30个青贮玉米在雁门关地区品种评比试验

2022-02-10吴欣明方志红池惠武贾会丽刘建宁石永红王学敏

草业学报 2022年1期

吴欣明，方志红，池惠武，贾会丽，刘建宁，石永红*，王学敏

（1.山西农业大学草业学院，山西太原 030032；2.中国农业科学院北京畜牧兽医研究所，北京 100193）

近些年，随着畜牧养殖规模和质量的提升，不仅要求青贮玉米（Zea mays）具有较高的产量，同时也要具有优良的营养品质，即青贮玉米需要具备：纤维素及木质素含量低，可溶性碳水化合物、粗蛋白、粗脂肪和淀粉含量高的品质性状［1］。已有学者在不同地区开展粮饲兼用型玉米筛选研究，郭庆瑞等［2］在山西大同对30个粮饲兼用型玉米品种比较表明，适宜推广的品种有金岭青贮10号、大丰26号、先玉508和晋单65号；在全株玉米干物质含量为30.0%～35.0%、籽粒乳线为40%～50%时为最佳收获期。娄芬等［3］在毕节地区对38个青贮玉米品种比较结果表明，2个品种适宜推广，糯玉米饲用价值优于普通玉米，在贵州部分地区推广糯玉米与普通玉米接茬双季种植模式潜在经济价值大。近年来随着品种选育技术的不断进步，玉米的育成品种也越来越多，仅2019—2020年玉米国审品种多达1349个［4］。其中一些玉米品种是粮饲通用型品种，不但籽粒的营养物质丰富，秸秆还具有良好的饲用价值。目前已有学者在雁门关地区开展了青贮玉米品种的筛选研究，但数量较少。孙志强等［5］对16个玉米品种农艺性状和青贮品质进行比较分析，结果表明，粮饲通用型品种晋单65、屯玉168，青贮专用型品种京科青贮516和强盛30的综合表现较好，可作为青贮玉米品种在山西省北部地区推广种植。目前，青贮玉米已成为雁门关地区粮改饲主推产业，但多年来，该地区青贮玉米品种多，很多企业和农民在选择青贮玉米品种时较为困惑。本研究利用适宜该地区生长的30个国内育成青贮玉米品种，分析评价玉米品种的农艺性状、生产性能等主要指标，旨在为雁门关地区粮饲兼用型青贮玉米生产提供一定的理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验品种与供种单位

本研究30个参试品种由中国农业科学院北京畜牧兽医研究所提供，其中11份为青贮专用型玉米品种，其余为粮饲通用型玉米品种（表1）。

表1 供试饲用玉米品种Table 1 Varieties of silage maize

1.2 试验时间与地点

试验于2020年5月15日—2020年9月20日在山西省朔州市朔城区山西农业大学朔州基地开展。该地属温带半干旱大陆性气候区，空气干燥，日照丰富，昼夜温差较大。年平均气温6.9℃，无霜期130 d，年降水量423 mm。土壤质地为沙壤土，前茬作物为黍（Panicum miliaceum）。

1.3 试验设计与田间管理

试验采用随机区组设计，每个试验小区面积为30 m2（5 m×6 m），每个品种3个重复。穴播，每穴1～2粒种子，播深3～5 cm，行距0.6 m，株距0.25 m，每小区定植200株，即66670株·hm—2。2020年5月15日播种，第2天开始滴灌。5月27日出苗，6月20日喷施硝烟莠去津除草，于6月25日灌溉前条施复合肥（N—P2O5—K2O比例为29∶14∶8，总养分≥51%）330 kg·hm—2和尿素（总氮≥46.4%）409.5 kg·hm—2。为避免造成试验误差，保证试验的准确性，一切管理措施（如定苗、除草、松土、浇水、施肥等）在当天完成；待玉米达到乳熟中期至蜡熟期时，收割采样，进行指标测定。

