引用本文
宋谦, 田新会, 杜文华. 甘肃省高寒牧区小黑麦新品系的生产性能. 草业科学, 2016,33(7):1367-1374
Song Qian, Tian Xin-hui, Du Wen-hua. Studies on production performance of new triticale lines in alpine pastoral areas of Gansu. Pratacultural Science,2016,33(7): 1367-1374  
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《草业科学》编辑部
甘肃省高寒牧区小黑麦新品系的生产性能
宋谦, 田新会, 杜文华
甘肃农业大学草业学院,草业生态系统教育部重点实验室,甘肃省草业工程实验室,中-美草地畜牧业可持续发展研究中心,甘肃 兰州 730070
通讯作者:杜文华(1968-),女,甘肃临洮人,教授,博导,博士, 研究方向为草种质资源及育种栽培。E-mail:[email protected]

第一作者:宋谦(1988-),男,甘肃静宁人,在读硕士生,研究方向为草种质资源及育种栽培。E-mail:[email protected]

收稿日期: 2016-02-24
基金: 公益性行业(农业)科研专项(201003019); 国家自然科学基金(31360577); 教育部博士点基金(20136202110005); 现代农业产业技术体系建设专项资金(CARS-40-09B)
摘要

通过研究小黑麦(× Triticosecale Wittmack)新品系(P2、P4)在甘肃省高寒牧区(肃南、合作、玛曲)的草产量及营养价值,以筛选适宜种植区域,以石大1号和中饲1048为对照品种。结果表明,不同试点间、小黑麦材料间和材料×试点交互作用间的草产量和营养价值均有显著差异( P<0.05)。4个小黑麦材料在3个试点的干草产量表现为P2(14.42 t·hm-2)>P4(11.72 t·hm-2)>中饲1048小黑麦(10.03 t·hm-2)>石大1号小黑麦(9.70 t·hm-2),粗蛋白总含量为P2(13.31%)>P4(12.17%)>中饲1048小黑麦(8.37%)>石大1号小黑麦(7.40%),中性洗剂纤维总含量为P2(61.65%)<中饲1048小黑麦(63.82%)< P4(64.89%)<石大1号小黑麦(68.14%),酸性洗剂纤维总含量为P2(41.97%)<中饲1048小黑麦(42.15%)<P4(43.35%)<石大1号小黑麦(45.06%)。综合分析,小黑麦新品系P2高产优质,最适宜在甘肃省高寒牧区种植。

关键词: 小黑麦新品系; 甘肃省高寒牧区; 草产量; 营养价值
中图分类号:S567.1+9 文献标志码:A 文章编号:1001-0629(2016)7-1367-08 doi: 10.11829/j.issn.1001-0629.2015-0701
Studies on production performance of new triticale lines in alpine pastoral areas of Gansu
Song Qian, Tian Xin-hui, Du Wen-hua
College of Pratacultural Science, Gansu Agricultural University;Key Laboratory of Grassland Ecosystem,Ministry of Education;Pratacultural Engineering Laboratory of Gansu Province;Sino-U.S. Centers for Grazingland Ecosystem Sustainability, Lanzhou 730070, China
Corresponding author: Du Wen-hua E-mail:[email protected]
Abstract

In order to screen the suitable area for new triticale lines(P2, P4), the hay yield and nutrition were studied in the alpine pastoral areas(Sunan, Hezuo and Maqu) of Gansu province, with Shida No.1 and Zhongsi 1048 as control. The results showed that significant differences existedin triticale materials, experimental sites and the interaction between triticale materials and experimental sites ( P<0.05). The averaged hay yield: P2(14.42 t·ha-1)>P4(11.72 t·ha-1)>Zhongsi 1048(10.03 t·ha-1)>Shida No.1(9.70 t·ha-1),CP content: P2(13.31%)>P4(12.17%)>Zhongsi 1048(8.37%)>Shida No.1(7.40%),NDF content:P2(61.65%)<Zhongsi 1048(63.82%)<P4(64.89%)<Shida No.1(68.14 %),ADF content: P2(41.97%)<Zhongsi 1048(42.15%)<P4(43.35%)<Shida No.1(45.06%). By comprehensive evaluation, the triticale new line P2 was the best with high yield and good quality and was suitable to be planted in alpine pastoral areas of Gansu Province.

