20个燕麦品种饲草产量和品质比较分析

曹丽霞，侯龙鱼，赵世锋，石碧红，张丽霞，刘君馨，张文浩，白文明

(1.张家口市农业科学院，河北 张家口075000；2.中国科学院植物研究所植被与环境变化国家重点实验室，北京100093)

燕麦(Avenaspp)包括裸燕麦(Avena nudaL)和皮燕麦(Avena sativaL)，是优良的禾本科燕麦属一年生粮饲兼用作物[1－2].随着国家“草牧业”、“粮改饲”、“引草入田”等政策及项目的实施，带动了高产量、高品质饲草燕麦的种植[2].因此，选择适宜的饲用燕麦品种和确定最佳的刈割时期，对获取高产、高品质的燕麦饲草尤为重要.

为此，科研工作者在内蒙古[3－6]、河北[7－10]、山东[11]、山西[12]、甘肃[13－14]、青海[15－16]、新疆[17]、西藏[18－19]等各地区开展了大量的燕麦引种品比试验，主要包括引进品种能否完成生育期，获得高的生物产量和高的饲草品质[13，20].饲草产量和品质在燕麦品种上具有不一致性，而且代表燕麦饲草品质的指标包括了粗蛋白、相对饲用价值、酸性洗涤纤维、中性洗涤纤维等多个指标，给引进品种的对比选择增加了困难.虽然，结合产量指标和品质指标，利用数学函数方法如关联度分析[3－4，11，18]、隶属函数分析[5，17]、主成分分析[14]等综合评价选出适宜当地推广的燕麦品种促进了引种的评价方法.但是，选择不同的参数及不同的评价办法得出的适宜品种不尽相同[11]，限制了品种的引进和推广的选择.

另一方面，燕麦地上生物产量和品质随着生育期变化，且这种变化因品种、生长环境而异[3]，如品种的最高产量出现在抽穗期[13]、开花期[20]、乳熟期[17]、蜡熟期[8]和完熟期[12]等不同生育期.同一燕麦品种在不同地区表现出不同的变化规律[3]，影响燕麦饲草最佳收获期的确定.河北坝上地区是我国燕麦主要种植区，传统上以种植收获燕麦籽粒为主，针对饲草用的燕麦的种植、产量及品质的评价工作较少.因此，本研究选择国内外20个主要燕麦品种，开展不同生育期对燕麦饲草产量和品质的影响研究，确定燕麦饲草的产量和品质随生育期的变化规律，为当地燕麦饲草的生产提供适宜的品种和确定适宜的收获时期，以及其它地区燕麦饲草的引种提供依据.

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于张家口市农业科学院张北试验基地(41°09′N，114°42′E，1450 m)，属干旱半干旱区，生长季(5～9月)降水量358 mm；无霜期104 d，年日照时数2600～3100 h；土壤类型为栗钙土，肥力中等，pH值8.07，耕作层土壤(0～30 cm)养分含量为有机质18.35±1.53 g kg－1、速效氮63.00±3.2 mg kg－1、速效磷25.77±3.2 mg kg－1、速效钾122.00±4.43 mg kg－1.燕麦种植区前茬作物均为马铃薯.

1.2 供试材料

燕麦共20个品种均由国家燕麦荞麦产业技术体系提供，其中裸燕麦7个品种，包括坝莜3号、坝莜18号、白燕2号、白燕18号、远杂1号和GL381，皮燕麦13个品种，包括坝燕6号、白燕7号、白燕19号、张燕4号、陇燕3号、定燕2号、魁北克(加拿大)、青引2号、甜燕麦、蒙燕1号、甜燕2号(加拿大)、KONA(美国)和Haywire(加拿大).

1.2 实验设计

田间试验采用随机区组设计，3次重复，小区面积13.34 m2(6.67 m×2 m)，5月下旬播种，播量120～180 kg ha－1，行距30 cm.不施肥，不浇水，人工除草.2017～2019年，连续种植三个生长季，在孕穗期、抽穗期、开花期、乳熟期和完熟期采样，采样方法(1.1 m×0.6 m)取地上生物量，烘干后测定干重.根据样方生物量推算每公顷产量.对生长发育较好2019年采样的一个重复测定饲草品质.包括粗蛋白含量(CP，%)，中性洗涤纤维(NDF，%)、酸性洗涤纤维(ADF，%)、相 对 饲 用 价 值(Relative feed value，RFV))，相对饲用价值参考文献Yang等计算方法[21].代谢能(Metabolism energy，ME)根据饲草营养品质评定GI法(GB/T23387－2009)[22]，公式ME＝4.2014＋0.0236ADF＋0.1794CP.为了评价饲草品质相关参数的总产量，单位面积总粗蛋白产量、总相对饲用价值和总代谢能计算如下:

