張美艷,常 潔,羅 鑫,廖祥龍,劉彥培,侯潔瓊,段佳鑫,4,匡崇義,薛世明
(1. 云南省草地動(dòng)物科學(xué)研究院,云南 昆明 650212;2.盈江縣畜牧站,云南 德宏州 679300;3.云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱帶亞熱帶經(jīng)濟(jì)作物研究所,云南 保山 678000;4.云南農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院,昆明 650201)
迪慶藏族自治州位于青藏高原的東南緣、云南的西北部,是云南省唯一的藏區(qū)和牧區(qū)[1-2],該地區(qū)平均海拔高、太陽(yáng)輻射強(qiáng),干濕季分明,氣候寒冷[3],擁有豐富的草地資源,但生態(tài)環(huán)境脆弱,冷季時(shí)間較長(zhǎng),達(dá)6個(gè)多月,年有效積溫低,導(dǎo)致草地生產(chǎn)力十分低下,嚴(yán)重制約當(dāng)?shù)匦竽翗I(yè)的發(fā)展,牦牛養(yǎng)殖出現(xiàn)“夏壯、秋肥、冬瘦、春死”的惡性循環(huán)[4]。草食畜牧業(yè)是迪慶藏區(qū)的支柱產(chǎn)業(yè),隨著人口和牲畜數(shù)量的增加,草畜矛盾較為突出,飼草年度均衡供應(yīng)能力差,現(xiàn)有的天然草地已無(wú)法滿足畜牧業(yè)發(fā)展的需求,因此建植優(yōu)質(zhì)人工飼草地,開(kāi)展牧草加工是實(shí)現(xiàn)當(dāng)?shù)夭菔承竽翗I(yè)可持續(xù)發(fā)展和牦牛健康養(yǎng)殖的重要途徑之一。
青貯玉米產(chǎn)量高、營(yíng)養(yǎng)豐富,素有“飼料大王” 之美譽(yù),是許多國(guó)家的重要飼草之一,常用于飼喂奶牛、肉牛和肉羊等家畜[5-7]。畜牧業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家都很重視青貯玉米的種植和生產(chǎn),特別在歐美國(guó)家,青貯玉米早已成為反芻家畜日糧中主要的能量飼料、幼畜育肥和奶牛養(yǎng)殖的主要飼料[8-9]。隨著我國(guó)農(nóng)業(yè)從二元結(jié)構(gòu)向“糧-經(jīng)-飼”三元結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變,草食畜牧業(yè)逐漸成為21世紀(jì)農(nóng)業(yè)的發(fā)展重點(diǎn),利用青貯玉米是歐美發(fā)達(dá)國(guó)家發(fā)展畜牧業(yè)解決飼料缺口的成功經(jīng)驗(yàn)[10]。與歐美國(guó)家相比,青貯玉米的種植和全株青貯在我國(guó)起步較晚[8],早先主要是玉米秸稈的青貯利用[11],自2000年我國(guó)加入“WTO”和“三元結(jié)構(gòu)”的提出[12],青貯玉米的栽培利用逐步受到重視,特別是2015—2017年和2019年“中央一號(hào)文件”明確指出要開(kāi)展和推廣“糧改飼”試點(diǎn),重點(diǎn)支持青貯玉米等優(yōu)質(zhì)飼草料種植,擴(kuò)大種植面積,青貯玉米的栽培利用進(jìn)一步得到重視[13-14]。
前人開(kāi)展了寧夏、新疆、山東、河北、內(nèi)蒙古、四川、廣西等不同地區(qū)青貯玉米品種的篩選研究[14-17],然而,有關(guān)青貯玉米在云南迪慶高寒地區(qū)的種植研究鮮見(jiàn)報(bào)道。本研究開(kāi)展了16個(gè)青貯玉米在云南迪慶藏族自治州香格里拉地區(qū)的引種試驗(yàn),旨在篩選出適宜云南迪慶高寒地區(qū)種植的高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的青貯玉米品種,為草食畜牧業(yè)可持續(xù)健康發(fā)展提供參考。