Keyword: triticale lines; Gansu alpine pastoral areas; forage yield; nutritional value

小黑麦(× Triticosecale Wittmack)是小麦属(Triticum)和黑麦属(Secale)植物经属间有性杂交, 应用染色体工程人工育成的第1个异源多倍体新物种[1]。小黑麦高产优质、低投入的优良特性使其成为世界畜牧业发展的一种新型饲料作物和再生生物能源, 在饲草生产和生态建设中取得了较高的经济利益和生态效益[2]。饲草型小黑麦饲草产量高, 并且贮藏大量营养物质, 适口性好, 为家畜所喜食[3, 4, 5, 6, 7, 8]。国内外对小黑麦的研究成果, 极大地促进了小黑麦在世界范围内的广泛应用[9, 10, 11, 12, 13, 14]。小黑麦能够适应甘肃省合作、肃南的高寒气候条件[15, 16], 是高海拔地区进行饲料生产的优良牧草[17]。在甘肃省天祝高寒牧区, 小黑麦的草产量均高于青稞(Hordeum vulgare)、燕麦(Avena sativa)和黑麦(Secale cereal)[18]。

甘肃省高寒牧区气候寒冷, 作物生长季短, 自然环境恶劣, 小黑麦耐寒性强, 能够较好地适应该区气候条件。另外, 小黑麦耐贫瘠、抗旱性强, 能够显示出稳产优势, 其发达的根系对土壤中水分、养分具有较强吸收能力, 因此, 可在土层浅薄的坡地和土壤贫瘠的土壤种植[19, 20]。前人对小黑麦的研究大多集中在遗传性状及优良特性等方面[21], 但在气候恶劣的甘肃省高寒牧区, 有关小黑麦草产量和品质的研究报道较少[22]。本研究以甘肃农业大学选育的两个小黑麦新品系为材料, 研究其在甘肃省高寒牧区(肃南、合作、玛曲)的草产量及营养价值, 以筛选获得较高草产量和品质的适宜种植区域。

1 材料与方法
1.1 试验地概况

肃南试验点位于肃南县康乐乡赛鼎村, 地处河西走廊中部、祁连山北麓, 37° 28'106″ N, 97° 20'34″ E, 海拔2 730 m左右, 年平均气温2.2 ℃, 无霜期83 d, 年均降水量320 mm。土壤类型为高寒草甸土, 土壤有机质2.62 g· kg-1、速效氮45.32 mg· kg-1、速效磷174.72 mg· kg-1、速效钾62.67 mg· kg-1、pH 7.85。前茬作物为燕麦, 无灌溉条件。播种日期为2014年6月10日。

合作试验点位于合作市兰州大学干旱与草地教育部重点实验室高寒草甸生态系统定位站, 34° 57'136″ N, 102° 53'54″ E, 海拔2 954 m, 年平均气温3.2 ℃, 无霜期113 d, 年均降水量671.7 mm。土壤类型为高寒草甸土, 土壤有机质7.56 g· kg-1、速效氮382.25 mg· kg-1、速效磷98.84 mg· kg-1、速效钾45.33 mg· kg-1、pH为7.55。前茬作物为披碱草(Elymus sp.), 无灌溉条件。播种日期为2014年5月27日。

玛曲试验点位于玛曲县欧拉乡欧强村, 33° 51'53″ N, 101° 53'30″ E, 海拔3 730 m, 年平均气温1.1 ℃, 无绝对无霜期, 年均降水量510.5 mm。高寒草甸土, 土壤有机质为17.52 g· kg-1、速效氮404.31 mg· kg-1速效磷170.42 mg· kg-1速效钾87.00 mg· kg-1 pH为6.86。前茬作物为燕麦, 无灌溉条件。播种日期为2014年5月2日。

