不同生育時期飼用谷子品質比較評價

郭 江， 孫穎琦 ， 姚旭航， 鐘 鑫， 甕巧云， 趙治海， 王小明， 劉穎慧， 袁進成

（1.河北北方學院，河北張家口 075000；2 張家口市農業科學院，河北張家口 075000）

谷子又稱“智能食品”或“營養谷物”，不僅可以提供糧食，秸稈也是很好的飼草，是重要的糧飼兼用作物。 谷子莖、葉、稈質地柔軟，營養豐富，適口性好，一直是牛、馬、羊等家畜的優質粗飼料（智慧等，2012）。谷子具有高的水肥利用率，可以適應不同的環境條件，耐病蟲害和抗環境壓力等優點。作為飼草專用作物谷子既可冬儲干草， 又可作青貯飼草，在美洲、澳洲等地區，作為專用飼草作物已有百年歷史（Curtis 等，1940）。Svirskis 等（2009）在立陶宛研究將谷子作為飼草作物的生產潛力發現， 其在飼草產量和品質方面優于當地傳統的大麥等飼草作物。 谷子的秸稈已經廣泛用于綿羊、小母牛等反芻動物的飼養， 在谷子為牛提供飼料時， 谷物中適當成分的維生素和礦物質可以提高牛的免疫力 （Xiaoyong 等，2020；Muthamilarasan等，2016）。 用谷子秸稈替代50%的玉米秸稈可提高羔羊的生長性能， 這與添加谷子秸稈提高了蛋白質合成代謝能力有關， 在育肥羔羊生產中具有一定的應用價值（Adugna 等，2020）。

目前我國對谷子研究大多集中在糧用上，一些作為飼草用的谷子也多為糧飼兼用品種， 而作為飼草專用的谷子品種還很少。 吳寶華等（2005）培育出優質高產糧飼兼用“蒙金谷1 號”，邱鳳倉等（2013）選育出高蛋白飼草專用型谷子品種青谷1 號，郝洪波等（2018、2016）選育出糧飼兼用型谷子品種衡飼1 號、 夏谷飼草專用品種衡谷20 號。國內對飼草谷子研究主要集中在栽培技術、 肥水管理上， 對飼草專用谷子缺乏多品種系統的品質性狀分析（智慧等，2012）。 隨著我國畜牧業的發展，糧改飼種植結構的調整，對優質飼草資源需求增加， 飼草谷子在我國主要牧區和農牧結合區發展迅速，對其研究逐漸成為熱點。本研究以張家口市農科院選育出的飼草專用谷子品種為材料，系統分析不同時期營養物質變化的動態規律， 并研究這些品質性狀的變異和相關性， 以期為優質飼草谷子品種鑒定、選育提供數據支持，為發展谷子飼草產業提供指導。

1 材料與方法

1.1 試驗材料 供試飼草谷9 個品種，分別為飼草谷2 號、飼草谷6 號、飼草谷7 號、飼草谷10號、飼草谷11 號、飼草谷14 號、飼草谷15 號、飼草谷16 號和飼草谷21 號， 均為張家口市農業科學院自主選育。以上9 個飼草品種為中早熟品種，積溫需求為2000 ～2300 ℃。

1.2 試驗設計 試驗分別于2021 年和2022 年兩年進行。 2021 年5 月5 日統一播種，2022 年5月15 日統一播種， 試驗地位于張家口市沙嶺子鎮。 該地區≥10 ℃年積溫2200 ～3500 ℃，無霜期110 ～140 d，年降雨量300 ～400 mm，屬中溫帶半干旱氣候。 試驗田為旱地，地勢平坦，土壤肥力中等。 檢測土壤有機質含量31.26 g/kg、 全氮131.82 mg/kg、全磷44.16 mg/kg、全鉀123.29 mg/kg。

試驗小區面積為28 m2（4 m×7 m），隨機區組排列，種植密度均為21 萬株/hm2，行距30 cm。 各小區間隔40 cm，3 次重復，人工條播種植，播種后及時中耕除草，各品種均未施肥和灌溉，其他管理同大田生產。

1.3 營養品質檢測 各小區隨機選取5 株，分別于開花期、 灌漿期和成熟期全株刈割， 留茬高度10 cm，將樣品送至烏蘭察布市易馬農牧科技有限公司進行營養品質測定，包括水份含量、淀粉、粗脂肪、 粗蛋白質和中性酸性洗滌纖維等指標。 各營養指標檢測采用近紅外掃描結合美國Dairy One 的數據庫測定。

