張晴晴，梁慶偉，楊秀芳，娜日蘇，潘翔磊，王昇

(赤峰市農(nóng)牧科學(xué)研究院，內(nèi)蒙古 赤峰 024031)

谷子(Setariaitalica)為一年生禾本科植物，具有耐瘠薄、耐旱、抗逆性強(qiáng)等特點(diǎn)[1].谷子不僅籽粒中含有豐富的營養(yǎng)物質(zhì)和氨基酸，其秸稈中粗蛋白和粗脂肪含量也明顯高于其他禾谷類作物[2]，飼喂價(jià)值接近豆科牧草[3]，是一種優(yōu)質(zhì)飼草[4].開發(fā)利用飼草谷子，拓展飼草料生產(chǎn)供應(yīng)渠道，對促進(jìn)畜牧業(yè)的持續(xù)發(fā)展和緩解天然草場壓力具有重要意義[5].

赤峰地區(qū)是重要的畜牧養(yǎng)殖基地[1]，近年來，隨種植業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和大力發(fā)展養(yǎng)殖業(yè)政策的實(shí)施，所需優(yōu)質(zhì)飼草量劇增[6-7]，因此急需挖掘新的飼草料品種.在國外，谷子作為專門的飼草已有悠久的歷史[4]，早在19世紀(jì)，美國就開始推廣飼草谷子栽培，在20世紀(jì)初期，美國多個(gè)州對飼草谷子應(yīng)用開展了多方面試驗(yàn)[8]，隨后加拿大等國也將谷子作為夏季飼草作物栽培[9].國內(nèi)對谷子的研究主要集中在糧用方面，僅內(nèi)蒙古、河北壩上等地有農(nóng)牧民自發(fā)栽培谷子用于干草生產(chǎn).用于飼草作物的研究還未見報(bào)道，在實(shí)際生產(chǎn)中存在飼草谷子品種單一、產(chǎn)量低、品質(zhì)和抗性差等問題，因此，生產(chǎn)上急需高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的飼草谷子專用品種.此外，優(yōu)質(zhì)的飼草谷子品種不僅要產(chǎn)量高，還需要較優(yōu)的品質(zhì)和綜合性狀.在生產(chǎn)實(shí)踐中，對飼草谷子品種優(yōu)劣的評估大多以產(chǎn)量、粗蛋白等作為評判因素，具有一定的局限性.灰色關(guān)聯(lián)度分析法對品種的主要目標(biāo)性狀進(jìn)行綜合評價(jià)，能較為全面、客觀地評價(jià)品種的優(yōu)劣，已廣泛應(yīng)用到農(nóng)業(yè)和草業(yè)引種、育種和綜合評價(jià)中[10].

綜上，為篩選適宜在赤峰地區(qū)種植的優(yōu)質(zhì)且高產(chǎn)飼草谷子品系，本試驗(yàn)利用生物統(tǒng)計(jì)學(xué)方法和灰色關(guān)聯(lián)度分析法對15個(gè)飼草谷子品系和‘飼谷5號’的生產(chǎn)性能進(jìn)行綜合評價(jià)，旨為該地區(qū)乃至類似區(qū)域飼草谷子生產(chǎn)及良種培育提供理論依據(jù).

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于內(nèi)蒙古赤峰市農(nóng)牧科學(xué)研究院梁上試驗(yàn)地(N 42°18′,E 118°51′)，屬中溫帶半干旱大陸性季風(fēng)氣候.年平均氣溫7.2 ℃，極端最高氣溫40.4 ℃，極端最低氣溫-27.6 ℃，年積溫為1 800～3 000 ℃.年日照時(shí)數(shù)2 800～3 100 h，無霜期120～145 d，年平均降水量360～400 mm，2018年降水量382 mm.試驗(yàn)地土壤有機(jī)質(zhì)3.24%，速效氮47.4 mg/kg、速效磷49.96 mg/kg、速效鉀115.2 mg/kg，土壤為壤土[1].

