通过灰色关联度综合评价筛选饲用高粱的引种最适品种和最佳收获时间

2021-01-11史威威徐玉青张涛牛净净

中国奶牛 2020年12期

史威威，徐玉青，张涛，牛净净

（1.焦作市中站区畜牧中心，中站 454191；2.焦作市畜牧兽医综合执法支队，焦作 454003；3.焦作市博爱县实验小学，博爱 454450）

高粱（Sorghum bicolor）又名蜀黍，属于禾本科C4植物，是世界5大谷物作物之一[1]。饲用高粱是粒用高粱的变种，具有高净光合速率、生长迅速、生物量大、含糖量高[2]等特点，与青贮玉米相比，具有青贮品质好、一次播种多次收获的优点[3]。贾春林[4]指出甜高粱作为一种重要的饲料作物，不但营养价值很高，而且生物产量也很高，其青贮饲料的产量远高于玉米等其他饲料。同时，由于饲用高粱抗旱、耐涝、耐贫瘠、耐盐碱和再生性强[5]的特点，可在很多地区推广种植。目前，对饲用高粱的研究主要集中在品种筛选、营养成分变化以及刈割次数等方面。有研究指出，刈割时期与品种是影响牧草产量和品质的关键因素，适宜的刈割时期与品种在维持植物高产稳产中发挥着重要作用[6]，刈割次数依品种不同而有差异[7]。李春喜等[8]研究发现不同海拔饲用高粱的适宜刈割次数不同。常玉卉[9]和李春宏[10]研究发现第2次刈割比第1次刈割的粗蛋白（CP）产量高，刈割2次的总鲜草产量比刈割1次的高，但同时指出第1次刈割后生长期短，作物生长优势无法完全表达。而郑庆福[11]指出随着刈割次数的增加，鲜草、干草和CP产量降低，但单位品质含量增加。关于收获时间，宋朝辉[12]和岳丽[13]研究发现随着收获时间的延迟，产量和茎秆含糖率呈上升状态，粗纤维（CF）、酸性洗涤纤维（ADF）和中性洗涤纤维（NDF）含量逐渐减少，在完熟期时达到最低。

灰色关联度分析法是一种多因素统计分析方法，它是以各因素的样本数据为依据，用灰色关联度来描述因素间关系的强弱、大小和次序。根据模糊数学权重决策法计算各指标对应的权值，赋予各性状不同权重，依据权重系数及关联系数可求得各样本的加权关联度，经关联度排序[14,15]可筛选出最佳样本。CP、NDF和ADF是评价饲草优劣最重要的3个指标，饲草中的ADF、NDF含量的高低直接影响牧草的消化率和采食量[16]。NDF是自由采食量最好的指标，它通过限制被消化物在胃肠道内的流动而降低自由采食量。而ADF与饲草干物质的消化率有关，含量高则消化率低，含量低则消化率高[17]。因此，本研究选取CP产量、NDF含量和ADF含量三个指标，采用灰色关联度对5个品种饲用高粱和4个收获时间进行评价，筛选出最佳组合。

1 材料与方法

1．1 试验材料

试验地设在山西省大同市浑源县美华牛场（E39.7，N114.0），该地区属温带干旱半干旱大陆性季风气候，年均气温6.2℃，年均日照时数2 696.3h，无霜期140d，年平均降雨量429.4mm。土壤类型为淡栗褐土，有机质1.10%，有效氮32.02mg/kg，有效钾140mg/kg，有效磷19.76mg/kg。

进行试验的饲用高粱为大力士、维多45、先锋、乐食4个品种，以本地高粱作对照。试验所用种子采购于美国百绿有限公司北京代表处。

1．2 试验方法

1.2.1 试验设计

采用完全随机设计，3次重复，小区面积4×6m2。栽培措施采用条播，行间距0.5m，播种密度为7万～8万株/hm2。播种前翻耕，施牛粪（15 000kg/hm2）作为底肥，采用漫灌的方式浇水，在苗期用尿素（200kg/hm2）追肥。分别于8月16日、8月31日、9月16日和10月1日在各小区采样，每个小区内随机选择1m2植株，重复3次，刈割后带回实验室，先经烘箱中105℃杀青30min后将温度调至65℃下烘干。称重后粉碎机粉碎，过60目筛，放入自封袋备用。

1.2.2 测定指标

CP采用凯氏定氮法测定；NDF和ADF采用洗涤剂法测定[18]；ADL采用72%浓硫酸消煮法测定。

1.2.3 数据处理

试验数据采用SAS 8.0统计软件进行各品种处理间显著性检验，并进行Duncan多重比较，数值均以平均值±标准误表示。灰色关联度评价采用冯海生[14]的方法计算并排序。

