寧夏雨養(yǎng)區(qū)飼用甜高粱品種的生產(chǎn)性能和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值

沈笑天，鄧 雪，李滿有，王 斌，曹立娟，倪 旺，蘭 劍 2

（1. 寧夏大學(xué)農(nóng)學(xué)院, 寧夏 銀川 750021；2. 寧夏草牧業(yè)工程技術(shù)研究中心, 寧夏 銀川 750021；3. 寧夏云霧山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)管理局, 寧夏 固原 756000）

近年來(lái)，隨著人們生活水平日益提高，飲食結(jié)構(gòu)不斷改善，人們對(duì)肉蛋奶等畜產(chǎn)品的需求持續(xù)增加[1]，傳統(tǒng)的“秸稈 + 精料”飼養(yǎng)模式已不能維持畜禽的營(yíng)養(yǎng)需求，正逐步向“優(yōu)質(zhì)飼草料 + 精料”飼養(yǎng)模式過(guò)渡，種植業(yè)結(jié)構(gòu)由“糧食作物 + 經(jīng)濟(jì)作物”二元結(jié)構(gòu)調(diào)整為“糧食作物 + 經(jīng)濟(jì)作物 + 飼料作物”三元結(jié)構(gòu)[2]。寧夏作為我國(guó)“糧改飼”項(xiàng)目試驗(yàn)區(qū)[3]、“十三五”草畜產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)培育區(qū)和我國(guó)西北地區(qū)畜牧業(yè)的主要發(fā)展基地[4]，畜牧業(yè)發(fā)展迅猛，優(yōu)質(zhì)飼草的需求量日漸增長(zhǎng)，但優(yōu)質(zhì)飼草資源匱乏，供應(yīng)量遠(yuǎn)低于需求量，導(dǎo)致畜牧業(yè)持續(xù)、健康發(fā)展受到了一定程度的制約[5-7]，畜牧業(yè)發(fā)展面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，選擇適宜的優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)飼草品種是促進(jìn)畜牧業(yè)進(jìn)一步發(fā)展的關(guān)鍵和基礎(chǔ)。

當(dāng)前，甜高粱作為禾本科主要草種之一[8]，憑借產(chǎn)量高、生命周期短、莖稈糖含量豐富、抗旱、耐鹽堿、耐貧瘠、抗逆性強(qiáng)、生物量大、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高和適口性好等自身特性[9-11]，在干旱、半干旱地區(qū)嶄露頭角，成為畜牧業(yè)發(fā)展尤為重要的優(yōu)質(zhì)飼草。甜高粱品種豐富，由于不同地區(qū)生態(tài)環(huán)境多樣，不同甜高粱品種在特定區(qū)域的生長(zhǎng)特征存在差異，選擇與區(qū)域環(huán)境相適應(yīng)的甜高粱品種現(xiàn)已成為學(xué)者們的研究熱點(diǎn)[12-14]，但我國(guó)農(nóng)業(yè)土地面積大、區(qū)域廣，加之甜高粱飼草應(yīng)用研究起步晚，研究所涉及的區(qū)域有明顯的局限性[15]。寧夏雨養(yǎng)區(qū)是寧夏以及西北地區(qū)肉蛋奶等畜產(chǎn)品的主要供應(yīng)區(qū)，然而前人針對(duì)寧夏雨養(yǎng)區(qū)甜高粱品種的研究較少[16-17]，劉彥等[18]對(duì)多種甜高粱品種進(jìn)行過(guò)連續(xù)兩年種植的比較研究，發(fā)現(xiàn)甜高粱品種‘3701’和‘百戰(zhàn)’適宜在新疆奎屯墾區(qū)種植。高粱品種種植比較年限越長(zhǎng)，篩選出的高粱品種更具有區(qū)域適應(yīng)強(qiáng)、豐產(chǎn)性和優(yōu)質(zhì)性，更有利于促進(jìn)當(dāng)?shù)夭菽翗I(yè)的發(fā)展。為此，本研究選用12 個(gè)飼用甜高粱品種，于2019?2020 年在寧夏雨養(yǎng)區(qū)進(jìn)行品比試驗(yàn)，旨在篩選出適宜該區(qū)域種植的飼用甜高粱品種，以期為寧夏雨養(yǎng)區(qū)甜高粱品種推廣和利用提供技術(shù)支撐和科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于寧夏省固原市隆德縣楊河鄉(xiāng)，地理位置105°48′～106°15′ E, 35°21′～35°47′ N，海拔2 103.62 m。2019?2020 年氣候狀況相近，年平均降水量550 mm 左右(圖1)，且主要集中在7 月 ? 9 月，年平均氣溫5.6～7.5 ℃，年平均日照時(shí)數(shù)2 303.5 h。土壤類型為黑壚土，播前0 ? 20 cm 土壤pH 8.5，有機(jī)質(zhì)含量85.45 g·kg?1，堿解氮含量31.22 mg·kg?1，速效氮含量29.23 mg·kg?1，速效鉀含量83.26 mg·kg?1，速效磷含量55.47 mg·kg?1。

