引进燕麦种质资源饲草产量与饲用营养价值评价

2019-10-21史京京薛盈文于立河

麦类作物学报 2019年9期

史京京，薛盈文，2，郭伟，2，于崧，2，陆旺，2，于立河，2

(1.黑龙江八一农垦大学农学院，黑龙江大庆 163319；2.黑龙江省现代农业栽培技术与作物种质改良重点实验室，黑龙江大庆 163319)

燕麦(AvenanudaL.)是一种粮饲兼用型作物，具有抗旱、耐瘠和适应性强等特性[1]，产量、营养价值较高，是畜禽的优质饲料来源[2]。黑龙江西部地区为半干旱气候区，草场退化、土壤盐渍化与沙化日趋加剧，为典型的生态环境脆弱区，也是黑龙江省主要的农牧交错区之一[3-5]。在该地区发展饲用燕麦，对于发展现代畜牧业、调整“镰刀湾”地区种植业结构具有积极作用。

饲料中的营养物质含量是反映饲料营养价值的基本指标，饲草综合评定是保障饲草品质的关键因素。国内外对粗饲料的评定指标主要为相对饲喂价值(relative feed value，RFV)[6]、相对牧草质量(relative forage quality，RFQ)[7]、粗饲料分级指数(grading index of roughage，GI)[8]。目前，关于燕麦饲草营养价值的评价多用单一指标，少有将RFV、RFQ和GI等营养价值评定指标综合利用的研究。本试验拟对引进国内外的66个不同类型的燕麦种质资源营养价值和饲草产量进行多指标综合评价，以期为该地区高产、优质饲用燕麦品种的选择及品种选育提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2018年4月—8月在黑龙江八一农垦大学试验实习基地(46°62′N，125°20′E)进行，该区域地处北温带大陆性季风气候区，年平均气温4.2 ℃，年均无霜期143 d，年降水量为427.5 mm，年蒸发量1 635 mm。试验土壤类型为盐碱土，前茬为玉米，土壤基础养分：碱解氮 114.17 mg·kg-1、速效磷18.21 mg·kg-1、速效钾 102.47 mg·kg-1、全氮1.16 g·kg-1、全磷0.15 g·kg-1、有机质28.12 g·kg-1、pH 8.10。

1.2 试验材料

供试材料为国内外引进的34个皮燕麦品种和32个裸燕麦品种(表1)。

1.3 播种方法

2018年4月22日播种，采用随机区组设计，每个品种设4个重复。小区面积为5.4 m2(3 m×1.8 m)，人工开沟条播，行距30 cm，种植密度67×104株·hm-2，一次性施入基肥，施肥量为225 kg·hm-2(N∶P∶K=1∶1.1∶0.5)。

1.4 测定指标与方法

于开花期，从各小区中齐地面刈割长势均匀的30 cm样段，称重，测定鲜草产量；将茎秆(含叶鞘)、叶片分开，于105℃烘箱中杀青30 min后65℃烘干至恒重，计算干物质(DM)含量。将烘干后的样品粉碎，用于营养成分测定。使用FOSS DS2500饲料专用分析仪测定灰分(ash content，Ash)、脂肪(fat，EE)、粗蛋白(crude protein，CP)、木质素(lignin，ADL)、糖类、果聚糖、可溶性碳水化合物(water soluble carbohydrates，WSC)、非纤维性碳水化合物(non-fibrous carbohydrates，NFC)、酸性洗涤纤维(acid detergent fiber，ADF)、中性洗涤纤维(neutral detergent fibers，NDF)、钙(Ca)、磷(P)、钾(K)、镁(Mg)含量。以上测定项目均重复8次。

营养成分测定结果用于饲喂价值评估，饲喂价值评估指标包括：总可消化养分(total digestible nutrients，TDN)[9]；干物质消化率(digestibility of dry matter，DDM)[10]；干物质采食量(dry matter intake，DMI)[8]；产奶净能(milk production，NEL)[11]；奶吨指数(milk ton index，MT)[9]；相对饲喂价值(RFV)[10]；相对牧草质量(RFQ)[12]；粗饲料分级指数1(GI)、粗饲料分级指数2(GI′)、粗饲料分级指数3(GI″)[8]。

