不同水熱資源條件下10個青飼玉米品種的青貯品質(zhì)評價

秦偉娜，焦 婷*，師尚禮，李雄雄，高雪梅，趙生國，祁 娟，王正文

(1.甘肅農(nóng)業(yè)大學草業(yè)學院/草業(yè)生態(tài)系統(tǒng)教育部重點實驗室/中-美草地畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展研究中心，甘肅 蘭州 730070；2.甘肅農(nóng)業(yè)大學動物科學技術(shù)學院，甘肅 蘭州 730070)

我國是農(nóng)業(yè)大國，但由于優(yōu)質(zhì)飼草供應不足，草食畜牧業(yè)發(fā)展與發(fā)達國家相比相對落后[1]。我國青貯玉米人均面積大約是歐美人均面積的1/20，而且存在對青貯玉米的認識水平低、青貯產(chǎn)業(yè)成熟度差、科研力量薄弱、優(yōu)質(zhì)品種少等問題[2]。2016年中央財政進行農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，加大“糧改飼”力度，種植業(yè)與養(yǎng)殖業(yè)的聯(lián)合效應推動了青貯玉米產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展[3]。

據(jù)報道，每千克青貯玉米中，約含粗蛋白20 g，其中可消化蛋白占12.04 g，并且青貯玉米是家畜冬春缺青季節(jié)維生素的主要來源，還能為家畜提供必需的微量元素[4]。由于青貯玉米含糖量高，制成的優(yōu)質(zhì)青貯飼料具有酸甜清香味，且酸度適中，提高了青貯玉米的適口性[5]。要想大力發(fā)展青貯玉米，在注重青貯玉米產(chǎn)量的同時，也要注重玉米的青貯品質(zhì)，而青貯品質(zhì)的高低主要取決于品種特性[6]。黃運青[7]、張鵬[8]的研究結(jié)果表明不同品種玉米青貯后粗蛋白、粗纖維、干物質(zhì)含量等均存在不同程度的差異。其次，玉米生長過程中的水分條件對玉米的品質(zhì)也有著至關(guān)重要的影響，不同時期水分的缺失會影響作物形態(tài)，使其產(chǎn)量降低，進而影響青貯品質(zhì)[9]。梁志剛等[10]研究得出，不同水分條件對玉米生長、成產(chǎn)要素等方面有重要影響，灌水量900 m3·hm-2時產(chǎn)量顯著增高；許慶方[11]等探究了灌水對青貯玉米產(chǎn)量和青貯品質(zhì)，結(jié)果表明，在一定范圍內(nèi)灌水量增加會提高玉米產(chǎn)量，水分利用率，且提高了青貯品質(zhì)。

玉米是甘肅地區(qū)主要的農(nóng)作物[12]，該地區(qū)氣候干燥，降雨量低，蒸發(fā)強烈，使該區(qū)玉米產(chǎn)量不高。但甘肅省在青飼玉米產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面存在的問題主要還是不同水熱地區(qū)品種布局不合理。因此，本研究就甘肅不同水熱地區(qū)品種布局不合理問題，通過對種植在甘肅雨養(yǎng)區(qū)(會寧)和灌溉區(qū)(武威)的10個青飼玉米品種乳熟中期刈割后進行青貯加工，并對比分析供試品種的營養(yǎng)成分和發(fā)酵品質(zhì)，篩選出不同水熱資源條件下適宜青貯的優(yōu)秀品種，為推廣應用全株青貯玉米青貯飼料生產(chǎn)技術(shù)提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

本試驗于2019年在武威黃羊鎮(zhèn)(灌溉區(qū))和白銀會寧縣(雨養(yǎng)區(qū))開展。

試驗地一：武威黃羊鎮(zhèn)地處甘肅西北部，是古老的灌溉農(nóng)業(yè)區(qū)，溫帶大陸干旱氣候，干旱少雨、日照充足、晝夜溫差大。年均降水量225 mm，年蒸發(fā)量2 020 mm，年平均溫度7.7℃，無霜期150 d左右。該區(qū)域自然土壤為灰鈣土，質(zhì)地為粉沙壤質(zhì)，土壤鹽堿化程度較高，地下水位一般在40 m以下。

