寧夏引黃灌區飼用高粱品種比較研究

伏兵哲， 常 巍， 李澤亞， 高雪芹,2*

(1. 寧夏大學農學院， 寧夏 銀川750021； 2. 寧夏大學西北退化生態系統恢復與重建教育部重點實驗室， 寧夏 銀川 750021； 3. 寧夏優勢特色作物現代分子育種重點實驗室， 寧夏 銀川 750021)

高粱(Sorghumbicolor(L.) Moench)是我國重要的栽培作物，具有生物產量高、抗旱、耐澇、耐鹽堿等特性[1]和糧、飼、釀造等多種用途[2]。近幾年，我國草牧業發展對飼草需求不斷增加[3]，各地暴露出來的草畜矛盾問題，已成為影響草牧業進一步發展的障礙[4]，高粱既可刈割做青飼，又可青貯做干草，是優質飼料資源。

目前高粱品種較多，為了選取適應不同地區的優良品種，前人做過很多關于品種比較的試驗研究。其中王國文[5]在青海地區對引進的9個甜高粱品種進行評比試驗，篩選出高生物產量和高莖稈含糖量的海牛、大卡等高粱品種。李春喜等[6]研究了不同高粱品種在青海地區不同海拔的適應性，結果表明九甜雜三高粱品種在海拔1 850 m處籽粒產量為7 461 kg·hm-2，是推廣種植的首選品種。何敏[7]研究表明B6甜高粱品種具有良好的生長勢，最具青貯優勢，適合在廣州地區推廣應用。劉艷梅[8]研究結果顯示，在吉林省西部H1高粱品系綜合優勢最強。

寧夏無論從自然生態條件和全國農業結構布局上都是發展牧草產業的適宜地區，特別是引黃灌區在氣候、土地資源以及交通和區位等方面發展草產業具有得天獨厚的優勢和條件[9]。近幾年，寧夏作為國家糧改飼項目試點區，大力推廣甜高粱、青貯玉米等飼草種植，但目前寧夏引黃灌區種植的優質甜高粱品種相對較少，因此本試驗根據現今寧夏引黃灌區飼料栽培和發展的具體形勢，研究6個高粱品種在寧夏引黃灌區的適應性，篩選出適宜在寧夏引黃灌區種植的飼用高粱品種，為高粱在寧夏灌區的推廣提供高效生產利用的參考和幫助。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于寧夏回族自治區銀川市西夏區寧夏農墾茂盛草業公司試驗基地(東經106°1′，北緯38°5′)。試驗區氣候屬典型溫帶大陸性氣候，年均氣溫8.5℃，年日照時數3 100 h，年積溫(≥0℃)3300℃，無霜期165～195d，年降水量170～200 mm，年均蒸發量1 150～1 650 mm，降水年內分配不均，7，8，9月的總降水量占全年降水量的60～70%。試驗地土壤為粘土，田間持水量19.17%，容重1.52 g·cm-3，土壤總孔隙度38.25%，有機質15.08 g·kg-1，速效氮49.80 mg·kg-1，速效磷19.21 mg·kg-1，速效鉀129.17 mg·kg-1，灌溉條件良好。

1.2 試驗材料

試驗選取6個飼用高粱品種參試(見表1)，其中本地高粱品種為寧夏當地普遍種植品種，其余為國外引進品種。

1.3 試驗方法

1.3.1試驗設計 試驗以6種飼用高粱作為試驗材料，采用隨機區組設計，小區面積7×10 m2，小區間間隔1 m，共24個小區，設4次重復，2018年4月人工開溝條播，行距50 cm，播種量22.5 kg·hm-2；試驗地播種前施入農家肥50 m3·hm-2和復合肥(N，P2O5，K2O含量均為15%)750 kg·hm-2，3葉期結合間苗進行中耕除草，拔節期結合灌水追施尿素150 kg·hm-2，蠟熟期進行刈割收獲。

