飼用燕麥品種在寧夏雨養區的適應性評價

王騰飛，常怡然，鄧 雪，沈笑天，王 斌，李滿有，倪 旺，蘭 劍*

(1.寧夏大學農學院， 寧夏 銀川 750021； 2.寧夏草牧業工程技術研究中心， 寧夏 銀川 750021； 3.寧夏云霧山國家級自然保護區管理局， 寧夏 固原 756000)

燕麥(Avenasativa)為一年生禾本科糧飼兼用作物，具有產量高、抗寒、抗旱、耐鹽堿、耐貧瘠、品質優、適口性好等生物學特性[1]，在干旱、半干旱地區嶄露頭角，是發展畜牧業最理想、最經濟的飼草之一。近年來，燕麥作為優質飼草已被廣泛種植，其在家畜養殖中所占的地位也越來越高[2]。寧夏作為我國重要的畜牧業基地之一，草食家畜飼養量呈逐年增長態勢，但飼草產量低、品質差，致使草畜不平衡，嚴重制約了畜牧業進一步發展。寧夏雨養區(原州區、西吉縣、隆德縣、彭陽縣、涇源縣、海原縣)作為寧夏肉牛養殖的主要區域，肉牛養殖占全省的73%，優質高產飼草的缺少成為當地畜牧業發展的主要制約因子，篩選適宜在寧夏雨養區種植易提產增質的燕麥品種，不僅能夠緩解當地飼草不足問題，同時也可滿足家畜冷季營養需求[3]。此外，不同燕麥品種抗蚜性迥異，易感燕麥品種制約飼草產量的形成及營養物質的積累，嚴重時可造成30%～50%的損失[4]。因此，研究適宜寧夏雨養區種植的燕麥品種對當地畜牧業發展至關重要。

不同品種燕麥因遺傳基礎不同，其適應能力和生長潛力有較大差異[5-6]。我國西北、東北、西南等地區的引種試驗表明，不同栽培措施和環境條件下燕麥的生產性能和營養品質表現各異，適宜栽培品種也不盡相同。近年來，為篩選適宜不同區域的燕麥品種，學者們進行了大量引種試驗。例如，張光雨等[7]在西藏河谷區對9個燕麥品種進行了比較試驗，得出‘青海444’、‘青燕1號’和‘阿壩’燕麥適宜在當地推廣種植；楊海磊等[8]在甘肅省分析比較了14份燕麥種質的籽粒和飼草生產性能，認為‘青永久479’、‘青永久167’和‘青永久233’可作為當地實現高產優質目標的首選草種；孫建平等[9]對晉北農牧交錯區13份燕麥種質營養品質和主要農藝性狀進行研究，發現‘牧王’、‘牧樂思’和‘太陽神’可作為農牧交錯區優質燕麥草地推廣品種；彭先琴等[10]將6個不同燕麥品種的農藝性狀、干草產量和營養品質進行了綜合分析，認為‘林納’和‘莫妮卡’適宜在川西北高寒地區種植；趙寧等[11]通過在河北壩上研究11個燕麥品種的適應性，綜合其飼草產量和營養品質，發現‘壩優5號’在當地能達到高產優質的目標。目前，在寧夏已有關于燕麥的引種報道，但主要集中于引黃灌區[12-13]，鮮見在雨養區的報道，同時前人對于燕麥引種大多只聚焦農藝性狀、產量及營養品質，缺少與燕麥蚜蟲相結合的綜合評價。鑒于此，本試驗以10個燕麥品種為研究對象，通過對燕麥的抗蚜蟲性和生產性能的觀測，營養價值的測定，利用主成分分析方法對10個燕麥品種進行綜合評價，以期為寧夏雨養區建植高產優質的燕麥草地提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2020年3-7月在寧夏回族自治區固原市原州區彭堡鎮姚磨村(105°28′ E，35°34′ N)進行，當年月平均降雨量與氣溫如圖1所示，該地區屬暖溫帶半干旱氣候，年平均氣溫為6.8℃，年積溫2 263℃，年平均蒸發量1 200～1 800 mm，全年無霜期103～148 d，年均降雨量471.2 mm，多集中在7-9月，年平均日照時數2 250～2 700 h，晝夜溫差10～20℃。試驗區地勢平坦，土壤為黃綿土，播前0～20 cm土層有機質含量4.42 g·kg-1，全氮0.65 g·kg-1，全磷0.37 g·kg-1，速效磷9.20 mg·kg-1，速效鉀94 mg·kg-1，pH值為8.20。

