青海甘德縣高寒區播期對7個燕麥品種產量和品質的影響

童永尚，王彥龍，汪鵬斌，宋建超，賀有龍，汪海波，魚小軍

(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.青海省畜牧獸醫科學院,青海 西寧 810016；3.青海省果洛州草原工作站，青海 果洛 814099)

燕麥(Avenasativa)是禾本科一年生草本植物，具有產草量高、適口性好、抗性強、適應性廣等特性[1-2]，對無霜期較短、日照較長、氣溫較低的寒冷地區有很好的適應性和豐產性[3-4]，是青藏高原重要的糧飼兼用型優良牧草，在緩解青藏高原冷季家畜飼草供給不足、維系青藏高原草牧業健康穩定發展與促進高寒地區生態環境治理等方面發揮著重要作用[5]。

在燕麥飼草生產過程中，影響其干草產量和營養品質的因素有很多，其中品種和播期是兩個重要的因素。季曉菲等[6]研究表明，川西北高寒地區夢龍燕麥應選擇4月底至5月中上旬播種為宜；楊麗娜等[7]在甘南州夏河縣的研究表明，隴燕3號燕麥在高海拔地區不宜早播，應該推遲到4月中旬；劉君馨[8]的研究結果表明，早熟品種應該適時晚播，中熟品種應適時早播，晚熟品種應適時推遲播種。綜上所述，通過不同品種和播期的優化組合能對燕麥的產量和營養品質產生一定的影響。在甘德縣高寒區，學者們僅開展了一些燕麥品種比較和混播試驗，石德軍[9]研究表明，4個參試品種中LENA燕麥干草產量最高，NEON飼草品質最好；馬曉東等[10]研究表明，混播組合燕麥60%+小黑麥40%處理下的干草產量顯著高于單播(P<0.05)。但關于甘德縣高寒區燕麥播期的研究未見報道。

鑒于此，本研究擬開展甘德縣高寒地區飼用燕麥最佳播期研究，對供試的7個燕麥品種在果洛州甘德縣江千鄉4個播種時期的干草產量、株高、莖葉比、鮮干比、莖基直徑、根系生物量及營養品質進行比較，運用灰色關聯度及聚類分析綜合評價，以期篩選出適合甘德縣高寒地區的優異燕麥種質資源及其最佳播種期，為該區域飼用燕麥的生產提供理論依據。

1 材料和方法

1.1 試驗地概況

青海省甘德縣江千鄉(N 34°09′41″，E 100°26′43″)，海拔3 890 m。年均降水量535.4 mm，年均溫度-1.5℃，日均最低溫度月為12月(-12.6℃)，最高溫度月為7月(9.4℃)，溫度偏低。屬高原大陸性半溫潤氣候，常年有風，夏秋兩季風力較小，年均風速為2.2 m/s，風向多西北風。土壤為高山草甸土，pH為6.86。土壤全氮、全磷和全鉀含量分別為1.77、1.19和16.72 mg/kg，堿解氮、速效磷和速效鉀含量分別為166.89、17.21和97.60 mg/kg，有機質含量為85.10 g/kg。生長季水熱狀況見圖1。

圖1 江千鄉近30年和2020年生長季月均氣溫、月降水量Fig.1 The monthly mean temperature and total precipitation in the growing season of the Jiangqian Town in recent 30 years and in 2020

1.2 供試材料

選擇生產中普遍認可的早熟、中熟和晚熟燕麥品種7個(表1)，分別為青燕1號、青海444、青海甜燕麥、莫妮卡、青引2號、隴燕3號、夢龍[11-13]，均引自甘肅農業大學草業學院。

表1 供試材料

1.3 試驗設計

依據該區域作物播種時間，試驗設4個播期，分別為2020年5月23日、5月30日、6月6日、6月13日，采用隨機區組排列，小區面積3 m×5 m，小區間隔0.5 m，小區外圍設1 m的保護行，重復3次。播種前翻地整平耙細，人工開溝條播，播種量為22.5 g/m2，實際播種量按各品種種子發芽率和凈度計算。播深3～4 cm，行距20 cm，播前施磷酸二銨300 kg/hm2作基肥。

