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不同生长时期收获对甜高粱农艺性状及营养品质的影响

本站小编 Free考研考试/2021-12-26
王海莲,, 王润丰, 刘宾, 张华文,山东省农业科学院作物研究所/山东省特色作物工程实验室,济南 250100

Effects of Harvesting at Different Growth Stage on Agronomic and Nutritional Quality Related Traits of Sweet Sorghum

WANG HaiLian,, WANG RunFeng, LIU Bin, ZHANG HuaWen,Crop Research Institute, Shandong Academy of Agricultural Sciences/Featured Crops Engineering Laboratory of Shandong Province, Jinan 250100

通讯作者: 张华文,E-mail：zhwws518@163.com

责任编辑: 李莉
收稿日期:2019-06-5接受日期:2019-07-31网络出版日期:2020-07-16
基金资助:山东省重大科技创新工程.2019JZZY020807
山东省“渤海粮仓”科技示范工程.2019BHLC002
国家重点研发计划.2019YFD1002703
山东省农业科学院农业科技创新工程.CXGC2018D02
国家谷子高粱产业技术体系.CARS-06-13.5-B23


Received:2019-06-5Accepted:2019-07-31Online:2020-07-16
作者简介 About authors
王海莲,E-mail：wanghailian11@163.com。






摘要
【目的】甜高粱是重要的饲草作物之一,种植广泛。研究甜高粱不同生长时期的生物产量、营养品质以及饲用价值,可为确定甜高粱作为饲草的适宜收获期提供依据。【方法】以甜高粱杂交种济甜杂2号为研究材料,在济南市历城区和济阳区大田以及东营市盐碱地种植,分别在孕穗期、开花期、乳熟期、蜡熟期和完熟期收获取样,对相关农艺性状和营养品质指标进行比较分析,并对不同生长时期的相对饲用价值进行评价。【结果】济甜杂2号植株高大,历城区和东营市株高在蜡熟期达到最大,分别为440.0和390.0 cm,济阳区在完熟期达到最大为445.9 cm。茎秆是构成济甜杂2号总生物量的主要部分,在孕穗期、开花期、乳熟期、蜡熟期和完熟期茎秆鲜重分别占总鲜重的83.8%、83.3%、78.9%、78.4%和78.5%。随着生育期的推进,从孕穗期到蜡熟期,历城区和东营市总鲜重呈递增趋势,在蜡熟期达到最大,分别为1970.5和1977.5g/plant,在完熟期降低。济阳区从孕穗期到完熟期总鲜重呈递增趋势,最大值为2389.4g/plant;历城区和东营市总干重在蜡熟期达到最大,分别为487.2和469.0g/plant,济阳区总干重在完熟期达到最大为573.5g/plant。环境、生长时期以及环境和生长时期互作效应对株高、叶鲜重、秆鲜重、穗鲜重、总鲜重和总干重有显著影响。中性洗涤纤维含量随着生育期的推进逐渐增加,济阳区和东营市均在孕穗期最小,分别为45.27%和46.33%;酸性洗涤纤维含量也表现出相同的增长趋势,济阳区和东营市在孕穗期最小,分别为29.06%和32.07%。粗蛋白质含量在各个生长时期变化较大,没有明显的变化规律,济阳区在孕穗期最大为6.29%,东营市在开花期最大为6.83%。可溶性碳水化合物含量随着生育期的推进,均在完熟期达到最大,济阳区和东营市分别为14.09%和15.69%。灰分含量随着生育期的推进,济阳区在完熟期达到最大为8.53%,东营市在蜡熟期达到最大为5.36%。环境、生长时期以及环境和生长时期互作效应对中性洗涤纤维含量、酸性洗涤纤维含量、粗蛋白质含量、可溶性碳水化合物含量和灰分含量的影响达到显著性水平。干物质采食量在5个生长时期表现出逐渐降低的趋势,济阳区和东营市在孕穗期最大,分别为2.65%和2.59%,可消化干物质也在孕穗期最大,分别为66.26%和63.92%,相对饲用价值也是在孕穗期最大,在济阳区和东营市分别为136.17和128.35。环境、生长时期以及环境和生长时期互作效应对干物质采食量、可消化干物质和相对饲用价值有显著影响。【结论】甜高粱的生物量、营养品质和相对饲用价值受环境、生长时期以及环境和生长时期互作效应的显著影响。蜡熟期前后收获可获得最大生物量,孕穗期收获干物质采食量、可消化干物质和相对饲用价值最高。但综合考虑生物量、营养品质和青贮品质,乳熟期到蜡熟期是甜高粱的最佳收获时期。
关键词： 甜高粱;不同生长时期;农艺性状;营养品质;相对饲用价值