試驗(yàn)地位于云南省迪慶藏族自治州香格里拉市小中甸鎮(zhèn)和平村委員會(huì)降給村小組(27°30′2″N,99°48′37″E)。屬溫帶季風(fēng)氣候,海拔3 277 m,年均溫5.8 ℃,月平均最高溫19.2 ℃(6月),月平均最低溫-11.2 ℃(1月),極端最高溫25.6 ℃(6月),極端最低溫-23.9 ℃(1月),≥0 ℃年積溫2 657.2 ℃,≥10 ℃年積溫1 849.7 ℃。年均降水量650 mm,80%的降水集中在6—9月,以7月降水最多,平均降水量157.4 mm,無(wú)霜期約120 d。土壤為亞高山草甸土,質(zhì)地為黃壤。
供試16個(gè)玉米品種名稱見(jiàn)表1。試驗(yàn)田間設(shè)計(jì)采用隨機(jī)區(qū)組排列,小區(qū)面積4 m×5 m,3次重復(fù),種植前用旋耕機(jī)將土地耕翻和平整,采用條播覆膜方式種植,行距40 cm,播種量37.5 kg·hm-2,播種時(shí)間6月5日,采用小型玉米播種機(jī)播種,6月12日出苗,9月20日收獲。
表1 供試玉米品種Table 1 Names of maize varieties tested
1.3.1農(nóng)藝性狀
農(nóng)藝性狀主要包括株高、穗位高、莖粗、莖節(jié)數(shù)、穗數(shù)和產(chǎn)量。9月20日統(tǒng)一收獲;收獲時(shí)選取中間2行的10株刈割、稱重,并換算成每公頃的鮮重產(chǎn)量。莖粗測(cè)定:選取距離地面50 cm處的莖粗,游標(biāo)卡尺測(cè)定。
1.3.2莖稈可溶性糖含量的測(cè)定
莖稈可溶性糖含量采用WZ-103便攜式糖度計(jì)進(jìn)行測(cè)定,每個(gè)品種每次重復(fù)隨機(jī)選取6株,均取第3節(jié)(從基部數(shù))莖稈進(jìn)行測(cè)定。
1.3.3青貯品質(zhì)的測(cè)定
每個(gè)品種選取10株,鍘成1~2 cm小段,混勻,3次重復(fù),每個(gè)青貯袋稱取1.8 kg。青貯70 d,測(cè)定其營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)。40目過(guò)篩后進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)(粗蛋白、中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維、可溶性碳水化合物等)測(cè)定。
1.4.1建立參考品種X0
采用灰色關(guān)聯(lián)度分析法[18],將所有參試品種作為一個(gè)灰色系統(tǒng),每個(gè)品種則為系統(tǒng)中的一個(gè)因素。建立參考品種X0(結(jié)合參試品種各項(xiàng)生產(chǎn)性能指標(biāo)的最高上限,構(gòu)建成一個(gè)“參考的理想品種”數(shù)列,記為X0),品種的各項(xiàng)性狀指標(biāo)構(gòu)成比較數(shù)列,記為Xi(i=1,2,3…16),各項(xiàng)性狀指標(biāo)用k表示(k=1,2,3…8)?!皡⒖计贩N”中鮮重、株高、莖稈可溶性糖含量、粗蛋白等指標(biāo)均高于參試品種各項(xiàng)生產(chǎn)性能指標(biāo)最高的5%。
1.4.2數(shù)據(jù)無(wú)量綱化處理
各項(xiàng)指標(biāo)量綱不同,需要對(duì)每項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行無(wú)量綱化處理,采用初值法,用Xi數(shù)值分別除以X0,所得數(shù)值列于表6。
1.4.3計(jì)算關(guān)聯(lián)系數(shù)
根據(jù)公式Δi(k)=|X0(k)-Xi(k)|算出參考品種數(shù)列與比較數(shù)列的絕對(duì)差值(表7)。根據(jù)關(guān)聯(lián)系數(shù)計(jì)算公式:
