青海甘德县高寒区播期对7个燕麦品种产量和品质的影响

童永尚，王彦龙，汪鹏斌，宋建超，贺有龙，汪海波，鱼小军

(1.甘肃农业大学草业学院，草业生态系统教育部重点实验室，甘肃省草业工程实验室，中-美草地畜牧业可持续发展研究中心，甘肃 兰州 730070；2.青海省畜牧兽医科学院,青海 西宁 810016；3.青海省果洛州草原工作站，青海 果洛 814099)

燕麦(Avenasativa)是禾本科一年生草本植物，具有产草量高、适口性好、抗性强、适应性广等特性[1-2]，对无霜期较短、日照较长、气温较低的寒冷地区有很好的适应性和丰产性[3-4]，是青藏高原重要的粮饲兼用型优良牧草，在缓解青藏高原冷季家畜饲草供给不足、维系青藏高原草牧业健康稳定发展与促进高寒地区生态环境治理等方面发挥着重要作用[5]。

在燕麦饲草生产过程中，影响其干草产量和营养品质的因素有很多，其中品种和播期是两个重要的因素。季晓菲等[6]研究表明，川西北高寒地区梦龙燕麦应选择4月底至5月中上旬播种为宜；杨丽娜等[7]在甘南州夏河县的研究表明，陇燕3号燕麦在高海拔地区不宜早播，应该推迟到4月中旬；刘君馨[8]的研究结果表明，早熟品种应该适时晚播，中熟品种应适时早播，晚熟品种应适时推迟播种。综上所述，通过不同品种和播期的优化组合能对燕麦的产量和营养品质产生一定的影响。在甘德县高寒区，学者们仅开展了一些燕麦品种比较和混播试验，石德军[9]研究表明，4个参试品种中LENA燕麦干草产量最高，NEON饲草品质最好；马晓东等[10]研究表明，混播组合燕麦60%+小黑麦40%处理下的干草产量显著高于单播(P<0.05)。但关于甘德县高寒区燕麦播期的研究未见报道。

鉴于此，本研究拟开展甘德县高寒地区饲用燕麦最佳播期研究，对供试的7个燕麦品种在果洛州甘德县江千乡4个播种时期的干草产量、株高、茎叶比、鲜干比、茎基直径、根系生物量及营养品质进行比较，运用灰色关联度及聚类分析综合评价，以期筛选出适合甘德县高寒地区的优异燕麦种质资源及其最佳播种期，为该区域饲用燕麦的生产提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 试验地概况

青海省甘德县江千乡(N 34°09′41″，E 100°26′43″)，海拔3 890 m。年均降水量535.4 mm，年均温度-1.5℃，日均最低温度月为12月(-12.6℃)，最高温度月为7月(9.4℃)，温度偏低。属高原大陆性半温润气候，常年有风，夏秋两季风力较小，年均风速为2.2 m/s，风向多西北风。土壤为高山草甸土，pH为6.86。土壤全氮、全磷和全钾含量分别为1.77、1.19和16.72 mg/kg，碱解氮、速效磷和速效钾含量分别为166.89、17.21和97.60 mg/kg，有机质含量为85.10 g/kg。生长季水热状况见图1。

图1 江千乡近30年和2020年生长季月均气温、月降水量Fig.1 The monthly mean temperature and total precipitation in the growing season of the Jiangqian Town in recent 30 years and in 2020

1.2 供试材料

选择生产中普遍认可的早熟、中熟和晚熟燕麦品种7个(表1)，分别为青燕1号、青海444、青海甜燕麦、莫妮卡、青引2号、陇燕3号、梦龙[11-13]，均引自甘肃农业大学草业学院。

表1 供试材料

1.3 试验设计

依据该区域作物播种时间，试验设4个播期，分别为2020年5月23日、5月30日、6月6日、6月13日，采用随机区组排列，小区面积3 m×5 m，小区间隔0.5 m，小区外围设1 m的保护行，重复3次。播种前翻地整平耙细，人工开沟条播，播种量为22.5 g/m2，实际播种量按各品种种子发芽率和净度计算。播深3～4 cm，行距20 cm，播前施磷酸二铵300 kg/hm2作基肥。

