景 芳,南 銘,劉彥明,陳 富,邊 芳,任生蘭,張成君

(1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院,甘肅 蘭州 730070;2.甘肅省定西市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院,甘肅 定西 743000;3.甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所,甘肅 蘭州 730070)

燕麥(Avenasativa)是一種糧飼兼用型作物,飼用燕麥具有產(chǎn)量高、適口性好、消化率高、礦質(zhì)元素豐富、營養(yǎng)品質(zhì)優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn)[1]。經(jīng)過長期種植和引種馴化,燕麥對干旱、寒冷氣候和貧瘠土壤具有較強(qiáng)的適應(yīng)性[2],在世界范圍內(nèi)廣泛種植。根據(jù)中商產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),2013—2020年,我國燕麥種植面積從19萬hm2增加到52.5萬hm2,燕麥產(chǎn)量由23.5萬t增加到62.5萬t。然而,目前我國燕麥飼草產(chǎn)量遠(yuǎn)不能滿足畜牧業(yè)快速發(fā)展的需求。燕麥飼草產(chǎn)量供不應(yīng)求,致使大量優(yōu)質(zhì)燕麥依賴歐、美國家的進(jìn)口,自2015年至2020年,我國燕麥干草進(jìn)口量從15.15萬t增加到33.5萬t[3]。為了我國飼草產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展,降低對進(jìn)口燕麥的依賴性,當(dāng)前亟需解決的關(guān)鍵問題是提高燕麥飼草產(chǎn)量。

飼草產(chǎn)量不僅與品種關(guān)系密切,環(huán)境條件和栽培技術(shù)也對其有較大影響,其中適宜的種植密度是影響作物生長發(fā)育的重要栽培措施。種植密度通過影響植株個(gè)體對單位面積內(nèi)水、肥、氣、熱等資源的競爭,從而影響體內(nèi)的物質(zhì)分配。適宜的種植密度是影響作物產(chǎn)量、物質(zhì)分配和營養(yǎng)品質(zhì)的重要因素[4]。眾多研究表明,受區(qū)域氣候、栽培措施、土壤條件等因素的共同影響,不同燕麥品種的適宜種植密度不同,同一燕麥品種在不同地區(qū)的適宜種植密度也不完全一致[5-8]。

目前,病害是燕麥生產(chǎn)中面臨的主要限制因素,其中紅葉病是燕麥主產(chǎn)區(qū)的主發(fā)病害,白粉病則是禾本科植物上危害較為嚴(yán)重的真菌性病害之一[9]。病害的發(fā)生影響了植株生長發(fā)育,降低了飼草品質(zhì)和產(chǎn)量,減少了經(jīng)濟(jì)效益[10-11]。此外,燕麥生長期內(nèi)植株密度過大,導(dǎo)致植株莖稈長勢纖弱,在遭遇極端天氣時(shí)容易發(fā)生倒伏[12],這也在一定程度上惡化了單位空間內(nèi)生長環(huán)境,加重了病害發(fā)生。已有研究表明,植物病害的發(fā)生程度與種植密度密切相關(guān),種植密度的增加為植株病害的發(fā)生和流行提供了有效傳播途徑[13-14]。

近年來,隨著“糧改飼”工作的推進(jìn),我國隴中黃土高原地區(qū)被列為重點(diǎn)試點(diǎn)區(qū),燕麥種植面積約4萬hm2,其中飼用燕麥占40%以上[15]。然而,隴中地區(qū)自育燕麥品種較少,飼草專用品種缺乏,引進(jìn)燕麥品種因其自身的遺傳適應(yīng)性,種植密度存在一定差異[15]。已有研究表明,適宜的種植密度是燕麥飼草獲得高產(chǎn)優(yōu)產(chǎn)的先決條件,能有效避免環(huán)境條件對燕麥生長的抑制作用。因此,本研究立足隴中地區(qū)氣候和土壤條件,選取不同來源的燕麥種質(zhì)(國外引進(jìn)改良品種‘定引1號(hào)’,自育品種‘定燕2號(hào)’,國內(nèi)引進(jìn)品種‘白燕7號(hào)’),通過分析不同種植密度對3個(gè)燕麥品種的產(chǎn)量性狀、營養(yǎng)品質(zhì)、倒伏和病害發(fā)生情況影響,旨在篩選高產(chǎn)優(yōu)質(zhì),抗倒伏和抗病性強(qiáng)的飼用燕麥最適種植密度,以期為飼用燕麥高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)栽培管理提供技術(shù)支撐。

