曹立娟，张顺香，姚亚妮，王 斌，李满有，沈笑天，谢应忠，兰 剑

（1. 宁夏大学农学院, 宁夏 银川 750021；2. 隆德县城关畜牧兽医工作站, 宁夏 固原 756000；3. 固原市原州区农村实用技术培训中心, 宁夏 固原 756000）

青贮玉米(Zea mays)具有产量高、耐贮存、品质优等特点，是畜牧业发展中最重要、最经济的饲草作物之一[1-3]。近年来，随着国家大力推动“粮改饲”，青贮玉米种植面积越来越多，在奶牛、肉牛和肉羊的养殖中所占的地位也越来越高[4-6]。宁夏作为我国重要的畜牧业基地之一，草食家畜饲养量呈逐年增长态势，饲草需求量增大，但市面上可选品种多，产量参差不齐，在青贮玉米种植时品种选择混乱，致使饲草总量不足，草畜不平衡[7]。筛选适宜宁夏雨养区种植的青贮玉米是提高饲草供给能力的重要途经。因此，研究适宜宁夏雨养区的青贮玉米品种对宁夏畜牧业的发展具有重要意义。

不同品种青贮玉米对环境的适应性和生长能力存在较大的差异[8-9]。在我国西北、东北、西南等地区的引种试验中得出，在不同种植方式和环境条件下，不同品种青贮玉米的农艺性状和饲草品质也表现出明显的差异性，适宜栽培品种也不尽相同[10-11]。闫慧颖等[12]在青海旱地对‘金穗3号’、‘金凯3号’和‘豫玉22号’进行引种试验，证明综合评价最好的青贮玉米品种是‘豫玉22号’。郭耿伟等[13]研究表明，‘新沃2号’和‘TY30291’最适宜在新疆地区种植。王国栋等[14]研究认为，甘肃中部高寒区适应性强的饲用玉米品种为‘金凯5号’和‘陇单4号’。李德锋等[15]认为，在中原地区种植青贮玉米，‘CK732’、‘京单28’和‘雅玉青贮26’品种的产量、营养品质最高。有关宁夏青贮玉米引种栽培的研究也有报道，林语梵等[16]研究表明，‘CLO135’是宁夏黄灌区最具有种植潜力的专用型青贮玉米。因此，本研究以14个青贮玉米品种为研究对象，连续两年在田间开展生产性能观测和品质的测定，利用主成分分析方法对14个青贮玉米品种进行综合评价，以期为该区域青贮玉米品种选择提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验在固原市隆德县许沟村(35°21′ N，106°47′ E，海拔2 021.62 m)进行，该区属于典型的半干旱雨养农业区，年日照时数2 330.9 h，年平均气温6 ℃以上。无霜期120～150 d，常年降水量在450～600 mm(图1)。2019年降水量达581.3 mm，2020年降水量为493 mm。试验土地pH 8.5，碱解氮、速效磷、速效钾和有机质的含量分别为66 mg·kg-1、13.2 mg·kg-1、98 mg·kg-1和8.4 g·kg-1。前茬作物是青贮玉米。

图1 试验地降水量Figure 1 Precipitation at the trial site

1.2 试验材料及试验设计

供试14个青贮玉米品种均由隆德县畜牧中心提供，且14个青贮玉米品种在宁夏雨养区生长状况良好且均能成熟，详细信息如表1所列。

表1 青贮玉米详细信息Table 1 Silage corn details

试验于2019年4月-2020年10月进行，试验采用随机区组设计，处理为14个不同品种青贮玉米，每个品种设置3个小区重复，总计42个小区，小区面积是80 m2(8 m × 10 m)，小区间隔为2 m。青贮玉米种植模式为双沟三垄覆膜种植，播种方式是点播，行距为55 cm，株距为24 cm，每穴播种1粒，每公顷75 795穴。播种前施农家肥7 500 kg·hm-2，在生育期内除草2次，拔节期追施一次尿素300 kg·hm-2(总氮 ≥ 46.4%)。

1.3 测定指标及方法

1.3.1农艺性状及产量测定

植株性状：在青贮玉米乳熟期进行数据采集，测定株高、茎粗、叶片数3项农艺性状。每小区随机取30株进行统计。

茎秆强度：于各小区随机选30株，并用茎秆强度仪(YYD-1)来测定其1 ～ 4节和5 ～ 7节茎秆强度。

含水量：每个小区中随机选取10株，全株粉碎。然后随机取样1.0 kg左右，装入布袋，称鲜重，在105 ℃下杀青30 min后65 ℃烘干至恒重，称得干重，并依此计算含水量。

