不同燕麦品种生育期农艺性状、生产性能及品质的比较

2020-03-12王彦超张凡凡王旭哲孙艳梅马春晖

新疆农业科学 2020年2期

王彦超，宋磊，张凡凡，王旭哲，孙艳梅，马春晖

(石河子大学动物科技学院，新疆石河子 832003)

0 引言

【研究意义】燕麦(Avenasativa)为禾本科燕麦属1年生草本植物，是世界各地广泛栽培的1种粮饲兼用作物。燕麦具有抗旱、耐冷、耐瘠薄等优良性状，饲用燕麦具有粗蛋白含量高，茎叶柔软，适口性好等特点[1-2]。近年来，随着市场对燕麦干草需求增大，国产燕麦干草不能满足市场需求，使得燕麦进口量加大，造成燕麦干草价格上涨[3]。【前人研究进展】燕麦饲草在畜牧生产中作用越来越突出，Dunkley等研究表明，奶牛采食添加燕麦干草日粮后，牛奶的抗氧化性显著高于苜蓿干草组[4]。另外，饲用燕麦与苜蓿有很好的营养互补性，可以刺激粗纤维分解菌的活性，提高纤维性物质的消化率，改善瘤胃环境[5]。梁婷玉等[6]通过盲肠体外发酵研究表明合理组合燕麦与苜蓿搭配比例，可以提高驴对干物质、中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维降解率。不同地区燕麦的适应性不同，在黄河冲积平原种植坝莜3号燕麦，鲜草产量56.372 t/hm2，而在黄土高原地区种植坝莜3号，鲜草产量为26.834 t/hm2[7-8]。不同品种之间差异也明显，马艳明等[9]对新疆地方35种燕麦品种进行多样性、相关性和聚类分析，得出不同品种间植物学性状和经济性状均有较大的差异和多样性。【本研究切入点】燕麦在新疆引种试验报道较少，更加缺少对燕麦农艺性状与营养品质相结合的综合评价。比较研究新疆石河子地区不同燕麦品种的生产性能。【拟解决的关键问题】选择10个燕麦品种，观测各品种抽穗期、乳熟期和成熟期的农艺性状和营养指标。建植、生产优质高产良种燕麦、评价与推广工作提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料

试验地位于新疆石河子大学牧草试验站(N 44°20′、E 85°57′)，属于温带大陆性气候带，干燥少雨，昼夜温差较大，年平均气温为11.2～13.9℃，1年中的最高气温出现在7月，平均气温25.1～26.1℃。年平均降水量为203.1～394.9 mm，年蒸发量为1 000～1 500 mm。土壤类型为灰漠土，前茬作物为棉花。参试为10个燕麦品种。表1

1.2 方法

1.2.1 试验设计

试验于2018年4月28日进行，采用随机区组设计，重复3次，共计30个小区，小区面积为2 m × 3 m。播种前翻地整平耙细。四周设保护行，每个小区间隔1 m，采用人工开沟条播，行距20 cm，播种深度3～5 cm，播种量为150 kg/hm2，滴灌带每个小区铺设6条滴灌带，每个滴灌带间隔1 m，所用滴灌带为外镶式滴灌带(北京绿源有限公司生产)，滴头间距为20 cm。浇水时间：2018年4月28、5月15日、5月27日、6月10日和6月25日。第1次灌水量为1 500 m3/hm2。之后每次灌水量为750 m3/hm2。试验期间各小区统一管理，拔节期除草。

表1 参试燕麦品种和来源

Table 1 Oat varieties and their origins in the experiment

品种Varieties来源地Source品种特点Varietycharacteristics皮裸性Avenasativa/Avenanuda发芽率Germinationrate(%)青引1号Qingyin1中国青海早熟皮燕麦80丹麦440Denmark440中国甘肃早熟皮燕麦80美达Monida美国早、中熟皮燕麦85加燕2号Jiayan2加拿大早、中熟皮燕麦95巴燕3号Bayan3中国青海中熟皮燕麦85魅力Charisma美国中熟皮燕麦85燕王ForagePlus美国中熟皮燕麦90林纳Lena挪威晚熟皮燕麦95贝勒2代Baler2加拿大晚熟皮燕麦90爱沃Everleaf美国晚熟皮燕麦90