1.4 數據分析 數據采用Excel 2010 整理，用SPSS 25.0 對數據進行單因素方差分析和鄧肯氏多重比較。

1.5 粗飼料分級 由于目前沒有谷子飼草分級標準，根據禾本科牧草分級標準進行，標準如表1 所示。

表1 禾谷類牧草品質分級標準

2 結果與分析

2.1 不同飼草谷子含水量變化分析 由圖1 可見， 不同品種不同生育時期植株水分含量存在差異， 植株的含水量隨著生育時期變化呈下降趨勢。多數飼草谷子開花期含水量較高， 為80.3%（飼草谷10 號）到68.83%（飼草谷15 號）；花后8 d 左右，飼草谷達到灌漿期， 此時飼草谷的含水量為76.87%（飼草10 號）到65.98%（飼草谷16 號）。 從開花期到灌漿期除飼草14 號含水量略有上升外（升高0.18%）， 其他品種含水量都下降， 降幅為6.43%～0.08%；從灌漿期到成熟期，飼草谷的含水量繼續呈下降趨勢， 飼草谷6 號降低幅度最大，為6.81%，飼草谷15 號降低幅度最小，為0.65%，飼草谷2 號和飼草谷14 號不降反略有小幅上升， 上升幅度分別為3.63%和1.41%。 一般青貯飼草的含水量要求在65%～75%，本試驗飼用谷子到灌漿期收獲，9 個品種的含水量為76.87%～65.98%， 基本符合青貯對含水量的要求；成熟期9 個飼草品種的含水量為77.41%～62.61%，除飼草谷16 含水量略低外（62.61%），其他品種含水量都滿足青貯需求。 綜上，在開花期到成熟期，大約每隔8 d 檢測含水量，水份降幅平均為3%～4%， 所以從含水量考慮，飼用谷子適合的青貯時期為灌漿末期到成熟初期，到完熟期飼用谷子的含水量大幅下降， 如飼草谷16號降低到28.12%，已經不適合直接青貯。

圖1 不同生育時期不同飼草谷子含水量的變化

2.2 不同飼草谷子主要營養成分含量變化 從表2 可見， 不同品種之間和不同收獲階段主要營養成分存在顯著差異。 9 個品種（飼草谷14 號除外）的粗蛋白質含量都為開花期最高，飼草谷2 號在開花期粗蛋白質含量達到最高， 為15.45%，其次是飼草谷10 號 （15.05%） 和飼草谷21 號（14.13%）；飼草谷在開花期的粗蛋白質含量明顯高于灌漿期和成熟期， 如飼草谷2 號開花期比灌漿期和成熟期粗蛋白質含量分別高4.06%和3.76%， 飼草谷10 號開花期比其他兩個時期高1.22%和2.04%。 不同飼草谷在成熟期收獲，蛋白質含量最高為飼草谷子10 號（13.01%），飼草谷14 號蛋白質含量為12.4%，含量最低的飼草谷15號蛋白質也能達到10.17%；不同品種淀粉含量在不同時期的變化規律表現不一， 有5 個品種表現高-低-高的趨勢，3 個品種表現為低-高-低的趨勢，1 個品種在三個生育期含量變化不大（9.76%～0.51%）， 其中飼草谷15 號和16 號淀粉在灌漿期達到最高，分別為9.76%和8.85%，淀粉含量最低的為灌漿期的飼草谷7 號 （0.71%） 和10 號（0.51%）； 開花期飼草谷7 號、15 號和21 號三個品種的單糖含量超過3%，分別為6.81%、6.81%和3.66%，灌漿期飼草谷10 號、11 號、15 號和16 號單糖含量超過3%，成熟期除飼草谷14 號單糖含量為4.17%外， 其他飼草谷的單糖含量均低于3%； 飼草谷水溶性碳水化合物含量為7.02% ～1.93%，不同生育時期沒有明顯的變化規律，同品種之間不同時期也差異顯著， 飼草谷7 號在開花期最高，達到7.02%，飼草谷2 號在開花期最低，為1.93%； 飼草谷子粗脂肪含量在不同品種和不同時期之間變化不大，為3.76% ～2.14%；飼草谷子灰分在不同生育時期和不同品種之間差異不顯著，為12.31% ～8.78%，最高值為灌漿期的飼草谷6 號，最低值為開花期飼草谷15 號；飼草谷不飽和脂肪酸最高值為開花期的10 號， 達到1.69%，最低值為灌漿期的2 號（0.57%）；飼草谷子總脂肪酸含量為2.90% ～1.55%， 分別為成熟期的16 號最高，開花期的6 號最低。