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)研究院創(chuàng)新試驗(yàn)基地(35°17′ N,104°12′ E,海拔1 920 m)進(jìn)行,該地區(qū)最高溫度33℃,最低溫度—22℃,年均溫度7.3℃,年均降水量400～600 mm,年均蒸發(fā)量1 400 mm,無霜期140 d,年均日照時(shí)數(shù)1 900～2 100 h。試驗(yàn)地土壤類型為黃綿土,pH值為7.63,有機(jī)質(zhì)含量為1.21%,堿解氮含量為6.0 mg·kg-1,速效磷含量為9.0 mg·kg-1,速效鉀含量為90 mg·kg-1,試驗(yàn)地前茬作物為玉米(ZeamaysL.)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

供試燕麥來源詳見表1。試驗(yàn)于2020年4月2日播種,采用兩因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì),A因素為品種,B因素為種植密度(375 株·m-2、450 株·m-2和525 株·m-2)。人工開溝條播,小區(qū)面積2 m×5 m,行距25 cm,株距5 cm,播種深度4～6 cm,3次重復(fù),共27個(gè)小區(qū)。播種前施入磷肥(有效P2O5≥12%)525 kg·hm-2,鉀肥(K2O)300 kg·hm-2,尿素(總N≥46.4%)150 kg·hm-2,燕麥生長期間不追肥、不灌水,苗期中耕除草2次。

1.3 測定指標(biāo)

1.3.1物候期觀測 按照《燕麥種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》[16],采用整體觀察法,以試驗(yàn)小區(qū)內(nèi)50%的植株進(jìn)入某物候期為基準(zhǔn),觀測并記錄每個(gè)品種的出苗期、抽穗期、開花期、乳熟期和完熟期。

1.3.2飼草產(chǎn)量及相關(guān)性狀測定 乳熟期在每個(gè)小區(qū)去除邊際效應(yīng)后,選取具有代表性的1 m2樣區(qū),刈割后稱取鮮草重量,計(jì)算鮮草產(chǎn)量,并統(tǒng)計(jì)1 m2樣段的總莖稈數(shù)。將鮮樣掛入風(fēng)干室自然風(fēng)干后稱取干草重量,計(jì)算干草產(chǎn)量及鮮干比,風(fēng)干樣品待用。隨機(jī)拔取10株將莖、葉分開后稱取莖、葉、穗(小穗和葉分一起)的鮮重,并計(jì)算莖葉比。

1.3.3農(nóng)藝性狀測定 乳熟期在每個(gè)小區(qū)隨機(jī)拔取10株帶回實(shí)驗(yàn)室,測定植株的農(nóng)藝性狀指標(biāo),包括株高、穗長、旗葉長度、旗葉寬度、分蘗數(shù)。

1.3.4營養(yǎng)指標(biāo)測定 風(fēng)干樣粉碎后,過40目篩,測定燕麥營養(yǎng)品質(zhì)。采用凱氏定氮法測定粗蛋白(Crude protein,CP)含量(GB/T6432-1994),索氏抽提法測定粗脂肪含量(Crude fat,CF,NY/T1285-2007),濾袋法測定酸性洗滌纖維(Acid detergent fiber,ADF,NY/T1459-2007)和中性洗滌纖維(Neutral detergent fiber,NDF,GB/T20806-2006)含量。

相對飼喂價(jià)值(Relative value,RFV)=DMI×DDM/1.29,式中DMI為可消化干物質(zhì)隨意采食量DMI(%BW)=120/NDF(%DM);DDM為可消化干物質(zhì)DDM(%DM)=88.9-0.779×ADF(%DM)。

相對飼草品質(zhì)(Relative forage quality,RFQ)計(jì)算公式為RFQ=1.949 9RFV-67.038(R2=0.752 2)[15]。

