密度和肥料運籌對青稞秸稈產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

嚴談松,扎西羅布,唐亞偉,呂 超,郭寶健,朱 娟,王菲菲,許如根*

(1.江蘇省作物基因組學(xué)和分子育種重點實驗室/植物功能基因組學(xué)教育部重點實驗室/江蘇省作物遺傳生理 重點實驗室/揚州大學(xué)農(nóng)學(xué)院/江蘇省糧食作物現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心,江蘇揚州 225009; 2.西藏自治區(qū)農(nóng)牧科學(xué)院農(nóng)業(yè)研究所,西藏拉薩 850000)

青稞即裸大麥,屬于禾本科小麥族大麥屬,是青藏高原長期形成的生態(tài)型,具有耐低溫、抗干旱、生育期短、適應(yīng)性強、營養(yǎng)豐富等優(yōu)點。青稞是青藏高原種植最廣泛的農(nóng)作物,僅西藏地區(qū)常年種植面積就超過13.9×104hm2,占當?shù)丶Z食作物總種植面積的60%左右[1]。青稞籽粒是藏族同胞傳統(tǒng)食品糌粑的主要原料,青稞秸稈結(jié)構(gòu)柔軟、營養(yǎng)豐富,是青藏高原畜牧業(yè)的主要干草飼料。飼料占養(yǎng)殖成本的70%以上,是保證畜牧業(yè)發(fā)展的主要物質(zhì)基礎(chǔ)[2]。有限的耕地面積及脆弱的生態(tài)環(huán)境使青藏高原飼草生產(chǎn)不能滿足養(yǎng)殖行業(yè)發(fā)展需要[3-4]。傳統(tǒng)種植青稞主要是多棱青稞,其穗型較大,單位面積的穗數(shù)少于二棱青稞;二棱青稞有效分蘗率及秸稈產(chǎn)量均顯著高于六棱青稞,在糧草雙高育種方面有潛力[5]。在揚州種植青稞,其籽粒和秸稈產(chǎn)量均較種植在西藏大幅度提高[6]。近年來,江蘇畜牧業(yè)發(fā)展較快,青貯面積不斷擴大,青稞秸稈較玉米、小麥和水稻秸稈營養(yǎng)價值高[7],更適宜作青貯飼料,在江蘇具有較好發(fā)展前景;且內(nèi)地生產(chǎn)的青稞可就近加工,降低內(nèi)地青稞加工企業(yè)的原料調(diào)運成本。

西藏自治區(qū)農(nóng)牧科學(xué)院經(jīng)多年努力,已選育出一批優(yōu)良的青稞品(種)系,其中,六棱品種藏青3000于2022年在藏區(qū)推廣面積達6 133.3 hm2,有望成為該區(qū)主推品種;二棱新品系14-3492的籽粒和秸稈產(chǎn)量均較高。有關(guān)二棱青稞與六棱青稞的籽粒和秸稈的產(chǎn)量及品質(zhì)差異的研究目前未見報道。本試驗以二棱青稞品系14-3492為材料,以六棱青稞品種藏青3000為對照,探究不同棱型青稞品種秸稈飼用品質(zhì)和產(chǎn)量的差異及配套的栽培技術(shù),為青稞生產(chǎn)提供參考,促進青稞產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

以西藏農(nóng)牧科學(xué)院農(nóng)業(yè)研究所提供的兩個不同棱型的青稞品種藏青3000和品系14-3492為材料,詳細信息見表1。

表1 參試材料基本信息

1.2 試驗設(shè)計

本試驗于2020—2021年度在揚州大學(xué)農(nóng)學(xué)院實驗田進行。每材料設(shè)3個密度水平:300×104株·hm-2(B1),375×104株·hm-2(B2),450×104株·hm-2(B3);肥料設(shè)3個運籌模式:基肥+拔節(jié)肥(復(fù)合肥150 kg·hm-2+尿素150 kg·hm-2),基肥+穗肥(復(fù)合肥150 kg·hm-2+尿素150 kg·hm-2),基肥+拔節(jié)肥(復(fù)合肥150 kg·hm-2)+穗肥(尿素150 kg·hm-2),依次命名為C1～C3,其中基肥均為復(fù)合肥450 kg·hm-2+尿素150 kg·hm-2。尿素含氮量46%,復(fù)合肥N、P和K含量各15%。每材料9個處理組合,隨機區(qū)組排列,3次重復(fù),每小區(qū)種5行,行長1.2 m,行距0.2 m,人工條播。

1.3 性狀測定

1.3.1 秸稈產(chǎn)量測定

青稞完熟后,每小區(qū)拔收中間3行,剪去根系,曬干后測定秸稈重并計算其產(chǎn)量(SY)。

1.3.2 秸稈品質(zhì)指標測定與計算

將曬干的秸稈切成小段后混勻、粉碎、過40目篩,測定品質(zhì)。秸稈蛋白質(zhì)含量(SP)測定采用全自動凱氏定氮儀(FOSS Kjeltec 8100,丹麥FOSS公司),蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)化系數(shù)為6.25[8];酸性洗滌纖維(ADF)、酸性洗滌木質(zhì)素(ADL)與中性洗滌纖維(NDF)含量采用ANKOM 2000i全自動纖維分析儀測定[9]。相對飼喂價值(RFV)[10]、干物質(zhì)采食量(DMI)與可消化干物質(zhì)量(DDM)由下列公式計算:DMI=120/NDF;DDM=88.9-0.779×ADF;RFV=DMI×DDM/1.29。

