河南地区21个粮饲兼用型青贮玉米品种综合评价

卢家顶， 杨 旭， 朱晓艳,2,3， 崔亚垒,2,3， 王成章,2,3， 李德锋,2,3*， 史莹华,2,3*

(1. 河南农业大学动物科技学院， 河南 郑州 450046； 2. 河南省草地资源创新与利用重点实验室， 河南 郑州 450046；3. 河南省牧草工程技术研究中心， 河南 郑州 450046)

玉米是人类的传统粮食作物，但随着饲料工业的发展，其籽粒已经成为各种畜禽重要的能量饲料。玉米有“饲料之王”的美称[1]，饲用玉米量占玉米生产总量的70%左右，世界各国都已经将玉米作为重要的饲料作物[2-5]。随着国家“粮改饲”和“振兴奶业”政策的实施，以及肉牛和肉羊养殖业的发展，全株青贮玉米等优质饲草料的种植面积进一步加大，其重要性日益收到人们的重视。

我国长期以来进行玉米品种选育目标都是以籽粒产量高的粮食型为主，部分育种者培育的生物产量高的高大型专用全株青贮玉米由于籽粒产量低且不抗倒伏不受养殖场欢迎。近年来，我国选育粮食型玉米时，提高了对生物产量和持绿性等指标的要求，一批粮饲兼用型玉米品种逐渐出现，但不同品种的生物产量、籽粒产量、持绿性、抗倒伏性差别大，而且由于不同地区气候和土壤条件各异，适宜种植的品种也不同，迫切需要通过大量品种比较试验，选择出适宜的品种在生产上示范推广应用[6]。河南位于我国中原地区，有其特殊的气候和土壤条件，所以玉米品种的选择是在该地区推广种植粮饲兼用型玉米的首要问题。

在国内不同地区进行的粮饲兼用型玉米品种比较试验，除籽粒产量和生物产量是考虑的主要因素外，其余评价指标并不相同。如张永明等[7]将抗病性和高海拔地区的生长情况作为西藏地区的主要指标，筛选出‘甘玉23’和‘龙单4号’作为粮饲兼用玉米主推品种；刘建宁等[8]应用相对饲喂价值、粗饲料分级指数等进行综合评价，选出了最适宜在晋中盆地推广种植的青贮玉米品种。河南地区夏秋季多突发性大风大雨天气，玉米极易倒伏，增加了玉米机械化收获的难度，严重影响产量与品质，故将玉米品种的抗倒伏性作为主要评价指标，测定其茎粗、株高、穗位高、气生根数等综合评价其抗倒伏性；该地夏季高湿高温，易发生锈病、抗弯孢叶斑病、褐斑病等，对玉米产量有非常重要的影响，筛选抗病性强的品种极其重要。因此，除干物质产量、籽粒产量、营养价值外，抗倒伏与抗病性也是对河南地区玉米品种优劣进行评价的的重要指标。

本研究通过对21个河南省生产上已经推广的粮饲兼用型或籽粒型玉米品种进行比较试验，旨在筛选出适合河南地区种植的综合性状优良的粮饲兼用型玉米品种，为河南地区全株玉米产量的提升和品质的改善提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

参试品种及供种单位见表1。

表1 参试品种及供种单位

1.2 试验设计与田间管理

试验于2019年6月24日—9月28日在河南省原阳县河南农业大学科教园区(北纬35°6′、东经113°56′)进行。该地为北温带大陆性季风气候，根据多年气象数据，极端低温出现在1—2月份(-14℃～-8℃)，极端高温出现在7—8月份(35℃～37℃)，年平均气温15.2℃，年平均日照时数2 000 h以上，年降水量385 mm，0℃以上积温5 300℃，10℃以上积温4 700℃，年无霜期225 d。试验地土壤为砂壤土，土壤有机质含量为1.41%，碱解氮含量为71.6 mg·kg-1，速效磷含量为17.3 mg·kg-1，速效钾含量为112 mg·kg-1。

