三峡库区10个青贮玉米品种生产性能及营养价值综合评价分析

张 健，黄德均，唐 露，高立芳

（重庆市畜牧科学院，重庆 荣昌 402460）

随着居民生活水平的提升及膳食结构的改变，人们对畜禽产品的需求量不断增加，饲料粮的需求量也随之攀升[1]。2015年“中央一号”文件提出，加快草牧业发展，开展“粮改饲种养结合模式试点”，2019年“中央一号”文件进一步提出了“实施奶业振兴行动，合理调整粮经饲结构，发展青贮玉米、苜蓿等优质饲草料生产”[2-3]。重庆市畜牧业“十三五”规划也指出：推广青贮玉米、甜高粱(Sorghum dochna)、皇竹草(Pennisetum sinese)等饲草料规模化种植，提高优质饲草生产供给能力。其中，青贮玉米(Zea mays)因其生物产量高、适口性好、营养价值高、非结构性碳水化合物高等优点已成为畜牧业发展中的主要饲料来源，据悉，1亩(约合667 m2)青贮玉米相当于3亩籽粒玉米[4-6]。青贮玉米品种繁多，各区域适应性不同，重庆本土选育的青贮玉米品种较少，因此，开展引进试种示范，筛选出适宜三峡库区种植高产优质品种具有重要意义。目前，研究者在全国范围内都开展了相关工作。陈桂兰等[7]综合产量、株高、发病率、抗性等重要农艺性状筛选出一批适宜桂中地区种植的青贮玉米品种，如桂青贮1号、正大999、华优168等。陈淑萍等[8]根据生物产量、农艺性状、品质及抗逆性等筛选出适宜海河低平原种植的优良青贮玉米品种，如中地175、先玉335等。田宏等[9]结合株高、生物质产量及营养品质筛选出适宜湖北地区种植的品种雅玉8号。王振南等[10]筛选出在鲁南地区种植的青贮玉米品种恩喜爱。任伟等[11]应用模糊概率法从12个青贮玉米筛选出适宜黄淮海区种植的品种大京九26号和柳玉3号。青海旱地适宜推广品种为豫玉22[12]。而重庆三峡库区在青贮玉米引种栽培的研究报道很少，且青贮玉米产量、农艺性状或各营养成分多样，变化趋势不一致，需采用综合客观的评价方法进行品种筛选。

传统的评价方法只是就某一方面进行分析，从而造成盲目引种，给生产造成了较大损失，灰色关联度分析法克服了单一指标片面性的问题，可对青贮玉米新品种的各个性状进行综合分析，从而客观准确筛选出最佳品种[13]。目前，灰色关联度在青贮玉米[14]、甜高粱[15]、苜蓿(Medicago sativa)[16]、黑麦草(Lolium perenne)[17]、三叶草(Trifolium repens)[18]、燕麦(Avena sativa)[19]等重要饲草上进行了应用，为青贮玉米引种栽培研究提供了科学方法。因此，本研究应用灰色关联度分析方法，结合产量、饲用品质及农艺性状等来构建青贮玉米评价体系模型，综合评价三峡库区试种青贮玉米品质，旨在筛选出三峡库区适应性强、表现优异的青贮玉米品种，解决当地日益突出的草食畜牧业快速发展与优质饲草短缺的矛盾，实现草畜平衡，为草食畜牧业发展奠定坚实的物质基础。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试材料为国家审定的青贮玉米品种(表1)，其中“重艮166”来自重庆农投种业农作物种子工程研究院有限公司，“大爱111”来自重庆大爱种业有限公司，渝青玉3号来自重庆市农业科学院，其余7个品种全部购自北京百斯特草业公司。

1.2 试验地概况

试验地在三峡库区重庆境内云阳县 (30°82'39" N，108°69'55" E)，海拔789 m，属亚热带季风气候区，气候温和、四季分明、雨量充沛，2018年平均气温19.14 ℃，常年日照时数1 728 h，年无霜期304 d，年降水量1 145 mm。土壤基础肥力为有机质17.2 g·kg-1，全氮 1.12 g·kg-1，全磷 1.65 g·kg-1，全钾 30.6 g·kg-1，有效氮 83 mg·kg-1，有效磷 5.34 mg·kg-1，有效钾101 mg·kg-1，pH 为 7.6。

