曹麗霞，侯龍魚(yú)，趙世鋒，石碧紅，張麗霞，劉君馨，張文浩，白文明

(1.張家口市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，河北 張家口075000；2.中國(guó)科學(xué)院植物研究所植被與環(huán)境變化國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100093)

燕麥(Avenaspp)包括裸燕麥(Avena nudaL)和皮燕麥(Avena sativaL)，是優(yōu)良的禾本科燕麥屬一年生糧飼兼用作物[1－2].隨著國(guó)家“草牧業(yè)”、“糧改飼”、“引草入田”等政策及項(xiàng)目的實(shí)施，帶動(dòng)了高產(chǎn)量、高品質(zhì)飼草燕麥的種植[2].因此，選擇適宜的飼用燕麥品種和確定最佳的刈割時(shí)期，對(duì)獲取高產(chǎn)、高品質(zhì)的燕麥飼草尤為重要.

為此，科研工作者在內(nèi)蒙古[3－6]、河北[7－10]、山東[11]、山西[12]、甘肅[13－14]、青海[15－16]、新疆[17]、西藏[18－19]等各地區(qū)開(kāi)展了大量的燕麥引種品比試驗(yàn)，主要包括引進(jìn)品種能否完成生育期，獲得高的生物產(chǎn)量和高的飼草品質(zhì)[13，20].飼草產(chǎn)量和品質(zhì)在燕麥品種上具有不一致性，而且代表燕麥飼草品質(zhì)的指標(biāo)包括了粗蛋白、相對(duì)飼用價(jià)值、酸性洗滌纖維、中性洗滌纖維等多個(gè)指標(biāo)，給引進(jìn)品種的對(duì)比選擇增加了困難.雖然，結(jié)合產(chǎn)量指標(biāo)和品質(zhì)指標(biāo)，利用數(shù)學(xué)函數(shù)方法如關(guān)聯(lián)度分析[3－4，11，18]、隸屬函數(shù)分析[5，17]、主成分分析[14]等綜合評(píng)價(jià)選出適宜當(dāng)?shù)赝茝V的燕麥品種促進(jìn)了引種的評(píng)價(jià)方法.但是，選擇不同的參數(shù)及不同的評(píng)價(jià)辦法得出的適宜品種不盡相同[11]，限制了品種的引進(jìn)和推廣的選擇.

另一方面，燕麥地上生物產(chǎn)量和品質(zhì)隨著生育期變化，且這種變化因品種、生長(zhǎng)環(huán)境而異[3]，如品種的最高產(chǎn)量出現(xiàn)在抽穗期[13]、開(kāi)花期[20]、乳熟期[17]、蠟熟期[8]和完熟期[12]等不同生育期.同一燕麥品種在不同地區(qū)表現(xiàn)出不同的變化規(guī)律[3]，影響燕麥飼草最佳收獲期的確定.河北壩上地區(qū)是我國(guó)燕麥主要種植區(qū)，傳統(tǒng)上以種植收獲燕麥籽粒為主，針對(duì)飼草用的燕麥的種植、產(chǎn)量及品質(zhì)的評(píng)價(jià)工作較少.因此，本研究選擇國(guó)內(nèi)外20個(gè)主要燕麥品種，開(kāi)展不同生育期對(duì)燕麥飼草產(chǎn)量和品質(zhì)的影響研究，確定燕麥飼草的產(chǎn)量和品質(zhì)隨生育期的變化規(guī)律，為當(dāng)?shù)匮帑滐暡莸纳a(chǎn)提供適宜的品種和確定適宜的收獲時(shí)期，以及其它地區(qū)燕麥飼草的引種提供依據(jù).

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于張家口市農(nóng)業(yè)科學(xué)院張北試驗(yàn)基地(41°09′N，114°42′E，1450 m)，屬干旱半干旱區(qū)，生長(zhǎng)季(5～9月)降水量358 mm；無(wú)霜期104 d，年日照時(shí)數(shù)2600～3100 h；土壤類型為栗鈣土，肥力中等，pH值8.07，耕作層土壤(0～30 cm)養(yǎng)分含量為有機(jī)質(zhì)18.35±1.53 g kg－1、速效氮63.00±3.2 mg kg－1、速效磷25.77±3.2 mg kg－1、速效鉀122.00±4.43 mg kg－1.燕麥種植區(qū)前茬作物均為馬鈴薯.