试验采用随机区组设计，每个小区面积3.6 m×10 m，4个重复，共84个小区。均行种植，行距0.6 m，株距25 cm，66 670株·hm-2。穴播，每穴1～2粒种子，深度3～5 cm左右。

2019年6月24日播种，前茬作物为苜蓿(第4年)，整地时每公顷撒施尿素氮肥(总氮≥46.4%) 165 kg。6月29日出苗，7月10日每公顷喷施300 mL加入0.6 g·mL-1安全剂的烟嘧磺隆除草，7月15日用甲维盐除钻心虫，7月21日漫灌并且每公顷追施尿素氮肥300 kg(总氮≥46.4%)。无其它田间管理措施。

本试验过程中，所选品种均未出现病害。

1.3 测定指标

1.3.1全株产量及农艺性状测定 全株产量测定在品种达到1/3至2/3乳线期之间时进行。收获时去除边行，从中间行随机选取20株玉米测定其全株鲜重，换算成每hm2鲜草产量；将全株玉米65℃烘干至恒重后进行称重，换算成每hm2干物质产量；将籽粒剥离，进行风干处理后称重，计算每hm2籽粒的产量。

1.3.2农艺性状比较 每个品种取10株玉米，测量其植株高度、大穗位高度、茎粗、果穗长、果穗粗、穗行数、行粒数、果穗重、叶长、叶宽、黄叶数、绿叶数、黄叶重、绿叶重、茎重。

1.3.3营养成分测定 将全株玉米风干样粉碎后，采用近红外光谱法测定其干物质、粗蛋白、粗脂肪、淀粉、酸性洗涤纤维、中性洗涤纤维等营养物质的含量，并换算成干物质基础的养分含量。

1.4 统计分析

采用SPSS 22.0软件进行单因素方差分析(One-way ANOVA)，所有数据以平均值±标准差表示，以P<0.05表示差异显著。

2 结果与分析

2.1 不同玉米品种的生物学产量

由表2可知，从全株干物质产量来看，以‘华牧3号’的最高，为21.34 t·hm-2，显著高于‘豫青贮23’、‘伟科720’、‘京九青贮16’、‘豫单9966’、‘北农368’等品种(P<0.05)；其次为‘XF2’、‘大京九26’、‘文玉3号’，干物质产量分别为19.64 t·hm-2，19.49 t·hm-2，19.42 t·hm-2，显著高于‘北农368’(P<0.05)，与其它品种差异不显著；从籽粒产量来看，产量较高的品种有‘先玉1366’、‘大京九26’、‘伟科601’，产量分别为11.15 t·hm-2，10.80 t·hm-2，10.69 t·hm-2，显著高于‘京九青贮16’、‘大京九青贮3912’、‘北农368’(P<0.05)，与其它品种差异不显著；北农368籽粒产量最低，显著低于除‘大京九青贮3912’、‘京九青贮16’外的其它18个品种(P<0.05)。

表2 不同玉米品种的产量

2.2 农艺性状比较

2.2.1穗部性状 由表3可知，不同品种的玉米穗部性状存在着很大差异，其中‘华牧3号’有最大的果穗重和行粒数，果穗长、果穗粗和穗行数也较高；‘北农861’具有最大的果穗长和第二大的果穗重、果穗粗、穗行数，行粒数适中。这两个品种都具有优良的穗部性状。‘郑青贮1号’的果穗重、果穗粗、果穗长较高，但是行粒数和穗行数一般；‘豫青贮23’穗部性状整体较差，除行粒数适中外，其它指标均处于后3位；各品种间果穗长度差异不显著。

