冀西北寒旱区不同鲜食玉米品种秸秆饲用品质特性研究

谢世兴，蒋 超，赵冰欣，董晓旭，栗 慧，卢海博，赵海超，刘松涛，魏 东，黄智鸿

（河北北方学院∕河北省农产品食品质量安全分析检测重点实验室∕张家口市特色农产品质量安全重点实验室，河北 张家口 075000）

鲜食玉米是指在乳熟期采收鲜嫩果穗供食用的特用玉米，包括甜玉米、糯玉米和甜糯型玉米[1-3]。鲜食玉米营养丰富，风味独特，易消化吸收，是一种优良的全谷物食品；可预防心血管疾病，提高人体免疫力，具有较高的保健价值，其营养价值和保健价值远高于传统粒用玉米[4]。冀西北地区是河北省四大鲜食玉米主产区之一，以种植鲜食玉米为主，该地区畜牧业发达，对饲草料的需求数量巨大。在畜牧业实际生产过程中，秸秆往往存在粗饲料不足、品质差等问题[5]。与普通玉米相比，鲜食玉米摘穗后，秸秆鲜绿多汁，营养含量高，是牛羊等反刍动物良好的饲料来源。研究发现，饲料中粗蛋白（Crude protein，CP）含量与其饲用价值呈正相关；脂肪（Crude fat，CF）不仅为反刍动物提供能量，还可以提高动物的消化率[6]。鲜食糯玉米秸秆CP 含量可达到9.71%，显著高于普通玉米秸秆[7-8]。穆秀明等[9]研究发现，用鲜食糯玉米秸秆饲喂奶牛，可明显提高奶牛产奶量和乳制品品质。目前，对于鲜食玉米的研究主要集中在育种、栽培及果穗食味品质等方面[10-13]，对鲜食玉米摘穗后秸秆饲用价值的研究较少[14-15]。耿智广等[14]测定了15 个鲜食玉米品种的生长发育、田间综合性状、果穗产量、品质及秸秆产量，在对各指标方差分析的基础上用K-means 算法进行聚类分析，并用TOPSIS 法进行综合评价，对综合生产能力较好的品种进行了营养和饲用价值分析。董臣飞等[15]研究了采穗后秸秆不同节位茎秆、叶片和叶鞘的产量及饲用品质。尚未见冀西北地区鲜食玉米秸秆饲用品质的综合评价研究。为此，选用冀西北地区主栽的13 个鲜食玉米品种为试验材料，分析其饲用品质指标，并通过饲料相对值（Relative feed value，RFV）和粗饲料品质分级指数（Grading index，GI）对不同品种的饲用品质进行综合评价，以期筛选出综合饲用品质最佳的鲜食玉米品种。

1 材料和方法

1.1 试验地概况及试验材料

试验于2022 年在张家口市农业科学院试验基地（115°05'E、40°6'N）进行。该地平均海拔631 m，作物生长季月平均日照时间230～250 h，属于长日照地区，无霜期100～150 d，年降雨量350～450 mm，属中温带亚干旱气候区，昼夜温差大，光照充足，冬季寒冷漫长，夏季炎热短促，土壤质地为壤质土壤。

供试的13 个鲜食玉米品种为彩甜糯3 号、万糯2000、美糯2000、万彩糯6 号、万糯八号、万雪糯2000、金科糯2000、西星五彩鲜糯、金糯128、L-007、万粘三号、澳早60、彩糯1 号，购于张家口市农资市场。各品种类型见表1。

表1 供试鲜食玉米品种Tab.1 Tested fresh corn varieties

1.2 试验设计

采用随机区组试验设计，5行区，3次重复，行长9 m，行距57 cm，株距29 cm，四周设4行保护行。底施玉米专用复合肥（N-P2O5-K2O=28-4-6）600 kg∕hm2。4月27日播种，密度为6.0万株∕hm2，根据各品种长势情况进行间苗、定苗及中耕除草，其他管理措施同大田生产。