表2 不同飼草谷子主要營養元素含量 %

2.3 不同飼草谷子纖維素含量分析 由圖2 可見， 不同品種飼草谷子中性洗滌纖維含量差異明顯（64.81% ～49.89%），多數飼草谷子中性洗滌纖維含量在60%左右，其中含量最高的品種分別為飼草谷7 號、6 號、21 號、10 號、14 號和2 號，飼草谷16 號中性洗滌纖維含量最低，11 號和15 號也較低。 不同時期飼草谷子中性洗滌纖維含量變化明顯，多數品種中性洗滌纖維含量在開花期最低，到成熟期達到最高， 如飼草谷2 號、11 號、21 號、15 號和6 號，少數品種灌漿期達到最高值，如飼草谷7 號和14 號；酸性洗滌纖維和中性洗滌纖維的變化趨勢較一致，多數品種在開花期含量最低，到灌漿期或者成熟期達到最高值， 酸性洗滌纖維含量為41.5% ～31.9%，其中飼草谷15 號在灌漿期酸性洗滌纖維含量最低， 成熟期最高，16 號和21 號酸性洗滌纖維含量在灌漿期和成熟期均較低；不同品種飼草谷木質素含量為5.6% ～2.6%，飼草谷10 號在成熟期最高， 飼草谷15 號灌漿期最低； 非纖維碳水化合物含量為25.55% ～10.89%，多數品種不同時期在20% ～15%。

圖2 不同生育時期不同飼草谷子纖維素含量的變化

2.4 不同飼草谷子飼喂價值分析 由圖3 可知，不同飼草谷品種在不同時期泌乳凈能差異較小，為1.37 ～1.03 Mcal/kg，大多數品種泌乳凈能的總變化趨勢為開花期最大，灌漿期和成熟期降低，飼草谷15 號開花期泌乳凈能最高，飼草谷14 號灌漿期泌乳凈能最低；維持凈能在1.36 ～0.99 Mcal/kg，最高和最低值分別為成熟期飼草谷16 號和灌漿期的飼草谷14 號；增重凈能為0.78 ～0.45Mcal/kg，多數品種在0.55 ～0.63 Mcal/kg， 飼草谷16 在成熟期含量最高，飼草谷14 在灌漿期含量最低。

圖3 不同飼草谷子品種生產性能的綜合評價

由圖4 可知，開花期飼用谷子的相對飼喂價值要高于其他時期， 開花期的相對飼喂價值為111.83 ～98.62，灌漿期為120.98 ～85.4，成熟期為103.7 ～84.38。 總可消化養分也是大多數品種開花期最高，平均值為61.21%，成熟期最低，平均值為57.92%，灌漿期的總可消化養分平均值為58.61%。

圖4 不同生育時期不同飼草飼喂價值和總可消化養分的變化

2.5 不同飼草谷子微量元素分析 由表3 可知，不同飼草谷子微量元素含量有差異，但不明顯。 Ca為0.46%～0.78%，最高含量為成熟期的飼草谷15號，最低為灌漿期的飼草谷7 號，同一品種在不同生育期鈣的含量略有差異；P 含量為0.39% ～0.19%，最高含量為開花期的飼草谷10 號，最低含量為成熟期的飼草谷21 號以及開花期的飼草谷6號；Mg 的含量為0.42% ～0.21%，最高含量為開花期的飼草谷10 號，最低為灌漿期的飼草谷6 號和飼草谷2 號；K 含量為4.09% ～1.93%，飼草10 號開花期含量最高，飼草15 號灌漿期最低；S 含量為0.38% ～0.21%，飼草谷6 號開花期最高，飼草谷7號灌漿期和飼草谷6 號成熟期最低；Cl 含量的變異較大，為1.44% ～0.45%，飼草谷7 號成熟期最高，飼草谷15 號灌漿期最低。