(1)
1.4.4計(jì)算指標(biāo)權(quán)重系數(shù)
由于各個(gè)性狀指標(biāo)對(duì)玉米品種的重要程度不同,需根據(jù)重要程度來(lái)賦予權(quán)重ωi,并以加權(quán)關(guān)聯(lián)度來(lái)評(píng)價(jià)各個(gè)玉米品種的優(yōu)劣。
(2)
(3)
(4)
采用SPSS 19.0軟件進(jìn)行方差分析和Duncan’s法多重比較,OriginPro 9.0軟件作圖。
2.1.1鮮 重
從圖1可看出,不同玉米品種的鮮重存在顯著差異(p<0.05)。其中,紅單10號(hào)鮮重最高,為68.6 t·hm-2,與青貯玉米5102、迪卡159、曲辰9號(hào)和禾玉36的鮮重差異不顯著(p>0.05),但顯著高于其余11個(gè)品種(p<0.05);其次是雅玉891、寶玉202、禾玉9566和迪卡625。
圖1 不同供試玉米的鮮重比較Fig.1 Comparison of fresh weight of different tested maize
2.1.2株高和穗位高
不同玉米品種的株高存在顯著差異(p<0.05)。其中,迪卡625、紅單10號(hào)和振興508這3個(gè)供試的株高較高,平均株高達(dá)2 m;其次是迪卡159、曲辰9號(hào)、寶玉202、禾玉36、雅玉891、迪卡667、春喜5109、春喜99、青貯玉米5102,平均株高在1.77~1.98 m之間;以上玉米品種株高差異不顯著(p>0.05)。而會(huì)白玉11的株高最低(見(jiàn)表2)。穗位高較高的是會(huì)白玉11、寶玉202、紅單10號(hào)和雅玉891,而穗位高較低的是京科青貯932、青貯玉米5102、勝玉2號(hào)、迪卡159、迪卡667、迪卡625、曲辰9號(hào)和春喜99;其余品種的穗位高居中,差異不顯著(p>0.05)。
表2 不同供試玉米品種的農(nóng)藝性狀比較Tlabe 2 Comparison of agronomic traits of different tested maize varieties
2.1.3莖粗和莖節(jié)數(shù)
方差分析表明,不同品種的莖粗(距離地面50 cm)差異不顯著(p>0.05),平均莖粗為2.31~3.69 cm。莖節(jié)數(shù)較多的有:禾玉36、春喜99、迪卡159、京科青貯932、迪卡625,其次是禾玉9566、紅單10號(hào)、振興508、迪卡667、春喜5109、曲辰9號(hào)、雅玉891、青貯玉米5102、寶玉202、勝玉2號(hào)、會(huì)白玉11。其中寶玉202、會(huì)白玉11、春喜99、青貯玉米5102這4個(gè)玉米品種莖節(jié)不明顯。
圖2 不同供試玉米全株青貯的粗蛋白含量Fig.2 Crude protein content of whole maize silage under different test conditions
2.1.4莖稈可溶性糖含量
根據(jù)表3可知,莖稈可溶性糖含量存在顯著差異(p<0.05)。莖稈可溶性糖含量最高的是迪卡667,達(dá)10.85%,與迪卡159、迪卡625、振興508、青貯玉米5102差異不顯著(p>0.05),但顯著高于其他品種(p<0.05);其次是春喜99、紅單10號(hào)、京科青貯932;會(huì)白玉11的莖稈可溶性糖含量最低。
表3 不同供試玉米品種的莖稈可溶性糖含量、穗數(shù)和抗病蟲(chóng)害比較Table 3 Comparison of stem soluble sugar content, spike number and disease resistance and insect pest among different maize varieties
2.1.5穗數(shù)和抗病蟲(chóng)觀測(cè)