表 1 试验青贮玉米品种Table 1 The silage corn varieties in the experiment

1.3 试验方法

1.3.1 试验设计及田间管理

试验进行随机区组设计，3次重复，每个品种1个小区，小区面积15 m2(3 m × 5 m)。2018年3月28日播种，播种前旋耕整地，施入基底肥发酵牛粪45 t·hm-2；三叶期间苗，五叶期定苗，每小区88株。播种前灌溉增加底墒，分别于抽雄期和灌浆期灌水(透灌)1次，于4月中旬、5月底人工除草1次。试验地周围设置保护区，青贮玉米品种在乳熟期至蜡熟期(乳线1/2)时收获。

1.3.2 测定指标及方法

产量测定：当年7月21日乳熟期至蜡熟期(乳线1/2)时各小区全株刈割，留茬高度10 cm，收获后立即称鲜重。从每小区选取10株全株粉碎，称取1 kg样品，105 ℃杀青30 min，65 ℃烘干至恒重，称干重算取含水量，并结合鲜重计算干物质含量。

农艺性状测定：收获前每小区随机选取10株，分别测量其株高、穗位高、叶长、叶宽、茎粗、收获时绿叶数。株高测取由地表至雄穗顶端的绝对高度，穗位高测取地表至果穗第一着生节处的绝对高度，茎粗为雌穗下第2 - 3节的茎直径长度，叶部性状选取穗位叶，叶长为叶舌至叶尖长度，叶宽选最宽处测定。

茎穗叶比重及干鲜比测定：收获时随机选取5株称取鲜重，之后将其穗、茎、叶分开，果穗105 ℃杀青2 h，茎、叶105 ℃杀青30 min，65 ℃烘干至恒重并分别称干重，计算茎穗叶比重。

穗 (茎、叶)比重 = 穗 (茎、叶)干重/(穗 + 茎 + 叶)干重。

饲草品质测定：刈割时从每个小区随机取选取5株玉米，粉碎后随机选取1 kg样品，装入牛皮信封，105 ℃杀青30 min，65 ℃烘干，干样用于营养品质测定。粗蛋白(crude protein, CP)、粗脂肪(ether extract, EE)、粗纤维(crude fiber, CF)、粗灰分(crude ash, Ash)等依据《饲料分析与检测》[20]测定。

1.4 数据统计与分析

利用Excel 2013进行数据统计，用SPSS 21.0软件进行方差分析及多重比较分析。

综合评价采用灰色关联度分析，将所有参试品种视为一个灰色系统，各性状视为系统中的一个因素。把青贮玉米品种的选育目标与实际生产需要结合起来，设置各指标的参考数列，记为，各项指标作为评价指标为比较数列，即参评指标观测值集合，记为粗蛋白及中酸性洗涤纤维等指标进行权重比较，以此为基础构建综合评价模型，参照玉米[21]及紫花苜蓿[22]做灰色关联度分析。ρ为分辨系数，ρ∈(0,1](通常情况取值为0.5)，此处取值0.5。首先将原始数据进行无量纲化处理，运用灰色系统关联度理论的权重决策法，并根据公式(2)、(1)、(3)，分别求出各自的绝对离差[Δi(k)]、关联系数[ωi(k)]、等权关联度(γi)；参考判断矩阵法给各指标赋权重(ωi) (公式 4)，之后根据公式 (5)计算加权关联度 (γ'i)。根据关联度分析原则，关联度越大，则参试材料越接近参考组合，其综合性状评价表现越优；关联度越小，表明参试材料远离参考组合，综合性状表现越差。

2 结果与分析

2.1 不同青贮玉米品种间生产性能比较

不同青贮玉米品种的干草产量有所差异(表2)。干草产量最高的为Ⅲ，达30 636.16 kg·hm-2，其次表现较好的为Ⅶ、Ⅷ，分别为28 750.39、28 495.90 kg·hm-2。此外，Ⅰ、Ⅳ、Ⅵ表现也较好，以上6个品种间差异均不显著(P ＞ 0.05)。其余4个品种间无显著差异，但均显著低于Ⅲ(P ＜ 0.05)。10个品种中表现最差的为Ⅸ，仅23 169.69 kg·hm-2。株高表现最好的为Ⅳ、Ⅲ，分别高达311.93和310.67 cm；表现较好的为Ⅶ，也高达294.75 cm；而10个品种中，表现最差的为Ⅴ和Ⅷ，其株高分别仅为238.35和238.45 cm，二者差异不显著(P ＞0.05)；其次表现较差的为Ⅸ和Ⅹ。