圖1 2019 和2020 年試驗(yàn)地降水量Figure 1 Precipitation at the test site in 2019 and 2020

1.2 試驗(yàn)材料

供試12 個(gè)甜高粱品種均由隆德縣畜牧技術(shù)推廣服務(wù)中心提供，12 個(gè)甜高粱品種在寧夏雨養(yǎng)區(qū)生長(zhǎng)狀況良好且均能成熟(表1)。

表1 甜高粱詳細(xì)信息Table 1 Sorghum dochna details

1.3 試驗(yàn)方法

以12 個(gè)甜高粱品種為供試材料，采用單因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，小區(qū)面積110 m2(寬5.5 m，長(zhǎng)20 m)，重復(fù)3 次，共36 個(gè)小區(qū)。小區(qū)間隔2 m，區(qū)組間隔2.5 m。試驗(yàn)播種時(shí)間為2019 年4 月10 日、2020 年4 月10 日，覆膜穴播，播種量15 kg·hm?2，株距24 cm，播深3～4 cm，成活后間苗，保苗量約為98 000株·hm?2。播種前施農(nóng)家肥15 000 kg·hm?2、磷酸二銨150 kg·hm?2做基肥。在幼苗2～3、5～6 葉期分別進(jìn)行一次中耕除草，拔節(jié)期追施尿素120 kg·hm?2。參照當(dāng)?shù)厍噘A高粱收獲規(guī)程，于9 月15 日對(duì)12 個(gè)高粱品種統(tǒng)一測(cè)定收獲。

1.4 測(cè)定指標(biāo)及方法

1.4.1 農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量

所有指標(biāo)均在甜高粱抽穗期采集測(cè)定。株高、莖粗：在每個(gè)小區(qū)隨機(jī)選取10 株進(jìn)行測(cè)量，取其平均值。莖稈強(qiáng)度：在每個(gè)小區(qū)內(nèi)隨機(jī)選取10 株，用莖稈強(qiáng)度儀(YYD-1)測(cè)定其1～4 節(jié)和5～7 節(jié)的莖稈強(qiáng)度。干草產(chǎn)量、葉莖比、干鮮比：在每個(gè)小區(qū)內(nèi)隨機(jī)選取6 個(gè)2 m 樣段收割鮮草，然后稱重(即為鮮草產(chǎn)量)，帶回實(shí)驗(yàn)室在自然條件下陰干，稱量干草產(chǎn)量，將莖與葉分離，計(jì)算葉莖比 = 葉干重/莖干重，干鮮比 = 干草產(chǎn)量/鮮草產(chǎn)量。

1.4.2 營(yíng)養(yǎng)成分

在每個(gè)小區(qū)隨機(jī)選取500 g 的鮮草樣品，剪成3～5 cm 長(zhǎng)，置于烘箱中在105 ℃烘干48 h 至恒重。將烘干樣品粉碎，過(guò)0.45 mm 篩。用近紅外分析儀(FOSS-NIRS DS 2500，F(xiàn)OSS 公司，丹麥)測(cè)定粗蛋白(crude protein, CP)、粗脂肪(ether extraction, EE)、中性洗滌纖維(neutral detergent fiber, NDF)和酸性洗滌纖維(acid detergent fiber, ADF)含量。