鲜草产量：于各小区随机选9个1 m样段收鲜草，立即称量即是鲜草产量，随后换算成公顷鲜草产量。

干物质产量：测产时每品种取两整株，切碎称重后记录数值，再将样品放入鼓风干燥箱，105 ℃杀青1 h，再65 ℃烘干至恒重并称重，计算干物质产量。

1.3.2营养成分测定

茎秆糖锤度：在每个小区内随机选取10株，用手持数显糖量计测定。

营养品质测定：于各小区随机选取300 g鲜草样品，剪成3～5 cm长的小段，放在105 ℃的烘箱中48 h烘至恒重。把烘干样品粉碎，过0.45 mm筛。参照《饲料分析及饲料质量检测技术》[17]测定粗蛋白(crude protein, CP)、中性洗涤纤维(neutral detergent fiber, NDF)、酸性洗涤纤维(acid detergent fiber, ADF)以及淀粉(starch)含量。利用中性和酸性洗涤纤维含量来计算饲料相对饲喂价值(relative feed value, RFV)[18]。

1.4 数据处理与统计方法

用Excel 2013软件对数据进行整理，用SPSS 22.0软件进行单因素方差分析，采用Duncan法进行多重比较，用Origin 2018作图，并用SAS 9.4软件对青贮玉米的14个指标的两年平均值进行主成分分析(principal component analysis, PCA)。

2 结果与分析

2.1 不同品种青贮玉米农艺性状及生产性能比较

2019年株高最高的是ZX618，达到311.7 cm，显著高于其他品种(P＜ 0.05)，最低的是YY238，二者相差150.2 cm (图2)。2020年株高大于300 cm的品种有8个，占参试品种的57.1%，其中，株高最高的是XM798，最低的是ZD12，二者相差68.52 cm。2019年茎粗最大的是ND40，其次是SN211，分别达到29.64和29.37 mm，显著高于其他品种(P＜ 0.05)；最小的是YY238，仅有17.36 mm。2020年茎粗最大的是SN211，达到30.52 mm；其次是BL2900，为28.04 mm；JG50最小，仅有23.34 mm。2019和2020年1～4节茎秆强度最大的品种均是SN211，分别达到81.23和79.23 N；最小的都是TY53，仅有55.16和53.3 N。2019年5～7节茎秆强度最大是ZX618，达到49 N；WYNo.3次之，为41.9 N；最小的为ND40，仅有32.46 N。2020年5～7节茎秆强度最大的是SN211，达到54.82 N；ND46次之，为52.47 N；最小的是TY168，仅有33.2 N。2019和2020年叶片数最多的均是SN211，都达到15片·株-1，2019年叶片数最少的是TY53，2020年最少的是BL2900。2019和2020年水分含量在60%～70%的品种均有11个，占参试品种的78.6%，其中，水分含量在65%～70%的品种均有6个，占参试品种的42.9%，分别是SN211、ZX618、ND46、JG50、BL2900、ND40。两年鲜草产量大于90 000 kg·hm-2的品种有4个，分别为JG50、ND46、WYNo.3和TY168，其中，鲜草产量最高的是JG50，最低的为YY238。两年干物质产量最高是JG50，显著高于其他品种(P＜ 0.05)，最低的是YY238。

图2 不同品种青贮玉米农艺性状及生产性能比较Figure 2 Comparison of the agronomic characteristics and production performance of different silage corn varieties

2.2 不同品种青贮玉米营养价值比较

2019年株高最高的是ZX618，达到311.7 cm，显著高于其他品种(P＜ 0.05)，最低的是YY238，二者相差150.2 cm (图3)。2020年株高大于300 cm的品种有8个，占参试品种的57.1%，其中，株高最高的是XM798，最低的是ZD12，二者相差68.52 cm。2019年茎粗最大的是ND40，其次是SN211，分别达到29.64和29.37 mm，显著高于其他品种(P＜ 0.05)；最小的是YY238，仅有17.36 mm。2020年茎粗最大的是SN211，达到30.52 mm；其次是BL2900，为28.04 mm；JG50最小，仅有23.34 mm。2019和2020年1～4节茎秆强度最大的品种均是SN211，分别达到81.23和79.23 N，最小的都是TY53，仅有55.16和53.3 N。2019年5～7节茎秆强度最大是ZX618，达到49 N，WYNo.3次之，为41.9 N，最小的为ND40，仅有32.46 N。2020年5～7节茎秆强度最大的是SN211，达到54.82 N，ND46次之，为52.47 N，最小的是TY168，仅有33.2 N。2019和2020年叶片数最多的均是SN211，都达到15片·株-1，2019年叶片数最少的是TY53，2020年最少的是BL2900。2019和2020年水分含量在60%～70%的品种均有11个，占参试品种的78.6%，其中，水分含量在65%～70%的品种均有6个，占参试品种的42.9%，分别是SN211、ZX618、ND46、JG50、BL2900、ND40。两年鲜草产量大于90 000 kg·hm-2的品种有4个，分别为JG50、ND46、WYNo.3和TY168，其中，鲜草产量最高的是JG50，最低的为YY238。两年干物质产量最高是JG50，显著高于其他品种(P＜ 0.05)，最低的是YY238。