1.3 测定项目及方法

各品种在苗期取9 株长势良好、有代表性的植株挂牌标记，在果穗收获后，将挂牌的9株鲜食玉米秸秆齐地面刈割，标记好后带回实验室。调查单株绿叶数后，称取鲜秸秆质量，剪成8～10 cm 小段装入牛皮纸袋，于烘箱中105 ℃杀青30 min，之后65 ℃烘干至恒质量，并称干秸秆质量。将烘干的秸秆段放入粉碎机中粉碎，过0.15 mm 筛，备用。采用布鲁克近红外MPA Ⅱ光谱仪以及配套Quant 定量分析软件测定鲜食玉米秸秆的饲用品质，主要包括CP、CF、粗灰分（Crude ash，CA）、中性洗涤纤维（Neutral detergent fiber，NDF）、酸性洗涤纤维（Acid detergent fiber，ADF）含量。淀粉（Starch，ST）含量的测定参照《饲料分析及饲料质量检测技术》[16]。参照王芸芸等[17]的方法计算RFV和GI，具体计算公式如下。

式中：DDM为可消化干物质量；DMI为粗饲料干物质随意采食量。

式中：ME为粗饲料代谢能。

1.4 秸秆饲用品质的评价

目前，我国广泛使用的粗饲料品质评定指标为RFV 和GI[18]。RFV 由美国首先提出，指某种粗饲料可消化干物质的采食量，包括NDF 和ADF 2 个重要指标，是粗饲料营养价值评定的最常用参数[19]。GI是卢德勋根据我国粗饲料利用现状提出的新评定指标，将能量与CP 联系起来，是一种比RFV 更客观全面反映粗饲料营养价值的评定方法[20-21]。RFV 和GI分级标准[19-21]见表2。

表2 粗饲料品质分级标准Tab.2 Grade standard of roughage quality

1.5 数据处理

试验数据采用Excel 2016 进行统计分析与整理，利用SPSS 25.0 进行差异显著性分析、相关性分析并计算主成分综合得分。

2 结果与分析

2.1 不同鲜食玉米品种秸秆营养品质特性比较

2.1.1 NDF 含量及聚类分析 由图1A 可知，不同鲜食玉米品种秸秆的NDF 含量在36.22%～53.68%，表现为XX5＞MN2000＞AZ60＞JKN2000＞WN8＞WN3＞CTN3＞JN128＞CN1＞L-007＞WN2000＞WXN2000＞WCN6，XX5、MN2000、AZ60、JKN2000、WN8 秸秆的NDF 含量较高，显著高于其他品种；WCN6 和WXN2000 秸秆的NDF 含量较低，显著低于其他品种。对不同鲜食玉米品种秸秆的NDF 含量进行聚类分析（图1B）发现，在欧式距离约为4 时，可将品种分为3 类，第1 类包括CTN3、WN2000、JN128、L-007、WN3 和CN1 共6 个品种，这类品种秸秆的NDF 含量中等（46.29%～49.84%）；第2 类包括MN2000、WN8、JKN2000、XX5 和AZ60 共5 个品种，这类品种秸秆的NDF 含量较高（51.93%～53.68%）；第3 类包括WCN6 和WXN2000 共2 个品种，这类品种秸秆的ADF含量较低，分别为36.22%和37.27%。

图1 不同鲜食玉米品种秸秆NDF含量（A）及聚类分析（B）Fig.1 NDF content（A）of stalks of different fresh corn varieties and cluster analysis（B）

2.1.2 ADF 含量及聚类分析 由图2A 可知，不同鲜食玉米品种秸秆的ADF 含量在23.19%～30.73%，表 现 为 MN2000＞JKN2000＞WN3＞XX5＞WN8＞JN128＞AZ60＞CN1＞CTN3＞L-007＞WN2000＞WCN6＞WXN2000，MN2000、JKN2000 秸秆的ADF 含量较高，显著高于其他处理；WCN6 和WXN2000 秸秆的ADF 含量较低，显著低于其他品种。对不同鲜食玉米品种秸秆的ADF 含量进行聚类分析（图2B）发现，在欧式距离约为5 时可将品种分为3 类，第1 类包括CTN3、WN2000、L-007 和CN1 共4 个品种，这类品种秸秆的ADF 含量中等（25.76%～26.27%）；第2 类包括MN2000、WN8、JKN2000、XX5、JN128、WN3 和AZ60 共7 个品种，这类品种秸秆的ADF 含量偏高（28.53%～30.73%）；第3 类包括WCN6 和WXN2000共2个品种，这类品种秸秆的ADF含量较低，分别为24.34%和23.19%。

