平安地區小黑麥種質篩選

劉 晶, 杜明川, 李林秀, 趙明德, 王 偉, 杜文華

(1.青海省特色經濟植物高值化利用重點實驗室/生物技術與分析測試實驗室/青藏高原資源化學與生態環境保護國家民委重點實驗室/青海民族大學生態環境與資源學院, 西寧 810000;2.青海大學畜牧獸醫科學院, 西寧 810000; 3.甘肅農業大學草業學院, 蘭州 730070)

種子是農業的芯片,種業振興是當前關注的焦點[1],隨著青藏高原高寒牧區奶制品及畜牧業的發展,牧草缺口日益增大[2]。小黑麥(×TriticosecaleWittmack)是小麥屬(Triticum)和黑麥屬(Secale)植物經屬間有性雜交后形成的新物種[3]。趙方媛等[4]綜合不同播種密度下小黑麥、黑麥的生產性能以及營養品質,得出小黑麥在云貴高原具有一定示范推廣價值。代寒凌等[5]研究得出,與黑麥、燕麥相比,甘農2號更適于在合作地區推廣種植。小黑麥作為糧飼兼用型作物,不但生物量高、品質好,而且抗逆性強、對氮、磷利用率高、節省水肥[6],所以篩選適宜的小黑麥種質對青藏高原牧草業發展具有重要意義[7-8]。以往對小黑麥的研究大多集中在云貴高原、甘肅合作地區[4-5],尚未有青海平安地區關于小黑麥生產性能和營養品質的報道。

本研究以小黑麥品種中飼1048為對照,甘農2號、石大1號、甘農4號和小黑麥新品系C 25、ZHS 811為試驗材料,研究其在青海省平安地區的生產性能和營養品質,并利用灰色關聯度法進行綜合評價,以期篩選出平安地區最適宜種植的小黑麥材料,解決當地牧草短缺問題。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

平安試驗點位于青海省海東市平安區青海凱瑞農業科技有限公司優質飼草種質資源圃試驗站,海拔2 103 m,年均氣溫 7.4 ℃,年均降水量318 mm。土壤類型為灰鈣土,肥力均勻,土壤有機質20.25 g/kg,堿解氮123 mg/kg,速效磷30.28 mg/kg,速效鉀183.43 mg/kg,pH值為8.73,灌溉條件便利。 小黑麥播種日期為2021年4月17日。

1.2 試驗材料

供試材料為甘肅農業大學草業學院培育的飼草型小黑麥品種甘農4號、甘農2號、小黑麥新品系C 25,中國科學院西北高原生物研究所培育的新品系ZHS 811,石河子大學農學院培育的飼草型小黑麥品種石大1號,中國農業科學院作物科學研究所培育的飼草型小黑麥品種中飼1048為對照。

1.3 試驗設計

試驗采用隨機區組設計,條播,行距20 cm,播種深度3～5 cm,播量按照500萬苗/hm2計算而得,3次重復,小區面積5 m×3 m,試驗期間及時防除雜草。

1.4 測定指標及方法

1.4.1生產性能相關指標

草產量:根據鮮干比方法計算每個小區的干草產量[9-10]。

枝條數:開花期根據樣段法估計小區枝條數[7]。

株高:開花期刈割前進行。測量10個單株從地面至最高點的自然高度。10株的平均值作為該種質小黑麥的株高[7]。

1.4.2營養品質相關指標

采用凱氏定氮法測定粗蛋白含量(CP)[11],蒽酮比色法測定可溶性糖(SS)[12],范式洗滌纖維分析法測定酸性洗滌纖維(ADF)和中性洗滌纖維(NDF)[13]。

1.5 數據處理

利用SPSS 26.0軟件進行單因素方差分析及差異分析,檢驗小黑麥不同種質間生長性能及營養品質差異顯著性,通過灰色關聯分析篩選出最佳小黑麥種質[14-15]。

灰色關聯分析基本思想是根據各種質的各項指標與標準品的相似程度來判斷關聯程度。將6種小黑麥種質7項指標看作一個灰色系統整體。6種小黑麥種質以X表示,指標以k表示,參考數列記為{X0(k),k=1,2,……,m(m=7)},比較數列記為{Xi(k),i=1,2,……,n(n=6),k=1,2,3,……,m(m=7)},6種小黑麥種質7個指標均選擇最優值為參考數列[14-15]。

2 結果與分析

2.1 生產性能相關指標差異分析

方差分析結果(表1)表明,不同小黑麥種質間干草產量、株高和枝條數均存在極顯著差異,需要做多重比較。

表1 參試小黑麥種質有關指標的方差分析Table 1 Variance analysis of relevant indexes of Triticale germplasm tested

由圖1可知,參試小黑麥種質中,C 25的干草產量(10.20 t/hm2)最高,但與ZHS 811的干草產量(8.66 t/hm2)無顯著差異,顯著高于其他4個種質。

注:不同字母表示p<0.05差異顯著。下同。圖1 小黑麥種質間干草產量的差異Fig.1 Differences in hay yield among triticale germplasms

由圖2可知,石大1號株高(97 cm)最高,與ZHS 811株高無顯著差異,顯著高于其他種質;甘農4號的枝條數(680萬枝/hm2)最多,與甘農2號、C 25、石大1號、ZHS 811間無顯著差異,顯著多于對照中飼1048的枝條數(340萬枝/hm2),對照中飼1048的枝條數最少,顯著低于其他種質(圖2)。

圖2 小黑麥種質間株高和枝條數的差異Fig.2 Differences in plant height and number of branches among triticale germplasms

