甘農2號小黑麥在云貴高原的生產性能研究

趙方媛，王 文，陳 平，杜文華

(1.甘肅農業大學 草業學院/草業生態系統教育部重點實驗室/甘肅省草業工程實驗室/中-美草地畜牧業可持續發展研究中心，甘肅 蘭州 730070； 2.云南省種羊繁育推廣中心,云南 尋甸 655200)

云貴高原屬亞熱帶氣候，雨量充沛，氣候溫和，雨熱同期，適合大多數優良牧草生長，有著發展草地畜牧業非常優越的自然條件。云貴高原種質資源豐富，在天然草地中，禾本科牧草代表優勢的有145屬600種，如狼尾草、王草、非洲狗尾草等，約占全國禾本科總數的80%。云南草地面積大，擁有可利用草地面積達0.12億hm2，全國排名第7，僅次于內蒙、西藏、新疆、青海、四川、甘肅。然而，云貴高原也屬生態脆弱帶，在以籽實生產為主的傳統農業下，大量天然草地被開墾為耕地，水土流失和土壤肥力下降等現象極其嚴重[1]。隨著農業產業結構調整，在人們生活水平不斷提高的同時，畜牧業在農業總產值的比重逐漸增大，種草養畜的意義越來越大[2]。云貴高原氣候優勢顯著，大力發展草牧業具有較高的經濟效益和生態效益，種植青貯玉米、黑麥、小黑麥、光葉紫花苕等優質高效飼料作物，實現一年兩季種植模式，不僅可以提升土地利用效率，還可以生產優質飼草[3]。因此，研究飼草在云貴高原的生產性能，挖掘其生產潛力，可以進一步提升草牧業發展。

黑麥(Secalecereal)為一年生禾本科牧草，是小麥的三級基因源，其根系發達，植株高大，草產量較高，適應性及抗病蟲害能力強，但其莖稈纖細，抗倒伏性較差[4-6]，近年來，在云貴高原的秋閑田種植較多。小黑麥(Triticalewittmack)是由小麥屬(Triticum)和黑麥屬(Secale)植物經屬間雜交及染色體加倍而成的新物種。小黑麥不但保持了小麥的豐產性能和優良籽粒品質，而且還結合了黑麥抗逆性和適應性強等特點[7]。小黑麥的種植還具有成本低，收益大的特點，在我國安徽、新疆、甘肅、黑龍江、河北、四川、江蘇等地均有種植[11]。小黑麥在云貴高原種植及生產性能研究方面的報道較少。因此，以黑麥為對照，研究甘農2號小黑麥在云貴高原的生產性能，評價其在云貴高原的生產潛力，為小黑麥在云貴高原的推廣種植提供理論依據。

1 材料和方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于云南省尋甸縣，地處昆明市東北部地區，E 103°19′15″，N 25°39′12″，海拔2 480 m。年降水量1 429.6 mm，年日照時數2 088.6 h，年平均氣溫11.0℃，年平均相對濕度85%，無霜期229 d。屬低緯度季風氣候，春季干旱，冬季溫暖，四季溫差較小，雨量充沛，雨熱同季，降水量集中在5～10月。無灌溉條件，土壤為黃棕壤土。

1.2 試驗材料

以甘肅農業大學選育的甘農2號小黑麥為試驗材料，黑麥新品系C39為對照。

1.3 試驗設計

二因素隨機區組設計。A因素為牧草種類，設2個水平，分別為甘農2號小黑麥(簡稱小黑麥)和黑麥品系C39(簡稱黑麥)；B因素為播種密度，設5個水平，分別為S1(170 萬基本苗/hm2)、S2(260萬基本苗/hm2)、S3(350 萬基本苗/hm2)、S4(440萬基本苗/hm2)、S5(530 萬基本苗/hm2)。條播，行距20 cm。播種深度為3～5 cm。小區面積為4 m×5 m，4次重復，共40個小區。播種時間為2016年5月10日。田間管理與當地種植黑麥的管理一致。

1.4 測定指標及方法

株高：開花期刈割前進行測量[9]。每小區隨機選取10個單株，分別測量地面至穗頂部的自然高度，計算平均值。

枝條數：開花期刈割前進行[9]。每個小區內隨機選取1 m樣段(邊行除外)，數取樣段內株高高于20 cm的枝條數量。

草產量：開花期參照文獻[9]的方法測定。每個小區內刈割(留茬高度5 cm)所有植株的地上部分(除去邊行和地頭兩邊50 cm部分)，稱重，得到鮮草產量。隨機抽取樣品500 g，于65～70℃烘箱中烘8 h，至恒重，稱取干草產量，計算干鮮比。

營養價值：將草樣粉碎，過1 mm篩子，從混合均勻的草樣中隨機取3份樣品，平行測定各項指標，粗蛋白(CP)含量測定采用凱氏定氮法，中性洗滌纖維(NDF)和酸性洗滌纖維(ADF)含量測定參照定文獻[10]采用范氏的洗滌纖維分析法。