2 结果与分析

2．1 不同收获时间的生产性能

由表1可知，随着收获时间的推迟，各品种饲用高粱的干物质产量整体呈逐渐增加的趋势，只有维多45在10月1日收获时干物质产量急剧降低。大力士、乐食和先锋在10月1日的产量显著高于本地高粱和维多45（P<0.05）；而维多45在10月1日收获时，干物质产量显著低于其他品种。各品种饲用高粱CP含量随着收获时间的推迟整体呈逐渐降低的趋势（表1）。维多45在各收获时期CP含量变化不大，但均较其他4个品种低（P<0.05）。本地高粱CP产量在8月16日收获时显著高于除大力士以外的3个品种（P<0.05），但是在10月1日时除维多45外，显著低于其他3个品种（P<0.05）。结合干物质产量和CP含量的变化，数据表明本地高粱和维多45的生长期短。不同品种高粱CP产量在900～3 010kg/hm2之间，各品种之间和不同收获时期差异较大，本地高粱和维多45的CP产量随着时间的推迟呈现先升高后降低的趋势，大力士、乐食和先锋的CP产量随时间的推迟有波动（表1）。大力士在9月16日和10月1日收获的CP产量变化不大，均超过3 000kg/hm2，且高于其他各品种，表明收获时间可适当提前。

2．2 不同收获时间的NDF、ADF、ADL的含量变化

NDF含量影响饲草的自由采食量，其含量高则饲草的自由采食量低。ADF含量是饲草干物质消化率的指标，含量高则消化率低，含量低则消化率高。由表2可知，大力士、乐食和先锋的NDF、ADF含量随着时间的推迟呈现先降后升的趋势，而本地高粱和维多45的NDF和ADF含量呈现先降后升再降的趋势。其中，乐食的NDF含量在8月16日收获时显著低于其他品种（P<0.05），但是在10月1日时却显著高于其他品种（P<0.05）。9月16日和10月1日收获，各品种之间ADF含量无差异（P＞0.05）。先锋在8月16日收获，ADF含量显著高于其他品种（P<0.05）。木质素（ADL）不能被动物消化，高含量的ADL会限制饲草的利用率。本地高粱、大力士和维多45随着收获时间的推迟，ADL含量逐渐降低，而乐食和先锋呈现先升后降再升的趋势。随着生育期的推迟，饲草木质化程度增加，但是其他营养物质也逐步积累，当营养物质积累速度大于木质化速度，则ADL含量降低，反之ADL含量升高。本试验中各品种的两个因素不同步，导致ADL含量变化不一致。

2．3 饲用高粱加权关联度和排序

CP、NDF和ADF是评价饲草优劣最重要的3个指标，通过对这3个指标的灰色关联度进行分析并排序，可以清晰地比较品种和收获时间的组合，筛选出适宜的品种和收获时间。由表3可知，各品种饲用高粱在不同收获时间排名差异较大，同一时间收获各品种之间差异也较大。整体来看，除了维多45在10月1日收获时的排序在各时期最差外，8月16日收获各品种排名均较差，表明饲用高粱收获时间太早不能充分发挥生产性能。而维多45在10月1日的排序靠后，说明该品种生育期短，属于早熟品种，需适当提前时间收获。综合评价结果为：先锋（9月16日）优于大力士（9月16日）、本地高粱（8月31日）和维多45（9月16日）。尽管乐食生产性能较强，但NDF和ADF含量较高，饲草茎秆粗壮、坚硬，影响了饲草品质，导致乐食在各时期排名均较差。

3 结论与讨论

饲用高粱可以用于放牧、作为青饲利用和制作青贮，由于干物质产量、营养价值高且耐旱耐盐碱等优点已在许多地区推广种植。在我国，南北方气候、土壤以及对饲草不同的需求差异较大，各品种在选育过程中的优势性状在部分地区不能很好地表达，因此，需要通过引种试验筛选出适合当地环境的品种。因饲用高粱在生长过程中干物质产量、CP含量以及纤维含量等指标随着时间呈现不同的变化，导致从各个独立的指标上不能体现品种的优劣和合适的收获时间，而灰色关联度综合评价可有效解决上述问题。干物质的产量和CP的含量是引种过程中最先需要考虑的因素，而饲草的适口性和消化率也是评价饲草优劣的指标。本试验选择CP产量、NDF含量和ADF含量3个最重要的指标对饲用高粱进行评价，旨在筛选出最适宜品种和最佳收获时间。经加权关联度综合排序，先锋＞大力士＞本地高粱＞维多45＞乐食。先锋、大力士和维多45在9月16日收获最佳；本地高粱在8月31日收获最佳；乐食最佳收获时间在10月1日，但是综合排序较差，原因可能是乐食的生育期较长，该品种的最佳收获时间不在试验设计的采样时间跨度内，在以后的研究中应考虑该因素。经筛选，在雁门关地区适合引进的饲用高粱品种为先锋和大力士，最佳收获时间在9月16日前后。