金星娜，王 旭，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 / 中–美草地畜牧业可持续发展研究中心，甘肃兰州 730070）

甘肃作为中国六大牧区之一，草食家畜资源较为丰富，适于发展畜牧业[1-2]。但随着近些年产业结构调整，大力发展畜牧业的同时饲草需求随之增加[3]，饲草料供应不足的矛盾日益显现。而甘肃省中部地区可利用饲草种类单一[4]，饲草产量少，饲草料利用率低，制约了畜牧业和经济的可持续发展[5]，因此引入农艺性状良好、营养价值高、产量稳定的优质牧草已成为急需解决的问题，可在一定程度上缓解该地区畜牧业发展中面临的难题。

甘肃省中部地区海拔高度在1 500～3 000 m，属于温带季风气候[6]，年均降水量为327 mm，主要集中在6月–9月，与甜高粱(Sorghum bicolor)的生长时期恰好吻合。甜高粱属禾本科高粱属一年生草本植物[7]，种植历史较短[8]。饲用型甜高粱是粒用甜高粱的一个变种[9]，除普通高粱的一般特征外，其植株高大，生物产量高，茎秆糖分含量高，富含营养价值，形成的碳水化合物一般是玉米(Zea mays)的3倍以上[1,10]。作为优质饲草，其茎叶柔软，适口性好，可提高家畜消化率和产奶量，同年可刈割多次[2]，能够缓解能源发展与粮食供给之间的矛盾[11-12]；青贮后能更加高效地为草食家畜提供营养[13]，而且抗逆性强，具有较大的发展潜力[14]，可以引进作为缓解甘肃牧草需求紧缺的优良饲草。

近年来，国内外对甜高粱的相关研究较多。时凯等[15]研究表明，甜高粱的种植株距为45 cm时，其农艺性状及糖分含量影响最显著；羊粪作为基肥时，其农艺性状最佳，糖分含量最高。赵思文等[16]研究表明，1/2腐植酸+生物炭处理地上部吸氮量占植株总吸氮量最大，饲用甜高粱氮素吸收效果较好。Ramos等[17]研究表明，以brs716生物质甜高粱青贮替代F11/2荷斯坦×1/2泽布奶牛日粮中高达100%的饲用甜高粱青贮，虽然会改变其饲粮的采食量和消化率，但不会改变平均产奶量。Druille等[18]研究表明，年平均气温每升高1℃，饲料甜高粱产量增加1 t·hm−2，粮食产量减少0.27 t· hm−2。饲用高粱产量与氮素胁迫呈负相关关系(r= −0.94)，籽粒高粱产量与水分胁迫呈负相关关系(r=−0.99)。陈东颖等[19]研究初步筛选出适宜重庆开州地区种植的甜高粱的栽培密度为50 025株·hm−2。在南疆筛选出了‘M81’、‘吉甜1号’和‘丽欧’等适应性较好的饲用甜高粱品种[20]。在鄂东地区筛选出饲用甜高粱品种‘晋草11号’、‘辽甜1号’可在该地区推广种植[21]。甘肃武威市筛选出了‘SF83003’ 适宜在该地区种植[22]，但尚未有在甘肃兰州地区种植利用饲用甜高粱的报道。

为此，选取8个饲用甜高粱品种为试材，通过研究其在甘肃兰州地区刈割两茬条件下的形态特征、总生物量和营养品质，以期筛选出高产优质甜高粱品种，为该地区饲用甜高粱品种的选择提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

本研究在甘肃农业大学牧草试验站进行。该试验站位于兰州市西北角，地处黄土高原西端，105°41′E，34°05′N，海拔1525 m，属北温带半干旱大陆性半季风气候，年平均气温11.2℃，年均降水量327 mm，年日照时数2 446 h，全年无霜期180 d左右。试验地地势平坦，土壤为黄绵土，黄土层较薄，土壤有机质含量2.27 g·kg−1，碱解氮含量90.03 mg·kg−1，速效磷含量7.29 mg·kg−1，速效钾含量171.3 mg·kg−1，pH 7.30。肥力均匀，有灌溉条件。