1.4 测定指标及方法

株高：在4个播期的7个燕麦品种分别达到乳熟期[14]时，于每个小区随机选取10株，测定其基部到主穗顶端之间的垂直高度，求其平均值。

产草量：于乳熟期收割测产，每个小区内按行取2 m样段，留茬5 cm刈割后并称取鲜重，每个小区做3次重复。随后称取1 kg燕麦鲜草放于105℃烘箱中杀青30 min，再将样品65℃烘48 h，测定干重，并换算成每公顷干草产量。

茎叶比：将500 g鲜草进行茎叶分离，分别称重，在烘箱中105℃杀青30 min，65℃烘至恒重后称重，求茎叶比。

鲜干比：在样地准确称取500 g鲜草，带回实验室置于烘箱中烘48 h至恒重后称重，计算鲜干比。

茎基直径：在样地随机取10株，用游标卡尺测量主茎地上第二节间中部的直径[15]。

分蘖数：在样地随机取10株，进行统计。

根系生物量：在样地随机挖取10株，取样深度为30 cm，分别装入尼龙袋中，用流水反复冲洗干净，脱水后，烘干称重求平均值(均置于65℃烘箱烘至恒重，感量0.1 mg的分析天平称量所得干重)即为单株根系生物量。

营养价值：于乳熟期时刈割取样，将1 kg鲜草放于105℃烘箱中杀青30 min，再将样品65℃烘干至恒重，将烘干草样用粉碎机粉碎过1 mm筛并混合均匀，用凯氏定氮法测定粗蛋白(crude protein，CP)含量、用蒽酮法测定可溶性糖含量、用Van soest纤维分析法测定中性洗涤纤维( neutral detergent fibre，NDF)和酸性洗涤纤维(acid detergent fibre，ADF)含量。

相对饲喂价值采用以下公式进行计算：

DDM(%DM)=88.9-ADF(%DM)

式中：DMI为粗饲料干物质的随意采食量，用占体重(BW)的百分比表示；DDM为可消化的干物质，用占干物质(DM)的百分比表示。

1.5 数据分析

利用SPSS 19.0对不同处理下的贮藏营养物质进行单因素方差分析，差异显著性采用Duncan法进行多重比较，利用系统聚类进行聚类分析。利用Excel进行相关性分析和灰色关联度分析，依据灰色关联度理论，将7个燕麦品种的干草产量、粗蛋白、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维和可溶性糖含量视作一个整体进

行综合评价。相关公式如下：

式中：minmin|X0(k)-Xi(k)为二级最小差；maxmax|X0(k)-Xi(k)|为二级最大差；ρ为分辨系数；

2 结果与分析

2.1 播期对不同品种燕麦饲草产量的影响

2.1.1 播期对不同品种燕麦株高的影响F检验表明，相比品种和播期、品种交互作用，播期对燕麦株高的影响最大(表2)。不同播期相比，青海甜燕麦、青引2号、莫妮卡和梦龙在5月30日播期时株高最高，分别为123.7、147.3、108.6、133.4 cm，且随着播期推迟呈先增高后降低趋势；青海444、陇燕3号、青燕1号在5月23日播期时株高最高，且随着播期推迟逐渐降低。不同品种相比，5月23日播期梦龙株高最高，5月30日播期青引2号株高最高，6月6日和6月13日播期时青海甜燕麦株高最高(图2)。

图2 不同播期下7个燕麦品种株高Fig.2 The plant height of seven oat varieties with the different sowing dates注：不同大写字母表示相同播期下不同燕麦品种间差异显著(P<0.05)；不同小写字母表示相同燕麦品种不同播期间差异显著(P<0.05)，下同

