适合青贮的玉米品种生产性能筛选及营养价值评价

王 挺,张 力,张凡凡,黄嵘峥,李 肖,张玉琳,陈永成,赵建涛,马春晖

(1.石河子大学动物科技学院,新疆石河子 832000;2.新疆农垦科学院作物研究所,新疆石河子 832000)

0 引 言

【研究意义】青贮玉米单位面积产能高,适口性好,营养价值丰富,是反刍家畜养殖中最重要的粗饲料之一。目前青贮玉米加工的主要途径为调制全株玉米青贮饲料,全株玉米青贮饲料的营养品质及饲用价值受品种[1]、收获期[2]、压实度[3]等影响,其中品种是内在因素。选择合适的品种种植尤为重要。【前人研究进展】雅玉79491及雅玉04889适宜在晋中盆地春季种植[4]。DB08和DK625在陕西关中地区具有更优良的生产性状和推广价值[5]。金玉818、黔玉3号及GX276的干物质含量与相对饲用价值较为突出,适合在毕节地区推广[6]。河南地区京科青贮932和伟科106表现最佳[7];粮饲兼用型玉米品种大丰30、先玉1366综合表现较好,适宜在河南地区种植[8]。广州地区雅玉8号综合性能表现最为优异[9]。中农大青贮67、金岭18及青贮772在赤峰地区的生物产量和农艺性状表现较好[10]。翔玉998、高玉2300及铁研53的保绿性、品质等综合性状较好,适宜在西宁地区推广种植[11]。大京九26、SN211及蒙青贮1812在固原地区表现最好[12]。正大808、云瑞10号及曲晨9号各项性状表现较好,适宜在金沙江干热河谷地区种植[13]。【本研究切入点】新疆青贮玉米品种较多,需采用隶属函数综合分析法评价优质品种。【拟解决的关键问题】选择17个玉米品种(青贮专用型,粮饲兼用型,普通型)为研究对象,设置品种比较试验,分析参试品种的产量、农艺性状及营养品质差异。

1 材料与方法

1.1 材 料

试验地位于新疆兵团第八师石河子市新疆农垦科学院作物研究所试验田(44°22′N,88°30′E,海拔420 m),该地位于新疆北部,属温带大陆性气候,干燥少雨,冬季长而寒,夏季短而燥。年平均气温11.2～13.9℃,无霜期168～171 d,年降水量为125.0～207.7 mm,年日照时数为2 721～2 818 h。

参试材料为2020～2021年新疆广泛种植的17个青贮用玉米品种,其中青贮专用型有8个,粮饲兼用型有1个,普通型有8个,部分玉米种子由新疆农垦科学院作物研究所提供,部分种子购于市场。表1

表1 参试玉米品种

1.2 方 法

1.2.1 试验设计

2021年4月27日播种,小区面积19.8 m2,6行区,行长6 m,行距0.55 m,种植密度为75 000株/hm2,每个品种5个重复。播种当天滴出苗水750 m3/hm2,6月15日灌水1次,每隔12～15 d灌水1次,全生育期共计灌水6次,每次750 m3/hm2,共5 250 m3/hm2。共施尿素450 kg/hm2,磷酸一铵300 kg/hm2,硫酸钾120 kg/hm2。出苗期防治地下虫害1次,7月初和8月初随水滴施吡虫啉防治田间害虫。

1.2.2 测定指标

1.2.2.1 生育时期、产量及主要农艺性状

生育时期主要记录参试玉米品种的出苗期、吐丝期、收获期(1/2至2/3乳线期),以2021年4月27日(播种期)为初始日期折算各品种的全生育期。

测定干草产量及籽粒产量。干草产量:在小区内随机选取10株粉碎,混匀后精确称取1 000 g样品(重复3次)于105℃下烘1 h后,于65℃烘干至恒重,称取干重,计算干鲜比并折算干草产量(t/hm2)。籽粒产量:取10颗果穗剥离籽粒,混合均匀后精确称取100 g籽粒(重复3次),将籽粒置于65℃下烘干至恒重后,计算籽粒含水量并折算籽粒产量(t/hm2)。

