成都平原地區(qū)4 個高丹草品種的生產(chǎn)性能比較

丁 瓊，解關(guān)琦，張 歡，班琦沁，路曉雯，王小珊，黃琳凱

（四川農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)科技學(xué)院, 四川 成都 611130）

2016 年，我國推行糧改飼政策，著重于引導(dǎo)種植優(yōu)質(zhì)飼草料，發(fā)展草食畜牧業(yè)[1]。高丹草（Sorghumbicolor×S.sudanense)是 高 粱（S.bicolor)和 蘇 丹 草（S.sudanense)雜交的一年生禾本科飼草，具抗旱、耐寒、耐瘠性、抗逆性強等特性，適宜于氣候比較冷涼的地區(qū)。其綜合了飼用高粱和蘇丹草兩者的優(yōu)點，雜種優(yōu)勢明顯，既保留了飼用高粱產(chǎn)草量高、含糖量高的特點，又具備了蘇丹草分蘗多、再生性強、葉量豐富、木質(zhì)素含量低的特性[2-5]，因此可作為畜禽的優(yōu)質(zhì)飼草。高丹草應(yīng)用性廣泛，可直接刈割后飼喂家畜，也可用于調(diào)制干草或青貯[6]。

近年來許多學(xué)者已經(jīng)在高丹草的雜交育種領(lǐng)域進(jìn)行了大量研究。成功選育出高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的皖草系列品種‘皖草2 號’、‘皖草3 號’[7-8]，蒙農(nóng)系列[9]。此外，很多學(xué)者也在各地進(jìn)行了不同高丹草品種的比較試驗，例如在寧夏黃灌區(qū)對引進(jìn)的5 個褐色中脈（brown midrib, BMR)高丹草和常規(guī)高丹草品種進(jìn)行了生產(chǎn)性能和營養(yǎng)品質(zhì)比較試驗，發(fā)現(xiàn)適宜于寧夏黃灌區(qū)種植的BMR 高丹草順序是‘BMRG4’ ＞‘BMRG3’ ＞ ‘BMRG2’ ＞ ‘BMRG6’ ＞ ‘BMRG5’[10]；在內(nèi)蒙古土默特地區(qū)的5 個高丹草品種的比較試驗發(fā)現(xiàn)，綜合利用價值最優(yōu)的高丹草品種為‘JC-008’[11]。除了育種和品種比較之外，對高丹草的其他方面也有大量研究，比如青貯加工[4]。

目前成都平原地區(qū)不同品種高丹草的產(chǎn)量差異及生物學(xué)特性仍不清楚，因此本研究通過品種比較試驗，分析不同高丹草品種的生長差異，旨在篩選出在當(dāng)?shù)剡m應(yīng)性好、高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的高丹草品種，以期為高丹草大面積推廣栽培提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于成都市崇州市榿泉鎮(zhèn)四川農(nóng)業(yè)大學(xué)草學(xué)系試驗基地，屬于亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候，海拔560 m，相對濕度84%，土壤為紫色土，pH 為6.2。土壤有效磷含量1.807 mg·kg-1，有效氮含量52 mg·kg-1，有效鉀含量79 mg·kg-1。2018 — 2020 年試驗地氣溫與降水量分布如圖1 所示。

圖1 2018 - 2020 年試驗地月平均氣溫與月降水量Figure 1 Monthly mean air temperature and monthly precipitation of experimental area from 2018 to 2020

1.2 試驗材料

參試材料共4 個品種，分別為‘蜀草1 號’、‘冀草2 號’、‘JC-008’、‘JC-009’（表1)。

表1 4 個參試高丹草品種信息Table 1 Sources of four Sorghum bicolor × S.sudanense cultivars assessed

1.3 試驗設(shè)計

試驗采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計，共4 個品種，每個品種3 個重復(fù)，共12 個試驗小區(qū)，其中每個小區(qū)面積30 m2（4 m × 7.5 m)，小區(qū)間距50 cm，過道100 cm。人工條播，行距40 cm，播種量為每小區(qū)150 g，播后覆土，播種前施入復(fù)合肥500 kg·hm-2作為底肥，試驗地四周設(shè)置1 m 保護(hù)行。每個品種設(shè)一個物候區(qū)，物候區(qū)面積為15 m2（ 3 m × 5 m)，共4 個小區(qū)。在整個生長期，適時除草、施肥以及灌溉。