圖1 2020年試驗區不同月份降雨量和溫度Fig.1 Precipitation and temperature in different months in the test area in 2020

1.2 試驗材料

供試10個燕麥品種信息詳見表1。

表1 參試不同燕麥品種詳情Table 1 Details of different oat varieties

1.3 試驗設計

試驗采用單因素隨機區組設計，小區面積為18 m2(3 m×6 m)，設置3個重復，小區間隔1 m，四周設1 m保護行。于2020年3月23日播種，人工開溝條播，覆土3～4 cm，行距30 cm，每一小區10行，播種量為150 kg·hm-2。播種前除草翻耕、耙地鎮壓，統一施入有機肥6 000 kg·hm-2。生育期內除草2次，在燕麥拔節期追施磷酸二銨(P2O5≥46%)120 kg·hm-2，尿素150 kg·hm-2(總氮≥46.4%)。

1.4 測定項目及方法

以下指標均在燕麥刈割前(乳熟期至蠟熟期)進行。

株高：在距各小區邊行50 cm處隨機選取30株長勢能夠代表該小區整體水平的植株，用卷尺測量其自然垂直高度。

分蘗數：小區內隨機挖取10株燕麥，測其單株分蘗數。

干草產量：每個小區隨機選取9個1 m樣段，人工刈割，留茬5 cm左右，稱鮮重；取完整植株1 kg帶回實驗室自然陰干，稱量干草產量，折算每公頃干草產量。

葉莖比：每一小區隨機選取30株燕麥將莖和葉分離，于105℃殺青1 h，70℃烘48 h后冷卻，分離莖葉，稱其干重，葉莖比=葉干重/莖干重。

1.5 燕麥營養成分的測定

將自然陰干的草樣粉碎后過0.45 mm篩。參照《飼料及飼料添加劑質量檢測方法與品質管理》[14]，測定粗蛋白(Crude protein，CP)、中性洗滌纖維(Neutral detergent fiber，NDF)、酸性洗滌纖維(Acid detergent fiber，ADF)含量。根據中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量，計算飼料相對飼喂價值[15](Relative feed value，RFV)。計算公式如下所示。

RFV=(88.9-0.779×ADF)×(120/NDF)/1.29

1.6 燕麥蚜蟲測定

于燕麥拔節期，調查蚜蟲頭數。選用“Z”字型五點取樣調查，每點詳查20株燕麥上的蚜蟲數量。參考《小麥抗蚜蟲評價技術規范》[16]的抗性分級標準，采用蚜量比值法[17]進行抗性評價。根據燕麥蚜量比值的不同，依據公式：蚜量比值=某燕麥品種的蚜量/全部觀測燕麥品種的平均蚜量，得出10個燕麥品種的抗蚜性評價結果。可將燕麥抗蚜性分為7級，具體評價標準見表2。

表2 燕麥抗蚜性評級標準Table 2 Oat resistance rating criteria

1.7 數據分析

采用Microsoft excel 2019進行數據整理，利用SPSS Statistics 25.0軟件進行單因素方差分析、Duncan多重比較和主成分分析(Principal component analysis,PCA)綜合評價，通過Origin 2021制圖。

2 結果與分析

2.1 不同燕麥抗蚜性比較

10個供試燕麥品種的蚜量比值與抗蚜評價如表3所示。所有品種可分為4個級別，兩個中抗品種‘攝政王’和‘進口甜燕’，占供試品種20%；四個低抗品種‘甜燕70’、‘喜韻’、‘甜燕1號’和‘固原當地燕麥’；抗性較弱的品種有3個(‘莫妮卡’、‘克勞沃’和‘挑戰者’)，占總試驗材料的30%；‘禾王’是10個品種中抵抗力最差的品種。綜合來看，10個品種中有60%的品種對蚜蟲有抗性，但并未發現高抗的品種。

