密度和肥料運籌對青稞秸稈產量及品質的影響

嚴談松,扎西羅布,唐亞偉,呂 超,郭寶健,朱 娟,王菲菲,許如根*

(1.江蘇省作物基因組學和分子育種重點實驗室/植物功能基因組學教育部重點實驗室/江蘇省作物遺傳生理 重點實驗室/揚州大學農學院/江蘇省糧食作物現代產業技術協同創新中心,江蘇揚州 225009; 2.西藏自治區農牧科學院農業研究所,西藏拉薩 850000)

青稞即裸大麥,屬于禾本科小麥族大麥屬,是青藏高原長期形成的生態型,具有耐低溫、抗干旱、生育期短、適應性強、營養豐富等優點。青稞是青藏高原種植最廣泛的農作物,僅西藏地區常年種植面積就超過13.9×104hm2,占當地糧食作物總種植面積的60%左右[1]。青稞籽粒是藏族同胞傳統食品糌粑的主要原料,青稞秸稈結構柔軟、營養豐富,是青藏高原畜牧業的主要干草飼料。飼料占養殖成本的70%以上,是保證畜牧業發展的主要物質基礎[2]。有限的耕地面積及脆弱的生態環境使青藏高原飼草生產不能滿足養殖行業發展需要[3-4]。傳統種植青稞主要是多棱青稞,其穗型較大,單位面積的穗數少于二棱青稞;二棱青稞有效分蘗率及秸稈產量均顯著高于六棱青稞,在糧草雙高育種方面有潛力[5]。在揚州種植青稞,其籽粒和秸稈產量均較種植在西藏大幅度提高[6]。近年來,江蘇畜牧業發展較快,青貯面積不斷擴大,青稞秸稈較玉米、小麥和水稻秸稈營養價值高[7],更適宜作青貯飼料,在江蘇具有較好發展前景;且內地生產的青稞可就近加工,降低內地青稞加工企業的原料調運成本。

西藏自治區農牧科學院經多年努力,已選育出一批優良的青稞品(種)系,其中,六棱品種藏青3000于2022年在藏區推廣面積達6 133.3 hm2,有望成為該區主推品種;二棱新品系14-3492的籽粒和秸稈產量均較高。有關二棱青稞與六棱青稞的籽粒和秸稈的產量及品質差異的研究目前未見報道。本試驗以二棱青稞品系14-3492為材料,以六棱青稞品種藏青3000為對照,探究不同棱型青稞品種秸稈飼用品質和產量的差異及配套的栽培技術,為青稞生產提供參考,促進青稞產業發展。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

以西藏農牧科學院農業研究所提供的兩個不同棱型的青稞品種藏青3000和品系14-3492為材料,詳細信息見表1。

表1 參試材料基本信息

1.2 試驗設計

本試驗于2020—2021年度在揚州大學農學院實驗田進行。每材料設3個密度水平:300×104株·hm-2(B1),375×104株·hm-2(B2),450×104株·hm-2(B3);肥料設3個運籌模式:基肥+拔節肥(復合肥150 kg·hm-2+尿素150 kg·hm-2),基肥+穗肥(復合肥150 kg·hm-2+尿素150 kg·hm-2),基肥+拔節肥(復合肥150 kg·hm-2)+穗肥(尿素150 kg·hm-2),依次命名為C1～C3,其中基肥均為復合肥450 kg·hm-2+尿素150 kg·hm-2。尿素含氮量46%,復合肥N、P和K含量各15%。每材料9個處理組合,隨機區組排列,3次重復,每小區種5行,行長1.2 m,行距0.2 m,人工條播。

1.3 性狀測定

1.3.1 秸稈產量測定

青稞完熟后,每小區拔收中間3行,剪去根系,曬干后測定秸稈重并計算其產量(SY)。

1.3.2 秸稈品質指標測定與計算

將曬干的秸稈切成小段后混勻、粉碎、過40目篩,測定品質。秸稈蛋白質含量(SP)測定采用全自動凱氏定氮儀(FOSS Kjeltec 8100,丹麥FOSS公司),蛋白質轉化系數為6.25[8];酸性洗滌纖維(ADF)、酸性洗滌木質素(ADL)與中性洗滌纖維(NDF)含量采用ANKOM 2000i全自動纖維分析儀測定[9]。相對飼喂價值(RFV)[10]、干物質采食量(DMI)與可消化干物質量(DDM)由下列公式計算:DMI=120/NDF;DDM=88.9-0.779×ADF;RFV=DMI×DDM/1.29。