调查全株玉米的株高、穗位高、倒伏率、倒折率。株高:随机选取10株,测量地表至植株顶端的距离(cm)。穗位高:随机选取10株,测量地表至玉米穗柄的距离(cm)。倒伏率及倒折率:小区内倒伏数与倒折数占小区总株数的比例为倒伏率及倒折率,植株倾斜度大于45°但未折断的植株为倒伏,果穗以下部位折断的植株为倒折。

1.2.2.2 营养品质

营养指标的测定包含干物质(dry matter,DM)、淀粉(starch)、粗蛋白(crude protein,CP)、中性洗涤纤维(neutral detergent fiber,NDF)、酸性洗涤纤维(acid detergent fiber,ADF)、水溶性碳水化合物(water-soluble carbohydrates,WSC)、粗脂肪(ether extract,EE)、灰分(Ash),均使用国标法测定[14]。采用烘干法测定DM含量,采用蒽酮—高氯酸比色法测定starch含量,采用凯氏定氮法测定CP含量,采用范式纤维洗涤法(Van Soest)测定NDF、ADF含量,采用蒽酮—硫酸比色法测定WSC含量。

1.3 数据处理

使用Excel 2019对所得数据进行整理,使用SPSS 22.0软件进行单因素ANOVA检验,多重比较使用Duncan法。

选择产量(干草产量、籽粒产量)与营养品质(DM、Starch、CP、WSC、NDF、ADF)共8项核心指标进行隶属函数综合分析,其中干草产量、籽粒产量、DM、Starch、CP、WSC为正向指标,NDF、ADF为负向指标,求得各指标的隶属度,计算各参试品种的总隶属度,以总隶属度的数值大小为依据对各参试品种的综合价值进行排序(总隶属度数值越大,综合价值越高)。计算方法为(1)、(2)、(3)式[15]。

Ux正= (X-Xmin) / (Xmax-Xmin) .

(1)

Ux负= 1 -Ux正.

(2)

Ux总=Ux正+Ux负.

(3)

式中,Ux正为各参试品种中某一正向指标的隶属度,X为该指标的检测结果,Xmin为各参试品种中该指标的最小值,Xmax为各参试品种中该指标的最大值,Ux负为某一负向指标的隶属度,Ux总为各参试品种的总隶属度,即各参试品种所有正向指标的隶属度与所有负向指标的隶属度之和。

2 结果与分析

2.1 不同玉米品种的生育时期

研究表明,17个玉米品种的生育时期,播种期均为4月27日,出苗期均为5月8日。品种间吐丝期、收获期及生长天数差异较大。新饲玉13号吐丝期最早(7月3日,播种后第67 d),桂青贮1号的吐丝期最晚(7月27日,播种后第91 d)。新饲玉13号的收获期最早(8月21日),生长天数最短(116 d),桂青贮1号的收获期最晚(9月17日),生长天数最长(143 d)。表2