1.3 数据统计与分析

运用三因素方差分析品种、年份、不同生长期燕麦饲草产量(干重)和品质的差异性.各个生育期品种间饲草产量、品质及各生育期间饲草产量和品质均值比较采用LSD法，数据统计分析SPSS21.0软件辅助完成.柱形图由SigmaPlot10.0辅助完成.热图由软件Heml1.0.3.7辅助完成.

2 结果与分析

2.1 试验地生长季降雨量和气温

试验地生长季降雨量和温度均呈现单峰曲线，峰值出现在7月，雨热同季(表1).与30年平均降雨量相比，2017年、2018年、2019年分别为正常、湿润和干旱年份.生长季降雨量年际间差异大，2019年生长季降雨量比2018年减少80.8 mm，减少了25.6%.与30年平均温度相比，2017年、2018年、2019年年均温分别增加了3.8℃、3.4℃和3.0℃，分别增加了28.1%、25.2%和22.2%.

表1 试验地生长季月均温和降雨量Table1 The precipitation and monthly mean temperature in experimental site

2.2 不同收获时期燕麦饲草产量

品种、年份和生育期及交互作用对燕麦饲草产量均有显著影响(表2，P<0.001).将20个品种平均，可以看出从孕穗期、抽穗期、开花期、乳熟期到完熟期，燕麦饲草产量均显著增加(图1).将2017～2019年连续三个生长季，20品种间饲草产量平均比较，在孕穗期、抽穗期和开花期品种间差异不显著，乳熟期和完熟期品种间差异达到显著水平(图2).在完熟期，三年平均饲草产量超过12 t ha－1的裸燕麦有GL381(13.0317 t ha－1)、坝莜18号(12.8167 t ha－1)、远杂1号(12.16 t ha－1).饲草产量低于9 t ha－1为白燕18号(8.3308 t ha－1)和青引2号(6.9892 t ha－1).饲草产量最高品种为GL381是最低品种青引2号的1.86倍.

图1 不同生育期收获产量平均干重2017～2019年间的比较Fig.1 Comparison of dry weight of biomass under different growing stage in experimental years of 2017～2019

图2 不同生育期燕麦品种收获产量干重比较Fig.2 Comparison of dry weight of biomass for 20 oat cultivars under different growing stage

表2 年份、品种、生育期对饲草产量的影响的显著性检验Table 2 Variance test of year，growing stage and cultivars affecting dry weight of oat forage

2.3 不同收获期燕麦品种饲草品质

燕麦饲草品质指标不同生育期差异明显.从孕穗期、抽穗期、开花期、乳熟期到完熟期，粗蛋白含量逐渐降低.粗蛋白含量在孕穗期大于17%、完熟期大于8.5%品种有白燕19号、陇燕3号、青引2号和KONA(图3).随着生育期的延长，相对饲用价值先降低后增加，拐点因品种不同出现在开花期或乳熟期，整个生育期相对饲用价值最高出现在孕穗期(图3).相对饲用价值孕穗期大于140、完熟期大于110的品种有坝莜3号、白燕19号、GL381和Haywire.随着生育期由孕穗期到完熟期，饲草代谢能多数品种逐渐降低，且各品种最高值均出现在孕穗期(图3).代谢能孕穗期大于8 MJ kg－1，完熟期大于6.5 MJ kg－1的品种有白燕19号、陇燕3号、青引2号和KONA.综合粗蛋白含量、相对饲用价值、代谢能三个饲草品质指标，随着生长的延迟，饲草品质逐渐下降，饲草品质相对较好有白燕9号、青引2号、陇燕3号和KONA.