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗數(shù)據(jù)用Excel 2016進行整理,運用SPSS 22.0對數(shù)據(jù)進行方差分析與主成分分析,用Duncan法進行多重比較。主成分分析時,采用隸屬函數(shù)法對數(shù)據(jù)進行標準化處理,SP和SY采用公式1:Yi=(Xi-Ximin)/(Ximax-Ximin),NDF、ADF和ADL采用公式2:Yi=(Xi min-Xi)/(Xi max-Xi min)[11]。其中,Yi指第i指標的原始數(shù)據(jù)經(jīng)轉(zhuǎn)化后的隸屬函數(shù)值;Xi指第i指標的原始測定值;Ximax為第i個指標的最大值;Ximin為第i個指標的最小值。

2 結(jié)果與分析

2.1 青稞秸稈產(chǎn)量與品質(zhì)分析

由表2可知,NDF含量、ADF含量、ADL含量和RFV在品種(系)間差異不顯著,SY與SP在2個品種(系)間差異極顯著。密度對藏青3000的SY有極顯著效應(yīng),對14-3492的ADL有顯著效應(yīng),對其他指標的效應(yīng)不顯著;肥料運籌僅對14-3492的SY有極顯著效應(yīng),對兩個材料的其他指標效應(yīng)均不顯著;肥料與密度互作對2個品種(系)的ADL含量及SY有顯著或極顯著效應(yīng)。密度對六棱品種藏青3000SY的影響大于肥料運籌,對二棱品系14-3492的影響則相反。

表2 參試品種秸稈產(chǎn)量與品質(zhì)的方差分析(F值)

由表3可知,二棱品系14-3492的SP為6.34%,SY平均19 411.89 kg· hm-2,均顯著高于六棱品種藏青3000。隨著密度的增加,藏青3000的SY呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢,B3(450×104株·hm-2)處理最大,為15 472.98 kg·hm-2。密度對14-3492的ADL含量影響顯著,密度最大時,ADL含量最低。肥料運籌對六棱品種的秸稈產(chǎn)量及被測品質(zhì)指標均無顯著影響,以C3處理的SY最高、SP最低。二棱品系14-3492的SY在C3處理下產(chǎn)量最高,達21 266.67 kg·hm-2,極顯著高于C2處理。施肥模式對NDF、ADF和RFV的影響不顯著,但C1處理時NDF和ADF含量最低,RFV值最高,秸稈品質(zhì)相對較優(yōu)。

表3 參試品種的秸稈產(chǎn)量與品質(zhì)

2.2 青稞秸稈產(chǎn)量及品質(zhì)性狀相關(guān)分析

由表4可知,SY與SP、NDF呈正相關(guān)性,與ADF、ADL呈負相關(guān);SP與NDF、ADF和ADL均正相關(guān);NDF與ADF呈極顯著正相關(guān),與其他指標呈不顯著正相關(guān)。

表4 青稞秸稈產(chǎn)量及品質(zhì)性狀的相關(guān)系數(shù)

2.3 不同栽培模式下參試品種秸稈產(chǎn)量與品質(zhì)性狀的綜合評價

綜合考慮NDF含量、ADF含量、ADL含量、RFV、SY和SP六個指標,對各性狀數(shù)據(jù)進行標準化處理與主成分分析,主成分矩陣與因子載荷矩陣見表5和表6。

表5 秸稈產(chǎn)量與品質(zhì)性狀主成分分析

表6 因子載荷矩陣與特征向量

由表5、6可知,前3個主成分累計貢獻率達到了85.65%。其中第一主成分累計貢獻率為43.26%,NDF、ADF和SP載荷值較大(0.94、0.87、0.60),與秸稈營養(yǎng)品質(zhì)關(guān)系密切;第二主成分的貢獻率23.64%,SY載荷值較大(0.78),與秸稈產(chǎn)量相關(guān)性高;第三主成分獻率為18.75%,ADL載荷值最大(0.86),與秸稈中不能被動物利用部分有關(guān)。根據(jù)特征向量,3個主成分可以用下列公式進行線性組合:F1=0.16X1+0.28X2+0.44X3+0.40X4+0.08X5,F2=0.66X1+0.37X2-0.12X3-0.31X4-0.41X5,F3=0.27X1+0.23X2-0.15X3-0.29X4-0.91X5。

依據(jù)3個主成分分值和對應(yīng)的貢獻率,以公式F0=0.432 6F1+0.236 4F2+0.187 5F3為基礎(chǔ)進行不同栽培模式的綜合評價,各栽培模式的綜合得分與排名見表7。排名前10的處理組合中,二棱青稞品系14-3492的栽培模式出現(xiàn)9次,而六棱青稞品種藏青3000的栽培模式僅出現(xiàn)1次;排名第一的栽培模式是A2B1C1,即二棱品系14-3492密度300×104株·hm-2、基肥+拔節(jié)肥的肥料運籌模式。

