糜子(Panicum miliaceum L.)起源于中国,是一种历史悠久的粮饲兼用作物[1]。秸秆是农业生产中籽粒收获后的副产品,我国畜牧业中秸秆饲料占比较大,加大秸秆饲料的开发力度不仅可以减轻环境污染,还可以提高生物质能源利用率[2-3]。随着我国畜牧业不断发展壮大,饲草需求缺口逐年加大,优质饲草料短缺是限制畜牧业持久发展的因素之一[4-5]。近年来,由于大豆、玉米原料价格的不断上涨,导致以粮食为主的饲料结构逐渐向粮草结合转变[6]。大部分禾谷类作物均可以作为理想的饲料作物,根据各地区种养结构及气候条件,因地制宜科学开展饲草及粮饲兼用作物的种植,是实现粮改饲的关键举措[7]。糜子的茎秆在乳熟期之前鲜嫩多汁、适口性好、富含蛋白质、脂肪等养分且易被动物机体消化吸收,不但可青贮或黄贮,而且也可制成干草饲喂家畜,是一种优质的饲草[8]。康健等[6]研究发现,糜子秸秆饲喂效果优于黄土高原地区种植的其他禾本科作物,更适合作为饲用作物大力发展。糜子秸秆是黑龙江地区广泛利用的优质饲草,但是在黑龙江地区关于糜子在饲用方面的研究却较少,尤其缺乏对饲用型谷子品种的选育研究。为了能够更加充分、科学地利用糜子秸秆,本研究对14个糜子品种田间茎秆进行检测,对秸秆的粗蛋白、粗纤维、酸性洗涤纤维、中性洗涤纤维等营养指标进行测定,并对相对饲喂价值和有机质消化率进行比较分析,旨在鉴选出适合黑龙江地区种植的优良饲用糜子品种,为该地区饲用糜子种质资源创新提供材料和依据。1材料与方法1.1试验材料供试材料分别为来自我国10家科研单位的育成品种,共计14份材料。14个糜子品种名称及来源见表1。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2023.20.028.T001表114个糜子品种名称及来源编号品种名称供种单位编号品种名称供种单位1陇糜9号甘肃省农业科学院作物研究所8固糜21宁夏固原市农业科学研究所2陇糜14甘肃省农业科学院作物研究所9宁糜15宁夏固原市农业科学研究所3龙黍23黑龙江省农科院作物资源研究所10辽糜56辽宁省农业科学院作物所4赤糜2号赤峰市农牧科学研究院11晋黍9号山西省农科院高寒区作物研究所5内糜7号鄂尔多斯市农牧业科学研究院12雁黍7号山西省农科院高寒区作物研究所6粘丰7号黑龙江省农科院齐齐哈尔分院13榆糜3号陕西省榆林市农业科学研究所7齐黍1号黑龙江省农科院齐齐哈尔分院14冀黍3号河北省农林科学院谷子研究所1.2试验设计试验在黑龙江省农业科学院齐齐哈尔分院试验地进行。2021年5月10日采用机械开沟,人工条播,施用225 kg/hm2磷酸二胺作基肥。采用随机区组设计,小区面积10.8 m2(行长4.0 m,宽2.6 m),行距0.65 m,4行区,3次重复。1.3测定指标及方法1.3.1生产性能在灌浆期从各品种小区中间2行随机选取2 m2收割地上部植株,及时称鲜重,折算鲜草公顷产量,重复3次,取平均值。将鲜草样品切成小段后放入烘箱中110 ℃杀青20 min,然后70 ℃下烘干至恒重,称取干草重量,折算干草公顷产量。干鲜比=干草重量/鲜草重量×100%(1)1.3.2营养指标及饲草品质将糜子秸秆干样粉碎过40目筛,用于测定各项营养指标。粗蛋白(CP)含量采用凯氏定氮法测定[9];中性洗涤纤维(NDF)含量和酸性洗涤纤维(ADF)含量采用范式洗涤纤维法测定[10];粗纤维(CF)含量参照GB/T 6434—2006酸碱洗涤法测定。相对饲喂价值(RFV)和有机质消化率(OMD)计算公式如下:RFV=(120/NDF)×(88.9-0.779×ADF)/1.29[11] (2)OMD=123.506 8-2.279×CF[12] (3)1.4数据统计与分析试验数据采用Excel 2019和SPSS 19.0进行统计分析,不同品种间差异通过方差分析进行比较,P0.05表示差异显著。参照孙东雷等[13]的方法运用模糊隶属函数和均方差系数赋予权重对供试品种进行综合评价。隶属函数值(Uij)=(Xij-Xjmin)/(Xjmax-Xjmin) (4)式中:Uij为i品种第j个指标的隶属函数值;Xij为i品种第j个指标值;Xjmax和Xjmin分别为第j个指标值中的最大值和最小值。均方差系数(Pj)=∑j=1n(Xij-Xj¯)2/Xj¯ (5)各指标的权重(Wj)=Pj/∑j=1nPj (6)式中:Wj为第j个指标在所有指标中的权重;Pj为第j个指标的均方差系数。