6個飼草谷子品種(系)在內(nèi)蒙古農(nóng)牧交錯區(qū)麥后復(fù)種的產(chǎn)量和營養(yǎng)品質(zhì)分析

溫蕊，張永虎，陳茜午

(內(nèi)蒙古自治區(qū)農(nóng)牧業(yè)科學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010031)

農(nóng)牧交錯區(qū)是農(nóng)業(yè)與牧業(yè)同時存在的由半濕潤、半干旱地區(qū)向干旱地區(qū)過渡的一個生態(tài)過渡地帶，過渡地帶的農(nóng)業(yè)種植業(yè)和草地畜牧業(yè)在時間上相互重疊，在空間上交錯分布[1]。內(nèi)蒙古農(nóng)牧交錯區(qū)是北方農(nóng)牧交錯區(qū)的主要構(gòu)成，從內(nèi)蒙古北部的大興安嶺西麓開始，沿著西南方向逐步延伸至鄂爾多斯地區(qū)，該區(qū)域主要包括內(nèi)蒙古自治區(qū)的64個旗縣區(qū)，總面積達(dá)61.62萬km2，耕地面積占內(nèi)蒙古耕地總面積的60%以上[2]。盡管受生態(tài)文明、土地確權(quán)政策以及農(nóng)田污染治理政策的影響，內(nèi)蒙古地區(qū)耕地逐步增加[2]，但作為以農(nóng)業(yè)經(jīng)營為主和以牧業(yè)經(jīng)營為主的生產(chǎn)單位交錯分布的地區(qū)，其耕地面積仍舊無法滿足日益增長的畜牧業(yè)發(fā)展的飼草需求。我國出臺“糧改飼”的政策，促使農(nóng)牧交錯區(qū)種植業(yè)與畜牧業(yè)的競爭關(guān)系更加激烈。因此，擴(kuò)大飼草料作物的種植規(guī)模以及篩選出一批高產(chǎn)質(zhì)優(yōu)、適應(yīng)性強(qiáng)的牧草品種至關(guān)重要。

谷子(Setariaitalica)在我國已有8000多年的栽培歷史[3]，在北方地區(qū)不僅是重要的糧食作物之一，更是一種優(yōu)質(zhì)的飼用作物，種植面積僅次于小麥和玉米。谷子作為優(yōu)質(zhì)飼草具有很好的發(fā)展?jié)摿?，智慧等[4]通過研究發(fā)現(xiàn)，收獲籽粒后秸稈的粗蛋白含量為4.53%～5.34%，粗脂肪含量1.12%～1.36%，飼喂價值接近于豆科牧草。美國更是研究出了飼草專用品種，如Golden German，其干草的粗蛋白含量9.7%～13.0%，酸性洗滌纖維為35%～38%[4]，參考美國制定的豆科與禾本科等級劃分標(biāo)準(zhǔn)[5-6]，Golden German的飼草品質(zhì)等級為中等。

目前為止，我國關(guān)于谷子的研究大多集中在糧用谷子上，一些作為飼草用的谷子品種也多為糧飼兼用品種，作為飼草專用的谷子品種依舊很少。邱鳳倉等[7]選育出了高蛋白飼草專用型谷子青谷1號，郝洪波等[8-9]先后選育出了糧飼兼用型谷子品種衡飼1號、飼草專用夏谷新品種衡谷20號。而將谷子作為小麥、大麥等收獲后復(fù)種的飼草谷子品種由更少。復(fù)種不僅能在一定程度上緩解農(nóng)牧交錯區(qū)種養(yǎng)爭地的矛盾，還能提高土地的時空利用率，提高單位面積的生物產(chǎn)量，為我國種植業(yè)結(jié)構(gòu)改革創(chuàng)造了條件[10]。