图2 不同鲜食玉米品种秸秆ADF含量（A）及聚类分析（B）Fig.2 ADF content（A）of stalks of different fresh corn varieties and cluster analysis（B）

2.1.3 CP 含量及聚类分析 由图3A 可知，不同鲜食玉米品种秸秆的CP含量在6.29%～8.96%，表现为WCN6＞CTN3＞WXN2000＞WN2000＞CN1＞L-007＞JKN2000＞MN2000＞WN8＞AZ60＞XX5＞JN128＞WN3，WCN6、CTN3、WN2000 和WXN2000 秸秆的CP 含量较高，显著高于其他品种；WN3 秸秆的CP 含量最低，显著低于其他品种。对不同鲜食玉米品种秸秆的CP 含量进行聚类分析（图3B）发现，在欧式距离约为5时可将品种分成3 类，第1 类包括CTN3、WN2000、WCN6 和WXN2000 共4 个品种，这类品种秸秆的CP 含量较高（8.82%～8.96%）；第2 类包括MN2000、WN8、JKN2000、XX5、JN128、L-007、AZ60和CN1 共8 个品种，这类品种秸秆的CP 含量中等（7.28%～8.24%）；第3 类包括WN3 共1 个品种，秸秆的CP含量最低，为6.29%。

图3 不同鲜食玉米品种秸秆CP含量（A）及聚类分析（B）Fig.3 CP content（A）of stalks of different fresh corn varieties and cluster analysis（B）

2.1.4 ST 含量及聚类分析 由图4A 可知，不同鲜食玉米品种秸秆的ST 含量在12.23%～43.28%，表现为WXN2000＞WN2000＞WCN6＞WN8＞AZ60＞MN2000＞L-007＞CTN3＞WN3＞XX5＞JKN2000＞CN1＞JN128，WXN2000 和WN2000 两个品种秸秆的ST 含量较高，显著高于其他品种；JN128 秸秆的ST 含量最低，显著低于其他品种。对不同鲜食玉米品种秸秆的ST 含量进行聚类分析（图4B）发现，在欧式距离约为8 时可将品种分为3 类，第1 类包括CTN3、MN2000、JKN2000、XX5、L-007、WN3、AZ60 和CN1共8 个品种，这类品种秸秆ST 含量中等（18.29%～26.46%）；第2 类包括WN2000、WCN6、WN8 和WXN2000 共4 个品种，这类品种秸秆ST 含量较高（32.36%～43.28%）；第3 类包括JN128 共1 个品种，秸秆的ST含量最低，为12.23%。

图4 不同鲜食玉米品种秸秆ST含量（A）及聚类分析（B）Fig.4 ST content（A）of stalks of different fresh corn varieties and cluster analysis（B）

2.1.5 CA 含量及聚类分析 由图5A 可知，不同鲜食玉米品种秸秆的CA 含量在8.26%～10.31%，表现为CN1＞MN2000＞JKN2000＞JN128＞L-007＞WN8＞XX5＞AZ60＞CTN3＞WN3＞WN2000＞WCN6＞WXN2000，CN1秸秆的CA 含量最高，显著高于其他品种；WN2000秸秆的CA 含量最低，显著低于除WCN6 外的其他品种。对各鲜食玉米品种秸秆的CA 含量进行系统聚类分析（图5B），在欧式距离约为14 时可将品种分为3 类，第1 类包括CTN3、WN8、KJN2000、XX5、JN128、MN2000、L-007 和AZ60 共8 个品种，这类品种秸秆的CA 含量中等（9.34%～9.70%）；第2 类包括WN2000、WCN6、WXN2000 和WN3 共4 个品种，这类品种秸秆的CA 含量较低（8.26%～8.88%）；第3 类包括CN1 共1 个品种，秸秆的CA 含量最高，为10.31%。