1.4 农艺性状指标测定

在乳熟中末期到蜡熟初期之间测定全株玉米生物产量。每个品种每个重复随机抽取10株玉米进行测定。采样时去边行刈割，称全株鲜重，并换算成每hm—2鲜草产量，即：鲜草产量＝10株平均鲜草产量×66670株·hm—2。在乳熟中期到蜡熟初期测定农艺性状，主要测定指标包括：植株高度、穗位高、茎粗、果穗长、果穗粗、果穗重、叶长、叶宽、黄叶数、绿叶数、黄叶重、绿叶重和茎重。

1）生育期调查：包括播种期，出苗期，拔节期，抽穗期，乳熟后期，以月-日表示。2）鲜草产量：于乳熟中末期至蜡熟初期在各小区全株刈割10株，留茬高度10 cm，测定单株产量。3）干草产量：每小区随机选取2株全株粉碎，105℃杀青30 min，65℃烘干至恒重，测算干草产量。4）株高：于每次刈割前测量。每个小区内随机选择生长发育正常的10株植株，测量地表至雄穗顶端的绝对高度，取平均值，以cm表示。5）叶面积：测定雌穗下叶片，用系数法计算，即叶面积＝叶长×叶宽×0.75［6］，小区随机选取10株，测量每株的绿叶面积。6）叶片数：调查叶面积的同时，记载10株植株的所有绿叶数、黄叶数，计算单株绿叶片数及持绿性。7）穗位高：测取地表至果穗第1着生节处的绝对高度，以cm表示。8）茎粗：雌穗下第2～3节的茎直径，以cm表示。9）果穗长：测定果穗底部至顶部长度。10）果穗粗：测定果穗最粗位置。

1.5 营养指标测定

在测定农艺性状之后，每个重复选2株单独称重后切碎晾干，在粉碎前65℃烘干24 h，粉碎后混匀称取200 g，采用近红外线光谱法，使用近红外成分分析仪（Spectra star TM XL，美国）测定粗蛋白（crude protein，CP）、酸性洗涤纤维（acid detergent fiber，ADF）、中性洗涤纤维（neutral detergent fiber，NDF）、淀粉（starch，ST）、粗灰分（ash）含量。测定方法：将样品粉碎至0.28 mm以上，无明显的颗粒感。将样品混匀，采用四分法将样品装入测量检测仓，装入量和检测仓杯口齐平即可（无需按压，蓬松无空隙即可）。根据检验样品选择需要的数据库和测试样品名称。

1.6 数据整理与分析

利用Excel 2013和DPS 19.05软件进行数据整理分析，采用方差分析方法并进行Ducan’s多重比较，采用系统聚类法进行分类。

2 结果与分析

2.1 不同玉米品种生育期比较

参试品种播种期和出苗期均为5月15日和6月4日，拔节期时间相差10 d左右。抽穗期相差15 d左右。到乳熟后期分两次刈割后测定农艺性状（表2）。青贮专用型玉米除强盛30、文玉3号、京科932生长天数分别为120、120、124 d外，其余均为128 d，生育期较长，相对晚熟。粮饲通用型玉米富友9号、新饲玉19号、禾玉36和3651生育期为128 d，其余为120 d。刘颖慧等［7］研究认为，最佳收获期在半乳线期或3/4乳线期。Ferraretto等［8］研究发现全株玉米青贮的最佳时期在乳熟末期和蜡熟早期，此时产量最高，水分含量也比较合适（60%～70%），然而Hazim等［9］研究发现在蜡熟期加工的青贮玉米品质最好。本研究认为粮饲通用型玉米在机械化切碎、运输及装填过程中水分散失不可避免，在保证高产的同时，应适当提早收割。