1.2 试验材料

甜高粱品种分别为‘大奖505’(‘Jackpot 505’)、‘大奖1000’(‘Jackpot 1000’)、‘大奖1180’(‘Jackpot 1180’)、‘大 奖1230’( ‘Jackpot 1230’)、‘百 战’( ‘Baizhan’)、‘海 牛’( ‘Monste’)、‘大 卡’( ‘Big kahuna’)、‘标杆’(‘Biaogan’)，均由北京猛犸种业公司提供。

1.3 试验设计

采用单因素随机区组设计，8个甜高粱品种，共24个小区，每个小区面积10 m2(2 m ×5 m)，试验地周围设保护行。试验材料于2018年5月12日播种，点播，每穴2～3粒种子，播深2 cm，株距10 cm，行距60 cm。苗出齐后进行间苗，每穴留1个单株。甜高粱播种前施磷酸二胺333 kg·hm−2，分别于拔节期、抽穗期和第1茬刈割后追施尿素195.7 kg·hm−2，每次施肥后进行灌水，每个小区的田间管理相同。

1.4 测定指标及方法

1.4.1生产性能

试验材料的生长动态，间苗后(分蘖期)，每个小区内固定10个单株，并挂牌标记。每隔10 d 分别记录各单株完全展开叶片的数量，并测定标记叶片的长和宽(叶片中部的宽度)，测定各单株的自然高度和基部第1节间的茎粗(测茎粗时包括叶鞘在内)。

每隔10 d 测量时，若株高达到2 m[23-24]就进行测产，每个小区随机选取3行齐地面刈割的茎秆，称重，计算得到该小区鲜草产量。从每个小区分别选取3个单株，称重后切碎，带回实验室，105℃烘箱中杀青30 min，然后在70℃烘箱中烘至恒重，称重得到干草重，计算鲜干比。用鲜干比计算每个小区的干草产量。刈割后第2茬测量方法与此相同。测产后的草样用于测定营养品质。

1.4.2营养品质

将草样粉碎，过1 mm 筛，从混合均匀的草样中随机取3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)含量测定采用范氏的洗涤纤维分析法[25]，相对饲喂价值(RFV)采用以下公式[26]计算：

1.5 数据分析

采用Excel 2010整理数据和作图。用SPSS 20.0软件对各饲用甜高粱品种的平均株高、叶片数、叶长、叶宽、茎粗、干草产量、CP、ADF、NDF和RFV 的差异进行显著性分析，并采用Duncan 法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 株高

不同饲用甜高粱品种第1茬的平均株高生长趋势基本一致(图1)。6月15日至6月25日‘大奖1230’的株高均高于其余品种，6月25日后，各品种株高生长速率均有所增加，其中‘百战’和‘大奖1230’株高生长速率高于其他品种，分别为4.65和4.53 cm·d−1，并且在7月25日植株高度超过2 m，适宜刈割；其次为‘大奖505’，株高的增长速率为40.33%，也于7月25日刈割；其余品种均于8月4日进行刈割。7月5日后‘百战’和‘大奖1230’株高增长较快；7月15 日后‘大奖505’和海牛的株高生长速度加快，而‘大奖1000’、‘百战’和‘大奖1230’株高增长则趋于缓慢，其余品种生长速率不变。7月25日后‘大卡’和‘标杆’株高的动态趋势变缓。直至刈割时，不同品种株高的变化范围为205.11～227.87 cm，‘标杆’的株高最低(205.11 cm)。

图1 不同甜高粱品种株高的变化动态Figure 1 Dynamic comparisons of plant height among different sweet sorghum varieties

