不同甜高粱品種(系)在甘肅旱作區的產量與營養品質比較

何振富，賀春貴，陳 平，王 斐

（甘肅省農業科學院畜草與綠色農業研究所，甘肅蘭州730070）

國內外農業經濟的發展實踐表明，隨著草食畜牧業的發展，特別是集約化、規模化的舍飼養殖業發展，飼草料缺口將進一步加大，利用傳統農田，以種植糧食作物的精細方式種植飼草，即“把草當糧來種”，擴大飼草作物種植面積，是解決粗飼料短缺問題的重要或唯一有效途徑[1]。我國黃土高原面積約6.4×105km2，跨山西、甘肅、青海、陜西省北部和寧夏回族自治區等省(區)，其溝壑縱橫的山旱區占絕大部分，塬區和川區所占比例較少。這一區域的農業也正經歷著由旱作農業為主導向以旱作舍飼草食畜牧業為主導的方向發展，加之該區域溝壑縱橫，交通運輸不便，選擇優質、高產的飼草作物，擴大種植面積，可就近就地解決飼草需求，對發展舍飼旱作草食畜牧業意義重大。

甜高粱(sweet sorghum)是栽培高粱(Sorghum bicolor)中莖內多汁、莖內薄壁組織中能積累大量糖分的一個類群[2]。1851年，美國引進中國甜高粱琥珀(Amber)種植并逐漸認識到其作為飼料的價值[3]，先后引進其他甜高粱品種，作為飼用作物應用至今。因甜高粱抗旱、耐貧瘠、耐鹽堿、生物產量高、光合能力極高[4]的特性，作為優良的飼料作物，具有營養價值高、適口性好的特點，在美國、印度、澳大利亞等多個國家和地區已被廣泛種植[5]。如今，利用現代育種技術，現已培育出莖稈多汁、含糖的不同類型甜高粱，如傳統非光敏型品種、光敏型高丹草品種及一些蘇丹草品種，通過青貯、干草、青飼和放牧進行利用。我國在甜高粱飼料化應用方面起步較晚，主要針對適應性[6]，耐鹽性[7]、海拔高度[8]、除草劑篩選[9]、刈割時期[10]、青貯加工[11]和飼喂價值[12]等方面開展了相關研究。但在以往的研究中多將不同類型的甜高粱放在一起比較研究[6,13]，針對傳統非光敏型品種在甘肅山旱地區的研究未見報道。研究表明，品種在農業生產中的貢獻率可達30%[14]，然而我國幅員遼闊，因地制宜引進篩選適宜當地氣候條件的優良品種[15]，對保證高產優質飼草生產尤為重要。為此，本研究選擇15個傳統非光敏型甜高粱品種(系)，在甘肅省牛羊大縣–東鄉族自治縣黃土高原山旱區梯田地對其適應性及表現進行研究，以期為優質飼用甜高粱在甘肅山旱區的推廣應用提供理論與技術支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2019年4月–9月在甘肅省臨夏回族自治州東鄉族自治縣高山鄉灑勒村(35o70′46″N，103o54′88″E)進行。試驗地處黃土高原丘陵地帶，屬溫帶半干旱氣候區。全縣海拔1 735～2 664 m，平均海拔2 199.5 m，年均氣溫6.4℃，年均降水量350 mm左右，年蒸發量高達1 387 mm，日照時數2 500 h以上，全年無霜期138 d左右。試驗地為梯田，海拔2 078 m，播前0?20 cm土層土壤有機質12.2 g·kg?1,有效磷1.37 mg·kg?1，堿解氮36.4 mg·kg?1，速效鉀308 mg·kg?1，pH 8.58，全鹽量0.066%。作物生長期內降水量為346.40 mm，全年降水量為459.10 mm；≥ 0℃年積溫3 214.4℃·d，≥10℃年積溫2 511.3℃·d。

1.2 試驗材料

試驗選用15個甜高粱品種(系)，其中遼甜1號、遼甜3號和遼甜6號由遼寧省農業科學院國家高粱改良中心提供，隴甜高1號和隴甜高2號品系由甘肅省農業科學院畜草與綠色農業研究所提供，晉甜雜3號和晉甜1401由山西省農業科學院高粱研究所提供，壯牧0018、壯牧9001、壯牧9006、壯牧79141、壯牧79152由百綠公司提供，2018JT-7由甘肅省農業科學院作物研究所提供，F968由中國科學院遺傳與發育生物學研究所提供，能飼2號由河北農林科學院谷子研究所提供，這些品種(系)均為傳統非光敏型甜高粱品種。