表2 播期和品种交互作用下燕麦产量指标的方差分析

2.1.2 播期对不同品种燕麦干草产量的影响F检验表明，相比品种和播期、品种交互作用，播期对燕麦干草产量的影响最大(表2)。不同播期相比，青海甜燕麦、青引2号、莫妮卡和梦龙在5月30日播期时干草产量最高，分别为16 115、19 185、19 835、20 022 kg/hm2，青海444、陇燕3号、青燕1号在5月23日播期时干草产量最高，分别为19 209、16 496、16 121 kg/hm2。青海甜燕麦、青引2号和莫妮卡干草产量随播期推迟呈先增大后减小趋势，青海444和青燕1号干草产量随播期推迟逐渐降低。不同品种相比，5月23日播期时青海444干草产量最高，为19 209 kg/hm2；5月30日播期时梦龙干草产量最高，为20 022 kg/hm2；6月6日播期时莫妮卡干草产量最高，为17 366 kg/hm2；6月13日播期时梦龙干草产量最高，为17 395 kg/hm2(图3)。

图3 不同播期下7个燕麦品种干草产量Fig.3 The hay yield of seven oat varieties with the different sowing dates

2.1.3 播期对不同品种燕麦茎叶比和鲜干比的影响F检验表明，相比播期和播期、品种交互作用，品种对燕麦茎叶比的影响最大；相比品种和播期、品种交互作用，播期对燕麦鲜干比的影响最大(表2)。青海444、陇燕3号、青燕1号燕麦茎叶比受播期影响较小。不同播期相比，青海甜燕麦在6月13日播期时茎叶比和鲜干比都达到最大；青海甜燕麦、青引2号和莫妮卡茎叶比随播期推迟呈先减小后增大趋势，梦龙和青燕1号茎叶比随播期推迟逐渐降低；青海甜燕麦、莫妮卡和青海444鲜干比随播期推迟逐渐增大。不同品种相比，5月23日播期时梦龙茎叶比最大，青引2号鲜干比最大；5月30日播期时梦龙茎叶比最大，陇燕3号鲜干比最大；6月6日和6月13日播期时青引2号茎叶比最大，青海甜燕麦鲜干比最大(表3)。

2.1.4 播期对不同品种燕麦茎基直径、单株根系生物量和分蘖数的影响F检验表明，相比品种和播期、品种交互作用，播期对燕麦茎基直径的影响最大；相比播期和播期、品种交互作用，品种对燕麦单株根系生物量和分蘖数的影响最大(表2)。随着播期推迟，7个燕麦品种的茎基直径均有减小趋势，在5月23日播期时茎基直径最大。播期对青引2号、莫妮卡和陇燕3号的根系生物量具有显著影响(P<0.05)。随着播期推迟，梦龙和青海444根系生物量逐渐增大，莫妮卡和陇燕3号根系生物量逐渐减小。不同品种相比，5月23日播期时，青海444茎基直径和青海甜燕麦根系生物量最大；5月30日播期时，青海444茎基直径和青引2号根系生物量最大；6月6日和6月13日播期时，青海甜燕麦茎基直径和青海444根系生物量最大。整体来看，7个燕麦品种的分蘖数均随播期推迟呈先增加后减小趋势(表3)。

表3 不同播期处理下7个燕麦品种形态指标

2.2 播期对不同品种燕麦饲草品质的影响

2.2.1 播期对不同品种燕麦粗蛋白含量的影响F检验表明，相比品种和播期、品种交互作用，播期对燕麦粗蛋白含量的影响最大(表4)。播期对陇燕3号和青燕1号燕麦的粗蛋白含量影响显著(P<0.05)。青海444、陇燕3号和青燕1号粗蛋白含量随播期推迟呈先升高后降低趋势。不同播期相比，青海甜燕麦和青燕1号在6月6日播期粗蛋白含量最高，分别为5.06%和4.96%；青引2号、莫妮卡青海444和陇燕3号在5月30日播期时粗蛋白含量最高，分别为4.90%、4.80%、5.02%和5.57%；梦龙在5月23日播期时粗蛋白含量最高，为4.76%。不同品种相比，5月23日和6月6日播期时青海甜燕麦粗蛋白含量最高，为5.00%和5.06%，5月30日播期时陇燕3号粗蛋白含量最高，为5.57%，6月13日播期时青引2号粗蛋白含量最高，为4.80%(表5)。

