密度和肥料运筹对青稞秸秆产量及品质的影响

严谈松,扎西罗布,唐亚伟,吕 超,郭宝健,朱 娟,王菲菲,许如根*

(1.江苏省作物基因组学和分子育种重点实验室/植物功能基因组学教育部重点实验室/江苏省作物遗传生理 重点实验室/扬州大学农学院/江苏省粮食作物现代产业技术协同创新中心,江苏扬州 225009; 2.西藏自治区农牧科学院农业研究所,西藏拉萨 850000)

青稞即裸大麦,属于禾本科小麦族大麦属,是青藏高原长期形成的生态型,具有耐低温、抗干旱、生育期短、适应性强、营养丰富等优点。青稞是青藏高原种植最广泛的农作物,仅西藏地区常年种植面积就超过13.9×104hm2,占当地粮食作物总种植面积的60%左右[1]。青稞籽粒是藏族同胞传统食品糌粑的主要原料,青稞秸秆结构柔软、营养丰富,是青藏高原畜牧业的主要干草饲料。饲料占养殖成本的70%以上,是保证畜牧业发展的主要物质基础[2]。有限的耕地面积及脆弱的生态环境使青藏高原饲草生产不能满足养殖行业发展需要[3-4]。传统种植青稞主要是多棱青稞,其穗型较大,单位面积的穗数少于二棱青稞;二棱青稞有效分蘖率及秸秆产量均显著高于六棱青稞,在粮草双高育种方面有潜力[5]。在扬州种植青稞,其籽粒和秸秆产量均较种植在西藏大幅度提高[6]。近年来,江苏畜牧业发展较快,青贮面积不断扩大,青稞秸秆较玉米、小麦和水稻秸秆营养价值高[7],更适宜作青贮饲料,在江苏具有较好发展前景;且内地生产的青稞可就近加工,降低内地青稞加工企业的原料调运成本。

西藏自治区农牧科学院经多年努力,已选育出一批优良的青稞品(种)系,其中,六棱品种藏青3000于2022年在藏区推广面积达6 133.3 hm2,有望成为该区主推品种;二棱新品系14-3492的籽粒和秸秆产量均较高。有关二棱青稞与六棱青稞的籽粒和秸秆的产量及品质差异的研究目前未见报道。本试验以二棱青稞品系14-3492为材料,以六棱青稞品种藏青3000为对照,探究不同棱型青稞品种秸秆饲用品质和产量的差异及配套的栽培技术,为青稞生产提供参考,促进青稞产业发展。

1 材料与方法

1.1 试验材料

以西藏农牧科学院农业研究所提供的两个不同棱型的青稞品种藏青3000和品系14-3492为材料,详细信息见表1。

表1 参试材料基本信息

1.2 试验设计

本试验于2020—2021年度在扬州大学农学院实验田进行。每材料设3个密度水平:300×104株·hm-2(B1),375×104株·hm-2(B2),450×104株·hm-2(B3);肥料设3个运筹模式:基肥+拔节肥(复合肥150 kg·hm-2+尿素150 kg·hm-2),基肥+穗肥(复合肥150 kg·hm-2+尿素150 kg·hm-2),基肥+拔节肥(复合肥150 kg·hm-2)+穗肥(尿素150 kg·hm-2),依次命名为C1～C3,其中基肥均为复合肥450 kg·hm-2+尿素150 kg·hm-2。尿素含氮量46%,复合肥N、P和K含量各15%。每材料9个处理组合,随机区组排列,3次重复,每小区种5行,行长1.2 m,行距0.2 m,人工条播。

1.3 性状测定

1.3.1 秸秆产量测定

青稞完熟后,每小区拔收中间3行,剪去根系,晒干后测定秸秆重并计算其产量(SY)。

1.3.2 秸秆品质指标测定与计算

将晒干的秸秆切成小段后混匀、粉碎、过40目筛,测定品质。秸秆蛋白质含量(SP)测定采用全自动凯氏定氮仪(FOSS Kjeltec 8100,丹麦FOSS公司),蛋白质转化系数为6.25[8];酸性洗涤纤维(ADF)、酸性洗涤木质素(ADL)与中性洗涤纤维(NDF)含量采用ANKOM 2000i全自动纤维分析仪测定[9]。相对饲喂价值(RFV)[10]、干物质采食量(DMI)与可消化干物质量(DDM)由下列公式计算:DMI=120/NDF;DDM=88.9-0.779×ADF;RFV=DMI×DDM/1.29。