本研究從各地農(nóng)戶和科研院所收集作為飼草用途的農(nóng)家種和品系，在早熟的大麥田進(jìn)行復(fù)種，通過對株高、草產(chǎn)量和營養(yǎng)品質(zhì)的分析，篩選出適合麥后復(fù)種的品種(系)，為進(jìn)一步研究復(fù)種的飼草谷子專用品種提供候選材料。

1 材料和方法

1.1 試驗地概述

試驗在內(nèi)蒙古自治區(qū)農(nóng)牧業(yè)科學(xué)院試驗田中進(jìn)行。前茬為大麥，留茬30 cm。試驗區(qū)(N 40°78′，E 111°68′)屬溫帶大陸性氣候，冬季漫長而寒冷，少雪；夏季短而溫?zé)?，降水集中；春季干旱多風(fēng)；秋季日光充足，涼爽而短促。氣溫日較差和年較差大，冷暖變化劇烈，年日照時數(shù)為1 600 h，年均溫6.7 ℃，無霜期為130 d，降水量400 mm，氣候干燥。

1.2 試驗材料與設(shè)計

供試材料飼草谷子種質(zhì)，分別為小香米(清水河縣農(nóng)家品種)、大白谷(四子王旗農(nóng)家品種)、紅鈣谷(四子王旗農(nóng)家品種)、跑死馬(中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所刁現(xiàn)民老師提供的農(nóng)家品種)、181-10(赤峰農(nóng)科院李書田老師提供的品系)和赤峰草谷子(赤峰農(nóng)科院趙敏老師提供的品系)。供試材料于2018年大麥?zhǔn)斋@后，7月26日播種。播前旋耕平整后人工開溝播種，開溝深4～5 cm；采用條播，條播行間距45 cm，播種量37.5 kg/hm2。小區(qū)面積3.6 m×8 m，采用隨機(jī)區(qū)組排列，3次重復(fù)。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 生產(chǎn)性能指標(biāo)測定 株高(Plant height)：采樣時進(jìn)行測定，每個品種3個重復(fù)，每個重復(fù)5點(diǎn)取樣抽測10株，每株自地面量至生長點(diǎn)。

鮮草產(chǎn)量(Fresh grass yield)：初花期，每小區(qū)隨機(jī)取樣1 m2，重復(fù)3次，齊地刈割后稱重量，取平均值為鮮草產(chǎn)量，以kg/m2為單位計算。

干草產(chǎn)量(Dry grass yield)：將鮮草樣品自然風(fēng)干至恒重后稱重。

干鮮比(Dry-fresh ratio)：得到鮮、干草產(chǎn)量后計算干鮮比。

1.3.2 營養(yǎng)品質(zhì)相關(guān)指標(biāo)測定 粗蛋白(Crude protein)按照《中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 6432-94》[11](飼料中粗蛋白測定方法)執(zhí)行；酸性洗滌纖維(Acid detergent fiber)按照《中華人民共和國農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)NY/T 1459-2007》[12](飼料中酸性洗滌纖維的測定)執(zhí)行；中性洗滌纖維(Neutral detergent fiber)按照《中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 2080-2006》[13](飼料中性洗滌纖維的測定)執(zhí)行；粗灰分(Crude ash)按照《中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 6438-2007》[14](飼料中粗灰分測定方法)執(zhí)行；粗脂肪(Crude fat)按照《中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 6433-2006》[15](飼料中粗脂肪的測定)執(zhí)行。

1.4 數(shù)據(jù)處理

運(yùn)用灰色系統(tǒng)理論[16]把6個飼草谷子品種(系)看做一個灰色系統(tǒng)，每一種飼草谷子為該系統(tǒng)中的一個因素，分析6個飼草谷子品種(系)間的聯(lián)系程度即關(guān)聯(lián)度。關(guān)聯(lián)度越大，樣品間的相似程度就越高。人為構(gòu)建一個飼草谷子參考品種X0，將參考品種X0的性狀和營養(yǎng)成分含量作為參考數(shù)列[X0(1)，……，X0(N)]，每個飼草谷子品種(系)的性狀和營養(yǎng)成分含量為比較數(shù)列Xi，計算出各飼草谷子品種(系)的性狀和營養(yǎng)成分含量與參考品種相應(yīng)指標(biāo)之間的關(guān)聯(lián)度，評價每個飼草谷子品種(系)的性狀和營養(yǎng)成分價值的高低[17]。