供試品種中,穗數(shù)存在一定的差異,其中京科青貯932的穗數(shù)較多,其次是振興508、迪卡625和雅玉891,會(huì)白玉11的穗數(shù)較少。試驗(yàn)期間,會(huì)白玉11、春喜99、雅玉891、勝玉2號(hào)發(fā)現(xiàn)有蟲(chóng)害,其余品種未發(fā)生病蟲(chóng)害(見(jiàn)表3)。所有供試品種均未發(fā)生倒伏現(xiàn)象。
方差分析表明,不同玉米品種的氨態(tài)氮、粗纖維(CF)、酸性洗滌纖維(ADF)、中性洗滌纖維(NDF)差異不顯著(p>0.05),其余青貯指標(biāo)差異顯著(p<0.05)。ADF在27.7%~36.6%之間,NDF在52.8%~64.2%之間,CF在27.3%~34.1%之間,氨態(tài)氮含量均在0.18%以下。不同玉米品種全株青貯的pH值存在顯著差異(p<0.05),除勝玉2號(hào)、曲辰9號(hào)外,其余品種的pH值均在4.2以下,表明青貯品質(zhì)良好。
各供試品種全株青貯的粗蛋白存在顯著差異(p<0.05),其中粗蛋白含量最高的是京科青貯932,為8.83%,顯著高于其他供試品種(p<0.05);其次是勝玉2號(hào)、迪卡667、禾玉36、青貯玉米5102、迪卡625和禾玉9566,粗蛋白含量在6.62%~7.40%之間。不同供試玉米品種全株青貯的干物質(zhì)含量存在顯著差異(p<0.05),除寶玉202、禾玉36、會(huì)白玉11、迪卡625全株青貯玉米干物質(zhì)含量較低之外,其余品種全株青貯干物質(zhì)含量均較高,在15.5%~20.5%之間。
不同供試品種的可溶性碳水化合物存在一定的差異(p<0.05),其中可溶性碳水化合物含量較高的是禾玉36、迪卡667、迪卡159、勝玉2號(hào)、青貯玉米5102和曲辰9號(hào),顯著高于寶玉202和春喜5109(p<0.05)。不同品種全株青貯的粗脂肪含量存在一定的差異,其中粗脂肪含量最高的是京科青貯932,與青貯玉米5102、禾玉36、迪卡625差異不顯著(p>0.05),顯著高于其他品種(p<0.05);粗脂肪含量較低的是寶玉202和會(huì)白玉11全株青貯。
通過(guò)上述農(nóng)藝性狀和全株青貯營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)分析比較,選擇品種間差異較為顯著的指標(biāo):鮮重、株高、莖稈可溶性糖含量、穗數(shù)、干物質(zhì)、蛋白質(zhì)含量、可溶性碳水化合物、粗脂肪含量等8個(gè)指標(biāo)來(lái)綜合評(píng)價(jià)16個(gè)供試品種。
表4 不同供試玉米品種全株青貯品質(zhì)Table 4 Silage quality of whole maize varieties tested
表5 比較數(shù)列的關(guān)聯(lián)系數(shù)Table 5 Correlation coefficient analysis of comparative sequence
表6 數(shù)據(jù)無(wú)量綱化處理Table 6 Datum with dimensionless processing
表7 參試品種與“參考品種”的絕對(duì)差值(Δi(k))Table 7 Absolute difference between the tested variety and the reference variety
根據(jù)公式(2)、(3)計(jì)算出等權(quán)關(guān)聯(lián)度和權(quán)重系數(shù),關(guān)聯(lián)度與權(quán)重系數(shù)從高到低的順序?yàn)椋褐旮?、干物質(zhì)、莖稈可溶性糖含量、鮮重、粗脂肪、粗蛋白、穗數(shù)、可溶性碳水化合物。
