張成君，任生蘭，邊 芳，黃 凱，陳 富，楊 潔，張 明，劉彥明

(定西市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，甘肅 定西, 743000)

燕麥(Avenasativa)是禾本科(Gramineae)燕麥屬(Avena)的一年生草本植物，是一種糧飼兼用型作物[1]，在世界各地廣泛種植，一般分為帶稃型的皮燕麥(A.sativa)和裸粒型的裸燕麥(A.nuda)。我國種植的燕麥以裸燕麥為主，主要集中在西北、西南、華北等地區(qū)的冷涼、高寒地帶，可種植在干旱及半干旱地區(qū)的不同土壤上[2]。燕麥不僅有適口性好、草產(chǎn)量高、粗蛋白和可消化纖維含量高、粗纖維含量較少、家畜喜食等優(yōu)點(diǎn)，而且具有抗旱、耐寒、耐鹽堿、耐貧瘠、適應(yīng)性廣等特點(diǎn)[3-4]，是一種高產(chǎn)、穩(wěn)定、優(yōu)質(zhì)的飼草料作物；燕麥籽粒中含有較高的蛋白質(zhì)、維生素、脂肪、碳水化合物等營養(yǎng)物質(zhì)，可為牛、羊、馬等各類家畜提供能量，是被公認(rèn)的良好精飼料。燕麥全株被應(yīng)用于調(diào)制青干草，籽粒廣泛用于精飼料，對解決農(nóng)牧交錯地帶家畜飼料短缺、天然退化草場補(bǔ)播及草地畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展等方面具有重要意義[5]。

甘肅隴中黃土高原半干旱區(qū)作為典型的雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)，年降水量350～500 mm，是全國燕麥的主要種植區(qū)域之一[6]，其海拔高、日照長、氣溫低、溫差大，為燕麥種植生產(chǎn)提供了得天獨(dú)厚的自然條件[7]，燕麥產(chǎn)業(yè)的發(fā)展對促進(jìn)該地區(qū)農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義。然而，甘肅隴中黃土高原半干旱區(qū)燕麥生產(chǎn)長期存在品種多雜亂、易倒伏、抗逆性差及種質(zhì)資源匱乏等問題，導(dǎo)致種植效益不高，嚴(yán)重阻礙了燕麥產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，要實(shí)現(xiàn)燕麥的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，充分發(fā)揮其在旱作農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和畜牧業(yè)發(fā)展的作用[7]，必須篩選出豐產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、穩(wěn)定、適宜在當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件大面積推廣種植的品種。

近年來，越來越多的學(xué)者對引進(jìn)燕麥品種的生產(chǎn)性能和區(qū)域適應(yīng)性進(jìn)行了大量的品比試驗(yàn)[8-12]，為不同地區(qū)高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)燕麥的選擇提供了大量的實(shí)踐依據(jù)，但主要集中在燕麥草產(chǎn)量、營養(yǎng)品質(zhì)及飼用價值等方面，且以平原、高寒地區(qū)皮燕麥品種的適應(yīng)性評價為主，而對干旱地區(qū)燕麥的農(nóng)藝性狀、群體特征及籽粒營養(yǎng)品質(zhì)的研究卻鮮有報道。我國畜牧業(yè)快速發(fā)展，對飼料的需求越來越大，供需失衡在一定程度上阻礙著畜牧業(yè)的發(fā)展。因此，研究燕麥品種的籽粒產(chǎn)量及其營養(yǎng)價值，并篩選出優(yōu)質(zhì)豐產(chǎn)的飼料型燕麥品種對解決家畜精飼料短缺問題有重要意義。本試驗(yàn)選用9個燕麥品種在隴中黃土高原半干旱區(qū)開展品比試驗(yàn)，對其主要農(nóng)藝性狀、種子產(chǎn)量及籽粒營養(yǎng)品質(zhì)的分析，并應(yīng)用灰色關(guān)聯(lián)度法進(jìn)行綜合評價，旨在篩選出適宜種植在隴中黃土高原半干旱區(qū)的優(yōu)質(zhì)豐產(chǎn)的飼料型燕麥品種，為當(dāng)?shù)匮帑溞缕贩N的推廣和生產(chǎn)利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)在甘肅省定西市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院旱作農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新園(104°27′ E，35°32′ N)進(jìn)行，該地海拔1 920 m，屬典型的溫帶干旱大陸性季風(fēng)氣候，雨養(yǎng)旱作農(nóng)業(yè)區(qū)，年均氣溫7.5～9.6℃，年降水量350～500 mm，年日照時數(shù)1 900～2 100 h，無霜期140～170 d，晝夜溫差大。試驗(yàn)地土壤屬黃綿土，有機(jī)質(zhì)含量為10.11 g·kg-1，全氮含量為0.84 g·kg-1，速效氮含量為56.43 mg·kg-1，速效磷含量為35.43 mg·kg-1，速效鉀含量為195.48 mg·kg-1，pH值為8.03。