1.3 試驗設計

采用隨機區組設計，以品種(系)為試驗因素，共設15個處理，每個處理3次重復，每個小區為1個重復，共45個小區，小區面積為18 m2(6 m ×3 m)。翻耕整地時施肥量為尿素300 kg·hm?2、普通過磷酸鈣1 200 kg·hm?2和 磷酸二胺150 kg·hm?2，深 翻 整地、旋后鋪膜，采用全膜雙壟溝穴播(帶寬100 cm，每帶起底寬50 cm、高15～20 cm的小壟，兩壟中間為播種溝。選用120 cm寬的地膜，邊起壟邊覆膜，膜與膜之間不留空隙，相接處用土壓住地膜，每隔200 cm壓土腰帶)進行種植。種植密度為5 500株·hm?2(行距50 cm，株距24 cm)，間苗后每穴留苗1株，不去除分蘗，各小區種植6行，試驗地四周設保護行。適時進行田間雜草防除，其他田間管理方式同大田生產。試驗于4月25日播種，霜降前(9月20日)統一收獲測產，按當地青貯飼料作物均在9月中下旬收獲的慣例，各品種均在此時段同時收獲，以篩選出符合當地耕作制度需求的品種，而沒有按每個品種最佳收獲期分別收獲。

1.4 測定指標與方法

1.4.1 產草量測定

產草量為單位面積土地上所收獲地上部分的全部產量，以干物質重量為產草量指標。田間整株取樣稱鮮重后，切斷至10～20 cm，用自封袋密封后送實驗室測定水分及干物質產量(105℃恒重法)[16]。每處理各小區收獲時，去掉兩側邊行(兩側各1行)，收中間行數計產，留茬高度平均為10 cm。

收獲時各品種所處生育階段不同，其中遼甜1號、遼甜3號、遼甜6號、能飼2號、晉甜1401、壯牧0018、壯牧9006和隴甜1號均處乳熟期，晉甜雜3號、F968、壯牧79141和2018JT-7處開花期，壯牧9011、壯牧79152和隴甜2號處抽穗期。

1.4.2 品質指標測定

對各處理的植株分別進行取樣測定分析，全部在收獲時取樣。結合前述的產草量測定，將測定完水分的干樣混勻后，切斷至1 cm，再次混勻，用旋風磨打碎(0.425 mm)處理，裝入自封袋待測。樣本送甘肅省農業科學院農業測試中心實驗室測定。各營養指標測定和計算方法如下：粗蛋白(CP)參照GB/T 6432?1994[17]測定，中性洗滌纖維(NDF)參照GB/T 20806?2006[18]測定；酸性洗滌纖維(ADF)參照NY/T 1459?2007[19]測定；可溶性糖(WSC)采用氰化鹽法測定[20]；總可消化營養物(TDN)計算得出[21]，計算公式為TDN= 81.38+ (CP×0.36) ? (ADF×0.77)。

單位面積某種營養物質產量為計算得出，計算公式為：單位面積某營養物質產量=單位面積干物質產量×某營養成分含量。

1.4.3 綜合評價

采用模糊數學隸屬函數法對15個甜高粱品種(系)的不同性狀指標進行綜合分析[22-23]。

當該指標與生產性能正相關時，采用公式：

當該指標與生產性能呈負相關時，采用公式：

式中：Xij表示第i種類j指標的隸屬函數值；X表示某一指標某一品種重復的相對值(平均值)；Xjmax和Xjmin表示某一指標15個品種(系)所有重復中的最大值和最小值[24]。最后求出同一甜高粱品種(系)各指標的隸屬函數值累加后的平均值，并進行排序。

1.5 數據處理

采用Excel 2016進行數據處理和圖表制作，DPS 9.50統計軟件統計分析，均值間比較采用Duncan法。

2 結果與分析

2.1 營養成分含量的比較

各品種CP含量從高到低依次為遼甜3號>壯牧0018>壯牧79152> 壯牧9006>遼甜6號> 遼甜1號> 壯牧79141>壯牧9011 >晉甜1401>F968>2018JT-7>能飼2號> 隴甜高2號> 隴甜高1號> 晉甜雜3號。遼甜3號最高，為7.61%，晉甜雜3號最低，為5.57%，顯著(P<0.05)的低于遼甜3號、壯牧0018和壯牧79152；其他各品種間差異均不顯著(P>0.05)(表1)。

各品種NDF含量從低到高依次為晉甜雜3號<遼甜1號< 能飼2號< 2018JT-7< 晉甜1401<隴甜高2號< 隴甜高1號<遼甜3號< 壯牧0018<遼甜6號< 壯牧90060.05)(表1)。

表1 各品種營養成分含量的分析Table 1 Analysisof nutrient content in different cultrivars

各品種ADF含量從低到高依次為遼甜1號<晉甜雜3號< 遼甜3號< 隴甜高2號<能飼2號<晉甜1401<隴甜高1號< 壯牧0018< 遼甜6號<壯牧9006 <2018JT-7 0.05)(表1)。

