宁夏雨养区饲用甜高粱品种的生产性能和营养价值

沈笑天，邓 雪，李满有，王 斌，曹立娟，倪 旺，兰 剑 2

（1. 宁夏大学农学院, 宁夏 银川 750021；2. 宁夏草牧业工程技术研究中心, 宁夏 银川 750021；3. 宁夏云雾山国家级自然保护区管理局, 宁夏 固原 756000）

近年来，随着人们生活水平日益提高，饮食结构不断改善，人们对肉蛋奶等畜产品的需求持续增加[1]，传统的“秸秆 + 精料”饲养模式已不能维持畜禽的营养需求，正逐步向“优质饲草料 + 精料”饲养模式过渡，种植业结构由“粮食作物 + 经济作物”二元结构调整为“粮食作物 + 经济作物 + 饲料作物”三元结构[2]。宁夏作为我国“粮改饲”项目试验区[3]、“十三五”草畜产业发展的重点培育区和我国西北地区畜牧业的主要发展基地[4]，畜牧业发展迅猛，优质饲草的需求量日渐增长，但优质饲草资源匮乏，供应量远低于需求量，导致畜牧业持续、健康发展受到了一定程度的制约[5-7]，畜牧业发展面临严峻挑战，选择适宜的优质、高产饲草品种是促进畜牧业进一步发展的关键和基础。

当前，甜高粱作为禾本科主要草种之一[8]，凭借产量高、生命周期短、茎秆糖含量丰富、抗旱、耐盐碱、耐贫瘠、抗逆性强、生物量大、营养价值高和适口性好等自身特性[9-11]，在干旱、半干旱地区崭露头角，成为畜牧业发展尤为重要的优质饲草。甜高粱品种丰富，由于不同地区生态环境多样，不同甜高粱品种在特定区域的生长特征存在差异，选择与区域环境相适应的甜高粱品种现已成为学者们的研究热点[12-14]，但我国农业土地面积大、区域广，加之甜高粱饲草应用研究起步晚，研究所涉及的区域有明显的局限性[15]。宁夏雨养区是宁夏以及西北地区肉蛋奶等畜产品的主要供应区，然而前人针对宁夏雨养区甜高粱品种的研究较少[16-17]，刘彦等[18]对多种甜高粱品种进行过连续两年种植的比较研究，发现甜高粱品种‘3701’和‘百战’适宜在新疆奎屯垦区种植。高粱品种种植比较年限越长，筛选出的高粱品种更具有区域适应强、丰产性和优质性，更有利于促进当地草牧业的发展。为此，本研究选用12 个饲用甜高粱品种，于2019−2020 年在宁夏雨养区进行品比试验，旨在筛选出适宜该区域种植的饲用甜高粱品种，以期为宁夏雨养区甜高粱品种推广和利用提供技术支撑和科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于宁夏省固原市隆德县杨河乡，地理位置105°48′～106°15′ E, 35°21′～35°47′ N，海拔2 103.62 m。2019−2020 年气候状况相近，年平均降水量550 mm 左右(图1)，且主要集中在7 月 − 9 月，年平均气温5.6～7.5 ℃，年平均日照时数2 303.5 h。土壤类型为黑垆土，播前0 − 20 cm 土壤pH 8.5，有机质含量85.45 g·kg−1，碱解氮含量31.22 mg·kg−1，速效氮含量29.23 mg·kg−1，速效钾含量83.26 mg·kg−1，速效磷含量55.47 mg·kg−1。

图1 2019 和2020 年试验地降水量Figure 1 Precipitation at the test site in 2019 and 2020

1.2 试验材料

供试12 个甜高粱品种均由隆德县畜牧技术推广服务中心提供，12 个甜高粱品种在宁夏雨养区生长状况良好且均能成熟(表1)。

表1 甜高粱详细信息Table 1 Sorghum dochna details

1.3 试验方法

以12 个甜高粱品种为供试材料，采用单因素随机区组设计，小区面积110 m2(宽5.5 m，长20 m)，重复3 次，共36 个小区。小区间隔2 m，区组间隔2.5 m。试验播种时间为2019 年4 月10 日、2020 年4 月10 日，覆膜穴播，播种量15 kg·hm−2，株距24 cm，播深3～4 cm，成活后间苗，保苗量约为98 000株·hm−2。播种前施农家肥15 000 kg·hm−2、磷酸二铵150 kg·hm−2做基肥。在幼苗2～3、5～6 叶期分别进行一次中耕除草，拔节期追施尿素120 kg·hm−2。参照当地青贮高粱收获规程，于9 月15 日对12 个高粱品种统一测定收获。

