引用本文
赵丹, 田新会, 杜文华. 甘肃省定西地区20个饲草型小黑麦新品系的适宜播种期. 草业科学, 2016,33(4):722-730
Zhao Dan, Tian Xin-hui, Du Wen-hua. The suitable sowing date for 20 new triticale lines in Dingxi region of Gansu Province. Pratacultural Science,2016,33(4): 722-730  
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《草业科学》编辑部
甘肃省定西地区20个饲草型小黑麦新品系的适宜播种期
赵丹1,2,3, 田新会1,2,3, 杜文华1,2,3
1.甘肃农业大学草业学院,甘肃 兰州 730070
2.草业生态系统教育部重点实验室 甘肃农业大学,甘肃 兰州 730070
3.中-美草地畜牧业可持续研究中心,甘肃 兰州 730070
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。Email:[email protected]

第一作者:赵丹(1988-),女,甘肃定西人,硕士,研究方向为牧草栽培育种。Email:[email protected]

收稿日期: 2015-12-14
基金: 公益性行业(农业)科研专项(201003019); 国家自然基金(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

本研究以甘肃农业大学选育的20个小黑麦(× Triticosecale Wittmack)新品系为试验材料,研究了在甘肃省定西地区春播和秋播条件下的生育特点和品质特性,并利用灰色关联度分析法评价了小黑麦新品系草产量和品质对不同播期的响应。结果表明,20个小黑麦品系中,除J1、J3和J20的越冬率较低,不适宜秋播外,其它材料均可正常越冬;品系J18、J19、J11、J2、J14和J15秋播时草产量较高,J3、J17、J8、J14、J13、J2和J16春播时草产量较高。综合分析得出,品系J10和J18适宜于秋播,品系J4、J5、J6、J8、J12、J13、J14、J15、J17和J20适宜于春播,品系J2、J7、J9、J11和J19于秋季和春季均可播种,而J1、J3和J16的适宜播期有待进一步研究。该研究为确定以上材料的抗寒性和适宜播种期及提高小黑麦草产量和品质奠定基础。

关键词: 小黑麦; 品系; 草产量; 播种期; 营养成分; 灰色关联度分析
中图分类号:S816 文献标志码:A 文章编号:1001-0629(2016)4-0722-09 doi: 10.11829/j.issn.1001-0629.2015-0314
The suitable sowing date for 20 new triticale lines in Dingxi region of Gansu Province
Zhao Dan1,2,3, Tian Xin-hui1,2,3, Du Wen-hua1,2,3
1.Pratacultural College, Gansu Agricultural University, Lanzhou 730070, China
2.Key Laboratory of Grassland Ecosystem, Ministry of Education, Lanzhou 730070, China
3.Sino-U. S. Center for Sustainable Development of Grassland and Animal Husbandry, Lanzhou 730070, China
Corresponding author: Du Wen-hua E-mail:[email protected]
Abstract

In this study, 20 triticale lines were chosen as the experimental materials to study the development characteristics and forage quality sown in the spring and autumn. The grey correlation analysis was used to evaluate the responses of the hay yield, fresh dry ratio and forage quality to different sowing dates and determine the suitable sowing date for these lines. Results indicated that the other triticale lines, expect for J1, J3 and J20, could overwinter normally; lines J18, J19, J11, J2, J14 and J15 obtained high hay yield when they were sown in autumn and lines J3, J17, J8 ,J14, J13, J2 and J16 obtained high hay yield when they were sown in spring. Comprehensive analysis showed that lines J10 and J18 were suitable to be planted in autumn, lines J4, J5, J6, J8, J12, J13, J14, J15, J17 and J20 sown in spring had better performance, and five lines sown in spring and autumn: J2, J7, J9, J11 and J19 had similar performance, so they could be sown in these two seasons. The suitable sowing date for the lines J1, J3 and J16 needs to be studied further. This study will provide good basis for determining the wintering rate and suitable sowing date of these lines and lay foundation for increasing the hay yield and quality of triticale.