1.2 供試材料

燕麥共20個(gè)品種均由國(guó)家燕麥?zhǔn)w麥產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系提供，其中裸燕麥7個(gè)品種，包括壩莜3號(hào)、壩莜18號(hào)、白燕2號(hào)、白燕18號(hào)、遠(yuǎn)雜1號(hào)和GL381，皮燕麥13個(gè)品種，包括壩燕6號(hào)、白燕7號(hào)、白燕19號(hào)、張燕4號(hào)、隴燕3號(hào)、定燕2號(hào)、魁北克(加拿大)、青引2號(hào)、甜燕麥、蒙燕1號(hào)、甜燕2號(hào)(加拿大)、KONA(美國(guó))和Haywire(加拿大).

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

田間試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3次重復(fù)，小區(qū)面積13.34 m2(6.67 m×2 m)，5月下旬播種，播量120～180 kg ha－1，行距30 cm.不施肥，不澆水，人工除草.2017～2019年，連續(xù)種植三個(gè)生長(zhǎng)季，在孕穗期、抽穗期、開(kāi)花期、乳熟期和完熟期采樣，采樣方法(1.1 m×0.6 m)取地上生物量，烘干后測(cè)定干重.根據(jù)樣方生物量推算每公頃產(chǎn)量.對(duì)生長(zhǎng)發(fā)育較好2019年采樣的一個(gè)重復(fù)測(cè)定飼草品質(zhì).包括粗蛋白含量(CP，%)，中性洗滌纖維(NDF，%)、酸性洗滌纖維(ADF，%)、相 對(duì) 飼 用 價(jià) 值(Relative feed value，RFV))，相對(duì)飼用價(jià)值參考文獻(xiàn)Yang等計(jì)算方法[21].代謝能(Metabolism energy，ME)根據(jù)飼草營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)評(píng)定GI法(GB/T23387－2009)[22]，公式ME＝4.2014＋0.0236ADF＋0.1794CP.為了評(píng)價(jià)飼草品質(zhì)相關(guān)參數(shù)的總產(chǎn)量，單位面積總粗蛋白產(chǎn)量、總相對(duì)飼用價(jià)值和總代謝能計(jì)算如下:

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

運(yùn)用三因素方差分析品種、年份、不同生長(zhǎng)期燕麥飼草產(chǎn)量(干重)和品質(zhì)的差異性.各個(gè)生育期品種間飼草產(chǎn)量、品質(zhì)及各生育期間飼草產(chǎn)量和品質(zhì)均值比較采用LSD法，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析SPSS21.0軟件輔助完成.柱形圖由SigmaPlot10.0輔助完成.熱圖由軟件Heml1.0.3.7輔助完成.

2 結(jié)果與分析

2.1 試驗(yàn)地生長(zhǎng)季降雨量和氣溫

試驗(yàn)地生長(zhǎng)季降雨量和溫度均呈現(xiàn)單峰曲線，峰值出現(xiàn)在7月，雨熱同季(表1).與30年平均降雨量相比，2017年、2018年、2019年分別為正常、濕潤(rùn)和干旱年份.生長(zhǎng)季降雨量年際間差異大，2019年生長(zhǎng)季降雨量比2018年減少80.8 mm，減少了25.6%.與30年平均溫度相比，2017年、2018年、2019年年均溫分別增加了3.8℃、3.4℃和3.0℃，分別增加了28.1%、25.2%和22.2%.

表1 試驗(yàn)地生長(zhǎng)季月均溫和降雨量Table1 The precipitation and monthly mean temperature in experimental site

2.2 不同收獲時(shí)期燕麥飼草產(chǎn)量

品種、年份和生育期及交互作用對(duì)燕麥飼草產(chǎn)量均有顯著影響(表2，P<0.001).將20個(gè)品種平均，可以看出從孕穗期、抽穗期、開(kāi)花期、乳熟期到完熟期，燕麥飼草產(chǎn)量均顯著增加(圖1).將2017～2019年連續(xù)三個(gè)生長(zhǎng)季，20品種間飼草產(chǎn)量平均比較，在孕穗期、抽穗期和開(kāi)花期品種間差異不顯著，乳熟期和完熟期品種間差異達(dá)到顯著水平(圖2).在完熟期，三年平均飼草產(chǎn)量超過(guò)12 t ha－1的裸燕麥有GL381(13.0317 t ha－1)、壩莜18號(hào)(12.8167 t ha－1)、遠(yuǎn)雜1號(hào)(12.16 t ha－1).飼草產(chǎn)量低于9 t ha－1為白燕18號(hào)(8.3308 t ha－1)和青引2號(hào)(6.9892 t ha－1).飼草產(chǎn)量最高品種為GL381是最低品種青引2號(hào)的1.86倍.