表3 不同飼草谷子不同生育期微量元素分析 %

2.6 不同營養元素相關性分析 利用SPSS 軟件， 分析了飼用谷子主要營養物質以及和收獲期含水量的相關性（表4）。 結果表明，粗蛋白質和含水量顯著正相關（.420*），和淀粉顯著負相關（-.385*）；淀粉含量和粗蛋白質負相關，和水溶性碳水化合物顯著正相關（.439*）和單糖極顯著正相關（.525**），和酸性以及中性洗滌纖維極顯著負相關（分別為-.695**，-.726**），和總可消化養分以及相對飼喂價值呈顯著正相關 （分別為.466*，.747**）；水溶性碳水化合物和單糖的相關趨勢與淀粉相似，都與淀粉正相關、總可消化養分以及相對飼喂價值呈顯著正相關， 與酸性以及中性洗滌纖維極顯著負相關，它們均與粗蛋白質不顯著相關；粗脂肪只和總可消化養分呈極顯著正相關（.493**）；中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維與淀粉、 水溶性碳水化合物、單糖、總可消化養分以及相對飼喂價值呈極顯著負相關，與含水量相關性小；總可消化養分和相對飼喂價值（.798**）、淀粉（.672**）、水溶性碳水化合物（.466*）、單糖（.684**）、脂肪（.493**）都呈極顯著正相關，與酸性洗滌纖維（-.786**）以及中性洗滌纖維（-.792**）極顯著負相關。

表4 不同營養元素相關性分析

3 討論

作為飼用谷子，可以直接青貯，也可以收獲干草做成顆粒狀干草飼料。 如果將飼用谷子直接青貯，含水量是重要的評價指標，一般青貯飼草的含水量要求為65% ～75%（姜慧敏和布仁圖雅，2014）。 本試驗結果表明，多數飼草谷子開花期含水量較高，大多數超過75%，到了灌漿期，多數品種的含水量在76.87% ～65.98%， 基本符合青貯對含水量的要求， 成熟期9 個飼草品種含水量為77.41% ～62.61%， 含水量也基本滿足青貯需求。綜上，考慮含水量要求，飼用谷子適合的青貯時期為灌漿期到成熟初期， 而完熟期飼用谷子的含水量大幅下降已經不適合青貯（結果未列）。 粗蛋白質含量是反映飼草營養價值的重要指標，粗蛋白質含量越高，飼草的飼用價值越大。 本試驗所有飼草谷子蛋白質含量表現都非常優異，粗蛋白質含量最低的品種也超過10%，優于一些糧用谷子品種（智慧等，2012）。 粗蛋白質含量變化趨勢為開花期最高，隨著生育期的延長，灌漿期有所降低，成熟期降到最低，這一趨勢和Neville 等（2006）研究結果一致。 纖維素含量的變化趨勢和蛋白質正好相反，隨收獲時期延長，纖維素有增加的趨勢。 本試驗不同品種和不同時期飼草谷子淀粉含量在9.76% ～0.51%。 在開花期和灌漿期有部分品種單糖含量超過3%，成熟期大多數品種單糖含量不超過3%。 總體看飼用谷子的水溶性碳水化合物含量較低，為1.93%～7.02%，遠低于黑麥草（約30%），也低于一般禾谷類飼草水溶性碳水化合物（10%～15%）（許瀚林等，2020；李志強，2013；黃德君等，2011）。牧草青貯主要靠發酵其中的碳水化合物（水溶性碳水化合物和單糖）產生乳酸，如果牧草中水溶性碳水化合物不足，很難單獨青貯。從本試驗結果可知，飼草谷子的水溶性碳水化合物和單糖都低于多數禾谷類飼草， 所以在青貯時需要添加糖分（黃德君等，2011）。

根據禾谷類牧草的分級標準，如果嚴格按照分級標準進行評定（姜慧敏和布仁圖雅，2014），本試驗所有飼用谷子品種在不同生育時期收獲均可以滿足三級標準。有些飼草谷子如飼草谷2 號在開花期除相對飼喂價值較低， 其他指標都滿足二級標準，飼草谷21 號和飼草谷10 號在開花期總可消化養分和粗蛋白質均符合二級標準。 綜合含水量、主要營養物質以及相對飼喂價值等指標，飼草谷在灌漿期末期到成熟初期收獲可以達到品質最佳，9 個飼草谷品種以飼草谷2 號、 飼草谷10 號和飼草谷21 號品質最優。 總體看來，張家口市農科院篩選的飼草谷蛋白質含量高，微量元素含量充足，比已有報道的夏播飼草谷和青貯玉米有一定的優勢（郭帥等，2021；彭安琪等2019），但是本研究中飼草谷的纖維素含量較高， 這也是影響飼喂價值的主要因素，以后在品種選育中需要改良。