設(shè)參考數(shù)列為X0，比較數(shù)列為Xi，i=1，2，3，……，N，且X0={X0(1)，X0(2)，X0(3)，……，X0(N)}，Xi= {Xi(1)，Xi(2)，Xi(3)，……，Xi(N)}，則稱ξi(k)為X0與Xi在第k點(diǎn)的關(guān)聯(lián)系數(shù)：

ξi(j,k)=

(1)

(1)等權(quán)關(guān)聯(lián)度計算方法參照呂小東等[18]的方法，利用關(guān)聯(lián)系數(shù)法計算各指標(biāo)權(quán)重(權(quán)重1)，得出等權(quán)關(guān)聯(lián)度。

(2)

(3)

(2)加權(quán)關(guān)聯(lián)度計算方法參照劉剛等[19]的方法，基于熵權(quán)賦權(quán)法計算各指標(biāo)權(quán)重(權(quán)重2)，得出加權(quán)關(guān)聯(lián)度。

(4)

(5)

(6)

(7)

運(yùn)用SPSS 17.0軟件對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行Pearson相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同飼草谷子品種性狀比較

不同飼草谷子品種間株高的差異顯著。株高的變化為89.10～104.45 cm，變異系數(shù)為5.38%，其中赤峰草谷子的株高最高，為104.45 cm；大白谷的株高最低，為89.10 cm。赤峰草谷子與其余5個品種(系)的株高差異極顯著(P<0.01)。大白谷分別與小香米、紅鈣谷和跑死馬的株高差異極顯著(P<0.01)，與181-10的株高差異顯著(P<0.05)(表1)。

表1 麥后復(fù)種不同飼草谷子品種株高、產(chǎn)量和干鮮比

不同飼草谷子品種間鮮草產(chǎn)量差異顯著。鮮草產(chǎn)量的變化為19 009.50～28 347.45 kg/hm2，變異系數(shù)為15.11%，其中181-10的鮮草產(chǎn)量最高，為28 347.45 kg/hm2；紅鈣谷的鮮草產(chǎn)量最低，為19 009.50 kg/hm2。181-10與紅鈣谷的鮮草產(chǎn)量差異極顯著，與大白谷和赤峰草谷子的鮮草產(chǎn)量差異顯著。小香米分別與大白谷和紅鈣谷的鮮草產(chǎn)量差異顯著。

不同飼草谷子品種間干草產(chǎn)量差異顯著。干草產(chǎn)量的變化為5 669.55～8 537.55 kg/hm2，變異系數(shù)為13.78%，其中181-10的干草產(chǎn)量最高，為8 537.55 kg/hm2；紅鈣谷的干草產(chǎn)量最低，為5 669.55 kg/hm2。181-10與紅鈣谷的干草產(chǎn)量差異極顯著(P<0.01)，與紅鈣谷和跑死馬的干草產(chǎn)量差異顯著(P<0.05)。

干鮮比的變化為26.23%～32.55%，變異系數(shù)為10.00%。干鮮比在30%以上的有3個品種，其中大白谷的干鮮比顯著高于181-10，為32.55%，其次為赤峰草谷子，為32.48%。其他3個品種紅鈣谷、跑死馬和小香米的含水量分別為29.80%、27.61%和26.23%。

2.2 不同飼草谷子品種性狀比較

酸性洗滌纖維含量的變化為34.68%～39.33%，變異系數(shù)為4.58%。紅鈣谷的酸性洗滌纖維含量最低，為34.68%；181-10的酸性洗滌纖維含量最高，為39.33%。181-10與其余5個種質(zhì)的酸性洗滌纖維含量差異極顯著。跑死馬分別與大白谷和紅鈣谷的酸性洗滌纖維含量差異極顯著，與小香米的酸性洗滌纖維含量差異顯著(表2)。