表 2 不同青贮玉米品种间生产性能Table 2 Production performance of different silage corn varieties

叶和穗在植株中所占比例的高低直接关系到青贮玉米的品质。10个品种中，除Ⅵ外，其他所有品种穗重所占比例均高于茎和叶，其次是茎，叶所占比例最低(表2)。穗比重的变化范围为0.41～0.52，Ⅵ的比值显著低于其他品种(P ＜ 0.05)，而其他品种间均无显著差异(P ＞ 0.05)。其中比值较低的还有Ⅳ和Ⅹ，均为0.46，比值最高的为Ⅲ，为0.52。叶比重变化范围较大，为0.11～0.19。其中，比值最低为Ⅶ，仅为0.11，Ⅰ、Ⅲ和Ⅴ表现一致，皆为0.15。而比值最高的为Ⅱ，达0.19。茎比重变化范围为0.32～0.43，各品种中最高的为Ⅶ和Ⅵ，分别为0.42、0.43。而Ⅷ、Ⅱ和Ⅲ则相对较低，分别为 0.32、0.33、0.33。

2.2 不同青贮玉米品种农艺性状

各品种间穗位高的表型值与株高较为一致(表3)。株高最高的Ⅳ和Ⅲ(表2)，其穗位高值也较高(表3)。其中，Ⅵ和Ⅶ的穗位高最低，分别为79.94、79.37 cm。10个青贮玉米的品种叶长变化范围在99.04～123.05 cm；其中，Ⅷ的叶长最高，高达123.05 cm，其次表现较好的为Ⅳ，为111.86 cm；Ⅰ的表现最差，仅为99.04 cm，但与除Ⅷ外其他几个品种间无显著差异(P ＞ 0.05)。叶宽最宽的为Ⅲ，宽达13.80 cm，但与Ⅶ、Ⅱ、Ⅵ、Ⅷ和Ⅴ这5个品种间的差异并不显著；表现最差的为Ⅳ，仅为10.49 cm。茎粗的变化范围为9.58～11.53 cm，表型值最高的为Ⅴ，显著高于Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ、Ⅸ、Ⅹ这5个品种；表型值最低的为Ⅵ，仅为9.58 cm，与除Ⅴ外其他几个品种间无显著差异(P ＞ 0.05)。收获期绿叶数变化范围为11.01～14.01，Ⅲ青绿叶片最多，达14片，Ⅶ青绿叶片最少，有11片，青绿叶片多则品质较好、持绿性也长，利于收获。

2.3 不同品种青贮玉米品种营养品质比较

各品种粗蛋白含量表现值均较高，均达到一级青贮玉米(≥ 7%)水平(表4)。其中，粗蛋白含量有两个品种大于10%，最高的为Ⅶ，高达10.40%，其次Ⅲ为10.04%，二者差异不显著(P ＜ 0.05)；含量最低的为Ⅹ，为8.26%，较低的为Ⅷ和Ⅳ，分别为8.61%、9.16%。粗灰分含量的变化范围为4.09%～5.68%，含量最低的为Ⅰ，仅为4.09%，显著低于Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅷ和Ⅸ(P ＜ 0.05)；较低的Ⅹ、Ⅱ，分别为4.28%、4.29%；含量较高的品种为Ⅴ和Ⅳ，其含量分别高达5.68%、5.19%。10个青贮玉米品种的粗脂肪含量变化范围为2.02%～2.97%，含量最高的为Ⅵ，高达2.97%；较高的为Ⅱ、Ⅶ、Ⅳ，分别为2.93%、2.82%、2.64%，三者无显著差异(P ＞ 0.05）；含量较低的品种为Ⅲ、Ⅸ，其含量均为2.02%。