图5 不同鲜食玉米品种秸秆CA含量（A）及聚类分析（B）Fig.5 CA content（A）of stalks of different fresh corn varieties and cluster analysis（B）

2.1.6 CF 含量及聚类分析 由图6A 可知，不同鲜食玉米品种秸秆的CF含量在0.81%～1.51%，表现为WCN6＞WXN2000＞CN1＞CTN3＞AZ60＞L-007＞WN2000＞WN8＞JKN2000＞MN2000＞WN3＞XX5＞JN128，WCN6和WXN2000 秸秆的CF 含量较高，显著高于除CN1外的其他品种；JN128 秸秆的CF 含量最低，显著低于其他品种。对不同鲜食玉米品种秸秆的CF 含量进行聚类分析（图6B）发现，在欧式距离约为6 时可将品种分为3 类，第1 类包括CTN3、WCN6、WXN2000、L-007、AZ60 和CN1 共6 个品种，这类品种秸秆的CF 含量较高（1.32%～1.51%）；第2 类包括WN2000、MN2000、WN8 和JKN2000 共4 个品种，这类品种秸秆的CF 含量中等（1.07%～1.11%）；第3 类包括XX5、JN128和WN3共3个品种，这类品种秸秆的CF含量较低（0.81%～0.95%）。

图6 不同鲜食玉米品种秸秆CF含量（A）及聚类分析（B）Fig.6 CF content（A）of stalks of different fresh corn varieties and cluster analysis（B）

2.2 不同鲜食玉米品种秸秆粗饲料品质比较

粗饲料品质可以综合反映一种饲料中影响动物消化利用的各个因素，根据粗饲料品质指数分级标准，RFV 和GI 数值越大，粗饲料品质越高。从表3 可以看出，13 个鲜食玉米品种秸秆粗饲料的RFV在113.78%～179.60%，其中WCN6 和WXN2000 的RFV 评价结果为特级，CTN3、WN2000、JN128、L-007 和CN1 均为1 级，MN2000、WN8、KJN2000、XX5、WN3和AZ60均为2级。各品种秸秆粗饲料的GI 在6.83～21.32 MJ，WCN6 和WXN2000 的GI 级别均为2级，CTN3和WN2000均为3级，其余品种均为4 级。GI 在RFV 评定的基础上增加了对饲料中CP含量的评价，其结果更合理，13 个品种中WCN6 和WXN2000秸秆的RFV 和GI均较高，因此，可以认为这2个品种秸秆的粗饲料品质较好。

表3 不同鲜食玉米品种秸秆粗饲料的RFV和GI级别Tab.3 RFV and GI grades of straw roughage for different fresh corn varieties

2.3 不同鲜食玉米品种秸秆产量分析

由表4 可知，不同鲜食玉米品种收获时单株绿叶数在9.33～15.33 片，WCN6 的单株绿叶数最多，其次为MN2000、JKN2000；WN3 和L-007 的单株绿叶数较少，显著低于其他品种。各品种鲜秸秆产量在17.00～64.47 t∕hm2，不同品种鲜秸秆产量存在较大差异，表现为JKN2000＞MN2000＞WCN6＞WXN2000＞XX5＞WN2000＞WN8＞CTN3＞CN1＞JN128＞WN3＞L-007＞AZ60，JKN2000鲜秸秆产量最高。各品种干秸秆产量在3.78～12.47 t∕hm2，JKN2000 干秸秆产量最高，其次为WCN6和MN2000。