综合评价值(Di)=(Uij⋅W)j (7)式中:Di为第i个品种的综合评价值。根据D值大小可以对各糜子品种的综合饲用表现进行排序。2结果与分析2.1不同品种糜子饲草产量(见表2)由表2可知,不同品种糜子的鲜草产量变化幅度为29.94~38.32 t/hm2,平均值为34.13 t/hm2,其中陇糜9号、冀黍3号鲜草产量分别为38.32、37.89 t/hm2,显著高于其他品种(P0.05)。不同品种糜子的干草产量变化幅度为8.39~10.99 t/hm2,平均值为9.45 t/hm2,其中冀黍3号、陇糜9号干草产量分别为10.99 t/hm2、10.73 t/hm2,显著高于其他品种(P0.05)。干草产量高于10 t/hm2的还有榆糜3号(10.08 t/hm2)。不同品种糜子的干鲜比变化幅度为26.24%~30.54%,干鲜比较高的品种有陇糜14、内糜7号,达30.54%、30.32%,显著高于除固糜21和冀黍3号外的其他10个品种(P0.05)。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2023.20.028.T002表2不同品种糜子饲草产量项目鲜草产量/(t/hm2)干草产量/(t/hm2)干鲜比/%平均值34.139.450.28陇糜9号38.32±1.84a10.73±0.23a28.32±0.01b陇糜1430.50±0.68f9.15±0.15cd30.54±0.02a龙黍2334.58±2.05c9.34±0.37c27.25±0.02c赤糜2号31.58±1.74e8.84±0.21d28.45±0.01b内糜7号31.39±1.02e9.42±0.30c30.32±0.02a粘丰7号35.36±1.60bc9.19±0.28cd26.64±0.01d齐黍1号33.72±1.68cd9.10±0.14cd27.79±0.00c固糜2129.94±0.26f8.39±0.17e29.98±0.02ab宁糜1534.63±1.25c9.35±0.21c27.50±0.01c辽糜5632.80±1.79d9.18±0.09cd28.61±0.00b晋黍9号36.85±2.21b9.58±0.14c26.24±0.00d雁黍7号34.27±1.96c8.91±0.20d26.69±0.02d榆糜3号36.01±0.58b10.08±0.11b28.72±0.02b冀黍3号37.89±2.34a10.99±0.14a29.63±0.01ab注:同列数据肩标不同字母表示差异显著(P0.05),相同字母或者无字母表示差异不显著(P0.05);表3、表4与此同。2.2不同品种糜子饲草的营养品质(见表3)由表3可知,不同品种糜子的粗蛋白含量变化幅度为7.28%~8.62%,平均值为7.82%,其中陇糜14的秸秆粗蛋白含量最高,为8.62%,陇糜9号的粗蛋白含量最低,为7.28%;陇糜14、冀黍3号的秸秆粗蛋白含量显著高于除榆糜3号外的其他品种(P0.05)。不同品种糜子的粗纤维含量变化幅度为34.23%~38.98%,平均值为35.76%,其中赤糜2号粗纤维最高,为38.98%,粘丰7号的粗纤维最低,为34.23%;赤糜2号、内糜7号的粗纤维含量显著高于其他品种(P0.05)。不同品种糜子的酸性洗涤纤维含量变化幅度为36.30%~45.20%,平均值为40.24%,其中内糜7号的酸性洗涤纤维含量最高,为45.20%,晋黍9号的酸性洗涤纤维含量最低,为36.30%;晋黍9号的酸性洗涤纤维含量显著低于其他品种(P0.05)。不同品种糜子的中性洗涤纤维变化幅度为64.52%~71.60%,平均值为68.25%,其中榆糜3号的中性洗涤纤维含量最高,为71.60%,宁糜15的中性洗涤纤维含量最低,为64.52%;宁糜15的中性洗涤纤维含量显著低于其他品种(P0.05)。