表4 播期和品种交互作用下燕麦品质指标的方差分析

表5 不同播期处理7个燕麦品种养分含量

2.2.2 播期对不同品种燕麦NDF含量和ADF含量的影响F检验表明，相比品种和播期、品种交互作用，播期对燕麦NDF含量和ADF含量的影响最大(表4)。莫妮卡、青海444、梦龙的NDF含量和青海甜燕麦、青引2号、青海444、青燕1号的ADF含量随播期推迟逐渐升高，青引2号的NDF含量和梦龙的ADF含量随播期推迟呈先降低后升高趋势。不同播期相比，青海甜燕麦、莫妮卡、梦龙、青海444在5月23日播期时NDF含量最低，陇燕3号和青燕1号在6月13日播期时NDF含量最低，青海甜燕麦、青引2号、青海444、陇燕3号和青燕1号ADF含量在5月23日播期时最低，莫妮卡和梦龙ADF含量在5月30日播期时最低。不同品种相比，5月23日和5月30日播期时青海444的ADF含量最低，6月6日和6月13日播期时陇燕3号的ADF含量最低(表5)。

2.2.3 播期对不同品种燕麦可溶性糖含量的影响F检验表明，相比品种和播期、品种交互作用，播期对燕麦可溶性糖含量的影响最大(表5)。不同播期相比，青海甜燕麦、梦龙和陇燕3号在6月6日播期时可溶性糖含量最高，分别为34.56%、34.83%、34.53%、33.80%，青引2号和青海444在5月30日播期时可溶性糖含量最高，为34.73%、34.15%，莫妮卡在5月23日播期时可溶性糖含量最高，为35.38%。不同品种相比，5月23日播期时莫妮卡可溶性糖含量最高，5月30日播期时青引2号可溶性糖含量最高，6月6日和6月13日播期时梦龙可溶性糖含量最高。青海甜燕麦、青海444和陇燕3号可溶性糖含量随播期推迟呈先升高后降低趋势，莫妮卡可溶性糖含量随播期推迟逐渐降低(表5)。

2.2.4 播期对不同品种燕麦相对饲喂价值的影响F检验表明，相比品种和播期、品种交互作用，播期对燕麦相对饲喂价值的影响最大(表4)。7个燕麦品种的相对饲喂价值总体介于88.04～112.90，不同播期相比，青海甜燕麦、梦龙、青海444和陇燕3号在5月23日播期时相对饲喂价值最高，分别为105.31、108.29、112.90和107.03，青引2号和莫妮卡在5月30日播期时相对饲喂价值最高，分别为103.78和108.18，青燕1号在6月13日播期时相对饲喂价值最高，为107.10。青海甜燕麦、梦龙和青海444随着播期推迟，相对饲喂价值逐渐下降，青引2号和莫妮卡随着播期推迟，相对饲喂价值呈先增大后减小趋势。不同品种相比，5月23日播期时青海444相对饲喂价值最大，5月30日播期时莫妮卡相对饲喂价值最大，6月6日播期时陇燕3号相对饲喂价值最大，6月13日播期时青燕1号相对饲喂价值最大(表5)。

2.3 灰色关联度和聚类分析

选取具有代表性的5个指标，分别为干草产量、粗蛋白、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维、可溶性糖，对4个播种时期的7个燕麦品种进行灰色关联度综合评价(表6)。5月23日种植的青海444综合表现最好，其次是5月30日种植的青引2号。各品种而言，青海444、梦龙在5月23日播期时综合性状表现最优，青引2号、莫妮卡、陇燕3号、青海甜燕麦在5月30日播期时综合性状表现最优，青燕1号在6月6日播期综合性状表现最优。5月23日种植的青引2号和6月6日种植的梦龙燕麦综合表现一样。