1.2 供试材料

参试材料为甘肃农业大学培育的小黑麦新品系P2、P4。对照为国家草品种审定委员会规定的小黑麦区域试验对照品种石大1号小黑麦(CK1)和中饲1048小黑麦(CK2)。

1.3 试验设计

试验分别在肃南(A)、合作(B)和玛曲(C)3个试验点进行。3个试验点试验设计相同:随机区组设计, 条播, 行距30 cm, 播种深度3~5 cm, 播量按照750万苗· hm-2计算而得, 4次重复, 小区面积5 m× 3 m。试验地周围1 m种植保护行。3个试验点均未施肥, 试验期间及时防除杂草。

1.4 测定指标与方法

物候期:记载各参试材料的物候期, 包括出苗期、分蘖期、拔节期、抽穗期和开花期。记载标准参考文献[23]。

田间抗病性:试验区危害小黑麦的主要病害为条锈病。参考文献[24], 于开花期调查各小区小黑麦植株的发病情况, 并给出病害等级。

枝条数:开花期刈割前进行。每个小区内随机选取1 m样段(边行除外), 数取样段内株高高于50 cm的枝条数量。

株高:开花期刈割前进行。每小区随机选取10个单株, 测量从地面至最高点的自然高度。10株的平均值作为该区小黑麦的株高。

草产量:开花期进行[25]。齐地面刈割每个小区内所有植株的地上部分(除去边行和地头两边的50 cm部分), 称重, 得到鲜草产量。同时分别取样500 g, 自然风干至恒重, 计算鲜干比, 并折算出干草产量 。

营养价值:用粉碎机粉碎自然风干后的草样, 过1 mm筛子, 从混合均匀的草样中随机取4份样品, 平行测定各项指标。粗蛋白(CP)含量测定采用凯氏定氮法, 中性洗涤纤维(NDF)和酸性洗涤纤维(ADF)测定采用范氏的洗涤纤维分析法[26]。

1.5 数据统计

用Excel进行数据整理和作图。用SPSS 19.0软件进行方差分析, 用二因素随机区组设计的方差分析法分析试点间、材料间、试点× 材料间枝条数、株高、干草产量、粗蛋白(CP)、中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤纤维(ADF)的差异显著性。如果差异显著, 分别用Duncan法进行多重比较。

2 结果与分析
2.1 物候期

4个小黑麦材料在不同试点的生育时期和生育期不同, P2和P4的生育期比CK1和CK2短4~12 d。参试小黑麦材料的物候期见表1。

表1 不同小黑麦材料的物侯期 Table 1 The pheonological phases in different triticale materials
2.2 田间抗病性

在玛曲和合作试验点, P2高抗锈病, 病情指数为0; P4抗病, 病情指数为1; CK1和CK2为高感锈病, 病情指数均为8。4个参试材料在肃南点均未感染条锈病。

2.3 枝条数

方差分析表明, 试点间的枝条数差异不显著(P> 0.05), 参试材料间和材料× 试点交互作用的枝条数有显著差异(P< 0.05), 因此需要对材料间和材料× 试点间的枝条数进行多重比较。

4个参试材料中, P2的平均枝条数最多(782万枝· hm-2), 其次为P4(548万枝· hm-2), 二者间差异显著(P< 0.05), 且均显著高于CK1和CK2, CK1和CK2的枝条数无显著差异, 分别为427万和396万枝· hm-2(图1)。

图1 不同小黑麦材料的枝条数
注:不同字母表示差异显著(P< 0.05)。图2同。Fig.1 The number of braches for different triticale materials
Note: Different lower case letters mean significant difference at 0.05 level. The same in Fig.2.

