8個飼用甜高粱品種的農藝性能及營養品質

金星娜，王 旭，田新會，杜文華

（甘肅農業大學草業學院 / 草業生態系統教育部重點實驗室 / 中–美草地畜牧業可持續發展研究中心，甘肅蘭州 730070）

甘肅作為中國六大牧區之一，草食家畜資源較為豐富，適于發展畜牧業[1-2]。但隨著近些年產業結構調整，大力發展畜牧業的同時飼草需求隨之增加[3]，飼草料供應不足的矛盾日益顯現。而甘肅省中部地區可利用飼草種類單一[4]，飼草產量少，飼草料利用率低，制約了畜牧業和經濟的可持續發展[5]，因此引入農藝性狀良好、營養價值高、產量穩定的優質牧草已成為急需解決的問題，可在一定程度上緩解該地區畜牧業發展中面臨的難題。

甘肅省中部地區海拔高度在1 500～3 000 m，屬于溫帶季風氣候[6]，年均降水量為327 mm，主要集中在6月–9月，與甜高粱(Sorghum bicolor)的生長時期恰好吻合。甜高粱屬禾本科高粱屬一年生草本植物[7]，種植歷史較短[8]。飼用型甜高粱是粒用甜高粱的一個變種[9]，除普通高粱的一般特征外，其植株高大，生物產量高，莖稈糖分含量高，富含營養價值，形成的碳水化合物一般是玉米(Zea mays)的3倍以上[1,10]。作為優質飼草，其莖葉柔軟，適口性好，可提高家畜消化率和產奶量，同年可刈割多次[2]，能夠緩解能源發展與糧食供給之間的矛盾[11-12]；青貯后能更加高效地為草食家畜提供營養[13]，而且抗逆性強，具有較大的發展潛力[14]，可以引進作為緩解甘肅牧草需求緊缺的優良飼草。

近年來，國內外對甜高粱的相關研究較多。時凱等[15]研究表明，甜高粱的種植株距為45 cm時，其農藝性狀及糖分含量影響最顯著；羊糞作為基肥時，其農藝性狀最佳，糖分含量最高。趙思文等[16]研究表明，1/2腐植酸+生物炭處理地上部吸氮量占植株總吸氮量最大，飼用甜高粱氮素吸收效果較好。Ramos等[17]研究表明，以brs716生物質甜高粱青貯替代F11/2荷斯坦×1/2澤布奶牛日糧中高達100%的飼用甜高粱青貯，雖然會改變其飼糧的采食量和消化率，但不會改變平均產奶量。Druille等[18]研究表明，年平均氣溫每升高1℃，飼料甜高粱產量增加1 t·hm?2，糧食產量減少0.27 t· hm?2。飼用高粱產量與氮素脅迫呈負相關關系(r= ?0.94)，籽粒高粱產量與水分脅迫呈負相關關系(r=?0.99)。陳東穎等[19]研究初步篩選出適宜重慶開州地區種植的甜高粱的栽培密度為50 025株·hm?2。在南疆篩選出了‘M81’、‘吉甜1號’和‘麗歐’等適應性較好的飼用甜高粱品種[20]。在鄂東地區篩選出飼用甜高粱品種‘晉草11號’、‘遼甜1號’可在該地區推廣種植[21]。甘肅武威市篩選出了‘SF83003’ 適宜在該地區種植[22]，但尚未有在甘肅蘭州地區種植利用飼用甜高粱的報道。

為此，選取8個飼用甜高粱品種為試材，通過研究其在甘肅蘭州地區刈割兩茬條件下的形態特征、總生物量和營養品質，以期篩選出高產優質甜高粱品種，為該地區飼用甜高粱品種的選擇提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

本研究在甘肅農業大學牧草試驗站進行。該試驗站位于蘭州市西北角，地處黃土高原西端，105°41′E，34°05′N，海拔1525 m，屬北溫帶半干旱大陸性半季風氣候，年平均氣溫11.2℃，年均降水量327 mm，年日照時數2 446 h，全年無霜期180 d左右。試驗地地勢平坦，土壤為黃綿土，黃土層較薄，土壤有機質含量2.27 g·kg?1，堿解氮含量90.03 mg·kg?1，速效磷含量7.29 mg·kg?1，速效鉀含量171.3 mg·kg?1，pH 7.30。肥力均勻，有灌溉條件。

