張書興， 王 筱， 馬 琳， 吳欣明， 石永紅， 王學(xué)敏， 趙 威

(1. 河南科技大學(xué), 河南 洛陽 471000；2. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所, 北京 100193；3.山西農(nóng)業(yè)大學(xué), 山西 晉中 030801)

山西省朔州市地處北方農(nóng)牧交錯帶，是公認的生態(tài)畜牧黃金產(chǎn)業(yè)帶。近年來，隨著“糧改飼”和“國家草牧業(yè)試驗試點”政策的實施，朔州市畜牧業(yè)得到迅猛發(fā)展[1]。截至2020年，朔州市奶牛存欄18.5萬頭，鮮奶產(chǎn)量57.5萬噸，出欄肉羊430萬只，奶牛存欄量和生鮮乳總產(chǎn)量均位居山西省首位[2]。但該地區(qū)傳統(tǒng)養(yǎng)殖戶普遍存在“重料輕草、重精輕粗”思想，養(yǎng)殖過程中存在飼草利用率低，農(nóng)作物秸稈浪費嚴(yán)重，青貯飼料產(chǎn)量不足等問題，嚴(yán)重阻礙了當(dāng)?shù)匦竽翗I(yè)的發(fā)展，因此亟需引進一批優(yōu)質(zhì)的飼草品種[3]，為當(dāng)?shù)匦竽翗I(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供基本保障。青貯玉米(Zeamays)作為“糧改飼”政策重點提及的作物，具有生物產(chǎn)量高、適口性好、營養(yǎng)價值高、易于機械化作業(yè)等優(yōu)點，已成為畜牧業(yè)發(fā)展中的主要飼料來源[4]。因此，引進和篩選適宜該區(qū)域種植的青貯玉米品種，滿足該區(qū)域?qū)?yōu)質(zhì)牧草日益增長的需求具有重要的現(xiàn)實意義。

近年來，國內(nèi)外許多學(xué)者圍繞青貯玉米的引種和評價進行了諸多研究。不同品種的青貯玉米適應(yīng)性不同，引種應(yīng)該選擇生長周期適宜，單位產(chǎn)量高，營養(yǎng)物質(zhì)豐富，穩(wěn)定性好，適應(yīng)性強的品種[5]。劉建寧等[6]試驗表明‘新科910’、‘雅玉04889’、‘雅玉79491’在山西晉中盆地產(chǎn)量較高，抗倒性強且品質(zhì)優(yōu)良，適宜在當(dāng)?shù)赝茝V；婁芬等[7]測定各品種的營養(yǎng)品質(zhì)并計算其相對飼用價值(RFV)和可利用能(DE)，發(fā)現(xiàn)‘黔糯868’和‘金玉838’在貴州畢節(jié)地區(qū)種植品質(zhì)較好。Muhamad[8]認為玉米品種不同，生物產(chǎn)量和營養(yǎng)品質(zhì)也存在差異，甜玉米營養(yǎng)品質(zhì)比青貯玉米優(yōu)良，但產(chǎn)量較低。近紅外光譜檢測(Near infrared spectrum instrument，NIRS)作為一種新型檢測飼草品質(zhì)的技術(shù)，較以往采用化學(xué)法測定更加快捷方便，且成本低廉，在飼草飼料品質(zhì)檢測領(lǐng)域受到廣泛應(yīng)用[9]。Marten等[10]利用NIRS技術(shù)對不同成熟期、不同地點的132份玉米進行檢測，結(jié)果表明該技術(shù)對玉米營養(yǎng)、形態(tài)和農(nóng)藝性狀預(yù)測定結(jié)果較好。上述研究證實利用近紅外光譜儀快速測定飼草的品質(zhì)是準(zhǔn)確可行的。

本試驗采用NIRS技術(shù)測定18個引種青貯玉米品種的營養(yǎng)品質(zhì)，結(jié)合農(nóng)藝性狀與生產(chǎn)性能進行綜合評價，旨在為朔州農(nóng)牧交錯帶青貯玉米推廣提供一定的理論依據(jù)，加快推進玉米“糧改飼”供給側(cè)結(jié)構(gòu)改革。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

