‘甘农2号’黑麦品种在青海省不同区域的适应性评价

王伟强， 刘 晶， 田新会， 杜文华

(甘肃农业大学草业学院/草业生态系统教育部重点实验室/中-美草地畜牧业可持续发展研究中心，甘肃兰州 730070)

黑麦(SecalecerealeL.)为黑麦属一年或越年生禾本科植物[1]。黑麦生长迅速，是禾本科牧草中适应性较强的牧草之一[2]。黑麦耐寒、耐旱，幼苗能忍受-40℃低温[3]，分蘖能力强，并能有效地抑制杂草，可作为其他牧草很好的前作[4]。黑麦耐贫瘠，对土壤的要求不高，而且其根系十分发达，具有庞大的须根系，根系腐烂后可增加土壤腐殖质，提高土壤肥力，促进下茬作物生长[5-6]。

国内外对黑麦的研究主要集中在播量、行距、生产技术、生产性能、营养成分、生态效益、籽粒特性和食物保健等方面[7-12]。青海省属于青藏高原向黄土高原的过渡带，地势由西向东呈梯形下降，地形复杂多变，自然环境差异大，年平均气温低[13]。黑麦具有抗寒、抗旱、抗倒伏、耐盐碱、耐贫瘠的性能，可在该地区显示稳产优势，适于该地区种植。本试验拟通过研究‘甘农2号’黑麦在青海省海晏县、湟中县和平安区的生产性能和营养品质，以确定其适应性，为‘甘农2号’黑麦的在青海省的示范推广提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验分别于2018和2019年在青海省海晏县、湟中县和平安区进行，各年限气象状况和试验地概况详见表1和表2。

表1 各年限气象状况Table 1 Climate condition for each year

表2 试验地概况Table 2 Introduction of the experimental sites

1.2 试验设计

三因素随机区组设计，A因素为黑麦品种，设3个水平，分别为‘甘农2号’(A1)、‘冬牧70’(A2)和‘黑饲麦’(A3)；B因素为试验点，设3个水平：海晏(B1)，湟中(B2)，平安(B3)。C因素为年份，设2个水平，分别为2018年(C1)和2019年(C2)，3次重复。海晏、湟中和平安点的前茬作物均为燕麦。播种时间分别为2018年5月18日和2019年5月22日。

1.3 种植管理

人工划分小区，条播，行距20 cm，播种深度3～5 cm，小区面积15 m2(=3 m×5 m)，试验地周围种植1 m保护行，播种量按照750万基本苗·hm-2计算而得。播种前施过磷酸钙3 015 kg·hm-2(含P 79 kg·hm-2)，出苗期和拔节期分别追施尿素109 kg·hm-2(含N 50 kg·hm-2)。整个牧草生育期不进行灌溉，试验期间及时人工除草。

1.4 试验材料

参试材料为甘肃农业大学草业学院利用有性杂交和系谱法培育的‘甘农2号’黑麦品种，对照品种为国审黑麦品种‘冬牧70’和青海省大面积种植的黑麦品种‘黑饲麦’。

1.5 测定项目与方法

枝条数：初花期刈割前进行。每个小区内随机选取1 m的样段(边行除外)，数样段内株高高于30 cm的枝条数。

株高：初花期刈割前进行。每小区随机选取10个单株(边行除外)，测量从地面至最高点的自然高度。10株的平均值作为该小区黑麦的株高。

鲜(干)草产量、鲜干比：初开花期进行。刈割每个小区内所有植株的地上部分，留茬高度2～3 cm。称重，得到鲜草产量。同时，分别取样500 g，带回实验室，用130℃高温杀青30 min，置于80℃烘箱中48 h，至恒重，计算鲜干比，并折算出干草产量。

营养品质：待测草样在烘箱中烘干之后，用粉碎机粉碎，过1 mm筛子，混合均匀后，随机取出4份样品，平行测定各项指标。

粗蛋白(crude protein,CP)：凯氏定氮法；

酸性洗涤纤维(acid detergent fiber,ADF)和中性洗涤纤维(neutral detergent fiber,NDF)：范式尼龙袋洗涤纤维分析法；

干物质消化率(Dry matter digestibility,DMD)= 88.9-0.779×ADF(%)[14-16]。

1.6 综合评价

用隶属函数法对3种黑麦品种和3个试验点的营养品质进行综合评价。

隶属函数值[X(μ1)，X(μ2)]计算公式为：

X(μ1)=(X-Xmin)/(Xmax-Xmin)

(1)