表2 不同青贮玉米品种生育期Table 2 The growth stage of different silage maize varieties

2.2 不同玉米品种生产性状与农艺性状的比较

由表3可知，曲辰9号、渝青3号鲜草产量都在80.00 t·hm-2以上，这两个品种与晋单65、京科2177、屯玉765、京科932、先玉1225、金岭357、京科968、屯玉661、强盛30、雄玉581差异显著（P＜0.05），其中屯玉661、强盛30、雄玉581、金岭357、京科968鲜草产量都在50.00 t·hm-2以下。干草产量结果表明，渝青3号、曲辰9号与强盛30和雄玉581差异显著（P＜0.05），渝青3号和曲辰9号干草产量均在20.00 t·hm-2以上，强盛30和雄玉581干草产量分别为14.53和13.38 t·hm-2。值得关注的是先单405与晋单65，干草产量分别为19.01和19.37 t·hm-2，其鲜草产量不算高，但干草产量仅次于渝青3号和曲辰9号。干鲜比越高则含水量越低，反之，则高。干鲜比测定结果显示，屯玉661和强盛30最高为0.36，晋单65和金岭357次之，为0.34，新饲玉19、吉饲9、禾玉36较低，分别为0.23、0.23、0.24。

株高是影响青贮玉米产量的一个重要性状。研究发现，株高与穗位高呈正相关关系，且株高相同时，穗位越高植株越容易倒伏［10］。结果表明，渝青3号、渝青386、新饲玉11号、曲辰9号和富友9号平均株高均在300 cm以上，这5个品种与吉饲9、文玉3号、京科932、雄玉581、强盛30、京科968差异显著（P＜0.05），这6个品种株高均低于265 cm，较前述品种没有优势，对产量有显著影响。渝青3号、京科968、3651、新饲玉19号、新饲玉11号的穗位高分别为181.50、167.93、158.00、157.90、157.80 cm，这5个品种与京科2177、迪卡159、先玉1225、雄玉581、屯玉765、屯玉661、强盛30、金岭357差异显著（P＜0.05，表4）。

果穗重不仅是评价干草产量高低的重要指标，更关系到其品质优劣。吉饲9、金岭357果穗重均在500.00 g以上，其果穗重占鲜重产量47.76%以上，尤其金岭357果穗重占鲜重产量70%以上。这两个品种与屯玉765、京科2177、先玉1225、雄玉581、京科932、强盛30、3651差异显著（P＜0.05，表3）。由表4可知，迪卡159、屯玉661和渝青3号果穗长均在40 cm以上，与屯玉765、京科968呈显著差异（P＜0.05）。曲辰9号、屯玉765果穗粗均值分别为8.15、6.99 cm，与新饲玉11号、雄玉581、先玉1225、屯玉661、3651差异显著（P＜0.05）。

对于茎秆重，渝青3号、曲辰9号的平均重在600.00 g以上，占鲜重产量50%左右。这两个品种除与雅玉8号和渝青386差异不显著外，与其他26个品种差异均显著（P＜0.05）。文玉3号、曲辰9号茎粗均值分别为3.45、3.41 cm，与金岭357、先玉1225、强盛30、京科932、京科968、屯玉661、雄玉581差异显著（P＜0.05，表4）。

田宏等［11］研究发现绿叶重、绿叶数以及叶面积反映品种持绿性，青贮玉米的鲜草产量与持绿性呈显著正相关。迪卡159和禾玉9566绿叶重分别为169.96和172.79 g，与雄玉581、晋单65、京科932、强盛30、屯玉661、京科968有显著差异（P＜0.05，表3）。先单405、新饲玉19号、渝青3号、禾玉36绿叶数均值在10片以上，而京科932、大京九26、雄玉581、先玉1225、京科968、屯玉661、强盛30绿叶数均值在8片以下（表4）。

黄叶数量越多、越重代表该品种持绿性越差。本研究表明（表3），黄叶重以先玉1225最高，与屯玉765、迪卡159、迪卡667、京科932、东单1775差异显著（P＜0.05）。大京九26、渝青3号、金岭357黄叶数在6片以上，与屯玉765、东单1775、迪卡159、先单405差异显著（P＜0.05，表4）。

表3 不同玉米品种与产量有关的性状比较Table 3 Comparison of yield-related traits of different silage maize varieties

叶面积结果显示（表4），曲辰9号、渝青3号、渝青386、吉饲9叶面积均在840 cm2以上，这4个品种叶面积与东单1775、屯玉661、强盛30、金岭357、雄玉581差异显著（P＜0.05）。