表3 不同燕麥抗蚜性比較Table 3 Comparison of aphid resistance of different oats

2.2 不同燕麥株高、葉莖比、分蘗數和干草產量比較

由圖2可知，不同燕麥株高、干草產量和葉莖比之間均存在顯著差異(P<0.05)。對于株高而言，10個燕麥品種中株高最高的是‘禾王’，達到116.98 cm；其次是‘喜韻’，為115.11 cm；除‘喜韻’外，‘禾王’株高顯著高于其他品種；最低的是‘進口甜燕’，僅102.97 cm，分別比‘禾王’和‘喜韻’低11.87%和10.55%。從葉莖比來看，10個燕麥品種的葉莖比變化范圍在0.20～0.47之間，其中‘禾王’的葉莖比最大，‘挑戰者’葉莖比最小，二者相差0.27。分蘗數大于2個·株-1的有6個品種，分別為‘禾王’、‘攝政王’、‘喜韻’、‘固原當地燕麥’、‘甜燕70’和‘莫妮卡’，其中‘禾王’分蘗數最多，為2.74個·株-1，較分蘗數最少的‘進口甜燕’(1.70個·株-1)高61.18%。干草產量由高到低排名順序為：‘禾王’>‘甜燕1號’>‘喜韻’>‘甜燕70’>‘克勞沃’>‘進口甜燕’>‘莫妮卡’>‘攝政王’>‘固原當地燕麥’>‘挑戰者’，其中‘禾王’、‘甜燕1號’和‘喜韻’的干草產量最高，分別達8 100.25，7 801.02和7 677.25 kg·hm-2；與最低產的‘挑戰者’(6 456.29 kg·hm-2)分別相差1 643.96，1 344.73和1 220.96 kg·hm-2。

圖2 各個燕麥品種株高、葉莖比、分蘗數和干草產量比較Fig.2 Comparison of plant height,leaf-stem ratio,tiller number and hay yield of various oat varieties注：1，禾王；2，莫妮卡；3，甜燕70；4，克勞沃；5，喜韻；6，進口甜燕；7，攝政王；8，甜燕1號；9，固原當地燕麥；10，挑戰者。圖中不同小寫字母表示不同處理在0.05水平差異顯著(P<0.05)Note:1,King He;2,Monica;3,Sweet swallow 70;4,Clauvo;5,Joy;6,Imported sweet swallow;7,Prince regent;8,Sweety;9,Guyuan local oats;10,Challenger. Different letters indicate significant differences at the 0.05 level

2.3 不同燕麥品種營養成分比較

由表4可知，不同燕麥品種的CP,ADF,NDF含量和RFV均存在顯著差異(P<0.05)。供試燕麥品種CP含量達到10%以上的品種有4個，分別為‘禾王’、‘喜韻’、‘攝政王’和‘甜燕70’，其中最高的是‘禾王’，達11.29%，顯著高于‘莫妮卡’、‘克勞沃’、‘進口甜燕’、‘甜燕1號’和‘固原當地燕麥’(P<0.05)；‘進口甜燕’CP含量最低，僅為8.27%，與‘禾王’CP含量相差3.02%。NDF含量最低的是‘禾王’，為50.88%，與‘挑戰者’、‘克勞沃’和‘甜燕1號’差異不顯著，含量最高的為‘進口甜燕’(59.11%)，與‘禾王’NDF含量相差8.23%。‘禾王’的ADF含量最低，為31.82%，‘攝政王’最高(39.11%)，二者ADF含量相差7.29%。各燕麥品種RFV有顯著差異，其排名由高到低順序為：‘禾王’>‘挑戰者’>‘克勞沃’>‘甜燕1號’>‘喜韻’>‘甜燕70’>‘莫妮卡’>‘攝政王’>‘固原當地燕麥’>‘進口甜燕’，相對飼喂價值大于115的品種有3個品種，分別為‘禾王’、‘挑戰者’和‘克勞沃’，顯著高于其他品種(P<0.05)，最低的是‘進口甜燕’，僅94.83。