本試驗在山西省朔州市山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院朔州基地(39°06′N，112°45′E)進行，該地屬溫帶半干旱大陸性氣候區(qū)，空氣干燥，年日照率63%～65%，晝夜溫差較大，年平均氣溫6.9℃，年降雨量423 mm，無霜期130天，前茬作物為黍(Panicummiliaceum)。

1.2 試驗材料與設(shè)計

試驗品種由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所提供(見表1)。采用隨機區(qū)組設(shè)計，每個試驗小區(qū)面積為30 m2(5 m×6 m)，每個品種3個重復(fù)，采用穴播方式種植，每穴2粒種子，深度3～5 cm，行距0.6 m，株距0.25 m，每小區(qū)定植200株，即66 670株·hm-2。2020年5月15日播種，播后澆水(滴灌)，三葉期時定苗，每穴留一株苗。大喇叭口期追肥一次，條施尿素(總氮≥46.4%)400 kg·hm-2。中間噴施硝煙莠去津除草劑去除雜草。為避免人為造成試驗誤差，保證試驗的準(zhǔn)確性，同一項管理措施在當(dāng)天完成。玉米達到1/2～2/3乳線期時采樣，測定指標(biāo)。

表1 供試材料Table 1 Experimental material

1.3 測定項目及方法

1.3.1生育期觀察 按照《全國普通玉米品種區(qū)域試驗調(diào)查項目和標(biāo)準(zhǔn)》執(zhí)行。

1.3.2農(nóng)藝性狀測定

每小區(qū)隨機選取正常生長的10株玉米，測量以下指標(biāo)：

株高：測量由地表到雄穗頂端的絕對高度，單位cm；

穗位高：測量株高的同時測量由地表到果穗第一著生節(jié)的高度，單位cm；

莖粗：游標(biāo)卡尺測量第一果穗下第2～3節(jié)扁平面的直徑，單位mm；

葉長葉寬：選取穗位葉測量，葉長為葉舌到葉尖的距離，葉寬為葉片最寬處的距離，單位cm；

葉片數(shù)：測取由地表到植株頂端的總?cè)~片數(shù)，同時記錄綠葉數(shù)、黃葉數(shù)；

穗長：測量穗基部到穗頂部的距離，單位cm；

穗粗：測量穗長的同時測量果穗中部的直徑作為穗粗，單位cm。

1.3.3產(chǎn)量測定 在1/2～2/3乳線期時收獲測產(chǎn)，去邊行刈割，留茬高度10 cm，稱全株鮮重，并換算成每公頃鮮草產(chǎn)量，同時每小區(qū)隨機選取10個生長正常的單株，全株莖、葉、穗分離切碎，準(zhǔn)確稱其鮮重，然后在105℃條件下烘30 min殺青，之后在65℃條件下烘干至恒重，稱干重，計算干鮮比和穗、莖、葉比重，稱重后的樣品真空保存留作營養(yǎng)成分測定。

穗比重=穗干重/(穗+莖+葉)干重×100%

莖比重=莖干重/(穗+莖+葉)干重×100%

葉比重=葉干重/(穗+莖+葉)干重×100%

1.3.4營養(yǎng)成分測定 取上述測定干鮮比的樣品粉碎過40目篩，混勻樣品，采用美國的UNITY Spectro Star XL型近紅外光譜儀檢測營養(yǎng)指標(biāo)，同時采用UNITY公司建立的近紅外網(wǎng)絡(luò)分析粗蛋白(Crude protein，CP)、淀粉(Starch，ST)、酸性洗滌纖維(Acid detergent fiber，ADF)和中性洗滌纖維含量(Neutral detergent fiber，NDF)。