試驗地二：白銀會寧縣位于甘肅中部，屬隴西黃土高原丘陵溝壑區(qū)，溫帶季風性氣候，年均降水量332.6 mm，且時空分布不均勻，年蒸發(fā)量1 800 mm以上，是降水量的5倍多，年均氣溫7.9℃，無霜期155 d左右。該區(qū)水資源嚴重短缺，干旱是造成該區(qū)農(nóng)業(yè)減產(chǎn)的主要自然災害。自然土以黃綿土、灰鈣土和黑轤土為主，土層深厚。

武威黃羊鎮(zhèn)和白銀會寧縣土壤基礎(chǔ)理化性質(zhì)見表1。

表1 試驗地基礎(chǔ)理化性質(zhì)

1.2 供試材料

供試材料為10個專用型青飼玉米品種，分別為‘金凱3號’、‘金穗715’、‘利單295’、‘豫青貯23’、‘北農(nóng)青貯208’、‘TW 268’、‘和盛5288’、‘文玉3號’、‘蜀玉201’、‘豫玉22’(表2)。

表2 青貯玉米品種

1.3 試驗設(shè)計

試驗采用雙因子交互設(shè)計，品種(‘金凱3號’、‘金穗715’、‘利單295’、‘豫青貯23’、‘北農(nóng)青貯208’、‘TW 268’、‘和盛5288’、‘文玉3號’、‘蜀玉201’、‘豫玉22’)為因子一，雨養(yǎng)區(qū)(會寧)和灌溉區(qū)(武威)為因子二，共20個處理，重復3次。每個小區(qū)100 m2，小區(qū)間距為0.6 m。2019年5月4日播種，雨養(yǎng)區(qū)不進行灌水處理，灌溉區(qū)6月10日左右玉米進入拔節(jié)期開始第一次灌水，灌水量為每小區(qū)18 m3，15天灌溉1次，2019白銀市年平均降水量為328.4 mm，武威市年均降水量為212.2 mm。其他管理方式均同大田管理。

所有品種均進入乳熟期中期后統(tǒng)一收割，雨養(yǎng)區(qū)于2019年9月14日收獲，灌溉區(qū)于9月21日收獲。刈割鍘短后采用桶裝青貯。青貯桶體積為20 L，青貯發(fā)酵60 d后開桶，取樣分析青貯飼料養(yǎng)分和發(fā)酵品質(zhì)。

1.4 測定項目及方法

1.4.1營養(yǎng)指標測定 開封時，取出樣品稱取鮮重后，置于105℃烘箱內(nèi)殺青30 min后，在65℃烘箱內(nèi)烘干48 h，粉碎后過40目篩，制成風干樣，用于常規(guī)營養(yǎng)成分測定。

干物質(zhì)(dry matter，DM)含量采用 105℃烘干法測定，粗蛋白(crude protein，CP)含量采用凱氏定氮法測定，中性洗滌纖維(neutral detergent fiber，NDF)、酸性洗滌纖維(acid detergent fiber，ADF)、木質(zhì)素(lignin)含量采用范氏洗滌纖維法測定[14]；水溶性碳水化合物(water soluble carbohydrates，WSC)含量采用蒽酮-硫酸比色法測定[15]；粗脂肪(crude fat，EE)含量采用索氏浸提法測定[16]；粗灰分(crude ash，Ash)含量在茂福爐550℃下灼燒4 h測定；鈣(calcium，Ca)含量用EDTA滴定法測定；磷(phosphorus，P)含量用分光光度計比色法測定[17]；單糖(monosaccharide，ESC)含量采用單糖含量采用蒽酮比色法測定；淀粉(Starch)含量采用分光光度法測定[18]。

1.4.2發(fā)酵指標測定 準確稱取20 g混勻青貯樣品放入勻漿機，加入180 mL超純水，4℃浸提24 h后，4層紗布過濾得到浸提液，用于發(fā)酵參數(shù)的測定[19]。

1.4.3綜合評價體系 綜合評價采用灰色關(guān)聯(lián)度分析法[20]，以不同地區(qū)各指標的最優(yōu)值為參考數(shù)列，關(guān)聯(lián)系數(shù)εi(k)計算公式如下：

εi(k)=

式中：min min|X0(k)-Xi(k)|為二級最小差；max max|X0(k)-Xi(k)|為二級最大差；ρ為分辨系數(shù)，取0.5。

1.5 數(shù)據(jù)處理與分析

用Microsoft Excel 2010完成進行數(shù)據(jù)記錄和作圖，采用SPSS 19.0軟件進行兩因素方差分析(two-way ANOVA)，差異顯著性用LSD法進行多重比較(P<0.05)。

