寧夏六盤山區7個飼用燕麥品種農藝性狀、產量及品質的相關性研究

陳彩錦，尚繼紅，師尚禮，吳娟，曾燕霞，高婷，張蓉

(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.寧夏農林科學院固原分院，寧夏 固原 756000；3.寧夏農林科學院動物科學研究所，寧夏 銀川 756002；4.寧夏農林科學院植物保護研究所，寧夏 銀川 756002)

燕麥(Avenasativa)屬禾本科(Gramineae)燕麥屬(Arena)一年生草本植物，具有產量高、營養豐富、耐寒、耐旱、耐鹽堿、病蟲害少，適應性廣等特點[1-3]，是一種糧飼兼用型綠色古老的作物，也是牧區重要的優質牧草[4-8]。

國內關于飼用燕麥的研究及應用報道比較多，主要集中于飼用燕麥品種或品系在不同生態區域的生產性能及品質表現[2，9-13]，飼用燕麥刈割技術及方法[14-16]，燕麥混作、間作對飼草產量、品質及土壤性質的影響[17-19]，施肥對飼用燕麥農藝性狀、飼草產量、品質的影響[4,20-21]。

本研究以7個飼用燕麥品種灌漿后期收獲時的株高、鮮干比、葉綠素含量、葉面積、鮮干草產量、CP、CF、NDF、ADF、RFV為指標，研究不同品種間具體的差異及若干農藝性狀、產草量及品質指標之間的相互關系，同時進行灰色關聯度綜合分析評價，以期篩選出綜合表現優良的飼用燕麥品種，為寧夏六盤山地區適宜飼用燕麥品種的育種與優良品種的引進篩選提供參考[22-23]。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

7個飼用燕麥品種為海威、牧樂思、甜燕1號、貝勒、牧王、甜燕2號、禾王(表1)。肥料選取磷酸二銨，施肥量為75 kg/hm2，總養分≥64.0%，云南三環新盛化肥有限公司生產；復合肥(純硫酸鉀)，施肥量為600 kg/hm2，總養分≥45%，云南三環中化化肥有限公司生產。

表1 試驗品種名稱及來源

1.2 試驗地概況

試驗具體布設在固原市“四個一”工程“一棵草”原州區牧草試驗基地，位于寧夏固原市原州區頭營鎮徐河村徐河6隊，地理位置E 106°14′，N 36°9′,海拔1 593 m±4 m。該地區為典型的雨養農業區，年日照時數2 100～2 800 h，年平均氣溫6.7～8.6℃，≥10℃積溫1 800～2 300℃，年平均降水量180～650 mm，無霜期126～152 d，年蒸發量1 060 mm。土壤為黃綿土，耕作層pH 8.6，全鹽1.22 g/kg，有機質11.04 g/kg，有效氮50.9 mg/kg，有效磷11.36 mg/kg，有效鉀239.17 mg/kg。前茬作物玉米，玉米收獲后秋機耕1次，春旋耕耙耱各1次，地勢平坦，具有灌溉條件，但除為保苗播前灌水1次之外，整個生育期均無灌水。播后由于降水導致地表板結，影響出苗，播后出苗前人工破板1次。出苗至收獲期中耕除草5次，燕麥蚜蟲防治1次。

1.3 試驗設計

試驗采用隨機區組設計，小區面積22.5 m2，重復6次，共42個小區，其中行距0.25 m，共19行，區距1 m，重復間距1 m，每小區采用人工開溝條播，播種量150 kg/hm2，播深0.05～0.06 m，播后覆土耱平；播前灌水1次，灌水量為田間持水量的80%，肥料統一在播前一次性基施。

1.4 試驗觀測指標

株高：苗期固定樣點，收獲前在每小區固定樣點內隨機選取5株，共30株，測量主莖基部至頂部長度。

葉綠素：收獲前在每小區固定樣點內隨機選取3株，共18株旗葉葉片(每個葉片選5個點)，用葉綠素測定儀(SPAD-502)測定葉綠素相對含量。

葉面積：收獲前隨機選取10株燕麥的旗葉，用卷尺測定葉長、葉寬(葉片最寬處)，用系數法計算葉面積=0.73(矯正系數)×葉長×葉寬。

產量指標：收獲前每小區測1 m2樣方內鮮草重量，6次重復，求其平均值，得鮮草重，自然風干，稱重，得干草重，鮮干比=鮮草重量/干草重量。

品質指標：各處理隨機抽取1 kg干樣粉碎保存，進行粗蛋白(CP)、粗纖維(CF)、中性洗滌纖維(NDF)、酸性洗滌纖維(ADF)、相對飼用價值(RFV)指標的測定。其中前4個指標的測定依據《飼料分析及飼料質量檢測技術》[24-25]，RFV計算公式：