第2茬甜高粱，‘大奖505’、‘百战’、‘大奖1230’的生长较快，8月24日株高已达到40 cm，其后一个月(至9月24日)植株的增长速率保持不变，为258%；9月24日至10月4日‘大奖1230’株高的增长速率保持不变，而‘大奖505’和‘百战’株高的增长速率均有所降低(7.19%、8.13%)，10月4日‘百战’和‘大奖1230’株高达到2 m，满足刈割要求。后批刈割的5个品种生长较慢，9月24日株高才达到40 cm，3个品种‘大奖1000’、‘大奖1180’和‘大卡’的株高生长速率较快，分别为1.84、1.71和2.46 cm·d−1)，‘海牛’(1.23 cm·d−1)和‘标杆’(1.41 cm·d−1)生长速率减小，均于10月14日刈割(图1)。

2.2 叶片数

不同饲用甜高粱品种第1茬的平均叶片数变化基本一致(图2)。6月15日至7月5日‘大奖1180’的叶片数量最多；6月25日至7月5日各供试品种的叶片数均有不同程度的增加；7月5日至7月15日‘大奖1000’和‘大奖1180’叶片数量缓慢增加；7月15日至7月25日‘大奖505’、‘百战’、‘大奖1230’叶片数量无增加，其余品种叶片数持续增加，直至刈割；7月25日至8月4日除‘标杆’叶片数量不再增加外，‘大奖1000’、‘大奖1180’、‘海牛’和‘大卡’叶片数量仍在增加。刈割时，‘海牛’的叶片数量为15片，比‘百战’多4片，比叶片数量最少的‘大奖1230’多6片。

第2茬生长过程中‘大奖505’、‘百战’、‘大奖1230’在8月24日叶片数已达到2～4片，但8月24日至9 月14日‘大奖505’叶片数量增加减缓，9月14日后3个品种‘大奖505’、‘百战’和‘大奖1230’叶片数量动态趋势相近，均表现减缓；9月24日后批刈割的5个品种‘大奖1000’、‘大奖1180’、‘海牛’、‘大卡’和‘标杆’叶片数量达到5～6片，直至刈割前叶片数量增加趋势一致，生长速率逐渐降低(图2)。

图2 不同甜高粱品种叶片数动态比较Figure 2 Dynamic comparisons of leaf number among different sweet sorghum varieties

2.3 叶长

不同饲用甜高粱品种第1茬的平均叶长增加持续降低(图3)。6月15日至6月25日，品种‘大奖1230’的叶片最长，7月5日后，品种‘标杆’叶长生长加快，增长速率为28.95%，其余甜高粱品种叶长增长速率均呈降低趋势，平均增长速率为19.00%；7月25日后，‘标杆’叶长增加变快，生长速率为0.47 cm·d−1，其余品种叶长生长速率逐渐降低至叶长基本不再增加。刈割时，品种‘大奖1000’的叶长最长，为121.10 cm，其次是品种‘大卡’，叶长为118.60 cm；品种‘大奖505’的叶片最短，为84.89 cm。

在第2茬中，饲用甜高粱品种‘大奖505’、‘百战’和‘大奖1230’叶片增加较快，8月24日叶长就已接近60 cm，9月24日至10月4日‘大奖1230’叶长增长速率为18.11%，在8个品种中变化最大，而品种‘大奖505’和‘百战’的叶长生长速率持续降低，直至刈割；后批刈割的5个品种‘大奖1000’、‘大奖1180’、‘海牛’、‘大卡’和‘标杆’于9月24日叶长达到40 cm，且叶长生长速率基本一致，增长速度由快变慢(图3)。

图3 不同甜高粱品种叶长动态比较Figure 3 Dynamic comparisons of leaf length among different sweet sorghum varieties

2.4 叶宽

不同饲用甜高粱品种的第1茬平均叶宽动态趋势基本一致(图4)。6月15日至7月5日‘大奖1230’叶宽远高于其余品种，7月5日叶宽就已达到8.21 cm，7月5日至7 月25日叶宽增加先减缓后加快，增长速率由1.80%增加为15.19%。‘大奖505’、‘大奖1000’、‘大奖1180’、‘百战’、‘海牛’、‘大卡’和‘标杆’7个品种中‘大卡’叶宽生长速率最快，生长速率为0.25 cm·d−1，经过一段时间后叶宽高于‘大奖1230’。7月25日后所有品种叶宽增加缓慢。刈割时，‘大奖1230’的叶片宽(9.63 cm)最宽，其次是‘大卡’，叶宽是9.19 cm；‘大奖505’的叶片最窄，为5.84 cm。