表3 不同玉米品种的穗部性状

2.2.2叶部性状 各品种间的叶部性状指数存在差异(表4)，‘大京九青贮3912’的绿叶数最多为11.47，其次为‘XF2’绿叶数为11.45，二者之间差异不显著，但都显著高于‘先玉1140’、‘先玉1146’、‘先玉1336’、‘豫青贮23’、‘大京九26’(P<0.05)。黄叶数以‘大京九青贮3912’最少，其次为‘北农861’，以‘大京九26’最多，‘先玉1366’、‘豫青贮23’黄叶数都很高。叶片面积较高的品种有‘北农861’、‘XF2’、‘中禾107’。绿叶重以‘北农861’最高，显著高于‘伟科601’、‘豫青贮23’、‘大京九26’、‘先玉1366’(P<0.05)；其次为‘中禾107’，显著高于‘大京九26’和‘先玉1366’(P<0.05)，其中‘先玉1366’的绿叶重在21个品种中最低。

表4 不同玉米品种的叶部性状

2.2.3抗倒伏相关性状 通过对21个品种的植株高度、穗位高度、茎粗的比较进行抗倒伏性能综合分析发现(表5)，‘XF2’有着最大的植株高度，其次为‘北农3651’、‘大京九26’、‘北农青贮208’、‘先玉1466’，这些品种显著高于‘京九青贮16’、‘郑青贮1号’、‘大京九166’、‘豫单9966’和‘伟科601’(P<0.05)，其中株高较低的品种‘伟科601’和‘豫单9966’显著低于‘大京九青贮3912’、‘华牧3号’、‘先玉1140’和‘北农861’(P<0.05)；‘大丰30’和‘伟科601’的穗位高度最低，为1.01 m，显著低于大多数品种(P<0.05)，‘XF2’的穗位高度最高，显著高于除‘华牧3号’、‘北农青贮208’、‘北农3651’和‘中禾107’的其它品种(P<0.05)；茎粗最大的品种为‘先玉1140’、‘大丰30’、‘大京九166’，显著粗于‘北农368’、‘京九青贮16’和‘豫青贮23’(P<0.05)，其它品种间差异不显著；在试验过程中穗位高度和植株高度较高的‘XF2’和‘华牧3号’，以及茎秆较细的‘豫青贮23’出现了较为严重的倒伏情况。

表5 不同玉米品种的抗倒伏性状

2.3 营养成分

不同品种的淀粉含量差距较大(表6)，最高的‘伟科601’、‘大京九26’、‘先玉1366’都达到了35%以上，较低的‘北农861’、‘XF2’、‘京九青贮3912’、‘北农368’、‘华牧3号’都没有达到30%；淀粉含量较高的‘伟科601’和‘大京九26’的NDF,ADF含量较低，而淀粉含量较低的‘华牧3号’和‘北农368’的NDF,ADF含量显著高于大多数品种(P<0.05)。‘文玉3号’和‘北农861’的粗蛋白质含量较高，显著高于‘中禾107’、‘先玉1140’和‘先玉1466’(P<0.05)；脂肪含量较高的为‘大京九26’和‘北农青贮208’，显著高于‘先玉1466’、‘京九青贮3912’、‘大京九166’、‘先玉1140’、‘北农368’和‘XF2’(P<0.05)。

表6 不同玉米品种的营养成分比较

2.4 各项指标相关性

为了探究玉米产量、品质和农艺性状之间的关系，我们对测定的各项指标进行了相关性分析。如表7所示，各品种全株干物质产量与茎粗、株高、果穗重和籽粒产量呈显著正相关关系(P<0.05)，籽粒产量与茎粗、果穗重呈正相关关系，但只有茎粗与籽粒产量相关关系达到极显著水平(P<0.01)，籽粒产量还与绿叶数呈极显著负相关关系(P<0.01)。本试验结果还表明，除了NDF,ADF含量与绿叶数呈显著正相关关系(P<0.05)，淀粉含量与绿叶数呈极显著负相关关系(P<0.01)之外，各农艺性状和营养成分之间相关性不高，但是各营养成分以及营养成分与产量之间相关性较强，淀粉含量与籽粒产量、粗脂肪含量呈显著正相关关系(P<0.05)，与粗蛋白质、NDF和ADF含量呈显著负相关关系(P<0.05)，DNF，ADF含量与籽粒产量呈极显著负相关关系(P<0.01)。