1.2 試驗(yàn)材料

供試材料均來源于赤峰市農(nóng)牧科學(xué)研究院，CK選用內(nèi)蒙古自治區(qū)赤峰市2015年審定登記的品種‘飼谷5號’，其他品種詳情見表1.

表1 供試材料

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

于2018年5月16日播種，采用隨機(jī)區(qū)組排列，3次重復(fù)，小區(qū)面積20 m2(寬4 m×長5 m)，每小區(qū)10行，行距40 cm，播深3～4 cm，播量11.24 mg/kg.試驗(yàn)田周圍設(shè)寬1 m的保護(hù)行.整個(gè)生育期不灌水、不施肥，適時(shí)人工除草.

1.4 測定指標(biāo)與方法

物候期：觀察并記錄各供試材料的物候期，包括出苗期、拔節(jié)期、抽穗期、開花期、乳熟期、蠟熟期、完熟期.

株高：抽穗期和成熟期測定，各小區(qū)隨機(jī)選取代表性植株10株，測量從地面到植株最高處的絕對高度，取平均值.

鮮、干草產(chǎn)量和鮮干比：抽穗期刈割，測產(chǎn)時(shí)去除小區(qū)兩頭各0.5 m并移出小區(qū)，不收2個(gè)邊行，將中間8行12.8 m2刈割測產(chǎn)計(jì)為鮮草產(chǎn)量.同時(shí)，取鮮草1 000 g裝入網(wǎng)袋，將各樣品在105 ℃條件下殺青30 min后于65 ℃條件下烘干至恒質(zhì)量后稱量，計(jì)算鮮干比(鮮樣質(zhì)量/干樣質(zhì)量)，再根據(jù)鮮干比折算干草產(chǎn)量.

莖葉比測定：抽穗期刈割時(shí)，各小區(qū)取鮮樣1 000 g，將莖、葉分離，在65 ℃條件下至恒質(zhì)量后稱量，計(jì)算莖葉比(莖干質(zhì)量/葉干質(zhì)量).

常規(guī)養(yǎng)分：粗蛋白質(zhì)(CP)采用凱氏半微量定氮法[11]測定；酸性洗滌纖維(ADF)和中性洗滌纖維(NDF)采用范式洗滌劑法[11]測定；可溶性碳水化合物(WSC)含量采用蒽酮-硫酸比色法[12]測定.

1.5 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Excel 2007和SPSS 19.0進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)分析，多重比較采用LSR法，Origin 8.0軟件制圖.綜合評價(jià)采用灰色關(guān)聯(lián)度分析.

1.6 灰色關(guān)聯(lián)綜合評價(jià)

根據(jù)灰色關(guān)聯(lián)理論[13]，將所有供試飼草谷子材料作為一個(gè)灰色系統(tǒng)，每個(gè)參試材料作為該系統(tǒng)中的單一個(gè)因素.根據(jù)育種目標(biāo)和生產(chǎn)實(shí)際需要，各參試材料作為系統(tǒng)中的單個(gè)因素，對其進(jìn)行綜合評價(jià).選取抽穗期株高、成熟期株高、鮮草產(chǎn)量、干草產(chǎn)量、CP、WSC等指標(biāo)的最大值及莖葉比、ADF和NDF的最小值，依此建立一個(gè)“參考品種”的參考數(shù)列，記作X0，設(shè)定比較數(shù)列Xi(i=1,2,3…，n)，n為性狀指標(biāo)數(shù)，且X0={X0(1)，X0(2)，X0(3)…X0(n)}，Xi={Xi(1)，Xi(2)，Xi(3)…Xi(n)}，由下列公式計(jì)算參試材料與參考品種之間的關(guān)聯(lián)系數(shù)ξi(k).

ξi(k)=

(1)

式中，|X0(k)-Xi(k)|，表示X0數(shù)列與Xi數(shù)列在第k點(diǎn)的絕對差值.