表6 不同燕麦品种4个播期的关联度和排序

针对4个播期和7个燕麦品种共28个处理的干草产量和粗蛋白含量进行了聚类分析，运用SPSS 19.0系统聚类中平方Euclidean距离聚类和平均联接(组间)构建树形图(图4)，在欧式距离为15处，可将其分为4大类。第Ⅰ类表现为干草产量较高，包括5月23日种植的青引2号、莫妮卡、青海444，5月30日种植的梦龙、青引2号、莫妮卡、青海444，6月6日种植的梦龙、青海444、莫妮卡；第Ⅱ类表现为粗蛋白含量最低，包括5月23日种植的陇燕3号、青燕1号和5月30日种植的青燕1号；第Ⅲ类表现为干草产量相对较低，包括6月13日种植的7个燕麦品种，6月6日种植的青引2号、陇燕3号、青燕1号、青海甜燕麦，5月23日种植的青海甜燕麦、梦龙和5月30日种植的青海甜燕麦；第Ⅳ类表现为粗蛋白含量最高，为5月30日种植的陇燕3号。

图4 不同播期下7个燕麦品种聚类分析Fig.4 The cluster analysis of seven oat varieties with the different sowing dates

3 讨论

3.1 播期对不同品种燕麦生产性能的影响

播期调节是一种十分重要的栽培措施，通过调节光照、温度和水分等环境条件而影响作物的生长发育和生物学特征，使得外部生态环境因子朝着有利于作物生长的方向发展，从而达到作物高产[16-17]。本研究发现，播期和品种互作对燕麦的产量指标具有极显著影响(P<0.05)，相比不同品种而言，播期对燕麦产草量的影响更大。本研究中，2个早熟品种青海444和青燕1号在5月23日播期时干草产量最高，所以早熟品种应该适时早播；3个中熟品种莫妮卡、梦龙和青引2号均在5月30日播期时干草产量最高，所以中熟品种播种时间应该比早熟品种推迟1周左右；而晚熟品种青海甜燕麦和陇燕3号分别在5月30日播期和5月23日播期时干草产量最高，因此晚熟品种播种时间应和早熟、中熟品种接近，不宜过迟，这与刘君馨[8]的研究结果不同，这是因为不同区域的生态条件不同，播种时间因气温和降水有所差异。

本研究中，青海甜燕麦、青引2号、莫妮卡和梦龙4个品种在早播处理下干草产量较低，可能的原因有以下两个方面，一是5月23日播种时，地表积雪刚融，温度较低，最低气温仅为1℃，加之甘德县5月时常有大风，导致种子入土不深，且5月26日遇上大雪，种子被积雪覆盖，发芽缓慢，影响出苗率，导致下层根系发育较差且出苗后幼苗受冻害比较严重，从而导致产量降低，因此应该结合甘德县5月降雪情况和风期适当推迟播种，这与王璐等[18]在内蒙古阴山丘陵地区得出的结论相似，与May等[19]和Abdala等[20]的研究结果不同；二是由于6月5日-6月10日几乎都是雨天，受阴雨天气影响，日照时长减少，影响了燕麦的生殖生长[21]，导致减产。因此播种时期应多关注天气情况，避免连续雨天、大风等情况，以保证幼苗顺利出苗。株高、分蘖数、根系生物量、茎粗在一定程度上可以反映出产量高低。本试验中，供试品种青海444和青燕1号随播期推迟，株高逐渐降低，这与侯玉龙等[22]研究结果相似。7个燕麦品种的分蘖数随播期推迟均表现出先增加后减少趋势，这与马雪琴等[16]和王永刚等[23]研究结果不同，可能是由于随播期推迟，降水量增加，气温升高，外部条件较适宜所致。茎叶比在一定程度上能够反映出牧草的适口性，茎叶比越大，说明其适口性越好。本研究中6月13日播种的青引2号茎叶比最大，说明其适口性最好。

