河南地區21個糧飼兼用型青貯玉米品種綜合評價

盧家頂， 楊 旭， 朱曉艷,2,3， 崔亞壘,2,3， 王成章,2,3， 李德鋒,2,3*， 史瑩華,2,3*

(1. 河南農業大學動物科技學院， 河南 鄭州 450046； 2. 河南省草地資源創新與利用重點實驗室， 河南 鄭州 450046；3. 河南省牧草工程技術研究中心， 河南 鄭州 450046)

玉米是人類的傳統糧食作物，但隨著飼料工業的發展，其籽粒已經成為各種畜禽重要的能量飼料。玉米有“飼料之王”的美稱[1]，飼用玉米量占玉米生產總量的70%左右，世界各國都已經將玉米作為重要的飼料作物[2-5]。隨著國家“糧改飼”和“振興奶業”政策的實施，以及肉牛和肉羊養殖業的發展，全株青貯玉米等優質飼草料的種植面積進一步加大，其重要性日益收到人們的重視。

我國長期以來進行玉米品種選育目標都是以籽粒產量高的糧食型為主，部分育種者培育的生物產量高的高大型專用全株青貯玉米由于籽粒產量低且不抗倒伏不受養殖場歡迎。近年來，我國選育糧食型玉米時，提高了對生物產量和持綠性等指標的要求，一批糧飼兼用型玉米品種逐漸出現，但不同品種的生物產量、籽粒產量、持綠性、抗倒伏性差別大，而且由于不同地區氣候和土壤條件各異，適宜種植的品種也不同，迫切需要通過大量品種比較試驗，選擇出適宜的品種在生產上示范推廣應用[6]。河南位于我國中原地區，有其特殊的氣候和土壤條件，所以玉米品種的選擇是在該地區推廣種植糧飼兼用型玉米的首要問題。

在國內不同地區進行的糧飼兼用型玉米品種比較試驗，除籽粒產量和生物產量是考慮的主要因素外，其余評價指標并不相同。如張永明等[7]將抗病性和高海拔地區的生長情況作為西藏地區的主要指標，篩選出‘甘玉23’和‘龍單4號’作為糧飼兼用玉米主推品種；劉建寧等[8]應用相對飼喂價值、粗飼料分級指數等進行綜合評價，選出了最適宜在晉中盆地推廣種植的青貯玉米品種。河南地區夏秋季多突發性大風大雨天氣，玉米極易倒伏，增加了玉米機械化收獲的難度，嚴重影響產量與品質，故將玉米品種的抗倒伏性作為主要評價指標，測定其莖粗、株高、穗位高、氣生根數等綜合評價其抗倒伏性；該地夏季高濕高溫，易發生銹病、抗彎孢葉斑病、褐斑病等，對玉米產量有非常重要的影響，篩選抗病性強的品種極其重要。因此，除干物質產量、籽粒產量、營養價值外，抗倒伏與抗病性也是對河南地區玉米品種優劣進行評價的的重要指標。

本研究通過對21個河南省生產上已經推廣的糧飼兼用型或籽粒型玉米品種進行比較試驗，旨在篩選出適合河南地區種植的綜合性狀優良的糧飼兼用型玉米品種，為河南地區全株玉米產量的提升和品質的改善提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 供試材料

參試品種及供種單位見表1。

表1 參試品種及供種單位

1.2 試驗設計與田間管理

試驗于2019年6月24日—9月28日在河南省原陽縣河南農業大學科教園區(北緯35°6′、東經113°56′)進行。該地為北溫帶大陸性季風氣候，根據多年氣象數據，極端低溫出現在1—2月份(-14℃～-8℃)，極端高溫出現在7—8月份(35℃～37℃)，年平均氣溫15.2℃，年平均日照時數2 000 h以上，年降水量385 mm，0℃以上積溫5 300℃，10℃以上積溫4 700℃，年無霜期225 d。試驗地土壤為砂壤土，土壤有機質含量為1.41%，堿解氮含量為71.6 mg·kg-1，速效磷含量為17.3 mg·kg-1，速效鉀含量為112 mg·kg-1。