1.3.5燕麥倒伏和病害發(fā)生情況調(diào)查 7月10日,燕麥在遭遇暴雨和大風(fēng)天氣后,田間植株發(fā)生不同程度倒伏,隔天觀察和記錄供試材料所處時(shí)期以及倒伏和病害發(fā)生情況。依據(jù)植株倒伏情況及恢復(fù)的傾斜程度,將倒伏級(jí)別劃分為0,1,2,3級(jí),級(jí)別代表的莖稈與地面夾角依次為75°～90°,45°～74°,20°～44°和0°～19°;實(shí)際倒伏率(%)=小區(qū)倒伏面積/小區(qū)總面積×100%,主莖與地面夾角≤45°為倒伏。

在每個(gè)小區(qū)隨機(jī)選取50株,觀察和記錄供試材料紅葉病和白粉病的發(fā)病率及病情指數(shù)。

發(fā)病率(%)=病葉數(shù)/調(diào)查總?cè)~數(shù)×100%[17]

病害嚴(yán)重度分級(jí)參照農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)“牧草病害調(diào)查與防治技術(shù)規(guī)程”(NY/T 2767-2015)[17]。根據(jù)發(fā)病植物葉片的面積或體積占調(diào)查植物葉片總面積或總體積的百分率,劃分植株病害發(fā)生等級(jí),用分級(jí)法表示,共設(shè)8級(jí),病害嚴(yán)重級(jí)別分別為1%,5%,10%,20%,40%,60%,80%和100%。

病情指數(shù)=∑[(各級(jí)病葉數(shù)×代表數(shù)值)]/(調(diào)查總?cè)~數(shù)×最高代表級(jí)值)×100

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2010軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理、計(jì)算;用GraphPad 8.0.2軟件作圖;用SPSS 25.0軟件進(jìn)行差異顯著性分析;采用Origin繪制主成分分析PCA圖。

采用SPSS 25.0軟件對供試燕麥的各性狀指標(biāo)進(jìn)行主成分分析,并對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行KMO和Bartlett檢驗(yàn)。若Bartlett球形檢驗(yàn)的顯著性小于等于0.05,或KMO值大于等于0.6,說明檢驗(yàn)各因素之間有一定關(guān)聯(lián)程度,數(shù)據(jù)適合做因子分析。對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行主成分分析,根據(jù)主成分特征值大于1的原則,提取到前主成分因子。通過主成分分析得到的主成分矩陣顯示了各性狀在主成分中的權(quán)重系數(shù),用此數(shù)除以該成分特征值的平方根,得到該特征值的特征向量值,用特征向量值乘以標(biāo)準(zhǔn)化(X1,X2……)的數(shù)據(jù),最后得到主成分因子(F1,F2……)的表達(dá)式和各個(gè)因子得分及綜合得分F,以每個(gè)主成分對應(yīng)的特征值占所提取主成分總的特征值之和的比例作為權(quán)重,計(jì)算得到主成分的綜合線性模型[18]。

2 結(jié)果與分析

2.1 品種和種植密度對燕麥物候期的影響

3個(gè)燕麥品種均能完成生長發(fā)育過程(表2),出苗時(shí)間21～34 d,其中‘定燕2號(hào)’的出苗時(shí)間較遲,‘定引1號(hào)’和‘白燕7號(hào)’的出苗時(shí)間一致。3個(gè)燕麥品種中‘白燕7號(hào)’的抽穗期、開花期、乳熟期和成熟期均較其他品種早,‘定燕2號(hào)’最遲。3個(gè)燕麥品種在不同種植密度下物候期一致,密度的增加不會(huì)影響燕麥生育期的長短,3個(gè)燕麥品種的生育期在92～99 d,均表現(xiàn)為中熟品種,其中‘定燕2號(hào)’的生育期最短。

表2 不同品種和種植密度的燕麥物候期Table 2 The phenological periods of different oats varieties with planting densities