1.5 數據統計

用Excel 2010進行數據整理和作圖。用SPSS 19.0軟件進行方差分析，用二因素隨機區組設計的方差分析法分析牧草種類間、播種密度間、牧草種類×播種密度間株高、枝條數、草產量的差異顯著性，并對材料間的粗蛋白(CP)、中性洗滌纖維(NDF)和酸性洗滌纖維(ADF)進行方差分析，如果差異顯著，分別用Duncan法進行多重比較。

2 結果與分析

2.1 株高

方差分析表明，播種密度間株高無顯著差異，牧草種類間和牧草種類×播種密度間的株高具有極顯著差異，對顯著差異的指標進行多重比較(表1)。

表1 黑麥和小黑麥品系株高、枝條數及草產量的方差分析

注：*表示差異達顯著水平(P<0.05)；**表示差異達極顯著水平(P<0.01)

參試黑麥及小黑麥由于遺傳背景不同，株高差異較大。小黑麥和黑麥的平均株高存在顯著差異(P<0.05)，小黑麥的平均株高為123.02 cm，黑麥的平均株高為59.13 cm( 見圖1)。

隨著播種密度增加，小黑麥和黑麥的株高均無顯著性變化；在同一播種密度下，小黑麥的株高均顯著高于黑麥； 從牧草種類×播種密度的交互作用看出，小黑麥的播種密度為S1(170 萬基本苗/hm2)時，株高最高，為123.83 cm；黑麥的播種密度為S3(350 萬基本苗/hm2)時，株高最低，為56.20 cm(圖2)。

圖1 黑麥和小黑麥間株高、枝條數的差異Fig.1 Differences of the plant height and number of branches of two forages注：不同大寫字母表示枝條數間差異顯著(P<0.05)；不同小寫字母表示株高間差異顯著(P<0.05)，下同

圖2 黑麥和小黑麥×播種密度交互作用間株高的差異Fig.2 Differences of the plant height between the interactions of forage type and sowing densities

2.2 枝條數

方差分析結果表明，黑麥和小黑麥播種密度間的枝條數有顯著差異，需要對其的枝條數進行多重比較(表1)；小黑麥的平均枝條數(646萬/hm2)顯著高于黑麥(450萬/hm2)，說明小黑麥的分蘗性能較強；隨著播種密度增加，枝條數表現為先增加后減少的變化趨勢。當播種密度為S3(350 萬基本苗/hm2)時平均枝條數最多，為718萬枝/hm2，顯著高于S1(P<0.05)，但與其余播種密度下的枝條數無顯著差異(P>0.05)；播種密度為S1(170 萬基本苗/hm2)時，平均枝條數最少(585萬枝/hm2)，顯著低于其余各播種密度的處理(P<0.05)(圖3)。

2.3 草產量

方差分析表明，牧草種類間和牧草種類×播種密度交互作用間的鮮草產量和干草產量均有顯著差異(P<0.05)，需要進行多重比較(表1)。

2.3.1 鮮草產量 多重比較結果表明，小黑麥的平均鮮草產量(34 100.0 kg/hm2)顯著高于黑麥(20 725.0 kg/hm2)。

圖3 不同播種密度間的枝條數Fig.3 Number of branches between different sowing densities

隨著播種密度的增加，小黑麥的鮮草產量無顯著差異，播種密度為S5(530 萬基本苗/hm2)，鮮草產量最高(37 437.5 kg/hm2)；不同播種密度下黑麥的鮮草產量無顯著差異，播種密度為S5(530 萬基本苗/hm2)時，鮮草產量最高，為21 812.5 kg/hm2；在同一播種密度下，小黑麥的鮮草產量均顯著高于黑麥(表2)。

表2 黑麥和小黑麥×播種密度交互作用間鮮草、干草產量的差異

注：鮮(干)草產量間不同小寫字母表示黑麥和小黑麥×播種密度交互作用間的差異顯著(P<0.05)

2.3.2 干草產量 由多重比較結果分析，小黑麥的平均干草產量為9 548.0 kg/hm2，與鮮草產量一樣，顯著高于黑麥(6 096.5 kg/hm2)。

同鮮草產量一樣，小黑麥的干草產量在不同的播種密度下不存在顯著差異，播種密度為S5(530 萬基本苗/hm2)時，干草產量最高，為10 482.5 kg/hm2；黑麥也在該播種密度下的干草產量最高(6 415.4 kg/hm2)，但與其余播種密度下的干草產量均無顯著差異；在同一播種密度下，小黑麥的干草產量均顯著高于黑麥(表2)。

2.4 營養價值

方差分析表明，參試小黑麥和黑麥間的CP，NDF和ADF含量均有極顯著差異(P<0.01)(表3)，需要進行多重比較。

多重比較結果表明，小黑麥的CP含量(11.13%)顯著高于黑麥(9.05%)；與之相反，小黑麥的NDF含量(46.64%)和ADF含量(32.95%)顯著低于黑麥(51.05%，36.81%)。