表 3 不同青贮玉米品种农艺性状Table 3 Agronomic traits of different silage corn varieties

表 4 不同青贮玉米品种营养品质Table 4 Nutrient composition of different silage corn varieties

粗纤维、酸性洗涤纤维及中性洗涤纤维含量最低的皆为Ⅵ，分别为18.62%、22.55%、40.49%，三者含量较低的为Ⅶ和Ⅰ，分别为19.41%和19.74%(CF)，23.01%和 23.92%(ADF)，42.59%和 42.42%(NDF) (表5)。根据国家标准GB/T 25882-2010对青贮玉米营养品质的等级划分，其中ADF含量小于23%和26%的品种各1个，分别为Ⅵ及Ⅶ，含量大于29%的有4个；NDF小于45%的有3个，分别为Ⅵ、Ⅶ和Ⅰ，小于50%大于45%的有4个，分别为Ⅱ、Ⅴ、Ⅷ和Ⅹ，没有大于55%的品种。总体而言，一级品种有2个。

钙含量的变化范围为0.27%～0.47%，其中含量最高的两个品种为Ⅲ和Ⅴ，分别为0.47%、0.46%。而含量最低的为Ⅹ，仅为0.27%，显著低于上述两个其他品种(P ＜ 0.05)。与钙相比，磷的含量变化范围较小，变化幅度为0.06，其中含量最高的为Ⅱ和Ⅶ，均高达0.27%，含量最低的则为Ⅹ，为0.21%。

表 5 不同青贮玉米品种的关联度及排名Table 5 The rank and relational grade of silage corn varieties

2.4 不同青贮玉米品种生产性能与品质的灰色关联分析

本研究采用灰色关联度理论，选取干重、株高、叶长、叶宽、茎粗、粗蛋白及中酸性洗涤纤维等指标的平均值进行灰色关联度分析，采用判断矩阵法计算各参试品种的加权关联度，加权关联度值反映了参试品种与最优指标集的差异大小，关联度大，表明该品种与最优指标集的相似程度高，反之则差异大。利用公式计算等权关联度，Ⅲ的青贮玉米品种最大(0.673 4)，综合性能最好，为最优材料；其次分别为Ⅷ和Ⅶ，等权关联度分别为0.652 1、0.643 2(表5)。Ⅹ的等权关联度最小，为0.523 4，综合表现最差。本研究采用判断矩阵法，由公式计算各指标对应的权值，赋予各性状不同权重：ω干重= 0.104 1，ω株高= 0.078 2，ω穗位高=0.067 4，ω叶长= 0.062 6，ω叶宽= 0.069 3，ω茎粗=0.065 8，ω粗灰分= 0.054 8，ω粗脂肪= 0.060 9，ω粗蛋白=0.069 3，ω钙= 0.058 4，ω磷= 0.065 6，ω粗纤维=0.057 0，ω酸性洗涤纤维= 0.057 4，ω中性洗涤纤维= 0.064 0。根据公式(5)计算加权关联度。结果显示，综合性能最好的品种依次为Ⅲ、Ⅷ和Ⅶ，表现最差的仍为Ⅹ。由此可知，加权关联分析结果与等权关联分析结果基本相似(表5)。

3 讨论与结论

由于遗传效应、生态环境、水热条件以及栽培管理措施等多种因素对作物的产量和品质都有较大影响，所以，在某一特定地区通过田间试验进行优良品种的综合评价和筛选很有必要[23]。因此，本研究为三峡库区的“粮改饲筛选出高产质优的青贮玉米品种，对10个品种进行了综合评价分析。在选择的评价指标中，干草产量是衡量青贮饲料能量价值大小的主要指标；株高是反映禾本科牧草生长发育情况以及生产潜力的主要指标之一，与产量显著正相关；茎叶穗比与青贮玉米营养品质密切相关，穗、叶比重越大则营养物质含量高；粗蛋白、粗灰分、粗脂肪含量的高低是衡量饲草营养价值的重要指标，三者含量越高，表明牧草营养品质越好；而粗纤维、ADF和NDF则是评价牧草被采食潜力和消化率的国际通用指标，其含量越低，粗饲料品质越好；叶长、叶宽、茎粗及绿叶数等指标与生物产量及营养品质具有一定相关性。因此，本研究选择上述指标对10个品种青贮玉米的生产性能及营养价值评价符合客观规律及生产实践需求。

