我國青貯玉米組合（品種）的農藝性狀、生物產量和品質變化

成廣雷 ， 邱軍 ， 王曉光 ， 徐田軍 ， 陳傳永 ，張春原， 夏千千， 吳元奇， 趙久然*， 王榮煥*

（1.北京市農林科學院玉米研究所，玉米DNA指紋及分子育種北京市重點實驗室，北京 100097；2.北京順鑫農科種業科技有限公司，北京 100097；3.中國種子協會青貯分會，北京 100026；4.全國農業技術推廣服務中心，北京 100026；5.四川農業大學玉米研究所，成都 611130）

按照收獲物及用途可將玉米分為籽粒玉米、青貯玉米和鮮食玉米3類[1-2]，其中青貯玉米是在乳熟末至蠟熟初期收獲全株，經切碎發酵后用于草食牲畜飼料，具有生物產量高、飼用品質優、消化吸收率好等突出優勢。青貯玉米飼料可長期保持青綠多汁、芳香適口狀態，有效保存了飼料養分，是發展養殖業和奶業不可或缺的基礎飼料來源，是草食牲畜養殖業的支柱[3-4]。近年來畜牧業快速發展，據估算，我國1 000多萬頭奶牛需要青貯玉米種植面積超過200萬hm2，肉牛、羊等反芻動物需要青貯玉米潛力更大，目前優質青貯玉米的種植面積還有較大發展空間[5]。因此，在當前新形勢下，加強對優質青貯玉米新品種的選育和推廣迫在眉睫。

我國自20世紀60年代開始青貯玉米育種研究，1977年從墨西哥國家玉米改良中心引進了適宜在西南種植的墨白1號，1985年首次審定了青貯玉米品種京多1號[6]，“七五”期間我國將青貯玉米育種列入國家科技攻關計劃，提出了以多稈多穗、青枝綠葉、莖葉多汁、富含糖分、適口性好和生物產量高為主要育種目標。中國科學院遺傳與發育研究所選育的科多4號于1989年通過審定，遼寧省農業科學院原子能研究所選育的遼原1號于1988年通過審定，其后太多1號、科多4號、龍牧1號和中原單32等青貯玉米品種陸續通過審定[7]。2002年，根據我國青貯玉米生產需求和科研育種發展狀況，全國農業技術推廣服務中心品種管理處組織開展了國家青貯玉米品種區域試驗，國審青貯玉米品種由無到有、由少到多。區域試驗是青貯玉米品種審定和推廣的重要依據，可以篩選出優良品種并明確適宜種植區域。系統分析國家區試青貯玉米品種農藝性狀、生物產量及品質變化，不僅為預測未來我國青貯玉米品質變化趨勢提供重要依據，同時還可對青貯玉米品質改良育種、品種布局起到重要參考作用。在國家青貯玉米品種區域試驗中，品質指標主要有酸性洗滌纖維（acid detergent fiber，ADF）、中性洗滌纖維（neutral detergent fiber，NDF）、粗蛋白含量等。粗蛋白可提供牲畜所需氨基酸等，其含量越高，青貯玉米品質越好[8-9]；中性洗滌纖維含量越低，可消化的物質就越多[10]；酸性洗滌纖維是用來衡量干物質消化率的指標，其含量越高，干物質消化率越低[11-12]。自2014年起，又增加了淀粉含量指標，全株淀粉含量高，可為牲畜提供較多的能量。因長期受種植觀念、扶持政策等多種因素的影響，我國青貯玉米生產和育種未有突破性進展。與歐美發達國家相比，我國青貯玉米育種水平還較低。在當前新形勢下，加強青貯玉米種質原始創新和培育優質高產、多抗廣適、易制種的青貯玉米新品種迫在眉睫。因此，本文對2003—2019年國家青貯玉米區域試驗參試組合（品種）的生育期、農藝性狀、青貯品質及生物產量進行了系統分析，并探討了我國青貯玉米品種的發展變化趨勢，以期為今后青貯玉米育種提供參考。

1 材料與方法

1.1 數據來源

數據來源于2003—2019年國家玉米品種區域試驗總結報告，指標主要包括生育期、農藝性狀（株高和穗位高）、生物產量（干重，dry weight,DW)及品質性狀（ADF、NDF、粗蛋白和淀粉含量）。

1.2 數據分析

采用Microsoft Excel 2007軟件對數據進行整理和分析，利用SigmaPlot 10.0軟件進行作圖。

2 結果與分析

2.1 青貯玉米組合（品種）數量

2003—2019年參加國家青貯玉米品種區域試驗的青貯玉米組合（品種）累計394個，參試數量呈先降低后升高趨勢（圖1）。2003—2005年參試數量每年40個以上，之后逐年下降，2011年最少（僅有9個）。2015年以來，隨著“鐮刀彎”地區（包括東北冷涼區、北方農牧交錯區、西北風沙干旱區、太行山沿線區及西南石漠化區，在地形版圖中呈現由東北向華北-西南-西北鐮刀彎狀分布）玉米種植結構調整及“糧改飼”進程加快，青貯玉米組合（品種）參試數量急劇增加，2019年達到33個。

