寧夏引黃灌區(qū)飼用高粱品種比較研究

伏兵哲， 常 巍， 李澤亞， 高雪芹,2*

(1. 寧夏大學農(nóng)學院， 寧夏 銀川750021； 2. 寧夏大學西北退化生態(tài)系統(tǒng)恢復與重建教育部重點實驗室， 寧夏 銀川 750021； 3. 寧夏優(yōu)勢特色作物現(xiàn)代分子育種重點實驗室， 寧夏 銀川 750021)

高粱(Sorghumbicolor(L.) Moench)是我國重要的栽培作物，具有生物產(chǎn)量高、抗旱、耐澇、耐鹽堿等特性[1]和糧、飼、釀造等多種用途[2]。近幾年，我國草牧業(yè)發(fā)展對飼草需求不斷增加[3]，各地暴露出來的草畜矛盾問題，已成為影響草牧業(yè)進一步發(fā)展的障礙[4]，高粱既可刈割做青飼，又可青貯做干草，是優(yōu)質(zhì)飼料資源。

目前高粱品種較多，為了選取適應不同地區(qū)的優(yōu)良品種，前人做過很多關于品種比較的試驗研究。其中王國文[5]在青海地區(qū)對引進的9個甜高粱品種進行評比試驗，篩選出高生物產(chǎn)量和高莖稈含糖量的海牛、大卡等高粱品種。李春喜等[6]研究了不同高粱品種在青海地區(qū)不同海拔的適應性，結(jié)果表明九甜雜三高粱品種在海拔1 850 m處籽粒產(chǎn)量為7 461 kg·hm-2，是推廣種植的首選品種。何敏[7]研究表明B6甜高粱品種具有良好的生長勢，最具青貯優(yōu)勢，適合在廣州地區(qū)推廣應用。劉艷梅[8]研究結(jié)果顯示，在吉林省西部H1高粱品系綜合優(yōu)勢最強。

寧夏無論從自然生態(tài)條件和全國農(nóng)業(yè)結(jié)構布局上都是發(fā)展牧草產(chǎn)業(yè)的適宜地區(qū)，特別是引黃灌區(qū)在氣候、土地資源以及交通和區(qū)位等方面發(fā)展草產(chǎn)業(yè)具有得天獨厚的優(yōu)勢和條件[9]。近幾年，寧夏作為國家糧改飼項目試點區(qū)，大力推廣甜高粱、青貯玉米等飼草種植，但目前寧夏引黃灌區(qū)種植的優(yōu)質(zhì)甜高粱品種相對較少，因此本試驗根據(jù)現(xiàn)今寧夏引黃灌區(qū)飼料栽培和發(fā)展的具體形勢，研究6個高粱品種在寧夏引黃灌區(qū)的適應性，篩選出適宜在寧夏引黃灌區(qū)種植的飼用高粱品種，為高粱在寧夏灌區(qū)的推廣提供高效生產(chǎn)利用的參考和幫助。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于寧夏回族自治區(qū)銀川市西夏區(qū)寧夏農(nóng)墾茂盛草業(yè)公司試驗基地(東經(jīng)106°1′，北緯38°5′)。試驗區(qū)氣候?qū)俚湫蜏貛Т箨懶詺夂颍昃鶜鉁?.5℃，年日照時數(shù)3 100 h，年積溫(≥0℃)3300℃，無霜期165～195d，年降水量170～200 mm，年均蒸發(fā)量1 150～1 650 mm，降水年內(nèi)分配不均，7，8，9月的總降水量占全年降水量的60～70%。試驗地土壤為粘土，田間持水量19.17%，容重1.52 g·cm-3，土壤總孔隙度38.25%，有機質(zhì)15.08 g·kg-1，速效氮49.80 mg·kg-1，速效磷19.21 mg·kg-1，速效鉀129.17 mg·kg-1，灌溉條件良好。

1.2 試驗材料

試驗選取6個飼用高粱品種參試(見表1)，其中本地高粱品種為寧夏當?shù)仄毡榉N植品種，其余為國外引進品種。

1.3 試驗方法

1.3.1試驗設計 試驗以6種飼用高粱作為試驗材料，采用隨機區(qū)組設計，小區(qū)面積7×10 m2，小區(qū)間間隔1 m，共24個小區(qū)，設4次重復，2018年4月人工開溝條播，行距50 cm，播種量22.5 kg·hm-2；試驗地播種前施入農(nóng)家肥50 m3·hm-2和復合肥(N，P2O5，K2O含量均為15%)750 kg·hm-2，3葉期結(jié)合間苗進行中耕除草，拔節(jié)期結(jié)合灌水追施尿素150 kg·hm-2，蠟熟期進行刈割收獲。