1.4 數據分析

試驗數據用Excel 2016進行整理,運用SPSS 22.0對數據進行方差分析與主成分分析,用Duncan法進行多重比較。主成分分析時,采用隸屬函數法對數據進行標準化處理,SP和SY采用公式1:Yi=(Xi-Ximin)/(Ximax-Ximin),NDF、ADF和ADL采用公式2:Yi=(Xi min-Xi)/(Xi max-Xi min)[11]。其中,Yi指第i指標的原始數據經轉化后的隸屬函數值;Xi指第i指標的原始測定值;Ximax為第i個指標的最大值;Ximin為第i個指標的最小值。

2 結果與分析

2.1 青稞秸稈產量與品質分析

由表2可知,NDF含量、ADF含量、ADL含量和RFV在品種(系)間差異不顯著,SY與SP在2個品種(系)間差異極顯著。密度對藏青3000的SY有極顯著效應,對14-3492的ADL有顯著效應,對其他指標的效應不顯著;肥料運籌僅對14-3492的SY有極顯著效應,對兩個材料的其他指標效應均不顯著;肥料與密度互作對2個品種(系)的ADL含量及SY有顯著或極顯著效應。密度對六棱品種藏青3000SY的影響大于肥料運籌,對二棱品系14-3492的影響則相反。

表2 參試品種秸稈產量與品質的方差分析(F值)

由表3可知,二棱品系14-3492的SP為6.34%,SY平均19 411.89 kg· hm-2,均顯著高于六棱品種藏青3000。隨著密度的增加,藏青3000的SY呈現先下降后上升的趨勢,B3(450×104株·hm-2)處理最大,為15 472.98 kg·hm-2。密度對14-3492的ADL含量影響顯著,密度最大時,ADL含量最低。肥料運籌對六棱品種的秸稈產量及被測品質指標均無顯著影響,以C3處理的SY最高、SP最低。二棱品系14-3492的SY在C3處理下產量最高,達21 266.67 kg·hm-2,極顯著高于C2處理。施肥模式對NDF、ADF和RFV的影響不顯著,但C1處理時NDF和ADF含量最低,RFV值最高,秸稈品質相對較優。

表3 參試品種的秸稈產量與品質

2.2 青稞秸稈產量及品質性狀相關分析

由表4可知,SY與SP、NDF呈正相關性,與ADF、ADL呈負相關;SP與NDF、ADF和ADL均正相關;NDF與ADF呈極顯著正相關,與其他指標呈不顯著正相關。

表4 青稞秸稈產量及品質性狀的相關系數

2.3 不同栽培模式下參試品種秸稈產量與品質性狀的綜合評價

綜合考慮NDF含量、ADF含量、ADL含量、RFV、SY和SP六個指標,對各性狀數據進行標準化處理與主成分分析,主成分矩陣與因子載荷矩陣見表5和表6。

表5 秸稈產量與品質性狀主成分分析

表6 因子載荷矩陣與特征向量

由表5、6可知,前3個主成分累計貢獻率達到了85.65%。其中第一主成分累計貢獻率為43.26%,NDF、ADF和SP載荷值較大(0.94、0.87、0.60),與秸稈營養品質關系密切;第二主成分的貢獻率23.64%,SY載荷值較大(0.78),與秸稈產量相關性高;第三主成分獻率為18.75%,ADL載荷值最大(0.86),與秸稈中不能被動物利用部分有關。根據特征向量,3個主成分可以用下列公式進行線性組合:F1=0.16X1+0.28X2+0.44X3+0.40X4+0.08X5,F2=0.66X1+0.37X2-0.12X3-0.31X4-0.41X5,F3=0.27X1+0.23X2-0.15X3-0.29X4-0.91X5。