圖1 2003—2019年參試青貯玉米組合（品種）數量Fig.1 Number of tested silage maize combinations（varieties）from 2003 to 2019

2.2 不同生態區青貯玉米組合（品種）性狀分析

由表1可知，參試青貯玉米組合（品種）的生育期、農藝性狀和生物產量在不同生態區間存在差異。東華北和西北區參試組合（品種）的生育期相當，且較黃淮海和南方區長15 d左右。株高和穗位高總體表現為東華北＞西北＞黃淮海＞南方，生物產量則表現為西北＞東華北＞黃淮海＞南方，而青貯品質指標在不同生態區間相差不大。

表1 不同生態區參試青貯玉米組合（品種）的性狀指標Table 1 Characteristic index of national silage maize regional test combinations（varieties）in different ecological regions

2.3 參試青貯玉米組合（品種）的生物產量

由圖2可知，2003—2019年394個參試青貯玉米組合（品種）的生物產量平均為19477.5kgDW·hm-2，變幅為9 706.5～36 690.0 kg DW·hm-2。17年間，參試青貯玉米組合（品種）的生物產量呈先降低后升高趨勢，其中2009—2011年生物產量均低于18 000.0 kg DW·hm-2，平均為 17 334.0 kg DW·hm-2，其余年份均高于 18 000.0 kg DW·hm-2。2003—2010年參試組合（品種）生物產量平均為18 614.7 kg DW·hm-2，而2011—2019年為19 336.5 kg DW·hm-2，近 10年生物產量增加了 721.8 kg DW·hm-2。2003年參試組合（品種）生物產量平均為 20 991.0 kg DW·hm-2，變幅為 9 706.5～36 690.0 kg DW·hm-2。2019年參試組合（品種）生物產量平均為20 895.0 kg DW·hm-2，變幅為19 065.0～25 530.0 kg DW·hm-2。生物產量呈分散到集中的趨勢。

圖2 參試青貯玉米組合（品種）的生物產量Fig.2 Biological yieild of silage maize combinations（varieties）

2.4 青貯玉米組合（品種）的生育期

由圖3可知，394個參試青貯玉米組合（品種）平均生育期為111.8 d，變幅為77.8～142.0 d，其中，春播組合（品種）平均為109.3 d，比夏播組合（品種）（99.6 d）長9.7 d。17年間，春播青貯玉米組合（品種）生育期呈延長且相對集中的趨勢（y=1.07x-2 042.10），而夏播組合（品種）呈縮短趨勢（y=0.21x-527.06）。

圖3 參試青貯玉米組合（品種）生育期Fig.3 Growing stage of silage maize combinations（varieties）

2.5 青貯玉米組合（品種）的株高和穗位高

由圖4可知，2003—2019年394個參試青貯玉米組合（品種）的株高和穗位高平均分別為300.5（變幅為204.0～386.5 cm）和132.3 cm（變幅為77.0～216.0 cm）。17年間，參試青貯玉米組合（品種）的株高和穗位高呈升高趨勢，其中，2003—2010年參試組合（品種）株高和穗位高平均為286.6和130.0 cm、2011—2019年平均為299.1和132.1 cm。由此可見，近10年參試組合（品種）株高增加了12.5 cm，而穗位高僅增加2.1 cm。

圖4 參試青貯玉米組合（品種）株高和穗位高Fig.4 Plant height and ear height of silage maize combinations（varieties）

2.6 青貯玉米組合（品種）的中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量

由圖5可知，2003—2019年394個參試青貯玉米組合（品種）的NDF含量平均為46.7%，變幅為30.5%～64.1%。17年間，參試青貯玉米組合（品種）的NDF含量呈先升高后降低趨勢，其中2009年最高（平均為53.7%），之后逐年下降，2019年參試組合（品種）NDF含量平均為37.2%（變幅為32.2%～42.4%）。2003—2010年參試組合（品種）NDF含量平均為49.5%，2011—2019年平均為42.7%。由此可見，近10年參試青貯玉米組合（品種）的NDF含量降低了6.8個百分點。

圖5 參試青貯玉米組合（品種）的NDF和ADF含量Fig.5 NDF and ADF contents of the tested silage maize silage corn combinations（varieties）

394個參試青貯玉米組合（品種）的酸性洗滌纖維（ADF）含量平均為21.5%，變幅為10.0%～36.9%。17年間，參試青貯玉米組合（品種）的ADF含量呈逐年降低趨勢，但組合（品種）間差異較大。2019年參試組合（品種）ADF含量平均為18.9%。2003—2010年參試組合（品種）ADF含量平均為23.4%，2011—2019年平均為18.0%。由此可見，近10年參試青貯玉米組合（品種）的ADF含量降低了5.5個百分點。