2.3 农艺性状相关性分析

农艺性状相关性分析表明（表5），黄叶重、绿叶重、果穗重、茎重、株高、果穗粗、茎粗、绿叶数、叶面积与产量显著正相关，表明与产量相关的因子较多，因此在选育青贮玉米品种时要综合考虑多种因素。黄叶重与株高、黄叶数、叶面积显著正相关。绿叶重和茎重、株高、茎粗及绿叶数显著正相关。茎重与株高、穗位高、茎粗、绿叶数及叶面积呈显著正相关，株高与穗位高、绿叶数、叶面积呈显著正相关。穗位高与黄叶数、绿叶数、叶面积呈显著正相关。果穗粗与茎粗、叶面积呈显著正相关。茎粗与绿叶数和叶面积呈显著正相关。

表5 农艺性状相关性分析Table 5 Correlation analysis among agronomic traits

2.4 不同玉米品种品质性状的比较

由表6可知，粗蛋白含量在8%以上的有两个品种，迪卡625和东单1775，分别为8.46%、8.21%。京科2177、先单405、新饲玉19号、禾玉9566、迪卡159、吉饲9、新饲玉11号、新饲玉1号、屯玉765、禾玉36、渝青3号、迪卡667、金岭青贮17，这13个品种粗蛋白含量为7.08%～7.93%。强盛30、雄玉581、京科932粗蛋白含量为5.98%、5.74%、5.69%，此3个品种粗蛋白含量较低。

表6 不同品种营养成分比较Table 6 Comparison nutritional components of different corn varieties（%）

中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维结果显示，两项指标30个品种排序相似，含量较高的前5位是渝青3号、新饲玉19号、新饲玉11号、曲辰9号、渝青386，后6位的则是强盛30、先玉1225、雄玉581、屯玉661、金岭357、京科968。中性洗涤纤维含量最低的品种为京科968和金岭357，而酸性洗涤纤维含量最低为金岭357。

淀粉含量结果显示，屯玉661、金岭357、先玉1225淀粉含量在30%以上，强盛30、雄玉581、京科968、京科932、文玉3号、晋单65、大京九26、禾玉9566，8个品种淀粉含量为20%～30%，3651淀粉含量最低，不足10%，其他18个品种淀粉含量为10%～20%。

粗灰分含量结果显示，新饲玉19号、禾玉9566、渝青3号、曲辰9号、禾玉36、新饲玉11号、吉饲9、渝青386、金岭青贮17、富友9号、3651和东单1775，这12个品种粗灰分含量在8%以上，与雅玉8号、文玉3号、晋单65、京科968、京科932、大京九26、雄玉581、强盛30、金岭357、屯玉661、先玉1225，这11个品种差异显著（P＜0.05）。

2.5 聚类分析

聚类分析指标采用国家青贮玉米评价指标，以及与产量显著相关指标，包括干鲜产量、茎粗、茎重、株高、穗位高、粗蛋白、酸性洗涤纤维、中性洗涤纤维和淀粉含量共10个指标。将30个参试青贮玉米品种的株高等10项性状进行聚类分析。图1显示，聚类分成4类，聚类Ⅰ为富友9号、先单405、渝青386、新饲玉19号、新饲玉11号、吉饲9、禾玉9566、禾玉36、雅玉8号，共9个品种。其特点为，干草产量16.80～19.01 t·hm—2，平均值为17.86 t·hm—2；穗位高在4组分类中是最高，平均137.97 cm。聚类Ⅱ为12个品种，包括迪卡159、东单1775、京科2177、金岭青贮17、迪卡667、屯玉765、迪卡625、新饲玉1号、3651、文玉3号、晋单65、大京九26，其共同特点为干草产量仅高于聚类Ⅳ组，平均值为17.38 t·hm—2；淀粉含量偏低，仅次于聚类Ⅳ组。聚类Ⅲ为渝青3号和曲辰9号，这两个品种干草产量分别为20.11和21.37 t·hm—2，其优势构成主要在茎重、果穗重和株高这3项中。其特点为：茎秆重占鲜重产量的50%左右，平均株高300 cm以上；粗蛋白质含量分别为7.32%、6.88%，淀粉含量偏低，酸性洗涤纤维和中性洗涤纤维含量偏高。聚类Ⅳ为金岭357、京科968、屯玉661、先玉1225、雄玉581、京科932、强盛30，这7个品种主要表现为干草产量低，为13.38～16.66 t·hm—2；其茎秆重仅占鲜草产量的40%；株高为244～291 cm。淀粉含量较高，平均超过30%。

