不同水熱資源條件下10個青飼玉米品種的青貯品質評價

秦偉娜，焦 婷*，師尚禮，李雄雄，高雪梅，趙生國，祁 娟，王正文

(1.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；2.甘肅農業大學動物科學技術學院，甘肅 蘭州 730070)

我國是農業大國，但由于優質飼草供應不足，草食畜牧業發展與發達國家相比相對落后[1]。我國青貯玉米人均面積大約是歐美人均面積的1/20，而且存在對青貯玉米的認識水平低、青貯產業成熟度差、科研力量薄弱、優質品種少等問題[2]。2016年中央財政進行農業結構調整，加大“糧改飼”力度，種植業與養殖業的聯合效應推動了青貯玉米產業鏈的發展[3]。

據報道，每千克青貯玉米中，約含粗蛋白20 g，其中可消化蛋白占12.04 g，并且青貯玉米是家畜冬春缺青季節維生素的主要來源，還能為家畜提供必需的微量元素[4]。由于青貯玉米含糖量高，制成的優質青貯飼料具有酸甜清香味，且酸度適中，提高了青貯玉米的適口性[5]。要想大力發展青貯玉米，在注重青貯玉米產量的同時，也要注重玉米的青貯品質，而青貯品質的高低主要取決于品種特性[6]。黃運青[7]、張鵬[8]的研究結果表明不同品種玉米青貯后粗蛋白、粗纖維、干物質含量等均存在不同程度的差異。其次，玉米生長過程中的水分條件對玉米的品質也有著至關重要的影響，不同時期水分的缺失會影響作物形態，使其產量降低，進而影響青貯品質[9]。梁志剛等[10]研究得出，不同水分條件對玉米生長、成產要素等方面有重要影響，灌水量900 m3·hm-2時產量顯著增高；許慶方[11]等探究了灌水對青貯玉米產量和青貯品質，結果表明，在一定范圍內灌水量增加會提高玉米產量，水分利用率，且提高了青貯品質。

玉米是甘肅地區主要的農作物[12]，該地區氣候干燥，降雨量低，蒸發強烈，使該區玉米產量不高。但甘肅省在青飼玉米產業發展方面存在的問題主要還是不同水熱地區品種布局不合理。因此，本研究就甘肅不同水熱地區品種布局不合理問題，通過對種植在甘肅雨養區(會寧)和灌溉區(武威)的10個青飼玉米品種乳熟中期刈割后進行青貯加工，并對比分析供試品種的營養成分和發酵品質，篩選出不同水熱資源條件下適宜青貯的優秀品種，為推廣應用全株青貯玉米青貯飼料生產技術提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

本試驗于2019年在武威黃羊鎮(灌溉區)和白銀會寧縣(雨養區)開展。

試驗地一：武威黃羊鎮地處甘肅西北部，是古老的灌溉農業區，溫帶大陸干旱氣候，干旱少雨、日照充足、晝夜溫差大。年均降水量225 mm，年蒸發量2 020 mm，年平均溫度7.7℃，無霜期150 d左右。該區域自然土壤為灰鈣土，質地為粉沙壤質，土壤鹽堿化程度較高，地下水位一般在40 m以下。

試驗地二：白銀會寧縣位于甘肅中部，屬隴西黃土高原丘陵溝壑區，溫帶季風性氣候，年均降水量332.6 mm，且時空分布不均勻，年蒸發量1 800 mm以上，是降水量的5倍多，年均氣溫7.9℃，無霜期155 d左右。該區水資源嚴重短缺，干旱是造成該區農業減產的主要自然災害。自然土以黃綿土、灰鈣土和黑轤土為主，土層深厚。

武威黃羊鎮和白銀會寧縣土壤基礎理化性質見表1。

表1 試驗地基礎理化性質

1.2 供試材料

供試材料為10個專用型青飼玉米品種，分別為‘金凱3號’、‘金穗715’、‘利單295’、‘豫青貯23’、‘北農青貯208’、‘TW 268’、‘和盛5288’、‘文玉3號’、‘蜀玉201’、‘豫玉22’(表2)。