1.4 觀測指標(biāo)及方法

1.4.1 物候期觀測

出苗期、分蘗期、拔節(jié)期、孕穗期、抽穗期以50%的植株達(dá)到各生育時期為標(biāo)準(zhǔn)。

1.4.2 主要農(nóng)藝性狀測定

在多數(shù)品種進(jìn)入抽穗期后，各小區(qū)隨機(jī)選取5 株植株進(jìn)行株高、葉片數(shù)、分蘗數(shù)、葉寬的測量。

株高：測定基部到頂端的絕對高度。

葉片數(shù)：計數(shù)單株除枯黃萎蔫外的所有葉片。

分蘗數(shù)：計數(shù)單株的有效分蘗。

葉寬：測量植株從上往下第3 葉片中部的最大寬度。

1.4.3 產(chǎn)量測定

干草產(chǎn)量：先除去每個小區(qū)兩側(cè)邊行及小區(qū)兩頭各50 cm 以內(nèi)的植株，然后全部刈割，留茬高度15 cm，稱取每個小區(qū)面積內(nèi)的鮮草重，即鮮草產(chǎn)量。每個品種再隨機(jī)稱取混合鮮樣1 kg，120 ℃殺青1 h，再65 ℃烘干至恒重后稱重，折算干草產(chǎn)量，每個品種重復(fù)3 次。

1.4.4 莖葉比測定

莖葉比：測定草產(chǎn)量的同時，隨機(jī)稱取1 000 g混合鮮樣品，把莖與葉分開（葉鞘算作莖，穗算作葉)， 65 ℃烘干至恒重后稱重，計算莖葉比，每個品種重復(fù)3 次。

1.5 灰色關(guān)聯(lián)度分析法

根據(jù)灰色系統(tǒng)理論，將4 個高丹草參試品種看成一個灰色系統(tǒng)，而每個品種是這個系統(tǒng)中的一個因素[12]。先構(gòu)建一個參考品種，以每個性狀的最優(yōu)值所構(gòu)成的數(shù)列為參考數(shù)列X0，以參試品種的各個性狀所構(gòu)成的數(shù)列為比較數(shù)列Xi，計算各參試品種與參考品種之間的關(guān)聯(lián)度，從而確定參試品種的優(yōu)劣。

1.5.1 數(shù)據(jù)無量綱化處理

無量綱化時，正向指標(biāo)按X′i（k) =Xi（k) /X0（k)處理，而反向指標(biāo)為X′i（k) =X0（k) /Xi（k)，根據(jù)無量綱化處理所得到的數(shù)據(jù)求各點絕對差值Δi（k) ＝｜X0（k)－Xi（k)｜，式中：i為品種編號，k為性狀。

1.5.2 關(guān)聯(lián)系數(shù)計算

式中：miniminkΔi（k)為二級最小差；maximaxkΔi（k)為二級最大差；ρ為分辨系數(shù)，范圍0～1，此處取值0.5。

1.5.3 關(guān)聯(lián)度計算

式中： γk為各性狀指標(biāo)的等權(quán)關(guān)聯(lián)度。

1.6 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 25 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，對主要農(nóng)藝性狀、干草產(chǎn)量及莖葉比進(jìn)行單因素方差分析，并用LSD 最小顯著差異法對各處理進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 物候期

對于成都平原地區(qū)來說，4 個高丹草品種進(jìn)入各個物候期的時間存在一定差異，各個品種的出苗期、分蘗期差異不大，6～8 d 即可出苗，6 月初進(jìn)入分蘗期，6 月下旬或7 月初到拔節(jié)期，‘蜀草1 號’相對早熟，在7 月中旬就已經(jīng)抽穗，‘冀草2 號’和‘JC-008’在7 月底或8 月初進(jìn)入抽穗期，‘JC-009’最晚進(jìn)入抽穗期，營養(yǎng)生長期最長（表2)。

表2 不同高丹草品種的物候期Table 2 Phenological stage of different cultivars of Sorghum bicolor × S.sudanense

2.2 主要農(nóng)藝性狀比較

不同高丹草品種，因其自身的遺傳特性不同，農(nóng)藝性狀間也存在一定差異。‘蜀草1 號’和‘冀草2 號’的株高相同，為2.85 m，顯著高于最低的‘JC-008’ （P＜0.05)；‘JC-009’的葉片數(shù)最多，為11.73 片，與‘蜀草1 號’的葉片數(shù)（11.13 片)差異不顯著（P＞ 0.05)，‘冀草2 號’的葉片數(shù)僅為7.73 片，顯著低于其他品種；‘JC-009’的分蘗數(shù)最多，為10.20 個，顯著高于其他品種，‘JC-008’的分蘗數(shù)最少，為6.47 個，與‘蜀草1 號’、‘冀草2 號’差異不顯著（P＞ 0.05)；‘JC-009’、‘JC-008’、‘冀草2 號’的葉寬分別為5.25、5.19 和4.95 cm，三者之間差異不顯著，但顯著高于‘蜀草1 號’（表3)。