1.2 試驗材料

甜高粱品種分別為‘大獎505’(‘Jackpot 505’)、‘大獎1000’(‘Jackpot 1000’)、‘大獎1180’(‘Jackpot 1180’)、‘大 獎1230’( ‘Jackpot 1230’)、‘百 戰’( ‘Baizhan’)、‘海 牛’( ‘Monste’)、‘大 卡’( ‘Big kahuna’)、‘標桿’(‘Biaogan’)，均由北京猛犸種業公司提供。

1.3 試驗設計

采用單因素隨機區組設計，8個甜高粱品種，共24個小區，每個小區面積10 m2(2 m ×5 m)，試驗地周圍設保護行。試驗材料于2018年5月12日播種，點播，每穴2～3粒種子，播深2 cm，株距10 cm，行距60 cm。苗出齊后進行間苗，每穴留1個單株。甜高粱播種前施磷酸二胺333 kg·hm?2，分別于拔節期、抽穗期和第1茬刈割后追施尿素195.7 kg·hm?2，每次施肥后進行灌水，每個小區的田間管理相同。

1.4 測定指標及方法

1.4.1生產性能

試驗材料的生長動態，間苗后(分蘗期)，每個小區內固定10個單株，并掛牌標記。每隔10 d 分別記錄各單株完全展開葉片的數量，并測定標記葉片的長和寬(葉片中部的寬度)，測定各單株的自然高度和基部第1節間的莖粗(測莖粗時包括葉鞘在內)。

每隔10 d 測量時，若株高達到2 m[23-24]就進行測產，每個小區隨機選取3行齊地面刈割的莖稈，稱重，計算得到該小區鮮草產量。從每個小區分別選取3個單株，稱重后切碎，帶回實驗室，105℃烘箱中殺青30 min，然后在70℃烘箱中烘至恒重，稱重得到干草重，計算鮮干比。用鮮干比計算每個小區的干草產量。刈割后第2茬測量方法與此相同。測產后的草樣用于測定營養品質。

1.4.2營養品質

將草樣粉碎，過1 mm 篩，從混合均勻的草樣中隨機取3份樣品，平行測定各項指標，粗蛋白(CP)含量測定采用凱氏定氮法，中性洗滌纖維(NDF)和酸性洗滌纖維(ADF)含量測定采用范氏的洗滌纖維分析法[25]，相對飼喂價值(RFV)采用以下公式[26]計算：

1.5 數據分析

采用Excel 2010整理數據和作圖。用SPSS 20.0軟件對各飼用甜高粱品種的平均株高、葉片數、葉長、葉寬、莖粗、干草產量、CP、ADF、NDF和RFV 的差異進行顯著性分析，并采用Duncan 法進行多重比較。

2 結果與分析

2.1 株高

不同飼用甜高粱品種第1茬的平均株高生長趨勢基本一致(圖1)。6月15日至6月25日‘大獎1230’的株高均高于其余品種，6月25日后，各品種株高生長速率均有所增加，其中‘百戰’和‘大獎1230’株高生長速率高于其他品種，分別為4.65和4.53 cm·d?1，并且在7月25日植株高度超過2 m，適宜刈割；其次為‘大獎505’，株高的增長速率為40.33%，也于7月25日刈割；其余品種均于8月4日進行刈割。7月5日后‘百戰’和‘大獎1230’株高增長較快；7月15 日后‘大獎505’和海牛的株高生長速度加快，而‘大獎1000’、‘百戰’和‘大獎1230’株高增長則趨于緩慢，其余品種生長速率不變。7月25日后‘大卡’和‘標桿’株高的動態趨勢變緩。直至刈割時，不同品種株高的變化范圍為205.11～227.87 cm，‘標桿’的株高最低(205.11 cm)。

圖1 不同甜高粱品種株高的變化動態Figure 1 Dynamic comparisons of plant height among different sweet sorghum varieties