图3 不同品种青贮玉米营养价值比较Figure 3 Comparison of the nutritional value of different silage corn varieties

2.3 不同品种青贮玉米综合评价

对青贮玉米14个指标进行PCA分析，在特征值大于1的前提下，提取出5个主成分，贡献率分别为36.82%，19.93%、12.73%、9.20%和8.35%。累计方差贡献率达到87.03%，解释了总体信息的87.03% (表2)。

表2 各主成分初始特征值和贡献率Table 2 The eigenvalues and contribution rate of the principal components

在主成分1中，载荷较高且为正值的性状包括含水量、鲜草产量、干物质产量、相对饲喂价值，载荷值分别为0.849、0.795、0.795和0.733，可称为混合因子(表3、图4)。载荷较高且为负值的性状为酸性洗涤纤维，载荷值为-0.658，说明酸性洗涤纤维与含水量、鲜草产量、干物质产量和相对饲喂价值负相关，且含水量、鲜草产量、干物质产量和相对饲喂价值之间正相关关系，符合相关性分析结果；在主成分2中，载荷较高且为正值的性状为淀粉和茎秆糖锤度，载荷值分别为0.903和0.798，可称为淀粉-糖锤度因子。载荷较高且为负值的性状为粗蛋白，载荷值为-0.789，这说明淀粉和茎秆糖锤度正相关关系，且二者与粗蛋白负相关关系；在主成分3中，载荷较高且为正值的性状为1～4节茎秆强度，载荷值为0.556，可称为茎秆强度因子；在主成分4中，载荷较高且为负值的性状为株高，载荷值为-0.746，可称为产量因子。在主成分5中，载荷较高且为正值的性状为中性洗涤纤维，载荷值为0.463。

图4 不同品种青贮玉米双谱图Figure 4 Bispectrum of different silage corn varieties

通过各指标载荷值大小(表3)将原始数据标准化后导入主成分计算模型[19]，可以得出公因子值(表4)，将公因子代入Y= (36.815Y1+ 19.934Y2+ 12.728Y3+9.197Y4+ 8.354Y5)/87.027中，得出14个不同青贮玉米品种综合得分，排名由高到低依次为SN211、ND46、ZX618、JG50、WYNo.3、XM798、TY168、ZYD32、ZD12、ND40、QS30、BL2900、TY53 和YY238。

表3 主成分对应的载荷矩阵Table 3 Load matrix corresponding to the principal component

表4 不同青贮玉米品种综合排名Table 4 Comprehensive ranking of the different silage corn varieties

3 讨论

株高、茎粗是评价青贮玉米生产性能的重要指标[20-22]，能直观反映青贮玉米生长状况。本研究中，株高值最大的品种是‘种星618’、‘西蒙798’和‘屯玉168’。茎粗最大的品种是‘SN211’、‘百绿2900’和‘银玉238’。鲜草产量较高的品种里株高和茎粗表现最好的品种是‘屯玉168’、‘SN211’、‘西蒙798’和‘种星618’，但鲜草产量排在前3的品种株高和茎粗并不是最高的，这可能与青贮玉米的倒伏性有关[23]。