1.5 数据分析

数据采用Excel 2003和DPS 7.65进行统计和分析。

2 结果与分析

2.1 引进燕麦种质资源产草量比较

由表2可知，引进的燕麦种质资源鲜草产量范围为16.67～98.00 t·hm-2，干草产量范围为 3.45～18.39 t·hm-2。T07的鲜草产量最高，为98.00 t·hm-2；74-N-18的鲜草产量最低，为 16.89 t·hm-2。坝莜12号的干草产量最高，为 18.39 t·hm-2；白燕5号的干草产量最低，为 3.45 t·hm-2。

表1 供试燕麦品种Table 1 Oat variety tested

2.2 引进燕麦种质资源营养成分比较

由表3可知，引进燕麦种质资源灰分含量范围为7.75%～9.86%，平均值为8.84%，Ahzzewangc.i3821最高，T16最低；脂肪含量范围为 2.87%～3.49%，平均值为3.23%，张燕8号最高，V.S.2832最低；粗蛋白含量范围为 15.49%～22.85%，平均值为19.06%，Heacharrelyngby最高，V.S.2832最低；木质素含量范围为3.56%～5.67%，平均值为4.33%，T19最高，2013最低；糖类含量范围为4.07%～8.16%，平均值为 6.48%，坝莜1号最高，2013最低；果聚糖含量范围为0.25%～1.33%，平均值为0.83%，T11最高，T16最低；可溶性碳水化合物含量范围为 4.92%～10.22%，平均值为7.96%，坝莜1号最高，2013最低；酸性洗涤纤维含量范围为 25.75%～34.18%，平均值为29.62%，Heacharrelyngby最高，2013最低；中性洗涤纤维含量范围为 52.11%～60.63%，平均值为55.70%，Heacharrelyngby最高，坝莜13号最低；钙含量范围为 0.22%～0.31%，平均值为0.26%，坝莜12号最高，7613-25-2最低；磷含量范围为0.28～ 0.33%，平均值为0.30%，Ahzzewangc.i3821最高，2013最低；钾含量范围为1.98%～2.66%，平均值为2.30%，Ahzzewangc.i3821最高，坝莜14号最低；镁含量范围为0.22%～0.34%，平均值为0.27%，白燕2号最高，同燕2号最低。被测指标中，果聚糖的变异系数最高(31.91%)，脂肪的变异系数最低(3.73%)。

2.3 引进燕麦种质资源饲喂价值评估

由表4可知，引进燕麦种质资源中，TDN的范围为54.00～63.00，最高的为Heacharrelyngby，其次分别为T19、李家场、晋燕8号、都3、T08；DDM的范围为75.59～83.84，最高的为Heacharrelyngby，其次分别为三分三、T14、Xhy-6、T08、0108-188；DMI的范围为1.98～2.30，最高的为Heacharrelyngby，其次分别为1-6-572、0108-188、白燕5号、都3、74-N-29；NEL的范围为1.30～1.44，最高的为Heacharrelyngby，其次分别为74-N-29、李家场、0108-188、74-N-18、T19；MT的范围为1 155.00～1 392.00，最高的为Heacharrelyngby，其次分别为李家场、T19、74-N-29、0108-188、晋燕8号；RFV为 96.00～123.00，最高的为Heacharrelyngby，其次分别为1-6-572、0108-188、白燕5号、74-N-29、都3；RFQ的范围为98.00～149.00，最高的为Heacharrelyngby，其次分别为都3、T19、晋燕8号、三分三、李家场；GI的范围为0.68～1.45，最高的为Heacharrelyngby，其次分别为都3、74-N-18、1-6-572、0108-188、白燕5号；GI′的范围为 1.21～2.94，最高的为Heacharrelyngby，其次分别为74-N-18、74-N-29、都3、0108-188、白燕5号；GI″的范围为7.81～20.37，最高的为Heacharrelyngby，其次分别为74-N-29、都3、白燕2号、T19、三分三。