根據(jù)公式(4)計(jì)算出加權(quán)關(guān)聯(lián)度(表9),并進(jìn)行排序。加權(quán)關(guān)聯(lián)度能夠真實(shí)反映出各個(gè)供試品種與參考理想品種之間的差異。排名越高,越接近理想品種,反之差異越大。16個(gè)品種的加權(quán)關(guān)聯(lián)度從高到低依次為:京科青貯932、青貯玉米5102、迪卡625、迪卡667、迪卡159、禾玉36、振興508、紅單10號(hào)、春喜99、勝玉2號(hào)、雅玉891、禾玉9566、曲辰9號(hào)、春喜5109、寶玉202、會(huì)白玉11。
表8 各性狀指標(biāo)的關(guān)聯(lián)度與權(quán)重Table 8 Correlation degree and weight of each trait index
表9 供試品種加權(quán)關(guān)聯(lián)度與排序Table 9 Weighted correlation degree and ranking of tested varieties
較高的產(chǎn)量和優(yōu)質(zhì)的青貯營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)是青貯玉米品種的必要條件[19]。株高是飼草產(chǎn)量的主要影響因素[20],本研究中的青貯玉米株高較高的是紅單10號(hào)、迪卡625、振興508、迪卡667、迪卡159、青貯玉米5102、雅玉891、曲辰9號(hào)、禾玉36和春喜99等,供試玉米品種的平均株高為1.70~2.04 m。研究表明,株高與穗位高存在一定的正相關(guān)性,且穗位高容易發(fā)生倒伏現(xiàn)象[21-22],因此生產(chǎn)上宜選擇穗位較低的品種[20]。李德鋒等[23]對(duì)中原地區(qū)10個(gè)青貯玉米進(jìn)行品比試驗(yàn)得出,產(chǎn)量與株高呈正相關(guān),這與本研究結(jié)果一致,表明可通過(guò)株高來(lái)間接衡量青貯玉米的產(chǎn)量。
粗蛋白是反映青貯玉米品質(zhì)的關(guān)鍵指標(biāo)[20],本研究中供試玉米的粗蛋白存在顯著差異,受粉期的京科青貯932粗蛋白含量達(dá)8.83%,而寶玉202、雅玉891和紅單10號(hào)的粗蛋白含量較低,為5.03%~5.29%,造成這種差距的原因可能與生育期有關(guān),粗蛋白含量低的這3個(gè)玉米品種生育期為抽雄期。莖中可溶性糖的積累,有利于植物株高的增長(zhǎng),對(duì)大豆和甜高粱的研究得出,莖稈可溶性糖含量與株高呈正相關(guān)[24]。本研究得出相似的結(jié)果,株高較高的青貯玉米,其莖稈可溶性糖含量也較高。
單一的性狀很難有效評(píng)判青貯玉米在某個(gè)區(qū)域的適應(yīng)性和品質(zhì)[25],本研究采用灰色關(guān)聯(lián)分析方法,綜合評(píng)價(jià)了供試玉米品種的農(nóng)藝性狀和青貯品質(zhì),今后宜選擇株高較高,穗位高較低,粗蛋白含量、粗脂肪含量、干物質(zhì)含量及莖稈可溶性糖含量均較高的青貯玉米品種。
李春喜等[26]研究表明,在高寒牧區(qū)采用鋪地膜種植青貯玉米可以獲得較高的飼草產(chǎn)量,并建議選用早熟品種。蘇金華等[27]指出,高寒地區(qū)氣候冬季漫長(zhǎng)而寒冷,養(yǎng)畜有“夏壯、秋肥、冬瘦,春死”的現(xiàn)象,覆膜種植青貯玉米在一定程度上能為抗災(zāi)保畜提供充足的飼料保障,提高牧民的經(jīng)濟(jì)效益,減少牲畜頭數(shù)的損失。商振達(dá)等[28]在西藏地區(qū)的試驗(yàn)表明,春玉米與夏玉米由于種植時(shí)間不同,營(yíng)養(yǎng)成分存在明顯的差異。