由于各性狀對飼草谷子的重要程度不同，在評價(jià)不同材料的優(yōu)劣時(shí)還應(yīng)根據(jù)其重要程度賦予不同的權(quán)重ωi，并以加權(quán)關(guān)聯(lián)度對各飼草谷子材料進(jìn)行評價(jià).

(2)

式中，n為樣本數(shù).

(3)

(4)

根據(jù)γi′的大小，可評價(jià)各飼草谷子材料的優(yōu)劣.γi′越大，表明該參試材料與參考品種的相似度越高，反之則低.

2 結(jié)果與分析

2.1 物候期

在同一生長條件下16個(gè)供試飼草谷子材料的物候期不同.由表2可知，除CK和‘赤草11號’僅進(jìn)入蠟熟期(2018-9-27)，其他品系生長良好且均能在赤峰地區(qū)完成整個(gè)生育期.生育期為124～131 d不等，其中‘赤草13號’最短，‘赤草1號’和‘赤草9號’最長.

16個(gè)供試飼草谷子材料于播種后7～8 d出苗；6月21～23日開始拔節(jié)；抽穗期在7月31日～8月10日，其中‘赤草8號’‘赤草10號’‘赤草11號’‘赤草12號’和‘赤草14號’抽穗期最早，比CK早3～7 d，而‘赤草5號’的抽穗期最遲，比CK遲3 d，其他品系與CK差異不顯著；開花期‘赤草8號’‘赤草10號’‘赤草11號’‘赤草12號’和‘赤草14號’早于CK，其他品系較CK遲3～5 d.供試材料均在9月下旬進(jìn)入晚熟期.

2.2 供試飼草谷子材料的產(chǎn)量性狀分析

2.2.1 株高 由圖1可見，抽穗期株高‘赤草13號’最高，為190.33 cm，其次是CK，為188.80 cm，兩者差異不顯著(P>0.05).‘赤草7號’‘赤草5號’‘赤草3號’‘赤草9號’‘赤草2號’和‘赤草6號’與CK差異不顯著(P>0.05)，其他品系顯著低于CK(P<0.05).由圖2可見，成熟期株高‘赤草5號’最高，為209.2 cm，顯著高于其他品系和CK(P<0.05)，‘赤草13號’‘赤草6號’‘赤草7號’‘赤草11號’‘赤草9號’和‘赤草2號’與CK差異不顯著(P>0.05)，其他品系低于CK.

表2 供試飼草谷子材料的物候期Table 2 The pheonological phases of different forage millet materials

不同小寫字母表示不同飼草谷子間差異顯著(P<0.05).Differences lowercase letters indicate significant difference between different forage millet(P<0.05).圖1 16個(gè)飼草谷子的抽穗期株高Figure 1 Plant height at heading stage of 16 forage millet

2.2.2 鮮草產(chǎn)量、干草產(chǎn)量、鮮干比、莖葉比 由表3可知，‘赤草10號’‘赤草8號’和‘赤草12號’的鮮草產(chǎn)量低于CK，其他品系均大于CK.‘赤草5號’最高，達(dá)52 834.92 kg/hm2，較CK顯著增產(chǎn)49.9%(P<0.05)，其次是‘赤草15號’‘赤草3號’‘赤草13號’和‘赤草1號’，分別較CK增產(chǎn)31.4%、30.4%、25.2%和19.3%.僅‘赤草10號’‘赤草8號’和‘赤草12號’低于CK，較CK分別減產(chǎn)2.4%、6.6%和9.9%，顯著低于‘赤草5號’(P<0.05).

由表3可知，供試飼草谷子材料的干草產(chǎn)量差異不顯著(P>0.05).‘赤草10號’‘赤草8號’‘赤草11號’‘赤草2號’‘赤草12號’和‘赤草6號’的干草產(chǎn)量低于CK，其他品系均高于CK.其中，‘赤草3號’的干草產(chǎn)量最高，為12 699.34 kg/hm2，較CK增產(chǎn)21.6%.‘赤草5號’次之，為12 542.29 kg/hm2，較CK增產(chǎn)20.1%.‘赤草8號’和‘赤草10號’較CK減產(chǎn)6.1%和8.7%.