表1 試驗材料及來源Table 1 Test materials and sources

1.3.2指標測定 在蠟熟期每個小區(qū)選取20株用卷尺測定其自然株高；用游標卡尺測量高粱從地面開始第4節(jié)的最寬處即為莖粗；小區(qū)高粱全部收割后立即稱重即為鮮重，隨機選取5株，立即稱量單株鮮重，然后人工分離莖和葉(含葉鞘)，105℃殺青15 min，65℃烘干至恒重，得到莖干重和葉干重，再分別計算干鮮比和葉莖比，再利用干鮮比計算小區(qū)干重；倒伏指數(shù)參照Peng等[10]的方法，按照公式Li=HX×G/S，式中S表示第2節(jié)的莖稈機械強度，H表示莖稈重心高度，G表示單莖鮮重；將烘干至恒重的高粱莖葉混勻后粉碎，過篩制成植物樣，參照張麗英[11]的方法對粗蛋白質(zhì)(Crude Protein,CP)、中性洗滌纖維(Neutral Detergent Fiber,NDF)、酸性洗滌纖維(Acid Detergent Fibe,ADF)、粗灰分(Ash)、粗脂肪(Ether Extract,EE)、木質(zhì)素(Acid Detergent Lignin,ADL)進行測定。

1.3.3灰色關聯(lián)度分析法 根據(jù)郭瑞林[12]介紹的灰色系統(tǒng)理論，把6個飼用高粱品種看作一個灰色系統(tǒng)，每個品種為該系統(tǒng)中的一個因素，根據(jù)實際生產(chǎn)需要將所測指標的最優(yōu)值設為參考序列X0，各品種的所測指標構成比較序列Xi。

(2)關聯(lián)系數(shù)計算：∑i(k)=[minΔi(k)+ρmaxΔi(k)]/[ Δi(k)+ρmaxΔi(k)]，式中分辨系數(shù)ρ=0.5。

加權關聯(lián)度采用熵值賦權法確定權重[13]，

式中：Pik表示第i個品種第k個指標的比重，K=1/lnn，n=6，m=13。

1.3.4數(shù)據(jù)分析 用office 2010軟件進行數(shù)據(jù)整理，用SPSS軟件對測得的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。用Origin軟件作圖，用灰色關聯(lián)度理論進行綜合評價。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同高粱的鮮重和干重

6個高粱品種在蠟熟期的鮮重差異很大(圖1)，其中海牛和豐甜的鮮草產(chǎn)量分別為77.18 t·hm-2和73.07 t·hm-2，顯著高于其他品種(P<0.05)，本地高粱的鮮草產(chǎn)量為28.81 t·hm-2，僅為海牛鮮草產(chǎn)量的37.33%；6個高粱品種在蠟熟期的干重差異比鮮重差異小，海牛、豐甜和斯威特3個品種差異不顯著，大獎2180、本地高粱和綠巨人3個品種差異不顯著，其中豐甜的干草產(chǎn)量最高，達到了18.48 t·hm-2，其次是海牛，為17.15 t·hm-2，本地高粱的產(chǎn)量最低，僅為12.90 t·hm-2。

2.2 不同高粱的干鮮比和葉莖比

6個高粱品種在蠟熟期的干鮮比差異很大(圖2)，其中斯威特和本地高粱的干鮮比分別為42.09%和44.77%，顯著高于其他品種(P<0.05)，而海牛、豐甜和綠巨人3個品種之間的干鮮比差異不顯著，但顯著低于其他品種(P<0.05)；6個高粱品種在蠟熟期的葉莖比差異很大，其中海牛的葉莖比高達81.34%，顯著高于其他品種(P<0.05)，本地高粱和大獎2180的葉莖比分別為52.33%和49.92%，顯著低于其他品種(P<0.05)；除大獎2180以外，其它5個高粱品種均表現(xiàn)葉莖比越高，干鮮比越低，說明高粱葉片的含水量要明顯高于莖稈的含水量。

圖1 不同高粱的鮮重和干重比較Fig.1 Compari son of fresh and hay yields of different sorghum varieties注:不同小寫字母表示顯著性差異(P<0.05)，下同Note:Different lower letters indicate significant difference at the 0.05 level,the same as below