2.2 品種和種植密度對燕麥干草產(chǎn)量的影響

如圖1所示,不同種植密度下,3個(gè)燕麥品種的干草產(chǎn)量隨種植密度增加呈先升高后降低的趨勢,在密度為450株·m-2時(shí)‘定引1號(hào)’和‘定燕2號(hào)’的干草產(chǎn)量顯著高于其他種植密度(P<0.05);‘白燕7號(hào)’在密度為450株·m-2和525株·m-2時(shí)干草產(chǎn)量無顯著差異。同一種植密度的3個(gè)燕麥品種,‘定引1號(hào)’的干草產(chǎn)量在密度為375株·m-2和450株·m-2時(shí)顯著高于其他2個(gè)品種(P<0.05),且在密度為450株·m-2時(shí)最高,達(dá)到16 000.00 kg·hm-2;在種植密度為525株·m-2時(shí),各品種間干草產(chǎn)量差異不顯著。3個(gè)品種中,‘白燕7號(hào)’在密度為375株·m-2時(shí)干草產(chǎn)量最低,為10 526.67 kg·hm-2。

2.3 品種和種植密度對燕麥產(chǎn)量相關(guān)性狀的影響

F檢驗(yàn)表明,品種對燕麥產(chǎn)量相關(guān)性狀的影響最大(表3),品種和種植密度均極顯著影響燕麥鮮草產(chǎn)量、鮮干比、總莖數(shù)、葉穗重、莖葉比(P<0.01);種植密度對莖重影響顯著(P<0.05);品種和密度互作極顯著影響鮮草產(chǎn)量、總莖數(shù)、葉穗重(P<0.01)。

圖1 不同品種和種植密度的燕麥干草產(chǎn)量Fig.1 Hay yield of different oat varieties with planting densities注：圖中不同大寫字母表示相同種植密度下不同燕麥品種間差異顯著(P<0.05);不同小寫字母表示相同燕麥品種不同種植密度間差異顯著(P<0.05)Note：Different capital letters in the figure indicate a significant difference among different oat varieties under the same planting density (P<0.05);different lowercase letters a significant difference between different planting density of the same oat variety (P<0.05)

‘定引1號(hào)’和‘定燕2號(hào)’的鮮草產(chǎn)量隨種植密度增加呈先升高后降低趨勢,在密度450株·m-2的鮮草產(chǎn)量顯著高于其他種植密度(P<0.05);‘白燕7號(hào)’隨種植密度增加呈升高趨勢。3個(gè)燕麥品種的鮮干比隨種植密度增加先降低后升高;總莖數(shù)隨種植密度增加呈上升趨勢,種植密度小的燕麥品種總莖數(shù)小;莖葉比隨種植密度的增加呈遞減趨勢。同一種植密度的3個(gè)燕麥品種中,‘定引1號(hào)’的鮮草產(chǎn)量、鮮干比、莖重、葉穗重均較其他2個(gè)品種高;‘白燕7號(hào)’的莖葉比較‘定引1號(hào)’和‘定燕2號(hào)’高。

2.4 品種和種植密度對燕麥農(nóng)藝性狀的影響

F檢驗(yàn)表明,品種對燕麥農(nóng)藝性狀的影響最大,品種和種植密度均顯著(P<0.05)或極顯著(P<0.01)影響燕麥旗葉長度、旗葉寬度和分蘗數(shù)(表4);種植密度對株高、穗長的影響不顯著;品種和密度互作顯著影響燕麥分蘗數(shù)(P<0.05)。

3個(gè)燕麥品種的穗長、旗葉長度、旗葉寬度在密度為450株·m-2時(shí)顯著高于其他種植密度(P<0.05);分蘗數(shù)隨著種植密度的增加呈下降趨勢。同一種植密度的3個(gè)燕麥品種中,‘定燕2號(hào)’的株高和穗長顯著高于其他2個(gè)品種(P<0.05);‘白燕7號(hào)’的株高和穗長最小。3個(gè)品種中‘白燕7號(hào)’的旗葉長度和分蘗數(shù)顯著高于其他品種(P<0.05);‘定引1號(hào)’的旗葉長度、旗葉寬度顯著低于其他品種(P<0.05)。

表4 不同品種和種植密度的燕麥農(nóng)藝性狀Table 4 The growth characteristics of different oat varieties with planting densities

2.5 品種和種植密度對燕麥營養(yǎng)品質(zhì)的影響

F檢驗(yàn)表明,品種對燕麥營養(yǎng)品質(zhì)的影響最大,品種和種植密度均顯著(P<0.05)或極顯著(P<0.01)影響燕麥粗蛋白、粗脂肪、酸性洗滌纖維、RFV和RFQ;品種和密度互作對營養(yǎng)品質(zhì)影響不顯著(表5)。