Keyword: triticale; line; hay yield; sowing date; nutrition; grey correlation analysis

小黑麦(× Triticosecale Wittmack)是小麦属(Triticum)和黑麦属(Secale)经属间有性杂交和杂种染色体数加倍而人工结合成的新物种[1, 2], 具有耐旱、耐盐、耐贫瘠、抗逆性强和适应性广等特点。小黑麦既可以用来生产精饲料, 又能够获得大量的秸秆或者优质青饲料, 可以在很大程度上解决畜牧业粗饲料、青饲料和精饲料短缺的问题, 而且小黑麦的种植还具有成本低和收益高的特点[3]。饲草型小黑麦草产量高, 适口性好, 为畜禽所喜食[4]。

饲草型小黑麦由于其抗寒性不同, 春、秋季播种时草产量和品质各异[5, 6]。研究发现, 饲草型小黑麦秋播时, 播期越早小黑麦干草产量越高[7]。黑引76号小黑麦在辽宁省台安县适时早播(3月中下旬), 有利于完成春化, 提高出苗率[8]。中饲237小黑麦在甘肃省张掖市和新疆乌鲁木齐的适宜播种时期为9月上旬[9]。在新疆石河子地区, 新小黑麦2号适宜于9月底播种, 新小黑麦3号春播时应尽量早播[10, 11]。石大1号小黑麦在新疆的播种期与当地冬小麦相同, 晚秋播种[12]。实行小黑麦与玉米一年两季饲料作物生产, 进行轮作倒茬, 可以持续获得高产。冬性小黑麦刈割后, 也可复播早熟的食用玉米(Zea mays)、油葵(Helianthus annuus)及大豆(Glycine max)等作物, 并能保证后作物的成熟[13]。

目前, 灰色关联度分析法在小黑麦中的利用主要集中在抗旱性方面。相关研究对20个小黑麦品种(系)的7个农艺性状和2个生理性状进行了灰色关联度分析[14]。对20个春性小黑麦品种(系)的主要农艺性状和部分生理性状与抗旱指数的关联度进行了分析[15]。本研究拟对20个小黑麦新品系进行春、秋季播种处理, 以研究各小黑麦品系草产量和品质对不同播种期的响应, 并利用灰色关联度分析法对各小黑麦品系春、秋季播种的草产量和品质进行综合评价, 以确定各自的适宜播种期, 为提高小黑麦草产量和品质奠定基础。

1 材料与方法
1.1 试验地概况

试验在甘肃省临洮县农校农场进行, 地处103° 87' E、35° 37' N。海拔1 892 m, 年降水量562 mm, 主要分布在6-8月, 无霜期234 d(初霜期10月20日左右, 终霜期2月28日), 年平均气温7.0 ℃, 冬季最低温-20 ℃。土壤为黑麻土, 有灌溉条件, 试验地肥力均匀, 前茬作物为小麦(Triticum aestivum)。

1.2 供试材料

选用甘肃农业大学草业学院选育的20个小黑麦新品系, 编号为J1、J2、J3、J4、J5、J6、J7、J8、J9、J10、J11、J12、J13、J14、J15、J16、J17、J18、J19和J20。

1.3 试验设计

试验设春季(2013年3月12日)和秋季(2012年10月3日)两个播种日期。两个播种期的试验设计相同:随机区组设计, 3次重复, 小区面积2 m× 1 m, 行距0.2 m, 条播, 各品系的播种量按600万基本苗· hm-2计算。秋播品系冬季来临前灌足冬水, 翌年返青后和春季播种的田间管理相同:苗期和抽穗期分别施尿素163 kg· hm-2。

1.4 测定内容及方法

越冬率:初霜来临前(2012年10月15日), 从秋季播种品系的每个小区中随机选取1 m长样段(边行除外), 做好标记, 数取样段内的植株数, 返青后(2013年3月15日)数取各样段内的返青植株数, 计算出每个品系的越冬率[16, 17]。

越冬率=A2/A1× 100% .