RFV=DMI(%BW)×DDM(%DM)/1.29

式中：DMI為粗飼料干物質采食量，DMI(%BW)=120/NDF(%DM)，DDM是可消化的干物質；DDM(%DM)=88.9-0.779×ADF(%DM)[26-28]。

1.5 數據統計與分析

采用Excel 2003和DPS 16.5統計分析軟件對數據進行作圖及分析處理，其中相關分析采用Pearman秩相關分析。Pearman秩相關分析是利用兩變量的秩次大小作線性相關分析，這種分析方法不受變量分布形態、樣本大小、數據是否具有連續性的限制。綜合評價采用灰色關聯度分析方法，這種分析方法是一種運用灰色關聯度理論和模糊數學方法構建的綜合評價模型[29]，它是將所有參試品種看作一個灰色系統，各品種是其中的一個因素,并根據篩選目標及優良品種的上限，構建一個理想品種為“參考品種”，設置其性狀為X0，參試品種的性狀為比較數列，為Xi(i=1,2，3…)。以此來計算7個品種與理想品種的關聯度，以關聯度來衡量各品種的優劣。具體計算過程如下。

1.5.1 數據無量綱化處理 由于系統中各因素量綱(或單位)不同，因此需要消除量綱(或單位)，將數據轉換為可比較的數據序列。本研究采用均值化處理方法進行無量綱化處理。

1.5.2 計算關聯系數

ξi(k)=

(1)

1.5.3 計算等權關聯度

(2)

n是比較數列的長度(即數據個數)，ri是等權關聯度。

1.5.4 求出加權關聯度

(3)

(4)

2 結果與分析

2.1 農藝性狀、產量及品質單項指標分析

供試品種的品質表現存在一定的差異(表2)。其中CP含量最高的是甜燕2號，顯著高于牧樂思、海威、貝勒(P<0.05)。CF含量最高的是禾王，顯著高于牧樂思、海威、甜燕2號(P<0.05)。NDF含量牧樂思和海威差異不顯著(P>0.05)，位列第1和第2；甜燕2號和貝勒最低，相互之間差異不顯著(P<0.05)，其余品種禾王、牧王、甜燕1號居于中間，禾王與牧王、甜燕1號之間差異不顯著(P<0.05)。ADF含量最高的是牧樂思，最低的是貝勒，牧樂思與海威沒有顯著差異(P>0.05)，與其他品種之間存在顯著差異(P<0.05)。

表2 不同供試品種營養指標

RFV最高的是貝勒，為107.69，顯著地高于其余品種(P<0.05)，最低的是牧樂思，為80.17，與海威沒有顯著差異(P>0.05)。

株高最高的是牧王，與牧樂思沒有顯著差異(P>0.05)，最低是海威，與貝勒沒有顯著差異(P>0.05)。葉綠素含量最高的是牧樂思，與甜燕2號、牧王、貝勒之間沒有顯著差異(P>0.05)，最低的是禾王，與海威、甜燕1號沒有顯著差異(P>0.05)。葉面積位于前3位的品種依次是甜燕2號、甜燕1號、牧樂思，三者沒有顯著差異(P>0.05)。鮮干比最高是禾王，最低是海威，品種之間沒有顯著差異(P>0.05)。鮮草重量在38.15～53.17 t/hm2，最高的禾王與最低的甜燕2號之間差異顯著(P<0.05)，其余品種之間差異不顯著(P>0.05)。干草產量與鮮草產量各品種位次存在差異，干草產量最高的是海威，最低的是甜燕2號，兩者之間差異顯著(P<0.05)，其余品種之間差異不顯著(P>0.05)(表3)。

表3 不同供試品種農藝性狀及產量

2.2 農藝性狀、產量及品質的相關性分析

旗葉的葉面積與CP極顯著正相關,鮮干比與CF極顯著正相關，干草產量與NDF極顯著正相關，與RFV顯著負相關，NDF與RFV顯著負相關，ADF與RFV顯著負相關(表4)。以上結果表明，各品種的部分農藝性狀、產量、品質之間存在緊密聯系，其中與CP緊密相關的是旗葉葉面積，與CF緊密相關的是飼草含水量，與NDF、RFV緊密相關的是干草產量，與RFV緊密相關的是NDF、ADF。

表4 供試品種農藝性狀、產量與品質的Pearman秩相關系數(r)

2.3 農藝性狀、產量及品質的綜合評價

設置理想品種性狀為：CP=15.00%、CF=28.00%、NDF=53.00%、ADF=35.00%、RFV=110.00、株高：132.00 cm，葉綠素(SPAD)：63.00，葉面積：91 cm2，鮮干比：5.00，鮮草產量：54 t/hm2，干草產量：10 t/hm2。根據灰色關聯度分析方法分別計算出等權關聯度與加權關聯度。