采收期對(duì)青貯玉米品質(zhì)和產(chǎn)量均有不同程度的影響,而采收期又受到品種、生態(tài)條件和氣候因素等影響[29]。迪慶州香格里拉小中甸地區(qū)9月底開(kāi)始霜凍,玉米生長(zhǎng)停止[30],本研究中,產(chǎn)量測(cè)定于9月20日(出苗后100 d)進(jìn)行,此時(shí)正處于抽雄期或授粉期。迪慶高寒地區(qū)年有效積溫低,干濕季明顯,加之,近年來(lái)春季干旱時(shí)間增加,甚至延長(zhǎng)至夏初,導(dǎo)致玉米在迪慶高寒地區(qū)無(wú)法完成完整的生育期。本研究中,紅單10號(hào)和曲辰9號(hào)雖然鮮重產(chǎn)量較高,但粗蛋白含量較低,綜合評(píng)價(jià)排名靠后,表明產(chǎn)量高不一定有較佳的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)。因此,播種期需避開(kāi)干旱,不宜太早,在干旱嚴(yán)重的現(xiàn)狀下,開(kāi)展不同播種期(間隔1周)、鋪膜種植和選擇苗期耐旱性較強(qiáng)的品種對(duì)青貯玉米產(chǎn)量和品質(zhì)的影響研究,以便總結(jié)出更加全面的青貯玉米栽培技術(shù)。
牦牛養(yǎng)殖是支撐迪慶藏族自治州經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要產(chǎn)業(yè)[1],冷季飼草在數(shù)量和營(yíng)養(yǎng)上的匱乏是制約牦牛等家畜營(yíng)養(yǎng)均衡生產(chǎn)的重要因素。在高寒地區(qū)大力發(fā)展青貯飼料生產(chǎn)和加工,向廣大農(nóng)牧民積極推廣青貯飼料的種植和加工技術(shù),對(duì)促進(jìn)當(dāng)?shù)夭菔承竽翗I(yè)可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要[31]。建植優(yōu)質(zhì)人工草地和發(fā)展優(yōu)質(zhì)青貯玉米種植及利用是緩解西藏、云南迪慶藏區(qū)等高寒地區(qū)飼草供給壓力、解決冷季飼草儲(chǔ)備、促進(jìn)草食畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展的有效途徑之一[32-34]。
全株玉米青貯是一種適口性好、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高的飼料,便于保存,營(yíng)養(yǎng)損失較少,損失通常在10%左右[35],其營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)遠(yuǎn)高于玉米秸稈青貯和玉米秸稈黃貯[36]。由于迪慶高寒地區(qū)玉米采收期正遇雨季后期,因此全株玉米青貯是適合迪慶高寒地區(qū)玉米營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的一種保存方式。徐菊梅[37]研究得出,青貯飼用玉米飼喂高山細(xì)毛羊保膘增重效果顯著,有效解決了高寒地區(qū)冬春季飼草匱乏的問(wèn)題。
通過(guò)16個(gè)青貯玉米在迪慶高寒地區(qū)品比試驗(yàn)得出,株高和產(chǎn)量表現(xiàn)較好的有紅單10號(hào)、青貯玉米5102、迪卡625、迪卡159、曲辰9號(hào)和禾玉36;莖稈可溶性糖含量較高的有迪卡667、迪卡159、迪卡625、青貯玉米5102和振興508;全株玉米青貯粗蛋白含量較高的有京科青貯932、勝玉2號(hào)、迪卡667、禾玉36、青貯玉米5102、迪卡625和禾玉9566。綜合鮮重、株高、莖稈可溶性糖含量、粗蛋白、粗脂肪、可溶性碳水化合物等指標(biāo),表現(xiàn)較佳的有京科青貯932、青貯玉米5102、迪卡625和迪卡667,適合在迪慶州冷季時(shí)間較長(zhǎng)的地區(qū)推廣種植。全株玉米的收儲(chǔ)加工是解決迪慶高寒地區(qū)牦牛等家畜養(yǎng)殖冬春季飼草匱乏問(wèn)題的主要途徑,有效降低了牦牛冬春季死亡率,提高了牦牛養(yǎng)殖效益。