1.4 測定指標及方法

株高：在4個播期的7個燕麥品種分別達到乳熟期[14]時，于每個小區隨機選取10株，測定其基部到主穗頂端之間的垂直高度，求其平均值。

產草量：于乳熟期收割測產，每個小區內按行取2 m樣段，留茬5 cm刈割后并稱取鮮重，每個小區做3次重復。隨后稱取1 kg燕麥鮮草放于105℃烘箱中殺青30 min，再將樣品65℃烘48 h，測定干重，并換算成每公頃干草產量。

莖葉比：將500 g鮮草進行莖葉分離，分別稱重，在烘箱中105℃殺青30 min，65℃烘至恒重后稱重，求莖葉比。

鮮干比：在樣地準確稱取500 g鮮草，帶回實驗室置于烘箱中烘48 h至恒重后稱重，計算鮮干比。

莖基直徑：在樣地隨機取10株，用游標卡尺測量主莖地上第二節間中部的直徑[15]。

分蘗數：在樣地隨機取10株，進行統計。

根系生物量：在樣地隨機挖取10株，取樣深度為30 cm，分別裝入尼龍袋中，用流水反復沖洗干凈，脫水后，烘干稱重求平均值(均置于65℃烘箱烘至恒重，感量0.1 mg的分析天平稱量所得干重)即為單株根系生物量。

營養價值：于乳熟期時刈割取樣，將1 kg鮮草放于105℃烘箱中殺青30 min，再將樣品65℃烘干至恒重，將烘干草樣用粉碎機粉碎過1 mm篩并混合均勻，用凱氏定氮法測定粗蛋白(crude protein，CP)含量、用蒽酮法測定可溶性糖含量、用Van soest纖維分析法測定中性洗滌纖維( neutral detergent fibre，NDF)和酸性洗滌纖維(acid detergent fibre，ADF)含量。

相對飼喂價值采用以下公式進行計算：

DDM(%DM)=88.9-ADF(%DM)

式中：DMI為粗飼料干物質的隨意采食量，用占體重(BW)的百分比表示；DDM為可消化的干物質，用占干物質(DM)的百分比表示。

1.5 數據分析

利用SPSS 19.0對不同處理下的貯藏營養物質進行單因素方差分析，差異顯著性采用Duncan法進行多重比較，利用系統聚類進行聚類分析。利用Excel進行相關性分析和灰色關聯度分析，依據灰色關聯度理論，將7個燕麥品種的干草產量、粗蛋白、中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維和可溶性糖含量視作一個整體進

行綜合評價。相關公式如下：

式中：minmin|X0(k)-Xi(k)為二級最小差；maxmax|X0(k)-Xi(k)|為二級最大差；ρ為分辨系數；

2 結果與分析

2.1 播期對不同品種燕麥飼草產量的影響

2.1.1 播期對不同品種燕麥株高的影響F檢驗表明，相比品種和播期、品種交互作用，播期對燕麥株高的影響最大(表2)。不同播期相比，青海甜燕麥、青引2號、莫妮卡和夢龍在5月30日播期時株高最高，分別為123.7、147.3、108.6、133.4 cm，且隨著播期推遲呈先增高后降低趨勢；青海444、隴燕3號、青燕1號在5月23日播期時株高最高，且隨著播期推遲逐漸降低。不同品種相比，5月23日播期夢龍株高最高，5月30日播期青引2號株高最高，6月6日和6月13日播期時青海甜燕麥株高最高(圖2)。

圖2 不同播期下7個燕麥品種株高Fig.2 The plant height of seven oat varieties with the different sowing dates注：不同大寫字母表示相同播期下不同燕麥品種間差異顯著(P<0.05)；不同小寫字母表示相同燕麥品種不同播期間差異顯著(P<0.05)，下同