X(μ2) =1-X(μ1)

(2)

式中：X为某一黑麦品种(或试验点)某一指标的测定值；Xmax为所有黑麦品种(或所有试验点)该指标的最大值；Xmin为所有黑麦品种(或试验点)该指标的最小值。若所测指标与黑麦品质呈正相关，则采用(1)式计算隶属值，负相关则用(2)式。

黑麦综合评价时，根据草产量、营养价值和干物质消化率在黑麦生产中的重要程度，各指标的权重分配如表3[17]。根据表3的权重，利用公式(3)计算每个黑麦品种在每个试点的营养评价值。

(3)

式中：i代表黑麦品种，1代表‘甘农2号’，2代表‘冬牧70’，3代表‘黑饲麦’；j代表试验点，1代表海晏点，2代表湟中点，3代表平安点；k代表黑麦草产量及营养品质，1代表干草产量，2代表CP含量，3代表DMD，4代表NDF含量；rij代表第i个黑麦品种、第j个试验点下的综合评价值；ξijk代表第i个黑麦品种第j个试验点下的营养品质指标对应的隶属函数值；Wk代表营养品质指标权重。

表3 评价指标体系的构建及各指标权重分配Table 3 Construction of evaluation index system and weight distribution of each index

1.7 统计分析

用Excel 2016进行数据整理，用Origin 2018进行作图，用SPSS 19.0中利用随机区组设计的试验方法对品种、试验点、年份、品种×试验点、品种×年份、试验点×年份、品种×试验点×年份间的株高、枝条数、鲜草产量、干草产量鲜干比、CP，ADF，NDF和DMD进行显著性分析。如果差异显著，则分别利用Duncan法进行多重比较。试验结果以“平均数±标准误”表示。用隶属函数法对每个处理的草产量以及营养价值进行综合评价。

2 结果与分析

由表4可知，单因素：除品种间株高、试验点间鲜干比和年份间各指标无显著差异外，其他指标间均存在极显著差异(P<0.01)；二因素：品种×试验点交互作用间各指标间均存在极显著差异(P<0.01)；品种×年份交互作用间除株高和CP无显著差异外，其余指标均存在极显著差异(P<0.01)；试验点×年份交互作用间各指标间均存在极显著差异(P<0.01)；三因素：品种×试验点×年份的交互作用间各指标间均存在极显著差异(P<0.01)。需对上述存在极显著差异的指标进行多重比较。

2.1 单因素间生产性能及营养品质的差异

2.1.1单因素间生产性能的差异 由表5可知，在3个黑麦品种中，A1的平均枝条数极显著高于2对照(P<0.01)；平均株高显著低于A3(P<0.05)，与A2无显著差异；平均鲜草产量极显著高于A2(P<0.01)，与A3无显著差异；平均干草产量极显著高于2对照(P<0.01)。

3个试验点中，B1试验点黑麦的平均枝条数、株高、鲜草产量和干草产量均极显著高于其他2个试验点(P<0.01)。

2个年份间，2019年(C2)黑麦平均枝条数高于2018年(C1)，2018年(C1)黑麦平均株高、鲜草产量和干草产量高于2019年(C2)，但均无显著差异。

表4 各试验处理测试指标的方差分析Table 4 Variance analysis of tested indexes for each experimental treatment

表5 单因素间黑麦生产性能的差异Table 5 Multiple comparison of rye production performance for single factor

2.1.2单因素间营养品质的差异 由表6可知，3个黑麦品种中，A1的平均CP含量极显著高于A2(P<0.01)，与A3无显著差异；平均ADF含量极显著低于A2(P<0.01)，与A3无显著差异；平均NDF含量极显著低于2对照(P<0.01)；平均DMD极显著高于2对照(P<0.01)。

在3个试验点中，B1试验点黑麦的平均CP含量和DMD极显著高于其他2个试验点(P<0.01)；平均ADF含量极显著低于B3(P<0.01)，与B2无显著差异；平均NDF含量极显著低于其他2个试验点(P<0.01)。

在2个年份间，2019年(C2)平均CP，ADF，NDF含量和DMD均高于2018年(C1)，但无显著差异。

2.2 二因素交互作用间草产量相关性状及营养品质的差异

2.2.1品种×试验点交互作用间草产量相关性状及营养品质的差异 由图1可知，A2B1的平均株高(177.60 cm)极显著高于除A3B1外的其他处理(P<0.01)，A1B1的平均鲜草产量(44.24 t·hm-2)极显著高于除与A1B2，A3B1和A3B2外的其他处理(P<0.01)，A1B1的平均干草产量(15.10 t·hm-2)极显著高于除A3B1外的其他处理(P<0.01)。