2.2 小黑麥營養品質相關指標差異分析

方差分析(表1)表明,小黑麥種質間營養品質(CP、ADF、NDF、SS)均存在顯著差異,需要做多重比較。根據圖3可知,參試小黑麥種質中,甘農2號的ADF含量(22.41%)最低,與甘農4號ADF含量(23.82%)差異不顯著,顯著低于其他4個種質。甘農2號的NDF含量(40.98%)顯著低于其他5個種質;C 25的NDF含量(46.25%)顯著高于其他5個種質。

圖3 小黑麥種質間營養品質的差異Fig.3 Differences in nutrient quality among triticale germplasms

甘農4號的CP含量(15.35%)最高,顯著高于其他種質,石大1號的CP含量(14.62%)次之,顯著高于其他3個種質,ZHS 811的CP含量(11.90%)最低,顯著低于其他種質。

ZHS 811的SS含量(9.06%)最高,顯著高于其他5個種質,甘農2號的SS含量(7.37%)次之,顯著高于其他4個種質,對照中飼1048的SS含量(3.55%)最低,顯著低于其他種質。

2.3 小黑麥生產性能與營養品質的灰色關聯度

根據2.2分析可知,小黑麥的指標有差異,無統一標準對小黑麥生產性能和營養品質進行比較,故需要進行綜合評價。根據灰色關聯度綜合評價法,可選擇平安地區6個不同種質小黑麥的7個指標最優值為最優標準品種[15],株高(97 cm)、干草產量(10.2 t/hm2)、枝條數(680萬枝/hm2),CP含量(15.35%)、ADF含量(22.41%)、NDF含量(40.98%)和SS含量(9.06%),通過計算可得表2。

表2 小黑麥種質間生產性能和營養品質關聯系數Table 2 Correlation coefficients of production performance and nutrient quality among triticale germplasms

根據小黑麥相關指標重要性分配權重[7](表3)。通過表2、表3計算得到表4,即在小黑麥種質材料中C 25和ZHS 811的生產性能與營養品質的相似程度最高,其他各項指標都較好,綜合排名靠前,對照中飼1048和石大1號小黑麥種質表現較差。

表3 標準小黑麥的構建及各項指標的權重Table 3 Construction of standard triticale and the weight of various indicators

表4 小黑麥種質間的加權關聯度Table 4 Weighted associations of the triticale germplasm

3 討 論

3.1 小黑麥種質間生產性能和營養品質的差異分析

由圖1、圖2可知,參試小黑麥種質中,C 25品系生產性能特點為干草產量最高,株高適中,枝條數較多。ZHS 811品系生產性能特點為干草產量較高,株高較高,枝條數較多。對照中飼1048生產性能特點為干草產量、株高最低,枝條數最少。這是因為飼草型小黑麥草產量受遺傳特性和外界環境條件影響較大,株高、抗病能力等取決于自身的遺傳特性[16],雖然株高、枝條數對草產量均有影響[16],但是枝條數對小黑麥草產量的影響更大[16]。因此,C 25獲得了較高的干草產量(10.2 t/hm2);ZHS 811的株高(89 cm),其枝條數(597萬枝/hm2)次之,也獲得了較高的干草產量(8.66 t/hm2)。對照中飼1048株高(78 cm)最低,枝條數(340萬枝/hm2)也較少,干草產量(3.89 t/hm2)最低。

由圖3可知,參試小黑麥種質中,C 25品系營養品質特點為CP含量、SS含量、ADF含量及NDF含量均較高。ZHS 811品系營養品質特點為CP含量最低,ADF含量較低,SS含量最高。對照中飼1048品種特點:CP含量較低,NDF含量最高,ADF較高,SS含量最低。這是因為不同小黑麥種質由于遺傳特性不同,營養品質存在顯著差異[17]。C 25的SS含量、CP含量都較高,更易被家畜所喜食。ZHS 811的ADF含量較低,SS含量最高,但是CP含量最低,可能家畜會喜食,蒙正兵等[18]在不同收獲期對飼用小黑麥青干草及青貯品質的影響研究表明,可溶性糖含量最高,發酵品質最優,所以推薦ZHS 811青貯以后效果更佳。作為對照,中飼1048的CP含量較低,NDF含量最高,ADF含量較高,SS含量最低,營養品質不佳,不建議在青海平安地區種植。

綜上所示,品系C 25、品系ZHS 811生產性能、營養品質俱佳,建議在平安地區種植。

3.2 小黑麥種質的綜合評價

利用灰色關聯度法對小黑麥種質進行綜合評價,結果表明,小黑麥品系中C 25和ZHS 811的生產性能與營養品質的相似程度最高,其他的各項指標都較好,綜合排名靠前;甘農4號和甘農2號的相似程度次之,其他各項指標也都較好,綜合排名僅次于C 25和ZHS 811;對照中飼1048和石大1號小黑麥種質表現較差;由此可見,小黑麥新品系C 25和ZHS 811更加適合在平安地區生長和種植。

4 結 論

通過對平安地區不同種質小黑麥生產性能和營養品質的差異分析得出,小黑麥品系中C 25和ZHS 811的生產性能(干草產量、株高、枝條數)和營養品質(CP、ADF、NDF、SS)等指標的表現都較好,且利用灰色關聯度法對小黑麥種質進行綜合評價得到,C 25和ZHS 811的生產性能和營養品質相似度最高,其綜合排名靠前;對照中飼1048小黑麥的生產性能及各項指標表現最差。由此可見,小黑麥品系中C 25、ZHS 811最適合在平安地區種植,并且品系ZHS 811由于可溶性糖的優勢,比較適合作為青貯飼料,對照中飼1048不適合在平安地區種植。