鄂爾多斯高原北部一年兩季燕麥種植模式生產性能評價

李文龍，李峰，張仲鵑，王殿清，王歡，靳慧卿，特木熱，胡志玲，陶雅*

（1. 中國農業科學院草原研究所，農業農村部飼草高效生產模式創新重點實驗室，內蒙古 呼和浩特 010010；2. 黑龍江飛鶴乳業有限公司創新中心，北京 100015；3. 呼和浩特市農牧技術推廣中心，內蒙古 呼和浩特 010010；4. 巴彥淖爾市農牧局，內蒙古 巴彥淖爾 015000；5. 赤峰市寧城縣農牧局，內蒙古 赤峰 024200）

燕麥（Avena sativa）是禾本科一年生草本植物，也是重要的糧飼兼用型作物，具有產草量高、適口性好、營養豐富等特點，且其能夠耐寒、耐旱、耐瘠薄、耐鹽堿［1-2］，是公認的優質飼草類型。目前燕麥已成為我國北方地區建設栽培草地及南方地區冬閑田種植的首選飼用草種之一［3-4］。《“十四五”全國飼草產業發展規劃》中指出，截至2020 年，全國利用耕地種植優質飼草約533 萬hm2，飼草自給率不斷提升，但尚有近5000 萬t 的缺口［5］，與此同時，規劃中明確要增加飼用燕麥供給，建設優質飼用燕麥生產基地，并推廣優良適宜品種，配套相應栽培技術等手段，以提升飼用燕麥產量和營養品質［5］。由此可見，我國燕麥等優質飼草仍然供不應求，飼草產業發展前景向好。一年兩季燕麥種植模式有助于提高土地利用率、促進糧食增產增效，同時也是促進“藏糧于地、藏糧于技”戰略的重要措施，因此探究北方地區飼草一年兩季種植模式意義重大。有學者在我國北方地區創造了“春播燕麥+復種燕麥”的種植技術，為一季有余、兩季不足的氣候區解決了青綠飼草不足和土地利用率低下的問題［6］；徐龍等［7］在寧夏引黃灌區不同土壤肥力條件下實現了一年兩季飼用燕麥種植，且2 個供試燕麥品種均可產生十分可觀的經濟效益；高欣梅等［8］在興安盟地區開展了一年種植兩季燕麥試驗，結果表明兩季都能正常收獲籽粒或飼草，效益良好。鄂爾多斯高原日照時間長、光照充足、有效積溫較高且土壤質地良好，具有得天獨厚的燕麥種植優勢，因而具備一年兩季種植的潛力。當前鄂爾多斯高原地區應用的燕麥品種繁多，生產性能參差不齊，對于適宜該區域一年兩季種植的飼用燕麥品種篩選及其生產力、營養品質的綜合評價更是鮮有研究。鑒于此，本研究結合鄂爾多斯高原北部的氣候特點及土壤條件，從生育期、產量性狀、營養品質和飼喂價值等多個角度，對6 個國內外飼用燕麥品種開展了一年兩季燕麥種植模式（即春播燕麥收獲后復種燕麥）的適應性評價，旨在篩選出適合鄂爾多斯高原北部地區一年兩季種植的高產優質飼用燕麥品種，優化一年兩季燕麥生產模式，助力該地區飼草增產增效，實現農牧業高質量發展。

1 材料與方法

1.1 試驗區概況

試驗地位于內蒙古自治區鄂爾多斯市農牧業科學研究院綜合試驗站內。該地經緯度為110°06′ E，40°27′ N，海拔高度1080 m，屬溫帶大陸性半干旱季風氣候，年平均氣溫6.5 ℃，年極端氣溫-25.3～36.4 ℃，年平均降水量為311 mm，年平均無霜期135～150 d，≥10 ℃有效積溫3000～3200 ℃，年平均日照時長約3000 h。試驗地土壤理化性質見表1，2021年不同月份氣溫和降水量見圖1。

圖1 2019-2021 年試驗地月平均降水量和月平均氣溫Fig. 1 Mean monthly precipitation and mean monthly temperature in the test site from 2019 to 2021