表7 玉米各项指标的相关性分析

2.5 灰色理论综合评价

对生物学产量、籽粒产量、淀粉含量、持绿性、茎粗、穗位高度、植株高度，分别给予加权系数为0.25，0.25，0.2，0.1，0.075，0.05，0.075，利用灰色系统理论进行综合评价，结果表明与理想组合加权关联度最高的3个品种为‘伟科601’、‘大丰30’、‘先玉1366’(表8)。

表8 21个玉米品种与理想组合的关联度

3 讨论

3.1 不同玉米品种的产量及农艺性状

由于粮饲兼用型玉米的用途兼有传统的粮食型玉米和青贮专用型玉米的特点，这就要求在其品种选择时必须兼顾到全株产量和籽粒产量[9-13]。本试验中，‘大京九26’、‘文玉3号’、‘大丰30’、‘郑青贮1号’的生物学产量和籽粒产量均处于前几位，其中‘大京九26’还具有综合产量优异、抗倒伏性能好的特点，符合优良的粮饲兼用型玉米品种的要求，但是其收获时绿叶数较少，持绿性差；‘伟科601’有着较高的籽粒产量，但是植株较为矮小，全株干物质产量一般；‘北农368’、‘豫单9966’、‘京九青贮16’、‘伟科720’、‘豫青贮23’、‘大京九3912’在本次试验中表现较差，生物学产量和籽粒产量均位于后几位，其中‘豫青贮23’还出现了一定程度的倒伏，以上几个品种在河南地区作为粮饲兼用型玉米推广时，需要谨慎考虑；‘华牧3号’是全株干物质产量最高的品种，而且穗部性状优异，籽粒产量为中上等水平，但它的植株高度和穗位高度较高，尽管茎粗较大，但是在种植过程中依然存在倒伏的风险，河南大部地处暖温带，属大陆性季风气候，具有四季分明、雨热同期等特点，玉米在乳熟和蜡熟期容易因大风而倒伏，从而导致灌浆受阻使籽粒产量下降，也影响机械化收割，故推广种植需要谨慎考虑；‘XF2’有着第二位的生物学产量，但籽粒产量不高，这可能就是由于其抗倒伏性能较差影响灌浆引起的，这说明抗倒伏能力也是影响植株产量和品质的重要因素；‘伟科601’有着较为优异的籽粒产量，但是全株产量表现一般，这可能与其植株高度在21个品种中最低有关。李莉[14]等研究表明，如果以生物产量利用为前提，应选择植株高度较高的品种，但是如果以株高作为追求全株产量的指标，会出现倒伏现象严重的情况，刘晓[15]、王永学[16]等研究都发现植株高度越高其抗倒伏性越差。茎粗作为影响抗倒伏性和生物学产量的另一重要因素[17-19]在粮饲兼用型玉米品种的选择中被更加重视。本试验中‘大京九26’、‘华牧3号’、‘伟科601’、‘文玉3号’、‘大丰30’、‘郑青贮1号’在生物学产量以及籽粒产量方面表现较好，但是‘大京九26’在收获期持绿性较差，‘华牧3号’抗倒伏现象严重，在种植时需要谨慎选择。