1.2 試驗(yàn)材料

供試燕麥品種如表1所示，均由甘肅省定西市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院提供。

表1 試驗(yàn)材料及來源

1.3 試驗(yàn)設(shè)計

田間試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計，3次重復(fù)，小區(qū)面積22.2 m2(11.1 m×2 m)，小區(qū)四周設(shè)保護(hù)行，2019—2020年均在4月上旬播種，人工開溝條播，行距25 cm，播量180 kg·hm-2。播種前一次性施尿素(N)150 kg·hm-2，硫酸鉀(K2O)300 kg·hm-2，磷肥(P2O5)525 kg·hm-2，生育期內(nèi)不追肥、不灌水，田間管理與當(dāng)?shù)卮筇锕芾硪恢隆?/p>

1.4 測定指標(biāo)

農(nóng)藝性狀：參照王柳英[13]的生育期鑒定標(biāo)準(zhǔn)，觀察并記錄燕麥的出苗期、分蘗期、拔節(jié)期、抽穗期、開花期、乳熟期和完熟期。田間收獲前每個小區(qū)隨機(jī)選取10株測量株高和穗長，數(shù)取小穗數(shù)，并進(jìn)行室內(nèi)考種，統(tǒng)計穗粒數(shù)、穗粒重和千粒重等指標(biāo)。

種子產(chǎn)量：完熟期收獲小區(qū)地上部分，晾曬脫粒，稱重測產(chǎn)。

籽粒營養(yǎng)品質(zhì)：采用凱氏定氮法測定粗蛋白含量[14]；采用Megazyme試劑盒測定β-葡聚糖含量[15]；采用雙波長法測定總淀粉含量[16]；采用索氏抽提法測定粗脂肪含量[17]。

1.5 數(shù)據(jù)分析

通過SPSS 19.0軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析，采用Duncan法進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，并用Microsoft Excel 2010作圖。本文農(nóng)藝性狀、種子產(chǎn)量和籽粒營養(yǎng)品質(zhì)均為2019和2020兩年的平均值。用灰色關(guān)聯(lián)度分析對9個燕麥的品種主要農(nóng)藝性狀、種子產(chǎn)量和籽粒營養(yǎng)品質(zhì)進(jìn)行綜合評價，根據(jù)灰色系統(tǒng)理論[18-19]，將供試燕麥品種的所有性狀歸納為一個灰色系統(tǒng)，而每一個性狀是該系統(tǒng)的一個因素，采用灰色關(guān)聯(lián)度分析法進(jìn)行綜合評價。供試燕麥品種以X表示，指標(biāo)以k表示，各供試燕麥品種X在性狀k處的值構(gòu)成比較數(shù)列Xi，X0為構(gòu)建的參考品種。根據(jù)以下公式求得關(guān)聯(lián)系數(shù)、等權(quán)關(guān)聯(lián)度、權(quán)重系數(shù)和加權(quán)關(guān)聯(lián)度。