表2 青貯玉米品種

1.3 試驗設計

試驗采用雙因子交互設計，品種(‘金凱3號’、‘金穗715’、‘利單295’、‘豫青貯23’、‘北農青貯208’、‘TW 268’、‘和盛5288’、‘文玉3號’、‘蜀玉201’、‘豫玉22’)為因子一，雨養區(會寧)和灌溉區(武威)為因子二，共20個處理，重復3次。每個小區100 m2，小區間距為0.6 m。2019年5月4日播種，雨養區不進行灌水處理，灌溉區6月10日左右玉米進入拔節期開始第一次灌水，灌水量為每小區18 m3，15天灌溉1次，2019白銀市年平均降水量為328.4 mm，武威市年均降水量為212.2 mm。其他管理方式均同大田管理。

所有品種均進入乳熟期中期后統一收割，雨養區于2019年9月14日收獲，灌溉區于9月21日收獲。刈割鍘短后采用桶裝青貯。青貯桶體積為20 L，青貯發酵60 d后開桶，取樣分析青貯飼料養分和發酵品質。

1.4 測定項目及方法

1.4.1營養指標測定 開封時，取出樣品稱取鮮重后，置于105℃烘箱內殺青30 min后，在65℃烘箱內烘干48 h，粉碎后過40目篩，制成風干樣，用于常規營養成分測定。

干物質(dry matter，DM)含量采用 105℃烘干法測定，粗蛋白(crude protein，CP)含量采用凱氏定氮法測定，中性洗滌纖維(neutral detergent fiber，NDF)、酸性洗滌纖維(acid detergent fiber，ADF)、木質素(lignin)含量采用范氏洗滌纖維法測定[14]；水溶性碳水化合物(water soluble carbohydrates，WSC)含量采用蒽酮-硫酸比色法測定[15]；粗脂肪(crude fat，EE)含量采用索氏浸提法測定[16]；粗灰分(crude ash，Ash)含量在茂福爐550℃下灼燒4 h測定；鈣(calcium，Ca)含量用EDTA滴定法測定；磷(phosphorus，P)含量用分光光度計比色法測定[17]；單糖(monosaccharide，ESC)含量采用單糖含量采用蒽酮比色法測定；淀粉(Starch)含量采用分光光度法測定[18]。

1.4.2發酵指標測定 準確稱取20 g混勻青貯樣品放入勻漿機，加入180 mL超純水，4℃浸提24 h后，4層紗布過濾得到浸提液，用于發酵參數的測定[19]。

1.4.3綜合評價體系 綜合評價采用灰色關聯度分析法[20]，以不同地區各指標的最優值為參考數列，關聯系數εi(k)計算公式如下：

εi(k)=

式中：min min|X0(k)-Xi(k)|為二級最小差；max max|X0(k)-Xi(k)|為二級最大差；ρ為分辨系數，取0.5。

1.5 數據處理與分析

用Microsoft Excel 2010完成進行數據記錄和作圖，采用SPSS 19.0軟件進行兩因素方差分析(two-way ANOVA)，差異顯著性用LSD法進行多重比較(P<0.05)。

2 結果分析

2.1 不同水熱條件下各青飼玉米品種青貯營養品質比較

2.1.1纖維類及粗蛋白含量 由表3可知，品種對ADF和NDF含量有極顯著影響(P<0.01)，水熱條件對ADF存在極顯著影響(P<0.01)，對NDF和木質素有顯著影響(P<0.05)，品種、水熱條件以及二者的交互作用對CP含量均存在極顯著影響(P<0.01)。

表3 纖維類及粗蛋白含量的方差分析

雨養區‘利單’、‘和盛’ADF和NDF均最低，‘蜀玉’ADF含量最高，顯著高于‘利單’、‘和盛’(P<0.05)，‘北農青貯’NDF含量最高，高出‘利單’、‘和盛’22.56%和22.98%(P<0.05)，灌溉區‘和盛’ADF和NDF含量最高，比‘北農青貯’高23.37%和23.02%(P<0.05)；灌溉區各品種ADF和NDF均有高于雨養區的趨勢(圖1，2)；雨養區各品種的木質素含量無明顯差異，灌溉區‘和盛’木質素含量最低(2.6%)(圖3)。雨養區各品種CP含量均高于灌溉區，雨養區CP含量‘TW’>‘豫青貯’>‘金凱’>‘北農青貯’，與其他品種差異顯著(P<0.05)，灌溉區‘金凱’CP含量最高(P<0.05)，較其他品種分別高1.24%，1.87%，0.81%，0.35%，0.47%，1.38%，1.04%，1.44%，1.51%(圖4)。