1.4 测定指标及方法

1.4.1 农艺性状及产量

所有指标均在甜高粱抽穗期采集测定。株高、茎粗：在每个小区随机选取10 株进行测量，取其平均值。茎秆强度：在每个小区内随机选取10 株，用茎秆强度仪(YYD-1)测定其1～4 节和5～7 节的茎秆强度。干草产量、叶茎比、干鲜比：在每个小区内随机选取6 个2 m 样段收割鲜草，然后称重(即为鲜草产量)，带回实验室在自然条件下阴干，称量干草产量，将茎与叶分离，计算叶茎比 = 叶干重/茎干重，干鲜比 = 干草产量/鲜草产量。

1.4.2 营养成分

在每个小区随机选取500 g 的鲜草样品，剪成3～5 cm 长，置于烘箱中在105 ℃烘干48 h 至恒重。将烘干样品粉碎，过0.45 mm 筛。用近红外分析仪(FOSS-NIRS DS 2500，FOSS 公司，丹麦)测定粗蛋白(crude protein, CP)、粗脂肪(ether extraction, EE)、中性洗涤纤维(neutral detergent fiber, NDF)和酸性洗涤纤维(acid detergent fiber, ADF)含量。

茎秆糖锤度：在每个小区内随机选取10 株，利用手持式糖度计测定茎秆糖锤度。

1.5 数据分析

采用Excel 2010 整理数据，利用SPSS 26.0 进行单因素方差分析、Duncan 多重比较和主成分分析。

2 结果与分析

2.1 甜高粱生产性能的比较

各参试甜高粱品种株高、茎粗在同一年份存在差异(表2)。2019 年和2020 年株高最高的均为‘F438’，分别达到334.17 和347.71 cm；‘海狮’株高为2019 年最低值，仅占‘F438’的72.67%；‘大奖2180’株高为2020 年最低值，仅占‘F438’的67.05%。‘极光’在2019 年茎粗相对最高，达到18.42 mm，最低的为‘中科A60’，两者相差4.73 mm。‘大力士’在2020年茎粗最高，达到21.36 mm，显著高于‘绿巨人’、‘极光’、‘海狮’、‘中科A60’、‘大奖2180’、‘光明星’和‘丰田’(P＜ 0.05)，‘中科A60’最低，仅有14.15 mm。

表2 2019 和2020 年供试高粱品种株高、茎粗比较Table 2 Comparison of plant height, stem thickness of tested sorghum varieties in 2019 and 2020

各参试甜高粱品种叶茎比、干鲜比、干草产量在同一年份存在差异(表3)。从叶茎比来看，2019年、2020 年叶茎比最高的品种均为‘中科A60’，分别为1.23 和1.18，最低分别是‘F968’和‘海狮’(0.48 和0.51)。干鲜比2019 年最高的是‘极光’、‘大力士’、‘光明星’，均为0.41，最低的是‘晋甜杂1 号’，仅有0.27，2020 年‘光明星’最高，高达0.51，‘中科A60’最低，为0.24。从干草产量来看，‘F438’在2019 年、2020年均最高，分别为33.13、32.43 t·hm−2，‘中科A60’均最低，仅为26.37 和19.25 t·hm−2。

表3 2019 和2020 年供试高粱品种的叶茎比、干鲜比、干草产量Table 3 Comparison of leaf to stem ratio, dry to fresh ratio, hay yield of tested so varieties in 2019 to 2020

