我国青贮玉米组合（品种）的农艺性状、生物产量和品质变化

成广雷 ， 邱军 ， 王晓光 ， 徐田军 ， 陈传永 ，张春原， 夏千千， 吴元奇， 赵久然*， 王荣焕*

（1.北京市农林科学院玉米研究所，玉米DNA指纹及分子育种北京市重点实验室，北京 100097；2.北京顺鑫农科种业科技有限公司，北京 100097；3.中国种子协会青贮分会，北京 100026；4.全国农业技术推广服务中心，北京 100026；5.四川农业大学玉米研究所，成都 611130）

按照收获物及用途可将玉米分为籽粒玉米、青贮玉米和鲜食玉米3类[1-2]，其中青贮玉米是在乳熟末至蜡熟初期收获全株，经切碎发酵后用于草食牲畜饲料，具有生物产量高、饲用品质优、消化吸收率好等突出优势。青贮玉米饲料可长期保持青绿多汁、芳香适口状态，有效保存了饲料养分，是发展养殖业和奶业不可或缺的基础饲料来源，是草食牲畜养殖业的支柱[3-4]。近年来畜牧业快速发展，据估算，我国1 000多万头奶牛需要青贮玉米种植面积超过200万hm2，肉牛、羊等反刍动物需要青贮玉米潜力更大，目前优质青贮玉米的种植面积还有较大发展空间[5]。因此，在当前新形势下，加强对优质青贮玉米新品种的选育和推广迫在眉睫。

我国自20世纪60年代开始青贮玉米育种研究，1977年从墨西哥国家玉米改良中心引进了适宜在西南种植的墨白1号，1985年首次审定了青贮玉米品种京多1号[6]，“七五”期间我国将青贮玉米育种列入国家科技攻关计划，提出了以多秆多穗、青枝绿叶、茎叶多汁、富含糖分、适口性好和生物产量高为主要育种目标。中国科学院遗传与发育研究所选育的科多4号于1989年通过审定，辽宁省农业科学院原子能研究所选育的辽原1号于1988年通过审定，其后太多1号、科多4号、龙牧1号和中原单32等青贮玉米品种陆续通过审定[7]。2002年，根据我国青贮玉米生产需求和科研育种发展状况，全国农业技术推广服务中心品种管理处组织开展了国家青贮玉米品种区域试验，国审青贮玉米品种由无到有、由少到多。区域试验是青贮玉米品种审定和推广的重要依据，可以筛选出优良品种并明确适宜种植区域。系统分析国家区试青贮玉米品种农艺性状、生物产量及品质变化，不仅为预测未来我国青贮玉米品质变化趋势提供重要依据，同时还可对青贮玉米品质改良育种、品种布局起到重要参考作用。在国家青贮玉米品种区域试验中，品质指标主要有酸性洗涤纤维（acid detergent fiber，ADF）、中性洗涤纤维（neutral detergent fiber，NDF）、粗蛋白含量等。粗蛋白可提供牲畜所需氨基酸等，其含量越高，青贮玉米品质越好[8-9]；中性洗涤纤维含量越低，可消化的物质就越多[10]；酸性洗涤纤维是用来衡量干物质消化率的指标，其含量越高，干物质消化率越低[11-12]。自2014年起，又增加了淀粉含量指标，全株淀粉含量高，可为牲畜提供较多的能量。因长期受种植观念、扶持政策等多种因素的影响，我国青贮玉米生产和育种未有突破性进展。与欧美发达国家相比，我国青贮玉米育种水平还较低。在当前新形势下，加强青贮玉米种质原始创新和培育优质高产、多抗广适、易制种的青贮玉米新品种迫在眉睫。因此，本文对2003—2019年国家青贮玉米区域试验参试组合（品种）的生育期、农艺性状、青贮品质及生物产量进行了系统分析，并探讨了我国青贮玉米品种的发展变化趋势，以期为今后青贮玉米育种提供参考。

1 材料与方法

1.1 数据来源

数据来源于2003—2019年国家玉米品种区域试验总结报告，指标主要包括生育期、农艺性状（株高和穗位高）、生物产量（干重，dry weight,DW)及品质性状（ADF、NDF、粗蛋白和淀粉含量）。

1.2 数据分析

采用Microsoft Excel 2007软件对数据进行整理和分析，利用SigmaPlot 10.0软件进行作图。

2 结果与分析

2.1 青贮玉米组合（品种）数量

2003—2019年参加国家青贮玉米品种区域试验的青贮玉米组合（品种）累计394个，参试数量呈先降低后升高趋势（图1）。2003—2005年参试数量每年40个以上，之后逐年下降，2011年最少（仅有9个）。2015年以来，随着“镰刀弯”地区（包括东北冷凉区、北方农牧交错区、西北风沙干旱区、太行山沿线区及西南石漠化区，在地形版图中呈现由东北向华北-西南-西北镰刀弯状分布）玉米种植结构调整及“粮改饲”进程加快，青贮玉米组合（品种）参试数量急剧增加，2019年达到33个。