表2 不同玉米品种的生育时期

2.2 不同玉米品种的产量及主要农艺性状

研究表明,品种间干草产量、籽粒产量、株高、穗位高、叶片数及倒伏率均差异显著(P<0.05)。干草产量最高的3个品种为恩喜爱298(70.33 t/hm2)、先玉1321(67.86 t/hm2)及先玉335(61.37 t/hm2),干草产量最低的品种为新玉15号(25.69 t/hm2)。籽粒产量最高的3个品种为新沃1号(10.75 t/hm2)、先玉1321(9.57 t/hm2)及新饲玉12号(9.35 t/hm2),籽粒产量最低的品种为屯玉168(5.95 t/hm2)。株高最高的3个品种为奥玉5102(359 cm)、桂青贮1号(351.66 cm)及新饲玉13号(337.67 cm),株高最低的品种为新玉15号(241.67 cm)。穗位高最高的3个品种为桂青贮1号(224.67 cm)、新饲玉12号(205.67 cm)及奥玉5102(183.00 cm),穗位高最低的品种为和育187(97.67 cm)。倒伏率最高的3个品种为新饲玉13号(36.98%)、奥玉5102(17.84%)及桂青贮1号(17.17%),先玉335、郑单958、先玉1321、新引KWS2564、新玉15号、京科968及先糯玉335共7个品种未倒伏。倒折率最高的3个品种为桂青贮1号(9.73%)、奥玉5102(5.91%)及新饲玉12号(5.55%),新饲玉13号、新引KWS2564、新玉15号、先玉1321、郑单958、铁研53及屯玉168未倒折。表3

表3 不同玉米品种的产量及主要农艺性状

2.3 不同玉米品种的全株营养品质

研究表明,品种间干物质(DM)、淀粉(Starch)、粗蛋白(CP)、水溶性碳水化合物(WSC)、中性洗涤纤维(NDF)及酸性洗涤纤维(ADF)含量差异显著(P<0.05)。DM含量最高的3个品种为新沃1号(38.83%)、郑单958(38.24%)及铁研53(37.05%),DM含量最低的品种为和育187(24.16%)。淀粉(Starch)含量最高的3个品种为先玉335(32.77%)、恩喜爱298(32.37%)及先玉1321(31.22%),Starch含量最低的品种为和育187(23.75%)。CP含量最高的3个品种为京科968(9.00%)、新饲玉13号(8.92%)及先玉1321(8.84%),CP含量最低的品种为新玉15号(7.47%)。WSC含量最高的3个品种为先糯玉335(41.28%)、先玉335(34.24%)及新沃1号(29.32%),WSC含量最低的品种为奥玉5102(13.24%)。NDF最低的3个品种为郑单958(43.93%)、先玉335(45.19%)及恩喜爱298(46.64%),NDF最高的品种为新饲玉11号(55.97%)。ADF最低的3个品种为京科968(24.96%)、先玉335(25.62%)及恩喜爱298(25.68%),ADF最高的品种为奥玉5102(40.56%)。表4

表4 不同玉米品种的全株营养品质

2.4 不同玉米品种的综合价值评定

研究表明,先玉335表现最优。各参试品种综合价值排序为先玉335(6.52)>先玉1321(6.11)>恩喜爱298(5.75)>京科968(4.75)>郑单958(4.21)>新饲玉13号(4.20)>新沃1号(4.16)>先糯玉335(4.11)>新饲玉12号(3.84)>新饲玉11号(3.46)>铁研53(3.34)>新引KWS2564(3.16)>桂青贮1号(2.86)>屯玉168(2.41)>和育187(2.32)>新玉15号(2.28)>奥玉5102(2.23)。表5

3 讨 论

3.1 不同玉米品种的生育时期、产量及农艺性状

研究表明,石河子地区无霜期为168～171 d,牧场青贮调制时间在8月中旬至9月中旬,17个参试玉米品种的生长天数在116～143 d,收获期在8月21日至9月16日,均能满足实际生产需要,考虑到种植成本,在选择生长天数相对较短的品种同时还需兼顾产量与品质。产量是评价青贮玉米经济价值的重要因素之一,可以反映青贮玉米的生产性能及适应能力[16]。研究中,17个参试玉米品种的干草产量及籽粒产量差异显著(P<0.05),干草产量排名前3位的品种为恩喜爱298、先玉1321及先玉335,籽粒产量排名前3位的品种为新沃1号、先玉1321及新饲玉12号,这些品种在石河子地区具有较强的适应能力,可以表现出优良的生产性能。青贮玉米的株高、穗位高及叶片数是与产量相关性较大的农艺性状[17]。株高与产量呈正相关[18]。研究中,株高在300 cm以上的多数品种(先糯玉335、先玉1321、恩喜爱298等)均能获得较高的干草产量,然而与以往研究结果不同的是,奥玉5102及桂青贮1号虽然具有较高的株高,但其干草产量在17个参试品种中并不突出,可能是由于该年6～7月,石河子地区出现连续性大风天气,导致植株出现一定程度的倒伏及倒折。研究发现,新饲玉11号的株高及穗位高均较为突出,在遭遇大风天气后仍能保持较高的产量及较低的倒伏率与倒折率,植株的抗倒伏性还可能与茎粗及气生根等性状相关[8]具体原因还有待进一步研究。