表6 单因素间黑麦营养品质的差异Table 6 Multiple comparisons of the nutritional quality of rye for single factor

图1 品种×试验点交互作用间黑麦生产性能的差异Fig.1 Differences in the production performance for the interaction between rye varieties and experimental sites注：相同指标的不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。下同Note:Different lowercase letters in the same item indicate significant difference at the 0.05 level. The same as below

A1B1的平均CP含量(10.73%)极显著高于除A3B1外的其他处理(P<0.01)，平均ADF含量(27.47%)极显著低于除A3B1外的其他处理(P<0.01)，平均NDF含量(48.60%)极显著低于除A3B1外的其他处理(P<0.01)，平均DMD(67.50%)极显著高于除A3B1外的其他处理(P<0.01)(图2)。

2.2.2品种×年份交互作用间草产量相关性状及营养品质的差异 由图3可知，A3C1的平均株高(159.00 cm)显著高于A1C1(P<0.05)，A1C1的平均鲜草产量(37.38 t·hm-2)显著高于A2C2(P<0.05)，A1C1的平均干草产量(14.38 t·hm-2)极显著高于其他处理(P<0.01)。

A1C1的平均CP含量(10.06%)显著高于A2C1(P<0.05)，平均ADF含量(31.89%)极显著低于A2C1和A2C2(P<0.01)，平均NDF含量(52.67%)极显著低于A2C1和A2C2外的其他处理(P<0.01)，平均DMD(64.06%)极显著高于A2C1(P<0.01)(图4)。

2.2.3试验点×年份交互作用间草产量相关性状及营养品质的差异 由图5可知，B1C2的平均株高(169.11 cm)极显著高于除B1C1外的其他处理(P<0.01)，B1C1的平均鲜草产量(50.04 t·hm-2)和干草产量(14.47 t·hm-2)极显著高于其他处理(P<0.01)。

B1C2的平均CP含量(10.41%)极显著高于除B1C1外的其他处理(P<0.01)，B1C1的平均ADF含量(32.60%)低于其他处理，但无显著差异，B1C1的平均NDF含量(50.59%)极显著低于除B1C2外的其他处理(P<0.01)，B1C2的平均DMD(66.14%)极显著高于除B2C1和B2C2外的其他处理(P<0.01)(图6)。

图2 品种×试验点交互作用间黑麦营养品质的差异Fig.2 Differences in the nutritional quality for the interaction between rye varieties and experimental sites

图3 品种×年份交互作用间黑麦生产性能差异Fig.3 Differences in the production performance for the interaction between rye varieties and years

图4 品种×年份交互作用间黑麦营养品质的差异Fig.4 Differences in the nutritional quality for the interaction of rye varieties and years

图5 试验点×年份交互作用间黑麦生产性能的差异Fig.5 Differences in the production performance for the interaction between rye experimental sites and years

2.3 三因素交互作用间草产量相关性状及营养品质的差异

由表7可知，A1B1C1平均枝条数极显著高于其他处理(P<0.01)，A2B1C1平均株高极显著高于除A2B1C2和A3B1C2外的其他处理(P<0.01)，A1B1C1平均鲜草产量极显著高于除A1B2C2，A2B1C1，A3B1C1和A3B2C2外的其他处理(P<0.01)，A1B1C1平均干草产量极显著高于除A3B1C1外的其他处理(P<0.01)。

图6 试验点×年份交互作用间黑麦营养品质的差异Fig.6 Differences in the nutritional quality for the interaction between rye experimental sites and years

表7 品种×试验点×年份交互作用的黑麦生产性能的多重比较Table 7 Multiple comparisons of rye production performance under the interaction of varieties,experimental sites and years

由表8可知，A1B1C1的平均CP含量极显著高于除A1B1C2，A3B1C1和A3B1C2外的其他处理(P<0.01)，A1B1C2的平均ADF含量极显著低于除A1B1C1，A1B2C1，A1B2C2，A2B2C1，A3B1C1和A3B1C2外的其他处理(P<0.01)，A3B1C2的平均NDF含量极显著低于除A1B1C1，A1B1C2和A3B1C1外的其他处理(P<0.01)，A1B1C2的平均DMD极显著高于除A1B1C1外的其他处理(P<0.01)。