表4 不同燕麥品種營養成分比較Table 4 Comparison of nutritional components of different oat varieties

2.4 利用主成分分析法對10個燕麥品種進行綜合評價

由圖3可知，株高、葉莖比和相對飼喂價值與干草產量均呈顯著正相關關系，其中干草產量與株高(R=0.88)之間的相關性最強，干草產量與葉莖比和相對飼喂價值的相關系數均為0.75。葉莖比、分蘗數和粗蛋白3個指標與株高呈現顯著正相關關系，其中株高和葉莖比間的相關性最強(R=0.91)。葉莖比與分蘗數、CP和RFV間均呈現顯著正相關關系，相關系數分別為0.65，0.79和0.62。分蘗數與CP之間呈顯著正相關，為0.80。ADF和NDF間呈現較強相關性，相關系數為0.96。RFV與ADF和NDF間呈現顯著負相關，相關系數均為0.99。

圖3 燕麥10個指標間的相關性Fig.3 Correlation among the 10 indicators of oats注：A，干草產量；B，株高；C，葉莖比；D，分蘗數；E，粗蛋白；F，中性洗滌纖維；G，酸性洗滌纖維；H，相對飼喂價值Note:A,hay yield;B,plant height;C,leaf-stem ratio;D,tiller number;E,crude protein;F,neutral detergent fiber;G,acid detergent fiber;H,relative feeding value

對燕麥10個指標進行主成分分析(表5)。結果顯示，提取的三個主成分方差貢獻率依次為40.214%,29.142%和13.326%，累積貢獻率為82.682%，可解釋所有信息的82.682%。第一主成分特征值為4.424，粗蛋白含量、葉莖比和株高在此成分中載荷絕對值較高，其特征向量所凝聚的信息主要是燕麥草地的營養和生長狀況，可解析為綜合因子。第二成分特征值為3.206，此成分中酸性洗滌纖維載荷絕對值最高，可解析為纖維因子。第三成分特征值為1.466，載荷絕對值最高的是干草產量，可解析為產量因子。

根據王斌等[18]的方法，將原始數據標準化后導入SPSS代入模型，可得出公因子F1,F2和F3，帶入Y=(40.214F1+29.142F2+13.326F3)/82.682計算，得出10個燕麥品種的綜合得分，最高得分2.398。排名由高到低依次為‘禾王’>‘喜韻’>‘攝政王’>‘固原當地燕麥’>‘甜燕70’>‘甜燕1號’>‘克勞沃’>‘莫妮卡’>‘挑戰者’>‘進口甜燕’(表6)。

表5 各因子特征值和累計貢獻率Table 5 Characteristic value and cumulative contribution rate of each factor

表6 10個燕麥品種公因子值及綜合排名Table 6 Common factor values and comprehensive rankings of 10 varieties

3 討論

3.1 不同燕麥品種抗蚜性

燕麥抗蚜性鑒定和研究對篩選適合當地種植的燕麥品種具有重要意義，對不同燕麥品種的感、抗水平進行客觀評價，不僅可以提高燕麥產量，減少由蚜蟲作為媒介所引起的病害[19]，還能夠增加燕麥抗蚜種質基礎，利于培育抗蚜品種，進而減少農藥的施用，促進農田綠色循環發展。本研究發現燕麥在拔節期(5月下旬)發生蚜蟲危害，與劉軍和等[20]在寧夏的研究結果一致。同時，對10個燕麥品種進行蚜蟲觀測并評級，結果顯示，10個燕麥品種可分為4個等級，其中兩個中抗品種，四個為低抗品種，三個為低感品種,一個為中感品種，‘禾王’屬于中感品種，這主要與蚜蟲生活習性相關，蚜蟲主要取食飼草的葉、嫩枝和莖[21]，再通過其刺吸式口器在植株葉片背面吸食汁液生長發育。而‘禾王’具有豐富的葉量和高大的植株，不僅是蚜蟲良好的食物來源，還是其理想的寄主植物，因而，‘禾王’易被蚜蟲取食和寄生。此外，Alvaro等[22]研究發現蚜蟲的顏色與其所處的環境有關，在蚜蟲食物匱乏及種群密度大時為白色，在其適宜生長發育的環境條件下為橙色，在寒冷環境中為綠色。在本研究中燕麥的寄生蚜蟲為綠色，表明當地并非蚜蟲的適宜生長環境。因此，燕麥在寧夏雨養區推廣種植過程中，要附加蚜蟲防治技術。例如，在播種時選擇抗蚜與感蚜品種進行間作，或調整燕麥播期，即在6月下旬播種。另外，還可在蚜蟲發生初期，利用蚜蟲的趨光性、趨黃性進行物理防治[23]。