表3 不同高丹草品種的株高、葉片數(shù)、分蘗數(shù)和葉寬Table 3 Plant height, leaf number, tiller number, and leaf width of different cultivars of Sorghum bicolor × S.sudanense

2.3 干草產(chǎn)量對比分析

不同年份各品種的干草產(chǎn)量也存在一定差異（表4)。2018 年‘JC-009’的年干草產(chǎn)量最高，為13 143.53 kg·hm-2，分別比‘蜀草1 號’、‘冀草2 號’、‘JC-008’高11.78%、30.57%、15.13%，其中‘JC-009’的年干草產(chǎn)量顯著高于‘冀草2 號’（P＜ 0.05)；2019 年‘JC-009’的年干草產(chǎn)量也最高，達(dá)16 038.39 kg·hm-2，顯著高于其他品種（P＜0.05)，‘JC-008’的年產(chǎn)量最低，為 11 317.38 kg·hm-2；2020 年年干草產(chǎn)量最高的品種同樣是‘JC-009’，為15 848.16 kg·hm-2，與‘蜀草1 號’的年產(chǎn)量（14 437.79 kg·hm-2)差異不顯著（P＞ 0.05)，‘冀草2 號’的年產(chǎn)量最低，為11 330.74 kg·hm-2，顯著低于其他品種（P＜0.05)。比較3 年總產(chǎn)量可以看出，第3 年與第2 年的高丹草干草產(chǎn)量相對高于第1 年，3 年中干草產(chǎn)量最高的均是‘JC-009’，而其他品種均有一定波動。

表4 參試各品種的干草產(chǎn)量Table 4 Hay grass yield of tested cultivars

3 年平均干草產(chǎn)量表現(xiàn)為‘JC-009’ ＞ ‘蜀草1 號’ ＞‘JC-008’ ＞ ‘冀草2 號’，其中‘JC-009’的干草產(chǎn)量顯著高于‘冀草2 號’與‘JC-008’（P＜ 0.05)。

2.4 莖葉比比較

4 個參試高丹草品種的莖葉比在1.04～1.68（圖2)，其中‘JC-009’的莖葉比最小，顯著小于其他品種（P＜ 0.05)，‘JC-008’和‘蜀草1 號’的莖葉比相等，顯著高于‘JC-009’和‘冀草2 號’（P ＜0.05)。

圖2 不同高丹草品種的莖葉比Figure 2 Stem to leaf ratio of different cultivars of Sorghum bicolor × S.sudanense

2.5 農(nóng)藝性狀、草產(chǎn)量的灰色關(guān)聯(lián)度分析

2.5.1 數(shù)據(jù)無量綱化處理

本研究中參考品種各性狀為株高2.85 m，葉片數(shù)11.73 片，分蘗數(shù)10.20 個，葉寬5.25 cm，鮮草產(chǎn)量78 202.22 kg·hm-2，干草產(chǎn)量15 010.02 kg·hm-2，莖葉比1.04。將所有性狀指標(biāo)無量綱化（表5)。

表5 數(shù)據(jù)無量綱化Table 5 Dimensionless processing of data

關(guān)聯(lián)系數(shù)反映了參考品種與參試品種性狀之間的緊密程度，根據(jù)各性狀指標(biāo)的絕對差值計算出各指標(biāo)的關(guān)聯(lián)系數(shù)值（表6)。

表6 各指標(biāo)關(guān)聯(lián)系數(shù)值Table 6 Correlation coefficient value of each index

2.5.2 關(guān)聯(lián)度計算

計算出各高丹草品種的等權(quán)關(guān)聯(lián)度，但只在各性狀同等重要的情況下，等權(quán)關(guān)聯(lián)度才可以評價不同品種的優(yōu)劣。事實上各性狀的重要性不同，應(yīng)根據(jù)其重要程度賦予不同的權(quán)重系數(shù)[13]。因此根據(jù)各性狀指標(biāo)的關(guān)聯(lián)系數(shù)計算出性狀指標(biāo)的等權(quán)關(guān)聯(lián)度和權(quán)重系數(shù)（表7)，進(jìn)而求出品種間的加權(quán)關(guān)聯(lián)度（表8)。加權(quán)關(guān)聯(lián)度能夠真實地反映出各參試品種與參考品種之間的差異，加權(quán)關(guān)聯(lián)度越大，越接近參考品種，反之則差異越大[14]。結(jié)果表明，4 個高丹草品種的加權(quán)關(guān)聯(lián)度表現(xiàn)為‘JC-009’ ＞ ‘冀草2 號’ ＞ ‘蜀草1 號’ ＞ ‘JC-008’。