1.4分析方法

相對飼用價值(Relative feeding value，RFV)是美國目前應(yīng)用最為廣泛的粗飼料評價方法[11]，以奶牛每天所需的能量為標(biāo)準(zhǔn)，將ADF和NDF進行轉(zhuǎn)換，采用公式(1)進行計算；飼草分級指數(shù)(Grading index，GI)是動物營養(yǎng)學(xué)家盧德勛在RFV的基礎(chǔ)上結(jié)合中國養(yǎng)殖現(xiàn)狀提出的一個全新的粗飼料品質(zhì)綜合評定指數(shù)[12]，根據(jù)國標(biāo)“飼草營養(yǎng)品質(zhì)評定GI法”(GB/T23387-2009)采用公式(2)計算，目前多采用這兩種方法評價禾本科牧草營養(yǎng)品質(zhì)[13]。

公式(1)：RFV=DDM×DMI/1.29

公式(2)：GI=NEL×VDMI×CP/NDF

其中，消化性干物質(zhì)(Digestive dry matter，DDM)=88.9-0.779×ADF；干物質(zhì)采食量(Dry matter intake，DMI)=120/NDF；產(chǎn)乳凈能值(Net energy for lactation，NEL)=[1.044-(0.0124×ADF)]×9.29；飼草干物質(zhì)隨意采食量(Voluntary dry matter intake，VDMI)=1.2×奶牛體重(BW)/NDF；CP，NDF，ADF含量以干物質(zhì)為基礎(chǔ)；BW以600 kg計算。

用于綜合分析的灰色分析法計算方式為：根據(jù)實際生產(chǎn)需要，把引進的青貯玉米主要性狀的理想值結(jié)合起來構(gòu)成“參考品種”[14]。其中，鮮草產(chǎn)量、穗粗、穗長、莖粗、綠葉數(shù)、葉長、葉寬、相對飼用價值、飼草分級指數(shù)和粗蛋白取最大值，ADF和NDF取最小值，干鮮比取30.0%，株高取260.0 cm，穗高取110.0 cm。將“參考品種”各性狀指標(biāo)構(gòu)成參考數(shù)列X0，參試品種各性狀指標(biāo)構(gòu)成比較數(shù)列Xi，按以下步驟和公式進行計算。

(3)無量綱化處理：X′(k)=Xi(k)/X0(k)

(4)參考品種與參試品種數(shù)列差的絕對值：Δi(k)=|X0(k)-Xi(k)|

(5)按照以下公式計算關(guān)聯(lián)系數(shù)ε(k)，(ρ=0.5)

(6)計算等權(quán)關(guān)聯(lián)度γi

(7)計算權(quán)重系數(shù)ωi

(8)計算加權(quán)關(guān)聯(lián)度γi′

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2019和SPSS 22軟件進行數(shù)據(jù)處理分析，用t測驗分析顯著性，閾值P<0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同青貯玉米品種的生育期

如表2所示，參試品種播種期和出苗期均為5月15日和6月4日；拔節(jié)期和蠟熟期比較一致，為7月中旬和9月中旬；抽穗期差異較大，從8月初持續(xù)到中下旬；參試品種生長天數(shù)在125天左右，在朔州區(qū)均可達到蠟熟期，可以滿足青貯玉米生產(chǎn)要求。

表2 不同青貯玉米品種的生育期Table 2 The growth stage of different silage maize varieties

2.2 不同青貯玉米品種農(nóng)藝性狀

不同青貯玉米品種農(nóng)藝性狀存在較大差異(表3)?！嘛曈?4號’、‘新飼玉19號’、‘重墾166’、‘正大1689’和‘CP1685’株高均超過290 cm，與‘奧玉青貯5102’、‘屯玉358’和‘屯玉556’達到顯著差異(P<0.05)，其中‘正大1689’和‘CP1685’穗位高較低，可以增強其抗風(fēng)能力；‘東單13’穗部性狀優(yōu)良，穗長僅次于‘重墾166’和‘新飼玉14號’，穗粗達6.50 cm，與剩余17個品種差異顯著(P<0.05)；‘正大1473’莖桿最為粗壯，其莖粗是‘先玉1321’的1.4倍，兩者差異極顯著(P<0.01)；綠葉數(shù)越多表示持綠性較好，收獲時綠葉數(shù)較多的品種是‘正大1473’、‘重墾166’和‘新飼玉14號’，‘屯玉358’的綠葉數(shù)最少僅6.27個，相較‘正大1473’的綠葉數(shù)降低了45%；葉長最長的是‘重墾166’和‘新飼玉14號’，均超過了100 cm，顯著高于其他品種(P<0.05)；不同品種之間的葉寬分布范圍是9.87～12.80 cm，葉寬超過12 cm的有三個，分別是‘正大1473’、‘東單13’和‘新飼玉19號’。

