宁夏引黄灌区饲用高粱品种比较研究

伏兵哲， 常 巍， 李泽亚， 高雪芹,2*

(1. 宁夏大学农学院， 宁夏 银川750021； 2. 宁夏大学西北退化生态系统恢复与重建教育部重点实验室， 宁夏 银川 750021； 3. 宁夏优势特色作物现代分子育种重点实验室， 宁夏 银川 750021)

高粱(Sorghumbicolor(L.) Moench)是我国重要的栽培作物，具有生物产量高、抗旱、耐涝、耐盐碱等特性[1]和粮、饲、酿造等多种用途[2]。近几年，我国草牧业发展对饲草需求不断增加[3]，各地暴露出来的草畜矛盾问题，已成为影响草牧业进一步发展的障碍[4]，高粱既可刈割做青饲，又可青贮做干草，是优质饲料资源。

目前高粱品种较多，为了选取适应不同地区的优良品种，前人做过很多关于品种比较的试验研究。其中王国文[5]在青海地区对引进的9个甜高粱品种进行评比试验，筛选出高生物产量和高茎秆含糖量的海牛、大卡等高粱品种。李春喜等[6]研究了不同高粱品种在青海地区不同海拔的适应性，结果表明九甜杂三高粱品种在海拔1 850 m处籽粒产量为7 461 kg·hm-2，是推广种植的首选品种。何敏[7]研究表明B6甜高粱品种具有良好的生长势，最具青贮优势，适合在广州地区推广应用。刘艳梅[8]研究结果显示，在吉林省西部H1高粱品系综合优势最强。

宁夏无论从自然生态条件和全国农业结构布局上都是发展牧草产业的适宜地区，特别是引黄灌区在气候、土地资源以及交通和区位等方面发展草产业具有得天独厚的优势和条件[9]。近几年，宁夏作为国家粮改饲项目试点区，大力推广甜高粱、青贮玉米等饲草种植，但目前宁夏引黄灌区种植的优质甜高粱品种相对较少，因此本试验根据现今宁夏引黄灌区饲料栽培和发展的具体形势，研究6个高粱品种在宁夏引黄灌区的适应性，筛选出适宜在宁夏引黄灌区种植的饲用高粱品种，为高粱在宁夏灌区的推广提供高效生产利用的参考和帮助。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于宁夏回族自治区银川市西夏区宁夏农垦茂盛草业公司试验基地(东经106°1′，北纬38°5′)。试验区气候属典型温带大陆性气候，年均气温8.5℃，年日照时数3 100 h，年积温(≥0℃)3300℃，无霜期165～195d，年降水量170～200 mm，年均蒸发量1 150～1 650 mm，降水年内分配不均，7，8，9月的总降水量占全年降水量的60～70%。试验地土壤为粘土，田间持水量19.17%，容重1.52 g·cm-3，土壤总孔隙度38.25%，有机质15.08 g·kg-1，速效氮49.80 mg·kg-1，速效磷19.21 mg·kg-1，速效钾129.17 mg·kg-1，灌溉条件良好。

1.2 试验材料

试验选取6个饲用高粱品种参试(见表1)，其中本地高粱品种为宁夏当地普遍种植品种，其余为国外引进品种。

1.3 试验方法

1.3.1试验设计 试验以6种饲用高粱作为试验材料，采用随机区组设计，小区面积7×10 m2，小区间间隔1 m，共24个小区，设4次重复，2018年4月人工开沟条播，行距50 cm，播种量22.5 kg·hm-2；试验地播种前施入农家肥50 m3·hm-2和复合肥(N，P2O5，K2O含量均为15%)750 kg·hm-2，3叶期结合间苗进行中耕除草，拔节期结合灌水追施尿素150 kg·hm-2，蜡熟期进行刈割收获。

表1 试验材料及来源Table 1 Test materials and sources

1.3.2指标测定 在蜡熟期每个小区选取20株用卷尺测定其自然株高；用游标卡尺测量高粱从地面开始第4节的最宽处即为茎粗；小区高粱全部收割后立即称重即为鲜重，随机选取5株，立即称量单株鲜重，然后人工分离茎和叶(含叶鞘)，105℃杀青15 min，65℃烘干至恒重，得到茎干重和叶干重，再分别计算干鲜比和叶茎比，再利用干鲜比计算小区干重；倒伏指数参照Peng等[10]的方法，按照公式Li=HX×G/S，式中S表示第2节的茎秆机械强度，H表示茎秆重心高度，G表示单茎鲜重；将烘干至恒重的高粱茎叶混匀后粉碎，过筛制成植物样，参照张丽英[11]的方法对粗蛋白质(Crude Protein,CP)、中性洗涤纤维(Neutral Detergent Fiber,NDF)、酸性洗涤纤维(Acid Detergent Fibe,ADF)、粗灰分(Ash)、粗脂肪(Ether Extract,EE)、木质素(Acid Detergent Lignin,ADL)进行测定。

1.3.3灰色关联度分析法 根据郭瑞林[12]介绍的灰色系统理论，把6个饲用高粱品种看作一个灰色系统，每个品种为该系统中的一个因素，根据实际生产需要将所测指标的最优值设为参考序列X0，各品种的所测指标构成比较序列Xi。