7個品種的等權關聯度和加權關聯度的排序一致，關聯度依次是甜燕2號>甜燕1號>牧王>牧樂思>貝勒>禾王>海威(表5，表6)。

表5 飼用燕麥關聯系數及權重系數

表6 各品種關聯度及排序

3 討論

牧草營養價值是評判牧草是否優良的重要指標[30]。其評價方法主要包括分析各種牧草營養物質的含量,測定能量、消化率,進行代謝試驗等[31]。在本研究中，燕麥飼草品種評價以其營養物質含量為指標，包括CP、CF、NDF、ADF、RFV，其中CP含量越高，品質越好[32]，CF含量越高，營養價值越低[33]，NDF和ADF是評價牧草消化率的國際通用指標[34]，NDF含量增加，采食量降低，ADF含量增加，消化率隨之降低[32]，RFV是一種較為簡便的粗飼料飼用價值評價模型和質量評定指標，其值越高，說明牧草的飼用價值越高[35]。本研究中CP含量為10.57%～14.93%，含量最高的是甜燕2號，CF含量為28.88%～34.37%，含量最低的是甜燕2號。NDF為53.15%～66.34%，含量最低的是貝勒。ADF為35.30%～40.70%，含量最低的是貝勒。RFV為80.17～107.69，其中數值在100以上的品種由大到小依次是貝勒、甜燕1號、甜燕2號。本試驗品質指標的研究結果界定范圍同趙怡然[36]報道中的結果存在差異，這可能與收獲期不同有關，趙怡然的試驗在孕穗期收獲，本試驗在灌漿后期收獲，收獲時期晚，從而CP含量減少，纖維含量增加；另一方面可能跟品種自身的遺傳特性和環境因素有關，參試品種、環境不同，結果也存在差異。對于以上結果的差異性有待于進一步研究。農藝性狀、草產量是衡量草地生產能力的重要指標[37]。且產草量是農藝性狀表現的綜合反映。在本研究中，飼用燕麥鮮草產量位于第3位、干草產量位于第2位的品種是牧樂思，其株高位于第2位，為130.73 cm，葉綠素含量位于第一位，是62.47，葉面積位于第3位，是83.96 cm2。由于飼草中所含的水分占鮮草總重量的很大比例，因此鮮草產量在很大程度上取決于鮮干比，本研究中鮮草產量最大的品種禾王的鮮干比最高，為6.22。

一個品種整體表現的優劣，需要將所有測定指標用綜合評價方法來具體衡量。牧草的綜合評價方法中，常用的有模糊綜合評價、灰色關聯度綜合評價、聚類分析及層次分析評價等方法[38]。其中灰色關聯度分析方法能全面反映評價材料的綜合性能，并能依據生產目標、生產實際和社會需求來進行性狀的選取和參考品種的構建。本研究利用灰色關聯度分析方法進行綜合評價，以此來篩選出適宜該區域種植的優良飼草品種，為該區域牧草育種及品種引進篩選提供技術依據。評價結果顯示，綜合表現最優的品種是甜燕2號，葉面積最大、粗蛋白含量最高，葉綠素含量位于第2位，株高與RFV位于第3位，粗纖維含量最低。

由于作物性狀、產量、品質間存在著比較復雜的制約關系,加之品種的表現不僅受作物自身性狀的影響,還受到包括環境在內的諸多因素的影響,所以三者相互之間存在一定的關系[23]。本研究中旗葉的葉面積與CP含量存在極顯著正相關關系，與CF、NDF含量存在負相關關系。牧草品質中的CP、CF、NDF等指標是評價優質牧草的重要指標，改良牧草品質，提升營養價值，需要提高牧草的CP含量，降低CF、NDF含量等[39]。因此，在燕麥優質品種篩選或選育中，可通過選擇旗葉葉面積來實現優質品種的提升。鮮干比是衡量飼草適口性的一項重要指標，本研究中鮮干比與CF的含量成極顯著的正相關，表明燕麥飼草水分含量過多，影響飼草的品質，這與王巍等[39]的研究結果不一致，原因是地域、環境條件及收獲時期存在差異性。干草產量與NDF含量呈極顯著正相關，表明此時地上干物質的含量影響家畜的采食量。干草產量與ADF存在正相關關系，表明草產量增大，消化率降低。RFV與鮮干比成正相關，與株高、葉綠素含量、鮮草產量成負相關，與干草產量成顯著負相關，表明提升飼草RFV，關鍵在于適時收獲，因為收獲期太晚，飼草木質化程度增加，纖維含量增加，蛋白含量降低，產草量增加，植株本身的含水量降低，RFV降低。

4 結論

通過綜合評價，表現優異的飼用燕麥品種是甜燕2號、甜燕1號、牧王；通過相關性分析，旗葉葉面積與CP含量極顯著正相關，鮮干比與CF極顯著正相關，干草產量與NDF極顯著正相關，與RFV顯著負相關，RFV與NDF極顯著負相關，與ADF顯著負相關。