表3 小黑麥和黑麥品系間營養價值的方差分析

3 討論

3.1 播種密度對小黑麥和黑麥生產性能的影響

作物產量受光合作用影響較大，光合面積適宜時，光合時間長，光合產物消耗少，且分配利用合理，則產量高[11]，然而，單位土地面積上葉面積大小及分布情況等，均會影響光合能力，從而影響有機物的積累及產量[12]。播種密度對植株光合作用有顯著影響，其影響作物的生長發育、產量及品質[13]。楊曉婉等[14]發現黑麥品種冬牧70在寧夏地區的適宜播種密度為180 ～ 440 萬基本苗/hm2，在這個范圍內群體結構合理，個體發育充分，草產量高。在河北平原農區，以種子生產為目標的飼用小黑麥和飼用黑麥的適宜播種密度均為110萬株基本苗/hm2，飼用黑麥可比飼用小黑麥適當減少播種量[15]。研究發現，隨著播種密度的逐漸增大，參試小黑麥和黑麥的株高并沒有顯著變化，主要是因為株高受遺傳與環境影響較大，播種密度對株高的影響不顯著，這與于德花等[16]的研究結果一致。隨著播種密度增大，平均枝條數表現出先增多后減少的變化，播種密度為350 萬基本苗/hm2時，平均枝條數最多(718萬枝/hm2)。董永琴等[17]報道，不同的播種密度會影響小黑麥分蘗，基本苗越多，則群體總苗數越多，單株分蘗就越少；相反，基本苗少則單株分蘗數多，但群體總苗數少，這與試驗研究結果一致。隨著播種密度的逐漸增大，參試黑麥和小黑麥的鮮(干)草產量均無顯著差異?？紤]到枝條數的變化，播種密度為350 萬基本苗/hm2時枝條數最多，該播種密度下小黑麥的草產量與本試驗設計中最大播種密度下的草產量無顯著差異，因此，綜合考慮，云貴高原甘農2號小黑麥最適的播種密度為350 萬基本苗/hm2。

3.2 小黑麥和黑麥生產性能比較

云南省自然氣候及冬閑田的季節閑置均有一定的特殊性，再加上冬閑田牧草采用的管理方式較為粗放[18]。因此，引進高產優質、抗逆性強的牧草，并研究其適宜的播種密度對于草牧業生產具有極其重要的意義。植物的草產量及株高、分蘗性能等產量構成因素決定于遺傳特性，同時也受環境因素的影響[22,23]。宋謙等[21]研究發現，小黑麥在甘肅省高寒牧區肅南、合作、瑪曲3個試點的株高為87～170 cm，枝條數的變化為353～860萬枝/hm2，干草產量在6 500～15 620 kg/hm2。郭建文等[6]研究表明，5個小黑麥品系株高的變化范圍為94.8～119.2 cm，鮮草產量變化范圍為42 240～69 150 kg/hm2，干草產量變化為10 630～16 200 kg/hm2，7個黑麥材料株高為153.67～187.67 cm[25,9]。孟祥君等[23]通過研究黑麥的生產性能發現，雖然黑麥品種甘引1號的分蘗數(4.5個/株)低于冬牧70(5.2個/株)，株高以及干草產量(12 980 kg/hm2)卻顯著高于冬牧70(8 450 kg/hm2)，說明株高對草產量的影響也較大。項目組研究表明，在正常生長狀況下，黑麥的株高顯著高于小黑麥，枝條數和鮮(干)草產量顯著低于小黑麥。試驗結果表明，甘農2號小黑麥的枝條數和鮮(干)草產量均顯著高于黑麥，這與前期研究結果一致[24]。但小黑麥的株高顯著高于黑麥，主要是因為試驗區年降水量較高，黑麥進入拔節期后就嚴重倒伏(倒伏率達70%)，對株高和草產量的影響較大。而甘農2號小黑麥由于莖稈粗壯，抗倒伏性較強，未出現倒伏。說明云貴高原地區，小黑麥的生產性能優于黑麥，具有較好的生產性能。

3.3 小黑麥和黑麥營養價值比較

除產量外，牧草營養價值高低也是評價其飼用價值的重要因素，粗蛋白含量越高，NDF和ADF含量越低，則牧草的飼用價值越高[26]。粗蛋白是牧草中含氮物質的總和，是決定牧草營養品質的重要指標，NDF含量的高低則會影響飼草的適口性，含量高則適口性差，使得采食量降低，ADF含量會影響消化率，含量越高，家畜對牧草的消化率越低[26]。牧草的粗蛋白含量的高低受遺傳、氣候、田間管理等多種因素的影響，參試小黑麥的粗蛋白含量顯著高于黑麥，是基因型不同造成。謝楠等[27]研究發現，相比飼用黑麥，飼用小黑麥表現出較高的粗蛋白產量，更適宜引種推廣，這與試驗研究結果一致。參試小黑麥的NDF和ADF含量又顯著低于黑麥。由此可知，甘農2號小黑麥能夠獲得較高的粗蛋白含量和較低的NDF、ADF含量，飼用品質較好。

4 結論

綜合不同播種密度下黑麥和甘農2號小黑麥的株高、枝條數以及草產量以及營養品質，甘農2號小黑麥的生產性能和營養品質均優于黑麥，在云貴高原具有一定示范推廣價值，其最經濟的播種密度為350 萬基本苗/hm2，該播種密度下的枝條數最多。