(2)关联系数计算：∑i(k)=[minΔi(k)+ρmaxΔi(k)]/[ Δi(k)+ρmaxΔi(k)]，式中分辨系数ρ=0.5。

加权关联度采用熵值赋权法确定权重[13]，

式中：Pik表示第i个品种第k个指标的比重，K=1/lnn，n=6，m=13。

1.3.4数据分析 用office 2010软件进行数据整理，用SPSS软件对测得的数据进行统计分析。用Origin软件作图，用灰色关联度理论进行综合评价。

2 结果与分析

2.1 不同高粱的鲜重和干重

6个高粱品种在蜡熟期的鲜重差异很大(图1)，其中海牛和丰甜的鲜草产量分别为77.18 t·hm-2和73.07 t·hm-2，显著高于其他品种(P<0.05)，本地高粱的鲜草产量为28.81 t·hm-2，仅为海牛鲜草产量的37.33%；6个高粱品种在蜡熟期的干重差异比鲜重差异小，海牛、丰甜和斯威特3个品种差异不显著，大奖2180、本地高粱和绿巨人3个品种差异不显著，其中丰甜的干草产量最高，达到了18.48 t·hm-2，其次是海牛，为17.15 t·hm-2，本地高粱的产量最低，仅为12.90 t·hm-2。

2.2 不同高粱的干鲜比和叶茎比

6个高粱品种在蜡熟期的干鲜比差异很大(图2)，其中斯威特和本地高粱的干鲜比分别为42.09%和44.77%，显著高于其他品种(P<0.05)，而海牛、丰甜和绿巨人3个品种之间的干鲜比差异不显著，但显著低于其他品种(P<0.05)；6个高粱品种在蜡熟期的叶茎比差异很大，其中海牛的叶茎比高达81.34%，显著高于其他品种(P<0.05)，本地高粱和大奖2180的叶茎比分别为52.33%和49.92%，显著低于其他品种(P<0.05)；除大奖2180以外，其它5个高粱品种均表现叶茎比越高，干鲜比越低，说明高粱叶片的含水量要明显高于茎秆的含水量。

图1 不同高粱的鲜重和干重比较Fig.1 Compari son of fresh and hay yields of different sorghum varieties注:不同小写字母表示显著性差异(P<0.05)，下同Note:Different lower letters indicate significant difference at the 0.05 level,the same as below

图2 不同高粱的干鲜比和叶茎比Fig.2 The dry-fresh ratio and leaf-stem ratio of different sorghum varieties

2.3 不同高粱的株高和茎粗

6个高粱品种株高差异较大(图3)，其中海牛株高最高为3.30 m，与丰甜的株高3.26 m差异不显著，大奖2180的株高仅为1.88 m，显著低于其他品种(P<0.05)；海牛和丰甜的茎粗分别为16.46 mm和16.37 mm，二者之间差异不显著，但显著高于其他品种(P<0.05)，斯威特和本地高粱茎粗分别为11.67 mm和12.64 mm，显著低于其他品种(P<0.05)。

图3 不同高粱的株高和茎粗比较Fig.3 Comparison of plant height and stem thick of different sorghum varieties

2.4 不同高粱的倒伏指数

6个高粱品种倒伏指数有较大差异(图4)，大奖2180的倒伏指数最低为0.19，显著低于其他品种(P<0.05)，而本地高粱和绿巨人的倒伏指数均较高，分别为0.50和0.41，海牛、绿巨人、丰甜和斯威特品种之间的倒伏指数差异不显著。

图4 不同高粱的倒伏指数比较Fig.4 Comparison of lodging index of different sorghum varieties

2.5 不同高粱的营养品质

6个高粱品种的粗蛋白含量平均值为6.76%(图5A)，大奖2180粗蛋白含量最高为9.46%，显著高于其他品种(P<0.05)；6个高粱品种的中性洗涤纤维含量平均值为67.14%(图5B)，绿巨人的中性洗涤纤维含量最高为72.78%，6个高粱品种的粗灰分含量平均值为7.48%(图5C)，大奖2180和斯威特粗灰分含量分别为9.14%和9.21%，二者之间差异不显著，但显著高于其他品种，丰甜的粗灰分含量最低为4.91%，显著低于其他品种；6个高粱品种的粗脂肪含量平均值为1.74%(图5D)，大奖2180的粗脂肪含量最高为2.17%，显著高于其他品种，绿巨人的粗脂肪含量最低为1.42%，显著低于其他品种；6个高粱品种的酸性洗涤纤维含量平均值为42.80%(图5E)，绿巨人的酸性洗涤纤维最高为46.82%，大奖2180的酸性洗涤纤维最低为39.17%；6个高粱品种的木质素含的平均值为5.81%(图5F)，本地高粱的木质素含量最高为7.33%，显著高于其他品种，丰甜的木质素含量最低为4.59%，显著低于其他品种。

图5 不同高粱营养品质的比较Fig.5 Comparison of nutritional quality of different sorghum varieties

