不同青貯玉米品種品質性狀比較研究

吳建忠，李綏艷，林 紅，馬艷華，潘麗艷，李東林，楊國偉，孫德全

（黑龍江省農業科學院草業研究所，黑龍江 哈爾濱 150086）

青貯玉米又稱飼料玉米， 是用于畜牧養殖中反芻動物優質飼料以提高動物生產性能的一種綠色飼料作物［1］。 青貯玉米具有種植成本低、生產風險低、產量高及收割方便等優點。高營養價值的青貯玉米品種選育至關重要。 大量使用玉米制作青貯飼料主要因其化學成分符合制作良好青貯飼料的要求，具有高生產率、低緩沖能力和足夠的可溶性碳水化合物，使粗飼料保持高質量屬性［2-3］。 鑒于青貯玉米對畜牧養殖業的重要性，挖掘兼顧莖、葉和籽粒的良好比例， 以及高消化率的青貯玉米品種對提高畜牧生產力具有重要意義［4-5］。 青貯玉米籽粒的比例越高越好， 有助于增加青貯飼料的干物質含量［6］。 植株中的干物質通過抑制不良微生物或細菌的生長，利于青貯保存。青貯玉米的選育必須兼顧植株的形態建成性狀， 以獲得較好的抗倒伏、持綠性好等優良性狀，提高整個植株的營養質量［7］。 Sebastiao 等［8］認為，增加青貯玉米中穗的比重有助于提高青貯的營養品質。 該研究目的是比較8 個青貯玉米雜交品種的品質特性， 為挖掘青貯玉米優良基因源提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試8 份材料全部來源于2020年黑龍江省農業科學院草業研究所玉米育種圃，見表1。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗地概況試驗于2020 年在黑龍江現代農業示范區玉米試驗基地（45°50′N，126°45′E，海拔158.85 m）進行。 試驗地屬黑龍江省第一積溫帶（2 700 ℃以上），為中溫帶季風氣候，冬季寒冷漫長， 夏季高溫多雨。 年均氣溫3.6 ℃， 無霜期150 d，降水量為500 mm。 試驗地土壤類型為黑鈣土和黑土，前茬作物為玉米。

表1 供試青貯玉米品種及收獲時干物質比重 單位：%

1.2.2 試驗設計試驗品種采用4 行區種植，行距50 cm，行長10 m，種植密度為75 000 株/hm2，不設對照，試驗周邊設置4 行保護行。播種前起壟并施用玉米復合肥 （15-15-15）675 kg/hm2，2020年4 月29 日播種，管理方式同大田。

1.2.3 試驗測定方法鮮重和干重測量方法：田間觀察籽粒乳線1/2 時期， 在每個小區中間2 行選取長勢均勻植株3 株， 取樣留茬高度為20 cm，用鍘刀切碎至10 cm 小段，混合后稱鮮重，置于烘箱105 ℃殺青2 h，降溫至60 ℃烘干至恒重，記錄干重。

品種性狀測量方法： 利用秸稈粉碎機全株粉碎混勻， 每個材料隨機取8 份采用近紅外光譜檢測品質性狀，所用儀器為福斯FOSS DS2500，取平均值作為每份材料最終的性狀值， 相關性狀及其縮略詞見表2。

表2 各品種青貯玉米性狀及描述統計

1.3 數據統計及分析

采用Excel 2000 整理數據，R 語言corrplot 包進行相關性繪圖，函數heatmap 用于熱圖繪制。

2 結果與分析

2.1 青貯玉米品質性狀

我國國家青貯玉米審定標準從2002 年下達以來，經過2011 年和2016 年兩次修訂，將青貯玉米的審定和分級標準細化。 標準明確了品質性狀中粗蛋白含量≥7%，淀粉含量≥25%，中性洗滌纖維（NDF）含量≤45%。該試驗材料的平均粗蛋白含量 ［（6.45±0.20）%］ 和平均中性洗滌纖維含量［（46.39±1.15）%］ 均未達標， 盡管平均淀粉含量［（33.12±1.46）%］超過國家審定標準，但仍有材料未達標（最小值為25.57%）（見表2），表明供試部分材料還需品質改良。

青貯玉米的品質性狀間存在明顯的相關性（見圖1）， 整體表現兩類， 第一類性狀有：Fat、NFC、RFV、Starch、NDFD30、NDFD48、RFQ、NEG、IVTDMD30、IVTDMD48、NEL、Milkpton、TDN和NEM，這類性狀是青貯玉米營養價值的直接體現元素，涉及營養物質本身（如脂肪、碳水化合物、淀粉等）及其能量消耗指標（如：體外干物質消化率、凈能及相對飼喂價值等）， 特別是TDN 作為飼料能量含量的指標，青貯飼料中TDN 的測定對平衡和優化飼料至關重要［9-10］。 第二類性狀有：dNDF30、dNDF48、DM、ADF、NDF、P、CP、Ca、Mg、Lignin、Ash和K， 這類性狀大多涉及青貯玉米植物形態建成必不可少的構成元素， 部分性狀在類群內部表現明顯正相關， 如干物質含量是所有性狀的考量基準，其含量與洗滌纖維及消化率呈顯著正相關。

2.2 供試材料的品質結構

為進一步挖掘不同青貯玉米品質性狀結構組成，利用品質性狀對參試材料進行熱圖聚類。性狀間也明顯分為兩類，結果與性狀相關性一致，見圖2。 供試材料分為兩類，一類中的3 份材料分別為LY19、LY20 和YG1，LY19 和LY20 的各項性狀更為接近；另一類中XY696 和XY1331 較近，LY18、LY105 和16X259 各性狀較近。 值得關注的是，LY19 具有明顯的性狀特異性， 第一類性狀較弱，第二類性狀優勢較強。

3 結論與討論

青貯玉米的種植，品種選擇很關鍵。只有選擇合適的品種，才能獲得最大的投入產出比。青貯玉米的品種選育工作中產量和品質并重， 在保證青貯玉米產量的基礎上，品質性狀的選育尤為重要。該試驗對8 份青貯材料的26 個品質性狀分析發現， 品質性狀的選育和植株形態建成存在明顯的拮抗作用，兩大類性狀整體表現明顯的負相關，即在提高青貯玉米營養價值的同時會對其形態建成方面產生一定的影響。

圖1 青貯玉米不同品質性狀的相關性

圖2 基于各性狀的材料間聚類熱圖

供試材料的中性洗滌纖維含量在42.57%～51.69%， 酸性洗滌纖維含量在24.22%～30.985%。NDF 和ADF 含量通常用于估計飼料攝入量和消化率［11］。 提高中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維的比例會降低飼料的消化率，給動物以飽腹感，限制動物的飼料消耗［12］。 RFV 值作為NDF 和ADF 的復合指數，常用來評估飼料攝入量和能量值，供試材料的RFV 值在116.56～153.03，根據Rohweder 等［13］的飼料品質劃分研究，該試驗中僅有16X259 達到了優質飼料的范疇（RFV＞151）。

供試材料可以分成2 類。 LY19、LY20 和YG1的營養價值偏低， 尤以LY19 的營養價值最低，但其形態建成性狀優勢明顯， 這也正好合理解釋了LY19 和LY20 倒伏率較低的原因。 另一類材料的營養價值性狀均突出， 表現最佳的是16X259，所有性狀優于其他材料， 表明該材料在營養價值性狀和形態建成性狀之間達到了較好的平衡，可以作為優勢基因源加以創新和利用。