表7 各性狀指標(biāo)的關(guān)聯(lián)度和權(quán)重系數(shù)Table 7 Correlation degree and weight coefficient of each character index

表8 不同高丹草品種間的關(guān)聯(lián)度及排序Table 8 Correlation degree and rank of different cultivars of Sorghum bicolor × S.sudanense

3 討論與結(jié)論

觀察牧草物候期可了解不同品種在一定區(qū)域內(nèi)各時期的生長發(fā)育特性以及與環(huán)境條件的關(guān)系，這為分析引種成效與確定刈割期提供了重要的參考依據(jù)[15]。本研究表明，參與品比的4 個高丹草品種物候期存在一定差異，‘蜀草1 號’生長最迅速，生育期最短，其次是‘冀草2 號’與‘JC-008’，兩者生育期相似，‘JC-009’最晚進(jìn)入抽穗期，營養(yǎng)生長期最長。總之，4 個品種在成都地區(qū)均能正常生長，完成整個生育期。在3 年的試驗中，發(fā)現(xiàn)各品種每年物候期與農(nóng)藝性狀差異不大，進(jìn)而物候期與農(nóng)藝性狀主要測定了2018 年的數(shù)據(jù)。

株高、葉片數(shù)、分蘗數(shù)等與產(chǎn)量顯著正相關(guān)，是重要的草產(chǎn)量構(gòu)成性狀[16]。本研究中‘JC-009’具有較高的株高、葉片數(shù)、分蘗數(shù)和葉寬，同時也具有最高的鮮草產(chǎn)量與干草產(chǎn)量，這也說明株高、葉片數(shù)等與產(chǎn)量密切相關(guān)。莖葉比是飼草品質(zhì)評價中的重要指標(biāo)之一，很大程度上決定了飼草的適口性，莖葉比越小，說明葉的比重越大，飼草品質(zhì)則越好[17]。草產(chǎn)量是評價高丹草品種優(yōu)劣的重要指標(biāo)，本研究于2018 年5 月開始播種，通過對4 個高丹草品種3 年的產(chǎn)量測定發(fā)現(xiàn)，‘JC-009’的產(chǎn)量最高。而范美超[11]在內(nèi)蒙古地區(qū)的高丹草品種比較試驗中發(fā)現(xiàn)‘JC-008’的產(chǎn)量高于‘JC-009’，與本研究結(jié)果不同，這可能是因為‘JC-009’更適應(yīng)成都平原地區(qū)的生長環(huán)境和氣候條件。4 個品種的產(chǎn)量差異較大，也可能是因為本研究是以多數(shù)品種進(jìn)入抽穗期時統(tǒng)一刈割測產(chǎn)，進(jìn)而使生育期短的品種錯過最佳刈割

期。劉建寧等[18]發(fā)現(xiàn)高丹草的鮮草和干草產(chǎn)量分別于拔節(jié)末期和孕穗期最大。在2020 年第2 茬時，高丹草的干草產(chǎn)量明顯高于2018 年與2019 年第2 茬，這可能與2020 年降水量多有關(guān)。

應(yīng)用灰色系統(tǒng)理論對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，具有計算簡便和量化程度高等優(yōu)點[19]，有利于對不同指標(biāo)進(jìn)行綜合分析[20]，能夠較全面地反映一個品種綜合生產(chǎn)性能的優(yōu)劣。本研究對4 個高丹草品種的部分農(nóng)藝性狀、草產(chǎn)量進(jìn)行灰色關(guān)聯(lián)度分析，結(jié)果表明，株高在灰色系統(tǒng)中權(quán)重最大，對品種適應(yīng)性起著較重要的作用，等權(quán)關(guān)聯(lián)度和加權(quán)關(guān)聯(lián)度的評價結(jié)果相同，綜合生產(chǎn)性能表現(xiàn)最好的品種是‘JC-009’。

通過對高丹草的品比試驗，綜合得出參試品種均能在成都地區(qū)良好生長，其中‘JC-009’的主要農(nóng)藝性狀和綜合評價均表現(xiàn)良好，適合在成都平原進(jìn)一步推廣種植。