中性洗滌纖維的變化為67.12%～72.23%，變異系數(shù)為3.01%。跑死馬的中性洗滌纖維含量最低，為67.12%；181-10的中性洗滌纖維含量最高，為72.23%。181-10分別與小香米、大白谷、紅鈣谷和跑死馬的中性洗滌纖維含量差異極顯著。赤峰草谷子分別與大白谷、紅鈣谷和跑死馬的中性洗滌纖維含量差異顯著(表2)。

表2 麥后復(fù)種不同谷子品種營養(yǎng)成分含量

粗蛋白含量的變化為5.78%～9.75%，變異系數(shù)為19.16%。跑死馬的粗蛋白含量最高，為9.75%；小香米的粗蛋白含量最低，為5.78%。跑死馬、大白谷、181-10、紅鈣谷和小香米的粗蛋白含量差異極顯著。赤峰草谷子分別與跑死馬、大白谷和小香米的粗蛋白含量差異極顯著，與181-10和紅鈣谷的粗蛋白含量差異顯著。

粗脂肪含量的變化為0.66%～1.75%，變異系數(shù)為39.83%。跑死馬的粗脂肪含量最高，為1.75%；大白谷的粗脂肪含量最低，為0.66%。跑死馬和181-10分別與赤峰草谷子、小香米、紅鈣谷和大白谷的粗脂肪含量差異極顯著。赤峰草谷子分別與紅鈣谷和大白谷的粗脂肪含量差異極顯著。小香米和大白谷的粗脂肪含量差異顯著。

粗灰分含量的變化為8.79%～13.48%，變異系數(shù)為15.24%。跑死馬的粗灰分含量最高，為13.48%；大白谷的粗灰分含量最低，為8.79%。跑死馬與大白谷的粗灰分含量差異極顯著，分別與赤峰草谷子、紅鈣谷和大白谷的粗灰分含量差異顯著。大白谷分別與小香米和181-10的粗灰分含量差異顯著。

2.3 飼草谷子不同性狀間相關(guān)性分析

對飼草谷子各性狀的Pearson相關(guān)性分析表明，飼草谷子部分性狀呈相關(guān)性。鮮草產(chǎn)量分別與干草產(chǎn)量和酸性洗滌纖維含量呈顯著正相關(guān)(P<0.05)，相關(guān)系數(shù)分別為0.83和0.82。干草產(chǎn)量分別與酸性洗滌纖維含量和中性洗滌纖維含量呈顯著正相關(guān)(P<0.05)，相關(guān)系數(shù)分別為0.83和0.90。酸性洗滌纖維含量與粗脂肪含量呈現(xiàn)顯著正相關(guān)(P<0.05)，相關(guān)系數(shù)為0.89。粗脂肪含量與粗灰分含量間存在顯著正相關(guān)(P<0.05)，相關(guān)系數(shù)為0.83(表3)。

表3 飼草谷子不同性狀的相關(guān)性分析

2.4 利用灰色關(guān)聯(lián)度法進(jìn)行綜合分析

采用灰色理論，參照鄧聚龍[21]方法，將供試飼草谷子品種(系)作為一個灰色系統(tǒng)，供試的6個不同品種(系)作為系統(tǒng)中的單個因素，對其進(jìn)行綜合評價。

2.4.1 參考品種的建立 參考品種(系)就是在灰色系統(tǒng)中對不同品種(系)飼草谷子進(jìn)行綜合評價的標(biāo)準(zhǔn)，試驗通過對飼草谷子的鮮草產(chǎn)量、干草產(chǎn)量、株高、干鮮比、中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維、粗蛋白、粗脂肪、粗灰分含量等指標(biāo)的分析觀察，選取鮮草產(chǎn)量、干草產(chǎn)量、株高、干鮮比、粗蛋白、粗脂肪、粗灰分含量等指標(biāo)的最大值以及中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維含量的最小值，依此建立一個“最優(yōu)飼草谷子”的參考序列X0。