式中, A1表示2012年越冬前样段内植株数, A2表示2013年样段内返青植株数。

干草产量(t· hm-2):各小黑麦品系进入抽穗期(小区内50%单株抽穗)时进行测定, 秋季播种品系于2013年5月12日-16日刈割, 春季播种品系于2013年6月4日-7日刈割。测定时每小区内随机选取1 m长样段(边行除外), 齐地面刈割, 测定鲜草产量。将其置于自然条件下风干, 待含水量降至30%时称取干草重。从中随机抽取500 g草样, 粉碎, 用于测定吸附水、粗蛋白(CP)和酸性(中性)洗涤纤维含量。粗蛋白(CP)含量采用半微量凯氏定氮法测定。酸性、中性洗涤纤维含量采用滤袋技术改进的范氏酸性洗涤纤维(ADF)和中性洗涤纤维(NDF)测定。

1.5 数据处理

灰色关联度分析能有效克服单项比较分析和模糊综合评判法的缺点, 全面、正确地对各品系进行综合评价[18]。本研究对20个小黑麦品系在春、秋季播种条件下的干草产量, CP、ADF和NDF含量进行综合评价, 以确定各小黑麦品系的适宜播种期。

利用灰色关联度分析法[14]对各参试材料在春、秋季播种的表现进行综合评价。按照灰色关联度分析方法, 将20个小黑麦品系的产量性状和3个品质性状视为一个灰色系统, 各性状分别为该系统的一个因素, 来分析各品系对播种期的响应。

为保证灰色系统内各营养成分指标具有等效性和同序性, 使之具有可比性, 要对原始数据进行初值化处理, 其中, 干草产量、CP的所有数据除以相应指标的X0(max)值, 对NDF、ADF进行“ 商的倒数化” 处理使之“ 越多越好” , 从而得到评判方向一致, 数值都在(0, 1)之间的新序列。

根据无量纲化处理所得到的数据求得, 计算各点的最大绝对差值b与最小绝对差值a, 代入公式(1)求出各品系灰色关联系数, 再由公式(2)计算各品系不同播期的关联度。

∑ i(k)= a+ρb△i(k)+ρb(1)

a=min|X0(k)-Xi(k)|=0.000 0;

b=max|X0(k)-Xi(k)|=0.782 6;

△ i(k)=| X0(k)-Xi(k)|

ri= ∑ζi(k)n(2)

(1)式中, a为二级最小差的绝对值, b为二级最大差的绝对值, ρ 为分辨系数, 一般取值0.5。(2)式中, ξ i(k)为xi对x0在 k点的关联度系数, ri为关联度。

灰色关联度分析的各种数据处理与分析采用唐启义和冯明光[19]的DPS数据处理系统。

利用SPSS 16.0软件差异显著性分析, 用ANOVA进行多重比较。用Excel作图, CP、ADF和NDF的平均值分别以平均值%± SE表示(SE代表标准误差)。

2 结果与分析
2.1 越冬率

秋季播种的各小黑麦品系中, J18越冬率最高(98.67%), 除与J2(97.33%)、J5(96.33%)、J6(96.32%)、J7(96.67%)、J13(95.00%)、J16(93.67%)和J19(94.33%)无显著差异外(P> 0.05), 与其它品种间均存在显著差异(P< 0.05); 越冬率最低的是J1(72.33%), 除与J3(77%)和J20(73%)无显著性差异外, 与其它品种间均存在显著性差异(图1)。

图1 参试小黑麦品系秋季播种的越冬率Fig.1 Wintering rate for the new triticale lines sown in the autumn

2.2 干草产量

F检验(表1)表明, 播期、品系以及播期× 品系对干草产量均存在极显著影响, 需对播期、品系以及播期× 品系干草产量进行多重比较。

表1 小黑麦品系不同指标的方差分析 Table 1 Variance analysis on different triticale genotypes

2.2.1 播期 20份参试小黑麦材料春、秋季播种时干草产量不同。春播的平均干草产量显著高于秋播(P< 0.05)(表2)。

表2 秋播和春播对小黑麦新品系干草产量和品质的影响 Table 2 Effects of autumn and spring sowing on the hay yield and quality of triticale new lines

2.2.2 品系 J18的平均干草产量最高(13.37 t· hm-2), 除与J2和J14间显著无差异外(P> 0.05), 与其它品系间均差异显著(P< 0.05)(表3)。