表2 引进燕麦种质的鲜草产量与干草产量比较Table 2 Comparison of fresh grass yield and hay yield of the introduced oat germplasm t·hm-2

表3 引进燕麦种质资源营养成分变异比较Table 3 Comparison of nutritional composition variation of the introduced oat germplasm resources %

表4 引进燕麦种质资源饲喂价值评估指标比较Table 4 Comparison of feeding value evaluation indicators variation of the introduced oat germplasm resources

图1 引进燕麦种质资源的聚类图Fig.1 Clustering of the introduced oat germplasm resources

2.4 引进燕麦种质资源的聚类分析

利用DPS数据统计软件，采用离差平方和法对供试种质资源的饲草产量和13个营养成分的欧氏距离进行聚类(图1)，在欧氏距离为14.01时，66份材料可划分为5大种质群，各类群特征见表5。

种质群Ⅰ包括15份材料，该类群的营养成分表现为：燕麦鲜草产量、干草产量较高，干草Ash含量较高，EE含量最低，CP含量较低，果聚糖含量较低，WSC含量较低，ADF、NDF含量较高，Ca、Mg含量最低，P、K含量最高。这一类群饲草产量较高，营养价值较低。

种质群Ⅱ包括8份材料，该类群的营养成分表现为：燕麦鲜草产量、干草产量最高，干草Ash、EE、CP、CA、果聚糖、WSC、P、K含量最低，ADL、ADF、NDF含量最高。说明此类群饲草产量较高，营养价值较低，可用为选育高产量饲草燕麦的优质资源。

表5 引进燕麦种质资源主要营养成分特征Table 5 Characteristics of main nutritional components of the introduced oat germplasm resources

种质群Ⅲ包括16份材料，该类群的营养成分表现为：燕麦鲜草产量、干草产量最低，燕麦干草EE、CP、Ca、Mg含量最高，果聚糖含量较高，ADF、NDF、P含量最低，ADL、K含量较低。说明此类群饲草产量较低，营养价值较高，可作为选育高脂肪、高蛋白、低纤维、高Ca、Mg元素含量的优质型燕麦的种质资源。

种质群Ⅳ包括16份材料，该类群的营养成分表现为：燕麦干草CA、果聚糖、WSC含量最高，EE、Mg含量较高，其余性状中等。此类群可作为选育高糖分燕麦的种质资源。

种质群Ⅴ包括11份材料，该类群的营养成分表现为：燕麦鲜草产量、干草产量较低，燕麦干草Ash、P含量最高，CP、CA、WSC、K含量较高，ADL含量最低，ADF、NDF含量较低。此类群饲草产量较低，营养价值较高。

3 讨论

3.1 燕麦种质饲草产量的研究

饲草产量是评价饲草生产性能的重要指标，本研究中，供试的66个燕麦种质资源的鲜草产量范围为16.89～98.00 t·hm-2，干草产量范围为3.45～18.39 t·hm-2，品种间存在明显差异。本试验结果与李春喜等[13]在高寒地区研究的8个燕麦品种饲草产量的结果(鲜草产量2.81～ 32.60 t·hm-2，干草产量7.19～9.88 t·hm-2)差异较大，与孙建平等[10]在晋西北农牧交错区研究的13个燕麦品种饲草产量的报道结果(鲜草产量25.52～36.23 t·hm-2，干草产量8.41～ 10.51 t·hm-2)和周青平等[14]和孙鏖等[15]对不同燕麦品种饲草产量的研究结果均有较大差异，这可能与不同的品种特性、生境条件、种植密度、栽培方式、收获时期有关。在我国，饲用燕麦品种多使用皮燕麦，广泛认为皮燕麦的饲草产量较高[2]。但本研究中，供试的34个皮燕麦、32个裸燕麦种质资源饲草产量差异明显，裸燕麦的鲜草产量、干草产量高于皮燕麦，说明本地区引进的裸燕麦种质资源饲草产量在整体上优于引进的皮燕麦种质资源。因此在选育高饲草产量的燕麦品种时不应仅着眼于皮燕麦品种，也应考虑裸燕麦品种，可扩大燕麦品种的选择范围，为饲用燕麦品种改良、提高燕麦饲草产量提供借鉴与思路。

