引進燕麥種質(zhì)資源飼草產(chǎn)量與飼用營養(yǎng)價值評價

史京京，薛盈文，2，郭 偉，2，于 崧，2，陸 旺，2，于立河，2

(1.黑龍江八一農(nóng)墾大學農(nóng)學院，黑龍江大慶 163319；2.黑龍江省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)栽培技術(shù)與作物種質(zhì)改良重點實驗室，黑龍江大慶 163319)

燕麥(AvenanudaL.)是一種糧飼兼用型作物，具有抗旱、耐瘠和適應(yīng)性強等特性[1]，產(chǎn)量、營養(yǎng)價值較高，是畜禽的優(yōu)質(zhì)飼料來源[2]。黑龍江西部地區(qū)為半干旱氣候區(qū)，草場退化、土壤鹽漬化與沙化日趨加劇，為典型的生態(tài)環(huán)境脆弱區(qū)，也是黑龍江省主要的農(nóng)牧交錯區(qū)之一[3-5]。在該地區(qū)發(fā)展飼用燕麥，對于發(fā)展現(xiàn)代畜牧業(yè)、調(diào)整“鐮刀灣”地區(qū)種植業(yè)結(jié)構(gòu)具有積極作用。

飼料中的營養(yǎng)物質(zhì)含量是反映飼料營養(yǎng)價值的基本指標，飼草綜合評定是保障飼草品質(zhì)的關(guān)鍵因素。國內(nèi)外對粗飼料的評定指標主要為相對飼喂價值(relative feed value，RFV)[6]、相對牧草質(zhì)量(relative forage quality，RFQ)[7]、粗飼料分級指數(shù)(grading index of roughage，GI)[8]。目前，關(guān)于燕麥飼草營養(yǎng)價值的評價多用單一指標，少有將RFV、RFQ和GI等營養(yǎng)價值評定指標綜合利用的研究。本試驗擬對引進國內(nèi)外的66個不同類型的燕麥種質(zhì)資源營養(yǎng)價值和飼草產(chǎn)量進行多指標綜合評價，以期為該地區(qū)高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)飼用燕麥品種的選擇及品種選育提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2018年4月—8月在黑龍江八一農(nóng)墾大學試驗實習基地(46°62′N，125°20′E)進行，該區(qū)域地處北溫帶大陸性季風氣候區(qū)，年平均氣溫4.2 ℃，年均無霜期143 d，年降水量為427.5 mm，年蒸發(fā)量1 635 mm。試驗土壤類型為鹽堿土，前茬為玉米，土壤基礎(chǔ)養(yǎng)分：堿解氮 114.17 mg·kg-1、速效磷18.21 mg·kg-1、速效鉀 102.47 mg·kg-1、全氮1.16 g·kg-1、全磷0.15 g·kg-1、有機質(zhì)28.12 g·kg-1、pH 8.10。

1.2 試驗材料

供試材料為國內(nèi)外引進的34個皮燕麥品種和32個裸燕麥品種(表1)。

1.3 播種方法

2018年4月22日播種，采用隨機區(qū)組設(shè)計，每個品種設(shè)4個重復。小區(qū)面積為5.4 m2(3 m×1.8 m)，人工開溝條播，行距30 cm，種植密度67×104株·hm-2，一次性施入基肥，施肥量為225 kg·hm-2(N∶P∶K=1∶1.1∶0.5)。

1.4 測定指標與方法

于開花期，從各小區(qū)中齊地面刈割長勢均勻的30 cm樣段，稱重，測定鮮草產(chǎn)量；將莖稈(含葉鞘)、葉片分開，于105℃烘箱中殺青30 min后65℃烘干至恒重，計算干物質(zhì)(DM)含量。將烘干后的樣品粉碎，用于營養(yǎng)成分測定。使用FOSS DS2500飼料專用分析儀測定灰分(ash content，Ash)、脂肪(fat，EE)、粗蛋白(crude protein，CP)、木質(zhì)素(lignin，ADL)、糖類、果聚糖、可溶性碳水化合物(water soluble carbohydrates，WSC)、非纖維性碳水化合物(non-fibrous carbohydrates，NFC)、酸性洗滌纖維(acid detergent fiber，ADF)、中性洗滌纖維(neutral detergent fibers，NDF)、鈣(Ca)、磷(P)、鉀(K)、鎂(Mg)含量。以上測定項目均重復8次。