表3 春播和秋播不同品系的干草产量(t· hm-2) Table 3 Hay yield(t· hm-2) for triticale lines sown in the autumn and spring

2.2.3 播期× 品系互作效应 小黑麦品系J5、J7、J9、J18和J19秋播的干草产量显著高于春播(P< 0.05), J19秋播时干草产量最高(16.36 t· hm-2), 除与J18间无显著差异外(P> 0.05), 与其它品系间均存在显著差异; J1秋播时干草产量最低(3.56 t· hm-2), 除与J3间无显著性差异外, 与其它品系间均存在显著差异。小黑麦品系J1、J3、J4、J8、J13、J14、J16、J17和J20春播的干草产量显著高于秋季(P< 0.05), 春播时J3干草产量最高(15.40 t· hm-2), 除与J8、J13、J14和J17间无显著性差异外, 与其它品系间均存在显著性差异, J5春播时干草产量最低(6.03 t· hm-2)(表3)。

2.3 CP、ADF和NDF含量

F检验(表1)表明, 播期、品系以及播期× 品系对CP、ADF和NDF含量均有极显著影响(P< 0.01), 需对播期间、品系间以及播期× 品系间CP、ADF和NDF含量进行多重比较。

2.3.1 播期 20份参试小黑麦材料春、秋季播种时CP、ADF和NDF均不同, 均为春播显著高于秋播(P< 0.05)(表2)。

2.3.2 品系 J14的平均CP含量最高(12.06%), 除与J1、J13、J19和J20间无显著差异(P> 0.05), 与其它品系均差异显著(P< 0.05)(表4)。J4的平均ADF含量最高(50.86%), 除与J2无显著差异外, 与其它品系间差异显著(表5)。J2的平均NDF含量最高(60.25%), 除与J4、J16和J18间无差异显著性外, 与其它品系间差异极显著(表6)。

表4 春播和秋播条件下不同品系间粗蛋白含量(%)的多重比较 Table 4 Comparisons on the crude protein (%) for 20 triticale lines sown in the autumn and spring
表5 春播和秋播条件下不同品系间酸性洗涤纤维(%)的多重比较 Table 5 Comparisons on the acid detergent fiber (%) for 20 triticale lines sown in the autumn and spring
表6 春播和秋播条件下不同品系间中性洗涤纤维(%)的多重比较 Table 6 Comparisons on the neutral detergent fiber (%) for 20 triticale lines sown in the autumn and spring

2.3.3 播期× 品系互作效应 20个小黑麦品系中, 除J1和J3秋播的CP含量显著高于春播(P< 0.05), J2、J4、J8、J16和J18春秋季播种的CP含量无显著差异外(P> 0.05), 其余各品系春播的CP含量均显著高于秋季(P< 0.05)。其中J14春播时的CP含量最高, J11秋播时的CP含量最低(表4)。

小黑麦品系J4、J5、J18和J20秋播的ADF含量显著高于春播(P< 0.05), J6、J7、J13、J14、J15、J16和J19春秋季播种的ADF含量与秋播无显著性差异外(P> 0.05), 其余各品系春播的ADF含量间均显著高于秋播(表5); 其中J1秋播的ADF含量最低, J4秋播的ADF含量最高。

20个小黑麦品系中, 除J4、J5、J14、J18、J19和J20外, 其它品系的NDF含量均为春播高于秋播。除J2、J6、J7、J8、J13和J18不同播种期间NDF无显著差异外(P> 0.05), 其余各品系间均有显著差异(P< 0.05)(表6)。其中J3秋播的NDF含量最低, J1春播的NDF含量最高。

2.4 综合分析

利用关联系数, 计算各指标的等权关联度(表7)。关联度越大, 该材料的综合评价值和排序越高[14]。

表7 各小黑麦品系的关联度及排序 Table 7 The correlation and rank for 20 triticale lines

利用供试品系的加权灰色关联度, 可确定各供试小黑麦新品系对春秋季播种的响应。结果表明, J1、J3、J10、J16和J18秋季播种的关联度大于春季, 因此适宜于秋季播种; J4、J5、J6、J8、J12、J13、J14、J15、J17和J20春季播种的关联度大于秋季, 适宜于春季播种; J2、J7、J9、J11和J19秋季播种的关联度与秋季播种接近, 说明春秋季均可播种。