同一燕麥品種,粗蛋白和粗脂肪含量隨種植密度的增加整體呈降低趨勢;酸性洗滌纖維含量隨種植密度的增加呈升高趨勢;除‘定引1號(hào)’外,‘白燕7號(hào)’和‘定燕2號(hào)’的中性洗滌纖維含量隨種植密度的增加也呈升高趨勢。同一種植密度的3個(gè)燕麥品種中‘定燕2號(hào)’的粗蛋白含量、粗脂肪含量、RFV和RFQ較其他2個(gè)品種高,而中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量較低。3個(gè)燕麥品種中,‘定燕2號(hào)’在密度為375株·m-2時(shí)粗蛋白含量、粗脂肪含量、RFV和RFQ最大,分別為14.97%,3.22%,132.75和191.81;而中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量最低,分別為46.58%和28.80%。

表5 不同品種和種植密度的燕麥營養(yǎng)品質(zhì)Table 5 The nutritive value of different oat varieties with planting densities

2.6 品種和種植密度對燕麥倒伏情況的影響

觀測到3個(gè)燕麥品種處于不同生育時(shí)期且各小區(qū)出現(xiàn)不同程度倒伏(表6)?！ㄒ?號(hào)’‘白燕7號(hào)’和‘定燕2號(hào)’分別處于乳熟期,灌漿期和開花期。F檢驗(yàn)表明,品種對飼用燕麥倒伏情況的影響最大,品種和種植密度均極顯著影響燕麥倒伏分級(jí)和實(shí)際倒伏率(P<0.01),品種和密度互作極顯著影響實(shí)際倒伏率(P<0.01),對倒伏分級(jí)影響不顯著。

同一種植密度的3個(gè)燕麥品種中,‘定引1號(hào)’的實(shí)際倒伏率顯著高于其他品種(P<0.05),倒伏分級(jí)最高;‘白燕7號(hào)’實(shí)際倒伏率最小,倒伏分級(jí)最低。其中,‘定引1號(hào)’在密度為525株·m-2時(shí),倒伏情況最嚴(yán)重,倒伏分級(jí)3級(jí),實(shí)際倒伏率55.53%;‘白燕7號(hào)’在密度為375株·m-2時(shí),倒伏程度最輕,倒伏分級(jí)為0,實(shí)際倒伏率13.30%。同一品種在不同種植密度下倒伏情況也不盡相同,隨著種植密度增大,3個(gè)品種的實(shí)際倒伏率逐漸增大,倒伏分級(jí)逐級(jí)增加。綜合研究表明：‘白燕7號(hào)’抗倒伏性好,‘定引1號(hào)’抗倒伏性差。

2.7 品種和種植密度對燕麥病害的影響

F檢驗(yàn)表明,品種對飼用燕麥病害的影響最大,品種和種植密度均極顯著影響燕麥紅葉病與白粉病的發(fā)病率及病情指數(shù)(P<0.01);品種和種植密度互作顯著影響白粉病病情指數(shù)(P<0.05),對其他指標(biāo)影響不顯著(表6)。

同一播種量的3個(gè)燕麥品種中,‘白燕7號(hào)’的發(fā)病率及病情指數(shù)相對較高,‘定燕2號(hào)’發(fā)病率及病情指數(shù)最低。其中‘白燕7號(hào)’在密度為525株·m-2時(shí),發(fā)病率和病情指數(shù)最高,紅葉病發(fā)病率38.67%,病情指數(shù)25.98;白粉病發(fā)病率30.43%,病情指數(shù)20.88。‘定燕2號(hào)’在密度為375株·m-2時(shí),發(fā)病率和病情指數(shù)最低,紅葉病發(fā)病率15.53%,病情指數(shù)9.96;白粉病發(fā)病率10.53%,病情指數(shù)6.92。同一品種在不同種植密度下病害發(fā)生情況不盡相同,隨著種植密度的增大,3個(gè)品種的發(fā)病率逐級(jí)增大,病情指數(shù)逐級(jí)升高,植株密度的增大,加大了病害的傳播。綜合病害發(fā)生情況,‘白燕7號(hào)’的發(fā)病率高,抗病性差;‘定燕2號(hào)’發(fā)病率低,抗病性好。