表1 試驗地土壤理化性質Table 1 Physicochemical properties of the test site soil

1.2 試驗材料

供試燕麥品種6 個，其中國內品種3 個，國外品種3 個，品種及來源見表2。

表2 供試燕麥品種及來源Table 2 Oat varieties and sources for testing

1.3 試驗設計

本試驗前一年，在相同區域種植了19 個較為優良的飼用燕麥品種，并在對其生產性能進行綜合評價的基礎上，篩選出6 個綜合生產性能良好的飼用燕麥品種進一步開展一年兩季燕麥種植模式的生產性能研究。本試驗共分為兩部分，第一部分是春播燕麥品種生產性能評價試驗，第二部分是春播燕麥收獲后復種燕麥生產性能評價試驗，具體如下：

1）第一季春播試驗：試驗采用隨機區組設計，6 個品種，3 次重復，共設置18 個小區，每個小區面積為5 m×4 m=20 m2，小區間距0.5 m，周邊設1.5 m 寬保護行。2021 年4 月9 日播種，播種量為180 kg·hm-2，播種方式為條播，行距15 cm。播種時未施肥，5 月19日進行第一次灌溉，6 月9 日追施150 kg·hm-2尿素同時進行第二次灌溉。于7 月7 日大部分品種進入乳熟期后進行刈割取樣，留茬高度5～8 cm。

2）第二季復種試驗：試驗采用隨機區組設計，小區面積及設置同上。為了適應規模化生產需要，故應留出充分的時間用于第一季燕麥收獲和第二季燕麥播前整地，所以第二季播種時間為第一季燕麥收獲后一個月左右（2021 年8 月9 日），播種量、播種方式及行距同上。播種時未施肥，8 月13 日進行第一次灌溉，9 月8 日追施150 kg·hm-2尿素同時進行第二次灌溉。10 月10 日（初霜期后）進行刈割取樣，留茬高度5～8 cm，此時各品種的生育期為孕穗末期-抽穗期。

1.4 試驗方法

產量性狀：每小區避開邊際30 cm，隨機選取10 株燕麥植株，測量絕對高度［9］。每小區去除兩側各0.5 m，剩余面積全部刈割稱重，計算每hm2鮮草產量。從中均勻選取1 kg 新鮮樣品，65 ℃烘干至恒重并稱重，計算干鮮比和干草產量。

營養成分：將燕麥干草樣品粉碎過篩（0.425 mm）并混勻后用于燕麥粗蛋白（crude protein，CP）、中性洗滌纖維（neutral detergent fiber，NDF）、酸性洗滌纖維（acid detergent fiber，ADF）及鉀（K）含量的測定［10］；相對飼草質量（relative feed quality，RFQ）采用下列公式進行計算［10］：

式中：DMI為干物質采食量（dry matter intake，%BW）；DDM為可消化干物質（digestible dry matter，%DM）；BW為體重（body weight）；DM為干物質（dry matter）。

1.5 數據統計及分析

運用SPSS Statistic 26 進行數據統計分析，不同品種間通過One way ANOVA 分析差異顯著性，利用Tukey法進行多重比較，當P＜0.05 視為差異顯著。運用R 語言（版本4.1.2）對產量性狀和營養品質各指標進行Pearson 相關性分析并作圖。

通過灰色關聯度法對兩季各燕麥品種進行綜合比較評價［11］：

式中：εi（k）為關聯系數，|X0（k）-Xi（k）|代表X0（k）數列與Xi（k）數列在k點的絕對值差，minimink|X0（k）-Xi（k）|為二級最小差，maximaxk|X0（k）-Xi（k）|為二級最大差，ρ為分辨系數，本研究中ρ的取值為0.5。

