適合青貯的玉米品種生產性能篩選及營養價值評價

王 挺,張 力,張凡凡,黃嶸崢,李 肖,張玉琳,陳永成,趙建濤,馬春暉

(1.石河子大學動物科技學院,新疆石河子 832000;2.新疆農墾科學院作物研究所,新疆石河子 832000)

0 引 言

【研究意義】青貯玉米單位面積產能高,適口性好,營養價值豐富,是反芻家畜養殖中最重要的粗飼料之一。目前青貯玉米加工的主要途徑為調制全株玉米青貯飼料,全株玉米青貯飼料的營養品質及飼用價值受品種[1]、收獲期[2]、壓實度[3]等影響,其中品種是內在因素。選擇合適的品種種植尤為重要。【前人研究進展】雅玉79491及雅玉04889適宜在晉中盆地春季種植[4]。DB08和DK625在陜西關中地區具有更優良的生產性狀和推廣價值[5]。金玉818、黔玉3號及GX276的干物質含量與相對飼用價值較為突出,適合在畢節地區推廣[6]。河南地區京科青貯932和偉科106表現最佳[7];糧飼兼用型玉米品種大豐30、先玉1366綜合表現較好,適宜在河南地區種植[8]。廣州地區雅玉8號綜合性能表現最為優異[9]。中農大青貯67、金嶺18及青貯772在赤峰地區的生物產量和農藝性狀表現較好[10]。翔玉998、高玉2300及鐵研53的保綠性、品質等綜合性狀較好,適宜在西寧地區推廣種植[11]。大京九26、SN211及蒙青貯1812在固原地區表現最好[12]。正大808、云瑞10號及曲晨9號各項性狀表現較好,適宜在金沙江干熱河谷地區種植[13]。【本研究切入點】新疆青貯玉米品種較多,需采用隸屬函數綜合分析法評價優質品種。【擬解決的關鍵問題】選擇17個玉米品種(青貯專用型,糧飼兼用型,普通型)為研究對象,設置品種比較試驗,分析參試品種的產量、農藝性狀及營養品質差異。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗地位于新疆兵團第八師石河子市新疆農墾科學院作物研究所試驗田(44°22′N,88°30′E,海拔420 m),該地位于新疆北部,屬溫帶大陸性氣候,干燥少雨,冬季長而寒,夏季短而燥。年平均氣溫11.2～13.9℃,無霜期168～171 d,年降水量為125.0～207.7 mm,年日照時數為2 721～2 818 h。

參試材料為2020～2021年新疆廣泛種植的17個青貯用玉米品種,其中青貯專用型有8個,糧飼兼用型有1個,普通型有8個,部分玉米種子由新疆農墾科學院作物研究所提供,部分種子購于市場。表1

表1 參試玉米品種

1.2 方 法

1.2.1 試驗設計

2021年4月27日播種,小區面積19.8 m2,6行區,行長6 m,行距0.55 m,種植密度為75 000株/hm2,每個品種5個重復。播種當天滴出苗水750 m3/hm2,6月15日灌水1次,每隔12～15 d灌水1次,全生育期共計灌水6次,每次750 m3/hm2,共5 250 m3/hm2。共施尿素450 kg/hm2,磷酸一銨300 kg/hm2,硫酸鉀120 kg/hm2。出苗期防治地下蟲害1次,7月初和8月初隨水滴施吡蟲啉防治田間害蟲。

1.2.2 測定指標

1.2.2.1 生育時期、產量及主要農藝性狀

生育時期主要記錄參試玉米品種的出苗期、吐絲期、收獲期(1/2至2/3乳線期),以2021年4月27日(播種期)為初始日期折算各品種的全生育期。

測定干草產量及籽粒產量。干草產量:在小區內隨機選取10株粉碎,混勻后精確稱取1 000 g樣品(重復3次)于105℃下烘1 h后,于65℃烘干至恒重,稱取干重,計算干鮮比并折算干草產量(t/hm2)。籽粒產量:取10顆果穗剝離籽粒,混合均勻后精確稱取100 g籽粒(重復3次),將籽粒置于65℃下烘干至恒重后,計算籽粒含水量并折算籽粒產量(t/hm2)。