營養(yǎng)成分測定結(jié)果用于飼喂價值評估，飼喂價值評估指標包括：總可消化養(yǎng)分(total digestible nutrients，TDN)[9]；干物質(zhì)消化率(digestibility of dry matter，DDM)[10]；干物質(zhì)采食量(dry matter intake，DMI)[8]；產(chǎn)奶凈能(milk production，NEL)[11]；奶噸指數(shù)(milk ton index，MT)[9]；相對飼喂價值(RFV)[10]；相對牧草質(zhì)量(RFQ)[12]；粗飼料分級指數(shù)1(GI)、粗飼料分級指數(shù)2(GI′)、粗飼料分級指數(shù)3(GI″)[8]。

1.5 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)采用Excel 2003和DPS 7.65進行統(tǒng)計和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 引進燕麥種質(zhì)資源產(chǎn)草量比較

由表2可知，引進的燕麥種質(zhì)資源鮮草產(chǎn)量范圍為16.67～98.00 t·hm-2，干草產(chǎn)量范圍為 3.45～18.39 t·hm-2。T07的鮮草產(chǎn)量最高，為98.00 t·hm-2；74-N-18的鮮草產(chǎn)量最低，為 16.89 t·hm-2。壩莜12號的干草產(chǎn)量最高，為 18.39 t·hm-2；白燕5號的干草產(chǎn)量最低，為 3.45 t·hm-2。

表1 供試燕麥品種Table 1 Oat variety tested

2.2 引進燕麥種質(zhì)資源營養(yǎng)成分比較

由表3可知，引進燕麥種質(zhì)資源灰分含量范圍為7.75%～9.86%，平均值為8.84%，Ahzzewangc.i3821最高，T16最低；脂肪含量范圍為 2.87%～3.49%，平均值為3.23%，張燕8號最高，V.S.2832最低；粗蛋白含量范圍為 15.49%～22.85%，平均值為19.06%，Heacharrelyngby最高，V.S.2832最低；木質(zhì)素含量范圍為3.56%～5.67%，平均值為4.33%，T19最高，2013最低；糖類含量范圍為4.07%～8.16%，平均值為 6.48%，壩莜1號最高，2013最低；果聚糖含量范圍為0.25%～1.33%，平均值為0.83%，T11最高，T16最低；可溶性碳水化合物含量范圍為 4.92%～10.22%，平均值為7.96%，壩莜1號最高，2013最低；酸性洗滌纖維含量范圍為 25.75%～34.18%，平均值為29.62%，Heacharrelyngby最高，2013最低；中性洗滌纖維含量范圍為 52.11%～60.63%，平均值為55.70%，Heacharrelyngby最高，壩莜13號最低；鈣含量范圍為 0.22%～0.31%，平均值為0.26%，壩莜12號最高，7613-25-2最低；磷含量范圍為0.28～ 0.33%，平均值為0.30%，Ahzzewangc.i3821最高，2013最低；鉀含量范圍為1.98%～2.66%，平均值為2.30%，Ahzzewangc.i3821最高，壩莜14號最低；鎂含量范圍為0.22%～0.34%，平均值為0.27%，白燕2號最高，同燕2號最低。被測指標中，果聚糖的變異系數(shù)最高(31.91%)，脂肪的變異系數(shù)最低(3.73%)。