图1 2003—2019年参试青贮玉米组合（品种）数量Fig.1 Number of tested silage maize combinations（varieties）from 2003 to 2019

2.2 不同生态区青贮玉米组合（品种）性状分析

由表1可知，参试青贮玉米组合（品种）的生育期、农艺性状和生物产量在不同生态区间存在差异。东华北和西北区参试组合（品种）的生育期相当，且较黄淮海和南方区长15 d左右。株高和穗位高总体表现为东华北＞西北＞黄淮海＞南方，生物产量则表现为西北＞东华北＞黄淮海＞南方，而青贮品质指标在不同生态区间相差不大。

表1 不同生态区参试青贮玉米组合（品种）的性状指标Table 1 Characteristic index of national silage maize regional test combinations（varieties）in different ecological regions

2.3 参试青贮玉米组合（品种）的生物产量

由图2可知，2003—2019年394个参试青贮玉米组合（品种）的生物产量平均为19477.5kgDW·hm-2，变幅为9 706.5～36 690.0 kg DW·hm-2。17年间，参试青贮玉米组合（品种）的生物产量呈先降低后升高趋势，其中2009—2011年生物产量均低于18 000.0 kg DW·hm-2，平均为 17 334.0 kg DW·hm-2，其余年份均高于 18 000.0 kg DW·hm-2。2003—2010年参试组合（品种）生物产量平均为18 614.7 kg DW·hm-2，而2011—2019年为19 336.5 kg DW·hm-2，近 10年生物产量增加了 721.8 kg DW·hm-2。2003年参试组合（品种）生物产量平均为 20 991.0 kg DW·hm-2，变幅为 9 706.5～36 690.0 kg DW·hm-2。2019年参试组合（品种）生物产量平均为20 895.0 kg DW·hm-2，变幅为19 065.0～25 530.0 kg DW·hm-2。生物产量呈分散到集中的趋势。

图2 参试青贮玉米组合（品种）的生物产量Fig.2 Biological yieild of silage maize combinations（varieties）

2.4 青贮玉米组合（品种）的生育期

由图3可知，394个参试青贮玉米组合（品种）平均生育期为111.8 d，变幅为77.8～142.0 d，其中，春播组合（品种）平均为109.3 d，比夏播组合（品种）（99.6 d）长9.7 d。17年间，春播青贮玉米组合（品种）生育期呈延长且相对集中的趋势（y=1.07x-2 042.10），而夏播组合（品种）呈缩短趋势（y=0.21x-527.06）。

图3 参试青贮玉米组合（品种）生育期Fig.3 Growing stage of silage maize combinations（varieties）

2.5 青贮玉米组合（品种）的株高和穗位高

由图4可知，2003—2019年394个参试青贮玉米组合（品种）的株高和穗位高平均分别为300.5（变幅为204.0～386.5 cm）和132.3 cm（变幅为77.0～216.0 cm）。17年间，参试青贮玉米组合（品种）的株高和穗位高呈升高趋势，其中，2003—2010年参试组合（品种）株高和穗位高平均为286.6和130.0 cm、2011—2019年平均为299.1和132.1 cm。由此可见，近10年参试组合（品种）株高增加了12.5 cm，而穗位高仅增加2.1 cm。

图4 参试青贮玉米组合（品种）株高和穗位高Fig.4 Plant height and ear height of silage maize combinations（varieties）

2.6 青贮玉米组合（品种）的中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量

由图5可知，2003—2019年394个参试青贮玉米组合（品种）的NDF含量平均为46.7%，变幅为30.5%～64.1%。17年间，参试青贮玉米组合（品种）的NDF含量呈先升高后降低趋势，其中2009年最高（平均为53.7%），之后逐年下降，2019年参试组合（品种）NDF含量平均为37.2%（变幅为32.2%～42.4%）。2003—2010年参试组合（品种）NDF含量平均为49.5%，2011—2019年平均为42.7%。由此可见，近10年参试青贮玉米组合（品种）的NDF含量降低了6.8个百分点。

图5 参试青贮玉米组合（品种）的NDF和ADF含量Fig.5 NDF and ADF contents of the tested silage maize silage corn combinations（varieties）

394个参试青贮玉米组合（品种）的酸性洗涤纤维（ADF）含量平均为21.5%，变幅为10.0%～36.9%。17年间，参试青贮玉米组合（品种）的ADF含量呈逐年降低趋势，但组合（品种）间差异较大。2019年参试组合（品种）ADF含量平均为18.9%。2003—2010年参试组合（品种）ADF含量平均为23.4%，2011—2019年平均为18.0%。由此可见，近10年参试青贮玉米组合（品种）的ADF含量降低了5.5个百分点。