圖1 不同生育期收獲產(chǎn)量平均干重2017～2019年間的比較Fig.1 Comparison of dry weight of biomass under different growing stage in experimental years of 2017～2019

圖2 不同生育期燕麥品種收獲產(chǎn)量干重比較Fig.2 Comparison of dry weight of biomass for 20 oat cultivars under different growing stage

表2 年份、品種、生育期對(duì)飼草產(chǎn)量的影響的顯著性檢驗(yàn)Table 2 Variance test of year，growing stage and cultivars affecting dry weight of oat forage

2.3 不同收獲期燕麥品種飼草品質(zhì)

燕麥飼草品質(zhì)指標(biāo)不同生育期差異明顯.從孕穗期、抽穗期、開(kāi)花期、乳熟期到完熟期，粗蛋白含量逐漸降低.粗蛋白含量在孕穗期大于17%、完熟期大于8.5%品種有白燕19號(hào)、隴燕3號(hào)、青引2號(hào)和KONA(圖3).隨著生育期的延長(zhǎng)，相對(duì)飼用價(jià)值先降低后增加，拐點(diǎn)因品種不同出現(xiàn)在開(kāi)花期或乳熟期，整個(gè)生育期相對(duì)飼用價(jià)值最高出現(xiàn)在孕穗期(圖3).相對(duì)飼用價(jià)值孕穗期大于140、完熟期大于110的品種有壩莜3號(hào)、白燕19號(hào)、GL381和Haywire.隨著生育期由孕穗期到完熟期，飼草代謝能多數(shù)品種逐漸降低，且各品種最高值均出現(xiàn)在孕穗期(圖3).代謝能孕穗期大于8 MJ kg－1，完熟期大于6.5 MJ kg－1的品種有白燕19號(hào)、隴燕3號(hào)、青引2號(hào)和KONA.綜合粗蛋白含量、相對(duì)飼用價(jià)值、代謝能三個(gè)飼草品質(zhì)指標(biāo)，隨著生長(zhǎng)的延遲，飼草品質(zhì)逐漸下降，飼草品質(zhì)相對(duì)較好有白燕9號(hào)、青引2號(hào)、隴燕3號(hào)和KONA.

圖3 20個(gè)燕麥品種粗蛋白含量、相對(duì)飼用價(jià)值和代謝能隨生育期變化Fig.3 Change in crude protein，relative feed value and metabolizable energy of 20 oat cultivars during growing stage

2.4 不同收獲期燕麥飼草品質(zhì)產(chǎn)量

干物質(zhì)產(chǎn)量反應(yīng)飼草收獲量，飼草品質(zhì)反應(yīng)單位飼草的飼喂價(jià)值，結(jié)合飼草品質(zhì)和干物質(zhì)產(chǎn)量計(jì)算得出單位面積飼草品質(zhì)產(chǎn)量(圖4).每公頃粗蛋白產(chǎn)量、相對(duì)飼用價(jià)值產(chǎn)量和代謝能產(chǎn)量均隨著生育期的延遲逐漸增加.在完熟期，粗蛋白產(chǎn)量大于0.8 t ha－1的品種有壩莜3號(hào)、壩莜18號(hào)、遠(yuǎn)雜1號(hào)、GL381，隴燕3號(hào)、KONA和Haywire；相對(duì)飼用價(jià)值產(chǎn)量大于1100 t ha－1的品種有壩莜18號(hào)、遠(yuǎn)雜1號(hào)、GL381和Haywire；代謝能產(chǎn)量大于65000 MJ ha－1的品種為壩莜18號(hào)、遠(yuǎn)雜1號(hào)、GL381.綜合粗蛋白產(chǎn)量、相對(duì)飼用價(jià)值產(chǎn)量和代謝能產(chǎn)量三個(gè)指標(biāo)，壩莜18號(hào)、遠(yuǎn)雜1號(hào)、GL381和Haywire飼用價(jià)值產(chǎn)量最高.

圖4 20燕麥品種粗蛋白、相對(duì)飼用價(jià)值和代謝能產(chǎn)量隨生育期變化Fig.4 Change in production of crude protein，relative feed value and metabolizable energy for 20 oat cultivars during growing stage

3 討論

燕麥生長(zhǎng)從孕穗期到完熟期，飼草產(chǎn)量顯著增加.燕麥地上生物干重有三種變化規(guī)律.一是從孕穗期到成熟期，產(chǎn)量連續(xù)增加，完熟期達(dá)到最大[5].二是在生長(zhǎng)的某個(gè)時(shí)期(非完熟期)達(dá)到最大后趨于穩(wěn)定[21]，如在抽穗期[13]、開(kāi)花期[20]、乳熟期[17]和蠟熟期[8]等.三是在某個(gè)時(shí)期(非完熟期)達(dá)到最大值然后下降.飼草產(chǎn)量最大值出現(xiàn)時(shí)期受品種特點(diǎn)和環(huán)境因子的雙重影響.研究報(bào)道，在甘肅中部干旱半干旱地區(qū)、在河北承德地區(qū)各品種達(dá)到最大飼草產(chǎn)量的生育期因品種而異[9，13，16，19].在一些生長(zhǎng)前期受旱，后期降水較多的地區(qū)，生長(zhǎng)季后期雨水較多促進(jìn)燕麥的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和一些無(wú)效分蘗的繼續(xù)生長(zhǎng)，能增加地上產(chǎn)量[7].