2.3 引進燕麥種質(zhì)資源飼喂價值評估

由表4可知，引進燕麥種質(zhì)資源中，TDN的范圍為54.00～63.00，最高的為Heacharrelyngby，其次分別為T19、李家場、晉燕8號、都3、T08；DDM的范圍為75.59～83.84，最高的為Heacharrelyngby，其次分別為三分三、T14、Xhy-6、T08、0108-188；DMI的范圍為1.98～2.30，最高的為Heacharrelyngby，其次分別為1-6-572、0108-188、白燕5號、都3、74-N-29；NEL的范圍為1.30～1.44，最高的為Heacharrelyngby，其次分別為74-N-29、李家場、0108-188、74-N-18、T19；MT的范圍為1 155.00～1 392.00，最高的為Heacharrelyngby，其次分別為李家場、T19、74-N-29、0108-188、晉燕8號；RFV為 96.00～123.00，最高的為Heacharrelyngby，其次分別為1-6-572、0108-188、白燕5號、74-N-29、都3；RFQ的范圍為98.00～149.00，最高的為Heacharrelyngby，其次分別為都3、T19、晉燕8號、三分三、李家場；GI的范圍為0.68～1.45，最高的為Heacharrelyngby，其次分別為都3、74-N-18、1-6-572、0108-188、白燕5號；GI′的范圍為 1.21～2.94，最高的為Heacharrelyngby，其次分別為74-N-18、74-N-29、都3、0108-188、白燕5號；GI″的范圍為7.81～20.37，最高的為Heacharrelyngby，其次分別為74-N-29、都3、白燕2號、T19、三分三。

表2 引進燕麥種質(zhì)的鮮草產(chǎn)量與干草產(chǎn)量比較Table 2 Comparison of fresh grass yield and hay yield of the introduced oat germplasm t·hm-2

表3 引進燕麥種質(zhì)資源營養(yǎng)成分變異比較Table 3 Comparison of nutritional composition variation of the introduced oat germplasm resources %

表4 引進燕麥種質(zhì)資源飼喂價值評估指標比較Table 4 Comparison of feeding value evaluation indicators variation of the introduced oat germplasm resources

圖1 引進燕麥種質(zhì)資源的聚類圖Fig.1 Clustering of the introduced oat germplasm resources

2.4 引進燕麥種質(zhì)資源的聚類分析

利用DPS數(shù)據(jù)統(tǒng)計軟件，采用離差平方和法對供試種質(zhì)資源的飼草產(chǎn)量和13個營養(yǎng)成分的歐氏距離進行聚類(圖1)，在歐氏距離為14.01時，66份材料可劃分為5大種質(zhì)群，各類群特征見表5。

種質(zhì)群Ⅰ包括15份材料，該類群的營養(yǎng)成分表現(xiàn)為：燕麥鮮草產(chǎn)量、干草產(chǎn)量較高，干草Ash含量較高，EE含量最低，CP含量較低，果聚糖含量較低，WSC含量較低，ADF、NDF含量較高，Ca、Mg含量最低，P、K含量最高。這一類群飼草產(chǎn)量較高，營養(yǎng)價值較低。

種質(zhì)群Ⅱ包括8份材料，該類群的營養(yǎng)成分表現(xiàn)為：燕麥鮮草產(chǎn)量、干草產(chǎn)量最高，干草Ash、EE、CP、CA、果聚糖、WSC、P、K含量最低，ADL、ADF、NDF含量最高。說明此類群飼草產(chǎn)量較高，營養(yǎng)價值較低，可用為選育高產(chǎn)量飼草燕麥的優(yōu)質(zhì)資源。

表5 引進燕麥種質(zhì)資源主要營養(yǎng)成分特征Table 5 Characteristics of main nutritional components of the introduced oat germplasm resources

種質(zhì)群Ⅲ包括16份材料，該類群的營養(yǎng)成分表現(xiàn)為：燕麥鮮草產(chǎn)量、干草產(chǎn)量最低，燕麥干草EE、CP、Ca、Mg含量最高，果聚糖含量較高，ADF、NDF、P含量最低，ADL、K含量較低。說明此類群飼草產(chǎn)量較低，營養(yǎng)價值較高，可作為選育高脂肪、高蛋白、低纖維、高Ca、Mg元素含量的優(yōu)質(zhì)型燕麥的種質(zhì)資源。