圖1 不同水熱條件下不同青飼玉米品種ADF含量

圖2 不同水熱條件下不同青飼玉米品種NDF含量

圖3 不同水熱條件下不同青飼玉米品種木質素含量

圖4 不同水熱條件下不同青飼玉米品種CP含量

2.1.2水分、干物質、粗灰分及礦質元素含量 由表3可知，品種和水熱條件對水分、Ash，Ca，P含量均有極顯著影響(P<0.01)，水熱條件對DM含量也存在極顯著影響(P<0.01)，二者的交互作用對水分、Ash，Ca也存在顯著影響(P<0.05)，對P含量影響極顯著(P<0.01)。

從不同水熱條件來看，灌溉區‘金凱’、‘豫青貯’、‘北農青貯’、‘TW’水分含量顯著低于雨養區，灌溉區各品種DM含量均高于雨養區，除‘北農青貯’和‘文玉’外其他品種在不同水熱條件下DM含量差異顯著(P<0.05)；不同水熱條件下各品種除‘豫青貯’、‘北農青貯’、‘文玉’外其他品種Ash含量差異顯著(P<0.05)，灌溉區‘文玉’P含量與雨養區差異不顯著，其他品種Ca，P含量均顯著低于雨養區(P<0.05)。不同品種之間，灌溉區和雨養區水分含量均為‘TW’最高(65.39%和61.7%)；Ash含量雨養區‘和盛’、‘文玉’、‘利單’、‘金穗’、‘北農青貯’顯著低于‘金凱’(P<0.05)，分別低29.20%，26.89%，22.90%，21.64%，20.38%，灌溉區‘利單’、‘和盛’最低(2.37%和2.43%)；雨養區‘金凱’Ca，P含量最高(0.31% 和0.21%)，灌溉區‘金凱’和‘北農青貯’Ca含量最高(0.25%)，與‘豫青貯’、‘TW’、‘文玉’差異不顯著，P含量‘北農青貯’最高(0.10%)，與‘金凱’、‘豫青貯’、‘TW’、‘文玉’差異不顯著(表3)；DM含量灌溉區較雨養區高，不同區域各品種之間均無顯著差異。

表4 不同水熱條件下不同青飼玉米品種的水分、干物質、粗灰分及礦質元素含量

2.1.3非結構性碳水化合物及脂肪含量 由表3可知，品種對WSC,ESC,EE、淀粉含量的影響均達極顯著水平(P<0.01)，水熱條件對EE和ESC含量影響極顯著(P<0.01)，二者的交互作用對WSC和ESC含量也存在極顯著影響(P<0.01)。

‘蜀玉’在雨養區和灌溉區的WSC含量均最高(4.50%和2.75%)，雨養區‘蜀玉’WSC顯著高于除‘豫玉’外的其他品種(P<0.05)；EE和ESC含量雨養區整體高于灌溉區，其中雨養區‘金凱’EE含量最高(3.48%)，其次為‘北農青貯’(3.27%)和‘TW ’(3.02%)，灌溉區各品種EE含量差異不顯著；雨養區‘文玉’ESC含量最高(3.46%)，‘豫玉’次之(3.32%)，灌溉區各品種ESC含量‘TW’最高(2.40%)，‘蜀玉’次之(2.28%)，顯著高于除‘金穗’外其他品種(P<0.05)；淀粉含量雨養區和灌溉區均為‘和盛’最高(44.83%和43.76%)，其中雨養區‘和盛’顯著高于‘北農青貯’、‘TW’、‘豫玉’、‘蜀玉’、‘金凱’、‘文玉’(P<0.05)，灌溉區‘和盛’顯著高于‘北農青貯’、‘豫青貯’、‘TW’、‘文玉’、‘蜀玉’、‘金凱’(P<0.05)。

表5 不同水熱條件下不同青飼玉米品種的非結構性碳水化合物及粗脂肪含量

2.2 不同水熱條件下各青飼玉米品種青貯發酵品質比較

由表3可知，品種、水熱條件以及二者的交互作用對各發酵指標的影響均達到極顯著水平(P<0.01)。

2.3 灰色關聯度分析

關聯值越大，樣本數列與參考數列的關系就越接近，說明其綜合品質越好。本次灰色關聯度析結果表明(表7)：雨養區‘金凱’關聯值最高，為0.802 1，說明該品種在會寧地區最適宜種植，其次分別為‘和盛’、‘蜀玉’、‘TW’、‘豫青貯’，‘北農青貯’；灌溉區綜合品質最好的品種為‘北農青貯’，關聯值為0.8220，其次為‘TW’、‘金穗’、‘和盛’、‘蜀玉’、‘豫青貯’。‘文玉’、‘豫玉’和‘利單’在不同水熱條件下綜合品質均較低，而‘金凱’雖然在雨養區種植綜合品質最好，但在灌溉區綜合品質不好；‘金穗’和‘北農青在灌溉區種植后的青貯品質好，但在雨養區種植青貯品質差；‘TW’、‘和盛’在雨養區和灌溉區種植青貯品質均較好。