表3 不同青貯玉米品種農(nóng)藝性狀Table 3 Agronomic traits of different silage maize varieties

續(xù)表3

2.3 不同青貯玉米品種生產(chǎn)性能

產(chǎn)量是評價青貯玉米品種優(yōu)劣的重要指標(biāo)之一。由表4可知，鮮草產(chǎn)量超過80 t·hm-2的只有‘新飼玉14號’(85.84 t·hm-2)和‘正大1473’(81.08 t·hm-2)兩個品種，‘吉單50’的鮮重最低；干草產(chǎn)量表現(xiàn)最好的為‘新飼玉14號’，達20.93 t·hm-2，‘屯玉556’和‘正大1473’次之。青貯玉米中的淀粉含量主要依靠果穗籽粒提供，穗比重越高其營養(yǎng)品質(zhì)越好，參試的18個青貯玉米中有7個品種的穗比重高于莖、葉比重；‘屯玉556’和‘吉單50’穗比重占50%以上；葉比重范圍為14.19%～25.97%，‘正大1473’葉比重顯著高于其他品種(P<0.05)?！饚X青貯10’、‘屯玉358’、‘屯玉556’和‘迪卡625’含水量在60%～70%間，其含水量有利于降低發(fā)酵時營養(yǎng)品質(zhì)損失。

表4 不同青貯玉米品種生產(chǎn)性能Table 4 Production performance of different silage maize varieties

2.4 不同青貯玉米品種營養(yǎng)品質(zhì)

不同青貯玉米品種品質(zhì)存在差異(表5)。粗蛋白含量的變化范圍是5.70%～8.46%，含量最高的是‘迪卡625’；‘金嶺青貯10’、‘奧玉青貯5102’、‘先玉1321’、‘屯玉358’和‘東科301’這5個品種的粗蛋白含量小于7%；18個品種的ADF和NDF含量排序結(jié)果較為相似，‘新飼玉14號’、‘新飼玉19號’和‘北農(nóng)青貯368’的ADF和NDF含量最高，含量最低的是‘金嶺青貯10’和‘屯玉358’；淀粉含量變化范圍較大，‘金嶺青貯10’、‘先玉1321’和‘屯玉358’的淀粉含量較高，數(shù)值分別是26.62%、27.70%和33.85%，與其余品種達到顯著差異(P<0.05)。

根據(jù)公式(1)和公式(2)計算參試青貯玉米的相對飼用價值和飼草分級指數(shù)(表5)。相對飼用價值超過130的品種有‘金嶺青貯10’、‘先玉1321’、‘屯玉358’、‘CP1685’和‘迪卡625’，相對飼用價值較低的是‘新飼玉19號’(98.57)和‘北農(nóng)青貯368’(98.48)。參考RFV值，達到一級以上(>125)的品種有7個，分別是‘金嶺青貯10’、‘先玉1321’、‘屯玉358’、‘屯玉556’、‘CP1685’、‘東科301’和‘迪卡625’。飼草分級指數(shù)變化幅度為8.03～20.42 MJ·d-1，‘屯玉358’的GI值最高，為20.42 MJ·d-1，顯著高于除‘金嶺青貯10’、‘CP1685’和‘迪卡625’以外的其他品種。

表5 不同青貯玉米品種營養(yǎng)品質(zhì)Table 5 Nutrient composition of different silage maize varieties