依據3個主成分分值和對應的貢獻率,以公式F0=0.432 6F1+0.236 4F2+0.187 5F3為基礎進行不同栽培模式的綜合評價,各栽培模式的綜合得分與排名見表7。排名前10的處理組合中,二棱青稞品系14-3492的栽培模式出現9次,而六棱青稞品種藏青3000的栽培模式僅出現1次;排名第一的栽培模式是A2B1C1,即二棱品系14-3492密度300×104株·hm-2、基肥+拔節肥的肥料運籌模式。

表7 不同栽培模式綜合得分及部分性狀平均表現

3 討論與結論

3.1 品種、密度和施肥方式對青稞秸稈產量與品質的影響

白 婷等[11]研究發現,不同青稞品種間秸稈產量和品質指標存在顯著或極顯著差異。靳玉龍等[12]研究則認為,不同棱型的青稞秸稈的NDF、ADF和ADL差異不顯著。本研究條件下,二棱品系14-3492的SP和SY均比六棱品種藏青3000高。但秸稈纖維指標間差異不顯著,這與上述研究結果有部分相同,原因可能與供試材料或栽培條件有關。

趙小紅等[13]研究認為,增加密度會導致青稞NDF、ADF和ADL含量呈現出先上升后下降的趨勢;譚大明等[14]研究結果表明,適當提高播量可以顯著提高青稞SY。本研究中,密度對六棱品種藏青3000的SY影響顯著,隨著密度的增大,其SY呈先下降后上升的趨勢,中密度下SY最低,高密度下最高;密度對二棱品系14-3492的SY影響不顯著。這與前人研究結果不盡相同,推測與材料不同有關,不同青稞材料的分蘗成穗能力不同,使個體配置的光、溫、水等資源不同,進而影響秸稈產量和品質[15-16]。隨著密度增加兩個青稞材料均表現出SP下降和SY上升,RFV則在低密度時值最高,說明適當降低密度會導致SY降低,但其秸稈飼喂價值和蛋白質含量得到改善,這與趙 準等[17]的研究結果一致。在實際生產中,應根據不同棱型品種的生產特性、土壤肥力條件和種子質量等綜合考慮,控制適宜的密度,提高播種質量,協同秸稈產量與品質。

本研究中,僅二棱品系14-3492的SY在肥料運籌間的差異達到極顯著水平,參試材料其余各性狀在肥料運籌間的差異均不顯著。相同施肥量時,兩材料的SY均以基肥+拔節肥+穗肥模式最高,表明分階段多次施肥能更好地滿足青稞生長所需營養;基肥+拔節肥模式的RFV和SP最高,秸稈飼喂品質最好,說明拔節期施肥可提高青稞秸稈飼喂品質,與鞏 林等[18]的結論一致。

3.2 不同栽培模式的綜合評價

青稞秸稈產量與品質的形成是一個復雜的過程,受多因素影響,如品種特性、栽培技術、生態條件等,選擇配套的栽培模式,實現青稞秸稈產量與品質的協同提高是青稞生產的目標。本研究利用主成分分析將有信息重疊的多個指標降維、簡化成幾個獨立的綜合指標,既考慮單個變量的影響,又考慮各變量的相互關系,能更好地反應栽培模式的本質[19-20]。綜合得分排名前10的組合中,二棱品系14-3492出現了9次,藏青3000僅出現了1次。說明二棱品系14-3492比六棱品種藏青3000的秸稈更適宜用作飼料,較好地兼顧了秸稈產量與品質的關系。二棱青稞品系的處理組合A2B1C1和A2B3C3綜合排名為第1、2,即二棱品種14-3492有很強的自我調節能力,在低密度(300×104株·hm-2)與高密度(450×104株·hm-2)時搭配相應的施肥模式均能達到秸稈品質與產量最優化,低密度應選擇基肥+拔節肥的施肥模式,高密度選基肥+拔節肥+穗肥的施肥模式;六棱青稞品種藏青3000在低密度、基肥+拔節肥的施肥模式處理下可以協同提高秸稈產量與品質。總的來說,低密度應選擇基肥+拔節肥的施肥模式,基肥保證苗壯、蘗多,拔節肥促進分蘗成穗、提高成穗率;高密度種植可保證一定群體,分施拔節肥和穗肥可更好地保證秸稈生長的養分需求,協同秸稈產量與品質,有關其對籽粒產量相關指標效應的文章將后續發表。