表2 播期和品種交互作用下燕麥產量指標的方差分析

2.1.2 播期對不同品種燕麥干草產量的影響F檢驗表明，相比品種和播期、品種交互作用，播期對燕麥干草產量的影響最大(表2)。不同播期相比，青海甜燕麥、青引2號、莫妮卡和夢龍在5月30日播期時干草產量最高，分別為16 115、19 185、19 835、20 022 kg/hm2，青海444、隴燕3號、青燕1號在5月23日播期時干草產量最高，分別為19 209、16 496、16 121 kg/hm2。青海甜燕麥、青引2號和莫妮卡干草產量隨播期推遲呈先增大后減小趨勢，青海444和青燕1號干草產量隨播期推遲逐漸降低。不同品種相比，5月23日播期時青海444干草產量最高，為19 209 kg/hm2；5月30日播期時夢龍干草產量最高，為20 022 kg/hm2；6月6日播期時莫妮卡干草產量最高，為17 366 kg/hm2；6月13日播期時夢龍干草產量最高，為17 395 kg/hm2(圖3)。

圖3 不同播期下7個燕麥品種干草產量Fig.3 The hay yield of seven oat varieties with the different sowing dates

2.1.3 播期對不同品種燕麥莖葉比和鮮干比的影響F檢驗表明，相比播期和播期、品種交互作用，品種對燕麥莖葉比的影響最大；相比品種和播期、品種交互作用，播期對燕麥鮮干比的影響最大(表2)。青海444、隴燕3號、青燕1號燕麥莖葉比受播期影響較小。不同播期相比，青海甜燕麥在6月13日播期時莖葉比和鮮干比都達到最大；青海甜燕麥、青引2號和莫妮卡莖葉比隨播期推遲呈先減小后增大趨勢，夢龍和青燕1號莖葉比隨播期推遲逐漸降低；青海甜燕麥、莫妮卡和青海444鮮干比隨播期推遲逐漸增大。不同品種相比，5月23日播期時夢龍莖葉比最大，青引2號鮮干比最大；5月30日播期時夢龍莖葉比最大，隴燕3號鮮干比最大；6月6日和6月13日播期時青引2號莖葉比最大，青海甜燕麥鮮干比最大(表3)。

2.1.4 播期對不同品種燕麥莖基直徑、單株根系生物量和分蘗數的影響F檢驗表明，相比品種和播期、品種交互作用，播期對燕麥莖基直徑的影響最大；相比播期和播期、品種交互作用，品種對燕麥單株根系生物量和分蘗數的影響最大(表2)。隨著播期推遲，7個燕麥品種的莖基直徑均有減小趨勢，在5月23日播期時莖基直徑最大。播期對青引2號、莫妮卡和隴燕3號的根系生物量具有顯著影響(P<0.05)。隨著播期推遲，夢龍和青海444根系生物量逐漸增大，莫妮卡和隴燕3號根系生物量逐漸減小。不同品種相比，5月23日播期時，青海444莖基直徑和青海甜燕麥根系生物量最大；5月30日播期時，青海444莖基直徑和青引2號根系生物量最大；6月6日和6月13日播期時，青海甜燕麥莖基直徑和青海444根系生物量最大。整體來看，7個燕麥品種的分蘗數均隨播期推遲呈先增加后減小趨勢(表3)。

表3 不同播期處理下7個燕麥品種形態指標

2.2 播期對不同品種燕麥飼草品質的影響

2.2.1 播期對不同品種燕麥粗蛋白含量的影響F檢驗表明，相比品種和播期、品種交互作用，播期對燕麥粗蛋白含量的影響最大(表4)。播期對隴燕3號和青燕1號燕麥的粗蛋白含量影響顯著(P<0.05)。青海444、隴燕3號和青燕1號粗蛋白含量隨播期推遲呈先升高后降低趨勢。不同播期相比，青海甜燕麥和青燕1號在6月6日播期粗蛋白含量最高，分別為5.06%和4.96%；青引2號、莫妮卡青海444和隴燕3號在5月30日播期時粗蛋白含量最高，分別為4.90%、4.80%、5.02%和5.57%；夢龍在5月23日播期時粗蛋白含量最高，為4.76%。不同品種相比，5月23日和6月6日播期時青海甜燕麥粗蛋白含量最高，為5.00%和5.06%，5月30日播期時隴燕3號粗蛋白含量最高，為5.57%，6月13日播期時青引2號粗蛋白含量最高，為4.80%(表5)。