3.2 播期对不同品种燕麦营养指标的影响

营养成分是反映饲草品质的关键指标，可直接体现出牧草的饲用价值[24]。本试验对供试的7个燕麦品种在4个播种时期的粗蛋白、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维和可溶性糖含量进行分析。结果表明，播期对不同品种燕麦营养成分之间差异极显著。粗蛋白是衡量牧草品质的重要指标之一，对动物而言是不可缺少的营养物质，代表牧草能满足动物蛋白质需求的能力[25]，因此燕麦饲草中的粗蛋白含量越高，说明其品质越好。本研究中，5月30日播种的陇燕3号粗蛋白含量最高，说明其品质较好。青海444、陇燕3号和青燕1号燕麦的粗蛋白含量随播期推迟呈先升高后降低趋势，这与温明星等[26]和Zhou等[27]研究结果不同，原因是在甘德县5月底播种降雪较多，导致气温较低，且受风力影响较大，使得种子扎根浅，苗期易受冻害，外界养分获取不足，从而降低品质。

燕麦中的NDF和ADF含量对动物采食量和消化率有重要的影响，NDF含量和ADF含量随生育期呈缓慢上升趋势[28]。供试品种青海444燕麦的中性洗涤纤维含量和酸性洗涤纤维含量随播期推迟逐渐增大，可能是因为该品种在早播处理下，生育期较长，从外界获取的水肥气热较充足，使得光合产物积累较多，这与赵淮等研究结果相似[29]。植物为了适应干旱、低温等逆境条件，会主动积累一些可溶性糖，以降低渗透势和冰点，从而适应外界环境条件的变化[30]，可溶性糖含量越高，说明其抗逆性越强。本研究中，5月23日种植的莫妮卡燕麦可溶性糖含量最高，说明其抗逆性相对较强；供试品种青海444、青海甜燕麦和陇燕3号可溶性糖含量随播期推迟呈先升高后降低趋势，这与王璐等[31]研究结果相似。相对饲喂价值是评价饲草营养价值的重要指标，也是饲草的一种重要的经济性状。RFV是NDF和ADF的综合反映，RFV越大说明该饲草的营养价值越高[32]。本研究中，5月23日种植的青海444 RFV最大，说明其营养价值最高，其相对饲喂价值随播期推迟逐渐减小，主要是因为随着播期推迟，9月下旬燕麦才逐渐达到抽穗期，气温逐渐降低，导致叶片冻伤，木质化程度加深，使得ADF含量和NDF含量逐渐增大。

3.3 灰色关联度和聚类分析

灰色关联度[33]是燕麦综合评价最常用的方法，通过加权关联度将多个样本进行排名，排名越靠前，说明其综合表现越好。本研究将4个播期下7个品种共28个处理，通过干草产量、粗蛋白、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维、可溶性糖含量5个主要指标进行灰色关联度分析，结果表明，5月23日种植的青海444排名最前，说明其综合表现最好，其次是5月30日种植的青引2号。聚类分析可以将若干样本通过某个同质性将其划分为几类，类间个体具有较大的差异性[34]。本研究通过产草量和粗蛋白含量将28个处理聚为4类，第Ⅰ类干草产量相对较高，第Ⅱ类粗蛋白含量最低，第Ⅲ类干草产量相对较低，第Ⅳ类粗蛋白含量最高。

4 结论

在甘德县高寒地区，7个燕麦品种分蘖数随播期推迟呈先增加后减小趋势，茎基直径随播期推迟逐渐减小。以收割饲草为目的，5月23日种植的青海444综合表现最优，其次是5月30日种植的青引2号。通过聚类分析将7个品种和4个播期共28个处理聚为4类，第Ⅰ类表现为干草产量较高，第Ⅱ类表现为粗蛋白含量最低，第Ⅲ类表现为干草产量相对较低，第Ⅳ类表现为粗蛋白含量最高。