表6 不同水熱條件下不同青飼玉米品種青貯發酵品質

表7 灰色關聯度綜合評價

3 討論

3.1 不同青飼玉米品種青貯營養品質的比較

青貯玉米的品質受品種、栽培技術以及不同區域水熱條件的綜合影響[21-23]，朱新龍[24]的研究也指出相同苜蓿品種，在不同生態區域受到的光照、海拔、水熱、溫度等不同，苜蓿的營養品質不同。本研究中不同水熱條件下各品種養分含量均有顯著差異，與其研究結果一致。近年來，國內牧場對青貯飼料要求干物質含量和淀粉含量均要達到30%，干物質含量過低營養較差，干物質含量過高則木質素含量增加，不利于動物的采食和消化吸收[25]。干旱能引起植物體內水分虧缺，從而影響干物質積累[26]，本試驗中灌溉區各品種DM含量均高于雨養區，主要是因為雨養區各品種受到一定的干旱脅迫，與梁玉紅[27]的研究結果一致。雨養區各品種淀粉含量均高于30%，但灌溉區‘豫青貯’和‘北農青貯’兩個品種淀粉含量低于30%，這說明‘豫青貯’和‘北農青貯’在會寧雨養條件下種植青貯品質更好。種植在灌溉區的所有青飼玉米各品種ADF和NDF均有高于雨養區的趨勢，這可能是收獲期稍有差異所致，這與丁一[28]的研究結果相一致。

粗蛋白、纖維、粗脂肪等營養物質含量是決定青貯玉米后期飼喂價值的重要因素[29]。本試驗中雨養區‘和盛’ADF，NDF，Ash含量最低，淀粉含量最高，但CP含量低，‘金凱’CP含量、Ca，P以及EE含量也均最高，‘TW’和‘豫青貯’雖然CP含高，但其他營養指標均未達到最優值，說明‘金凱’和‘和盛’適宜在會寧地區雨養條件下種植。灌溉區‘和盛’NDF，ADF，木質素以及Ash含量低，淀粉含量高，但其CP含量低，‘TW’和‘北農青貯’WSC，ESC以及Ca，P含量高，‘金凱’CP含量以及Ca，P含量較高。從營養品質綜合來看，雨養區適宜種植的青飼玉米品種有‘金凱’、‘和盛’，灌溉區適宜種植品種‘TW’、‘北農青貯’、‘和盛’、‘金凱’。這說明不同品種青貯玉米養分含量均在顯著差異，與Beneficld等[30]的結果一致。

3.2 不同青飼玉米品種青貯發酵品質的比較

3.3 不同青飼玉米品種青貯品質綜合評價

根據灰色關聯度分析結果可知，會寧地區種植的青貯玉米品種中‘金凱’綜合品質最好，說明該品種最適宜在雨養區種植，‘和盛’、‘蜀玉’、‘TW’、‘豫青貯’次之。武威地區‘北農青貯’綜合品質最好，說明該品種最適宜在灌溉區種植，‘TW’、‘金穗’、‘和盛’、‘蜀玉’次之。‘文玉’、‘豫玉’和‘利單’在不同水資源條件下種植綜合品質均較低，說明這幾個品種本身品質較差[38]。而‘金凱’雖然在雨養區種植綜合品質最好，但在灌溉區綜合排名較低，說明該品種更適宜于在水分虧缺的環境下生長。同樣‘金穗’和‘北農青貯’在灌溉區種植青貯品質好，但在雨養區種植青貯品質差，說明該品種對水分敏感，在缺水條件下不適宜種植。‘TW’、‘和盛’、‘蜀玉’在不同區域種植綜合品質均較好，說明這幾個品種對水分不敏感，在灌溉區和雨養區均可以種植。

4 結論

青貯營養品質、發酵品質比較和綜合分析表明，在10個供試品種中，‘金凱3號’最適宜在雨養區種植，‘北農青貯208’最適宜在灌溉區種植，‘和盛5288’對不同水熱條件的影響不敏感，在不同水熱資源條件下種植綜合品質均較好，可在兩地繼續示范種植。