式中，miniimink|X0(k)—Xi(k)|為二級最小差，maximaxk|X0(k)—Xi(k)|為二級最大差，ρ為分辨系數(shù)，此處取為0.5。n為供試燕麥品種各性狀指標(biāo)的個數(shù)(n=11)，k為性狀；i為品種編號。等權(quán)關(guān)聯(lián)度越大，表明該品種與參考品種的相似程度越高，其綜合性狀也就越好，而各指標(biāo)在評價燕麥品種農(nóng)藝性狀、種子產(chǎn)量籽粒品質(zhì)中的貢獻(xiàn)率不同，因此，為了客觀、全面評價供試燕麥品種的農(nóng)藝性狀、種子產(chǎn)量和籽粒營養(yǎng)價值，需通過加權(quán)關(guān)聯(lián)度對供試燕麥品種的農(nóng)藝性狀、種子產(chǎn)量和籽粒營養(yǎng)價值進(jìn)行綜合評價。

2 結(jié)果與分析

2.1 生育期觀測

由表2可知，9個燕麥品種在2019—2020年均能順利完成其生長發(fā)育。2019年供試燕麥品種因播種期間土壤墑情較差，導(dǎo)致出苗時間較以往推遲，出苗時間在22～27 d，‘白燕18號’出苗最早(4月23日)，‘迪燕1號’出苗最晚(4月28日)，較‘白燕18號’晚5 d。生育期最短的是‘白燕16號’，為101 d，最先進(jìn)入完熟期，其余品種間同一生育時期差異不明顯，生育期在105～111 d之間，均為中熟品種。2020年供試燕麥品種播種期間土壤墑情與2019年相比較好，出苗時間在13～15 d，出苗期保持相對一致，‘白燕16號’和‘白燕18號’出苗最早(4月14日)，‘迪燕1號’出苗最晚(4月16日)，生育期最短的是‘白燕16號’，為105 d，生育期最長的是‘魏都莜5號’和‘晉燕18號’，為113 d，二者相差8 d。9個燕麥品種在2019與2020年間生育期差異不明顯。

表2 不同燕麥品種生育期

2.2 農(nóng)藝性狀和種子產(chǎn)量的比較

9個燕麥品種農(nóng)藝性狀間存在顯著差異(P<0.05)(表3)。‘迪燕1號’的株高最高(150.00 cm)，穗長最長(30.50 cm)，其株高除與‘張莜8號’‘張莜9號’和‘晉燕17號’無顯著差異外，顯著高于其他燕麥品種(P<0.05)，其穗長顯著高于其他燕麥品種(P<0.05)；‘迪燕1號’的小穗數(shù)最多(45.73個)，‘白燕18號’的小穗數(shù)最少(23.63個)，比前者低48.33%；‘魏都莜5號’的穗粒數(shù)最多(128.83粒)，顯著高于除‘白燕16號’以外的其他品種(P<0.05)；穗粒重變化范圍為1.49～2.84 g，相差1.91倍，其中‘魏都莜5號’的穗粒重最大(2.84 g)，顯著高于除‘晉燕17號’和‘白燕16號’以外的其他品種(P<0.05)；‘張莜8號’的千粒重最高，為28.20 g，顯著高于其他品種(P<0.05)，大多數(shù)品種的千粒重在21.30～25.50 g之間；‘晉燕17號’種子產(chǎn)量最高(2 500.00 kg·hm-2)，顯著高于除‘壩莜18號’和‘魏都莜5號’以外的其他品種(P<0.05)，‘迪燕1號’最低(1734.20 kg·hm-2)，較‘晉燕17號’低了30.62%。