第2茬甜高粱(图4)，生长季至刈割，‘大奖1230’的叶片一直最宽，刈割时叶片宽度达到6.50 cm。8 月24日至9月14日‘百战’叶宽增长较快，生长速率为0.17 cm·d−1，‘大奖505’叶宽生长速率一直没有较大变化。后批刈割的5个品种‘大奖1000’、‘大奖1180’、‘海牛’、‘大卡’和‘标杆’的叶片宽度生长速率小，10月14日叶宽平均达到5.49 cm，在此期间叶宽生长速率变化相近，增长速率逐渐变小。

图4 不同甜高粱品种叶宽动态比较Figure 4 Dynamic comparisons of leaf width among different sweet sorghum varieties

2.5 茎粗

第1茬甜高粱不同饲用甜高粱品种的平均茎粗动态趋势基本一致(图5)。6月15日至7 月5日‘大奖1230’茎最粗，增长速率由高变低，7月5日茎粗达到23.65 mm。‘大奖505’、‘大奖1000’、‘大奖1180’、‘百战’、‘海牛’、‘大卡’和‘标杆’7个品种茎粗动态趋势基本一致，‘大卡’茎粗平均生长速率为0.67 mm·d−1，7月5日达到24.05 mm，比‘大奖1230’的茎粗粗。7月5日后，‘大奖1000’和‘大奖1230’茎粗生长速率加快，分别为0.59、0.44 mm·d−1，其余品种动态变化相近，7月15日后所有品种茎粗生长速率逐渐变小。刈割时，‘大奖1230’(30.27 mm)和‘大卡’(31.98 mm)是供试品种中表现最好的两个品种，而‘大奖505’茎最细，为19.96 mm，‘大奖1230’和‘大卡’的茎粗分别为‘大奖505’茎粗的1.52倍和1.60倍。

图5 不同甜高粱品种茎粗动态比较Figure 5 Dynamic comparisonsof stem thickness among different sweet sorghum varieties

‘大奖1230’的茎在第2茬中始终最粗，刈割时，达到23.11 mm，‘百战’和‘大奖505’茎粗动态趋势基本一致，平均生长速率分别为0.10、0.14 mm·d−1(图5)。后批刈割的‘大奖1000’、‘大奖1180’、‘海牛’、‘大卡’和‘标杆’5个品种9月24日茎平均为13.35 mm，刈割前茎动态趋势基本一致，增长速率由高变低。

2.6 不同甜高粱品种生产性能及营养品质的差异

方差分析表明，8个饲用甜高粱品种第1次刈割前平均株高(5.294**)、叶片数(30.647**)、叶长(30.043**)、叶宽(16.932**)、茎粗(8.588**)、鲜草产量(32.049**)、干草产量(26.239**)、CP含量(9.490**)和ADF含量(4.877**)均存在极显著差异(P<0.01)，可以进行多重比较；NDF含量(0.307)和RFV(1.755)无显著差异(P>0.05)，不需要进行多重比较。

2.6.1不同甜高粱品种农艺性能的差异

8个饲用甜高粱品种在整个生育时期内，‘大奖505’植株生长速度较快，和‘大奖1230’、‘百战’提前达到刈割要求，但茎秆细弱，刈割时茎粗不足2 cm，且叶片稀疏、细长；‘大奖1000’刈割时株高排名第2，但茎秆较细，叶片数量较多，叶长、叶宽均表现较好；‘大奖1180’植株高度与茎粗都表现优异，叶片数量丰富且叶部形态特征也表现突出；‘大奖1230’生长发育快且株高和茎粗都表现良好，但叶片数量少，叶长短，叶宽却在所有品种中表现最佳；‘百战’生长速度快，除株高突出之外，叶片数量、叶长、叶宽、茎粗均表现欠佳；‘海牛’茎秆粗壮，叶片数量丰富，但叶长、叶宽表现较差；‘大卡’植株高度表现突出，叶片数量、叶长、叶宽均表现优异；‘标杆’植株高度、叶片数量、叶长、叶宽、茎粗均表现一般(表1)。