調查全株玉米的株高、穗位高、倒伏率、倒折率。株高:隨機選取10株,測量地表至植株頂端的距離(cm)。穗位高:隨機選取10株,測量地表至玉米穗柄的距離(cm)。倒伏率及倒折率:小區內倒伏數與倒折數占小區總株數的比例為倒伏率及倒折率,植株傾斜度大于45°但未折斷的植株為倒伏,果穗以下部位折斷的植株為倒折。

1.2.2.2 營養品質

營養指標的測定包含干物質(dry matter,DM)、淀粉(starch)、粗蛋白(crude protein,CP)、中性洗滌纖維(neutral detergent fiber,NDF)、酸性洗滌纖維(acid detergent fiber,ADF)、水溶性碳水化合物(water-soluble carbohydrates,WSC)、粗脂肪(ether extract,EE)、灰分(Ash),均使用國標法測定[14]。采用烘干法測定DM含量,采用蒽酮—高氯酸比色法測定starch含量,采用凱氏定氮法測定CP含量,采用范式纖維洗滌法(Van Soest)測定NDF、ADF含量,采用蒽酮—硫酸比色法測定WSC含量。

1.3 數據處理

使用Excel 2019對所得數據進行整理,使用SPSS 22.0軟件進行單因素ANOVA檢驗,多重比較使用Duncan法。

選擇產量(干草產量、籽粒產量)與營養品質(DM、Starch、CP、WSC、NDF、ADF)共8項核心指標進行隸屬函數綜合分析,其中干草產量、籽粒產量、DM、Starch、CP、WSC為正向指標,NDF、ADF為負向指標,求得各指標的隸屬度,計算各參試品種的總隸屬度,以總隸屬度的數值大小為依據對各參試品種的綜合價值進行排序(總隸屬度數值越大,綜合價值越高)。計算方法為(1)、(2)、(3)式[15]。

Ux正= (X-Xmin) / (Xmax-Xmin) .

(1)

Ux負= 1 -Ux正.

(2)

Ux總=Ux正+Ux負.

(3)

式中,Ux正為各參試品種中某一正向指標的隸屬度,X為該指標的檢測結果,Xmin為各參試品種中該指標的最小值,Xmax為各參試品種中該指標的最大值,Ux負為某一負向指標的隸屬度,Ux總為各參試品種的總隸屬度,即各參試品種所有正向指標的隸屬度與所有負向指標的隸屬度之和。

2 結果與分析

2.1 不同玉米品種的生育時期

研究表明,17個玉米品種的生育時期,播種期均為4月27日,出苗期均為5月8日。品種間吐絲期、收獲期及生長天數差異較大。新飼玉13號吐絲期最早(7月3日,播種后第67 d),桂青貯1號的吐絲期最晚(7月27日,播種后第91 d)。新飼玉13號的收獲期最早(8月21日),生長天數最短(116 d),桂青貯1號的收獲期最晚(9月17日),生長天數最長(143 d)。表2