表4 播期和品種交互作用下燕麥品質指標的方差分析

表5 不同播期處理7個燕麥品種養分含量

2.2.2 播期對不同品種燕麥NDF含量和ADF含量的影響F檢驗表明，相比品種和播期、品種交互作用，播期對燕麥NDF含量和ADF含量的影響最大(表4)。莫妮卡、青海444、夢龍的NDF含量和青海甜燕麥、青引2號、青海444、青燕1號的ADF含量隨播期推遲逐漸升高，青引2號的NDF含量和夢龍的ADF含量隨播期推遲呈先降低后升高趨勢。不同播期相比，青海甜燕麥、莫妮卡、夢龍、青海444在5月23日播期時NDF含量最低，隴燕3號和青燕1號在6月13日播期時NDF含量最低，青海甜燕麥、青引2號、青海444、隴燕3號和青燕1號ADF含量在5月23日播期時最低，莫妮卡和夢龍ADF含量在5月30日播期時最低。不同品種相比，5月23日和5月30日播期時青海444的ADF含量最低，6月6日和6月13日播期時隴燕3號的ADF含量最低(表5)。

2.2.3 播期對不同品種燕麥可溶性糖含量的影響F檢驗表明，相比品種和播期、品種交互作用，播期對燕麥可溶性糖含量的影響最大(表5)。不同播期相比，青海甜燕麥、夢龍和隴燕3號在6月6日播期時可溶性糖含量最高，分別為34.56%、34.83%、34.53%、33.80%，青引2號和青海444在5月30日播期時可溶性糖含量最高，為34.73%、34.15%，莫妮卡在5月23日播期時可溶性糖含量最高，為35.38%。不同品種相比，5月23日播期時莫妮卡可溶性糖含量最高，5月30日播期時青引2號可溶性糖含量最高，6月6日和6月13日播期時夢龍可溶性糖含量最高。青海甜燕麥、青海444和隴燕3號可溶性糖含量隨播期推遲呈先升高后降低趨勢，莫妮卡可溶性糖含量隨播期推遲逐漸降低(表5)。

2.2.4 播期對不同品種燕麥相對飼喂價值的影響F檢驗表明，相比品種和播期、品種交互作用，播期對燕麥相對飼喂價值的影響最大(表4)。7個燕麥品種的相對飼喂價值總體介于88.04～112.90，不同播期相比，青海甜燕麥、夢龍、青海444和隴燕3號在5月23日播期時相對飼喂價值最高，分別為105.31、108.29、112.90和107.03，青引2號和莫妮卡在5月30日播期時相對飼喂價值最高，分別為103.78和108.18，青燕1號在6月13日播期時相對飼喂價值最高，為107.10。青海甜燕麥、夢龍和青海444隨著播期推遲，相對飼喂價值逐漸下降，青引2號和莫妮卡隨著播期推遲，相對飼喂價值呈先增大后減小趨勢。不同品種相比，5月23日播期時青海444相對飼喂價值最大，5月30日播期時莫妮卡相對飼喂價值最大，6月6日播期時隴燕3號相對飼喂價值最大，6月13日播期時青燕1號相對飼喂價值最大(表5)。

2.3 灰色關聯度和聚類分析

選取具有代表性的5個指標，分別為干草產量、粗蛋白、中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維、可溶性糖，對4個播種時期的7個燕麥品種進行灰色關聯度綜合評價(表6)。5月23日種植的青海444綜合表現最好，其次是5月30日種植的青引2號。各品種而言，青海444、夢龍在5月23日播期時綜合性狀表現最優，青引2號、莫妮卡、隴燕3號、青海甜燕麥在5月30日播期時綜合性狀表現最優，青燕1號在6月6日播期綜合性狀表現最優。5月23日種植的青引2號和6月6日種植的夢龍燕麥綜合表現一樣。