表3 不同燕麥品種農(nóng)藝性狀和種子產(chǎn)量的差異

2.3 籽粒營養(yǎng)品質(zhì)比較

不同燕麥品種籽粒營養(yǎng)品質(zhì)差異顯著(P<0.05)(圖1)。燕麥籽粒粗蛋白含量為15.95%～18.75%，β-葡聚糖含量為3.75 %～4.37%，淀粉含量為50.64%～53.68%，粗脂肪含量為4.76%～6.35%。其中‘張莜9號’的粗蛋白含量最高，達(dá)18.75%，顯著高于除‘迪燕1號’以外的其他品種(P<0.05)，‘晉燕17號’的粗蛋白含量最低，為15.95%，顯著低于其他品種(P<0.05)，較‘張莜9號’低了14.93%；‘壩莜18號’的β-葡聚糖含量最高，達(dá)4.37%，‘晉燕17號’次之，為4.28%，且‘壩莜18號’和‘晉燕17號’的β-葡聚糖含量顯著高于除‘白燕18號’以外的其他品種(P<0.05)；‘白燕16號’和‘晉燕17號’的淀粉含量最高，均為53.68%，顯著高于除‘張莜8號’以外的其他品種(P<0.05)；‘壩莜18號’的粗脂肪含量最高，達(dá)6.35%，顯著高于除‘白燕18號’以外的其他品種(P<0.05)，‘張莜9號’的粗脂肪含量最低，為4.76%，較‘壩莜18號’低了25.04%。

圖1 不同燕麥品種籽粒品質(zhì)的差異

2.4 綜合評價

供試燕麥品種的主要農(nóng)藝性狀、種子產(chǎn)量和籽粒營養(yǎng)品質(zhì)性狀指標(biāo)因計量單位不同，缺乏相應(yīng)的可比性，為保證其具有同等性和客觀性，需對各指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理[20]。本試驗(yàn)對各燕麥品種的株高、穗長、小穗數(shù)、穗粒數(shù)、穗粒重、千粒重、種子產(chǎn)量、粗蛋白、β-葡聚糖、總淀粉和粗脂肪11個指標(biāo)進(jìn)行Min-max標(biāo)準(zhǔn)化法進(jìn)行無量綱化處理，根據(jù)公式計算得到相應(yīng)的關(guān)聯(lián)系數(shù)(表4)，在通過關(guān)聯(lián)度公式得到供試燕麥品種的等權(quán)關(guān)聯(lián)度(表5)。

表4 不同燕麥品種的關(guān)聯(lián)系數(shù)及權(quán)重

供試燕麥品種各指標(biāo)在農(nóng)藝性狀、種子產(chǎn)量和籽粒營養(yǎng)品質(zhì)中的重要性不同，根據(jù)權(quán)重系數(shù)公式得出各指標(biāo)的權(quán)重:總淀粉(0.121 8)>粗蛋白(0.107 9)>β-葡聚糖(0.102 6)>株高(0.101 7)>種子產(chǎn)量(0.093 7)>粗脂肪(0.085 5)>千粒重(0.085 2)>穗粒重(0.078 7)>穗長(0.078 0)>小穗數(shù)(0.072 9)>穗粒數(shù)(0.072 0)。在根據(jù)加權(quán)關(guān)聯(lián)度公式得到供試燕麥品種的加權(quán)關(guān)聯(lián)度(表5)。

根據(jù)灰色關(guān)聯(lián)度的加權(quán)分析原則，加權(quán)關(guān)聯(lián)度較全面考慮了各指標(biāo)對綜合評價的貢獻(xiàn)不一致，使結(jié)果更加合理，加權(quán)關(guān)聯(lián)度排序越靠前，其綜合性狀越好。由表5可知，供試燕麥品種‘晉燕17號’的加權(quán)關(guān)聯(lián)度最大(0.7740)，表明其綜合性狀最好，如種子產(chǎn)量和淀粉含量最高，分別為2 500.00 kg·hm-2和53.68%；其次‘魏都莜5號’和‘迪燕1號’的綜合性狀較好，加權(quán)關(guān)聯(lián)度分別為0.727 3和0.718 8；而‘白燕18號’的綜合性狀較差，加權(quán)關(guān)聯(lián)度為0.616 2；‘白燕16號’、‘壩莜18號’、‘張莜8號’、‘張莜9號’和‘晉燕18號’綜合性狀處于中間水平，加權(quán)關(guān)聯(lián)度的變化范圍為0.648 3～0.706 2。加權(quán)關(guān)聯(lián)度分析結(jié)果與等權(quán)關(guān)聯(lián)度分析結(jié)果基本一致。