表2 不同玉米品種的生育時期

2.2 不同玉米品種的產量及主要農藝性狀

研究表明,品種間干草產量、籽粒產量、株高、穗位高、葉片數及倒伏率均差異顯著(P<0.05)。干草產量最高的3個品種為恩喜愛298(70.33 t/hm2)、先玉1321(67.86 t/hm2)及先玉335(61.37 t/hm2),干草產量最低的品種為新玉15號(25.69 t/hm2)。籽粒產量最高的3個品種為新沃1號(10.75 t/hm2)、先玉1321(9.57 t/hm2)及新飼玉12號(9.35 t/hm2),籽粒產量最低的品種為屯玉168(5.95 t/hm2)。株高最高的3個品種為奧玉5102(359 cm)、桂青貯1號(351.66 cm)及新飼玉13號(337.67 cm),株高最低的品種為新玉15號(241.67 cm)。穗位高最高的3個品種為桂青貯1號(224.67 cm)、新飼玉12號(205.67 cm)及奧玉5102(183.00 cm),穗位高最低的品種為和育187(97.67 cm)。倒伏率最高的3個品種為新飼玉13號(36.98%)、奧玉5102(17.84%)及桂青貯1號(17.17%),先玉335、鄭單958、先玉1321、新引KWS2564、新玉15號、京科968及先糯玉335共7個品種未倒伏。倒折率最高的3個品種為桂青貯1號(9.73%)、奧玉5102(5.91%)及新飼玉12號(5.55%),新飼玉13號、新引KWS2564、新玉15號、先玉1321、鄭單958、鐵研53及屯玉168未倒折。表3

表3 不同玉米品種的產量及主要農藝性狀

2.3 不同玉米品種的全株營養品質

研究表明,品種間干物質(DM)、淀粉(Starch)、粗蛋白(CP)、水溶性碳水化合物(WSC)、中性洗滌纖維(NDF)及酸性洗滌纖維(ADF)含量差異顯著(P<0.05)。DM含量最高的3個品種為新沃1號(38.83%)、鄭單958(38.24%)及鐵研53(37.05%),DM含量最低的品種為和育187(24.16%)。淀粉(Starch)含量最高的3個品種為先玉335(32.77%)、恩喜愛298(32.37%)及先玉1321(31.22%),Starch含量最低的品種為和育187(23.75%)。CP含量最高的3個品種為京科968(9.00%)、新飼玉13號(8.92%)及先玉1321(8.84%),CP含量最低的品種為新玉15號(7.47%)。WSC含量最高的3個品種為先糯玉335(41.28%)、先玉335(34.24%)及新沃1號(29.32%),WSC含量最低的品種為奧玉5102(13.24%)。NDF最低的3個品種為鄭單958(43.93%)、先玉335(45.19%)及恩喜愛298(46.64%),NDF最高的品種為新飼玉11號(55.97%)。ADF最低的3個品種為京科968(24.96%)、先玉335(25.62%)及恩喜愛298(25.68%),ADF最高的品種為奧玉5102(40.56%)。表4

表4 不同玉米品種的全株營養品質

2.4 不同玉米品種的綜合價值評定

研究表明,先玉335表現最優。各參試品種綜合價值排序為先玉335(6.52)>先玉1321(6.11)>恩喜愛298(5.75)>京科968(4.75)>鄭單958(4.21)>新飼玉13號(4.20)>新沃1號(4.16)>先糯玉335(4.11)>新飼玉12號(3.84)>新飼玉11號(3.46)>鐵研53(3.34)>新引KWS2564(3.16)>桂青貯1號(2.86)>屯玉168(2.41)>和育187(2.32)>新玉15號(2.28)>奧玉5102(2.23)。表5

3 討 論

3.1 不同玉米品種的生育時期、產量及農藝性狀

研究表明,石河子地區無霜期為168～171 d,牧場青貯調制時間在8月中旬至9月中旬,17個參試玉米品種的生長天數在116～143 d,收獲期在8月21日至9月16日,均能滿足實際生產需要,考慮到種植成本,在選擇生長天數相對較短的品種同時還需兼顧產量與品質。產量是評價青貯玉米經濟價值的重要因素之一,可以反映青貯玉米的生產性能及適應能力[16]。研究中,17個參試玉米品種的干草產量及籽粒產量差異顯著(P<0.05),干草產量排名前3位的品種為恩喜愛298、先玉1321及先玉335,籽粒產量排名前3位的品種為新沃1號、先玉1321及新飼玉12號,這些品種在石河子地區具有較強的適應能力,可以表現出優良的生產性能。青貯玉米的株高、穗位高及葉片數是與產量相關性較大的農藝性狀[17]。株高與產量呈正相關[18]。研究中,株高在300 cm以上的多數品種(先糯玉335、先玉1321、恩喜愛298等)均能獲得較高的干草產量,然而與以往研究結果不同的是,奧玉5102及桂青貯1號雖然具有較高的株高,但其干草產量在17個參試品種中并不突出,可能是由于該年6～7月,石河子地區出現連續性大風天氣,導致植株出現一定程度的倒伏及倒折。研究發現,新飼玉11號的株高及穗位高均較為突出,在遭遇大風天氣后仍能保持較高的產量及較低的倒伏率與倒折率,植株的抗倒伏性還可能與莖粗及氣生根等性狀相關[8]具體原因還有待進一步研究。