1.2.2 测定指标

1.2.2.1 燕麦物候期、株高、干草产量

观察并记录燕麦的出苗期、抽穗期、乳熟期、成熟期。以株高、生长速度、干草产量、粗蛋白、粗脂肪、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维总计7个指标，对不同燕麦品种的生产性能、营养品质进行综合评价，各生育时期鉴别标准：某一物候期植株的数量达到整个小区所有植株的70%～80%。用钢卷尺测定其株高(从地表到植株直立最高点)，每个小区随机选取10株，求其平均值(cm)。测产1 m×1 m样方，3次重复；每个小区采用5点取样法，混匀分3份，每份500 g左右，带回实验室在105℃杀青30 min后，温度降至70℃烘干至恒量，称重，粉碎过20目筛保存。燕麦干草产量计算公式：

干草产量=鲜草产量×(1-含水率)。

(1)

1.2.2.2 营养品质测定

粗蛋白(CP)采用凯氏定氮法测定，中性洗涤纤(NDF)、酸性洗涤纤维(ADF)采用范氏(Van Soest)洗涤纤维法测定，粗脂肪(EE)采用索式浸提法[10]。

1.3 数据处理

通过皮尔逊相关性分析表明，皮尔逊相关系数是一种度量2个变量间相关程度的方法，它是一个介于1和-1之间的数值，其中，1表示变量完全正相关，0表示不相关，-1表示完全负相关。利用Microsoft Excel 2007和SPSS20.0进行数据处理分析，使用Origin8.0作图，相关分析采用Pearson相关系数法[11]。采用隶属函数评价法评价出最佳处理，具体公式为[12]：

UX(+)

=(Xij-Ximin)/(Ximax-Ximin).

(2)

UX(-)=1-UX(+).

(3)

式中，X为样品各指标测定值，UX(+)为各指标呈正相关隶属函数值，UX(-)为各指标呈负相关隶属函数值。

2 结果与分析

2.1 10个燕麦品种生育期

研究表明,播种到出苗加燕2号时间最长，时间为8 d，而其它品种出苗时间都是6 d。其中早、中熟品种历经50～53 d到抽穗期，中熟品种历经52～63 d，晚熟品种经历60～77 d。中熟品种燕王抽穗时间比其它中熟品种晚，晚熟品种爱沃与贝勒2代抽穗时间相差17 d。10个燕麦品种从抽穗期经过8～12 d到灌浆期。从灌浆到乳熟，加燕2号经历时间最长14 d，爱沃和燕王时间最短9 d。从乳熟到成熟，爱沃和燕王时间最短，分别为8和9 d。表2

表2 10个燕麦品种生育期

Table 2 The phonological phases of six oat cultivars

2.2 10个燕麦品种株高和生长速度

研究表明,随着燕麦生长，除魅力和爱沃的株高是先增高后降低，其它品种都是增加的。抽穗期株高显著低于乳熟期和成熟期(P<0.05)。贝勒2代在成熟期株高最高，达到128.26 cm。在3个物候期中丹麦440株高最低76.59 cm。生长速度变化规律为抽穗期>乳熟期>成熟期，且差异显著(P<0.05)。加燕2号在抽穗期和乳熟期生长速度最高，分别为2.062、1.48 cm/d，且与其它品种差异性显著(P<0.05)，而美达在抽穗期生长速度最低，乳熟期、成熟期爱沃生长速度显著低于其它品种(P<0.05)。图1

2.3 10个燕麦品种干草产量

研究表明,除燕王乳熟期和成熟期干草产量差异不显著(P>0.05)，其它品种干草产量随着燕麦生长先升高后降低。乳熟期燕麦干草产量显著高于抽穗期和成熟期(P<0.05)。乳熟期燕麦干草产量达到7.59～13.34 t/hm2，抽穗期干草产量达到4.24～8.7 t/hm2。爱沃干草产量在乳熟期最高达到13.34 t/hm2，显著高于其它燕麦品种(P<0.05)。其次是林纳，乳熟期干草产量达到10.71 t/hm2，丹麦440干草产量最低，在抽穗期为4.24 t/hm2。图2