图2 小黑麦材料与试点交互作用的枝条数Fig.2 The interaction effect of the triticale materials and experiment sites on the number of braches

P2在肃南点(P2× A)的枝条数最多(860万枝· hm-2), 其次为P2在玛曲点(P2× C)的枝条数(770万枝· hm-2), P2在合作点(P2× B)的枝条数(717万枝· hm-2)居第3位, 以上3个处理显著高于其它所有处理(P< 0.05); P4在3个试点的分枝数居中; CK1在各试点的枝条数较低, 合作点(CK1× B)的枝条数最少(353万枝· hm-2)(图2)。

2.4 株高

方差分析表明, 参试材料、试点和材料× 试点交互作用间的株高均差异显著(P< 0.05), 需要对材料间、试点间和材料× 试点间的株高进行多重比较。

4个参试材料的平均株高有显著差异(P< 0.05), CK1的平均株高最高(139 cm), 其次为CK2(125.3 cm), P2的平均株高为113 cm, P4的平均株高最低(102 cm)(图3)。

图3 不同小黑麦材料的株高和干草产量Fig.3 Plant height and hay yield of different triticale materials

3个试点中, 玛曲点的平均株高最高(146.3 cm), 合作点的平均株高次之(112.5 cm), 肃南点的平均株高最低(101.0 cm)。玛曲点的平均株高与其它两试点有显著差异(P< 0.05)(图4)。

图4 不同试点的株高和干草产量
注:不同小写字母表示同一指标不同处理间差异显著(P< 0.05)。图4、图5、图6同。Fig.4 Plant height and hay yield at different experiment sites
Note: Different lower case letters for the same parameter mean significant difference among different treatments at 0.05 level. The same in Fig.4, Fig.5, and Fig.6.

CK1在玛曲点(CK1× C)的平均株高最高, 达到170 cm, 其次为CK2在玛曲点(CK2× C)的平均株高(160 cm), 且与其它处理差异显著(P< 0.05); P2在玛曲点(P2× C)的平均株高(145 cm)居第3位; P4在肃南点(P4× A)的平均株高最低(87 cm)(图5)。

图5 小黑麦材料与试点交互作用的株高和干草产量Fig.5 The interaction effect of the triticale materials and experiment sites for the plant height and hay yield

2.5 草产量

方差分析表明, 参试材料、试点和材料× 试点交互作用对干草产量均有显著影响(P< 0.05), 需要对材料间、试点间和材料× 试点间的干草产量进行多重比较。

4个参试材料间, P2的干草产量(14.42 t· hm-2)最高, P4次之(11.72 t· hm-2), CK2的干草产量最低, 平均为9.70 t· hm-2。P2较CK1增产43.77%, 较CK2增产48.66%(图3)。

3个试点间, 肃南点的干草产量(12.29 t· hm-2)最高, 玛曲点次之, 合作点干草产量最低(10.25 t· hm-2)(图4)。

P2在玛曲点(P2× C)的干草产量(15.62 t· hm-2)最高, 且与其它处理差异显著(P< 0.05), 其次为P2在合作点(P2× B)的干草产量(14.03 t· hm-2), P4在合作点(P4× B)和肃南点(P2× A)的干草产量相近, 分别为13.61和13.60 t· hm-2。CK1在合作点(CK1× B)的干草产量(6.50 t· hm-2)最低。就同一试点的干草产量而言, P2较CK1增产14.96%(肃南点)~ 115.76%(合作点), 较CK2增产11.84%(肃南点)~104.97%(合作点)。

2.6 营养价值

方差分析表明, 4个参试材料间的CP含量均有显著差异, P2和P4的CP含量显著高于CK1和CK2; P2的NDF含量显著低于CK1和CK2, P4的NDF含量介于CK1和CK2之间; P2的ADF含量显著低于CK1, P2和CK2的ADF含量无显著差异(P> 0.05), P4的ADF含量介于CK1和CK2之间(表2)。

表2 不同小黑麦材料和试点的营养价值 Table 2 The nutritional value of different triticale materials and experiment sites