Abstract
【Objective】 Sweet sorghum (Sorghum bicolor (L.) Moench) is one of the most important forage crops and is widely cultivated. Studies on biological yield, nutritional quality and forage value of sweet sorghum at different growth stages could provide theoretical guidance for determining the suitable harvesting time of sweet sorghum as forage. 【Method】 Sweet sorghum hybrid, Jitianza No.2, was used as an experiment material, planted in Licheng and Jiyang District in Jinan, and Dongying Cities, and mowed at booting, flowering, milky, dough and physiologic maturity stages. Agronomic and nutritional quality related traits were analyzed, and relative feed values (RFV) at five growth stages were evaluated. 【Result】 The largest value of plant height of Jitianza No.2 were 440.0 cm and 390.0 cm at dough stage in Licheng District and Dongying City, and 445.9 cm at physiologic maturity stage in Jiyang District. Stem is the main component of total fresh weight (TFW) and occupied 83.8%, 83.3%, 78.9%, 78.4% and 78.5% of TFW at five growth stages, respectively. With development of plant, TFW was gradually increased from boot stage to dough stage and decreased at physiologic maturity stage in Licheng District and Dongying City. The maximum TFW were 1 970.5 g/plant and 1 977.5 g/plant. TFW was increased from boot stage to physiologic maturity stage with the maximum TFW of 2 389.4 g/plant in Jiyang District. Total dry weight (TDW) showed the same change trend as TFW, and the maximum TDW of 487.2 g/plant and 469.0 g/plant were reached at dough stage in Licheng District and Dongying City, and 573.5 g/plant at physiologic maturity stage in Jiyang District. Significant effects by environment, growth stage and interaction between environment and growth stage were identified in plant height, leaf fresh weight, stem fresh weight, panicle fresh weight, TFW and TDW. The content of neutral detergent fiber (NDF) was gradually increased with development of plant and the minimum were 45.27% and 46.33% at booting stage, respectively, in Jiyang District and Dongying City. Acid detergent fiber (ADF) content had a similar trend with NDF and the minimum of 29.06% and 32.07% were found at booting stage in Jiyang District and Dongying City. Crude protein (CP) content varied largely in each growth period, with the highest values of 6.29% at booting stage in Jiyang District and 6.83% at flowering stage in Dongying City. Soluble carbohydrate (SC) content was increased significantly at each growth period and reached the maximum of 14.09% and 15.69% at physiologic maturity stage, respectively, in Jiyang District and Dongying City. Ash content was gradually increased with development of plant and the maximum of 8.53% and 5.36% were reached at physiologic maturity stage in Jiyang District and dough stage in Dongying City. Effects by environment, growth stage and interaction between environment and growth stage were significant in NDF, ADF, CP, SC and ash content. With growth of plant, dry matter intake (DMI) at five growth stages was gradually decreased, and the maximum were 2.65% and 2.59% at booting stage in two environments, respectively. Digestible dry matter (DDM) had the same change trend as DMI and the maximum were 66.26% and 63.92% in Jiyang District and Dongying City. Similarly, the maximum RFV of 136.17 and 128.35 were found at booting stage. Significant effects by the environment, growth stage and interaction between environment and growth stage were found in DMI, DDM and RFV.【Conclusion】Biomass, nutritional quality and RFV of sweet sorghum were significantly affected by environment, harvesting stage and environment-harvesting stage interaction. The largest biomass could be obtained at about dough stage, and the highest DMI, DDM and RFV could be reached at booting stage. However, considering the optimal combination of biomass, nutrient quality and silage quality, the optimum harvesting stage was between milk and dough stage.
Keywords：sweet sorghum;different growth stage;agronomic traits;nutritional quality;relative feed value


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本文引用格式
王海莲, 王润丰, 刘宾, 张华文. 不同生长时期收获对甜高粱农艺性状及营养品质的影响[J]. 中国农业科学, 2020, 53(14): 2804-2813 doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2020.14.005
WANG HaiLian, WANG RunFeng, LIU Bin, ZHANG HuaWen. Effects of Harvesting at Different Growth Stage on Agronomic and Nutritional Quality Related Traits of Sweet Sorghum[J]. Scientia Acricultura Sinica, 2020, 53(14): 2804-2813 doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2020.14.005


0 引言

【研究意义】甜高粱为C4作物,是粒用高粱的一个变种,杂种优势强,生物量和茎秆含糖量高,可粮秆兼收、能饲兼用、用途广泛[1,2,3,4,5]。甜高粱具有突出的抗旱、耐瘠、耐涝、耐盐碱能力,可在中国降水稀少的西部地区、大面积盐碱地和贫瘠土地上种植。随着人们生活水平的提高,对肉、蛋、奶等需求的大幅提高,畜牧业快速发展,人畜争粮争地矛盾日趋显著[6]。甜高粱作为饲草,不仅生物产量高,抗逆性强,而且营养丰富,尤其是青贮发酵后,饲用价值与青贮玉米相当,甚至高于青贮玉米[7,8,9,10,11]。因此,开展不同收获时期对甜高粱相关农艺性状、生物产量、营养品质和饲用价值的研究,获得甜高粱收获的最佳时期,可为中国甜高粱生产提供理论指导,推动甜高粱饲草产业发展,助推中国乡村振兴战略实施。【前人研究进展】甜高粱作为优质饲草,有多种使用方式。株高1.5 m以上时直接收获鲜草,喂食牛、羊、鸭、鹅等家畜和家禽[12,13];也可选择适宜的时期,多次刈割,晒成干草,喂食牲畜[14];还可将甜高粱收获、粉碎制作成保存期长、消化率高、营养丰富的青贮饲料[4,15]。高粱作为优质的饲草作物,其生物产量和饲用品质受基因型、肥料、灌溉、种植密度和收获时期等因素的影响[16,17,18]。不同生长时期收获对甜高粱生物产量和营养品质的影响,前人开展了相关研究。通过对处于抽穗期和蜡熟期的3个甜高粱分别收获取样研究显示,干物质量蜡熟期高于抽穗期,粗蛋白质含量和中性洗涤纤维含量蜡熟期低于抽穗期,水溶性碳水化合物含量在3个品种间表现不一致[18]。在孕穗期和成熟期各收获一次,总生物量要高于仅在成熟期收获一次的生物量[19]。从开花期到成熟期,随着生育进程的推进,生物量、干物质量、蛋白质产量和相对饲料价值逐渐增加,而中性洗涤纤维含量,酸性洗涤纤维含量,蛋白质含量逐渐降低[20]。还有研究显示,随着生育进程的推进,中性洗涤纤维含量和酸性洗涤纤维含量均在完熟期最大,粗蛋白含量在开花期最大[21]。【本研究切入点】尽管前人对甜高粱不同生长时期收获对生物产量和营养品质的影响做了相关研究,但是由于不同研究者选用的品种不同,收获时所处的生长时期不同,另外,由于甜高粱对光照反应敏感[22,23],生长环境的差异对生物量和营养品质有较大的影响。因此,每个研究者的研究结果不尽相同。在甜高粱大田生产中,收获时期的选择也缺乏相关理论的指导。为了获得生物产量、营养品质和饲用价值的最优组合,实现甜高粱种植效益的最大化,开展青贮用甜高粱最佳收获时期研究对提高甜高粱的饲用价值、缩短生长周期以及缓解中国饲草供应矛盾具有非常重要的意义。【拟解决的关键问题】本研究以甜高粱杂交种济甜杂2号为研究材料,在济南市历城区和济阳区大田以及东营市盐碱地种植,分别在孕穗期、开花期、乳熟期、蜡熟期和完熟期5个时期收获取样,通过对相关农艺性状、营养品质和饲用价值等指标的综合比较分析,获得济甜杂2号收获的最佳时期,以期为青贮用甜高粱在中国的栽培种植和推广应用提供理论指导。