莖稈糖錘度：在每個(gè)小區(qū)內(nèi)隨機(jī)選取10 株，利用手持式糖度計(jì)測(cè)定莖稈糖錘度。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2010 整理數(shù)據(jù)，利用SPSS 26.0 進(jìn)行單因素方差分析、Duncan 多重比較和主成分分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 甜高粱生產(chǎn)性能的比較

各參試甜高粱品種株高、莖粗在同一年份存在差異(表2)。2019 年和2020 年株高最高的均為‘F438’，分別達(dá)到334.17 和347.71 cm；‘海獅’株高為2019 年最低值，僅占‘F438’的72.67%；‘大獎(jiǎng)2180’株高為2020 年最低值，僅占‘F438’的67.05%?！畼O光’在2019 年莖粗相對(duì)最高，達(dá)到18.42 mm，最低的為‘中科A60’，兩者相差4.73 mm。‘大力士’在2020年莖粗最高，達(dá)到21.36 mm，顯著高于‘綠巨人’、‘極光’、‘海獅’、‘中科A60’、‘大獎(jiǎng)2180’、‘光明星’和‘豐田’(P＜ 0.05)，‘中科A60’最低，僅有14.15 mm。

表2 2019 和2020 年供試高粱品種株高、莖粗比較Table 2 Comparison of plant height, stem thickness of tested sorghum varieties in 2019 and 2020

各參試甜高粱品種葉莖比、干鮮比、干草產(chǎn)量在同一年份存在差異(表3)。從葉莖比來(lái)看，2019年、2020 年葉莖比最高的品種均為‘中科A60’，分別為1.23 和1.18，最低分別是‘F968’和‘海獅’(0.48 和0.51)。干鮮比2019 年最高的是‘極光’、‘大力士’、‘光明星’，均為0.41，最低的是‘晉甜雜1 號(hào)’，僅有0.27，2020 年‘光明星’最高，高達(dá)0.51，‘中科A60’最低，為0.24。從干草產(chǎn)量來(lái)看，‘F438’在2019 年、2020年均最高，分別為33.13、32.43 t·hm?2，‘中科A60’均最低，僅為26.37 和19.25 t·hm?2。

表3 2019 和2020 年供試高粱品種的葉莖比、干鮮比、干草產(chǎn)量Table 3 Comparison of leaf to stem ratio, dry to fresh ratio, hay yield of tested so varieties in 2019 to 2020

2019 和2020 年各參試甜高粱品種1～4 和5～7 節(jié)莖稈強(qiáng)度具有差異(表4)。‘光明星’在2019 年1～4 節(jié)莖稈強(qiáng)度最高，為78.78 N，‘F968’次之，兩者相差1.72 N。2020 年‘光明星’最高，可達(dá)74.85 N，‘中科A60’最低，比‘光明星’低53.05%。從5～7 節(jié)莖稈強(qiáng)度來(lái)看，2019 年、2020 年最大的均為‘綠巨人’，達(dá)61.69 和44.88 N，最低的品種分別是‘大獎(jiǎng)2180’和‘海獅’，為30.98 和24.10 N。

表4 2019 和2020 年供試高粱品種莖稈強(qiáng)度1～4 和5～7 節(jié)與兩年均值Table 4 Comparison of intensity of stem sections 1～4 and 5～7 of tested sorghum varieties in 2019 and 2020N

2.2 不同品種的營(yíng)養(yǎng)性狀

2019 和2020 年各參試甜高粱品種糖錘度、粗蛋白、粗灰分、粗脂肪，中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維含量存在差異(表5、表6)。從糖錘度來(lái)看，2019和2020 年糖錘度含量介于9.43%～16.52%和9.22%～16.87%，兩年糖錘度含量最高的均是‘晉甜雜1 號(hào)’，最低的均是‘豐田’?！瓼968’、‘大獎(jiǎng)2180’粗灰分含量分別在2019 年、2020 年為最高值，達(dá)8.68%和8.81%，‘海獅’和‘豐田’顯著低于‘F968’和‘大獎(jiǎng)2180’(P＜0.05)，僅有6.56%和7.29%。‘中科A60’和‘大獎(jiǎng)2180’在2019 和2020 年粗脂肪含量最高，達(dá)1.37%和1.53%，最低的是‘豐田’和‘海獅’，與最高值相差0.33%和0.72%。