試驗采用隨機區組設計，每個小區面積3.6 m×10 m，4個重復，共84個小區。均行種植，行距0.6 m，株距25 cm，66 670株·hm-2。穴播，每穴1～2粒種子，深度3～5 cm左右。

2019年6月24日播種，前茬作物為苜蓿(第4年)，整地時每公頃撒施尿素氮肥(總氮≥46.4%) 165 kg。6月29日出苗，7月10日每公頃噴施300 mL加入0.6 g·mL-1安全劑的煙嘧磺隆除草，7月15日用甲維鹽除鉆心蟲，7月21日漫灌并且每公頃追施尿素氮肥300 kg(總氮≥46.4%)。無其它田間管理措施。

本試驗過程中，所選品種均未出現病害。

1.3 測定指標

1.3.1全株產量及農藝性狀測定 全株產量測定在品種達到1/3至2/3乳線期之間時進行。收獲時去除邊行，從中間行隨機選取20株玉米測定其全株鮮重，換算成每hm2鮮草產量；將全株玉米65℃烘干至恒重后進行稱重，換算成每hm2干物質產量；將籽粒剝離，進行風干處理后稱重，計算每hm2籽粒的產量。

1.3.2農藝性狀比較 每個品種取10株玉米，測量其植株高度、大穗位高度、莖粗、果穗長、果穗粗、穗行數、行粒數、果穗重、葉長、葉寬、黃葉數、綠葉數、黃葉重、綠葉重、莖重。

1.3.3營養成分測定 將全株玉米風干樣粉碎后，采用近紅外光譜法測定其干物質、粗蛋白、粗脂肪、淀粉、酸性洗滌纖維、中性洗滌纖維等營養物質的含量，并換算成干物質基礎的養分含量。

1.4 統計分析

采用SPSS 22.0軟件進行單因素方差分析(One-way ANOVA)，所有數據以平均值±標準差表示，以P<0.05表示差異顯著。

2 結果與分析

2.1 不同玉米品種的生物學產量

由表2可知，從全株干物質產量來看，以‘華牧3號’的最高，為21.34 t·hm-2，顯著高于‘豫青貯23’、‘偉科720’、‘京九青貯16’、‘豫單9966’、‘北農368’等品種(P<0.05)；其次為‘XF2’、‘大京九26’、‘文玉3號’，干物質產量分別為19.64 t·hm-2，19.49 t·hm-2，19.42 t·hm-2，顯著高于‘北農368’(P<0.05)，與其它品種差異不顯著；從籽粒產量來看，產量較高的品種有‘先玉1366’、‘大京九26’、‘偉科601’，產量分別為11.15 t·hm-2，10.80 t·hm-2，10.69 t·hm-2，顯著高于‘京九青貯16’、‘大京九青貯3912’、‘北農368’(P<0.05)，與其它品種差異不顯著；北農368籽粒產量最低，顯著低于除‘大京九青貯3912’、‘京九青貯16’外的其它18個品種(P<0.05)。

表2 不同玉米品種的產量

2.2 農藝性狀比較

2.2.1穗部性狀 由表3可知，不同品種的玉米穗部性狀存在著很大差異，其中‘華牧3號’有最大的果穗重和行粒數，果穗長、果穗粗和穗行數也較高；‘北農861’具有最大的果穗長和第二大的果穗重、果穗粗、穗行數，行粒數適中。這兩個品種都具有優良的穗部性狀。‘鄭青貯1號’的果穗重、果穗粗、果穗長較高，但是行粒數和穗行數一般；‘豫青貯23’穗部性狀整體較差，除行粒數適中外，其它指標均處于后3位；各品種間果穗長度差異不顯著。