3个试点间, CP含量无显著差异(P> 0.05), NDF和ADF含量均有显著差异(P< 0.05)。合作点的CP含量最高, 肃南点次之, 玛曲点最低; 玛曲点的NDF含量显著低于肃南点(P< 0.05), 但与合作点无显著差异(P> 0.05); 合作和玛曲点的ADF含量显著低于肃南点(表2)。

P2在合作点(P2× B)的CP含量(13.52%)最高, 肃南点(P2× A)的(13.25%)次之, 玛曲点(P2× C)(13.15%)居第3位, CK1在玛曲点(CK1× C)的CP含量(7.18%)最低。P2在玛曲点(P2× C)的NDF含量(60.80%)最低, 其次为P2在合作点(P2× B)和肃南点(P2× A)的NDF含量, P4在肃南点(P4× A)的NDF含量(66.57%)最高(图6)。CK2在合作点(CK2× B)的ADF含量(40.63%)最低, 其次为P2在合作点(P2× B)的ADF含量和CK2在玛曲点(CK2× C)的ADF含量, CK1在肃南点(CK1× A)的ADF含量(46.95%)最高。

图6 小黑麦材料与试点交互作用的营养价值Fig.6 The interaction effect of the triticale materials and experiment sites on nutritional value

3 讨论与结论

自身遗传特性和外界环境条件共同决定饲草产量高低, 饲草的抗病能力、株高和分蘖性能高低取决于自身遗传特性[27, 28]。本研究表明, P2和P4的草产量高于对照CK1和CK2, 主要是因为锈病是高寒牧区危害小黑麦的主要病害, P4和P2为抗锈病材料, CK1和CK2高感锈病, 植株感染条锈病后, 叶片枯黄。P4和P2的株高显著低于CK1和CK2的, 但单位面积的枝条数多于CK1和CK2的, 而且叶量丰富。环境因素影响小黑麦草产量的稳定性[29, 30], 在3个试点中, 玛曲点的草产量高, 主要是因为小黑麦的抗寒性强, 可以在高海拔、低温环境下积累更多的能量, 合作和肃南的海拔相对较低, 对小黑麦株高影响较大, 小黑麦能够充分利用有限的环境条件, 获得较高的草产量。从交互作用角度而言, 合作和玛曲点P2和P4未感染锈病, 对照CK1和CK2高感锈病, 对草产量影响较大, 肃南点各材料均未感染锈病。P2和P4在各试点的草产量都较CK1和CK2高, 主要是良好的分蘖性能力[31]和抗锈病能力。

营养价值高低是评价饲草饲用价值的重要因素[32, 33], 饲草中CP含量越高, NDF和ADF含量越低, 则牧草的饲用价值越高[34]。NDF含量影响饲草的适口性, NDF含量越高, 则家畜对饲草的采食量越低[35]。ADF含量影响饲草的消化率, ADF含量越高, 家畜对饲草的消化率越低[36, 37]。小黑麦的CP含量受多个因素的共同作用, 本研究得出, 参试小黑麦新品系P2和P4的CP含量均高于CK1和CK2的, 主要是因为两个新品系叶量丰富, 对照高感锈病, 叶片大部分枯黄, 对其CP含量有一定的影响。虽然各试点的土壤氮素含量不同, 但各试点小黑麦材料的平均CP含量差异不显著(P> 0.05), 说明土壤中氮素含量对小黑麦新品系中CP含量的影响较小。从交互作用角度而言, 小黑麦植株各营养的差异取决于多个因素, 但遗传特性对小黑麦材料各营养的影响较大, 虽然各试点间的降水量、海拔、年均温和土壤养分等差异极大, 但小黑麦新品系P2和P4能够获得较高的CP含量和较低的NDF和ADF含量。

本研究发现, 饲草型小黑麦新品系在甘肃省高寒牧区各试点均表现稳产优势, 从草产量和品质而言, P2高产、优质, 适宜在甘肃省高寒牧区种植, 玛曲县为其最适宜种植区。

The authors have declared that no competing interests exist.

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