3.2 不同玉米品种的营养品质

适时收获是获得高营养价值的关键,青贮玉米一般在乳熟末期至蜡熟初期收获,此时全株含水量为60%～70%,能为青贮提供稳定的发酵环境,是调制优质全株玉米青贮饲料的最佳时期[19]。研究中17个参试品种均在1/2～2/3乳线期收获,仅新玉15号及和育187的干物质含量在30%以下,其余品种的干物质含量均在30%～40%。青贮玉米中的淀粉能为反刍家提供60%～80%的能量需要,改善产奶量及乳品质,粗蛋白可以提供各类氨基酸,是反刍动物合成蛋白质的氮源,含量是衡量青贮玉米营养品质优劣的主要因素[20-22]。研究中,先玉335、恩喜爱298及先玉1321的淀粉含量显著高于其他品种(P<0.05),且能达到国家一级标准[23](>28%),京科968、新饲玉13号及先玉1321的粗蛋白含量显著高于其他品种(P<0.05),在营养品质方面表现较好。WSC既能丰富青贮玉米的能量浓度,还能为青贮发酵提供良好的底物环境,是乳酸菌高效繁殖的前提条件[24]。研究中17个参试玉米品种的WSC含量均较为丰富,能够保障青贮正常发酵。NDF及ADF与反刍家畜的采食量及消化率呈高度负相关[25]。郑单958、先玉1321、先玉1321及恩喜爱298的NDF含量达到国家一级标准(≤48%),先玉335、恩喜爱298及京科968的ADF含量达到国家一级标准(≤27%),青贮玉米中过高含量的NDF与ADF会阻碍反刍家畜瘤胃蠕动,降低消化率并导致采食量下降[26]。

4 结论

4.117个用于青贮的玉米品种的生育时期、产量、主要农艺性状及全株营养品质差异显著。生育时期中,新饲玉13号的收获期最早(8月21日),生长天数最短(116 d);产量中,恩喜爱298的干草产量最高(70.33 t/hm2),新沃1号的籽粒产量最高(10.75 t/hm2);主要农艺性状中,奥玉5102的株高最高(359 cm),桂青贮1号的穗位高最高(224.67 cm),先玉335、郑单958、先玉1321、新引KWS2564、新玉15号、京科968及先糯玉335共7个品种未倒伏,新饲玉13号、新引KWS2564、新玉15号、先玉1321、郑单958、铁研53及屯玉168未倒折;全株营养品质中,新沃1号的DM含量最高(38.83%),先玉335的Starch含量最高(32.77%),京科968的CP含量最高(9.00%),先糯玉335的WSC含量最高(41.28%),郑单958的NDF最低(43.93%),京科968的ADF最低(24.96%)。

4.2综合价值排序为先玉335>先玉1321>恩喜爱298>京科968>郑单958>新饲玉13号>新沃1号>先糯玉335>新饲玉12号>新饲玉11号>铁研53>新引KWS2564>桂青贮1号>屯玉168>和育187>新玉15号>奥玉5102。先玉335、先玉1321及恩喜爱298品种的生产性能及营养品质表现较好,适宜在新疆地区作为用于青贮的玉米品种推广种植。