表3 不同玉米品種的穗部性狀

2.2.2葉部性狀 各品種間的葉部性狀指數存在差異(表4)，‘大京九青貯3912’的綠葉數最多為11.47，其次為‘XF2’綠葉數為11.45，二者之間差異不顯著，但都顯著高于‘先玉1140’、‘先玉1146’、‘先玉1336’、‘豫青貯23’、‘大京九26’(P<0.05)。黃葉數以‘大京九青貯3912’最少，其次為‘北農861’，以‘大京九26’最多，‘先玉1366’、‘豫青貯23’黃葉數都很高。葉片面積較高的品種有‘北農861’、‘XF2’、‘中禾107’。綠葉重以‘北農861’最高，顯著高于‘偉科601’、‘豫青貯23’、‘大京九26’、‘先玉1366’(P<0.05)；其次為‘中禾107’，顯著高于‘大京九26’和‘先玉1366’(P<0.05)，其中‘先玉1366’的綠葉重在21個品種中最低。

表4 不同玉米品種的葉部性狀

2.2.3抗倒伏相關性狀 通過對21個品種的植株高度、穗位高度、莖粗的比較進行抗倒伏性能綜合分析發現(表5)，‘XF2’有著最大的植株高度，其次為‘北農3651’、‘大京九26’、‘北農青貯208’、‘先玉1466’，這些品種顯著高于‘京九青貯16’、‘鄭青貯1號’、‘大京九166’、‘豫單9966’和‘偉科601’(P<0.05)，其中株高較低的品種‘偉科601’和‘豫單9966’顯著低于‘大京九青貯3912’、‘華牧3號’、‘先玉1140’和‘北農861’(P<0.05)；‘大豐30’和‘偉科601’的穗位高度最低，為1.01 m，顯著低于大多數品種(P<0.05)，‘XF2’的穗位高度最高，顯著高于除‘華牧3號’、‘北農青貯208’、‘北農3651’和‘中禾107’的其它品種(P<0.05)；莖粗最大的品種為‘先玉1140’、‘大豐30’、‘大京九166’，顯著粗于‘北農368’、‘京九青貯16’和‘豫青貯23’(P<0.05)，其它品種間差異不顯著；在試驗過程中穗位高度和植株高度較高的‘XF2’和‘華牧3號’，以及莖稈較細的‘豫青貯23’出現了較為嚴重的倒伏情況。

表5 不同玉米品種的抗倒伏性狀

2.3 營養成分

不同品種的淀粉含量差距較大(表6)，最高的‘偉科601’、‘大京九26’、‘先玉1366’都達到了35%以上，較低的‘北農861’、‘XF2’、‘京九青貯3912’、‘北農368’、‘華牧3號’都沒有達到30%；淀粉含量較高的‘偉科601’和‘大京九26’的NDF,ADF含量較低，而淀粉含量較低的‘華牧3號’和‘北農368’的NDF,ADF含量顯著高于大多數品種(P<0.05)。‘文玉3號’和‘北農861’的粗蛋白質含量較高，顯著高于‘中禾107’、‘先玉1140’和‘先玉1466’(P<0.05)；脂肪含量較高的為‘大京九26’和‘北農青貯208’，顯著高于‘先玉1466’、‘京九青貯3912’、‘大京九166’、‘先玉1140’、‘北農368’和‘XF2’(P<0.05)。

表6 不同玉米品種的營養成分比較

2.4 各項指標相關性

為了探究玉米產量、品質和農藝性狀之間的關系，我們對測定的各項指標進行了相關性分析。如表7所示，各品種全株干物質產量與莖粗、株高、果穗重和籽粒產量呈顯著正相關關系(P<0.05)，籽粒產量與莖粗、果穗重呈正相關關系，但只有莖粗與籽粒產量相關關系達到極顯著水平(P<0.01)，籽粒產量還與綠葉數呈極顯著負相關關系(P<0.01)。本試驗結果還表明，除了NDF,ADF含量與綠葉數呈顯著正相關關系(P<0.05)，淀粉含量與綠葉數呈極顯著負相關關系(P<0.01)之外，各農藝性狀和營養成分之間相關性不高，但是各營養成分以及營養成分與產量之間相關性較強，淀粉含量與籽粒產量、粗脂肪含量呈顯著正相關關系(P<0.05)，與粗蛋白質、NDF和ADF含量呈顯著負相關關系(P<0.05)，DNF，ADF含量與籽粒產量呈極顯著負相關關系(P<0.01)。