表5 2019 和2020 年供試高粱品種的糖錘度、粗灰分、粗脂肪Table 5 Comparison of sugar hammer degree, crude ash, and ether extracts of tested sorghum varieties in 2019 and 2020%

2019 和2020 年粗蛋白含量分別介于6.98%～9.32%和7.01%～8.77%，其中含量最高的均為‘極光’，最低值是‘豐田’和‘綠巨人’。2019 年中性洗滌纖維含量最低的是‘海獅’，為59.79%。2020 年中性洗滌纖維最低的是‘大獎(jiǎng)2180’，顯著低于‘極光’(P＜0.05)，兩者相差0.2%。2019 年和2020 年酸性洗滌纖維含量最低的品種是‘晉甜雜1 號(hào)’和‘F968’，僅有40.66%和40.43%。

2.3 不同處理間的綜合評(píng)價(jià)

主成分分析可準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)甜高粱各指標(biāo)間起主要作用的綜合指標(biāo)。如表7 所列，甜高粱品種各性狀間的相關(guān)性存在差異，因此對(duì)甜高粱的13 個(gè)性狀指標(biāo)進(jìn)行主成分分析。根據(jù)特征值大于1 原則，提取了3 個(gè)主要成分，貢獻(xiàn)率依次為37.798%、26.225%和12.773%，累計(jì)貢獻(xiàn)率為76.795%。主成分1 的特征值為3.024，此成分中糖錘度的載荷值最高，可解析為營(yíng)養(yǎng)因子。主成分2 的特征值為2.098，此成分中酸性洗滌纖維的載荷最高，可解析為纖維因子。主成分3 的特征值為1.022，莖粗的載荷值最高，解析為莖粗因子(表8)。

表7 相關(guān)系數(shù)矩陣Table 7 Correlation coefficient matrix

表8 各因子特征值和累計(jì)貢獻(xiàn)率Table 8 Eigenvalues and cumulative contribution rates of each factor

將原始數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化后代入各主成分計(jì)算模型[19]，計(jì)算出主成分1、主成分2 和主成分3 相對(duì)應(yīng)得分Y1、Y2和Y3，通過(guò)Y= (50.915Y1+ 30.572Y2+ 13.964Y3)/92.767 計(jì)算，得出12 個(gè)高粱品種的綜合得分，各品種排名依次為‘F438’、‘極光’、‘大卡’、‘晉甜雜1 號(hào)’、‘綠巨人’、‘豐田’、‘大力士’、‘F968’、‘光明星’、‘中科A60’、‘大獎(jiǎng)2180’、‘海獅’(表9)。

表9 12 個(gè)高粱品種公因子值及綜合排名Table 9 Common factor values and comprehensive rankings of the 12 sorghum varieties

3 討論

甜高粱生長(zhǎng)過(guò)程中，飼草產(chǎn)量受株高與莖粗影響，馮國(guó)郡等[20]研究發(fā)現(xiàn)生物產(chǎn)量與株高、莖粗顯著相關(guān)；楊珍等[21]利用通徑分析表明，株高、莖粗對(duì)甜高粱產(chǎn)量有正向作用，其中，株高對(duì)甜高粱產(chǎn)量的直接效應(yīng)最大。本研究也發(fā)現(xiàn)株高、莖粗、干草產(chǎn)量三者正相關(guān)，其中株高與干草產(chǎn)量顯著相關(guān)(表6)。參試的12 個(gè)甜高粱品種中‘F438’干草產(chǎn)量和株高最高，莖粗位于第二；‘極光’干草產(chǎn)量次之，株高位于前列，莖粗處于中間水平，說(shuō)明‘F438’和‘極光’在該地區(qū)適應(yīng)性較好，可以推廣種植。

表6 2019?2020 年供試高粱品種的粗蛋白、中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維Table 6 Comparison of crude protein, neutral detergent fiber, and acid detergent fiber of tested sorghum varieties in 2019 and 2020