各品種TDN含量從高到低依次為遼甜1號>晉甜雜3號> 遼甜3號> 隴甜高2號>能飼2號>晉甜1401>壯牧0018>隴甜高1號> 遼甜6號>壯牧9006 >2018JT-7 >F968>壯牧79141>壯牧9011>壯牧79152，其中遼甜1號為62.50%，極顯著(P<0.01)高于2018JT-7、F968、壯牧79141、壯牧9011和壯牧79152，顯著(P<0.05)高于晉甜1401、壯牧0018、隴甜高1號、遼甜6號和壯牧9006，與晉甜雜3號、遼甜3號、隴甜高2號和能飼2號間差異不顯著(P>0.05)(表1)。

各品種WSC含量從高到低依次為2018 JT-7>隴甜高2號> 晉甜雜3號> 晉甜1401>遼甜3號>壯牧9011>隴甜高1號> F968>壯牧0018>遼甜1號>能飼2號> 壯牧9006>遼甜6號> 壯牧79152> 壯牧79141，其中2018 JT-7為27.77%，顯著(P<0.05)高于能飼2號、壯牧9006、遼甜6號、壯牧79152和壯牧79141，與其他品種間差異不顯著(P>0.05)(表1)。

2.2 營養物質產量的比較

各品種CP產量從高到低依次為壯牧79141>2018JT-7>遼甜3號>晉甜雜3號> 壯牧79152>壯牧9006>遼甜6號> 壯牧0018>F968>隴甜高2號>遼甜1號> 壯牧9011> 晉甜1401>隴甜高1號>能飼2號，壯牧79141為1.31 t·hm?2，雖然各品種CP產量高低不一，但差異并不顯著(P>0.05)(圖1)。

各品種TDN產量從高到低依次為晉甜雜3號>2018JT-7>壯牧79141 >遼甜3號>隴甜高2號>遼甜6號>壯牧9006>F968>壯牧79152>遼甜1號> 隴甜高1號 > 能飼2號> 壯牧0018> 晉甜1401>壯牧9011，晉甜雜3號為12.67 t·hm?2，與2018JT-7和壯牧79141差異不顯著(P>0.05)，顯著(P<0.05)高于遼甜3號、遼甜6號、F968、壯牧9006、壯牧79152、隴甜高1號和隴甜高2號，極顯著(P<0.01)高于遼甜1號、能飼2號、晉甜1401、壯牧0018和壯牧9011(圖1)。

圖1 各品種營養物質產量比較Figure 1 Comparison of nutrient yield of different cultrivars

2.3 產草量比較

干物質產量從高到低依次為晉甜雜3號>2018JT-7>壯牧79141>壯牧79152>遼甜6號>壯牧9006>隴甜高2號>遼甜3號> F968> 隴甜高1號> 壯牧0018> 能飼2號> 遼甜1號> 晉甜1401>壯牧9011，晉甜雜3號干物質產量為20.63 t·hm?2，極顯著(P<0.01)高于遼甜1號、能飼2號、晉甜1401、壯牧0018和壯牧9011，顯著(P<0.05)高于F968和隴甜高1號，與其他品種差異不顯著(P>0.05)(圖2)。

圖2 各品種產草量比較Figure 2 Comparison of grass yield of different cultrivars

2.4 牧草生產性能綜合評價

采用模糊數學的隸屬函數法，對供試的15個甜高粱品種(系)的產草量和營養價值進行綜合評價，將各品種的CP含量、WSC含量、NDF含量、ADF含量和干物質產量的隸屬函數值進行計算，取平均值。其中NDF含量和ADF含量為反隸屬函數，其他均為正隸屬函數。隸屬函數均值越大說明該品種(系)的綜合價值越高，綜合生產性能越好，并對不同品種(系)的隸屬函數均值進行排序。計算結果如表2所列，平均隸屬函數值較高的品種(系)為晉甜雜3號、2018NJT-7、遼甜3號，分別為0.669、0.629、0.625，可以大面積在該地區種植；中等品種(系)為遼甜1號、隴甜2號、晉甜1401、壯牧0018、遼甜6號、隴甜1號、能飼2號，分別為0.597、0.592和0.564、0.548、0.516、0.504和0.502，這些品種(系)可在該地區適當種植；較差的品種為壯牧9006、F968、壯牧79141，分別為0.495、0.477和0.421，不建議在該地區種植。表現最差的品種為壯牧79152和壯牧9011，分別為0.391和0.350，不適宜在該地區種植。