2019 和2020 年各参试甜高粱品种1～4 和5～7 节茎秆强度具有差异(表4)。‘光明星’在2019 年1～4 节茎秆强度最高，为78.78 N，‘F968’次之，两者相差1.72 N。2020 年‘光明星’最高，可达74.85 N，‘中科A60’最低，比‘光明星’低53.05%。从5～7 节茎秆强度来看，2019 年、2020 年最大的均为‘绿巨人’，达61.69 和44.88 N，最低的品种分别是‘大奖2180’和‘海狮’，为30.98 和24.10 N。

表4 2019 和2020 年供试高粱品种茎秆强度1～4 和5～7 节与两年均值Table 4 Comparison of intensity of stem sections 1～4 and 5～7 of tested sorghum varieties in 2019 and 2020N

2.2 不同品种的营养性状

2019 和2020 年各参试甜高粱品种糖锤度、粗蛋白、粗灰分、粗脂肪，中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维含量存在差异(表5、表6)。从糖锤度来看，2019和2020 年糖锤度含量介于9.43%～16.52%和9.22%～16.87%，两年糖锤度含量最高的均是‘晋甜杂1 号’，最低的均是‘丰田’。‘F968’、‘大奖2180’粗灰分含量分别在2019 年、2020 年为最高值，达8.68%和8.81%，‘海狮’和‘丰田’显著低于‘F968’和‘大奖2180’(P＜0.05)，仅有6.56%和7.29%。‘中科A60’和‘大奖2180’在2019 和2020 年粗脂肪含量最高，达1.37%和1.53%，最低的是‘丰田’和‘海狮’，与最高值相差0.33%和0.72%。

表5 2019 和2020 年供试高粱品种的糖锤度、粗灰分、粗脂肪Table 5 Comparison of sugar hammer degree, crude ash, and ether extracts of tested sorghum varieties in 2019 and 2020%

2019 和2020 年粗蛋白含量分别介于6.98%～9.32%和7.01%～8.77%，其中含量最高的均为‘极光’，最低值是‘丰田’和‘绿巨人’。2019 年中性洗涤纤维含量最低的是‘海狮’，为59.79%。2020 年中性洗涤纤维最低的是‘大奖2180’，显著低于‘极光’(P＜0.05)，两者相差0.2%。2019 年和2020 年酸性洗涤纤维含量最低的品种是‘晋甜杂1 号’和‘F968’，仅有40.66%和40.43%。

2.3 不同处理间的综合评价

主成分分析可准确地评价甜高粱各指标间起主要作用的综合指标。如表7 所列，甜高粱品种各性状间的相关性存在差异，因此对甜高粱的13 个性状指标进行主成分分析。根据特征值大于1 原则，提取了3 个主要成分，贡献率依次为37.798%、26.225%和12.773%，累计贡献率为76.795%。主成分1 的特征值为3.024，此成分中糖锤度的载荷值最高，可解析为营养因子。主成分2 的特征值为2.098，此成分中酸性洗涤纤维的载荷最高，可解析为纤维因子。主成分3 的特征值为1.022，茎粗的载荷值最高，解析为茎粗因子(表8)。

表7 相关系数矩阵Table 7 Correlation coefficient matrix

表8 各因子特征值和累计贡献率Table 8 Eigenvalues and cumulative contribution rates of each factor

将原始数据标准化后代入各主成分计算模型[19]，计算出主成分1、主成分2 和主成分3 相对应得分Y1、Y2和Y3，通过Y= (50.915Y1+ 30.572Y2+ 13.964Y3)/92.767 计算，得出12 个高粱品种的综合得分，各品种排名依次为‘F438’、‘极光’、‘大卡’、‘晋甜杂1 号’、‘绿巨人’、‘丰田’、‘大力士’、‘F968’、‘光明星’、‘中科A60’、‘大奖2180’、‘海狮’(表9)。

表9 12 个高粱品种公因子值及综合排名Table 9 Common factor values and comprehensive rankings of the 12 sorghum varieties