3.2 燕麦种质饲草营养价值评价指标的研究

RFV是由美国饲草和草原理事会下属的干草市场特别工作组提出，是目前美国唯一广泛使用的粗饲料质量评定指数。RFV以DDM为理论依据，而饲草的DMI和DDM是通过实测NDF、ADF并利用一定的模型预测得到的。但是RFV模型仅考虑到NDF和ADF，未考虑牧草中的粗蛋白质含量及其他营养物质含量，而在对饲草营养进行评价时必须考虑蛋白质含量[16]，所以多数情况下预测的结果是片面的。

RFQ的优点是其模型相较于RFV更加灵活，可通过TDN进行预测，而不是RFV中的DDM，TDN模型由CP、NDF、NFC构成，相比RFV而言，RFQ的预测值能更精确地评定饲草品质[12]，更适用于禾本科饲草[17]。

饲草分级指数(GI)是由卢德勋根据RFV、RFQ等饲草评价指数的特点，结合我国的饲草生产、利用现状提出的[18]。GI在饲草品质评价、筛选等方面得到了广泛的应用。GI指标不仅使用了现在通用的NEL来描述粗饲料能值，而且还将粗饲料中难消化的成分NDF、ADF和ADL包括在内，对粗饲料品质进行综合评定，具有更加科学的生物学意义[19]。李洋等[20]采用GI与RFV评定8种非常规粗饲料品质，结果表明，GI可更科学合理评定非常规饲料营养价值；其其格等[21]采用GI和RFV对内蒙古地区12种牧草品质进行评定，结果表明，GI更符合实际；成立新等[22]采用GI″对5种饲草品质进行分级，结果表明，GI″最符合实际饲养中的饲草价值；刘丽英等[8]采用GI、GI′和GI″对三种饲草的品质进行分级，发现三种GI指数均可对饲草品质进行明确分级，GI″值更接近于实际饲用情况，对饲草的分级更为合理。说明在采用GI指数评定饲草营养品质时应着重考虑GI″的评定结果。

本研究发现，利用RFV、RFQ、GI、GI′和GI″对燕麦饲草进行评定的结果存在差异，根据前人的研究，在营养价值评定中着重考虑了RFQ和GI″值。由RFQ和GI″值的综合分析可知，66个燕麦品种中，Heacharrelyngby营养价值最高，其次是都3、T19、三分三、74-N-29和白燕2号；燕麦品种2013营养价值最低，其次是坝莜13号、定莜9号、T16、V.S.2832和Bankuti553。

3.3 燕麦种质营养成分的聚类分析

聚类分析可反映不同品种遗传上的差异，使性状相近的聚为一类。本研究的聚类分析表明，当欧氏距离为14.01时，66份材料可划分为5大种质群，各材料间存在着丰富的遗传多样性。种质群Ⅰ饲草产量较高，营养价值较低。种质群Ⅱ饲草产量最高，营养价值最低。种质群Ⅲ饲草产量最低，营养价值最高，提供了选育高脂肪、高蛋白、低纤维、高Ca、Mg元素含量的优质燕麦种质。种质群Ⅳ可作用选育高糖分燕麦的良好种质。种质群Ⅴ饲草产量较低，营养价值较高。同一类的种质资源品种类型、地区来源不同，说明材料间遗传差异与地理来源差异没有必然的联系，是燕麦种质内部遗传因子和外部环境因子相互作用的结果。