1.4 数据分析

试验数据用Excel 2016进行整理,运用SPSS 22.0对数据进行方差分析与主成分分析,用Duncan法进行多重比较。主成分分析时,采用隶属函数法对数据进行标准化处理,SP和SY采用公式1:Yi=(Xi-Ximin)/(Ximax-Ximin),NDF、ADF和ADL采用公式2:Yi=(Xi min-Xi)/(Xi max-Xi min)[11]。其中,Yi指第i指标的原始数据经转化后的隶属函数值;Xi指第i指标的原始测定值;Ximax为第i个指标的最大值;Ximin为第i个指标的最小值。

2 结果与分析

2.1 青稞秸秆产量与品质分析

由表2可知,NDF含量、ADF含量、ADL含量和RFV在品种(系)间差异不显著,SY与SP在2个品种(系)间差异极显著。密度对藏青3000的SY有极显著效应,对14-3492的ADL有显著效应,对其他指标的效应不显著;肥料运筹仅对14-3492的SY有极显著效应,对两个材料的其他指标效应均不显著;肥料与密度互作对2个品种(系)的ADL含量及SY有显著或极显著效应。密度对六棱品种藏青3000SY的影响大于肥料运筹,对二棱品系14-3492的影响则相反。

表2 参试品种秸秆产量与品质的方差分析(F值)

由表3可知,二棱品系14-3492的SP为6.34%,SY平均19 411.89 kg· hm-2,均显著高于六棱品种藏青3000。随着密度的增加,藏青3000的SY呈现先下降后上升的趋势,B3(450×104株·hm-2)处理最大,为15 472.98 kg·hm-2。密度对14-3492的ADL含量影响显著,密度最大时,ADL含量最低。肥料运筹对六棱品种的秸秆产量及被测品质指标均无显著影响,以C3处理的SY最高、SP最低。二棱品系14-3492的SY在C3处理下产量最高,达21 266.67 kg·hm-2,极显著高于C2处理。施肥模式对NDF、ADF和RFV的影响不显著,但C1处理时NDF和ADF含量最低,RFV值最高,秸秆品质相对较优。

表3 参试品种的秸秆产量与品质

2.2 青稞秸秆产量及品质性状相关分析

由表4可知,SY与SP、NDF呈正相关性,与ADF、ADL呈负相关;SP与NDF、ADF和ADL均正相关;NDF与ADF呈极显著正相关,与其他指标呈不显著正相关。

表4 青稞秸秆产量及品质性状的相关系数

2.3 不同栽培模式下参试品种秸秆产量与品质性状的综合评价

综合考虑NDF含量、ADF含量、ADL含量、RFV、SY和SP六个指标,对各性状数据进行标准化处理与主成分分析,主成分矩阵与因子载荷矩阵见表5和表6。

表5 秸秆产量与品质性状主成分分析

表6 因子载荷矩阵与特征向量

由表5、6可知,前3个主成分累计贡献率达到了85.65%。其中第一主成分累计贡献率为43.26%,NDF、ADF和SP载荷值较大(0.94、0.87、0.60),与秸秆营养品质关系密切;第二主成分的贡献率23.64%,SY载荷值较大(0.78),与秸秆产量相关性高;第三主成分献率为18.75%,ADL载荷值最大(0.86),与秸秆中不能被动物利用部分有关。根据特征向量,3个主成分可以用下列公式进行线性组合:F1=0.16X1+0.28X2+0.44X3+0.40X4+0.08X5,F2=0.66X1+0.37X2-0.12X3-0.31X4-0.41X5,F3=0.27X1+0.23X2-0.15X3-0.29X4-0.91X5。