燕麥飼草產(chǎn)量在一個(gè)地區(qū)的表現(xiàn)受兩方面影響，一個(gè)是遺傳的品質(zhì)性狀，如高產(chǎn)相關(guān)的農(nóng)藝性狀和高的光合產(chǎn)物累積效率，逆境脅迫下的響應(yīng)等[1，18，23].二是生態(tài)環(huán)境因子的敏感性，如烏蘭察布市三個(gè)縣(旗)燕麥品比試驗(yàn)，環(huán)境因子不同，飼草產(chǎn)量最高品種不同[3].燕麥不同生育期對(duì)脅迫的響應(yīng)不同，如拔節(jié)期干旱比抽穗期干旱脅迫大[23].應(yīng)對(duì)干旱條件時(shí)，早熟品種可以快速達(dá)到正常生長(zhǎng)高度，避免減產(chǎn)，晚熟品種則生長(zhǎng)受阻，過(guò)早逼熟，嚴(yán)重影響產(chǎn)量[8].

隨著生育期從孕穗期到完熟期，飼草的粗蛋白含量顯著下降，與其他引種地區(qū)研究結(jié)果相同[10，24]，這是因?yàn)殡S著生長(zhǎng)的延遲，莖稈、葉片和籽粒中的粗蛋白含量均下降[24].相對(duì)飼用價(jià)值先降低后升高，原因是與隨著生育期的延遲，中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維先增加后降低一致(開(kāi)花期是拐點(diǎn)).籽粒中的中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維顯著降低，而同期的秸稈和葉片中增加或者趨于穩(wěn)定，二者的平衡決定了相對(duì)飼用價(jià)值的變化規(guī)律[24].

結(jié)合飼草產(chǎn)量和飼草品質(zhì)計(jì)算得出的飼草品質(zhì)產(chǎn)量可以更好的反應(yīng)最佳收獲期.實(shí)際生產(chǎn)中，需要結(jié)合具體的收獲目標(biāo)選擇適宜的飼草用品種.追求高飼草產(chǎn)量選擇地上生物量干重高的品種；追求高飼草品質(zhì)則選擇飼草品質(zhì)好的品種.兼顧產(chǎn)量和品質(zhì)時(shí)，以飼草品質(zhì)產(chǎn)量為依據(jù).一些引種試驗(yàn)中推薦以綜合產(chǎn)量和品質(zhì)參數(shù)的灰度關(guān)聯(lián)分析法確定選擇的品種[4]，但等權(quán)或加權(quán)法得出的選擇結(jié)果不同[3，11].如拉薩地區(qū)引種試驗(yàn)中，愛(ài)沃的干草產(chǎn)量和葉莖比最高，灰色關(guān)聯(lián)度綜合評(píng)價(jià)排在第三.因此，根據(jù)燕麥種植收獲的目標(biāo)確定適宜飼用燕麥品種，可為生產(chǎn)提供直接的指導(dǎo).本研究中，如果保證飼草產(chǎn)量的基礎(chǔ)上兼顧品質(zhì)，則GL381、壩莜18號(hào)和遠(yuǎn)雜1號(hào)可在當(dāng)?shù)赝茝V種植.

4 結(jié)論

河北壩上地區(qū)不同燕麥品種隨生育期延遲，飼草產(chǎn)量都在增加，最高出現(xiàn)在完熟期.在引種的20個(gè)燕麥品種中，GL381，壩莜18號(hào)、遠(yuǎn)雜1號(hào)產(chǎn)量最高，白燕9號(hào)、青引2號(hào)、隴燕3號(hào)和KONA飼草品質(zhì)最好.壩莜18號(hào)、遠(yuǎn)雜1號(hào)、GL381和Haywire飼草品質(zhì)產(chǎn)量指標(biāo)最高.因此，在河北壩上及周邊相似氣候區(qū)種植飼草用燕麥時(shí)，根據(jù)最大生物量或最大飼草品質(zhì)產(chǎn)量選擇適宜的品種，本研究推薦壩莜18號(hào)、遠(yuǎn)雜1號(hào)和GL381.