表7 玉米各項指標的相關性分析

2.5 灰色理論綜合評價

對生物學產量、籽粒產量、淀粉含量、持綠性、莖粗、穗位高度、植株高度，分別給予加權系數為0.25，0.25，0.2，0.1，0.075，0.05，0.075，利用灰色系統理論進行綜合評價，結果表明與理想組合加權關聯度最高的3個品種為‘偉科601’、‘大豐30’、‘先玉1366’(表8)。

表8 21個玉米品種與理想組合的關聯度

3 討論

3.1 不同玉米品種的產量及農藝性狀

由于糧飼兼用型玉米的用途兼有傳統的糧食型玉米和青貯專用型玉米的特點，這就要求在其品種選擇時必須兼顧到全株產量和籽粒產量[9-13]。本試驗中，‘大京九26’、‘文玉3號’、‘大豐30’、‘鄭青貯1號’的生物學產量和籽粒產量均處于前幾位，其中‘大京九26’還具有綜合產量優異、抗倒伏性能好的特點，符合優良的糧飼兼用型玉米品種的要求，但是其收獲時綠葉數較少，持綠性差；‘偉科601’有著較高的籽粒產量，但是植株較為矮小，全株干物質產量一般；‘北農368’、‘豫單9966’、‘京九青貯16’、‘偉科720’、‘豫青貯23’、‘大京九3912’在本次試驗中表現較差，生物學產量和籽粒產量均位于后幾位，其中‘豫青貯23’還出現了一定程度的倒伏，以上幾個品種在河南地區作為糧飼兼用型玉米推廣時，需要謹慎考慮；‘華牧3號’是全株干物質產量最高的品種，而且穗部性狀優異，籽粒產量為中上等水平，但它的植株高度和穗位高度較高，盡管莖粗較大，但是在種植過程中依然存在倒伏的風險，河南大部地處暖溫帶，屬大陸性季風氣候，具有四季分明、雨熱同期等特點，玉米在乳熟和蠟熟期容易因大風而倒伏，從而導致灌漿受阻使籽粒產量下降，也影響機械化收割，故推廣種植需要謹慎考慮；‘XF2’有著第二位的生物學產量，但籽粒產量不高，這可能就是由于其抗倒伏性能較差影響灌漿引起的，這說明抗倒伏能力也是影響植株產量和品質的重要因素；‘偉科601’有著較為優異的籽粒產量，但是全株產量表現一般，這可能與其植株高度在21個品種中最低有關。李莉[14]等研究表明，如果以生物產量利用為前提，應選擇植株高度較高的品種，但是如果以株高作為追求全株產量的指標，會出現倒伏現象嚴重的情況，劉曉[15]、王永學[16]等研究都發現植株高度越高其抗倒伏性越差。莖粗作為影響抗倒伏性和生物學產量的另一重要因素[17-19]在糧飼兼用型玉米品種的選擇中被更加重視。本試驗中‘大京九26’、‘華牧3號’、‘偉科601’、‘文玉3號’、‘大豐30’、‘鄭青貯1號’在生物學產量以及籽粒產量方面表現較好，但是‘大京九26’在收獲期持綠性較差，‘華牧3號’抗倒伏現象嚴重，在種植時需要謹慎選擇。