甜高粱作為糧飼兼用作物，既要生物產(chǎn)量高，又要抗倒伏性好，才能適應(yīng)生產(chǎn)的需求。不同程度的倒伏既降低產(chǎn)量，又影響牧草品質(zhì)[22]。莖稈強(qiáng)度作為評(píng)價(jià)甜高粱抗倒伏的主要指標(biāo)，與抗倒伏能力顯著相關(guān)[23]。劉曉等[24]和劉建寧等[25]研究表明，株高越高，抗倒伏能力越差，本研究發(fā)現(xiàn)，株高排名前三的品種‘F438’、‘豐田’、‘大卡’，其莖稈強(qiáng)度卻處于中下等水平，與前人報(bào)道結(jié)論相吻合，說(shuō)明植株過(guò)高抗倒伏性差，所以在對(duì)甜高粱品種進(jìn)行選擇時(shí)，并非株高越高越好，還應(yīng)將它的莖稈強(qiáng)度作為評(píng)定依據(jù)。在本研究?jī)赡昶骄抵椭校?～4 和5～7 節(jié)莖稈強(qiáng)度最大的品種是‘綠巨人’，干草產(chǎn)量為27.40 t·hm?2，莖粗為14.91 mm，其次為品種‘光明星’，其干草產(chǎn)量為30.78 t·hm?2，莖粗為15.91 mm，‘綠巨人’與‘光明星’在莖稈強(qiáng)度均值上差異不顯著(P＞ 0.05)，但均高于其他品種，說(shuō)明莖粗越大，莖稈強(qiáng)度就越大，甜高粱莖稈越不易折損，莖粗越小，莖稈強(qiáng)度就越小，甜高粱莖稈易折斷，進(jìn)而影響營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和光合產(chǎn)物的運(yùn)輸，導(dǎo)致甜高粱產(chǎn)量降低[26]。

莖稈糖錘度是評(píng)價(jià)不同甜高粱品種適口性的一個(gè)重要指標(biāo)。莖稈含糖量越高，甜高粱青貯飼料品質(zhì)和飼喂效果越好[27]。在本研究中，12 個(gè)甜高粱品種糖錘度由大到小依次為‘晉甜雜1 號(hào)’、‘F438’、‘大卡’、‘海獅’、‘極光’、‘中科A60’、‘大獎(jiǎng)2180’、‘F968’、‘綠巨人’、‘光明星’、‘大力士’、‘豐田’。其中，‘晉甜雜1 號(hào)’達(dá)16.70%，顯著高于‘豐田(’P＜ 0.05)，說(shuō)明在制作青貯飼料時(shí)應(yīng)重點(diǎn)考慮‘晉甜雜1 號(hào)’。

粗蛋白、粗脂肪、粗灰分、中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量等指標(biāo)是影響作物營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的重要因素。在青飼和青貯兩種方式中，粗蛋白、中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維含量是必測(cè)指標(biāo)[28]。粗蛋白含量很大程度上決定了飼草營(yíng)養(yǎng)的好壞，粗蛋白含量高，表明飼草營(yíng)養(yǎng)充足[29]。本研究中12 個(gè)高粱品種粗蛋白介于7.28%～9.05%，據(jù)王紅梅和梁瀟[30]試驗(yàn)可知，粗蛋白的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為9.0%，綜合參試甜高粱平均水平，只有‘極光’含量為9.05%，達(dá)到一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，可作為補(bǔ)充粗蛋白的優(yōu)質(zhì)來(lái)源。酸性洗滌纖維含量和中性洗滌纖維含量的高低直接影響牧草的消化率和采食量；許能祥等[31]認(rèn)為粗蛋白含量與中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量負(fù)相關(guān)。本研究發(fā)現(xiàn)，粗蛋白含量最高的為‘極光’，中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維處于末位，說(shuō)明‘極光’適口性越好，易被動(dòng)物吸收利用，飼草消化率優(yōu)于其余11 個(gè)品種。

4 結(jié)論

12 個(gè)甜高粱品種在2019-2020 年各項(xiàng)指標(biāo)綜合得分表現(xiàn)為‘F438’ ＞ ‘極光’ ＞ ‘大卡’ ＞ ‘晉甜雜1 號(hào)’ ＞‘綠巨人’ ＞ ‘豐田’ ＞ ‘大力士’ ＞ ‘F968’ ＞ ‘光明星’ ＞‘中科A60’ ＞ ‘大獎(jiǎng)2180’ ＞ ‘海獅’，說(shuō)明適宜在寧夏雨養(yǎng)區(qū)種植推廣的高粱品種為‘F438’、‘極光’、‘大卡’。