2 結(jié)果分析

2.1 不同水熱條件下各青飼玉米品種青貯營養(yǎng)品質(zhì)比較

2.1.1纖維類及粗蛋白含量 由表3可知，品種對ADF和NDF含量有極顯著影響(P<0.01)，水熱條件對ADF存在極顯著影響(P<0.01)，對NDF和木質(zhì)素有顯著影響(P<0.05)，品種、水熱條件以及二者的交互作用對CP含量均存在極顯著影響(P<0.01)。

表3 纖維類及粗蛋白含量的方差分析

雨養(yǎng)區(qū)‘利單’、‘和盛’ADF和NDF均最低，‘蜀玉’ADF含量最高，顯著高于‘利單’、‘和盛’(P<0.05)，‘北農(nóng)青貯’NDF含量最高，高出‘利單’、‘和盛’22.56%和22.98%(P<0.05)，灌溉區(qū)‘和盛’ADF和NDF含量最高，比‘北農(nóng)青貯’高23.37%和23.02%(P<0.05)；灌溉區(qū)各品種ADF和NDF均有高于雨養(yǎng)區(qū)的趨勢(圖1，2)；雨養(yǎng)區(qū)各品種的木質(zhì)素含量無明顯差異，灌溉區(qū)‘和盛’木質(zhì)素含量最低(2.6%)(圖3)。雨養(yǎng)區(qū)各品種CP含量均高于灌溉區(qū)，雨養(yǎng)區(qū)CP含量‘TW’>‘豫青貯’>‘金凱’>‘北農(nóng)青貯’，與其他品種差異顯著(P<0.05)，灌溉區(qū)‘金凱’CP含量最高(P<0.05)，較其他品種分別高1.24%，1.87%，0.81%，0.35%，0.47%，1.38%，1.04%，1.44%，1.51%(圖4)。

圖1 不同水熱條件下不同青飼玉米品種ADF含量

圖2 不同水熱條件下不同青飼玉米品種NDF含量

圖3 不同水熱條件下不同青飼玉米品種木質(zhì)素含量

圖4 不同水熱條件下不同青飼玉米品種CP含量

2.1.2水分、干物質(zhì)、粗灰分及礦質(zhì)元素含量 由表3可知，品種和水熱條件對水分、Ash，Ca，P含量均有極顯著影響(P<0.01)，水熱條件對DM含量也存在極顯著影響(P<0.01)，二者的交互作用對水分、Ash，Ca也存在顯著影響(P<0.05)，對P含量影響極顯著(P<0.01)。

從不同水熱條件來看，灌溉區(qū)‘金凱’、‘豫青貯’、‘北農(nóng)青貯’、‘TW’水分含量顯著低于雨養(yǎng)區(qū)，灌溉區(qū)各品種DM含量均高于雨養(yǎng)區(qū)，除‘北農(nóng)青貯’和‘文玉’外其他品種在不同水熱條件下DM含量差異顯著(P<0.05)；不同水熱條件下各品種除‘豫青貯’、‘北農(nóng)青貯’、‘文玉’外其他品種Ash含量差異顯著(P<0.05)，灌溉區(qū)‘文玉’P含量與雨養(yǎng)區(qū)差異不顯著，其他品種Ca，P含量均顯著低于雨養(yǎng)區(qū)(P<0.05)。不同品種之間，灌溉區(qū)和雨養(yǎng)區(qū)水分含量均為‘TW’最高(65.39%和61.7%)；Ash含量雨養(yǎng)區(qū)‘和盛’、‘文玉’、‘利單’、‘金穗’、‘北農(nóng)青貯’顯著低于‘金凱’(P<0.05)，分別低29.20%，26.89%，22.90%，21.64%，20.38%，灌溉區(qū)‘利單’、‘和盛’最低(2.37%和2.43%)；雨養(yǎng)區(qū)‘金凱’Ca，P含量最高(0.31% 和0.21%)，灌溉區(qū)‘金凱’和‘北農(nóng)青貯’Ca含量最高(0.25%)，與‘豫青貯’、‘TW’、‘文玉’差異不顯著，P含量‘北農(nóng)青貯’最高(0.10%)，與‘金凱’、‘豫青貯’、‘TW’、‘文玉’差異不顯著(表3)；DM含量灌溉區(qū)較雨養(yǎng)區(qū)高，不同區(qū)域各品種之間均無顯著差異。