表5 不同燕麥品種的關(guān)聯(lián)度及排序

3 討論

3.1 生育期

在水熱條件適宜的情況下，播種8～10 d后燕麥即可出苗[21]，本試驗(yàn)中，2019年參試燕麥品種出苗時間在22～27 d，主要是播種期間當(dāng)?shù)赝寥缐勄檩^差、氣溫較低，影響了燕麥種子的萌發(fā)，導(dǎo)致出苗時間較往年推遲，楊發(fā)林等[22]研究也得出過相似的結(jié)果。生育期是評價燕麥品種對試驗(yàn)區(qū)域環(huán)境適應(yīng)性的重要指標(biāo)之一。本試驗(yàn)中，不同燕麥品種的生育期在101～113 d，在隴中黃土高原半干旱區(qū)均能夠正常成熟，兩年的生長發(fā)育期也沒有明顯的差異，不存在晚熟及成熟不了的品種，與南銘等[3]在甘肅中部引洮灌區(qū)不同燕麥品種適應(yīng)性的研究得到的結(jié)果相似，說明類似生態(tài)區(qū)種植對燕麥生育期的影響并不明顯。

3.2 農(nóng)藝性狀及種子產(chǎn)量

株高既是衡量牧草生長發(fā)育狀況的重要標(biāo)準(zhǔn)，也是反映其生產(chǎn)能力的常用指標(biāo)[23]。本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，供試9個燕麥品種的株高介于110.6～150.0 cm之間，略低于楊海磊等[24]在肅南地區(qū)的報道結(jié)果，但高于孫建平等[23]在晉北農(nóng)牧交錯區(qū)的研究結(jié)果，可能是由于燕麥生境條件的差異過大所致。燕麥生產(chǎn)性能包括產(chǎn)量、株高及生長情況等，而種子產(chǎn)量是生產(chǎn)性能高低的具體體現(xiàn)[25]。本試驗(yàn)中，9個燕麥品種中種子產(chǎn)量范圍在1 734.20～2 500.00 kg·hm-2之間，明顯低于彭先琴等[12]在川西北高寒地區(qū)燕麥2 250～3 750 kg·hm-2的研究結(jié)果，說明隴中半干旱地區(qū)與川西北高寒地區(qū)種植對于燕麥種子產(chǎn)量影響較大。研究指出，燕麥種子產(chǎn)量的構(gòu)成因素包括穗長、小穗數(shù)和千粒重等，這些因素的差異均會使種子產(chǎn)量的高低受到影響。本試驗(yàn)中，‘魏都莜5號’和‘晉燕17號’的穗粒數(shù)和穗粒重均較高，其種子產(chǎn)量也高于其他品種，可能由于燕麥籽粒的飽滿度及穗部的緊實(shí)度不同，從而對種子產(chǎn)量產(chǎn)生不同影響[25]。千粒重作為種子質(zhì)量的重要指標(biāo)，標(biāo)志著種子的發(fā)育程度，千粒重越高，種子越飽滿。本試驗(yàn)中，‘張莜8號’的千粒重顯著高于其他品種，種子大而飽滿，種子質(zhì)量相對較高。相同栽培條件下，品種不同，其性狀變現(xiàn)差異很大，且不同燕麥品種對小穗數(shù)和穗粒數(shù)有極顯著的影響[26]，本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，9個燕麥品種在隴中黃土高原半干旱區(qū)的穗長、小穗數(shù)、穗粒數(shù)和穗粒重等性狀表現(xiàn)均不同，是由于燕麥品種本身遺傳特性差異所致。

3.3 籽粒營養(yǎng)品質(zhì)