2.7 青貯玉米組合（品種）的粗蛋白和淀粉含量

粗蛋白和淀粉含量是評估青貯玉米飼用價值的重要指標[13]。由圖6可知，394個參試青貯玉米組合（品種）的粗蛋白含量平均為8.7%，變幅為6.7%～11.5%，但年度間變幅較小，基本維持在8.0%左右。自2014年起，增加了全株淀粉含量指標，2014—2019年參試青貯玉米組合（品種）的淀粉含量平均為31.0%，變幅為18.6%～42.9%，其中，2014年平均為28.7%且變幅較大，2019年平均為32.2%且變幅較小。總體來看，6年間參試組合（品種）全株淀粉含量呈逐年升高和集中的趨勢。

圖6 參試青貯玉米組合（品種）粗蛋白和淀粉含量Fig.6 Crude protein and starch content of silage corn combinations（varieties）

3 討論

近年來，隨著我國綜合國力提升和人民生活水平提高，對肉、蛋、奶的需求不斷增長[14]。為滿足人們對畜產品日益增長的需要，應大力發展畜牧業。畜牧業的發展必然導致對飼草料的需求量增加，目前我國飼草料發展速度滯后，制約了畜牧業的快速發展[15]。玉米是飼料之王，不僅是優質的高能量精飼料，而且是最佳的青貯飼料，是發展畜牧業的重要飼料來源，在飼料中占有不可替代的重要地位。因此，發展優質青貯玉米可為畜牧業健康可持續發展提供重要保障。

青貯玉米作為重要的粗飼料，其營養品質的評定對于青貯玉米在生產及反芻家畜日糧配比中有著重要意義[16]。整株干物質產量是青貯飼料玉米的重要性狀,當青貯玉米干物質產量低于20%時，青貯玉米發酵效果不佳，進而影響了牲畜對飼料的消化和吸收[17]。Coppock[18]認為，玉米青貯飼料的能量價值主要由干物質含量決定，而不是由籽粒含量決定。NDF是青貯飼料的主要成分，可為動物提供能量，是反映纖維質量好壞的最有效指標。青貯飼料中一定含量的NDF有利于草畜牲畜瘤胃正常的發酵功能，但NDF含量過高則會對干物質采食量造成負效應[19]。ADF是衡量飼草能量的關鍵指標，包括純纖維素和酸性纖維素兩部分[20]，其含量高低與動物的消化率有關，含量越低、飼草的消化率越高，飼用價值越大[21]。優質青貯玉米應具有較高的粗蛋白質和總糖含量、適宜的粗纖維和整株含水率[22]。青貯玉米品質因品種而異，并影響營養物質的消化特性。選擇合適的青貯玉米品種是提高玉米秸稈產量和青貯品質的關鍵[23]，淀粉、粗蛋白、ADF和NDF是決定玉米青貯飼用品質好壞的主要因素[24-25]。本研究發現，2003—2019年394個參試青貯玉米品種的生物產量、NDF、ADF、粗蛋白和淀粉含量平均為19 477.5 kg DW·hm-2、46.7%、21.5%、8.7%和31.0%。其中，參試品種生物干重產量呈先降低后升高趨勢，2011—2019年較2003—2010年僅增加了721.8 kg·hm-2；2003—2017年，生物產量在年際間變幅較大，但隨育種水平的提高，變幅逐漸降低，2019年參試品種生物干重變幅最小（CV=6.9%）。農藝性狀變化在一定程度上決定品種的抗性和生物產量，參試品種株高增幅較大，生物產量可能增加，而穗位高度保持穩定，說明參試組合（品種）株型趨向合理，抗倒伏能力得以保持或提升。在優質青貯玉米品種選育方面，育種家越來越注重生物干重和品質性狀的篩選與選擇，NDF和ADF含量均大幅降低，而淀粉含量提升。2014—2019年參試青貯玉米組合（品種）的全株淀粉含量平均為31.0%，其中，2014年參試組合（品種）淀粉含量平均28.7%且變幅較大，2019年參試組合（品種）淀粉含量平均為32.2%且變幅較小，這說明育種家在青貯品種選育過程中對青貯玉米全株淀粉含量的重視程度不斷提高。2003—2019年參試青貯玉米品種的粗蛋白含量保持基本穩定（8.0%左右），這可能與我國玉米生產所用自交系仍然集中在Reid、Lancaster、塘四平頭和旅大紅骨等優勢類群，遺傳基礎較狹窄，種質同質化嚴重有關。因此，當前形勢下，應加快創制突破性新種質、構建高效育種技術平臺、開展聯合攻關，加快培育適合我國國情的優質高產、綠色高效、宜機宜飼、可滿足多元需求的優質青貯玉米新品種。

連續17年國家青貯玉米品種區域試驗結果分析表明，青貯玉米組合（品種）春播生育期呈延長趨勢、夏播則逐步縮短；株高增加，但穗位高變化不大；品質改良取得顯著成效，NDF和ADF含量顯著降低，淀粉含量明顯提升，粗蛋白含量保持穩定；生物產量整體有所提升。未來青貯玉米新品種的選育，應針對不同生態區域的特點及需求，創制優良青貯玉米新種質，同時還應加強褐色葉中脈基因型（bm）、高花青素、高油、高賴氨酸玉米的研究和利用，培育出生物產量高、青貯品質優、抗病抗倒、持綠性好、活稈成熟、抗逆性強、適應性廣的專用型或糧飼通用型青貯玉米新品種。