注：1: 青引1号 Qingyin 1, 2: 丹麦440 Denmark 440, 3:美达 Monida, 4: 加燕2号 Jiayan 2, 5: 巴燕3号 Bayan 3, 6: 魅力 Charisma, 7: 燕王 Forage plus, 8: 林纳 Lena, 9: 贝勒2代 Baler 2, 10爱沃 Everleaf

注：大写字母表示同一品种不同物候期间差异显著(P<0.05)，不同小写字母表示同一物候期不同品种间差异显著(P<0.05)，下同

Note:Different capital letters indicate the significant difference atP<0.05 between the same varieties with different Phenological phase,different lowercase letters indicate significant difference atP<0.05 between different the same Phenological phase with different varieties.The same as below

图1 燕麦株高和生长速率

Fig.1 Oat Plant height and growth rate

图2 燕麦干草产量

Fig.2 Oat hay yield

2.4 10个燕麦品种粗蛋白和粗脂肪

研究表明,粗蛋白(CP)随着植物生长呈降低的趋势，CP含量抽穗期>乳熟期>成熟期，且差异性显著(P<0.05)。在抽穗期CP含量最高，CP含量在12.37%～15.88%，乳熟期10.15%～13.62%。成熟期8.75%～11.71%。在抽穗期爱沃和贝勒2代CP含量达到15.88%和15.25%，且与其它燕麦品种差异显著(P<0.05)，美达CP含量显著低于其它燕麦品种(P<0.05)，CP含量12.37%。在乳熟期和成熟期爱沃CP含量显著高于其它燕麦品种(P<0.05)，CP含量13.62%和11.71%，中林纳在乳熟期和成熟期显著低于其它燕麦品种(P<0.05)，CP含量10.15%和8.75%。

随着物候期延长，粗脂肪(EE)含量升高，且抽穗期、乳熟期和成熟期之间差异显著(P<0.05)。抽穗期EE含量为1.98%～2.90%，乳熟期为2.93%～4.02%，成熟期为3.6%～5.25%。抽穗期美达、巴燕3号、魅力和林纳EE含量显著高于其它品种(P<0.05)，丹麦440、加燕2号和贝勒2代EE含量最低。乳熟期巴燕3号、魅力和爱沃EE最高，且与其它品种差异显著(P<0.05)，丹麦440和美达EE含量显著低于其它品种(P<0.05)。在成熟期贝勒2代和魅力EE含量显著高于其品种(P<0.05)，美达EE含量最低，且与其它品种差异显著(P<0.05)。图3

图3 燕麦粗蛋白和粗脂肪含量

Fig.3 Oat Crude protein and fat content

2.5 10个燕麦品种中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维

研究表明,除美达、加燕2号、爱沃和贝勒2代，其它6个品种的中性洗涤纤维(NDF)随着物候期延长呈降低的趋势，且各个物候期NDF差异性显著(P<0.05)。美达和加燕2号抽穗期和乳熟期NDF差异不显著(P>0.05)，但显著高于成熟期(P<0.05)。贝勒2代抽穗期和成熟期NDF差异不显著(P>0.05)，而乳熟期NDF显著高于其它物候期(P<0.05)。爱沃NDF变化规律为成熟期>抽穗期>乳熟期，且抽穗、乳熟和成熟期之间差异显著(P<0.05)。青引1号和魅力NDF在抽穗期最高，分别为58.06%、59.45%。爱沃在乳熟期NDF最低42.46%。

酸性洗涤纤维(ADF)随着生育期的递进呈现逐渐降低趋势。除魅力抽穗期和乳熟期差异不显著(P>0.05)，其它9个品种抽穗期ADF显著高于其它物候期(P<0.05)。巴燕3号ADF在抽穗期达到最高39.42%，爱沃最低28.87%。在乳熟期青引1号ADF最高32.36%，加燕2号ADF最低24.27%。在成熟期青引1号ADF最高28.74%，美达最低，只有20.35%。图4

图4 燕麦中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量

Fig.4 Oat Content of neutral and acid detergent fibers

2.6 10个燕麦品种各指标相关性

通过皮尔逊相关性分析表明，粗蛋白含量与中性洗涤纤维呈显著负相关(P<0.05)，与酸性洗涤纤维、生长速度呈负相关。干草产量与生长速度呈负相关，与其它指标呈正相关。粗脂肪与干草产量、粗蛋白、株高呈正相关，与其它指标呈负相关。株高与中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维呈负相关，与其它指标呈正相关。