表2 不同品種(系)隸屬函數值Table 2 Membership function values of different cultrivars

3 討論

3.1 主要營養成分含量和產量的比較

根據牧草質量標準，CP含量高、NDF和ADF含量相對越低的牧草其營養價值越高。相反，CP含量越低、NDF和ADF含量越高的牧草其營養價值越低[25]。本研究得出，各品種間主要營養物質含量差異明顯，除ADF與TDN含量在各品種間的排序基本一致外，其余營養物質含量在各品種間的排序無規律，由于TDN含量是由CP和ADF含量兩者計算得出，因此當CP含量數值差距較小時，TDN含量受ADF含量的影響更加明顯，從而使各品種間的TDN與ADF含量排序基本一致。造成營養品質差異顯著除了品種間的因素外，還應與各品種的生育期不同有關，何振富等[26]研究得出，同品種光敏型高丹草(Sorghum-sudangrass hybrid)的CP、ADF、NDF和TDN含量均隨著生育期的不同而變化，劉建寧等[27]在高丹草的研究中也得出了相同的結論。本研究得出遼甜1號和遼甜3號CP含量明顯高于同品種在新疆奇臺縣和瑪納斯縣的研究結果[28]；本研究得出晉甜雜3號CP和WSC含量明顯高于2012年全國高粱品種區域試驗結果[29]；可以看出不同區域對同一甜高粱品種的營養成分也有很大的影響。甜高粱WSC主要貯存于莖稈中，莖稈的含糖量是衡量其品質的重要參數，這對于生產乙醇和青貯飼料至關重要[30]，含糖量是影響高粱青貯品質和適口性的一個重要因素[31]，對適口性和有機質消化率是否有影響還有待考究[32]，在營養成分TDN分析中，并沒有考慮甜高粱含糖量較高這一事實，因此，本研究得出WSC含量較高的2018JT-7等品種(系)可作為青貯加工利用的優先選擇。牧草單位面積的營養成分產量取決于其營養成分含量和干物質產量的共同作用，本研究得出，供試各品種CP和TDN的產量與其含量、干物質產量的排序均不一致，這是由于當兩個品種某一指標數值相差不大，而另一指標數值反相相差較大時所至。這與何振富等[33]關于光敏型高丹草CP和TDN產量與干物質產量變化趨勢一致的結果不一致，可能是品種類型不同或是地域不同所致，還需要進一步研究探討。

從營養物質含量和營養物質產量上可以看出，甜高粱品質存在品種差異性和地域差異性[28]，因此發展甜高粱種植需因地制宜，將某一品種播在適宜的生長環境中是獲取高質量甜高粱飼草的重要保證。

3.2 產草量的比較

不同品種的農作物遺傳潛力不同，自然環境通過影響農作物遺傳潛力的表達來影響作物的生長發育，最終影響作物的產量及品質[33]，本研究得出，在本試驗種植條件下，供試各品種間的干物質產量存在顯著性差異，郝正剛和魏玉清[34]研究也表明，同一地區的不同基因型之間產量存在差異。本研究得出的遼甜1號和遼甜3號產草量明顯低于同品種馮斗等[35]在南寧的試驗結果，明顯高于再吐尼古麗·庫爾班等[28]在新疆奇臺縣和瑪納斯縣的研究結果，本研究得出晉甜雜3號的產草量與其在2012年全國高粱品種區域試驗結果基本一致[29]，說明不同區域對同一甜高粱品種的生物產量影響明顯。

3.3 綜合評價結果探討

綜合試驗結果來看，產草量和營養品質在各品種(系)間的表現并不一致，說明以單一某個指標評價其生產性能具有一定的局限性和片面性[36]，因而本研究基于各品種的產草量和養分含量指標，對不同品種(系)采用了隸屬函數法進行評價。隸屬函數法(subordinate function values analysis)[37-38]是一種較為常用的綜合評價方法，可以對作物產量、品質等多個相關指標同時進行綜合而全面的評價，可以系統、直觀地對供試牧草品種做出評價，具有較好的說服力。本研究運用隸屬函數法較為客觀地評價了供試15個甜高粱品種(系)的生產性能。結果顯示，晉甜雜3號、2018JT-7和遼甜3號的得分較高，各項指標和性狀較好，適合試驗地區或氣候條件相近的地區種植。值得注意的是，通過隸屬函數計算比較發現，雖然品種壯牧79141和壯牧79152的干物質產量表現較好，但其酸性洗滌纖維和中性洗滌纖維在所有供試材料中表現最差，可溶性糖含量表現最低，綜合分析后其隸屬函數值也較低，說明運用隸屬函數法對不同品種牧草進行綜合評價是切實可行的[39]。

4 結論

各品種(系)間的主要營養成分含量、產草量和總可消化營養物產量均存在顯著差異，粗蛋白產量差異不顯著，且各品種(系)的排序也不一致；隸屬函數分析顯示，晉甜雜3號、2018JT-7和遼甜3號適合在甘肅臨夏地區或氣候相近地區種植。