1 材料与方法

1.1 试验材料与种植方式

济甜杂2号是山东省农业科学院作物研究所自主选育甜高粱杂交种,2014年通过山东省草品种委员会审定。将该杂交种于2017年5月12日播种于山东省农业科学院作物研究所试验基地（济南市历城区）,前茬为棉花,中壤土,播种时取土样测量土壤基础养分,有机质含量为22.52 g·kg-1,速效氮、磷、钾含量分别为46.59、18.13和262.33 mg·kg-1。2018年5月25日播种于山东省农业科学院试验基地（济南市济阳区）,前茬为玉米,沙壤土,播种时取土样测量基础养分,土壤有机质含量为24.89 g·kg-1,速效氮、磷、钾含量分别为53.24、19.58和196.45 mg·kg-1。2018年5月18日播种于东营市山东省农业科学院试验基地,前茬为玉米,滨海盐化砂壤土,播种时取土样测量基础养分,土壤有机质含量为21.33 g·kg-1,速效氮、磷、钾含量分别为40.69、11.13和209.67 mg·kg-1,水溶性盐含量3.16 g·kg-1,pH 7.78。试验共设3个小区,每个小区15行,行长5 m,行距66 cm,株距20 cm,留苗密度75 000株/hm2。3个环境均采用相同的播种方式,其他管理同大田。

1.2 测定项目与方法

1.2.1 农艺性状测定 根据不同生长时期农艺性状特点取样。5个生长时期的划分标准如下,孕穗期指幼穗已经发育成型,旗叶鞘明显鼓起,但幼穗还未从旗叶鞘抽出;开花期指穗子已经完全抽出,并且有一半以上小穗正在开花散粉;乳熟期指田间一半以上穗子胚乳成乳液状;蜡熟期指籽粒已完全成型,胚乳成蜡质状,用指甲可以将种子掐开;完熟期指籽粒完全变硬成熟。分别在孕穗期、开花期、乳熟期、蜡熟期和完熟期从每个小区固定的两行选取10株长势一致高粱植株,距离地面5 cm刈割,用米尺测量从茎秆底部到穗顶的垂直高度为株高,孕穗期的株高为从茎秆底部到旗叶叶鞘基部的高度;用游标卡尺测量植株从地表起第三节间的直径为茎粗;用电子天平称量整个植株的重量为总鲜重;然后将所有的叶片从叶鞘处剪下,穗子从叶痕处剪下,分别用电子天平称量叶片、穗子和茎秆的重量,称量完毕将每个小区所取的叶片、穗子和茎秆用秸秆粉碎机粉碎成2—3 cm的片段,放于105℃烘箱杀青30 min,70℃烘至恒重,称量总干重。

1.2.2 营养品质测定 将烘干后的样品用粉碎机粉碎成过0.5 mm筛的粉末,用于分析营养品质指标。用范氏洗涤法测定中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量;用凯氏定氮法测定粗蛋白含量;用蒽酮-硫酸比色法测定可溶性碳水化合物含量;用直接灰分法测量灰分含量。

1.2.3 相对饲用价值分析 相对饲用价值（relative feed value,RFV）、干物质采食量（dry matter intake,DMI,%）以及可消化干物质（digestible dry matter,DDM,%）计算公式如下[20,24]：

RFV=DMI×DDM/1.29;

DMI（%）=120/NDF;

DDM（%）=88.9-0.779×ADF。

1.3 数据分析

利用Excel 2007进行数据处理和作图,采用Minitab18软件进行方差分析和Duncan氏多重比较分析。

2 结果

2.1 不同生长时期收获对济甜杂2号相关农艺性状的影响

从表1可以看出,在历城区大田,济甜杂2号随着生育期的推进,株高、叶鲜重、秆鲜重、总鲜重和总干重呈递增趋势,均在蜡熟期达到最大,分别为440.0 cm、299.1 g/plant、1 521.4 g/plant、1 970.5 g/plant和487.2 g/plant,完熟期时均呈现下降趋势。蜡熟期的株高、叶鲜重和秆鲜重与乳熟期差异不显著,与孕穗期、开花期和完熟期差异显著。蜡熟期总鲜重和总干重与其他4个时期差异显著。穗鲜重在完熟期达到最大为169.7 g/plant,与其他2个生长时期差异显著。