3 讨论

抗寒性是决定作物播种期的重要因素, 抗寒性强的作物适宜于秋季播种。越冬率是衡量作物越冬性强弱的重要指标之一[20] 。小黑麦品系中, 除J1、J3和J20的越冬率较低, 不适宜秋季播种外, 其它材料的越冬率均大于80%, 可正常越冬[21] 。但灰色关联度分析表明, 品系J1和J3适宜于秋季播种, 但与抗寒性之间存在矛盾, 有待于进一步研究。

草产量高低是衡量饲草生产力水平的重要指标[22] 。春、秋季播种后小黑麦在生长发育过程中积累的生物量不同, 或者外界环境的不同影响, 草产量存在显著差异。无论春播还是秋播, 品系J18、J2和J14的平均干草产量较高, 稳产性较好。小黑麦作为优质饲草, 播种期不同, 草产量各异[23] 。研究表明, 饲用小黑麦NSHWll在秋播时的干草产量最大, 为8.92 t· hm-2[5], 在引种筛选中NTH1877在秋播时的干草产量的10.93 t· hm-2[24]。本研究中, 秋播时干草产量最高的是J19, 为16.36 t· hm-2, 远高于上述两者, 表明饲草生产力水平高, 因此, 本研究的20份参试材料更有发展前景。品系J16虽然越冬率较高(93.67%), 但其秋播时干草产量却低于春播, 其原因还在进一步研究中。

饲草中CP, ADF和NDF含量是反映饲用品质的重要指标, CP含量高则青干草品质好[24]。ADF和NDF含量高, 则牧草消化率低, 品质较劣[25, 26]。石大1号小黑麦的CP含量为11.94%[12], 研究表明, WOH830小黑麦的CP含量(10.5%)最高, NSHWIl的NDF含量(58.5%)最低[27]。本研究表明, 要获得较高CP含量, 应进行春播; 无论春秋季播种, J1、J13和J14的平均CP含量较高, ADF和NDF含量较低, 说明以上3个品系干草的质量较好。

20个小黑麦品系春秋季播种时干草产量、CP、ADF和NDF含量不同, 其品质也有所不同。单从干草产量确定播种期, 品系J5、J6、J7、J9、J10、J18和J19适宜于秋季播种, 其余适宜于春季播种。但从单一主要指标研究小黑麦的适宜播种期, 会造成结果的不全面, 不准确。由于作物性状间存在着比较复杂的相互制约关系, 不仅受作物自身遗传特性影响, 而且还受包括环境在内的诸多因素影响, 因此是一个具有许多不确定因素的灰色系统[14]。要确定不同小黑麦品系的适宜播种期, 必须考虑越冬率、草产量和营养价值等指标, 通过有效筛选和对不同小黑麦品系春、秋季播种草产量和营养价值等的综合评价, 利用灰色关联度综合评价才能对其适宜播种期做出正确判断。

在生产实践中, 影响饲草产量和营养价值的因素较多, 如品种, 气候和刈割时间等[28, 29, 30], 研究小黑麦的适宜播种期是实现小黑麦高产优质的关键。应用灰色关联度分析法确定小黑麦品系的适宜播种期是一种初步尝试, 研究结果的准确性有待于进行多年重复试验进行反复鉴评验证。

4 结论

1)小黑麦品系J2、J14和J18春秋季播种干草产量均较高, 稳产性好; J1、J13和J14的CP含量较高, ADF和NDF含量较低, 干草的质量好。

2) 本试验利用灰色关联度分析法, 确定出17个小黑麦品系中, J10和J18适宜于秋播, J4、J5、J6、J8、J12、J13、J14、J15、J17和J20适宜于春播, J2、J7、J9、J11和J19春秋季均可播种, 其余3个品系(J1、J3、J16)的适宜播种期有待进一步研究。

The authors have declared that no competing interests exist.

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