表1 試驗材料及來源Table 1 Test materials and sources

1.3.2指標測定 在蠟熟期每個小區選取20株用卷尺測定其自然株高；用游標卡尺測量高粱從地面開始第4節的最寬處即為莖粗；小區高粱全部收割后立即稱重即為鮮重，隨機選取5株，立即稱量單株鮮重，然后人工分離莖和葉(含葉鞘)，105℃殺青15 min，65℃烘干至恒重，得到莖干重和葉干重，再分別計算干鮮比和葉莖比，再利用干鮮比計算小區干重；倒伏指數參照Peng等[10]的方法，按照公式Li=HX×G/S，式中S表示第2節的莖稈機械強度，H表示莖稈重心高度，G表示單莖鮮重；將烘干至恒重的高粱莖葉混勻后粉碎，過篩制成植物樣，參照張麗英[11]的方法對粗蛋白質(Crude Protein,CP)、中性洗滌纖維(Neutral Detergent Fiber,NDF)、酸性洗滌纖維(Acid Detergent Fibe,ADF)、粗灰分(Ash)、粗脂肪(Ether Extract,EE)、木質素(Acid Detergent Lignin,ADL)進行測定。

1.3.3灰色關聯度分析法 根據郭瑞林[12]介紹的灰色系統理論，把6個飼用高粱品種看作一個灰色系統，每個品種為該系統中的一個因素，根據實際生產需要將所測指標的最優值設為參考序列X0，各品種的所測指標構成比較序列Xi。

(2)關聯系數計算：∑i(k)=[minΔi(k)+ρmaxΔi(k)]/[ Δi(k)+ρmaxΔi(k)]，式中分辨系數ρ=0.5。

加權關聯度采用熵值賦權法確定權重[13]，

式中：Pik表示第i個品種第k個指標的比重，K=1/lnn，n=6，m=13。

1.3.4數據分析 用office 2010軟件進行數據整理，用SPSS軟件對測得的數據進行統計分析。用Origin軟件作圖，用灰色關聯度理論進行綜合評價。

2 結果與分析

2.1 不同高粱的鮮重和干重

6個高粱品種在蠟熟期的鮮重差異很大(圖1)，其中海牛和豐甜的鮮草產量分別為77.18 t·hm-2和73.07 t·hm-2，顯著高于其他品種(P<0.05)，本地高粱的鮮草產量為28.81 t·hm-2，僅為海牛鮮草產量的37.33%；6個高粱品種在蠟熟期的干重差異比鮮重差異小，海牛、豐甜和斯威特3個品種差異不顯著，大獎2180、本地高粱和綠巨人3個品種差異不顯著，其中豐甜的干草產量最高，達到了18.48 t·hm-2，其次是海牛，為17.15 t·hm-2，本地高粱的產量最低，僅為12.90 t·hm-2。

2.2 不同高粱的干鮮比和葉莖比

6個高粱品種在蠟熟期的干鮮比差異很大(圖2)，其中斯威特和本地高粱的干鮮比分別為42.09%和44.77%，顯著高于其他品種(P<0.05)，而海牛、豐甜和綠巨人3個品種之間的干鮮比差異不顯著，但顯著低于其他品種(P<0.05)；6個高粱品種在蠟熟期的葉莖比差異很大，其中海牛的葉莖比高達81.34%，顯著高于其他品種(P<0.05)，本地高粱和大獎2180的葉莖比分別為52.33%和49.92%，顯著低于其他品種(P<0.05)；除大獎2180以外，其它5個高粱品種均表現葉莖比越高，干鮮比越低，說明高粱葉片的含水量要明顯高于莖稈的含水量。

圖1 不同高粱的鮮重和干重比較Fig.1 Compari son of fresh and hay yields of different sorghum varieties注:不同小寫字母表示顯著性差異(P<0.05)，下同Note:Different lower letters indicate significant difference at the 0.05 level,the same as below

圖2 不同高粱的干鮮比和葉莖比Fig.2 The dry-fresh ratio and leaf-stem ratio of different sorghum varieties