图1 不同玉米品种聚类分析Fig.1 Cluster analysis of silage maize for different varieties

3 讨论

3.1 不同玉米品种主要农艺性状比较

随着畜牧业的发展，需要更多优质青贮玉米品种应用于生产。刘杭等［12］认为，按青贮玉米的用途和特征应划分为3种类型：即青贮专用型、粮饲通用型和饲草型。根据我国现代农业发展现状，未来青贮玉米育种以青贮专用型玉米和粮饲通用型玉米为主要育种目标，而粮饲通用型可在粮饲之间互相转换，更能适应市场经济的需求，保证农民稳定收入［13］。青贮专用型玉米以植株高大、穗位高、生育期长、生物产量大为特点，这类青贮玉米既能达到牛羊等草食牲畜对饲料品质的需求，又具有较高生物产量和很好的适口性。粮饲通用型青贮玉米是近年来为适应市场需求选育的，除具备青贮玉米生物产量大特点外，籽粒产量高。而筛选适宜当地栽培的优良粮饲通用玉米品种，需要选择单位面积鲜物质、干物质产量高的品种，优质的农艺性状和良好的营养品质是青贮玉米重要标准［14］。已有研究表明，玉米全株青贮在乳熟末期和蜡熟初期间品质最好，且产量较高［8，15—16］。本研究中选用的30个品种，从播种到乳熟末期生育期为120～128 d。128 d收割12个品种，其中有8个青贮专用型玉米品种，包括渝青3号、金岭青贮17等，4个品种为粮饲通用型玉米品种，包括富友9号，新饲玉19号等。120 d收割有17个品种，其中有2个品种为青贮专用型玉米品种，包括文玉3号和强盛30；其余15个品种为粮饲通用型玉米品种，包括迪卡159、东单1775等。不同玉米品种存在不同生育期，总体分析，青贮玉米生育期略长，粮饲兼用型玉米生育期略短，基本与当地牧场收割青贮玉米时间一致，且满足朔州市朔城区无霜期130 d范围内。

不同粮饲玉米品种其产量和营养价值也不同。因此，通过品种评价筛选出适宜当地栽培高产品种是提高玉米产量和品质的有效途径［17］。从生物产量和农艺性状表现综合分析是重要手段，生物产量构成包括果穗、茎秆及叶片重。孙继颖等［18］认为全株产量与鲜草器官产量呈正相关关系，与籽粒器官产量呈负相关关系，各器官产量均与其含水量呈负相关关系。值得重视的是玉米果穗含有较高的营养物质，对青贮玉米的产量和品质均有重要作用。一般来讲，以干重计算，果穗重量占整个植株的40%～60%，并且果穗所占比重越大，青贮玉米的青贮品质越好。因此品质优良的青贮玉米杂交种应该具有果穗大、生物产量和饲用价值高等特点［19］。本研究表明，青贮专用型玉米渝青3号和曲辰9号干草产量较高，达到20 t·hm—2以上，渝青3号果穗长在40 cm以上，果穗重412.52 g；作为青贮玉米，渝青3号植株高度具有优势，达到330 cm以上，其茎秆粗为2.42 cm，穗位高达到180 cm以上。刘刚等［20］在河南郑州的试验表明，渝青3号在17个品种比较中表现出鲜草产量最高，但干草产量低于渝青506，农艺性状表现为株高、穗位高、茎粗具有绝对优势。淀粉含量在该研究未提及，本研究结果显示淀粉含量偏低。综合分析表明，该品种具有生物产量大的优势，但穗位高偏高，易倒伏，淀粉含量偏低。曲辰9号干草产量达到21.37 t·hm—2，果穗和茎秆最粗、株高在300 cm以上，表型优良。晋单65作为粮饲通用型品种，干草产量有明显优势，晋单65干草产量达到19.37 t·hm—2，仅次于渝青3号和曲辰9号，但其ST、NDF和ADF含量明显优于渝青3号和曲辰9号。本研究与郭庆瑞等［2］的研究结论相似，即晋单65适宜在该地区推广种植。