種質(zhì)群Ⅳ包括16份材料，該類群的營養(yǎng)成分表現(xiàn)為：燕麥干草CA、果聚糖、WSC含量最高，EE、Mg含量較高，其余性狀中等。此類群可作為選育高糖分燕麥的種質(zhì)資源。

種質(zhì)群Ⅴ包括11份材料，該類群的營養(yǎng)成分表現(xiàn)為：燕麥鮮草產(chǎn)量、干草產(chǎn)量較低，燕麥干草Ash、P含量最高，CP、CA、WSC、K含量較高，ADL含量最低，ADF、NDF含量較低。此類群飼草產(chǎn)量較低，營養(yǎng)價值較高。

3 討 論

3.1 燕麥種質(zhì)飼草產(chǎn)量的研究

飼草產(chǎn)量是評價飼草生產(chǎn)性能的重要指標，本研究中，供試的66個燕麥種質(zhì)資源的鮮草產(chǎn)量范圍為16.89～98.00 t·hm-2，干草產(chǎn)量范圍為3.45～18.39 t·hm-2，品種間存在明顯差異。本試驗結(jié)果與李春喜等[13]在高寒地區(qū)研究的8個燕麥品種飼草產(chǎn)量的結(jié)果(鮮草產(chǎn)量2.81～ 32.60 t·hm-2，干草產(chǎn)量7.19～9.88 t·hm-2)差異較大，與孫建平等[10]在晉西北農(nóng)牧交錯區(qū)研究的13個燕麥品種飼草產(chǎn)量的報道結(jié)果(鮮草產(chǎn)量25.52～36.23 t·hm-2，干草產(chǎn)量8.41～ 10.51 t·hm-2)和周青平等[14]和孫 鏖等[15]對不同燕麥品種飼草產(chǎn)量的研究結(jié)果均有較大差異，這可能與不同的品種特性、生境條件、種植密度、栽培方式、收獲時期有關(guān)。在我國，飼用燕麥品種多使用皮燕麥，廣泛認為皮燕麥的飼草產(chǎn)量較高[2]。但本研究中，供試的34個皮燕麥、32個裸燕麥種質(zhì)資源飼草產(chǎn)量差異明顯，裸燕麥的鮮草產(chǎn)量、干草產(chǎn)量高于皮燕麥，說明本地區(qū)引進的裸燕麥種質(zhì)資源飼草產(chǎn)量在整體上優(yōu)于引進的皮燕麥種質(zhì)資源。因此在選育高飼草產(chǎn)量的燕麥品種時不應(yīng)僅著眼于皮燕麥品種，也應(yīng)考慮裸燕麥品種，可擴大燕麥品種的選擇范圍，為飼用燕麥品種改良、提高燕麥飼草產(chǎn)量提供借鑒與思路。

3.2 燕麥種質(zhì)飼草營養(yǎng)價值評價指標的研究

RFV是由美國飼草和草原理事會下屬的干草市場特別工作組提出，是目前美國唯一廣泛使用的粗飼料質(zhì)量評定指數(shù)。RFV以DDM為理論依據(jù)，而飼草的DMI和DDM是通過實測NDF、ADF并利用一定的模型預(yù)測得到的。但是RFV模型僅考慮到NDF和ADF，未考慮牧草中的粗蛋白質(zhì)含量及其他營養(yǎng)物質(zhì)含量，而在對飼草營養(yǎng)進行評價時必須考慮蛋白質(zhì)含量[16]，所以多數(shù)情況下預(yù)測的結(jié)果是片面的。

RFQ的優(yōu)點是其模型相較于RFV更加靈活，可通過TDN進行預(yù)測，而不是RFV中的DDM，TDN模型由CP、NDF、NFC構(gòu)成，相比RFV而言，RFQ的預(yù)測值能更精確地評定飼草品質(zhì)[12]，更適用于禾本科飼草[17]。