3.2 不同玉米品种的品质评价

优质的粮饲兼用型玉米必须有着良好的营养品质。粮饲兼用型玉米青贮过程中籽粒中的淀粉主要降解为乙酸、丙酸和丁酸，提高青贮能值，可以提供奶牛60%～80%的能量需要[20]，改善奶产量和乳品质，因此优质的粮饲兼用型玉米在满足干物质产量和籽粒产量的同时，必须有着较高的淀粉含量。现阶段要求优良的粮饲兼用型玉米品质在适收期的干物质含量和淀粉含量都要在30%以上，籽粒干重占比要达到40%以上[21]。全株青贮玉米中的粗蛋白可以提供各种氨基酸，为动物合成蛋白质提供原料，脂肪是动物能量的主要来源，二者的含量都对于玉米的饲喂价值有着重要的影响[22-23]，中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维的含量过高则会影响到家畜的采食量和消化率[24-25]。本试验中，‘伟科601’和‘大京九26’有着较高的淀粉含量以及较低的中性洗涤纤维含量和酸性洗涤纤维含量，在营养品质方面表现较好。

3.3 粮饲兼用型玉米农艺性状、产量与品质的相关性

通过比较不同玉米品种的产量和营养品质，发现产量高的品种营养价值不一定优异。因此探究玉米产量和营养价值与农艺性状之间的联系，对不同玉米品种的综合利用价值进行评定有着重要的意义[26]。

许莹莹等人的研究表明，茎粗能够显著影响到玉米产量[27]，而且茎粗对玉米抗倒伏有着重要的作用[28]。丰光等人的研究结果表明，茎秆粗与穿刺力、茎秆拉力、气生根层数等抗倒伏指标都呈显著正相关[29]，说明茎粗可以作为玉米产量、营养价值、抗倒伏性能的综合评定指标，在玉米品种选育中发挥重要作用[30]。本试验中的全株产量与茎粗、株高、果穗重呈显著正相关关系；籽粒产量与茎粗呈显著正相关关系，与前人研究一致[27]。在营养价值方面，本试验中茎粗与NDF和ADF含量都呈负相关关系，NDF和ADF是评价饲粮营养品质的重要指标，含量越低饲粮利用价值越高[24-25]。综上说明，茎粗和果穗重、果穗长、果穗粗、株高都呈正相关关系，茎粗较大的玉米品种在干物质产量、籽粒产量都有一定的优势，并且茎粗对营养品质也有一定程度的影响，在本试验中茎粗较高的‘先玉1140’、‘大丰30’、‘大京九166’在各方面表现均较为稳定，因此茎粗在对玉米品种产量综合评定时的作用较大。

3.4 利用灰色系统理论进行品种比较

在进行玉米品种比较时，多个品种的不同性状表现不同，这时单独以产量、抗逆性、营养价值等为标准进行品种评估会有很大的局限性，并且不同的指标间可能存在的矛盾关系，使得同一品种在不同的评价体系中表现差异较大。本试验中，‘大京九26’综合产量和营养品质方面表现优异，但是持绿性较差；‘华牧3号’生物学产量和籽粒产量都较好，但是其植株高大，穗位高度也较高，出现了较为严重的倒伏现象，并且其NDF，ADF含量较高，淀粉含量只有26.78%；‘伟科601’籽粒产量和营养品质方面表现优异，并且有着很好的抗倒伏性，尽管全株干物质产量表现一般，但是并没有显著低于其它品种。应用灰色系统理论关联度分析可以对重要的性状和产量进行量化处理，从而得出更加科学的评价[31]。灰色系统理论被广泛应用于小麦(TriticumaestivumL.)、水稻(OryzasativaL.)、苜蓿(MedicagosativaL.)、玉米等作物上[32-34]，但是之前对于玉米品种的分析大多只考虑全株产量或籽粒产量。本试验中通过应用灰色系统理论将营养价值、籽粒产量、全株干物质产量、农艺性状等作为评价指标，并根据推广种植的要求和河南地区气候条件以及各项指标的相关性，在以生物学产量和籽粒产量为主要指标的同时，对抗倒伏相关的性状也赋予了较大的加权值，对21个玉米品种进行了综合评价。

4 结论

‘伟科601’、‘大丰30’、‘先玉1366’在21个品种中综合表现优异，适宜作为粮饲兼用型玉米品种在河南地区推广种植。