Table 1
表1
表13种环境中济甜杂2号在5个生长时期农艺性状的统计分析
Table 1Statistical analysis of agronomic traits at five growth stages in three environments
环境
Environment		时期
Stage		株高
PH (cm)		叶鲜重
LFW (g/plant)		秆鲜重
SFW (g/plant)		穗鲜重
PFW (g/plant)		总鲜重
TFW (g/plant)		总干重
TDW (g/plant)
E1S1415.9±6.5a260.5±15.8ab1373.7±31.0ab—1664.2±35.3a371.9±3.8a
S2418.1±4.8a267.9±10.7ab1421.4±11.6ad—1689.3±20.8a392.9±3.5b
S3427.3±6.4abc275.6±14.7bc1468.3±31.3cd122.2±2.5a1866.1±22.7b441.6±3.6c
S4440.0±2.0b299.1±20.8c1521.4±37.3c150.0±1.2b1970.5±28.8c487.2±2.7d
S5432.4±3.3c217.3±13.1a1363.0±23.0b169.7±1.8c1750.0±32.0d432.3±1.5e
E2S1380.9±2.9a240.4±14.6a1716.2±19.6 a—1956.6±29.6a430.2±1.4a
S2415.6±3.0b248.1±10.7a1648.5±27.0b—1896.6±30.2a425.5±1.7b
S3433.9±4.2c304.8±12.0bc1834.9±20.6c80.5±1.6a2220.3±19.6b525.1±1.5c
S4443.6±7.7d316.9±18.0c1887.2±28.5d122.7±3.5b2326.7±44.9c551.8±1.9d
S5445.9±4.2d288.2±11.8b1900.4±33.5d200.7±1.4c2389.4±33.0d573.5±2.2d
E3S1360.2±1.6a319.4±12.7a1376.3±18.2a—1695.8±23.5a373.0±0.6a
S2369.9±1.6b364.2±12.6b1373.4±16.2a—1737.6±25.4a386.2±3.2b
S3378.8±3.5c366.4±11.3b1472.0±30.7b111.8±1.8a1950.2±26.8b458.4±1.7b
S4390.0±2.3d296.2±5.0c1520.4±18.8b160.9±2.9b1977.5±14.7b469.0±2.4c
S5380.3±3.0c265.0±5.1d1475.6±17.9c151.2±2.6c1891.8±19.8c456.00±3.5d
EF值F value716.58**110.66**1683.48**145.23**1240.61**4325.24**
SF值F value128.07**43.17**113.52**3581.47**419.63**3696.88**
E×SF值F value19.09**37.21**24.19**400.55**47.48**220.76**
E1, E2 and E3 represent Licheng District in 2017, Jiyang District in 2018 and Dongying City in 2018, respectively. S1-S5 represents booting, flowering, milky, dough and physiologic maturity stage. PH: Plant height; LFW: Leaf fresh weight; SFW: Stem fresh weight; PFW: Panicle fresh weight; TFW: Total fresh weight; TDW: Total dry weight; Different letter within a column means significant difference at P<0.05. ** indicates significant difference at 0.01 level. The same as below
E1、E2和E3分别代表2017年济南市历城区、2018年济南市济阳区和2018年东营市;S1—S5分别代表孕穗期、开花期、乳熟期、蜡熟期和完熟期。PH：株高;LFW：叶鲜重;SFW：秆鲜重;PFW：穗鲜重;TFW：总鲜重;TDW：总干重。同列不同字母表示同一环境不同生长时期间差异显著性（P<0.05）,**：P<0.01。下同

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济阳区大田,济甜杂2号随着生育期的推进,株高、秆鲜重、穗鲜重、总鲜重和总干重呈递增趋势,均在完熟期达到最大,分别为445.9 cm、1 900.4 g/plant、200.7 g/plant、2 389.4 g/plant和573.5 g/plant。但是,完熟期的株高、秆鲜重和总干重与蜡熟期差异不显著,与其他3个生长时期差异显著。穗鲜重和总鲜重与其他时期差异显著。叶鲜重在蜡熟期最大,为316.9 g/plant,与乳熟期差异不显著,与其他3个生长时期差异显著。

东营市盐碱地,济甜杂2号随着生育期的推进,株高、秆鲜重、穗鲜重、总鲜重和总干重呈递增趋势,均在蜡熟期达到最大,分别为390.0 cm、1 520.4 g/plant、160.9 g/plant、1 977.5 g/plant和469.0 g/plant。株高、穗鲜重和总干重与其他4个生长时期差异显著,秆鲜重和总鲜重与乳熟期差异不显著,但是与其他3个生长时期差异显著。叶鲜重在乳熟期达到最大为366.4 g/plant,与开花期差异不显著,与其他3个生长时期差异显著。

环境、生长时期以及环境和生长时期互作效应对济甜杂2号的株高、叶鲜重、秆鲜重、穗鲜重、总鲜重和总干重均有极显著性影响（P<0.01）。

2.2 不同生长时期穗鲜重、秆鲜重和叶鲜重占总鲜重的比例和动态变化

从表2和图1可以看出,3个环境无论哪个生长时期济甜杂2号的秆鲜重在总鲜重中占的比例最大,5个生长时期平均所占比例分别为83.8%、83.3%、78.9%、78.4%和78.5%,其中,在孕穗期和开花期所占比例最大。叶鲜重所占比例历城区在孕穗期最大,为17.5%,济阳区在灌浆期最大,为13.7%,2018年东营市在开花期最大,为21.0%。穗鲜重在3个环境中所占比例不同,分别为5.3%、7.0%和8.7%。