第2茬甜高粱，‘大獎505’、‘百戰’、‘大獎1230’的生長較快，8月24日株高已達到40 cm，其后一個月(至9月24日)植株的增長速率保持不變，為258%；9月24日至10月4日‘大獎1230’株高的增長速率保持不變，而‘大獎505’和‘百戰’株高的增長速率均有所降低(7.19%、8.13%)，10月4日‘百戰’和‘大獎1230’株高達到2 m，滿足刈割要求。后批刈割的5個品種生長較慢，9月24日株高才達到40 cm，3個品種‘大獎1000’、‘大獎1180’和‘大卡’的株高生長速率較快，分別為1.84、1.71和2.46 cm·d?1)，‘海牛’(1.23 cm·d?1)和‘標桿’(1.41 cm·d?1)生長速率減小，均于10月14日刈割(圖1)。

2.2 葉片數

不同飼用甜高粱品種第1茬的平均葉片數變化基本一致(圖2)。6月15日至7月5日‘大獎1180’的葉片數量最多；6月25日至7月5日各供試品種的葉片數均有不同程度的增加；7月5日至7月15日‘大獎1000’和‘大獎1180’葉片數量緩慢增加；7月15日至7月25日‘大獎505’、‘百戰’、‘大獎1230’葉片數量無增加，其余品種葉片數持續增加，直至刈割；7月25日至8月4日除‘標桿’葉片數量不再增加外，‘大獎1000’、‘大獎1180’、‘海牛’和‘大卡’葉片數量仍在增加。刈割時，‘海牛’的葉片數量為15片，比‘百戰’多4片，比葉片數量最少的‘大獎1230’多6片。

第2茬生長過程中‘大獎505’、‘百戰’、‘大獎1230’在8月24日葉片數已達到2～4片，但8月24日至9 月14日‘大獎505’葉片數量增加減緩，9月14日后3個品種‘大獎505’、‘百戰’和‘大獎1230’葉片數量動態趨勢相近，均表現減緩；9月24日后批刈割的5個品種‘大獎1000’、‘大獎1180’、‘海牛’、‘大卡’和‘標桿’葉片數量達到5～6片，直至刈割前葉片數量增加趨勢一致，生長速率逐漸降低(圖2)。

圖2 不同甜高粱品種葉片數動態比較Figure 2 Dynamic comparisons of leaf number among different sweet sorghum varieties

2.3 葉長

不同飼用甜高粱品種第1茬的平均葉長增加持續降低(圖3)。6月15日至6月25日，品種‘大獎1230’的葉片最長，7月5日后，品種‘標桿’葉長生長加快，增長速率為28.95%，其余甜高粱品種葉長增長速率均呈降低趨勢，平均增長速率為19.00%；7月25日后，‘標桿’葉長增加變快，生長速率為0.47 cm·d?1，其余品種葉長生長速率逐漸降低至葉長基本不再增加。刈割時，品種‘大獎1000’的葉長最長，為121.10 cm，其次是品種‘大卡’，葉長為118.60 cm；品種‘大獎505’的葉片最短，為84.89 cm。

在第2茬中，飼用甜高粱品種‘大獎505’、‘百戰’和‘大獎1230’葉片增加較快，8月24日葉長就已接近60 cm，9月24日至10月4日‘大獎1230’葉長增長速率為18.11%，在8個品種中變化最大，而品種‘大獎505’和‘百戰’的葉長生長速率持續降低，直至刈割；后批刈割的5個品種‘大獎1000’、‘大獎1180’、‘海牛’、‘大卡’和‘標桿’于9月24日葉長達到40 cm，且葉長生長速率基本一致，增長速度由快變慢(圖3)。

圖3 不同甜高粱品種葉長動態比較Figure 3 Dynamic comparisons of leaf length among different sweet sorghum varieties