等權關聯度：

權重系數：

加權關聯度：

式中：n為樣本數；參考數列X0選取干草產量、鮮草產量、干鮮比、株高、CP、RFQ 的最大值，選取NDF、ADF、K 的最小值。

2 結果與分析

2.1 一年兩季燕麥種植模式下不同品種產量性狀差異

一年兩季燕麥種植模式下6 個品種的產量性狀差異分析結果表明（表3），第一季不同燕麥品種的株高為96.77～121.77 cm，其中品種太陽神顯著高于品種領袖（P＜0.05）；第二季各品種株高為68.73～97.20 cm，青引1 號顯著高于甜燕麥、太陽神和貝勒（P＜0.05）。第一季各燕麥品種鮮草產量差異較大，太陽神高達43366.88kg·hm-2，而青燕1 號僅為21133.44 kg·hm-2，且品種間差異顯著（P＜0.05）；第二季燕麥鮮草產量總體低于第一季，其中品種貝勒為15333.41 kg·hm-2，顯著高于青燕1 號（10833.39 kg·hm-2）和太陽神（12208.39 kg·hm-2）（P＜0.05）；兩季鮮草總產量為31966.83～55575.27 kg·hm-2，大小依次為太陽神、貝勒、領袖、青引1 號、甜燕麥和青燕1 號。第一季6 個燕麥品種干草產量為8426.38～14287.07 kg·hm-2，其中品種領袖產草量較其他品種高11.05%～69.55%，且差異顯著（除太陽神外，P＜0.05）；第二季不同品種燕麥干草產量均低于第一季，為4927.07～7082.58 kg·hm-2，其中青引1 號顯著高于其他品種（除甜燕麥外，P＜0.05）；兩季干草總產量為13833.02～19679.96 kg·hm-2，大小依次為領袖、青引1 號、太陽神、貝勒、甜燕麥和青燕1 號。第一、二季6 個燕麥品種干鮮比分別是0.30～0.40 和0.32～0.54，其中第一季的青燕1 號顯著大于太陽神和貝勒（P＜0.05），而第二季青引1 號、青燕1 號和甜燕麥均顯著大于貝勒（P＜0.05）。

表3 一年兩季燕麥種植模式下不同品種產量性狀差異Table 3 Differences in yield traits of different varieties under the oat planting mode in two crops a year

2.2 一年兩季燕麥種植模式下不同品種營養價值差異

通過對兩季不同燕麥品種的營養品質進行分析可知（表4），第一季不同品種燕麥的CP 含量為8.19%～9.29% DM，品種間無顯著差異（P＞0.05）；第二季各品種CP 含量為12.12%～16.34% DM，其中貝勒的CP 含量顯著高于領袖和青燕1 號（P＜0.05）。第一季6 個品種燕麥的NDF、ADF 含量分別是51.47%～59.90% DM和30.00%～35.83% DM，且品種間含量大小趨勢基本一致，均以品種太陽神最高，顯著高于其他品種（P＜0.05），而第二季燕麥NDF、ADF 含量整體低于第一季，分別為39.60%～46.61% DM、19.49%～24.26% DM，其中太陽神的NDF 含量、青燕1 號的ADF 含量均顯著低于青引1 號（P＜0.05），綜合兩季燕麥來看，領袖和青燕1 號的NDF、ADF 含量相對較低。第一季燕麥K 含量為1.23%～1.87%，其中領袖、青引1 號、甜燕麥和青燕1 號均顯著低于太陽神和貝勒（P＜0.05），且K 含量都小于1.5%；第二季燕麥K 含量為1.67%～1.94%，青燕1 號顯著低于其他品種（P＜0.05）。結果顯示，第一季6 個燕麥品種的RFQ 為117.88～161.41，其中太陽神最小，較其他品種差異顯著（P＜0.05）；第二季各品種間RFQ 未達到顯著性差異（P＞0.05），為206.09～262.64，從大到小依次為太陽神、領袖、青燕1 號、甜燕麥、貝勒和青引1 號。

表4 一年兩季燕麥種植模式下不同品種營養品質差異Table 4 The difference in nutritional quality of different varieties under two oat crops a year planting mode

2.3 產量性狀與營養品質的相關性分析

綜合兩季6 個燕麥品種對其產量性狀和營養品質進行相關性分析（圖2），結果顯示：燕麥的植株高度、干草產量及鮮草產量彼此間呈極顯著正相關（P＜0.001），且三者均與干鮮比、CP、K、RFQ 呈顯著（P＜0.05）或極顯著（P＜0.01 或P＜0.001）負相關，與NDF、ADF 呈極顯著正相關（P＜0.001）；而干鮮比與NDF、ADF 呈極顯著負相關（P＜0.001），與CP、RFQ 呈極顯著（P＜0.01 或P＜0.001）正相關。此外，RFQ 與NDF、ADF 呈極顯著負相關（P＜0.001），與CP 呈極顯著正相關（P＜0.001）。

圖2 產量性狀與營養品質的相關性分析Fig.2 Correlation analysis between yield traits and nutrient quality