Table 2
表2
表2济甜杂2号植株不同生长时期叶、秆和穗占总鲜重的比例
Table 2Proportion of leaves, stem and panicle in total fresh weight at different growth stage of Jitianza No.2
环境
Environment		时期
Stage		叶占比例
Proportion of leaves (%)		秆占比例
Proportion of stem (%)		穗占比例
Proportion of panicle (%)
E1S117.582.50.0
E2S112.387.70.0
E3S118.881.20.0
平均Average16.283.80.0
E1S215.984.10.0
E2S213.186.90.0
E3S221.079.00.0
平均Average16.783.30.0
E1S314.878.76.5
E2S313.782.63.6
E3S318.875.55.7
平均Average15.878.95.3
E1S415.277.27.6
E2S413.681.15.3
E3S415.076.98.1
平均Average14.678.47.0
E1S512.477.99.7
E2S512.179.58.4
E3S514.078.08.0
平均Average12.878.58.7

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图1

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图1济甜杂2号在5个生长时期的穗鲜重、秆鲜重和叶鲜重的动态变化

E1、E2和E3分别代表2017年济南市历城区、2018年济南市济阳区和2018年东营市;S1—S5分别代表孕穗期、开花期、乳熟期、蜡熟期和完熟期
Fig. 1Dynamic changes of panicle, stem and leaf fresh weight of Jitianza No.2 at five growth stages

E1, E2 and E3 represent Licheng District in 2017, Jiyang District in 2018 and Dongying City in 2018, respectively. S1-S5 represents booting, flowering, milky, dough and physiologic maturity stage


2.3 不同生长时期收获对济甜杂2号全株营养成分量的影响

从表3可以看出,济阳区中性洗涤纤维含量随着生育期的推进呈递增趋势,在孕穗期为45.27%,在完熟期达到最大,为62.04%,并且各个生长时期间差异显著。酸性洗涤纤维含量从孕穗期到蜡熟期呈递增趋势,直到完熟期呈现下降趋势,孕穗期最小,为29.06%,蜡熟期最大,为39.44%,各个生长时期间差异显著。粗蛋白含量从孕穗期到灌浆期逐渐减少,直到蜡熟期和完熟期又逐渐增高,孕穗期最大,为6.29%,灌浆期最小,为5.42%,各个生长时期间差异显著。可溶性碳水化合物含量随着生育期的推进递增,在完熟期达到最大,为14.09%。灰分含量从孕穗期到开花期降低,开花期后又逐渐增加,开花期最小,为5.53%,与孕穗期和灌浆期差异不显著,与其他2个生长时期差异显著。完熟期最大,为8.53%,与蜡熟期差异不显著。

Table 3
表3
表32个环境中济甜杂2号在5个生长时期全株营养品质统计分析
Table 3Statistical analysis of nutritional quality at five growth stages in two environments
环境
Environment		时期
Stage		中性洗涤纤维
NDF (%）		酸性洗涤纤维
ADF (%)		粗蛋白
CP (%)		可溶性碳水化合物
SC (%)		灰分
Ash (%)
E2S145.27±0.21a29.06±0.05a6.29±0.065a9.73±0.044a5.93±0.56a
S251.53±0.25b32.72±0.021b6.18±0.04b9.30±0.036b5.53±0.031ba
S356.17±0.091c35.34±0.046c5.42±0.085c12.50±0.02c5.75±0.021b
S460.53±0.55d39.44±0.051d5.57±0.043d13.79±0.04d8.33±0.035c
S562.04±0.051e38.48±0.036e5.92±0.039e14.09±0.025e8.53±0.025c
E3S146.33±0.11a32.07±0.067a6.51±0.044a12.28±0.062a4.68±0.015a
S251.58±0.45b32.33±0.091b6.83±0.043b12.93±0.065b5.04±0.025ab
S352.37±0.06c33.56±0.055c6.47±0.062a12.96±0.049b5.16±0.015b
S455.00±0.2d34.31±0.076d6.54±0.074a13.70±0.026c5.36±0.021b
S556.63±0.38e35.43±0.031e6.32±0.035c15.69±0.027d5.34±0.032b
EF值F value679.29**5145.78**1762.85**3571.5**405.16**
SF值F value2092.54**14680.76**213.2**1735.34**134.57**
E×SF值F value197.47**4430.13**72.75**238.69**76.49**
NDF: Neutral detergent fiber; ADF: Acid detergent fiber; CP: Crude protein; SC: Soluble carbohydrate
NDF：中性洗涤纤维;ADF：酸性洗涤纤维;CP：粗蛋白;SC：可溶性碳水化合物

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东营市中性洗涤纤维含量随着生育期的推进呈递增趋势,在孕穗期最小,为46.33%,到了完熟期达到最大,为56.63%,各个生长时期间差异达显著性水平。酸性洗涤纤维含量从孕穗期到完熟期呈递增趋势,孕穗期最小,为32.07%,蜡熟期最大,为35.43%,各生长时期间差异显著。粗蛋白含量从孕穗期到完熟期呈现出增加-降低-增加-降低的趋势,开花期最大,为6.83 %。可溶性碳水化合物含量随着生育期的推进呈递增趋势,在完熟期达到最大,为15.69%,与其他4个生长时期差异显著,但开花期和灌浆期差异不显著。灰分含量从孕穗期到蜡熟期呈递增趋势,蜡熟期最大,为5.36%,但是与完熟期、灌浆期和开花期差异不显著。

环境、生长时期以及环境与生长时期互作效应对济甜杂2号全株中性洗涤纤维含量、酸性洗涤纤维含量、粗白质含量、可溶性碳水化合物含量和灰分含量的影响均达到极显著水平。

2.4 不同生长时期收获对济甜杂2号饲用价值的影响

从表4可以看出,在济阳区和东营市济甜杂2号的干物质采食量随着生育进程的推进逐渐降低。2个环境中均在孕穗期最大,分别为2.65%和2.59%,且与其他4个时期的差异达到显著性水平。2个环境中可消化干物质均是在孕穗期最大,分别为66.26%和63.92%,且与其他4个生长时期的差异均达到显著性水平。从孕穗期到成熟期济甜杂2号的相对饲用价值逐渐降低,2个环境中均是在孕穗期最高,分别为136.17和128.35。