2.4 利用灰色关联度进行综合评价

2.4.1数据标准化处理 将株高(3.30 m)、茎粗(16.46 cm)、鲜重(77.18 t·hm-2)、干重(18.48 t·hm-2)、干鲜比(43.88%)、叶茎比(81.34%)、粗蛋白(9.46%)、粗脂肪(2.17%)、倒伏指数(0.19)、中性洗涤纤维(64.90%)、酸性洗涤纤维(39.17%)、粗灰分(4.91%)和木质素(4.59%)作为参考序列X0，将所有指标进行无量纲化处理得到各指标数据标准化值(表2)。根据标准化值计算各点绝对差值(表3)。

表2 各指标数据标准化值Table 2 Standardized data for each indicator

2.4.2关联系数计算 关联系数为了了解各指标与参考指标之间的关联程度，根据各指标的绝对差值计算出各指标的关联系数值(表4)。

2.4.3关联度计算 根据各指标关联系数值计算出各指标的熵值和权重(表5)以及等权关联度(表6)，然后根据权重和等权关联度计算加权关联度，6个高粱品种加权关联度排序为：丰甜>大奖2180>海牛>本地高粱>斯威特>绿巨人。

表3 各指标数据绝对差值Table 3 The absolute difference between the data of each indicator

表4 各指标关联系数值Table 4 The correlation coefficient value of each indicator

表5 各指标的熵值和权重Table 5 The entropies and its weights of the indicators

表6 不同高粱品种间关联度排序Table 6 Correlation modulus of tested sorghum varieties

3 讨论与结论

3.1 不同高粱品种生长特性

草产量是评价高粱品种优劣的重要指标，在6个高粱品种中海牛和丰甜均表现较高的鲜重和干重，本地高粱的鲜重和干重均较低，而王晓龙等[14]在黑龙江地区的高粱比较试验结果为绿巨人的干草产量要高于海牛，与本研究结果不同，这可能是因为海牛更适应宁夏引黄灌区的生长环境和气候条件造成的；干鲜比和叶茎比是评定高粱产量和质量的重要指标之一[15]，干鲜比越低，叶茎比越高，则适口性越好，但同时意味着干草产量也随之降低[16]，在6个高粱品种中海牛不仅干鲜比最低，叶茎比最高，同时干草产量也较高，说明海牛不仅有较高的产量，同时还具有较好的适口性。

株高和茎粗与产量密切相关，是重要的产量相关性状[17]，本试验中海牛和丰甜具有较高株高和茎粗，同时也具有较高的鲜重和干重，说明株高和茎粗与产量关系密切。倒伏一直是影响高粱高产稳产的主要因素[18]，而株高和茎粗是影响高粱倒伏的重要性状[19]，本试验中大奖2180的株高明显低于其他品种，但是抗倒伏能力却明显高于其他品种，本地高粱的茎粗较低，抗倒伏能力也较弱，说明较低株高的高粱品种会具有较强的抗倒伏能力，较小茎粗的高粱品种抗倒伏能力较弱，这与李金梅等[20]的研究结果相似。

3.2 不同高粱品种营养成分

粗蛋白质和粗脂肪含量的变化规律取决于品种特性[21]，6个高粱品种中大奖2180不仅具有较高的粗蛋白含量，粗脂肪含量也较高，绿巨人粗蛋白和粗脂肪含量均较低，这与何敏[7]研究结果相同。酸性洗涤纤维和中性洗涤纤维含量影响家畜的采食率和消食率，酸性洗涤纤维越高，采食率越低，中性洗涤纤维越高，消化率越低[22]。本试验所测酸性洗涤纤维和中性洗涤纤维含量与王红梅等[23]研究结果相近。绿巨人的酸性洗涤纤维和中性洗涤纤维含量均高于其他品种，说明绿巨人的采食率和消化率均不如其他品种。粗灰分含量是衡量饲料产品和饲料原料中营养成分的重要指标之一[24]，粗灰分含量过高，则表示饲料中可能混入砂石或土等[25]，本研究斯威特的粗灰分最高，海牛的粗灰分最少。木质素无法被动物利用，它的存在对反刍动物粗饲料的营养价值、适口性和消化率等均具有一定的影响[26]，本地高粱的木质素含量最高，丰甜和大奖2180的木质素含量较低，一定程度上说明丰甜和大奖2180品质要高于本地高粱。

3.3 灰色关联度的综合评价

单一指标很难准确评价出品种的优劣，因此品种评价要进行多指标综合分析，数据才具有可靠性[27]。灰色关联度评价方法使各指标量化后进行比较，便于对不同指标进行综合分析[28]，已经广泛应用于燕麦[29]、苜蓿[30]等饲草的适应性评价。本试验通过各指标权重的计算发现，干鲜比、鲜重、倒伏指数、粗灰分和粗蛋白在灰色系统中所占权重较高，对6个品种适应性评价起着重要的作用，等权关联度和加权关联度评价结果相近，排序前三名均为丰甜、大奖2180和海牛，与梁丹妮等[31]的研究结果基本相同。

4 结论

综上所述，丰甜、大奖2180和海牛综合性状较好，适宜在宁夏引黄灌区推广应用。