2.4 一年兩季燕麥種植模式下不同品種灰色關聯度分析

利用灰色關聯度法分別對第一季、第二季種植的6 個燕麥品種的9 個指標進行綜合評價（表5 和表6），對不同性狀指標賦予相應的權重系數（表5），按照其權重系數的大小得出第一季、第二季燕麥各指標在整個評價系統中的排序依次分別為：NDF、RFQ、CP、ADF、干鮮比、株高、K、干草產量、鮮草產量和RFQ、NDF、ADF、K、CP、鮮草產量、干鮮比、干草產量、株高，權重系數越大、排序越靠前，說明其越重要。進一步對兩季各燕麥品種進行關聯度分析（表6），關聯度越高、排序越靠前的品種則更接近理想品種，結果表明，第一季無論按照等權關聯度還是加權關聯度進行排序，6 個燕麥品種在鄂爾多斯高原北部的綜合生產性能強弱順序均為：領袖＞青燕1 號＞青引1號＞甜燕麥＞貝勒＞太陽神，而第二季按照等權關聯度和加權關聯度進行排序存在差異，各品種綜合生產性能強弱順序分別為：青引1 號＞青燕1 號＞甜燕麥＞領袖＞太陽神＞貝勒和青燕1 號＞青引1 號＞領袖＞甜燕麥＞太陽神＞貝勒。

表5 不同指標的權重系數及排序Table 5 The weight coefficient and ranking of different indicators

表6 一年兩季燕麥種植模式下各品種的灰色關聯度及排序Table 6 Gray correlation degree and ranking of each variety under two oat crops a year planting mode

3 討論

3.1 一年兩季燕麥種植模式下不同燕麥品種生產性狀分析

農藝性狀是反映作物生產性能的重要參數，而株高、干鮮比以及草產量等都是衡量燕麥生產能力的主要農藝性狀指標［11］。本研究中第一季6 個燕麥品種乳熟期平均株高為96.77～121.77 cm，高于新疆旱作地區同生育期燕麥的平均株高（86.22～109.11 cm）［12］，而第二季燕麥由于受到該地區光照、溫度等氣候因素的影響，生長發育時間受到限制，當其生長至抽穗期則需收獲，此時各品種的平均株高為68.73～97.20 cm，明顯高于吉林省西部地區同時期21 個燕麥品種的平均株高（68.11 cm）［13］，可見該地區燕麥的株高整體處于較高水平。李剛等［11］對晉西北農牧交錯區17 個飼用燕麥品種3 年的干草產量觀測結果顯示，不同飼用燕麥品種在抽穗期和乳熟期的干草產量變化范圍分別是3001.50～6547.47 kg·hm-2和4628.982～9730.860 kg·hm-2，而本試驗中，第一季不同飼用燕麥品種乳熟期的干草產量為8426.38～14287.07 kg·hm-2，第二季各品種抽穗期的干草產量為4927.07～7082.58 kg·hm-2，由此可見鄂爾多斯高原北部不同品種兩季燕麥干草產量整體高于晉西北農牧交錯區，從株高和產量的優勢可以看出該地區的土壤和氣候等條件有利于燕麥的生長發育，具備一年兩季飼用燕麥規模化生產的潛力；領袖和青引1 號分別為第一、二季6 個飼用燕麥品種中干草產量最高的品種，品種間株高和產量的差異，直觀的體現出了品種的優良遺傳特性及對當地環境的良好適應性，品種自身特性以及溫度、降水等氣候因素是造成品種間干草產量差異的主要原因［14-16］。此外，各品種兩季干、鮮草總產量分別為13833.02～19679.96 kg·hm-2和31966.83～55575.27 kg·hm-2，產草量最高的分別是領袖和太陽神，故當兩季選用相同品種且只考慮產草量的情況下，可優先選用領袖或太陽神。干鮮比反映了飼草的干物質累積程度和利用價值，同時也反映了飼草的含水量大小，干鮮比越大表明植株含水量越低，干物質積累越多［13，17-18］。本研究結果顯示，在相同的生長時間內，第一季青燕1 號的干鮮比顯著大于太陽神和貝勒（P＜0.05），而第二季青引1 號、青燕1 號和甜燕麥的干鮮比也顯著大于貝勒（P＜0.05），說明在相同生長時間內國產品種可以積累更多的干物質，其利用價值相對更高。