Table 4
表4
表45个生长时期济甜杂2号的干物质采食量、可消化干物质和相对饲用价值分析
Table 4Analysis of dry matter intake (DMI), digestible dry matter (DDM) and relative feed value (RFV) at five growth stages of Jitianza No.2
环境 Environment时期 Stage干物质采食 DMI (%)可消化干物质 DDM (%)相对饲用价值 RFV
E2S12.65±0.012a66.26±0.04a136.17±0.56a
S22.33±0.011b63.41±0.02b114.46±0.59b
S32.14±0.003c61.37±0.04c101.64±0.22c
S41.98±0.018d58.17±0.04d89.40±0.75d
S51.93±0.002d58.92±0.03e88.35±0.040d
E3S12.59±0.006a63.92±0.05a128.35±0.40a
S22.33±0.020b63.71±0.07b114.90±1.08b
S32.29±0.003c62.75±0.04c111.47±0.20c
S42.18±0.008d62.17±0.06d105.15±0.28d
S52.12±0.014e61.30±0.02e100.70±0.69e
EF值F value511.29**5145.78**875.16**
SF值F value2493.6**14680.76**4342.28**
E×SF值F value175.6**4430.13**435.6**
DMI: Dry matter intake; DDM: Digestible dry matter; RFV: Relative feed value
DMI：干物质采食;DDM：可消化干物质;RFV：相对饲用价值

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环境、生长时期以及环境与生长时期互作对干物质采食量、可消化干物质和相对饲用价值有显著性影响。

3 讨论

3.1 不同生长时期收获对济甜杂2号相关农艺性状的影响

甜高粱的生物产量与生育期呈显著正相关。对100份甜高粱资源春播和夏播的生育期比较分析显示,春播生育期97—176 d,夏播生育期90—145 d,大部分品种资源春播生育期大于夏播生育期[25]。高粱是短日照作物,在中国北方夏季,由于日照时间增长,高粱生育期变长。因此,对于春播生育期大于150 d和夏播生育期大于110 d的甜高粱品种均不能成正常抽穗或成熟,这不仅影响甜高粱的产量和品质,而且还影响后续的加工利用。因此,既能有效缩短生长周期,又不会显著降低甜高粱产量和品质最佳收获时期的筛选对提高甜高粱的利用价值具有非常重要的意义。本研究通过对2个大田和一个盐碱地环境中5个生长时期甜高粱相关农艺性状进行分析,结果显示,自孕穗期到蜡熟期总鲜重和总干重是显著增加的,历城区和东营市在完熟期总鲜重和总干重显著减少,蜡熟期到完熟期是济甜杂2号生物产量变化的一个转折时期。因此,在这个时间段收获有助于获得最大的生物产量。济甜杂2号同中国大多数春播甜高粱杂交种一样,植株高大、健壮,生物产量高。成熟期茎秆、叶片和穗子鲜重分别占总鲜重的78.5%、12.8%和8.7%,茎秆是构成该品种鲜重的主要组成部分。并且随着生育期的推进,叶片和茎秆所占比例下降,穗子所占比例上升。研究表明,甜高粱的干物质重随着生育期的推进,在完熟期达到最大[20],还有研究显示开花期和灌浆期甜高粱鲜重和干重显著高于乳熟期和完熟期[21]。上述研究结果的差异可能与品种的农艺性状特点、衰老速度以及干物质积累和转运方式有关。

3.2 不同生长时期收获对济甜杂2号营养品质的影响

甜高粱作为营养丰富的禾本科牧草,评价其营养品质的指标主要有中性洗涤纤维含量、酸性洗涤纤维含量、粗蛋白含量、可溶性碳水化合物含量和粗灰分含量等。在国家非主要农作物品种（高粱）登记申请中,甜高粱无论是用作青饲还是青贮,中性洗涤纤维含量、酸性洗涤纤维含量和粗蛋白含量是必测指标。这是因为酸性洗涤纤维是饲料中最难消化的部分,酸性洗涤纤维含量和中性洗涤纤维含量的高低直接影响牧草的消化率和采食量[23];粗蛋白含量也是评价饲草的重要指标之一,粗蛋白含量越高,营养价值越高。本研究结果显示济甜杂2号全株中性洗涤纤维含量和酸性洗涤纤维含量随着生育期的推进,从孕穗期到完熟期显著递增。粗蛋白含量在孕穗期和开花期显著高于其他3个时期,环境、生长时期以及环境和生长时期互作效应均对上述3个性状有极显著性影响,因此,仅从3个营养品质指标分析,孕穗期收获可获得最高的营养价值,而且这个时期收获可使甜高粱的生长周期缩短2—3周。前人对4个甜高粱品种在开花期、灌浆期、乳熟期和蜡熟期的营养品质研究显示,酸性洗涤纤维和中性洗涤纤维含量均在完熟期达到最大,粗蛋白含量在开花期最大[21],这与本研究结果相似。但对饲用高粱4个不同发育时期的营养品质分析显示,乳熟期末、蜡熟早期、蜡熟期和蜡熟后期叶片中酸性洗涤纤维含量逐渐增加,茎秆中酸性洗涤纤维含量在4个发育时期差异不显著[26]。对孕穗期、乳熟期、蜡熟期和完熟期4个生长时期的甜高粱营养品质研究显示,酸性洗涤纤维含量在孕穗期最高,中性洗涤纤维含量在孕穗期和开花期也显著高于蜡熟期和晚熟期。蛋白质含量在品种间的表现也不一致[19]。尽管前人研究指出禾本科牧草随着生育期的推进,茎叶比的增加,粗蛋白含量降低,中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量增加;抽穗期是粗蛋白含量的转折点,抽穗后粗蛋白含量显著下降[27]。但是,由于不同品种茎叶比不同,穗子占总鲜重的比例不同,以及每个品种的衰老方式不同,应根据品种自身营养品质指标变化特点,来选择最佳的收获时期。

