通過(guò)對(duì)在山西3個(gè)不同區(qū)域種植的12個(gè)不同燕麥品種（系）的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的灰色關(guān)聯(lián)度分析表明，壩莜18號(hào)由于其各項(xiàng)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值評(píng)定指數(shù)均較高，使其綜合排名靠前，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值也最好，適宜在該地區(qū)大面積推廣；9745-6由于在3個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)上籽粒容重、水分含量及總淀粉含量均相對(duì)較低，使其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值大大降低，因此綜合排名第12。本研究運(yùn)用灰色系統(tǒng)理論，根據(jù)生產(chǎn)目標(biāo)選取代表性性狀作為綜合評(píng)價(jià)的因子，對(duì)12種燕麥品種（系）進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)價(jià)值綜合評(píng)估，能夠較全面地反映一個(gè)品種的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值水平。

燕麥品種（系）的綜合營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)可用水分含量、蛋白質(zhì)含量、β葡聚糖含量、總淀粉含量、粗脂肪含量、籽粒容重等[16]指標(biāo)來(lái)評(píng)估。容重相關(guān)性狀受多因素影響，是復(fù)雜數(shù)量性狀，受環(huán)境影響較大[17]，容重越大表明籽粒飽滿整齊，蛋白質(zhì)、淀粉含量多。在本研究中，籽粒容重指標(biāo)的權(quán)重最大，說(shuō)明在山西省區(qū)域內(nèi)的水分、氣溫等環(huán)境因素對(duì)燕麥的生長(zhǎng)發(fā)育十分有利；水分含量指標(biāo)的權(quán)重位居第二，說(shuō)明種子中的水分含量對(duì)燕麥的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)有重要影響；淀粉含量指標(biāo)的權(quán)重位居第三，燕麥淀粉積累主要在灌漿期內(nèi)，溫度會(huì)影響蔗糖向淀粉的轉(zhuǎn)化，造成淀粉含量的變化并進(jìn)一步影響籽粒品質(zhì)特性[3]，與作物品質(zhì)呈正相關(guān)關(guān)系[16]。本區(qū)域在今后燕麥引種和推廣工作中，應(yīng)把籽粒容重、水分含量、總淀粉含量作為3項(xiàng)重要指標(biāo)加以考慮，使其更好地與燕麥產(chǎn)業(yè)發(fā)展緊密相聯(lián)。

4 結(jié)論

通過(guò)應(yīng)用灰色關(guān)聯(lián)度分析方法對(duì)在山西省內(nèi)引種的12個(gè)燕麥品種（系）的6項(xiàng)營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)可知，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值評(píng)定表現(xiàn)最好的品種是壩莜18號(hào)，其次是迪燕1號(hào)和晉燕17號(hào)，最適宜在山西省中北部推廣種植，其余品種有待進(jìn)一步考察。