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2023.20.028.T003表3不同品种糜子饲草的营养品质项目粗蛋白粗纤维酸性洗涤纤维中性洗涤纤维平均值7.8235.7640.2468.25陇糜9号7.28±0.23e35.73±1.63d40.51±2.74e68.84±3.57b陇糜148.62±0.30a37.19±0.48b43.72±2.60b70.56±4.04a龙黍238.05±0.12b34.37±1.79f38.36±1.36g66.53±2.63cd赤糜2号7.47±0.43d38.98±2.07a41.38±1.73d70.39±3.50a内糜7号7.38±0.25d38.64±1.73a45.20±3.62a71.21±4.58a粘丰7号7.58±0.14cd34.23±0.99f37.56±2.86h65.47±3.22d齐黍1号8.02±0.22b35.64±1.35d41.45±3.84d69.41±3.83ab固糜217.83±0.31c35.16±2.22de42.36±2.64c67.74±2.49c宁糜157.51±0.18cd36.40±2.70c40.39±2.69e64.52±3.05e辽糜567.85±0.35c34.91±1.36e39.79±3.01f66.59±2.20cd晋黍9号7.37±0.30d35.03±1.75e36.30±2.56i65.77±2.95d雁黍7号7.74±0.27c34.51±1.46f38.56±2.74g69.56±3.16ab榆糜3号8.28±0.35ab35.52±0.63d40.74±1.80e71.60±2.94a冀黍3号8.53±0.38a34.33±1.36f37.36±1.74h67.32±1.99c%2.3不同品种糜子饲草有机质消化率和相对饲喂价值(见表4)由表4可知,不同品种糜子的有机质消化率变化幅度为34.67%~45.50%,平均值为42.01%,其中粘丰7号的有机质消化率最高,为45.50%,赤糜2号的有机质消化率最低,为34.67%;粘丰7号、冀黍3号、龙黍23、雁黍7号的有机质消化率显著高于其品种(P0.05)。不同品种糜子的相对饲喂价值变化幅度为67.23~85.46,平均值为77.93,其中晋黍9号相对饲喂价值最高,为85.46,内糜7号的相对饲喂价值最低,为67.23;晋黍9号、粘丰7号的相对饲喂价值显著高于其他品种(P0.05)。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2023.20.028.T004表4不同品种糜子饲草有机质消化率和相对饲喂价值项目有机质消化率/%相对饲喂价值平均值42.0177.93陇糜9号42.08±2.58c77.49±3.74c陇糜1438.76±2.73e72.30±3.73f龙黍2345.18±2.01a82.52±2.36b赤糜2号34.67±1.28f74.89±4.84e内糜7号35.45±1.10f67.23±2.96g粘丰7号45.50±2.35a84.74±4.70a齐黍1号42.28±1.73c75.87±3.80d固糜2143.38±1.42bc76.98±2.16cd宁糜1540.55±2.05d82.81±3.33b辽糜5643.95±2.57b80.89±2.84bc晋黍9号43.67±1.58b85.46±3.74a雁黍7号44.86±1.63a78.72±3.03c榆糜3号42.56±2.52c68.52±2.79g冀黍3号45.27±2.94a82.63±4.05b2.4不同品种糜子饲草综合评价(见表5)为避免单一指标的片面性,本试验将产量指标(鲜草产量、干草产量、干鲜比)与品质指标(粗蛋白)、饲喂价值指标(有机质消化率、相对饲喂价值)相结合,将原始数据经过模糊隶属函数将数据标准化,而后采用均方差系数赋予权重法综合评价了供试品种的饲用综合价值。将原始数据通过公式(1)进行隶属函数标准化,然后通过公式(2)和公式(3)确定各指标的权重系数。由表5可知,各指标权重系数分别为鲜草产量(0.17)、干草产量(0.19)、干鲜比(0.12)、粗蛋白(0.13)、有机质消化率(0.20)、相对饲喂价值(0.18),利用公式(4)计算出各供试品种的综合评价值。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2023.20.028.T005表5不同品种糜子饲草综合评价项目鲜草产量干草产量干鲜比粗蛋白有机质消化率相对饲喂价值D值排名权重系数0.170.190.120.130.200.18陇糜9号1.000.890.5000.680.560.642陇糜140.070.201.001.000.380.280.4311龙黍230.550.280.250.570.970.840.613赤糜2号0.200.070.500.1400.420.2014内糜7号0.170.321.000.070.0700.2413粘丰7号0