鲜草产量和干草产量、株高相关性达到了极显著水平，干草产量和鲜干比相关性呈显著水平，与株高相关性呈极显著水平。粗蛋白与中性洗涤纤维相关性呈负相关，并且呈显著水平。中洗洗涤纤维与生长速度相关性呈极显著水平。表3

表3 燕麦各指标相关性

Table 3 Correlation analysis of oat indices

指标Index干草产量Hayyield粗蛋白Crudeprotein粗脂肪Crudefat中洗洗涤纤维Neutraldetergentfiber酸性洗涤纤维Aciddetergentfiber株高Plantheight粗蛋白Crudeprotein0.209粗脂肪Crudefat0.30.485中洗洗涤纤维Neutraldetergentfiber0.239-0.725∗-0.266酸性洗涤纤维Aciddetergentfiber0.048-0.347-0.160.415株高Plantheight0.1340.110.048-0.193-0.147生长速率Growthrate-0.522-0.442-0.5040.0620.0350.618

注：*表示在0.05水平(双侧)上显著相关，**表示在0.01水平(双侧)上显著相关

Note:*Significant correlation was found at the 0.05 level(bilateral)，**significant correlation was found at the 0.01 level(bilateral)

2.7 10个燕麦品种生产性能、营养品质的综合评价

研究表明,株高、生长速度、鲜草产量、干草产量、粗蛋白、粗脂肪为正向指标，中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维、为负向指标。将10项指标的隶属函数值进行综合价值排序，平均值越大综合价值越高，反之越差。各不同燕麦品种各生产指标综合排序：贝勒2代>燕王>爱沃>加燕2号>魅力>巴燕3号>丹麦440>美达>林纳>青引1号。表4，图5

3 讨论

3.1 10个燕麦品种农艺性状的比较

燕麦物候期、株高和生长速度的记录可以了解品种的自身特性，同时也反映品种在当地适应性。研究中，青引1号和林纳出苗期时间比彭先琴等[13]研究早7～8 d，且生育早48～50 d。主要原因是温度，燕麦出苗期间，石河子地区5月平均温度为17℃，是出苗最适温度，7月温度最高达到37℃，高于燕麦生长适宜温度，使燕麦生育时间缩短。试验中抽穗期、乳熟期和成熟期时间差别明显，丹麦440和青引1号都是早熟品种，但丹麦440生育期要比青引1号早5 d，另外早熟和晚熟品种生育期之间差别为14～25 d，主要是不同品种对石河子当地环境适应性强弱有关。

燕麦的平均株高为100～130 cm[14]。除魅力和爱沃的株高是先增高后降低，其它品种都是随着物候期增加的。其中贝勒2代株高最高，为128.26 cm，燕王次之，为124.98 cm，丹麦440最低89.22 cm，而丹麦440株高偏低，丹麦440植株偏低可能为适应石河子地区气候，提前完成营养生长，进入生殖生长。魅力和爱沃在成熟期株高降低，主要是水分蒸发植株萎缩。生长速度是反映植物生长的快慢，在抽穗期之后，生长速度明显下降，这是由于燕麦抽穗之前进行的是营养生长，是燕麦自身营养物质积累的过程，抽穗之后进入生殖器官的发育，使燕麦生长缓慢。加燕2号在抽穗期生长速度最高，美达最低，生长速度相差0.585 cm/d2。主要是品种不同对生长速度影响不同。

表4 不同燕麦品种各指标综合评价

Table 4 Comprehensive evaluation of various indicators of oat under different variety