2.3 不同高粱的株高和莖粗

6個高粱品種株高差異較大(圖3)，其中海牛株高最高為3.30 m，與豐甜的株高3.26 m差異不顯著，大獎2180的株高僅為1.88 m，顯著低于其他品種(P<0.05)；海牛和豐甜的莖粗分別為16.46 mm和16.37 mm，二者之間差異不顯著，但顯著高于其他品種(P<0.05)，斯威特和本地高粱莖粗分別為11.67 mm和12.64 mm，顯著低于其他品種(P<0.05)。

圖3 不同高粱的株高和莖粗比較Fig.3 Comparison of plant height and stem thick of different sorghum varieties

2.4 不同高粱的倒伏指數

6個高粱品種倒伏指數有較大差異(圖4)，大獎2180的倒伏指數最低為0.19，顯著低于其他品種(P<0.05)，而本地高粱和綠巨人的倒伏指數均較高，分別為0.50和0.41，海牛、綠巨人、豐甜和斯威特品種之間的倒伏指數差異不顯著。

圖4 不同高粱的倒伏指數比較Fig.4 Comparison of lodging index of different sorghum varieties

2.5 不同高粱的營養品質

6個高粱品種的粗蛋白含量平均值為6.76%(圖5A)，大獎2180粗蛋白含量最高為9.46%，顯著高于其他品種(P<0.05)；6個高粱品種的中性洗滌纖維含量平均值為67.14%(圖5B)，綠巨人的中性洗滌纖維含量最高為72.78%，6個高粱品種的粗灰分含量平均值為7.48%(圖5C)，大獎2180和斯威特粗灰分含量分別為9.14%和9.21%，二者之間差異不顯著，但顯著高于其他品種，豐甜的粗灰分含量最低為4.91%，顯著低于其他品種；6個高粱品種的粗脂肪含量平均值為1.74%(圖5D)，大獎2180的粗脂肪含量最高為2.17%，顯著高于其他品種，綠巨人的粗脂肪含量最低為1.42%，顯著低于其他品種；6個高粱品種的酸性洗滌纖維含量平均值為42.80%(圖5E)，綠巨人的酸性洗滌纖維最高為46.82%，大獎2180的酸性洗滌纖維最低為39.17%；6個高粱品種的木質素含的平均值為5.81%(圖5F)，本地高粱的木質素含量最高為7.33%，顯著高于其他品種，豐甜的木質素含量最低為4.59%，顯著低于其他品種。

圖5 不同高粱營養品質的比較Fig.5 Comparison of nutritional quality of different sorghum varieties

2.4 利用灰色關聯度進行綜合評價

2.4.1數據標準化處理 將株高(3.30 m)、莖粗(16.46 cm)、鮮重(77.18 t·hm-2)、干重(18.48 t·hm-2)、干鮮比(43.88%)、葉莖比(81.34%)、粗蛋白(9.46%)、粗脂肪(2.17%)、倒伏指數(0.19)、中性洗滌纖維(64.90%)、酸性洗滌纖維(39.17%)、粗灰分(4.91%)和木質素(4.59%)作為參考序列X0，將所有指標進行無量綱化處理得到各指標數據標準化值(表2)。根據標準化值計算各點絕對差值(表3)。

表2 各指標數據標準化值Table 2 Standardized data for each indicator

2.4.2關聯系數計算 關聯系數為了了解各指標與參考指標之間的關聯程度，根據各指標的絕對差值計算出各指標的關聯系數值(表4)。

2.4.3關聯度計算 根據各指標關聯系數值計算出各指標的熵值和權重(表5)以及等權關聯度(表6)，然后根據權重和等權關聯度計算加權關聯度，6個高粱品種加權關聯度排序為：豐甜>大獎2180>海牛>本地高粱>斯威特>綠巨人。