饲草产量是青贮玉米生产中的重要指标，可直观反映青贮玉米品种的生产性能和适应性[24]。本研究发现，14个青贮玉米品种的鲜草产量由高到低的顺序为‘金刚50’、‘宁单46’、‘文玉3号’、‘屯玉168’、‘宁单40’、‘强盛30’、‘SN211’、‘西蒙798、种星618’、‘正大12’、‘铁研53’、‘百绿2900’、‘中原单32’和‘银玉238’。同时，有学者认为获得最佳品质青贮饲料的含水量在65%～70%[25]，本研究中，含水量在65%～70%的品种有‘SN211’、‘种星618’、‘宁单46’、‘金刚50’、‘百绿2 900’和‘宁单40’。因此，从鲜草产量和水分综合来看，‘金刚50’、‘宁单46’、‘宁单40’和‘SN211’是雨养区最佳适宜种植品种。另外，本研究还表明，2020年青贮玉米产量整体高于2019年，这可能是因为，尽管2019年总降水量高于2020年，但2020年玉米生育期(5月 - 9月)降水量高于2019年，玉米在不同生育阶段对水分的敏感度是不同的，在作物发育过程中，缺水会造成作物产量下降，抽雄乳熟阶段是影响产量和需水的关键期[26]，而灌浆期水分胁迫也会降低光合作用，导致作物早衰[27]。如，Michael等[28]研究表明，玉米产量受干旱影响最大，会导致玉米减产3.0%～10.4%。

青贮玉米在生长过程中经常会出现倒伏现象[22]，不同程度的倒伏不仅会显著降低产量，而且对机械的收割效率以及牧草品质造成极大影响[29]。茎秆强度作为衡量青贮玉米抗倒伏性的重要指标，与抗倒伏能力呈极显著相关关系[30]。刘晓等[31]和刘建宁等[10]研究表明，株高越高，抗倒伏能力越差，本研究发现，株高最高的‘种星618’和‘西蒙798’，分别达313.18 和301.13 cm，但其茎秆强度并不是很高，与前人研究结果一致，说明植株过高的品种抗倒伏性差，所以选择青贮玉米品种时，并非株高越高越好，还应该看它的茎秆强度。在本研究中，1～4和5～7节茎秆强度最大的品种是‘SN211’，产量为85 468.5 kg·hm-2，茎粗为29.95 mm，显著高于其他品种，说明茎粗越大，茎秆强度就越大，玉米茎秆不容易折断，茎粗越小，茎秆强度就越小，玉米茎秆易折断，会阻碍土壤水分、营养物质和光合产物的运输，进而导致产量降低[32]。

茎秆糖锤度是评价青贮玉米适口性的一个重要指标。而糖作为玉米青贮过程中乳酸菌的发酵底物，茎秆含糖量的多少直接影响青贮玉米的饲料品质和效果[33-34]，本研究发现14个青贮玉米茎秆糖锤度范围在2.09%～9.14%，其中，含糖量最高的品种是‘银玉238’和‘文玉3号’，分别达到9.14%和8.58%，有助于提高玉米青贮饲料的营养品质。青贮玉米中淀粉作为家畜日粮的主要能量来源，其含量的高低不仅能够减少其他饲料的添加，还可以降低成本[4]。在本研究中，‘银玉238’、‘SN211’的淀粉含量均大于30%，达到特等青贮玉米等级。此外，也有学者提出淀粉含量与相对饲喂价值正相关[35]，本研究发现‘银玉238’、‘SN211’的相对饲喂价值较大部分青贮玉米高，与前人研究结果相似。

青贮玉米的粗蛋白、中性和酸性洗涤纤维含量以及相对饲喂价值是评定其营养品质的关键指标。目前，市场上一级青贮玉米划分标准为CP ＞ 7%，NDF ＜45%，ADF ＜ 23%，二级青贮玉米CP ＞ 7%，NDF ＜50%，ADF ＜ 26%[10]，在本研究中，综合两年数据，只有‘西蒙798’的CP含量低于7%，其他品种CP含量均高于7%，达到国家一级青贮玉米标准。NDF含量变化范围为39.72%～48.19%，ADF含量变化范围为25.59%～35.29%，从NDF含量来看，14个青贮玉米品种均达到国家二级青贮玉米标准，结合CP、NDF和ADF含量来看，只有宁单46达到国家一级青贮玉米标准。将NDF和ADF通过预测模型计算得到的相对饲喂价值越高表明饲用价值越大[36]。本研究中相对饲喂价值最高的青贮玉米为‘金刚50’，‘种星618’次之，可作为宁夏雨养区优质青贮玉米品种推广种植。

4 结论

14个青贮玉米品种在宁夏雨养区生长状况良好且均能成熟，农艺性状、产量最好的5个品种分别为‘金刚50’、‘宁单46’、‘文玉3号’、‘屯玉168’和‘铁研53’；营养品质较好的5个品种分别为‘宁单46’、‘种星618’、‘金刚50’、‘文玉3号’和‘SN211’，将农艺性状、产量和营养价值经PCA综合评价得出‘金刚50’、‘宁单46’和‘文玉3号’适合在宁夏雨养区进行推广种植。