燕麥籽粒中豐富的蛋白質(zhì)、脂肪、β-葡聚糖和礦物元素等營養(yǎng)物質(zhì)可為各類家畜提供能量及營養(yǎng)[12]。粗蛋白是飼料作物中含氮物質(zhì)的總和，是決定籽粒營養(yǎng)品質(zhì)的重要指標(biāo)[27]。本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，9個燕麥品種籽粒粗蛋白含量的變化范圍為15.95%～18.75%，苗玉紅等[28]的研究也得出過相似的結(jié)果，說明燕麥籽粒蛋白含量受其自身遺傳特性限制，研究區(qū)域和品種對燕麥籽粒蛋白含量變化影響不大。燕麥籽粒中β-葡聚糖含量高低與自身遺傳特性有關(guān)，許多研究也表明了燕麥籽粒β-葡聚糖含量有明顯的遺傳差異[29]。本試驗(yàn)中，供試燕麥品種籽粒β-葡聚糖含量變化范圍為3.75%～4.37%，這與Doehlert等[30]研究結(jié)果相接近，即不同燕麥品種籽粒的β-葡聚糖含量為3.00%～7.43%。‘壩莜18號’的β-葡聚糖含量最高，為4.37%，略低于姜超等[31]在晉北地區(qū)的研究結(jié)果，燕麥生境條件差異可能會導(dǎo)致β-葡聚糖含量不同。籽粒中碳水化合物可以代謝成葡萄糖、提供機(jī)體能量及維持反芻動物瘤胃健康高效的發(fā)酵，而淀粉既是籽粒中占比最大的碳水化合物，也是衡量燕麥籽粒營養(yǎng)價值的常見指標(biāo)。本研究中，參試燕麥品種的淀粉含量介于49.22%～53.68%之間，‘白燕16號’和‘晉燕17號’的淀粉含量最高，均為53.68%，這與南銘等[11]在西北半干旱區(qū)種植燕麥品種的淀粉含量相近，說明類似生態(tài)區(qū)種植對燕麥籽粒淀粉含量影響不大。脂類具有維持體溫、提供能量以及對脂溶性維生素促進(jìn)吸收的作用，因此飼料作物中脂肪含量對家畜能量的提供很重要。本研究中粗脂肪含量比柴繼寬等[32]在甘肅二陰區(qū)報道的結(jié)果略低，這可能是由于燕麥的品種不同和生長環(huán)境差異較大造成的。

3.4 利用灰色關(guān)聯(lián)度綜合評價

燕麥品種的優(yōu)劣性和適應(yīng)性并不能由單一的生產(chǎn)性能或營養(yǎng)成分指標(biāo)決定，而是各種性狀的綜合表現(xiàn)，因此需要將多個性狀指標(biāo)進(jìn)行綜合分析。而灰色關(guān)聯(lián)度法能夠綜合考慮分散信息，使得到的結(jié)果更加準(zhǔn)確、可靠，明確了燕麥各性狀指標(biāo)的相對重要性，且與試驗(yàn)表現(xiàn)較吻合，能綜合判別出品種的優(yōu)劣，有效克服單項比較分析的缺點(diǎn)，從而篩選出適宜在本地區(qū)種植推廣的優(yōu)良燕麥品種[33-34]。因此本試驗(yàn)運(yùn)用灰色關(guān)聯(lián)度法，選取7個主要農(nóng)藝性狀和4個主要營養(yǎng)性狀指標(biāo)，比較全面、準(zhǔn)確的反映了引進(jìn)燕麥品種的綜合性狀。然而，本試驗(yàn)未將各供試燕麥品種在該地區(qū)的飼用性能以及抗逆性等因子考慮進(jìn)去，對此將在后續(xù)試驗(yàn)中加強(qiáng)對燕麥品種的分析與觀察，以期為隴中黃土高原干旱區(qū)引進(jìn)優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的燕麥品種提供理論依據(jù)。

4 結(jié)論

‘晉燕17號’‘魏都莜5號’和‘迪燕1號’3個燕麥品種的綜合性狀較好，適宜在隴中半干旱地區(qū)大面積推廣種植；‘白燕16號’‘壩莜18號’‘張莜8號’‘張莜9號’和‘晉燕18號’這5個品種有待進(jìn)一步繼續(xù)種植、觀察與評價；‘白燕18號’綜合表現(xiàn)較差，引種時需謹(jǐn)慎考慮。