图3 20个燕麦品种粗蛋白含量、相对饲用价值和代谢能随生育期变化Fig.3 Change in crude protein，relative feed value and metabolizable energy of 20 oat cultivars during growing stage

2.4 不同收获期燕麦饲草品质产量

干物质产量反应饲草收获量，饲草品质反应单位饲草的饲喂价值，结合饲草品质和干物质产量计算得出单位面积饲草品质产量(图4).每公顷粗蛋白产量、相对饲用价值产量和代谢能产量均随着生育期的延迟逐渐增加.在完熟期，粗蛋白产量大于0.8 t ha－1的品种有坝莜3号、坝莜18号、远杂1号、GL381，陇燕3号、KONA和Haywire；相对饲用价值产量大于1100 t ha－1的品种有坝莜18号、远杂1号、GL381和Haywire；代谢能产量大于65000 MJ ha－1的品种为坝莜18号、远杂1号、GL381.综合粗蛋白产量、相对饲用价值产量和代谢能产量三个指标，坝莜18号、远杂1号、GL381和Haywire饲用价值产量最高.

图4 20燕麦品种粗蛋白、相对饲用价值和代谢能产量随生育期变化Fig.4 Change in production of crude protein，relative feed value and metabolizable energy for 20 oat cultivars during growing stage

3 讨论

燕麦生长从孕穗期到完熟期，饲草产量显著增加.燕麦地上生物干重有三种变化规律.一是从孕穗期到成熟期，产量连续增加，完熟期达到最大[5].二是在生长的某个时期(非完熟期)达到最大后趋于稳定[21]，如在抽穗期[13]、开花期[20]、乳熟期[17]和蜡熟期[8]等.三是在某个时期(非完熟期)达到最大值然后下降.饲草产量最大值出现时期受品种特点和环境因子的双重影响.研究报道，在甘肃中部干旱半干旱地区、在河北承德地区各品种达到最大饲草产量的生育期因品种而异[9，13，16，19].在一些生长前期受旱，后期降水较多的地区，生长季后期雨水较多促进燕麦的营养生长和一些无效分蘖的继续生长，能增加地上产量[7].

燕麦饲草产量在一个地区的表现受两方面影响，一个是遗传的品质性状，如高产相关的农艺性状和高的光合产物累积效率，逆境胁迫下的响应等[1，18，23].二是生态环境因子的敏感性，如乌兰察布市三个县(旗)燕麦品比试验，环境因子不同，饲草产量最高品种不同[3].燕麦不同生育期对胁迫的响应不同，如拔节期干旱比抽穗期干旱胁迫大[23].应对干旱条件时，早熟品种可以快速达到正常生长高度，避免减产，晚熟品种则生长受阻，过早逼熟，严重影响产量[8].

随着生育期从孕穗期到完熟期，饲草的粗蛋白含量显著下降，与其他引种地区研究结果相同[10，24]，这是因为随着生长的延迟，茎秆、叶片和籽粒中的粗蛋白含量均下降[24].相对饲用价值先降低后升高，原因是与随着生育期的延迟，中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维先增加后降低一致(开花期是拐点).籽粒中的中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维显著降低，而同期的秸秆和叶片中增加或者趋于稳定，二者的平衡决定了相对饲用价值的变化规律[24].

结合饲草产量和饲草品质计算得出的饲草品质产量可以更好的反应最佳收获期.实际生产中，需要结合具体的收获目标选择适宜的饲草用品种.追求高饲草产量选择地上生物量干重高的品种；追求高饲草品质则选择饲草品质好的品种.兼顾产量和品质时，以饲草品质产量为依据.一些引种试验中推荐以综合产量和品质参数的灰度关联分析法确定选择的品种[4]，但等权或加权法得出的选择结果不同[3，11].如拉萨地区引种试验中，爱沃的干草产量和叶茎比最高，灰色关联度综合评价排在第三.因此，根据燕麦种植收获的目标确定适宜饲用燕麦品种，可为生产提供直接的指导.本研究中，如果保证饲草产量的基础上兼顾品质，则GL381、坝莜18号和远杂1号可在当地推广种植.

4 结论

河北坝上地区不同燕麦品种随生育期延迟，饲草产量都在增加，最高出现在完熟期.在引种的20个燕麦品种中，GL381，坝莜18号、远杂1号产量最高，白燕9号、青引2号、陇燕3号和KONA饲草品质最好.坝莜18号、远杂1号、GL381和Haywire饲草品质产量指标最高.因此，在河北坝上及周边相似气候区种植饲草用燕麦时，根据最大生物量或最大饲草品质产量选择适宜的品种，本研究推荐坝莜18号、远杂1号和GL381.