2.4.2 對數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理 將原始數(shù)據(jù)進(jìn)行無量綱化處理，若以大值為優(yōu)，則Xk數(shù)據(jù)除以X0各點(diǎn)的數(shù)值，若以小值為優(yōu)，則X0數(shù)值除以Xk各點(diǎn)數(shù)值，Xk∈(0-1]，其中k表示評價對象，結(jié)果如表4所示。

表4 數(shù)據(jù)的無綱量化處理

2.4.3 計算各指標(biāo)在各點(diǎn)上的關(guān)聯(lián)系數(shù) 將參考品種各項指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)值分別減去各飼草谷子相應(yīng)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)值，得到一系列的標(biāo)準(zhǔn)絕對差[22]，其中最小標(biāo)準(zhǔn)絕對差和最大標(biāo)準(zhǔn)絕對差分別為：

表5 各性狀指標(biāo)的關(guān)聯(lián)系數(shù)值

2.4.4 計算關(guān)聯(lián)度 根據(jù)文中1.4的公式(2)、(3)，利用關(guān)聯(lián)系數(shù)法計算各指標(biāo)權(quán)重(權(quán)重1)，得出等權(quán)關(guān)聯(lián)度。根據(jù)公式(4)、(5)、(6)、(7)，基于熵權(quán)賦權(quán)法計算各指標(biāo)權(quán)重(權(quán)重2)，得出加權(quán)關(guān)聯(lián)度(表6，表7)。由于計算的方法不同，表6中權(quán)重1與權(quán)重2之間有一定的差異，其中中性洗滌纖維的權(quán)重變化最大，這與梁英等[23]的研究結(jié)果基本一致，所有指標(biāo)的權(quán)重基本分布在0.077 9～0.191 8。

表6 各指標(biāo)權(quán)重

表7 各品種的關(guān)聯(lián)度值及其排序

2.4.5 灰色關(guān)聯(lián)度綜合評價分析 根據(jù)關(guān)聯(lián)度分析原則，關(guān)聯(lián)度的大小決定參試品種與參考品種間的關(guān)聯(lián)程度，即關(guān)聯(lián)度越大的品種綜合評價表現(xiàn)越好[24]。供試材料等權(quán)關(guān)聯(lián)度值的排序依次是紅鈣谷>大白谷>小香米>赤峰草谷子>跑死馬>181-10，其中紅鈣谷的等權(quán)關(guān)聯(lián)度值為0.2201，181-10等權(quán)關(guān)聯(lián)度值為0.0784。加權(quán)關(guān)聯(lián)度值的排序依次是紅鈣谷>大白谷>小香米>赤峰草谷子>181-10>跑死馬，其中紅鈣谷的加權(quán)關(guān)聯(lián)度值為0.2966，跑死馬加權(quán)關(guān)聯(lián)度值為0.2548。等權(quán)關(guān)聯(lián)度值略小于加權(quán)關(guān)聯(lián)度值，但最終的結(jié)果基本一致。跑死馬與181-10的位次發(fā)生變化，這與鄭敏娜等[25]、孫萬斌等[26]的研究結(jié)論相似，各指標(biāo)相應(yīng)的權(quán)重并不相同。綜上所述，紅鈣谷與參考品種間的關(guān)聯(lián)度最大，即為參試品種中綜合評價表現(xiàn)最好的品種。