表1 甜高粱品种间生产性能的差异Table1 Differencesof the production performancebetween different sweet sorghum varieties

刈割时，8个饲用甜高粱品种的鲜草产量由高到低依次为‘大奖1180’>‘大卡’>‘大奖1230’>‘海牛’>‘标杆’>‘大奖1000’>‘百战’>‘大奖505’，变化范围为24.58～219.70 t·hm−2，其中‘大奖1180’的鲜草产量(219.70 t·hm−2)最高，‘大卡’次之(199.94 t·hm−2)，二者之间无显著差异(P>0.05)，‘大奖1180’显著高于其他6个品种(P<0.05)；‘大卡’显著高于除‘大奖1230’外的其余5个品种(P<0.05)；‘大奖505’鲜草产量(24.58 t·hm−2)最低，显著低于其他品种(P<0.05)。从干草产量看，由高到低依次为‘大卡’>‘大奖1180’>‘大奖1230’>‘海牛’>‘标杆’>‘大奖1000’> ‘百战’>‘大奖505’，‘大卡’的干草产量(53.32 t·hm−2)最高，显著高于其他品种(P<0.05)；‘大 奖1180’(42.43 t·hm−2)次 之，显 著 高 于‘大 奖505’、‘百战’、‘海牛’和‘标杆’(P<0.05)；‘大奖505’的干草产量(9.84 t·hm−2)最低，显著低于除‘百战’外其他品种(P<0.05)。

2.6.2不同甜高粱品种营养品质的差异

8个饲用甜高粱品种中‘大奖1230’的CP含量最高(10.58%)，其次为‘大奖505’(10.27%)，均显著高于品种‘大奖1000’、‘大奖1180’、‘海牛’、‘大卡’和‘标杆’(P<0.05)；品种‘百战’的CP含量与‘大奖1180’、‘海牛’、‘大卡’差异不显著(P>0.05)，‘大奖1000’和‘标杆’的CP含量显著低于其他供试品种(P< 0.05) (表2)。

表2 甜高粱品种间营养品质的差异Table2 Differencesof nutritional quality among different sweet sorghum varieties

‘百战’的ADF含量最低(31.82%)，其次为‘大奖505’(34.99%)和‘标杆’(35.49%)，‘百战’的ADF含量显著低于‘大奖1000’、‘大奖1180’、‘大奖1230’、‘海牛’和‘大卡’ (P<0.05)；‘大卡’的ADF含量最高，为45.71%，与‘大奖1000’、‘大奖1180’和‘大奖1230’无显著差异(P> 0.05)。

8个饲用甜高粱品种间NDF含量、RFV 均无显著差异(P>0.05)，其中NDF含量‘大奖505’最高，‘百战’最低；RFV‘百战’最高，‘大卡’最低。

3 讨论与结论

3.1 8个甜高粱品种生长发育速度

第1茬生长过程中，所有品种苗期生长速度较慢，进入拔节期后明显加快，应该是植物特性所致，而且拔节期光照充足，热量高，甜高粱又作为喜光植物，极大地促进了植株生殖生长。生长后期除‘大奖505’外其他品种生长速度均减缓，可能是生育时期的转变，故而植株高度增加缓慢，而‘大奖505’抽穗较早，所以生长后期株高变化较大。8月4日刈割的‘大奖1000’、‘大奖1180’、‘海牛’、‘大卡’和‘标杆’5个品种中，除‘海牛’外的其余品种均符合慢–快–慢的生长规律，可能是由于‘海牛’属于极晚熟品种[27]。

由于‘大奖505、‘大奖1230’和‘百战’这3个品种第1茬刈割较早，第2茬生长过程中环境条件适宜，雨水充沛，植株生长发育快，刈割的时间同样早于其他品种。后批刈割的‘大奖1000’、‘大奖1180’、‘海牛’、‘大卡’和‘标杆’5个品种再生期间光照时间短，环境温度降低，不利于生长，所以导致植株生长缓慢。