在生产性能研究方面，生物产量是青贮玉米生产中最重要的指标，不同产草量可以反映不同品种的生产性能及适应性[24]。本研究中，10个参试青贮玉米中干草产量表现最好的为渝青玉3号，产量约达30 t·hm-2，比处于第2、3位的品种具有一定优势。研究表明，青贮玉米的生物产量与株高、穗位高、茎粗、绿叶数等重要农艺性状显著正相关[25]。就农艺性状与其他品种相比，渝青玉3号其穗位高、穗比重、绿叶数、叶片数4项指标都排在首位表现最佳，株高、茎粗和叶长都排在第2位表现较好，由此侧面验证了渝青玉3号产量最佳的原因。此外，渝青玉3号是重庆农科院本土选育的国审品种，其更能适应重庆地区生长环境，生长优良也是其表现佳的原因之一。在进行表型及农艺性状筛选时，对高生物产量的青贮玉米，可选用株高、秸秆产量及籽粒产量3个指标进行辅助选择，并提出高产质优的青贮玉米品种在抗倒伏的情况下，同时表现出植株高大、穗位较高、秸秆干物质含量高、果穗行数多，单株绿叶数适中等共同特征[26-27]。本研究中，青贮玉米表现为株高、穗位高较高、秸秆越粗壮、收获期绿叶数较多时，其产量也相对较高，该结果与前人研究[25-27]一致。

青贮玉米营养品质由多个指标组成，常由粗蛋白、粗脂肪、粗灰分、中/酸性洗涤纤维的含量来判定，主要利用单一营养指标评价或综合指数评价两方面。在众多评价指标中，粗蛋白是青贮玉米品种判定的重要指标，其次是中/酸性洗涤纤维。我国青贮玉米品种审定明确要求，合格的青贮玉米品种其CP ≥ 7%，NDF ≤ 55%，ADF ≤ 30%，通常而言，粗蛋白含量越高、中/酸性洗涤纤维含量越低，其饲用品质越高。本研究中所有参试品种粗蛋白含量均大于7%，中性洗涤纤维含量均小于55%，酸性洗涤纤维有仅有两个品种含量大于30%，表明该10个品种在三峡库区特定生态环境下，有较好适应性。但目前，国外反映青贮玉米饲用品质最关键的指标为每吨产奶量[28]，需要测定的指标为生物产量，干物质含量、粗蛋白、NDF含量及其体外消化率，但由于本研究没有测定NDF体外消化率，无法进行每吨产奶量的计算，下一步将计划测定各品种的NDF消化率，从产量和品质综合评价参试品种。此外，由于基因类型、环境因子、种植密度、收获时间、留茬高度、耕作模式等都对青贮玉米的生产性能及营养品质都有一定影响[29]。因此，为更加充分发挥优质品种的优越性，应结合种植密度和施肥进行多年多点更深入的研究，以此确定青贮玉米在三峡库区的最佳栽培管理措施。

在饲草的引种栽培推广中，筛选和综合评价材料的生产性能和营养品质一直是最重要的内容之一。青贮玉米的生产性能和饲用品质由多指标组成，以往研究者多关注产量、株高、粗蛋白、中酸性洗涤纤维等单一或几个指标进行评价，缺乏一定科学性，很难筛选出适合栽培推广的综合优良品种。而灰色关联度分析根据各因素变化曲线几何形状的相似程度来判断因素之间的关联程度，具有简单、直观、计算量小，对数据量和要求不高，分析结果与试验表现较为一致，在综合评价中运用较多[10,30]。本研究采用灰色关联度分析，对青贮玉米重要农艺性状及营养品质进行了综合评价，其筛选结果与各参试品种的表现较为吻合，表明该方法运用于饲草综合评价切实可行。但该方法也存在不足之处，例如各性状的理想指标确定缺乏统一的标准，有将各性状最优数值或优于表现值5%作为理想数值，而本研究择育种目标作为理想数值。因此，如何在实际生产情况中合理选择作物的评价因子，如何更加科学地构建理想数列，还须进一步的研究。

综上所述，本试验采用灰色关联度分析法对10个青贮玉米品种进行了生物产量、重要农艺性状及营养品质的综合评价分析。结果表明，表现较好的青贮玉米品种为“渝青玉3号”、“大爱111”和“青贮玉米318”，可作为主推品种在重庆三峡库区进行推广种植。