3 讨论

甜高粱生长过程中，饲草产量受株高与茎粗影响，冯国郡等[20]研究发现生物产量与株高、茎粗显著相关；杨珍等[21]利用通径分析表明，株高、茎粗对甜高粱产量有正向作用，其中，株高对甜高粱产量的直接效应最大。本研究也发现株高、茎粗、干草产量三者正相关，其中株高与干草产量显著相关(表6)。参试的12 个甜高粱品种中‘F438’干草产量和株高最高，茎粗位于第二；‘极光’干草产量次之，株高位于前列，茎粗处于中间水平，说明‘F438’和‘极光’在该地区适应性较好，可以推广种植。

表6 2019−2020 年供试高粱品种的粗蛋白、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维Table 6 Comparison of crude protein, neutral detergent fiber, and acid detergent fiber of tested sorghum varieties in 2019 and 2020

甜高粱作为粮饲兼用作物，既要生物产量高，又要抗倒伏性好，才能适应生产的需求。不同程度的倒伏既降低产量，又影响牧草品质[22]。茎秆强度作为评价甜高粱抗倒伏的主要指标，与抗倒伏能力显著相关[23]。刘晓等[24]和刘建宁等[25]研究表明，株高越高，抗倒伏能力越差，本研究发现，株高排名前三的品种‘F438’、‘丰田’、‘大卡’，其茎秆强度却处于中下等水平，与前人报道结论相吻合，说明植株过高抗倒伏性差，所以在对甜高粱品种进行选择时，并非株高越高越好，还应将它的茎秆强度作为评定依据。在本研究两年平均值之和中，1～4 和5～7 节茎秆强度最大的品种是‘绿巨人’，干草产量为27.40 t·hm−2，茎粗为14.91 mm，其次为品种‘光明星’，其干草产量为30.78 t·hm−2，茎粗为15.91 mm，‘绿巨人’与‘光明星’在茎秆强度均值上差异不显著(P＞ 0.05)，但均高于其他品种，说明茎粗越大，茎秆强度就越大，甜高粱茎秆越不易折损，茎粗越小，茎秆强度就越小，甜高粱茎秆易折断，进而影响营养物质和光合产物的运输，导致甜高粱产量降低[26]。

茎秆糖锤度是评价不同甜高粱品种适口性的一个重要指标。茎秆含糖量越高，甜高粱青贮饲料品质和饲喂效果越好[27]。在本研究中，12 个甜高粱品种糖锤度由大到小依次为‘晋甜杂1 号’、‘F438’、‘大卡’、‘海狮’、‘极光’、‘中科A60’、‘大奖2180’、‘F968’、‘绿巨人’、‘光明星’、‘大力士’、‘丰田’。其中，‘晋甜杂1 号’达16.70%，显著高于‘丰田(’P＜ 0.05)，说明在制作青贮饲料时应重点考虑‘晋甜杂1 号’。

粗蛋白、粗脂肪、粗灰分、中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量等指标是影响作物营养价值的重要因素。在青饲和青贮两种方式中，粗蛋白、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维含量是必测指标[28]。粗蛋白含量很大程度上决定了饲草营养的好坏，粗蛋白含量高，表明饲草营养充足[29]。本研究中12 个高粱品种粗蛋白介于7.28%～9.05%，据王红梅和梁潇[30]试验可知，粗蛋白的一级标准为9.0%，综合参试甜高粱平均水平，只有‘极光’含量为9.05%，达到一级标准，可作为补充粗蛋白的优质来源。酸性洗涤纤维含量和中性洗涤纤维含量的高低直接影响牧草的消化率和采食量；许能祥等[31]认为粗蛋白含量与中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量负相关。本研究发现，粗蛋白含量最高的为‘极光’，中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维处于末位，说明‘极光’适口性越好，易被动物吸收利用，饲草消化率优于其余11 个品种。

4 结论

12 个甜高粱品种在2019-2020 年各项指标综合得分表现为‘F438’ ＞ ‘极光’ ＞ ‘大卡’ ＞ ‘晋甜杂1 号’ ＞‘绿巨人’ ＞ ‘丰田’ ＞ ‘大力士’ ＞ ‘F968’ ＞ ‘光明星’ ＞‘中科A60’ ＞ ‘大奖2180’ ＞ ‘海狮’，说明适宜在宁夏雨养区种植推广的高粱品种为‘F438’、‘极光’、‘大卡’。