飼草分級指數(shù)(GI)是由盧德勛根據(jù)RFV、RFQ等飼草評價指數(shù)的特點，結(jié)合我國的飼草生產(chǎn)、利用現(xiàn)狀提出的[18]。GI在飼草品質(zhì)評價、篩選等方面得到了廣泛的應(yīng)用。GI指標不僅使用了現(xiàn)在通用的NEL來描述粗飼料能值，而且還將粗飼料中難消化的成分NDF、ADF和ADL包括在內(nèi)，對粗飼料品質(zhì)進行綜合評定，具有更加科學的生物學意義[19]。李 洋等[20]采用GI與RFV評定8種非常規(guī)粗飼料品質(zhì)，結(jié)果表明，GI可更科學合理評定非常規(guī)飼料營養(yǎng)價值；其其格等[21]采用GI和RFV對內(nèi)蒙古地區(qū)12種牧草品質(zhì)進行評定，結(jié)果表明，GI更符合實際；成立新等[22]采用GI″對5種飼草品質(zhì)進行分級，結(jié)果表明，GI″最符合實際飼養(yǎng)中的飼草價值；劉麗英等[8]采用GI、GI′和GI″對三種飼草的品質(zhì)進行分級，發(fā)現(xiàn)三種GI指數(shù)均可對飼草品質(zhì)進行明確分級，GI″值更接近于實際飼用情況，對飼草的分級更為合理。說明在采用GI指數(shù)評定飼草營養(yǎng)品質(zhì)時應(yīng)著重考慮GI″的評定結(jié)果。

本研究發(fā)現(xiàn)，利用RFV、RFQ、GI、GI′和GI″對燕麥飼草進行評定的結(jié)果存在差異，根據(jù)前人的研究，在營養(yǎng)價值評定中著重考慮了RFQ和GI″值。由RFQ和GI″值的綜合分析可知，66個燕麥品種中，Heacharrelyngby營養(yǎng)價值最高，其次是都3、T19、三分三、74-N-29和白燕2號；燕麥品種2013營養(yǎng)價值最低，其次是壩莜13號、定莜9號、T16、V.S.2832和Bankuti553。

3.3 燕麥種質(zhì)營養(yǎng)成分的聚類分析

聚類分析可反映不同品種遺傳上的差異，使性狀相近的聚為一類。本研究的聚類分析表明，當歐氏距離為14.01時，66份材料可劃分為5大種質(zhì)群，各材料間存在著豐富的遺傳多樣性。種質(zhì)群Ⅰ飼草產(chǎn)量較高，營養(yǎng)價值較低。種質(zhì)群Ⅱ飼草產(chǎn)量最高，營養(yǎng)價值最低。種質(zhì)群Ⅲ飼草產(chǎn)量最低，營養(yǎng)價值最高，提供了選育高脂肪、高蛋白、低纖維、高Ca、Mg元素含量的優(yōu)質(zhì)燕麥種質(zhì)。種質(zhì)群Ⅳ可作用選育高糖分燕麥的良好種質(zhì)。種質(zhì)群Ⅴ飼草產(chǎn)量較低，營養(yǎng)價值較高。同一類的種質(zhì)資源品種類型、地區(qū)來源不同，說明材料間遺傳差異與地理來源差異沒有必然的聯(lián)系，是燕麥種質(zhì)內(nèi)部遺傳因子和外部環(huán)境因子相互作用的 結(jié)果。

4 結(jié) 論

66個燕麥種質(zhì)資源中，T07和壩莜12號產(chǎn)草量最高，為最適宜黑龍江西部地區(qū)種植、推廣的高產(chǎn)草量燕麥品種；Heacharrelyngby營養(yǎng)價值最高，其次是都3、T19、三分三、74-N-29和白燕2號，為最適宜黑龍江西部地區(qū)種植、推廣。