3.3 济甜杂2号饲用价值的综合评价

甜高粱生物产量高、茎秆含糖量高、营养丰富,尤其是青贮发酵后,适口性、消化率、营养价值和经济效益等于或优于玉米秸秆青贮,是一种具有发展潜力的新型饲草作物,被认为是替代和补充青贮玉米饲料的首选作物[26,27,28]。由于一直没有统一的饲草料饲用价值评价标准,目前一般采用相对饲用价值来对饲草进行评级[29,30]。该指标也已经应用在饲用玉米和饲草高粱饲用价值评价中[20,33-34]。本研究结果显示无论是在济阳区还是东营市,济甜杂2号的相对饲用价值均是在孕穗期最大,分别为136.17和128.35,且随着生育期的推进相对饲用价值逐渐降低,到了完熟期相对饲用价值最小。但是,甜高粱主要用于青贮,在收获时不仅要考虑单位面积的生物量和营养品质,而且还要考虑收获时植株的含水量和可溶性碳水化合物含量等适宜青贮的品质指标[18,35]。营养生长阶段收获进行青贮,虽然营养品质好,但是植株含水量较高,凋萎程度大,抑制乳酸菌的活性,导致青贮饲料中乳酸菌含量低,pH较高[9]。在生长发育后期收获,甜高粱全株可溶性碳水化合物含量随着生育期的推进逐渐增加,在完熟期达到最大（表3）。可溶性碳水化合物可以为乳酸菌的活动提供充足的底物,迅速降低pH,抑制其他杂菌的活动,保证甜高粱在青贮时获得较好的发酵品质[30]。因此,综合考虑生物产量、营养品质和青贮品质,甜高粱可在乳熟期到蜡熟期前后实时收获青贮,这样即可有效缩短生育期,还可获得较高的经济效益。

4 结论

蜡熟期到完熟期是甜高粱生物量变化的转折点,这个时间段适时收获可获得最大的生物量;孕穗期收获中性洗涤纤维含量和酸性洗涤纤维含量最小,干物质采食量和可消化干物质最大,相对饲用价值最高;综合考虑生物量、营养品质和青贮品质,乳熟期到蜡熟期是甜高粱收获的最佳时期。

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对100个甜高粱品种春夏两个播期的主要生物学性状进行比较分析可以看出,春播与夏播的总体生育期、茎粗、茎节数、秆重和锤度的差异都达到极显著水平,株高总体差异不显著;另外,我们可以根据两种播期的主要生物学性状把品种资源划分为春播、春夏兼播和夏播三种类型.

CUMMINS D G. Yield and quality changes with maturity of silage- type sorghum fodder
Agronomy Journal, 1981,73:988-990.
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裴彩霞, 董宽虎, 范华. 不同刈割期和干燥方法对牧草营养成分含量的影响
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PEI C X, DONG K H, FAN H. Effect of different harvest time and drying methods on nutrient as water soluble carbon hydrates of herbage
Grassland of China, 2002,24(1):32-37. (in Chinese)
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OLIVER A L, GRANT R J, PEDERSEN J F, O'REAR J. Comparison of brown midrib-6 and -18 forage sorghum with conventional sorghum and corn silage in diets of lactating dairy cows
Journal of Dairy Science, 2004,87:637-644.
DOI:10.3168/jds.S0022-0302(04)73206-3URLPMID:15202648 [本文引用: 1]
Total mixed rations containing conventional forage sorghum, brown midrib (bmr)-6 forage sorghum, bmr-18 forage sorghum, or corn silage were fed to Holstein dairy cows to determine the effect on lactation, ruminal fermentation, and total tract nutrient digestion. Sixteen multiparous cows (4 ruminally fistulated; 124 d in milk) were assigned to 1 of 4 diets in a replicated Latin square design with 4-wk periods (21-d adaptation and 7 d of collection). Diets consisted of 40% test silage, 10% alfalfa silage, and 50% concentrate mix (dry basis). Acid detergent lignin concentration was reduced by 21 and 13%, respectively, for the bmr-6 and bmr-18 sorghum silages when compared with the conventional sorghum. Dry matter intake was not affected by diet. Production of 4% fat-corrected milk was greatest for cows fed bmr-6 (33.7 kg/d) and corn silage (33.3 kg/d), was least for cows fed the conventional sorghum (29.1 kg/d), and was intermediate for cows fed the bmr-18 sorghum (31.2 kg/d), which did not differ from any other diet. Total tract neutral detergent fiber (NDF) digestibility was greatest for the bmr-6 sorghum (54.4%) and corn silage (54.1%) diets and was lower for the conventional (40.8%) and bmr-18 sorghum (47.9%) diets. In situ extent of NDF digestion was greatest for the bmr-6 sorghum (76.4%) and corn silage (79.0%) diets, least for the conventional sorghum diet (70.4%), and intermediate for the bmr-18 sorghum silage diet (73.1%), which was not different from the other diets. Results of this study indicate that the bmr-6 sorghum hybrid outperformed the conventional sorghum hybrid; the bmr-18 sorghum was intermediate between conventional and bmr-6 in most cases. Additionally, the bmr-6 hybrid resulted in lactational performance equivalent to the corn hybrid used in this study. There are important compositional differences among bmr forage sorghum hybrids that need to be characterized to predict animal response accurately.