表4 不同鲜食玉米品种秸秆产量Tab.4 Straw yields of different fresh corn varieties

2.4 不同鲜食玉米品种秸秆饲用品质综合评价

综合不同鲜食玉米品种采穗后秸秆营养品质、粗饲料品质和产量性状的12个指标进行聚类分析，以明确采穗后秸秆饲用品质最佳的鲜食玉米品种。由图7 可以看出，在欧式距离约为11 时可将品种分为4 类。第1 类包括JN128、WN3、CTN3、L-007、CN1 和AZ60 共6 个品种，这类品种秸秆的平均NDF、ADF 和CA 含量分别为49.64%、27.37% 和9.48%；平均CP、ST和CF含量分别为7.76%、20.80%和1.21%；RFV 级别为1～2 级，GI 级别为3～4 级；收获时平均单株绿叶数、鲜秸秆产量和干秸秆产量分别为11.33 片、23.02 t∕hm2和4.84 t∕hm2。第2 类包括WN2000 共1 个品种，WN2000 秸秆中的NDF、ADF和CA 含量分别为46.29%、25.76%和8.52%；CP、ST和CF 含量分别为8.82%、42.02%和1.11%；RFV 级别为1 级，GI 级别为3 级；收获时单株绿叶数、鲜秸秆产量和干秸秆产量分别为13.00 片、38.53 t∕hm2和7.53 t∕hm2。第3 类包括MN2000、JKN2000、WN8 和XX5共4个品种，这类品种秸秆的平均NDF、ADF和CA 含量分别为52.81%、29.89%和9.58%；平均CP、ST 和CF 含量分别为7.80%、25.37%和1.04%；RFV级别为1～2级，GI级别均为4级；收获时平均单株绿叶数、鲜秸秆产量和干秸秆产量分别为14.25 片、50.49 t∕hm2和9.92 t∕hm2。第4 类包括WCN6 和WXN2000 共2 个品种，这类品种秸秆的平均NDF、ADF 和CA 含量分别为36.75%、23.77%和8.33%；平均CP、ST 和CF 含量分别为8.91%、40.12% 和1.49%；RFV 级别均为特级，GI 级别均为2 级；收获时平均单株绿叶数、鲜秸秆产量和干秸秆产量较高，分别为14.67片、53.00 t∕hm2和10.63 t∕hm2。

图7 不同鲜食玉米品种秸秆饲用品质的聚类分析Fig.7 Cluster analysis of straw feeding quality of different fresh corn varieties

综合分析，鲜食玉米WCN6 和WXN2000 两个品种采穗后秸秆的营养品质、粗饲料品质及产量均较高，综合饲用价值较好。

3 结论与讨论

产量和营养价值是评价饲料作物是否优良的重要指标[22]。优质饲料中应有较高的CP、CF、ST 含量，较低的NDF、ADF、CA 含量，从而为动物提供更多能量。在我国畜牧业养殖中，玉米秸秆数量多，饲用化比例大，但利用率较低。研究发现，普通玉米秸秆CP 含量为4%～7%，NDF 含量为70%～80%[23]。本研究结果表明，鲜食玉米采穗后秸秆的CP 含量为6.29%～8.96%，NDF 含量为36.22%～53.68%，ADF 含量为23.19%～30.73%，可见鲜食玉米秸秆的营养品质优于普通玉米秸秆。另外，本研究秸秆的NDF、ADF 含量均低于王丽学等[24]研究发现的紫玉米秸秆的NDF（57.65%～61.21%）和ADF（31.53%～36.65%）含量，说明鲜食玉米秸秆的适口性较好。

RFV 和GI 是目前我国广泛使用的粗饲料品质评定指标，其数值越大，饲料品质越高。本研究各鲜食玉米品种秸秆的RFV 在113.78%～179.60%，分别为特级、1 级和2 级；GI 在6.83～21.32 MJ，分别为2级、3 级和4 级；WCN6 和WXN2000 两个品种的RFV 级别均为特级，GI 级别均为2 级，粗饲料品质优于其他品种。不同品种秸秆粗饲料品质差异较大，可能与其遗传特性、生育期等因素不同有关。

为了进一步明确各鲜食玉米秸秆的综合饲用价值，本研究采用聚类分析方法综合分析了不同鲜食玉米秸秆的营养品质、粗饲料品质和产量性状的12 个指标，将13 个鲜食玉米品种分为4 类，最终筛选出WCN6 和WXN2000 两个饲用品质较佳的鲜食玉米品种，这2个品种秸秆的营养物质含量较高，粗饲料品质较好且产量较高。可见，鲜食玉米采穗后，其秸秆仍为一种品质较高的粗饲料资源，这与董臣飞等[15]的观点一致。

综上所述，鲜食玉米WCN6 和WXN2000 采穗后秸秆饲用价值较高，适宜作为饲用优质品种在冀西北地区推广种植。