不同小寫字母表示不同飼草谷子間差異顯著(P<0.05).Differences lowercase letters indicate significant difference between different forage millet(P<0.05).圖2 16個(gè)飼草谷子的成熟期株高Figure 2 Plant height at mature stage of 16 forage millet

表3 16份飼草谷子的莖葉比、草產(chǎn)量和鮮干比

由表3可知，供試飼草谷子材料中，‘赤草5號’的鮮干比最高，除與‘赤草11號’無顯著差異外(P>0.05)，均顯著高于CK和其他品系.僅‘赤草10號’‘赤草8號’和‘赤草12號’的鮮干比低于CK，其他品系均高于CK.

由表3可知，供試飼草谷子材料的莖葉比存在差異，變化在1.35～1.68.‘赤草12號’的莖葉比最大，葉量少，適口性較差；其次是‘赤草10號’‘赤草11號’‘赤草2號’‘赤草6號’‘赤草13號’‘赤草14號’和‘赤草7號’，均高于CK；其他品系均低于CK，其中‘赤草3號’的莖葉比最小，為1.35，葉量最多，適口性好.

2.2.3 營養(yǎng)成分 由表4可知，供試材料的營養(yǎng)成分均存在差異.‘赤草7號’CP含量最高，為12.66%，其次為‘赤草5號’和‘赤草13號’，而‘赤草15號’CP含量最低.‘赤草7號’‘赤草5號’‘赤草6號’和‘赤草9號’的CP含量高于CK，其他品系均低于CK；‘赤草6號’ADF含量最高，而‘赤草5號’ADF含量最低，ADF含量的順序?yàn)椋骸嗖?號’>‘赤草15號’>‘赤草3號’>‘赤草11號’>‘赤草2號’>‘赤草14號’>‘赤草7號’>‘赤草4號’>CK>‘赤草1號’>‘赤草10號’>‘赤草13號’>‘赤草12號’>‘赤草9號’>‘赤草8號’>‘赤草5號’；‘赤草10號’‘赤草13號’和‘赤草5號’的NDF含量低于CK，其他品系NDF含量均高于CK，‘赤草15號’和‘赤草6號’NDF含量最高；‘赤草8號’WSC含量最高，而‘赤草7號’WSC含量最低.WSC含量的順序?yàn)椋骸嗖?號’>‘赤草12號’>‘赤草14號’>‘赤草2號’>‘赤草3號’>‘赤草4號’>‘赤草10號’>‘赤草1號’>CK>‘赤草6號’>‘赤草15號’>‘赤草5號’>‘赤草11號’>‘赤草9號’>‘赤草13號’>‘赤草7號’.

表4 16個(gè)飼草谷子營養(yǎng)成分比較

2.4 16個(gè)飼草谷子的綜合評價(jià)

將16個(gè)供試飼草谷子材料的株高、鮮草產(chǎn)量、干草產(chǎn)量、莖葉比和營養(yǎng)成分等10個(gè)指標(biāo)進(jìn)行灰色關(guān)聯(lián)分析，結(jié)果見表5.根據(jù)灰色關(guān)聯(lián)度分析原理，綜合評價(jià)排名越靠前，其綜合表現(xiàn)越好.由表5可知，‘赤草5號’綜合表現(xiàn)最優(yōu)，其次是‘赤草3號’和‘赤草13號’，而‘赤草9號’‘赤草15號’‘赤草1號’‘赤草4號’‘赤草14號’‘赤草11號’‘赤草10號’和‘赤草8號’綜合表現(xiàn)較CK差.