JABBARI H, TABATABAEI S N, KORDNEJAD E, MODARRESI M, TABEIDIAN S A. Effect of dietary corn silage replacement with sorghum silage on performance and feed cost of growing steers
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ZHANG S J, CHAUDHRY A S, RAMDANI D, OSMAN A, GUO X F, EDWARDS GRANT RAYMOND, LONG C. Chemical composition and in vitro fermentation characteristics of high sugar forage sorghum as an alternative to forage maize for silage making in Tarim Basin, China
Journal of Integrative Agriculture, 2016,15(1):175-182.
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陈柔屹, 唐祈林, 荣廷昭, 任勇, 冯云超. 刈割方式对饲草玉米SAUMZ1产量和饲用品质的影响
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草业科学, 2019,36(2):510-521.
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张苏江, 艾买尔江·吾斯曼 , 薛兴中, 张晓, 郭雪峰, 陈立强. 南疆玉米和不同糖分甜高粱的青贮品质分析
草业学报, 2014,23(3), 232-240.
DOI:10.11686/cyxb20140327URL [本文引用: 1]
为筛选适宜南疆地区的青贮甜高粱品种,采用罐装青贮的方法,以青贮玉米为对照,研究了糖分含量存在差异的6个品种甜高粱青贮的感观性状及其营养成分。结果显示,1)新高粱2号、考利和丽欧3个甜高粱品种青贮成功率均达到了100%,pH值小于4.12,感官评价为1级优等。甜饲1号和玉米青贮成功率为80%,pH值分别为4.27和4.18,感官定级为2级尚好。大力士青贮成功率为40%,pH值为4.97,感官定级为3级中等。X096青贮成功率为20%,pH 5.31,定级为4级腐败。丽欧、考利、新高粱2号及玉米青贮的乳酸含量较高,丁酸含量较低;而X096、大力士青贮丁酸含量偏高,乳酸含量则较低。2)大力士甜高粱青贮水分含量最高(P<0.05),X096甜高粱青贮饲料水分含量最低(P<0.05)。甜高粱丽欧、考利和玉米青贮饲料的粗蛋白含量均超过了7%,显著高于其他各青贮样本(P<0.05),X096青贮饲料粗蛋白质含量最低(P<0.05)。粗脂肪含量以考利甜高粱青贮饲料最高,为3.30%,显著高于玉米、大力士和X096青贮饲料(P<0.05)。考利和丽欧甜高粱青贮饲料水溶性碳水化合物(water soluble carbohydrate, WSC)含量均超过了4.5%,显著高于其他各青贮饲料WSC含量(P<0.05)。青贮玉米WSC含量高于X096和甜饲1号。3)粗纤维、中性洗涤纤维及酸性洗涤纤维含量,以X096甜高粱青贮最高(P<0.05),丽欧、考利、甜饲1号和玉米青贮基本在同一水平(P>0.05)。4)各品种甜高粱及玉米青贮的灰分、钙、磷含量无显著性差异(P>0.05)。可见,在南疆可选择新高粱2号、考利、丽欧等甜高粱品种替代玉米来制作青贮饲料;选择大力士制作青贮,应采取延迟收割或晾晒等方法,以降低青贮前水分偏高的问题。
ZHANG S J, AMERJAN O, XUE X Z, ZHANG X, GUO X F, CHEN L Q. Quality analysis on different sweet sorghum silages in Southern Xinjiang compared with a corn silage
Acta Agrestia Sinica, 2014,23(3):232-240. (in Chinese)
DOI:10.11686/cyxb20140327URL [本文引用: 1]
为筛选适宜南疆地区的青贮甜高粱品种,采用罐装青贮的方法,以青贮玉米为对照,研究了糖分含量存在差异的6个品种甜高粱青贮的感观性状及其营养成分。结果显示,1)新高粱2号、考利和丽欧3个甜高粱品种青贮成功率均达到了100%,pH值小于4.12,感官评价为1级优等。甜饲1号和玉米青贮成功率为80%,pH值分别为4.27和4.18,感官定级为2级尚好。大力士青贮成功率为40%,pH值为4.97,感官定级为3级中等。X096青贮成功率为20%,pH 5.31,定级为4级腐败。丽欧、考利、新高粱2号及玉米青贮的乳酸含量较高,丁酸含量较低;而X096、大力士青贮丁酸含量偏高,乳酸含量则较低。2)大力士甜高粱青贮水分含量最高(P<0.05),X096甜高粱青贮饲料水分含量最低(P<0.05)。甜高粱丽欧、考利和玉米青贮饲料的粗蛋白含量均超过了7%,显著高于其他各青贮样本(P<0.05),X096青贮饲料粗蛋白质含量最低(P<0.05)。粗脂肪含量以考利甜高粱青贮饲料最高,为3.30%,显著高于玉米、大力士和X096青贮饲料(P<0.05)。考利和丽欧甜高粱青贮饲料水溶性碳水化合物(water soluble carbohydrate, WSC)含量均超过了4.5%,显著高于其他各青贮饲料WSC含量(P<0.05)。青贮玉米WSC含量高于X096和甜饲1号。3)粗纤维、中性洗涤纤维及酸性洗涤纤维含量,以X096甜高粱青贮最高(P<0.05),丽欧、考利、甜饲1号和玉米青贮基本在同一水平(P>0.05)。4)各品种甜高粱及玉米青贮的灰分、钙、磷含量无显著性差异(P>0.05)。可见,在南疆可选择新高粱2号、考利、丽欧等甜高粱品种替代玉米来制作青贮饲料;选择大力士制作青贮,应采取延迟收割或晾晒等方法,以降低青贮前水分偏高的问题。
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