2.4 葉寬

不同飼用甜高粱品種的第1茬平均葉寬動態趨勢基本一致(圖4)。6月15日至7月5日‘大獎1230’葉寬遠高于其余品種，7月5日葉寬就已達到8.21 cm，7月5日至7 月25日葉寬增加先減緩后加快，增長速率由1.80%增加為15.19%。‘大獎505’、‘大獎1000’、‘大獎1180’、‘百戰’、‘海牛’、‘大卡’和‘標桿’7個品種中‘大卡’葉寬生長速率最快，生長速率為0.25 cm·d?1，經過一段時間后葉寬高于‘大獎1230’。7月25日后所有品種葉寬增加緩慢。刈割時，‘大獎1230’的葉片寬(9.63 cm)最寬，其次是‘大卡’，葉寬是9.19 cm；‘大獎505’的葉片最窄，為5.84 cm。

第2茬甜高粱(圖4)，生長季至刈割，‘大獎1230’的葉片一直最寬，刈割時葉片寬度達到6.50 cm。8 月24日至9月14日‘百戰’葉寬增長較快，生長速率為0.17 cm·d?1，‘大獎505’葉寬生長速率一直沒有較大變化。后批刈割的5個品種‘大獎1000’、‘大獎1180’、‘海牛’、‘大卡’和‘標桿’的葉片寬度生長速率小，10月14日葉寬平均達到5.49 cm，在此期間葉寬生長速率變化相近，增長速率逐漸變小。

圖4 不同甜高粱品種葉寬動態比較Figure 4 Dynamic comparisons of leaf width among different sweet sorghum varieties

2.5 莖粗

第1茬甜高粱不同飼用甜高粱品種的平均莖粗動態趨勢基本一致(圖5)。6月15日至7 月5日‘大獎1230’莖最粗，增長速率由高變低，7月5日莖粗達到23.65 mm。‘大獎505’、‘大獎1000’、‘大獎1180’、‘百戰’、‘海牛’、‘大卡’和‘標桿’7個品種莖粗動態趨勢基本一致，‘大卡’莖粗平均生長速率為0.67 mm·d?1，7月5日達到24.05 mm，比‘大獎1230’的莖粗粗。7月5日后，‘大獎1000’和‘大獎1230’莖粗生長速率加快，分別為0.59、0.44 mm·d?1，其余品種動態變化相近，7月15日后所有品種莖粗生長速率逐漸變小。刈割時，‘大獎1230’(30.27 mm)和‘大卡’(31.98 mm)是供試品種中表現最好的兩個品種，而‘大獎505’莖最細，為19.96 mm，‘大獎1230’和‘大卡’的莖粗分別為‘大獎505’莖粗的1.52倍和1.60倍。

圖5 不同甜高粱品種莖粗動態比較Figure 5 Dynamic comparisonsof stem thickness among different sweet sorghum varieties

‘大獎1230’的莖在第2茬中始終最粗，刈割時，達到23.11 mm，‘百戰’和‘大獎505’莖粗動態趨勢基本一致，平均生長速率分別為0.10、0.14 mm·d?1(圖5)。后批刈割的‘大獎1000’、‘大獎1180’、‘海牛’、‘大卡’和‘標桿’5個品種9月24日莖平均為13.35 mm，刈割前莖動態趨勢基本一致，增長速率由高變低。

2.6 不同甜高粱品種生產性能及營養品質的差異

方差分析表明，8個飼用甜高粱品種第1次刈割前平均株高(5.294**)、葉片數(30.647**)、葉長(30.043**)、葉寬(16.932**)、莖粗(8.588**)、鮮草產量(32.049**)、干草產量(26.239**)、CP含量(9.490**)和ADF含量(4.877**)均存在極顯著差異(P<0.01)，可以進行多重比較；NDF含量(0.307)和RFV(1.755)無顯著差異(P>0.05)，不需要進行多重比較。

2.6.1不同甜高粱品種農藝性能的差異

8個飼用甜高粱品種在整個生育時期內，‘大獎505’植株生長速度較快，和‘大獎1230’、‘百戰’提前達到刈割要求，但莖稈細弱，刈割時莖粗不足2 cm，且葉片稀疏、細長；‘大獎1000’刈割時株高排名第2，但莖稈較細，葉片數量較多，葉長、葉寬均表現較好；‘大獎1180’植株高度與莖粗都表現優異，葉片數量豐富且葉部形態特征也表現突出；‘大獎1230’生長發育快且株高和莖粗都表現良好，但葉片數量少，葉長短，葉寬卻在所有品種中表現最佳；‘百戰’生長速度快，除株高突出之外，葉片數量、葉長、葉寬、莖粗均表現欠佳；‘海牛’莖稈粗壯，葉片數量豐富，但葉長、葉寬表現較差；‘大卡’植株高度表現突出，葉片數量、葉長、葉寬均表現優異；‘標桿’植株高度、葉片數量、葉長、葉寬、莖粗均表現一般(表1)。