表6 不同燕麥品種4個播期的關聯度和排序

針對4個播期和7個燕麥品種共28個處理的干草產量和粗蛋白含量進行了聚類分析，運用SPSS 19.0系統聚類中平方Euclidean距離聚類和平均聯接(組間)構建樹形圖(圖4)，在歐式距離為15處，可將其分為4大類。第Ⅰ類表現為干草產量較高，包括5月23日種植的青引2號、莫妮卡、青海444，5月30日種植的夢龍、青引2號、莫妮卡、青海444，6月6日種植的夢龍、青海444、莫妮卡；第Ⅱ類表現為粗蛋白含量最低，包括5月23日種植的隴燕3號、青燕1號和5月30日種植的青燕1號；第Ⅲ類表現為干草產量相對較低，包括6月13日種植的7個燕麥品種，6月6日種植的青引2號、隴燕3號、青燕1號、青海甜燕麥，5月23日種植的青海甜燕麥、夢龍和5月30日種植的青海甜燕麥；第Ⅳ類表現為粗蛋白含量最高，為5月30日種植的隴燕3號。

圖4 不同播期下7個燕麥品種聚類分析Fig.4 The cluster analysis of seven oat varieties with the different sowing dates

3 討論

3.1 播期對不同品種燕麥生產性能的影響

播期調節是一種十分重要的栽培措施，通過調節光照、溫度和水分等環境條件而影響作物的生長發育和生物學特征，使得外部生態環境因子朝著有利于作物生長的方向發展，從而達到作物高產[16-17]。本研究發現，播期和品種互作對燕麥的產量指標具有極顯著影響(P<0.05)，相比不同品種而言，播期對燕麥產草量的影響更大。本研究中，2個早熟品種青海444和青燕1號在5月23日播期時干草產量最高，所以早熟品種應該適時早播；3個中熟品種莫妮卡、夢龍和青引2號均在5月30日播期時干草產量最高，所以中熟品種播種時間應該比早熟品種推遲1周左右；而晚熟品種青海甜燕麥和隴燕3號分別在5月30日播期和5月23日播期時干草產量最高，因此晚熟品種播種時間應和早熟、中熟品種接近，不宜過遲，這與劉君馨[8]的研究結果不同，這是因為不同區域的生態條件不同，播種時間因氣溫和降水有所差異。

本研究中，青海甜燕麥、青引2號、莫妮卡和夢龍4個品種在早播處理下干草產量較低，可能的原因有以下兩個方面，一是5月23日播種時，地表積雪剛融，溫度較低，最低氣溫僅為1℃，加之甘德縣5月時常有大風，導致種子入土不深，且5月26日遇上大雪，種子被積雪覆蓋，發芽緩慢，影響出苗率，導致下層根系發育較差且出苗后幼苗受凍害比較嚴重，從而導致產量降低，因此應該結合甘德縣5月降雪情況和風期適當推遲播種，這與王璐等[18]在內蒙古陰山丘陵地區得出的結論相似，與May等[19]和Abdala等[20]的研究結果不同；二是由于6月5日-6月10日幾乎都是雨天，受陰雨天氣影響，日照時長減少，影響了燕麥的生殖生長[21]，導致減產。因此播種時期應多關注天氣情況，避免連續雨天、大風等情況，以保證幼苗順利出苗。株高、分蘗數、根系生物量、莖粗在一定程度上可以反映出產量高低。本試驗中，供試品種青海444和青燕1號隨播期推遲，株高逐漸降低，這與侯玉龍等[22]研究結果相似。7個燕麥品種的分蘗數隨播期推遲均表現出先增加后減少趨勢，這與馬雪琴等[16]和王永剛等[23]研究結果不同，可能是由于隨播期推遲，降水量增加，氣溫升高，外部條件較適宜所致。莖葉比在一定程度上能夠反映出牧草的適口性，莖葉比越大，說明其適口性越好。本研究中6月13日播種的青引2號莖葉比最大，說明其適口性最好。