表8 品种×试验点×年份交互作用的黑麦营养指标的多重比较Table 8 Multiple comparisons of nutritional indexes of rye in the interaction of varieties,experimental sites and years

2.4 综合评价

由于本试验参试的3个黑麦品种的草产量、营养价值指标和干物消化率的表现不一致，无法对黑麦的营养价值进行精准的评测，而隶属函数法能够解决这一矛盾。隶属函数法可消除单个指标带来的片面性，使黑麦品种的草产量、干物质消化率、营养品质的差异有真实可比性，所以本研究利用隶属函数法对3个参试黑麦品种的草产量和营养品质进行了综合评价。

由表9可知，品种×试验点×年份交互作用的黑麦的综合评价值表明：A1B1C1的综合评价值最高，说明‘甘农2号’黑麦在2年3个试验点综合效果最好，其中2018年海晏试验点综合性状表现突出。

表9 品种×试验点×年份交互作用的黑麦的综合评价Table 9 Comprehensive evaluation of rye with interaction of varieties,experimental sites and years

3 讨论

3.1 单因素间黑麦生产性能和营养品质的差异及原因

在农艺性状中，株高能够间接地反映饲草的生产能力[18]，而饲草的枝条数量直接决定其草产量[19]。饲草的营养品质由其遗传特性决定，同时受气候和栽培技术等诸多因素影响[20-21]。本试验表明，在3个黑麦品种中，虽然‘甘农2号’黑麦的株高低于2对照，但由于其分枝能力较强(表2)，所以获得了较高的草产量，这与李源等[22]和张银敏等[23]的研究结果一致。‘甘农2号’黑麦的平均CP含量和DMD显著高于2对照，平均ADF和NDF含量低于2对照，这可能是由于‘甘农2号’黑麦的茎秆柔软，叶量丰富。在3个试验点中，海晏点的平均干草产量、平均CP含量和DMD显著高于湟中和平安点，而平均ADF和NDF含量低于湟中和平安点，主要是因为海晏点海拔高、温度低，作物生长缓慢，积累的营养物质较丰富[24-25]。在2个年份中，由于2018年3个试验点的水热条件优于2019年，因此获得了较高草产量。水热条件较好时，黑麦叶片幼嫩，因此CP含量较高，ADF和NDF含量较低，营养品质较好。

3.2 二因素交互作用间对黑麦的生产性能和营养品质的差异及原因

在品种×试验点的交互作用中，海晏点的‘甘农2号’黑麦平均干草产量最高(15.10 t·hm-2)，平均CP含量和DMD最高，平均ADF和NDF含量最低。这可能是由于海晏点的海拔高、光照时间长，使‘甘农2号’黑麦的生长周期延长，光合作用持续时间长，草产量高，海晏点昼夜温差大，‘甘农2号’黑麦积累的营养更多，草品质好。品种×年份交互作用间，2018年‘甘农2号’黑麦的平均干草产量最高(14.38 t·hm-2)，平均CP含量和DMD最高，平均ADF和NDF含量最低。这可能是因为‘甘农2号’在2018年中在黑麦生长发育期间降水量较多、温度适宜，年积温高，可提升饲草产量和营养品质[26-27]。试验点×年份交互作用间，2018年海晏点的平均干草产量最高(14.47 t·hm-2)，平均CP含量最高，平均ADF和NDF含量最低。这可能是由于2018年中海晏点的气候条件和土壤肥力更适合黑麦的生长，黑麦在适宜的环境下获得高产和较好的营养品质[28]。

3.3 三因素交互作用间对黑麦的生产性能和营养品质的差异及原因

品种×试验点×年份交互作用中，2018年海晏点‘甘农2号’黑麦的平均干草产量最高(18.81 t·hm-2)，平均CP含量和DMD最高，平均NDF含量最低。这有可能是因为海晏点2018年黑麦生长季降雨多，能够满足黑麦生长发育阶段所需的水分条件，可获得较高的草产量；海晏点的海拔较高，温度低，而‘甘农2号’黑麦能够适应海晏点气候寒冷的条件，积累的养分多，CP含量和DMD高，NDF含量低。

4 结论

从草产量和营养品质来看，在参试的3个黑麦品种中，‘甘农2号’黑麦明显优于2个对照品种。甘农2号’黑麦在青海省不同区域饲草的生产性能高、营养品质高，适宜在青海省海晏县、湟中县和平安区种植，海晏县为黑麦最适宜的种植区，可为家畜提供优质的饲草。综上表明，‘甘农2号’黑麦更适宜于高海拔及与海晏县气候相似区域推广种植。