玉米的产量构成与农艺性状间有紧密相关性，对指导选育高产优质的玉米品种具有重要的意义［21］。与产量相关的农艺性状包括黄叶重、绿叶重、果穗重、茎重、测产高度、穗位高、果穗粗、茎粗、绿叶数、叶面积，青贮玉米产量构成因子众多，因此培育高产青贮玉米品种需要多角度设计育种目标。从30个参试青贮玉米品种主要农艺性状可见，11个青贮专用型品种普遍表现为穗位偏高。茎秆粗为1.81～3.45 cm，其中表现较差的是京科932和强盛30，茎粗低于1.9 cm以下。叶片持绿性方面，青贮专用型品种普遍优于粮饲通用型品种。叶片总数最多的是青贮专用型玉米渝青3号，为16片。19个粮饲通用型品种的果穗重普遍优于青贮专用型品种。粮饲通用型品种迪卡159果穗最长，青贮专用型品种曲辰9号果穗最粗。茎秆较粗的品种是曲辰9号和文玉3号，均在3 cm以上。茎秆粗壮、穗位较低对抗倒伏十分有利。

3.2 不同玉米品种品质性状比较

营养物质含量是评价青贮玉米品质的关键因素，其中CP、ADF、NDF、ST含量为主要评价指标，潘金豹等［22］认为，青贮玉米育种的品质目标应是：CP含量＞7.0%、ST含量＞28%、NDF含量＜45%、ADF含量＜22%、木质素（lignin，LI）含量＜3.0%。国家青贮玉米品质分级标准规定一级青贮玉米NDF含量≤45%，ADF含量≤23%，ST含量≥25%，CP含量≥7%；二级青贮玉米NDF含量≤50%，ADF含量≤26%，ST含量≥20%，CP含量≥7%［23］。本研究营养成分含量显示CP含量为5.69%～8.46%，ADF含量为21.90%～35.72%，NDF含量为41.70%～59.92%，ST含量为8.41%～32.54%。19个粮饲通用型品种CP平均含量（7.22%）高于11个青贮专用型品种CP平均含量（6.06%）。青贮专用型品种和粮饲通用型品种的ST、ADF含量相差不大，粮饲通用型品种的NDF含量低于青贮专用型品种。渝青3号和曲辰9号CP含量高于晋单65和强盛30，其ADF和NDF含量均高于本地品种晋单65和强盛30，ST含量均低于晋单65和强盛30，从生育期分析表明，上述高产品种生长期在朔州市朔城区应长于128 d。

聚类分析方法将属性相似的归为同类，参与聚类的指标越多越能反映品种的综合性状［24］。本试验运用聚类分析方法，主要采用与产量显著相关指标及品质性状的10项指标，将30个青贮玉米品种分为4类，聚类Ⅰ有9个品种，干草产量为16.80～19.01 t·hm—2，穗位高是4类分组中最高，平均值为137.97 cm。聚类Ⅱ有12个品种，其特点为干草产量仅高于聚类Ⅳ组。聚类Ⅲ有2个品种，干草产量均大于20 t·hm—2，株高在300 cm以上，其单株茎秆重占鲜重产量50%，但ADF、NDF和ST含量不及本地品种。聚类Ⅳ共7个品种，其干草产量为13.38～16.66 t·hm—2，株高为244～291 cm。