3.2 不同玉米品種的品質評價

優質的糧飼兼用型玉米必須有著良好的營養品質。糧飼兼用型玉米青貯過程中籽粒中的淀粉主要降解為乙酸、丙酸和丁酸，提高青貯能值，可以提供奶牛60%～80%的能量需要[20]，改善奶產量和乳品質，因此優質的糧飼兼用型玉米在滿足干物質產量和籽粒產量的同時，必須有著較高的淀粉含量。現階段要求優良的糧飼兼用型玉米品質在適收期的干物質含量和淀粉含量都要在30%以上，籽粒干重占比要達到40%以上[21]。全株青貯玉米中的粗蛋白可以提供各種氨基酸，為動物合成蛋白質提供原料，脂肪是動物能量的主要來源，二者的含量都對于玉米的飼喂價值有著重要的影響[22-23]，中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維的含量過高則會影響到家畜的采食量和消化率[24-25]。本試驗中，‘偉科601’和‘大京九26’有著較高的淀粉含量以及較低的中性洗滌纖維含量和酸性洗滌纖維含量，在營養品質方面表現較好。

3.3 糧飼兼用型玉米農藝性狀、產量與品質的相關性

通過比較不同玉米品種的產量和營養品質，發現產量高的品種營養價值不一定優異。因此探究玉米產量和營養價值與農藝性狀之間的聯系，對不同玉米品種的綜合利用價值進行評定有著重要的意義[26]。

許瑩瑩等人的研究表明，莖粗能夠顯著影響到玉米產量[27]，而且莖粗對玉米抗倒伏有著重要的作用[28]。豐光等人的研究結果表明，莖稈粗與穿刺力、莖稈拉力、氣生根層數等抗倒伏指標都呈顯著正相關[29]，說明莖粗可以作為玉米產量、營養價值、抗倒伏性能的綜合評定指標，在玉米品種選育中發揮重要作用[30]。本試驗中的全株產量與莖粗、株高、果穗重呈顯著正相關關系；籽粒產量與莖粗呈顯著正相關關系，與前人研究一致[27]。在營養價值方面，本試驗中莖粗與NDF和ADF含量都呈負相關關系，NDF和ADF是評價飼糧營養品質的重要指標，含量越低飼糧利用價值越高[24-25]。綜上說明，莖粗和果穗重、果穗長、果穗粗、株高都呈正相關關系，莖粗較大的玉米品種在干物質產量、籽粒產量都有一定的優勢，并且莖粗對營養品質也有一定程度的影響，在本試驗中莖粗較高的‘先玉1140’、‘大豐30’、‘大京九166’在各方面表現均較為穩定，因此莖粗在對玉米品種產量綜合評定時的作用較大。

3.4 利用灰色系統理論進行品種比較

在進行玉米品種比較時，多個品種的不同性狀表現不同，這時單獨以產量、抗逆性、營養價值等為標準進行品種評估會有很大的局限性，并且不同的指標間可能存在的矛盾關系，使得同一品種在不同的評價體系中表現差異較大。本試驗中，‘大京九26’綜合產量和營養品質方面表現優異，但是持綠性較差；‘華牧3號’生物學產量和籽粒產量都較好，但是其植株高大，穗位高度也較高，出現了較為嚴重的倒伏現象，并且其NDF，ADF含量較高，淀粉含量只有26.78%；‘偉科601’籽粒產量和營養品質方面表現優異，并且有著很好的抗倒伏性，盡管全株干物質產量表現一般，但是并沒有顯著低于其它品種。應用灰色系統理論關聯度分析可以對重要的性狀和產量進行量化處理，從而得出更加科學的評價[31]。灰色系統理論被廣泛應用于小麥(TriticumaestivumL.)、水稻(OryzasativaL.)、苜蓿(MedicagosativaL.)、玉米等作物上[32-34]，但是之前對于玉米品種的分析大多只考慮全株產量或籽粒產量。本試驗中通過應用灰色系統理論將營養價值、籽粒產量、全株干物質產量、農藝性狀等作為評價指標，并根據推廣種植的要求和河南地區氣候條件以及各項指標的相關性，在以生物學產量和籽粒產量為主要指標的同時，對抗倒伏相關的性狀也賦予了較大的加權值，對21個玉米品種進行了綜合評價。

4 結論

‘偉科601’、‘大豐30’、‘先玉1366’在21個品種中綜合表現優異，適宜作為糧飼兼用型玉米品種在河南地區推廣種植。