表3 各指標數據絕對差值Table 3 The absolute difference between the data of each indicator

表4 各指標關聯系數值Table 4 The correlation coefficient value of each indicator

表5 各指標的熵值和權重Table 5 The entropies and its weights of the indicators

表6 不同高粱品種間關聯度排序Table 6 Correlation modulus of tested sorghum varieties

3 討論與結論

3.1 不同高粱品種生長特性

草產量是評價高粱品種優劣的重要指標，在6個高粱品種中海牛和豐甜均表現較高的鮮重和干重，本地高粱的鮮重和干重均較低，而王曉龍等[14]在黑龍江地區的高粱比較試驗結果為綠巨人的干草產量要高于海牛，與本研究結果不同，這可能是因為海牛更適應寧夏引黃灌區的生長環境和氣候條件造成的；干鮮比和葉莖比是評定高粱產量和質量的重要指標之一[15]，干鮮比越低，葉莖比越高，則適口性越好，但同時意味著干草產量也隨之降低[16]，在6個高粱品種中海牛不僅干鮮比最低，葉莖比最高，同時干草產量也較高，說明海牛不僅有較高的產量，同時還具有較好的適口性。

株高和莖粗與產量密切相關，是重要的產量相關性狀[17]，本試驗中海牛和豐甜具有較高株高和莖粗，同時也具有較高的鮮重和干重，說明株高和莖粗與產量關系密切。倒伏一直是影響高粱高產穩產的主要因素[18]，而株高和莖粗是影響高粱倒伏的重要性狀[19]，本試驗中大獎2180的株高明顯低于其他品種，但是抗倒伏能力卻明顯高于其他品種，本地高粱的莖粗較低，抗倒伏能力也較弱，說明較低株高的高粱品種會具有較強的抗倒伏能力，較小莖粗的高粱品種抗倒伏能力較弱，這與李金梅等[20]的研究結果相似。

3.2 不同高粱品種營養成分

粗蛋白質和粗脂肪含量的變化規律取決于品種特性[21]，6個高粱品種中大獎2180不僅具有較高的粗蛋白含量，粗脂肪含量也較高，綠巨人粗蛋白和粗脂肪含量均較低，這與何敏[7]研究結果相同。酸性洗滌纖維和中性洗滌纖維含量影響家畜的采食率和消食率，酸性洗滌纖維越高，采食率越低，中性洗滌纖維越高，消化率越低[22]。本試驗所測酸性洗滌纖維和中性洗滌纖維含量與王紅梅等[23]研究結果相近。綠巨人的酸性洗滌纖維和中性洗滌纖維含量均高于其他品種，說明綠巨人的采食率和消化率均不如其他品種。粗灰分含量是衡量飼料產品和飼料原料中營養成分的重要指標之一[24]，粗灰分含量過高，則表示飼料中可能混入砂石或土等[25]，本研究斯威特的粗灰分最高，海牛的粗灰分最少。木質素無法被動物利用，它的存在對反芻動物粗飼料的營養價值、適口性和消化率等均具有一定的影響[26]，本地高粱的木質素含量最高，豐甜和大獎2180的木質素含量較低，一定程度上說明豐甜和大獎2180品質要高于本地高粱。

3.3 灰色關聯度的綜合評價

單一指標很難準確評價出品種的優劣，因此品種評價要進行多指標綜合分析，數據才具有可靠性[27]。灰色關聯度評價方法使各指標量化后進行比較，便于對不同指標進行綜合分析[28]，已經廣泛應用于燕麥[29]、苜蓿[30]等飼草的適應性評價。本試驗通過各指標權重的計算發現，干鮮比、鮮重、倒伏指數、粗灰分和粗蛋白在灰色系統中所占權重較高，對6個品種適應性評價起著重要的作用，等權關聯度和加權關聯度評價結果相近，排序前三名均為豐甜、大獎2180和海牛，與梁丹妮等[31]的研究結果基本相同。

4 結論

綜上所述，豐甜、大獎2180和海牛綜合性狀較好，適宜在寧夏引黃灌區推廣應用。