3.2 8个甜高粱品种生产性能的差异及原因

甜高粱在生长过程中，其茎秆和叶片共同影响生物产量。茎是植株的主要支撑系统和收获器官，其高度、粗度和节间长度会影响植株的株型以及植株储存养分的能力，进而影响生产性能[28-29]。甜高粱的株高和茎粗对生物产量影响较大，株高越高，茎粗越粗，生物产量就越高[30]。本研究发现，参试的8个甜高粱品种中，虽然‘大奖1180’的生长速度较慢，茎秆较细，但由于其株高较高、再生性较强，鲜草产量最高，‘大卡’的鲜草产量次之，但其植株茎秆较粗，干草产量最高，这2个品种在该地区适应性良好，而且温度降低对其再生性影响较小，李珊珊等[31]研究也表明‘大卡’很适合在甘肃河西干旱盐碱地种植，说明‘大卡’具有很强的适应性和耐盐性。相反，‘大奖1230’生长速度快，第1茬刈割较早，而且刈割后气温较高，第2茬也生长较快，但其叶片数量少(表2)，影响光合产物合成，鲜草产量居于第3位。‘海牛’和‘标杆’生长发育缓慢，虽然叶片数量、叶长、叶宽和茎粗表现较好，但植株高度不突出，而且再生植株更是受环境因素限制，导致草产量相对较低。‘大奖1000’虽然株高较高，但叶片数量较少，而且叶片窄，降低了光合作用面积，光合产物合成受限，因此草产量较低(排名第6)。‘百战’在植株高度上具有突出优势，但由于叶片数量较少、而且叶长短，进而影响其生产性能，这与周邵东等[32]研究结果一致。‘大奖505’虽与‘大奖1230’提前刈割，但由于株高表现一般，茎粗最低(表2)，直接影响总生物量，鲜草产量显著低于其他品种(P<0.05)，莫负涛等[33]研究结果也表明‘大奖505’在兰州市红古区适应性较差。

3.3 8个甜高粱品种营养品质的差异及原因

根据牧草质量标准，牧草中CP含量越高，NDF和ADF含量越低，其营养价值越高；反之，CP含量越低，NDF和ADF含量越高，则营养价值越低[34]。本研究发现，8个甜高粱品种的NDF含量无显著差异(P> 0.05)。‘大奖505’茎秆最细，ADF含量仅高于‘百战，这与在甜高粱生物产量中，茎秆所占比例越高，则ADF、NDF含量相对越高结果一致；‘百战’的株高、茎粗均大于‘大奖505’，叶片长和宽居中，但ADF含量却最低，这可能与叶片厚度有关。‘海牛’株高最高、叶片多而大，但由于其茎秆较粗，导致ADF含量较高。‘大奖1000’、‘大奖1180’和‘大奖1230’株高较高，且茎秆较粗，显而易见ADF含量相应较高。甜高粱叶片中的CP含量有利于提升牧草品质，饲喂家畜后对于肉品质提升具有重要影响[35]。‘大奖1230’叶片数量丰富，且叶片指标表现优异，所以在所有品种中CP含量最高；‘大奖505’叶片稀疏且叶片指标均较差，但CP含量较高，这是其遗传特性决定的，也与其茎秆细弱有关；‘大奖1180’、‘百战’、‘海牛’、‘大卡’的叶片数量、叶长、叶宽均有一定差异，CP 含量无显著差异(P>0.05)；‘大奖1000’和‘标杆’虽然叶片较多较大，但其CP含量显著低于其他品种(P<0.05)，究其原因，可能是由于叶片较薄，茎叶比高。

本研究结果表明，综合8个甜高粱的农艺性能和营养价值，‘大奖1180’、‘大奖1230’和‘大卡’较为适应甘肃省中部地区的气候条件，草产量与品质较好，可作为该地区示范品种推广种植。