3.2 播期對不同品種燕麥營養指標的影響

營養成分是反映飼草品質的關鍵指標，可直接體現出牧草的飼用價值[24]。本試驗對供試的7個燕麥品種在4個播種時期的粗蛋白、中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維和可溶性糖含量進行分析。結果表明，播期對不同品種燕麥營養成分之間差異極顯著。粗蛋白是衡量牧草品質的重要指標之一，對動物而言是不可缺少的營養物質，代表牧草能滿足動物蛋白質需求的能力[25]，因此燕麥飼草中的粗蛋白含量越高，說明其品質越好。本研究中，5月30日播種的隴燕3號粗蛋白含量最高，說明其品質較好。青海444、隴燕3號和青燕1號燕麥的粗蛋白含量隨播期推遲呈先升高后降低趨勢，這與溫明星等[26]和Zhou等[27]研究結果不同，原因是在甘德縣5月底播種降雪較多，導致氣溫較低，且受風力影響較大，使得種子扎根淺，苗期易受凍害，外界養分獲取不足，從而降低品質。

燕麥中的NDF和ADF含量對動物采食量和消化率有重要的影響，NDF含量和ADF含量隨生育期呈緩慢上升趨勢[28]。供試品種青海444燕麥的中性洗滌纖維含量和酸性洗滌纖維含量隨播期推遲逐漸增大，可能是因為該品種在早播處理下，生育期較長，從外界獲取的水肥氣熱較充足，使得光合產物積累較多，這與趙淮等研究結果相似[29]。植物為了適應干旱、低溫等逆境條件，會主動積累一些可溶性糖，以降低滲透勢和冰點，從而適應外界環境條件的變化[30]，可溶性糖含量越高，說明其抗逆性越強。本研究中，5月23日種植的莫妮卡燕麥可溶性糖含量最高，說明其抗逆性相對較強；供試品種青海444、青海甜燕麥和隴燕3號可溶性糖含量隨播期推遲呈先升高后降低趨勢，這與王璐等[31]研究結果相似。相對飼喂價值是評價飼草營養價值的重要指標，也是飼草的一種重要的經濟性狀。RFV是NDF和ADF的綜合反映，RFV越大說明該飼草的營養價值越高[32]。本研究中，5月23日種植的青海444 RFV最大，說明其營養價值最高，其相對飼喂價值隨播期推遲逐漸減小，主要是因為隨著播期推遲，9月下旬燕麥才逐漸達到抽穗期，氣溫逐漸降低，導致葉片凍傷，木質化程度加深，使得ADF含量和NDF含量逐漸增大。

3.3 灰色關聯度和聚類分析

灰色關聯度[33]是燕麥綜合評價最常用的方法，通過加權關聯度將多個樣本進行排名，排名越靠前，說明其綜合表現越好。本研究將4個播期下7個品種共28個處理，通過干草產量、粗蛋白、中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維、可溶性糖含量5個主要指標進行灰色關聯度分析，結果表明，5月23日種植的青海444排名最前，說明其綜合表現最好，其次是5月30日種植的青引2號。聚類分析可以將若干樣本通過某個同質性將其劃分為幾類，類間個體具有較大的差異性[34]。本研究通過產草量和粗蛋白含量將28個處理聚為4類，第Ⅰ類干草產量相對較高，第Ⅱ類粗蛋白含量最低，第Ⅲ類干草產量相對較低，第Ⅳ類粗蛋白含量最高。

4 結論

在甘德縣高寒地區，7個燕麥品種分蘗數隨播期推遲呈先增加后減小趨勢，莖基直徑隨播期推遲逐漸減小。以收割飼草為目的，5月23日種植的青海444綜合表現最優，其次是5月30日種植的青引2號。通過聚類分析將7個品種和4個播期共28個處理聚為4類，第Ⅰ類表現為干草產量較高，第Ⅱ類表現為粗蛋白含量最低，第Ⅲ類表現為干草產量相對較低，第Ⅳ類表現為粗蛋白含量最高。