2.5 不同青貯玉米品種產(chǎn)量、營養(yǎng)品質(zhì)與農(nóng)藝性狀間相關(guān)性分析

對產(chǎn)量與農(nóng)藝性狀的相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)(圖1)：鮮草產(chǎn)量與穗重(0.80)、穗粗(0.49)、株高(0.69)、穗高(0.69)、莖粗(0.78)、葉重(0.85)、葉長(0.70)、綠葉數(shù)(0.79)、穗長(0.53)和莖稈重(0.84)呈正相關(guān)，相關(guān)性強弱為葉重(0.85)>莖稈重(0.84)>穗重(0.80)>綠葉數(shù)(0.79)>莖粗(0.78)>葉長(0.70)>穗高(0.69)=株高(0.69)>穗長(0.53)>穗粗(0.49)。

對營養(yǎng)成分含量與農(nóng)藝性狀進行相關(guān)性分析(圖1)：粗蛋白含量與綠葉數(shù)成極顯著正相關(guān)(P<0.01)，與黃葉數(shù)成顯著負相關(guān)(P<0.05)；ADF、NDF與穗重、莖稈重、鮮草產(chǎn)量、葉重、葉長和綠葉數(shù)成極顯著正相關(guān)(P<0.01)，與葉寬成顯著正相關(guān)(P<0.05)；淀粉含量與葉寬、穗重、莖稈重、鮮草產(chǎn)量、葉重、葉長和綠葉數(shù)呈顯著負相關(guān)(P<0.05)。

圖1 相關(guān)性分析Fig.1 Correlation analysis

2.6 綜合評價

選取鮮草產(chǎn)量、干鮮比、株高、穗高、穗長、穗粗、莖粗、綠葉數(shù)、葉長、葉寬、粗蛋白、ADF、NDF、RFV和GI值15個指標(biāo)采用灰色分析法對參試品種進行綜合評價，關(guān)聯(lián)度越大，表明參試品種與“參考品種”越接近，綜合性能越好。同時采用判斷矩陣法計算各農(nóng)藝性狀的權(quán)重系數(shù)，ω鮮草產(chǎn)量=0.058 9，ω干鮮比=0.072 7，ω株高=0.080 0，ω穗高=0.073 1，ω穗長=0.072 2，ω穗粗=0.071 0，ω莖粗=0.069 5，ω綠葉數(shù)=0.068 3，ω葉長=0.069 4，ω葉寬=0.075 5，ω相對飼用價值=0.058 6，ω飼草分級指數(shù)=0.047 3，ω粗蛋白=0.075 1，ω酸性洗滌纖維=0.049 1，ω中性洗滌纖維=0.059 4。綜合分析結(jié)果如圖2：等權(quán)關(guān)聯(lián)度和加權(quán)關(guān)聯(lián)度排名前三的品種是‘大京九4059’、‘正大1473’和‘迪卡625’。

圖2 參試品種關(guān)聯(lián)度及排名Fig.2 Correlation degree and rank of tested varieties

3 討論

青貯玉米的農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量之間關(guān)系密切。袁福錦等人[15]在云南對22個青貯玉米品種評比發(fā)現(xiàn)鮮草產(chǎn)量與單株鮮重、葉片數(shù)和莖粗之間有顯著或極顯著的正相關(guān)關(guān)系；韓學(xué)琴[16]等研究發(fā)現(xiàn)鮮草產(chǎn)量和干草產(chǎn)量均與株高、莖粗和葉長呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)。本試驗對產(chǎn)量和農(nóng)藝性狀進行相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)鮮草產(chǎn)量不僅與株高、莖粗和葉長成正相關(guān)，還與穗位高、穗長、穗粗、綠葉數(shù)呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)。同時本試驗對飼草品質(zhì)指標(biāo)和農(nóng)藝性狀進行相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)：粗蛋白含量與綠葉數(shù)成極顯著正相關(guān)，淀粉與綠葉數(shù)成極顯著負相關(guān)。黃勤樓等[17]研究發(fā)現(xiàn)墨西哥玉米中粗蛋白含量與葉綠素含量呈正相關(guān)，何金環(huán)等[18]人發(fā)現(xiàn)苜蓿(MedicagoSativaLinn)中蛋白質(zhì)含量與葉綠素a葉綠素b含量呈顯著正相關(guān)，且光合作用從葉綠素吸收光能開始，最終隨著植物的成熟轉(zhuǎn)化為淀粉[19]。本試驗中‘屯玉358’、‘先玉1321’和‘金嶺青貯10’的淀粉含量顯著高于其他品種(P<0.05)，收獲時綠葉數(shù)量較其他品種少，與前人的研究比較一致。