3.2 一年兩季燕麥種植模式下不同燕麥品種營養價值分析

牧草中的營養成分對家畜生長發育有著非常重要的作用，CP 是家畜所需營養的主要來源，NDF 和ADF 是影響飼草采食量和消化率的主要因素，通常飼草的CP 含量越高，NDF、ADF 含量越低，其營養價值就越高［14，19-20］；相對飼喂價值（relative feed value，RFV）和相對飼草質量（RFQ）常被用來評價牧草的飼用價值和品質，而用RFQ 來評價禾本科類牧草的品質較RFV 更加準確［21］，其數值越高，飼草的品質就越好。本研究中第一、二季不同品種燕麥的CP 含量分別為8.19%～9.29% DM 和12.12%～16.34% DM，二者分別與同時期黃土高原西部丘陵區的8.17%～10.99% DM［22］和吉林省西部區的15.70% DM 相近［23］，該指標可能與品種基因特性有關，但受種植區域緯度影響較小；綜合來看，兩季燕麥中領袖和青燕1 號的NDF、ADF 含量相對較低，RFQ 相對更大，飼草品質更佳，更有利于家畜反芻利用。通常進口燕麥草的K 含量普遍較低（不超過1.5%），主要用于飼喂圍產奶牛，而國內燕麥草的K 含量大多超過1.5%，主要用于飼喂干奶牛和泌乳牛，本研究第一季燕麥中領袖、青引1號、甜燕麥和青燕1 號均低于1.5%，因此將來可替代進口燕麥用于飼喂圍產奶牛；綜合來看，兩季燕麥中領袖和青燕1 號的K 含量相對較低，更適合用于生產低鉀燕麥。

研究結果表明，燕麥的株高、干草產量、鮮草產量與CP、K、RFQ 呈顯著或極顯著負相關，與NDF、ADF 呈極顯著正相關，說明燕麥產量性狀與營養品質之間呈負相關關系。隨著燕麥生育期的向后推進，盡管產量逐漸增加，但植株CP、K 含量下降而NDF、ADF 含量增加［24］，飼草品質也隨之降低，K 含量下降可能是由于后期燕麥植株干物質積累增加［25］，K 在干物質中所占比重便會下降。因此，在生產實踐過程中，在追求高產的同時，還要結合實際需求適時刈割，在保證高產的前提下兼顧飼草品質，實現綜合效益最大化。

3.3 一年兩季燕麥種植模式下不同燕麥品種生產性能綜合評價

單純地以草產量或幾種營養成分來判斷飼用燕麥的優劣不夠準確和全面，本研究對目標品種的生產性能進行綜合評價分析，進而篩選出適宜的品種，而灰色關聯度評價法能夠對不同指標進行綜合評價，且可以真實地反映出被評價對象的排名，排名越靠前，說明該品種越接近參考品種，綜合表現越好［3，26-27］。本研究選取了燕麥的9個主要指標，分別對6 個燕麥品種每一季的綜合生產性能進行了灰色關聯度分析。結果表明，所有評價指標中，NDF 和RFQ 的權重位居前兩位，因此在鄂爾多斯高原北部進行燕麥品種篩選時，應優先選擇纖維含量低、相對飼草質量高的品種；第一、二季各燕麥品種加權關聯度排名第一的分別是領袖和青燕1 號，其綜合生產性能相對更好，由此可見第一季領袖+第二季青燕1 號的種植模式，年干草產量可達19693.71 kg·hm-2，在保證飼草品質的前提下，提高了單位面積土地的收益，在鄂爾多斯高原北部以及同類型區域具有較大應用潛力。

4 結論

通過對鄂爾多斯高原北部一年兩季種植模式下6 個供試燕麥品種的產量性狀和營養指標進行綜合分析發現，不同燕麥品種對鄂爾多斯高原北部生態環境的適應性存在差異。基于4 個產量性狀和5 個營養品質指標分別對第一季、第二季各品種的綜合生產性能進行了評價，結果表明，兩季9 個指標在綜合評價系統中的權重大小排名前兩位的均是NDF 和RFQ；最適宜在鄂爾多斯高原北部作為第一季春播生產和第二季復種的燕麥品種分別為領袖和青燕1 號，二者在各自的生產周期均表現出良好的生產特性和區域適應性，因此，第一季春播領袖+第二季復種青燕1 號的種植模式可在鄂爾多斯高原北部以及同類型區域作為主推品種和生產模式種植推廣。此外，相關性分析表明，在生產實踐過程中要結合實際需求適時刈割，兼顧產量和品質，實現綜合效益最大化。