3 討論

通過方差分析得到本研究所有測定指標(biāo)的變異系數(shù)在3.01%～39.83%。中性洗滌纖維的變異系數(shù)最小，為3.01%；而變異系數(shù)大于15%的指標(biāo)有4個，分別為鮮草產(chǎn)量(15.11%)、粗蛋白含量(19.16%)、粗脂肪含量(39.83%)和粗灰分含量(15.24%)?？赡苁怯捎诓煌贩N(系)間含水量和營養(yǎng)成分含量不同且差異較大所引起的。智慧等[4]通過研究47份飼草產(chǎn)量較高的谷子品種得出，不同品種間粗蛋白、粗脂肪、粗纖維、鈣和總磷的含量變異系數(shù)較大，這與本研究的結(jié)果基本一致，說明改良飼草谷子品種(系)的營養(yǎng)成分含量具有很大的潛力。

飼草生產(chǎn)的根本目的是在單位面積收獲最大的營養(yǎng)物質(zhì)產(chǎn)量，麥后復(fù)種飼草谷子模式充分利用了農(nóng)牧交錯區(qū)的光熱資源，挖掘了農(nóng)田增產(chǎn)潛力，提高單位面積的生物產(chǎn)量，因此，篩選并培育出適合農(nóng)牧交錯區(qū)麥后復(fù)種的生物產(chǎn)量高、營養(yǎng)價值高的飼草谷子品種至關(guān)重要。然而，若用單一的性狀來評價品種的優(yōu)劣與生產(chǎn)性能的差異，常常會因為缺失某個因素對品種生產(chǎn)性能的影響而導(dǎo)致結(jié)果在一定程度上不夠全面[27]。田兵等[22]選用了8個營養(yǎng)成分的指標(biāo)綜合評價了貴州42種野生牧草營養(yǎng)價值，避免常規(guī)營養(yǎng)評價方法中只考慮粗蛋白、粗脂肪和粗纖維等少數(shù)因子而忽略其他因子的弊端。郭霞等[28]從7個營養(yǎng)指標(biāo)，粗灰分、中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維、可溶性糖、粗蛋白質(zhì)、磷、鉀間的相互關(guān)系對5組人工模擬不同啃食強(qiáng)度的紫穗槐葉、莖進(jìn)行了綜合分析，避免了傳統(tǒng)分析法中各種營養(yǎng)指標(biāo)在同一處理中含量參差不齊導(dǎo)致的分析結(jié)果不一致。為了使試驗結(jié)果更客觀、全面，本研究選用了株高、鮮草產(chǎn)量、干草產(chǎn)量、干鮮比等4個生產(chǎn)性能指標(biāo)和粗蛋白、酸性洗滌纖維、中性洗滌纖維、粗灰分、粗脂肪含量等5個營養(yǎng)品質(zhì)相關(guān)指標(biāo)對6個飼草谷子品種(系)進(jìn)行灰色關(guān)聯(lián)度分析，避免了單一指標(biāo)進(jìn)行品種評價的弊端。不僅如此，本研究還采用了加權(quán)關(guān)聯(lián)度和等權(quán)關(guān)聯(lián)度2種結(jié)果相關(guān)性檢驗，均得出紅鈣谷綜合評價表現(xiàn)最好，說明紅鈣谷具有較高的研究價值，但紅鈣谷的生物產(chǎn)量比其余6個品種(系)低，因此，可以將紅鈣谷作為麥后復(fù)種優(yōu)質(zhì)飼草谷子專用品種的候選材料。

4 結(jié)論

根據(jù)灰色關(guān)聯(lián)度綜合評價分析可知，6個麥后復(fù)種飼草谷子品種(系)中紅鈣谷綜合評價表現(xiàn)最好，因此，可以將紅鈣谷作為麥后復(fù)種優(yōu)質(zhì)飼草谷子專用品種的候選材料。對6個飼草谷子品種(系)的9個指標(biāo)進(jìn)行方差分析，結(jié)果表明9個測定指標(biāo)中鮮草產(chǎn)量、粗蛋白、粗脂肪和粗灰分等指標(biāo)變異系數(shù)較大，具有較大的改良潛力。