表4 不同水熱條件下不同青飼玉米品種的水分、干物質(zhì)、粗灰分及礦質(zhì)元素含量

2.1.3非結(jié)構(gòu)性碳水化合物及脂肪含量 由表3可知，品種對WSC,ESC,EE、淀粉含量的影響均達極顯著水平(P<0.01)，水熱條件對EE和ESC含量影響極顯著(P<0.01)，二者的交互作用對WSC和ESC含量也存在極顯著影響(P<0.01)。

‘蜀玉’在雨養(yǎng)區(qū)和灌溉區(qū)的WSC含量均最高(4.50%和2.75%)，雨養(yǎng)區(qū)‘蜀玉’WSC顯著高于除‘豫玉’外的其他品種(P<0.05)；EE和ESC含量雨養(yǎng)區(qū)整體高于灌溉區(qū)，其中雨養(yǎng)區(qū)‘金凱’EE含量最高(3.48%)，其次為‘北農(nóng)青貯’(3.27%)和‘TW ’(3.02%)，灌溉區(qū)各品種EE含量差異不顯著；雨養(yǎng)區(qū)‘文玉’ESC含量最高(3.46%)，‘豫玉’次之(3.32%)，灌溉區(qū)各品種ESC含量‘TW’最高(2.40%)，‘蜀玉’次之(2.28%)，顯著高于除‘金穗’外其他品種(P<0.05)；淀粉含量雨養(yǎng)區(qū)和灌溉區(qū)均為‘和盛’最高(44.83%和43.76%)，其中雨養(yǎng)區(qū)‘和盛’顯著高于‘北農(nóng)青貯’、‘TW’、‘豫玉’、‘蜀玉’、‘金凱’、‘文玉’(P<0.05)，灌溉區(qū)‘和盛’顯著高于‘北農(nóng)青貯’、‘豫青貯’、‘TW’、‘文玉’、‘蜀玉’、‘金凱’(P<0.05)。

表5 不同水熱條件下不同青飼玉米品種的非結(jié)構(gòu)性碳水化合物及粗脂肪含量

2.2 不同水熱條件下各青飼玉米品種青貯發(fā)酵品質(zhì)比較

由表3可知，品種、水熱條件以及二者的交互作用對各發(fā)酵指標的影響均達到極顯著水平(P<0.01)。

2.3 灰色關(guān)聯(lián)度分析

關(guān)聯(lián)值越大，樣本數(shù)列與參考數(shù)列的關(guān)系就越接近，說明其綜合品質(zhì)越好。本次灰色關(guān)聯(lián)度析結(jié)果表明(表7)：雨養(yǎng)區(qū)‘金凱’關(guān)聯(lián)值最高，為0.802 1，說明該品種在會寧地區(qū)最適宜種植，其次分別為‘和盛’、‘蜀玉’、‘TW’、‘豫青貯’，‘北農(nóng)青貯’；灌溉區(qū)綜合品質(zhì)最好的品種為‘北農(nóng)青貯’，關(guān)聯(lián)值為0.8220，其次為‘TW’、‘金穗’、‘和盛’、‘蜀玉’、‘豫青貯’?！挠瘛?、‘豫玉’和‘利單’在不同水熱條件下綜合品質(zhì)均較低，而‘金凱’雖然在雨養(yǎng)區(qū)種植綜合品質(zhì)最好，但在灌溉區(qū)綜合品質(zhì)不好；‘金穗’和‘北農(nóng)青在灌溉區(qū)種植后的青貯品質(zhì)好，但在雨養(yǎng)區(qū)種植青貯品質(zhì)差；‘TW’、‘和盛’在雨養(yǎng)區(qū)和灌溉區(qū)種植青貯品質(zhì)均較好。

表6 不同水熱條件下不同青飼玉米品種青貯發(fā)酵品質(zhì)