表1 甜高粱品種間生產性能的差異Table1 Differencesof the production performancebetween different sweet sorghum varieties

刈割時，8個飼用甜高粱品種的鮮草產量由高到低依次為‘大獎1180’>‘大卡’>‘大獎1230’>‘海牛’>‘標桿’>‘大獎1000’>‘百戰’>‘大獎505’，變化范圍為24.58～219.70 t·hm?2，其中‘大獎1180’的鮮草產量(219.70 t·hm?2)最高，‘大卡’次之(199.94 t·hm?2)，二者之間無顯著差異(P>0.05)，‘大獎1180’顯著高于其他6個品種(P<0.05)；‘大卡’顯著高于除‘大獎1230’外的其余5個品種(P<0.05)；‘大獎505’鮮草產量(24.58 t·hm?2)最低，顯著低于其他品種(P<0.05)。從干草產量看，由高到低依次為‘大卡’>‘大獎1180’>‘大獎1230’>‘海牛’>‘標桿’>‘大獎1000’> ‘百戰’>‘大獎505’，‘大卡’的干草產量(53.32 t·hm?2)最高，顯著高于其他品種(P<0.05)；‘大 獎1180’(42.43 t·hm?2)次 之，顯 著 高 于‘大 獎505’、‘百戰’、‘海牛’和‘標桿’(P<0.05)；‘大獎505’的干草產量(9.84 t·hm?2)最低，顯著低于除‘百戰’外其他品種(P<0.05)。

2.6.2不同甜高粱品種營養品質的差異

8個飼用甜高粱品種中‘大獎1230’的CP含量最高(10.58%)，其次為‘大獎505’(10.27%)，均顯著高于品種‘大獎1000’、‘大獎1180’、‘海牛’、‘大卡’和‘標桿’(P<0.05)；品種‘百戰’的CP含量與‘大獎1180’、‘海牛’、‘大卡’差異不顯著(P>0.05)，‘大獎1000’和‘標桿’的CP含量顯著低于其他供試品種(P< 0.05) (表2)。

表2 甜高粱品種間營養品質的差異Table2 Differencesof nutritional quality among different sweet sorghum varieties

‘百戰’的ADF含量最低(31.82%)，其次為‘大獎505’(34.99%)和‘標桿’(35.49%)，‘百戰’的ADF含量顯著低于‘大獎1000’、‘大獎1180’、‘大獎1230’、‘海牛’和‘大卡’ (P<0.05)；‘大卡’的ADF含量最高，為45.71%，與‘大獎1000’、‘大獎1180’和‘大獎1230’無顯著差異(P> 0.05)。

8個飼用甜高粱品種間NDF含量、RFV 均無顯著差異(P>0.05)，其中NDF含量‘大獎505’最高，‘百戰’最低；RFV‘百戰’最高，‘大卡’最低。

3 討論與結論

3.1 8個甜高粱品種生長發育速度

第1茬生長過程中，所有品種苗期生長速度較慢，進入拔節期后明顯加快，應該是植物特性所致，而且拔節期光照充足，熱量高，甜高粱又作為喜光植物，極大地促進了植株生殖生長。生長后期除‘大獎505’外其他品種生長速度均減緩，可能是生育時期的轉變，故而植株高度增加緩慢，而‘大獎505’抽穗較早，所以生長后期株高變化較大。8月4日刈割的‘大獎1000’、‘大獎1180’、‘海牛’、‘大卡’和‘標桿’5個品種中，除‘海牛’外的其余品種均符合慢–快–慢的生長規律，可能是由于‘海牛’屬于極晚熟品種[27]。