圖2 不同高粱的干鮮比和葉莖比Fig.2 The dry-fresh ratio and leaf-stem ratio of different sorghum varieties

2.3 不同高粱的株高和莖粗

6個高粱品種株高差異較大(圖3)，其中海牛株高最高為3.30 m，與豐甜的株高3.26 m差異不顯著，大獎2180的株高僅為1.88 m，顯著低于其他品種(P<0.05)；海牛和豐甜的莖粗分別為16.46 mm和16.37 mm，二者之間差異不顯著，但顯著高于其他品種(P<0.05)，斯威特和本地高粱莖粗分別為11.67 mm和12.64 mm，顯著低于其他品種(P<0.05)。

圖3 不同高粱的株高和莖粗比較Fig.3 Comparison of plant height and stem thick of different sorghum varieties

2.4 不同高粱的倒伏指數(shù)

6個高粱品種倒伏指數(shù)有較大差異(圖4)，大獎2180的倒伏指數(shù)最低為0.19，顯著低于其他品種(P<0.05)，而本地高粱和綠巨人的倒伏指數(shù)均較高，分別為0.50和0.41，海牛、綠巨人、豐甜和斯威特品種之間的倒伏指數(shù)差異不顯著。

圖4 不同高粱的倒伏指數(shù)比較Fig.4 Comparison of lodging index of different sorghum varieties

2.5 不同高粱的營養(yǎng)品質(zhì)

6個高粱品種的粗蛋白含量平均值為6.76%(圖5A)，大獎2180粗蛋白含量最高為9.46%，顯著高于其他品種(P<0.05)；6個高粱品種的中性洗滌纖維含量平均值為67.14%(圖5B)，綠巨人的中性洗滌纖維含量最高為72.78%，6個高粱品種的粗灰分含量平均值為7.48%(圖5C)，大獎2180和斯威特粗灰分含量分別為9.14%和9.21%，二者之間差異不顯著，但顯著高于其他品種，豐甜的粗灰分含量最低為4.91%，顯著低于其他品種；6個高粱品種的粗脂肪含量平均值為1.74%(圖5D)，大獎2180的粗脂肪含量最高為2.17%，顯著高于其他品種，綠巨人的粗脂肪含量最低為1.42%，顯著低于其他品種；6個高粱品種的酸性洗滌纖維含量平均值為42.80%(圖5E)，綠巨人的酸性洗滌纖維最高為46.82%，大獎2180的酸性洗滌纖維最低為39.17%；6個高粱品種的木質(zhì)素含的平均值為5.81%(圖5F)，本地高粱的木質(zhì)素含量最高為7.33%，顯著高于其他品種，豐甜的木質(zhì)素含量最低為4.59%，顯著低于其他品種。

圖5 不同高粱營養(yǎng)品質(zhì)的比較Fig.5 Comparison of nutritional quality of different sorghum varieties

2.4 利用灰色關聯(lián)度進行綜合評價

2.4.1數(shù)據(jù)標準化處理 將株高(3.30 m)、莖粗(16.46 cm)、鮮重(77.18 t·hm-2)、干重(18.48 t·hm-2)、干鮮比(43.88%)、葉莖比(81.34%)、粗蛋白(9.46%)、粗脂肪(2.17%)、倒伏指數(shù)(0.19)、中性洗滌纖維(64.90%)、酸性洗滌纖維(39.17%)、粗灰分(4.91%)和木質(zhì)素(4.59%)作為參考序列X0，將所有指標進行無量綱化處理得到各指標數(shù)據(jù)標準化值(表2)。根據(jù)標準化值計算各點絕對差值(表3)。

表2 各指標數(shù)據(jù)標準化值Table 2 Standardized data for each indicator

2.4.2關聯(lián)系數(shù)計算 關聯(lián)系數(shù)為了了解各指標與參考指標之間的關聯(lián)程度，根據(jù)各指標的絕對差值計算出各指標的關聯(lián)系數(shù)值(表4)。

2.4.3關聯(lián)度計算 根據(jù)各指標關聯(lián)系數(shù)值計算出各指標的熵值和權重(表5)以及等權關聯(lián)度(表6)，然后根據(jù)權重和等權關聯(lián)度計算加權關聯(lián)度，6個高粱品種加權關聯(lián)度排序為：豐甜>大獎2180>海牛>本地高粱>斯威特>綠巨人。

表3 各指標數(shù)據(jù)絕對差值Table 3 The absolute difference between the data of each indicator

表4 各指標關聯(lián)系數(shù)值Table 4 The correlation coefficient value of each indicator