指标Index青引1号Qingyin1丹麦440Denmark440美达Monida加燕2号Jiayan2巴燕3号Bayan3魅力Charisma燕王ForagePlus林纳Lena贝勒2代Baler2爱沃Everleaf干草产量Hayyield0.3290.0010.4660.550.2970.3810.70.7060.1761粗蛋白Crudeprotein0.2760.340.2250.2120.2380.4570.4660.0010.9151.000粗脂肪Crudefat0.0440.3970.0720.0040.77210.2480.360.5710.707中洗洗涤纤维Neutraldetergentfiber0.0940.5180.6160.3780.5870.4180.499010.639酸性洗涤纤维Aciddetergentfiber00.850.520.9660.0280.7910.8190.50610.61株高Plantheight0.44400.290.6970.6330.4060.7640.67410.331生长速率Growthrate0.6220.8070.310.5860.2760.3790.1560.3780平均值Average0.2580.4160.3560.5440.4490.5330.5540.3430.7200.548排序Rank10784652913

图5 燕麦穗、叶、茎比例及中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维

Fig.5 panicle, leaf, stem ratio, neutral washing fiber and acid washing fiber

燕麦干草的调制，有利于保存和运输，同时也是衡量燕麦经济价值的重要指标。干草产量随着燕麦的生长发育呈先升高后降低，乳熟期显著高于抽穗期和成熟期(P<0.05)，原因是自身基因的调控，1年生植物经历营养生长、生殖生长最终走向衰亡，在生长某一时期营养物质会到达最大值，生殖生长后期水分吸收减慢，光合减弱，营养物质减少，造成熟期干草产量降低[15]。另外，籽实和叶的脱落和鸟类的采食，也对干草产量有影响。在乳熟期干草产量显著高于抽穗和成熟期，乳熟期营养物质积累最多。产量的高低主要与品种自身特性外，还有对当地温度的适应性，新疆石河子地区昼夜温度变化大，对温度敏感品种生长性能会受到影响。例如爱沃干草产量最高，丹麦440干草产量最低，且与其它品种呈显著关系(P<0.05)。

3.2 10个品种营养品质的比较

营养品质反映了牧草是否优质，决定了家畜对牧草的利用效率。一般情况下，CP、EE含量越高，ADF和NDF含量越低，饲料品质越好[16]。CP在抽穗期含量最高，随着生育期延长降低，研究结果与杨云贵等[17]一样，成熟期较抽穗期CP损失较大，其中贝勒2代从抽穗到成熟期损失最多4.67%。抽穗期处于营养生长时期，主要是营养积累，同时还进行光合作用，所以抽穗期CP高。乳熟期和成熟期为生殖生长，消耗营养物质，CP含量下降。另外，成熟期茎叶枯死，部分蛋白被光照分解，造成CP减少[18]。不同品种CP含量差异明显，抽穗期爱沃CP含量15.88%，除贝勒2代，与其它品种差异显著(P<0.05)，林纳成熟期CP最低8.75%。EE也是重要的能量物质，成熟期EE显著高于其它3个时期，抽穗期EE最低，主要因为从营养生长过渡生殖生长，营养物质转移到穗部，而成熟期籽实在整株所占比重升高，籽实中含有较多的脂肪[19]，成熟期EE含量最高。成熟期魅力和贝勒2代EE含量分别为5.18%和5.25%。

在燕麦中NDF和ADF对动物采食量和消化率有重要的影响。NDF和ADF随着生育期延长呈下降趋势，研究结果侯建杰等[20]研究一致，抽穗期NDF和ADF最高，成熟期NDF和ADF最低。一方面原因是抽穗期后，燕麦由营养生长主要过渡到生殖生长，植株光合产生的养分开始积累，用于籽实的发育，减少了养分向植物纤维的转换。随着物候期的延长，穗所占比重升高，而且穗的NDF和ADF随着植株的成熟是降低的。抽穗期青引1号和魅力NDF高于其它燕麦品种1.39%～17.61%，巴燕3号和美达ADF高于其它燕麦品种1.77%～19.07%。

3.3 10个燕麦品种隶属综合评价结果

隶属函数分析法是一种较为常用的综合评价方法，可以对多个相关指标同时进行综合、全面的评价。研究运用隶属函数分析法较为客观的评价了新疆石河子10个燕麦品种的生产性能。结果显示，贝勒2代的综合评价数值最高，主要原因是干草产量最大和CP较高、NDF和ADF含量最低。青引1号的综合评价数值最低，排序靠后的主要原因是其植株较矮，干草产量最少。通过综合评价分析方法能客观、综合地反映品种间的综合生产性能的差异，可为筛选优良牧草提供重要科学依据。