表7 灰色關(guān)聯(lián)度綜合評價

3 討論

3.1 不同青飼玉米品種青貯營養(yǎng)品質(zhì)的比較

青貯玉米的品質(zhì)受品種、栽培技術(shù)以及不同區(qū)域水熱條件的綜合影響[21-23]，朱新龍[24]的研究也指出相同苜蓿品種，在不同生態(tài)區(qū)域受到的光照、海拔、水熱、溫度等不同，苜蓿的營養(yǎng)品質(zhì)不同。本研究中不同水熱條件下各品種養(yǎng)分含量均有顯著差異，與其研究結(jié)果一致。近年來，國內(nèi)牧場對青貯飼料要求干物質(zhì)含量和淀粉含量均要達到30%，干物質(zhì)含量過低營養(yǎng)較差，干物質(zhì)含量過高則木質(zhì)素含量增加，不利于動物的采食和消化吸收[25]。干旱能引起植物體內(nèi)水分虧缺，從而影響干物質(zhì)積累[26]，本試驗中灌溉區(qū)各品種DM含量均高于雨養(yǎng)區(qū)，主要是因為雨養(yǎng)區(qū)各品種受到一定的干旱脅迫，與梁玉紅[27]的研究結(jié)果一致。雨養(yǎng)區(qū)各品種淀粉含量均高于30%，但灌溉區(qū)‘豫青貯’和‘北農(nóng)青貯’兩個品種淀粉含量低于30%，這說明‘豫青貯’和‘北農(nóng)青貯’在會寧雨養(yǎng)條件下種植青貯品質(zhì)更好。種植在灌溉區(qū)的所有青飼玉米各品種ADF和NDF均有高于雨養(yǎng)區(qū)的趨勢，這可能是收獲期稍有差異所致，這與丁一[28]的研究結(jié)果相一致。

粗蛋白、纖維、粗脂肪等營養(yǎng)物質(zhì)含量是決定青貯玉米后期飼喂價值的重要因素[29]。本試驗中雨養(yǎng)區(qū)‘和盛’ADF，NDF，Ash含量最低，淀粉含量最高，但CP含量低，‘金凱’CP含量、Ca，P以及EE含量也均最高，‘TW’和‘豫青貯’雖然CP含高，但其他營養(yǎng)指標均未達到最優(yōu)值，說明‘金凱’和‘和盛’適宜在會寧地區(qū)雨養(yǎng)條件下種植。灌溉區(qū)‘和盛’NDF，ADF，木質(zhì)素以及Ash含量低，淀粉含量高，但其CP含量低，‘TW’和‘北農(nóng)青貯’WSC，ESC以及Ca，P含量高，‘金凱’CP含量以及Ca，P含量較高。從營養(yǎng)品質(zhì)綜合來看，雨養(yǎng)區(qū)適宜種植的青飼玉米品種有‘金凱’、‘和盛’，灌溉區(qū)適宜種植品種‘TW’、‘北農(nóng)青貯’、‘和盛’、‘金凱’。這說明不同品種青貯玉米養(yǎng)分含量均在顯著差異，與Beneficld等[30]的結(jié)果一致。

3.2 不同青飼玉米品種青貯發(fā)酵品質(zhì)的比較

3.3 不同青飼玉米品種青貯品質(zhì)綜合評價

根據(jù)灰色關(guān)聯(lián)度分析結(jié)果可知，會寧地區(qū)種植的青貯玉米品種中‘金凱’綜合品質(zhì)最好，說明該品種最適宜在雨養(yǎng)區(qū)種植，‘和盛’、‘蜀玉’、‘TW’、‘豫青貯’次之。武威地區(qū)‘北農(nóng)青貯’綜合品質(zhì)最好，說明該品種最適宜在灌溉區(qū)種植，‘TW’、‘金穗’、‘和盛’、‘蜀玉’次之?！挠瘛?、‘豫玉’和‘利單’在不同水資源條件下種植綜合品質(zhì)均較低，說明這幾個品種本身品質(zhì)較差[38]。而‘金凱’雖然在雨養(yǎng)區(qū)種植綜合品質(zhì)最好，但在灌溉區(qū)綜合排名較低，說明該品種更適宜于在水分虧缺的環(huán)境下生長。同樣‘金穗’和‘北農(nóng)青貯’在灌溉區(qū)種植青貯品質(zhì)好，但在雨養(yǎng)區(qū)種植青貯品質(zhì)差，說明該品種對水分敏感，在缺水條件下不適宜種植?！甌W’、‘和盛’、‘蜀玉’在不同區(qū)域種植綜合品質(zhì)均較好，說明這幾個品種對水分不敏感，在灌溉區(qū)和雨養(yǎng)區(qū)均可以種植。

4 結(jié)論

青貯營養(yǎng)品質(zhì)、發(fā)酵品質(zhì)比較和綜合分析表明，在10個供試品種中，‘金凱3號’最適宜在雨養(yǎng)區(qū)種植，‘北農(nóng)青貯208’最適宜在灌溉區(qū)種植，‘和盛5288’對不同水熱條件的影響不敏感，在不同水熱資源條件下種植綜合品質(zhì)均較好，可在兩地繼續(xù)示范種植。