3.2 不同燕麥品種主要農藝性狀

燕麥株高和草產量能直觀的反映燕麥生產性能。孫建平等[9]研究結果顯示，燕麥的株高介于92.02～133.61 cm之間，而本試驗10個燕麥株高介于102.97～116.84 cm之間，整體略低于前人研究結果，原因可能是降雨量和播種時間不同。在本試驗中，各品種間單株分蘗數差異顯著(P<0.05)，大于2個·株-1的有6個品種，其中‘禾王’分蘗數最多(2.74個·株-1)，高于楊海磊等[8]報道的1.1～2.0個·株-1，可能是由品種、播種密度和氣候條件存在差異引起的。葉莖比能夠很好的反映牧草的適口性，其比值越大說明燕麥的葉量越豐富，適口性越好，營養物質含量越多[24]。本研究表明，‘禾王’的葉莖比最大(0.47)，說明‘禾王’適口性最好，家畜喜食，而‘挑戰者’葉莖比最小，較其他品種適口性差，這一研究結果與Muhammad等[25]和王國良等[26]的研究結果相似。

干草產量是評價燕麥生產性能與經濟效益的關鍵指標。楊海磊等[8]研究結果顯示，燕麥干草產量介于7.10～11.11 t·hm-2之間；張光雨等[7]研究結果表明，燕麥干草產量介于7 413.99～20 439.05 kg·hm-2之間。在本研究中，參試的10個燕麥品種干草產量介于6 456.29～8 100.25 kg·hm-2之間，與楊海磊等[8]研究結果相似，但低于張光雨等[7]研究結果，可能是由品種、氣候條件及土壤狀況不同造成的。因此，應當針對不同地區氣候條件和土壤狀況篩選適宜的燕麥品種。

3.3 不同燕麥品種營養成分及飼用價值

牧草粗蛋白、粗脂肪含量越高，中性和酸性洗滌纖維含量越低，其營養價值就越高[27]。本研究表明，‘禾王’的粗蛋白含量最高，達到11.29%，酸性洗滌纖維和中性洗滌纖維含量最低，分別為31.82%和50.88%，從本試驗的結果來分析，‘禾王’的葉莖比最大，而燕麥中70%的粗蛋白來源于葉片，且葉片中粗蛋白含量遠遠高于莖，葉莖比越大，燕麥的粗蛋白含量就越高。同時，有研究發現葉片中的木質素和半纖維素、纖維素含量均低于莖中，因此，燕麥葉莖比越大，其中性和酸性洗滌纖維含量越低。牧草的相對飼喂價值(RFV)是實際生產中被廣泛使用的飼草質量評價指標，RFV值越大，就表明牧草的飼用價值越高[9]。在本研究中，‘禾王’、‘挑戰者’和‘甜燕1號’、‘克勞沃’RFV高于其他品種(P<0.05)。依據紅敏等[28]粗飼料分級標準，10個燕麥品種可劃分為2個等級，其中‘克勞沃’、‘禾王’、‘挑戰者’、‘喜韻’和‘甜燕1號’屬于2級(103～124)，而‘莫妮卡’、‘甜燕70’、‘進口甜燕’、‘攝政王’和‘固原當地燕麥’屬于3級(87～102)。

4 結論

綜上，10個燕麥品種中‘禾王’草地生產性能最高、營養品質最好，綜合表現第一，但抗蚜能力差；‘喜韻’和‘攝政王’草地生產性能較高、營養品質較好、不易感染蚜蟲，綜合表現分別為第二和第三。因此，‘禾王’、‘喜韻’和‘攝政王’更適宜在寧夏雨養區推廣種植。