表5 16個(gè)飼草谷子各性狀的關(guān)聯(lián)系數(shù)值、加權(quán)關(guān)聯(lián)度及其排序

3 討論

優(yōu)質(zhì)牧草應(yīng)具備良好的生產(chǎn)性能和營養(yǎng)品質(zhì)，而生產(chǎn)性能和營養(yǎng)品質(zhì)受多種因素影響，如品種、光照、溫度和病蟲害等[14-15].武俊英等[16]研究指出，在相同的栽培條件下，供試的燕麥不同品種間的產(chǎn)量性狀和營養(yǎng)成分存在較大差異，其適應(yīng)性也明顯不同.本研究供試飼草谷子材料間各產(chǎn)量性狀、營養(yǎng)成分和適應(yīng)性也存在顯著差異.物候期是評價(jià)物種適應(yīng)性的重要指標(biāo)之一，本試驗(yàn)研究中，除CK和‘赤草11號’外，其他品系生長良好且均能在赤峰地區(qū)完成整個(gè)生育期，生育期為124～131 d，其中‘赤草15號’生育期最短，‘赤草1號’和‘赤草9號’生育期最長.

草產(chǎn)量是評價(jià)牧草生產(chǎn)性能的重要指標(biāo)，而株高是反映草產(chǎn)量高低最為理想的特征指標(biāo)，單位面積干草產(chǎn)量與牧草的株高存在正相關(guān)關(guān)系[17].本試驗(yàn)結(jié)果表明，供試飼草谷子的株高差異較大，其中‘赤草13號’抽穗期株高最高，‘赤草5號’成熟期株高最高，其干草產(chǎn)量也較高，分別達(dá)到12 542.29和12 021.12 kg/hm2.

莖葉比是衡量牧草適口性的重要指標(biāo)，其值越小，說明牧草葉量越豐富，適口性越好.同時(shí)，葉片是貯存營養(yǎng)物質(zhì)的主要器官，研究表明，葉量與粗蛋白含量呈正相關(guān)關(guān)系[18].本試驗(yàn)中，‘赤草3號’莖葉比最小為1.35，其CP含量較高為12.00%，而‘赤草7號’的粗蛋白含量最高為12.66%，莖葉比居中為1.54.研究表明，ADF 和NDF 含量高牧草的消化率和家畜的采食量降低[19].一般來說，牧草的CP含量越高，ADF和NDF含量越低，其營養(yǎng)價(jià)值越高.本研究中，‘赤草7號’‘赤草5號’和‘赤草13號’CP含量高，ADF和NDF含量低，飼用價(jià)值較高.

由于單因素不能全面反映不同飼用谷子的生產(chǎn)性能和營養(yǎng)水平，因此，將不同單項(xiàng)指標(biāo)綜合分析更為客觀、科學(xué)[20-22].本研究采用灰色關(guān)聯(lián)度對16個(gè)飼草谷子材料的生產(chǎn)性能和營養(yǎng)品質(zhì)進(jìn)行綜合評價(jià).結(jié)果表明，‘赤草5號’‘赤草3號’和‘赤草13號’的干草產(chǎn)量和營養(yǎng)成分相對較高，且其綜合評價(jià)結(jié)果優(yōu)于CK和其他品系.

4 結(jié)論

參試的16份飼草谷子，除CK和‘赤草11號’外，其他品系均能在赤峰地區(qū)完成整個(gè)生育期，表現(xiàn)出良好的適應(yīng)性，生育期為124～131 d，其中‘赤草15號’生育期最短，‘赤草1號’和‘赤草9號’生育期最長.‘赤草3號’‘赤草5號’和‘赤草13號’的干草產(chǎn)量分別達(dá)到12 699.34，12 542.29和12 021.12 kg/hm2，高于其他品系和CK，抽穗期株高均在178 cm以上.‘赤草3號’的莖葉比最小，適口性最佳.通過對供試材料的株高、草產(chǎn)量、莖葉比和營養(yǎng)成分等10個(gè)指標(biāo)的灰色關(guān)聯(lián)分析可知，‘赤草5號’的綜合評價(jià)最優(yōu)，其次是‘赤草3號’和‘赤草13號’，適于進(jìn)一步進(jìn)行區(qū)試試驗(yàn)和生產(chǎn)試驗(yàn)，審定登記新品種.