依据3个主成分分值和对应的贡献率,以公式F0=0.432 6F1+0.236 4F2+0.187 5F3为基础进行不同栽培模式的综合评价,各栽培模式的综合得分与排名见表7。排名前10的处理组合中,二棱青稞品系14-3492的栽培模式出现9次,而六棱青稞品种藏青3000的栽培模式仅出现1次;排名第一的栽培模式是A2B1C1,即二棱品系14-3492密度300×104株·hm-2、基肥+拔节肥的肥料运筹模式。

表7 不同栽培模式综合得分及部分性状平均表现

3 讨论与结论

3.1 品种、密度和施肥方式对青稞秸秆产量与品质的影响

白 婷等[11]研究发现,不同青稞品种间秸秆产量和品质指标存在显著或极显著差异。靳玉龙等[12]研究则认为,不同棱型的青稞秸秆的NDF、ADF和ADL差异不显著。本研究条件下,二棱品系14-3492的SP和SY均比六棱品种藏青3000高。但秸秆纤维指标间差异不显著,这与上述研究结果有部分相同,原因可能与供试材料或栽培条件有关。

赵小红等[13]研究认为,增加密度会导致青稞NDF、ADF和ADL含量呈现出先上升后下降的趋势;谭大明等[14]研究结果表明,适当提高播量可以显著提高青稞SY。本研究中,密度对六棱品种藏青3000的SY影响显著,随着密度的增大,其SY呈先下降后上升的趋势,中密度下SY最低,高密度下最高;密度对二棱品系14-3492的SY影响不显著。这与前人研究结果不尽相同,推测与材料不同有关,不同青稞材料的分蘖成穗能力不同,使个体配置的光、温、水等资源不同,进而影响秸秆产量和品质[15-16]。随着密度增加两个青稞材料均表现出SP下降和SY上升,RFV则在低密度时值最高,说明适当降低密度会导致SY降低,但其秸秆饲喂价值和蛋白质含量得到改善,这与赵 准等[17]的研究结果一致。在实际生产中,应根据不同棱型品种的生产特性、土壤肥力条件和种子质量等综合考虑,控制适宜的密度,提高播种质量,协同秸秆产量与品质。

本研究中,仅二棱品系14-3492的SY在肥料运筹间的差异达到极显著水平,参试材料其余各性状在肥料运筹间的差异均不显著。相同施肥量时,两材料的SY均以基肥+拔节肥+穗肥模式最高,表明分阶段多次施肥能更好地满足青稞生长所需营养;基肥+拔节肥模式的RFV和SP最高,秸秆饲喂品质最好,说明拔节期施肥可提高青稞秸秆饲喂品质,与巩 林等[18]的结论一致。

3.2 不同栽培模式的综合评价

青稞秸秆产量与品质的形成是一个复杂的过程,受多因素影响,如品种特性、栽培技术、生态条件等,选择配套的栽培模式,实现青稞秸秆产量与品质的协同提高是青稞生产的目标。本研究利用主成分分析将有信息重叠的多个指标降维、简化成几个独立的综合指标,既考虑单个变量的影响,又考虑各变量的相互关系,能更好地反应栽培模式的本质[19-20]。综合得分排名前10的组合中,二棱品系14-3492出现了9次,藏青3000仅出现了1次。说明二棱品系14-3492比六棱品种藏青3000的秸秆更适宜用作饲料,较好地兼顾了秸秆产量与品质的关系。二棱青稞品系的处理组合A2B1C1和A2B3C3综合排名为第1、2,即二棱品种14-3492有很强的自我调节能力,在低密度(300×104株·hm-2)与高密度(450×104株·hm-2)时搭配相应的施肥模式均能达到秸秆品质与产量最优化,低密度应选择基肥+拔节肥的施肥模式,高密度选基肥+拔节肥+穗肥的施肥模式;六棱青稞品种藏青3000在低密度、基肥+拔节肥的施肥模式处理下可以协同提高秸秆产量与品质。总的来说,低密度应选择基肥+拔节肥的施肥模式,基肥保证苗壮、蘖多,拔节肥促进分蘖成穗、提高成穗率;高密度种植可保证一定群体,分施拔节肥和穗肥可更好地保证秸秆生长的养分需求,协同秸秆产量与品质,有关其对籽粒产量相关指标效应的文章将后续发表。