3.2 不同玉米品種的營養品質

適時收獲是獲得高營養價值的關鍵,青貯玉米一般在乳熟末期至蠟熟初期收獲,此時全株含水量為60%～70%,能為青貯提供穩定的發酵環境,是調制優質全株玉米青貯飼料的最佳時期[19]。研究中17個參試品種均在1/2～2/3乳線期收獲,僅新玉15號及和育187的干物質含量在30%以下,其余品種的干物質含量均在30%～40%。青貯玉米中的淀粉能為反芻家提供60%～80%的能量需要,改善產奶量及乳品質,粗蛋白可以提供各類氨基酸,是反芻動物合成蛋白質的氮源,含量是衡量青貯玉米營養品質優劣的主要因素[20-22]。研究中,先玉335、恩喜愛298及先玉1321的淀粉含量顯著高于其他品種(P<0.05),且能達到國家一級標準[23](>28%),京科968、新飼玉13號及先玉1321的粗蛋白含量顯著高于其他品種(P<0.05),在營養品質方面表現較好。WSC既能豐富青貯玉米的能量濃度,還能為青貯發酵提供良好的底物環境,是乳酸菌高效繁殖的前提條件[24]。研究中17個參試玉米品種的WSC含量均較為豐富,能夠保障青貯正常發酵。NDF及ADF與反芻家畜的采食量及消化率呈高度負相關[25]。鄭單958、先玉1321、先玉1321及恩喜愛298的NDF含量達到國家一級標準(≤48%),先玉335、恩喜愛298及京科968的ADF含量達到國家一級標準(≤27%),青貯玉米中過高含量的NDF與ADF會阻礙反芻家畜瘤胃蠕動,降低消化率并導致采食量下降[26]。

4 結論

4.117個用于青貯的玉米品種的生育時期、產量、主要農藝性狀及全株營養品質差異顯著。生育時期中,新飼玉13號的收獲期最早(8月21日),生長天數最短(116 d);產量中,恩喜愛298的干草產量最高(70.33 t/hm2),新沃1號的籽粒產量最高(10.75 t/hm2);主要農藝性狀中,奧玉5102的株高最高(359 cm),桂青貯1號的穗位高最高(224.67 cm),先玉335、鄭單958、先玉1321、新引KWS2564、新玉15號、京科968及先糯玉335共7個品種未倒伏,新飼玉13號、新引KWS2564、新玉15號、先玉1321、鄭單958、鐵研53及屯玉168未倒折;全株營養品質中,新沃1號的DM含量最高(38.83%),先玉335的Starch含量最高(32.77%),京科968的CP含量最高(9.00%),先糯玉335的WSC含量最高(41.28%),鄭單958的NDF最低(43.93%),京科968的ADF最低(24.96%)。

4.2綜合價值排序為先玉335>先玉1321>恩喜愛298>京科968>鄭單958>新飼玉13號>新沃1號>先糯玉335>新飼玉12號>新飼玉11號>鐵研53>新引KWS2564>桂青貯1號>屯玉168>和育187>新玉15號>奧玉5102。先玉335、先玉1321及恩喜愛298品種的生產性能及營養品質表現較好,適宜在新疆地區作為用于青貯的玉米品種推廣種植。