表7 不同栽培模式綜合得分及部分性狀平均表現(xiàn)

3 討論與結(jié)論

3.1 品種、密度和施肥方式對青稞秸稈產(chǎn)量與品質(zhì)的影響

白 婷等[11]研究發(fā)現(xiàn),不同青稞品種間秸稈產(chǎn)量和品質(zhì)指標存在顯著或極顯著差異。靳玉龍等[12]研究則認為,不同棱型的青稞秸稈的NDF、ADF和ADL差異不顯著。本研究條件下,二棱品系14-3492的SP和SY均比六棱品種藏青3000高。但秸稈纖維指標間差異不顯著,這與上述研究結(jié)果有部分相同,原因可能與供試材料或栽培條件有關(guān)。

趙小紅等[13]研究認為,增加密度會導(dǎo)致青稞NDF、ADF和ADL含量呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢;譚大明等[14]研究結(jié)果表明,適當提高播量可以顯著提高青稞SY。本研究中,密度對六棱品種藏青3000的SY影響顯著,隨著密度的增大,其SY呈先下降后上升的趨勢,中密度下SY最低,高密度下最高;密度對二棱品系14-3492的SY影響不顯著。這與前人研究結(jié)果不盡相同,推測與材料不同有關(guān),不同青稞材料的分蘗成穗能力不同,使個體配置的光、溫、水等資源不同,進而影響秸稈產(chǎn)量和品質(zhì)[15-16]。隨著密度增加兩個青稞材料均表現(xiàn)出SP下降和SY上升,RFV則在低密度時值最高,說明適當降低密度會導(dǎo)致SY降低,但其秸稈飼喂價值和蛋白質(zhì)含量得到改善,這與趙 準等[17]的研究結(jié)果一致。在實際生產(chǎn)中,應(yīng)根據(jù)不同棱型品種的生產(chǎn)特性、土壤肥力條件和種子質(zhì)量等綜合考慮,控制適宜的密度,提高播種質(zhì)量,協(xié)同秸稈產(chǎn)量與品質(zhì)。

本研究中,僅二棱品系14-3492的SY在肥料運籌間的差異達到極顯著水平,參試材料其余各性狀在肥料運籌間的差異均不顯著。相同施肥量時,兩材料的SY均以基肥+拔節(jié)肥+穗肥模式最高,表明分階段多次施肥能更好地滿足青稞生長所需營養(yǎng);基肥+拔節(jié)肥模式的RFV和SP最高,秸稈飼喂品質(zhì)最好,說明拔節(jié)期施肥可提高青稞秸稈飼喂品質(zhì),與鞏 林等[18]的結(jié)論一致。

3.2 不同栽培模式的綜合評價

青稞秸稈產(chǎn)量與品質(zhì)的形成是一個復(fù)雜的過程,受多因素影響,如品種特性、栽培技術(shù)、生態(tài)條件等,選擇配套的栽培模式,實現(xiàn)青稞秸稈產(chǎn)量與品質(zhì)的協(xié)同提高是青稞生產(chǎn)的目標。本研究利用主成分分析將有信息重疊的多個指標降維、簡化成幾個獨立的綜合指標,既考慮單個變量的影響,又考慮各變量的相互關(guān)系,能更好地反應(yīng)栽培模式的本質(zhì)[19-20]。綜合得分排名前10的組合中,二棱品系14-3492出現(xiàn)了9次,藏青3000僅出現(xiàn)了1次。說明二棱品系14-3492比六棱品種藏青3000的秸稈更適宜用作飼料,較好地兼顧了秸稈產(chǎn)量與品質(zhì)的關(guān)系。二棱青稞品系的處理組合A2B1C1和A2B3C3綜合排名為第1、2,即二棱品種14-3492有很強的自我調(diào)節(jié)能力,在低密度(300×104株·hm-2)與高密度(450×104株·hm-2)時搭配相應(yīng)的施肥模式均能達到秸稈品質(zhì)與產(chǎn)量最優(yōu)化,低密度應(yīng)選擇基肥+拔節(jié)肥的施肥模式,高密度選基肥+拔節(jié)肥+穗肥的施肥模式;六棱青稞品種藏青3000在低密度、基肥+拔節(jié)肥的施肥模式處理下可以協(xié)同提高秸稈產(chǎn)量與品質(zhì)?？偟膩碚f,低密度應(yīng)選擇基肥+拔節(jié)肥的施肥模式,基肥保證苗壯、蘗多,拔節(jié)肥促進分蘗成穗、提高成穗率;高密度種植可保證一定群體,分施拔節(jié)肥和穗肥可更好地保證秸稈生長的養(yǎng)分需求,協(xié)同秸稈產(chǎn)量與品質(zhì),有關(guān)其對籽粒產(chǎn)量相關(guān)指標效應(yīng)的文章將后續(xù)發(fā)表。