表5 各指標的熵值和權重Table 5 The entropies and its weights of the indicators

表6 不同高粱品種間關聯(lián)度排序Table 6 Correlation modulus of tested sorghum varieties

3 討論與結(jié)論

3.1 不同高粱品種生長特性

草產(chǎn)量是評價高粱品種優(yōu)劣的重要指標，在6個高粱品種中海牛和豐甜均表現(xiàn)較高的鮮重和干重，本地高粱的鮮重和干重均較低，而王曉龍等[14]在黑龍江地區(qū)的高粱比較試驗結(jié)果為綠巨人的干草產(chǎn)量要高于海牛，與本研究結(jié)果不同，這可能是因為海牛更適應寧夏引黃灌區(qū)的生長環(huán)境和氣候條件造成的；干鮮比和葉莖比是評定高粱產(chǎn)量和質(zhì)量的重要指標之一[15]，干鮮比越低，葉莖比越高，則適口性越好，但同時意味著干草產(chǎn)量也隨之降低[16]，在6個高粱品種中海牛不僅干鮮比最低，葉莖比最高，同時干草產(chǎn)量也較高，說明海牛不僅有較高的產(chǎn)量，同時還具有較好的適口性。

株高和莖粗與產(chǎn)量密切相關，是重要的產(chǎn)量相關性狀[17]，本試驗中海牛和豐甜具有較高株高和莖粗，同時也具有較高的鮮重和干重，說明株高和莖粗與產(chǎn)量關系密切。倒伏一直是影響高粱高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的主要因素[18]，而株高和莖粗是影響高粱倒伏的重要性狀[19]，本試驗中大獎2180的株高明顯低于其他品種，但是抗倒伏能力卻明顯高于其他品種，本地高粱的莖粗較低，抗倒伏能力也較弱，說明較低株高的高粱品種會具有較強的抗倒伏能力，較小莖粗的高粱品種抗倒伏能力較弱，這與李金梅等[20]的研究結(jié)果相似。

3.2 不同高粱品種營養(yǎng)成分

粗蛋白質(zhì)和粗脂肪含量的變化規(guī)律取決于品種特性[21]，6個高粱品種中大獎2180不僅具有較高的粗蛋白含量，粗脂肪含量也較高，綠巨人粗蛋白和粗脂肪含量均較低，這與何敏[7]研究結(jié)果相同。酸性洗滌纖維和中性洗滌纖維含量影響家畜的采食率和消食率，酸性洗滌纖維越高，采食率越低，中性洗滌纖維越高，消化率越低[22]。本試驗所測酸性洗滌纖維和中性洗滌纖維含量與王紅梅等[23]研究結(jié)果相近。綠巨人的酸性洗滌纖維和中性洗滌纖維含量均高于其他品種，說明綠巨人的采食率和消化率均不如其他品種。粗灰分含量是衡量飼料產(chǎn)品和飼料原料中營養(yǎng)成分的重要指標之一[24]，粗灰分含量過高，則表示飼料中可能混入砂石或土等[25]，本研究斯威特的粗灰分最高，海牛的粗灰分最少。木質(zhì)素無法被動物利用，它的存在對反芻動物粗飼料的營養(yǎng)價值、適口性和消化率等均具有一定的影響[26]，本地高粱的木質(zhì)素含量最高，豐甜和大獎2180的木質(zhì)素含量較低，一定程度上說明豐甜和大獎2180品質(zhì)要高于本地高粱。

3.3 灰色關聯(lián)度的綜合評價

單一指標很難準確評價出品種的優(yōu)劣，因此品種評價要進行多指標綜合分析，數(shù)據(jù)才具有可靠性[27]。灰色關聯(lián)度評價方法使各指標量化后進行比較，便于對不同指標進行綜合分析[28]，已經(jīng)廣泛應用于燕麥[29]、苜蓿[30]等飼草的適應性評價。本試驗通過各指標權重的計算發(fā)現(xiàn)，干鮮比、鮮重、倒伏指數(shù)、粗灰分和粗蛋白在灰色系統(tǒng)中所占權重較高，對6個品種適應性評價起著重要的作用，等權關聯(lián)度和加權關聯(lián)度評價結(jié)果相近，排序前三名均為豐甜、大獎2180和海牛，與梁丹妮等[31]的研究結(jié)果基本相同。

4 結(jié)論

綜上所述，豐甜、大獎2180和海牛綜合性狀較好，適宜在寧夏引黃灌區(qū)推廣應用。