2.7 青贮玉米组合（品种）的粗蛋白和淀粉含量

粗蛋白和淀粉含量是评估青贮玉米饲用价值的重要指标[13]。由图6可知，394个参试青贮玉米组合（品种）的粗蛋白含量平均为8.7%，变幅为6.7%～11.5%，但年度间变幅较小，基本维持在8.0%左右。自2014年起，增加了全株淀粉含量指标，2014—2019年参试青贮玉米组合（品种）的淀粉含量平均为31.0%，变幅为18.6%～42.9%，其中，2014年平均为28.7%且变幅较大，2019年平均为32.2%且变幅较小。总体来看，6年间参试组合（品种）全株淀粉含量呈逐年升高和集中的趋势。

图6 参试青贮玉米组合（品种）粗蛋白和淀粉含量Fig.6 Crude protein and starch content of silage corn combinations（varieties）

3 讨论

近年来，随着我国综合国力提升和人民生活水平提高，对肉、蛋、奶的需求不断增长[14]。为满足人们对畜产品日益增长的需要，应大力发展畜牧业。畜牧业的发展必然导致对饲草料的需求量增加，目前我国饲草料发展速度滞后，制约了畜牧业的快速发展[15]。玉米是饲料之王，不仅是优质的高能量精饲料，而且是最佳的青贮饲料，是发展畜牧业的重要饲料来源，在饲料中占有不可替代的重要地位。因此，发展优质青贮玉米可为畜牧业健康可持续发展提供重要保障。

青贮玉米作为重要的粗饲料，其营养品质的评定对于青贮玉米在生产及反刍家畜日粮配比中有着重要意义[16]。整株干物质产量是青贮饲料玉米的重要性状,当青贮玉米干物质产量低于20%时，青贮玉米发酵效果不佳，进而影响了牲畜对饲料的消化和吸收[17]。Coppock[18]认为，玉米青贮饲料的能量价值主要由干物质含量决定，而不是由籽粒含量决定。NDF是青贮饲料的主要成分，可为动物提供能量，是反映纤维质量好坏的最有效指标。青贮饲料中一定含量的NDF有利于草畜牲畜瘤胃正常的发酵功能，但NDF含量过高则会对干物质采食量造成负效应[19]。ADF是衡量饲草能量的关键指标，包括纯纤维素和酸性纤维素两部分[20]，其含量高低与动物的消化率有关，含量越低、饲草的消化率越高，饲用价值越大[21]。优质青贮玉米应具有较高的粗蛋白质和总糖含量、适宜的粗纤维和整株含水率[22]。青贮玉米品质因品种而异，并影响营养物质的消化特性。选择合适的青贮玉米品种是提高玉米秸秆产量和青贮品质的关键[23]，淀粉、粗蛋白、ADF和NDF是决定玉米青贮饲用品质好坏的主要因素[24-25]。本研究发现，2003—2019年394个参试青贮玉米品种的生物产量、NDF、ADF、粗蛋白和淀粉含量平均为19 477.5 kg DW·hm-2、46.7%、21.5%、8.7%和31.0%。其中，参试品种生物干重产量呈先降低后升高趋势，2011—2019年较2003—2010年仅增加了721.8 kg·hm-2；2003—2017年，生物产量在年际间变幅较大，但随育种水平的提高，变幅逐渐降低，2019年参试品种生物干重变幅最小（CV=6.9%）。农艺性状变化在一定程度上决定品种的抗性和生物产量，参试品种株高增幅较大，生物产量可能增加，而穗位高度保持稳定，说明参试组合（品种）株型趋向合理，抗倒伏能力得以保持或提升。在优质青贮玉米品种选育方面，育种家越来越注重生物干重和品质性状的筛选与选择，NDF和ADF含量均大幅降低，而淀粉含量提升。2014—2019年参试青贮玉米组合（品种）的全株淀粉含量平均为31.0%，其中，2014年参试组合（品种）淀粉含量平均28.7%且变幅较大，2019年参试组合（品种）淀粉含量平均为32.2%且变幅较小，这说明育种家在青贮品种选育过程中对青贮玉米全株淀粉含量的重视程度不断提高。2003—2019年参试青贮玉米品种的粗蛋白含量保持基本稳定（8.0%左右），这可能与我国玉米生产所用自交系仍然集中在Reid、Lancaster、塘四平头和旅大红骨等优势类群，遗传基础较狭窄，种质同质化严重有关。因此，当前形势下，应加快创制突破性新种质、构建高效育种技术平台、开展联合攻关，加快培育适合我国国情的优质高产、绿色高效、宜机宜饲、可满足多元需求的优质青贮玉米新品种。

连续17年国家青贮玉米品种区域试验结果分析表明，青贮玉米组合（品种）春播生育期呈延长趋势、夏播则逐步缩短；株高增加，但穗位高变化不大；品质改良取得显著成效，NDF和ADF含量显著降低，淀粉含量明显提升，粗蛋白含量保持稳定；生物产量整体有所提升。未来青贮玉米新品种的选育，应针对不同生态区域的特点及需求，创制优良青贮玉米新种质，同时还应加强褐色叶中脉基因型（bm）、高花青素、高油、高赖氨酸玉米的研究和利用，培育出生物产量高、青贮品质优、抗病抗倒、持绿性好、活秆成熟、抗逆性强、适应性广的专用型或粮饲通用型青贮玉米新品种。