由于‘大獎505、‘大獎1230’和‘百戰’這3個品種第1茬刈割較早，第2茬生長過程中環境條件適宜，雨水充沛，植株生長發育快，刈割的時間同樣早于其他品種。后批刈割的‘大獎1000’、‘大獎1180’、‘海牛’、‘大卡’和‘標桿’5個品種再生期間光照時間短，環境溫度降低，不利于生長，所以導致植株生長緩慢。

3.2 8個甜高粱品種生產性能的差異及原因

甜高粱在生長過程中，其莖稈和葉片共同影響生物產量。莖是植株的主要支撐系統和收獲器官，其高度、粗度和節間長度會影響植株的株型以及植株儲存養分的能力，進而影響生產性能[28-29]。甜高粱的株高和莖粗對生物產量影響較大，株高越高，莖粗越粗，生物產量就越高[30]。本研究發現，參試的8個甜高粱品種中，雖然‘大獎1180’的生長速度較慢，莖稈較細，但由于其株高較高、再生性較強，鮮草產量最高，‘大卡’的鮮草產量次之，但其植株莖稈較粗，干草產量最高，這2個品種在該地區適應性良好，而且溫度降低對其再生性影響較小，李珊珊等[31]研究也表明‘大卡’很適合在甘肅河西干旱鹽堿地種植，說明‘大卡’具有很強的適應性和耐鹽性。相反，‘大獎1230’生長速度快，第1茬刈割較早，而且刈割后氣溫較高，第2茬也生長較快，但其葉片數量少(表2)，影響光合產物合成，鮮草產量居于第3位。‘海牛’和‘標桿’生長發育緩慢，雖然葉片數量、葉長、葉寬和莖粗表現較好，但植株高度不突出，而且再生植株更是受環境因素限制，導致草產量相對較低。‘大獎1000’雖然株高較高，但葉片數量較少，而且葉片窄，降低了光合作用面積，光合產物合成受限，因此草產量較低(排名第6)。‘百戰’在植株高度上具有突出優勢，但由于葉片數量較少、而且葉長短，進而影響其生產性能，這與周邵東等[32]研究結果一致。‘大獎505’雖與‘大獎1230’提前刈割，但由于株高表現一般，莖粗最低(表2)，直接影響總生物量，鮮草產量顯著低于其他品種(P<0.05)，莫負濤等[33]研究結果也表明‘大獎505’在蘭州市紅古區適應性較差。

3.3 8個甜高粱品種營養品質的差異及原因

根據牧草質量標準，牧草中CP含量越高，NDF和ADF含量越低，其營養價值越高；反之，CP含量越低，NDF和ADF含量越高，則營養價值越低[34]。本研究發現，8個甜高粱品種的NDF含量無顯著差異(P> 0.05)。‘大獎505’莖稈最細，ADF含量僅高于‘百戰，這與在甜高粱生物產量中，莖稈所占比例越高，則ADF、NDF含量相對越高結果一致；‘百戰’的株高、莖粗均大于‘大獎505’，葉片長和寬居中，但ADF含量卻最低，這可能與葉片厚度有關。‘海牛’株高最高、葉片多而大，但由于其莖稈較粗，導致ADF含量較高。‘大獎1000’、‘大獎1180’和‘大獎1230’株高較高，且莖稈較粗，顯而易見ADF含量相應較高。甜高粱葉片中的CP含量有利于提升牧草品質，飼喂家畜后對于肉品質提升具有重要影響[35]。‘大獎1230’葉片數量豐富，且葉片指標表現優異，所以在所有品種中CP含量最高；‘大獎505’葉片稀疏且葉片指標均較差，但CP含量較高，這是其遺傳特性決定的，也與其莖稈細弱有關；‘大獎1180’、‘百戰’、‘海牛’、‘大卡’的葉片數量、葉長、葉寬均有一定差異，CP 含量無顯著差異(P>0.05)；‘大獎1000’和‘標桿’雖然葉片較多較大，但其CP含量顯著低于其他品種(P<0.05)，究其原因，可能是由于葉片較薄，莖葉比高。

本研究結果表明，綜合8個甜高粱的農藝性能和營養價值，‘大獎1180’、‘大獎1230’和‘大卡’較為適應甘肅省中部地區的氣候條件，草產量與品質較好，可作為該地區示范品種推廣種植。