.650.2200.221.000.960.565齐黍1号0.450.180.250.550.700.470.4510固糜21000.750.410.80.530.4112宁糜150.560.290.250.170.540.850.478辽糜560.340.220.500.430.860.750.537晋黍9号0.820.3900.070.831.000.584雁黍7号0.520.1000.340.940.630.469榆糜3号0.720.610.500.750.730.070.565冀黍3号0.951.000.750.930.980.840.921由表5可知,供试品种的综合评价值由高到低顺序为冀黍3号(0.92)陇糜9号(0.64)龙黍23(0.61)晋黍9号(0.58)粘丰7号(0.56)=榆糜3号(0.56)辽糜56(0.53)宁糜15(0.47)雁黍7号(0.46)齐黍1号(0.45)陇糜14(0.43)固糜21(0.41)内糜7号(0.24)赤糜2号(0.20)。3讨论3.1不同品种糜子的生产性能分析赵方媛等[14]研究表明,作物的秸秆产量既受基因控制,又受种植环境影响。饲草的干草、鲜草产量是品种选育所考虑的重要指标[15]。本研究中14个糜子品种的鲜草产量和干草产量分别介于29.94~8.32 t/hm2、8.39~10.99 t/hm2之间,14个糜子品种中有5个品种的鲜草产量超过35 t/hm2,3个品种的干草产量超过10 t/hm2,陇糜9号和冀黍3号的鲜草产量和干草产量均排名前2位,可作为高产品种资源。由于所有供试品种是同一天刈割,不同品种的生育时期不同,导致刈割时含水量不同,进而影响鲜草产量。进一步试验可根据不同品种生育期而进行相对的刈割时期,使结果更加准确。3.2不同品种糜子的饲用价值分析饲草品质主要由粗灰分、粗脂肪、粗蛋白、粗纤维等指标决定[16]。优质牧草粗蛋白含量较高、粗纤维含量较低[17]。本研究对糜子秸秆的养分进行测定,发现陇糜9号、冀黍3号鲜草产量显著高于其他品种(P0.05),冀黍3号、陇糜9号干草产量显著高于其他品种(P0.05)。本研究中,糜子粗蛋白含量变化幅度为7.28%~8.62%,其中陇糜14、冀黍3号的秸秆粗蛋白含量显著高于除榆糜3号外的其他品种(P0.05)。粗纤维含量变化幅度为34.23%~38.98%,其中赤糜2号、内糜7号的粗纤维含量显著高于其他品种(P0.05)。酸性洗涤纤维和中性洗涤纤维是衡量饲草品质的两个重要指标,其含量与饲草品质呈负相关。本研究中,酸性洗涤纤维和中性洗涤纤维含量均较低的品种有晋黍9号和粘丰7号。饲草的洗涤纤维组分决定了饲草饲喂价值,而有机质消化率反映了家畜对饲草的吸收利用[18-19]。本研究结果表明,供试品种间有机物质消化率介于34.67%~45.50%,其中粘丰7号、冀黍3号、龙黍23、雁黍7号的有机质消化率居于前4位,家畜对饲草的消化利用比较好高。相对饲喂价值数值越大,表明饲草饲用价值越高。本研究结果表明,供试品种间相对饲喂价值介于67.23~85.46,晋黍9号、粘丰7号的相对饲喂价值较高。3.3不同品种糜子饲用价值的综合评价正确评价各品种糜子的生产性能对于糜子饲草的育种及推广工作至关重要。均方差系数赋予权重的综合评价方法在饲草抗逆性评价、生产性能评定等方面均有应用[20-22],但在多个品种糜子的综合评价方面研究较少。通过本研究可知,该方法通过赋予权计算D值,并根据D值对供试品种进行综合评价,评价方法科学简单,可全面反映糜子品种的综合表现。因此,均方差系数赋予权重法可为以后糜子饲用性能综合评价及相关研究提供借鉴。本研究中,某些糜子品种在生产性能和饲用品质的表现并不一致,例如榆糜3号生产性能好而饲用品质差;而龙黍23则反之。可将这些糜子品种应用于种质资源选择上,利用不同品种的优异特性,作为高产、优质饲用糜子育种的种质中间材料。本研究中,个别糜子品种抗倒性差异较大,对茎秆产量具有一定的影响,品种在年际间表现差异会进一步影响评价结果,应在下一年继续进行试验,以验证今年的试验结果。4结论本研究中,14个糜子品种饲用品质及生产性能存在较大差异,表现出丰富的遗传多样性,具有改良潜力。利用模糊隶属函数分析计算出冀黍3号、陇糜9号、龙黍23的D值较高,综合评价结果较好,产量、品质和利用潜力较大,可以作为黑龙江地区优良糜子饲草品种进行推广种植。
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