優(yōu)良的青貯玉米品種必須兼具較高的生物產(chǎn)量和良好的營養(yǎng)品質(zhì)。粗蛋白含量是青貯玉米營養(yǎng)價值高低的重要體現(xiàn)[20]，除‘金嶺青貯10’、‘奧玉青貯5102’、‘先玉1321’、‘屯玉358’和‘東科301’粗蛋白含量小于7%外，其他品種粗蛋白含量分布在7.30%～8.46%，低于王瑞[21]在當(dāng)?shù)氐难芯?8.20%～10.00%)。纖維作為青貯飼料中的主要成分，可以為動物提供足夠的能量，NDF含量與動物的采食量成負相關(guān)，ADF含量越高，動物的消化率越低[19]，因此不推薦ADF和NDF含量較高的品種，參試品種中僅‘屯玉358’的ADF和NDF含量達到一級青貯玉米標(biāo)準(zhǔn)(NDF≤45%，ADF≤23%)，‘新飼玉19號’和‘北農(nóng)青貯368’的ADF和NDF含量最高，營養(yǎng)品質(zhì)較差，本試驗參試品種的ADF和NDF含量整體高于劉建寧在山西省的研究[6]，說明青貯玉米在不同區(qū)域的適應(yīng)性存在差異。

不同品種的優(yōu)劣與適應(yīng)性并不僅僅由生產(chǎn)性能或營養(yǎng)品質(zhì)單方面決定，而是多個性狀的綜合表現(xiàn)。灰色關(guān)聯(lián)度分析方法簡單、計算量少、結(jié)果準(zhǔn)確可靠，廣泛應(yīng)用于多種作物的評價工作中[22]。本試驗利用灰色關(guān)聯(lián)度法對18個參試品種的15項指標(biāo)進行綜合分析，株高的權(quán)重占比最大，說明株高是影響青貯玉米評價的重要因素；粗蛋白含量權(quán)重占比也較高，這也說明了優(yōu)質(zhì)蛋白飼料在畜牧業(yè)的重要性[23]。張健[4]對三峽庫區(qū)引種的青貯玉米各性狀的權(quán)重進行排序：株高>葉寬=粗蛋白>穗位高>莖粗>NDF>葉長>ADF，本試驗結(jié)果與之類似，但與韓學(xué)琴的結(jié)果存在差異[21]，說明不同指標(biāo)在不同地方種植時表現(xiàn)出的權(quán)重不同，在進行評價時應(yīng)綜合考慮試驗區(qū)域環(huán)境條件及生產(chǎn)目標(biāo)選擇有代表性的性狀。

4 結(jié)論

本試驗通過對山西朔州地區(qū)引種的18個青貯玉米品種的生產(chǎn)性能和飼草品質(zhì)進行綜合評價，結(jié)果表明：‘新飼玉14號’和‘正大1473’鮮草產(chǎn)量具有優(yōu)勢，‘金嶺青貯10’、‘屯玉358’和‘迪卡625’飼草品質(zhì)較好，采用灰色關(guān)聯(lián)度分析表明‘大京九4059’、‘正大1473’和‘迪卡625’在當(dāng)?shù)剡m應(yīng)性較優(yōu)，適宜作為優(yōu)質(zhì)青貯玉米品種在朔州地區(qū)推廣種植。