表6 不同播種量的飼用燕麥倒伏及病害發(fā)生情況Table 6 Lodging and disease occurrence of different forage oat varieties with planting densities

2.8 品種和種植密度與燕麥各性狀主成分分析

選取不同種植密度3個(gè)燕麥品種的11個(gè)性狀指標(biāo)(干草產(chǎn)量、株高、總莖數(shù)、分蘗數(shù)、粗蛋白,粗脂肪、中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維、紅葉病發(fā)病率、白粉病發(fā)病率、倒伏率)進(jìn)行主成分分析。對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行KMO和Bartlett檢驗(yàn)后發(fā)現(xiàn),Bartlett球形檢驗(yàn)的顯著性P值為0,小于0.05;KMO值為0.69,大于0.6,說明數(shù)據(jù)適合做因子分析。根據(jù)主成分特征值大于1的原則,提取到前2個(gè)主成分因子累計(jì)解釋總變量的84.52%,累積貢獻(xiàn)率分別為60.51%,84.52%。通過主成分分析得到的主成分矩陣顯示了各性狀在3個(gè)主成分中的權(quán)重系數(shù),其中第一主成分載荷量較大的是總莖數(shù)、白粉病發(fā)病率、紅葉病發(fā)病率;第二主成分載荷量較大的指標(biāo)是粗蛋白、中性洗滌纖維和粗脂肪。以每個(gè)主成分對應(yīng)的特征值占所提取主成分總特征值之和的比例作為權(quán)重,計(jì)算得到主成分的綜合線性模型為：F=0.605 10F1+0.240 07F2。

表7 不同品種和種植密度的燕麥各性狀主成分分析Table 7 Principal component analysis of various characters of different oat varieties with planting densities

圖2 不同品種和種植密度的燕麥主成分分析圖Fig.2 The PCA analysis chart of different oat varieties with planting densities注：左圖中同一形狀黑、紅和綠分別代表不同種植密度,右圖同一形狀黑、紅和綠分別代表不同燕麥品種Note：In the left panel,the same shape of black,red and green respectively represents different planting densities,while in the right panel,the same shape of black,red and green the oat varieties of Dingyin No.1,Baiyan No.7 and Dingyan No.2

基于燕麥飼草產(chǎn)量、品質(zhì)、發(fā)病率和倒伏率的不同種植密度和品種的主成分分析PCA圖中(圖2),距離越近的樣本點(diǎn)間相似度越高,所有樣本點(diǎn)在某個(gè)坐標(biāo)軸上的方差等于該主成分對應(yīng)的特征值。雖然第一和第二主成分分別解釋了總變量的60.4%和23.7%,但各種植密度下區(qū)分不明顯,分散較小,相對集中?；谘帑滐暡莓a(chǎn)量、品質(zhì)、發(fā)病率和倒伏率的不同品種主成分分析中,第一和第二主成分分別解釋了總變量的60.5%和24.0%,3個(gè)燕麥品種之間區(qū)分明顯,分散程度較大,互不影響,其中‘定引1號(hào)’與干草產(chǎn)量和倒伏率關(guān)系密切;‘白燕7號(hào)’與中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維、分蘗數(shù)、白粉病發(fā)病率、紅葉病發(fā)病率間聯(lián)系緊密;‘定燕2號(hào)’與株高、粗脂肪關(guān)系密切。說明供試品種間存在明顯的差異性,而不同種植密度各性狀間差異不顯著。

進(jìn)一步結(jié)合2個(gè)主成分貢獻(xiàn)率和因子得分,綜合考慮不同燕麥品種各種植密度下飼草產(chǎn)量、營養(yǎng)品質(zhì)、倒伏和病害發(fā)生情況的變化程度,計(jì)算3個(gè)燕麥品種在不同種植密度下的F值以及排名(表8)。結(jié)果表明：‘定燕2號(hào)’在密度為450株·m-2時(shí)綜合得分最高,綜合適應(yīng)性最好。

表8 不同品種和種植密度的燕麥得分與排序Table 8 The scoring and ranking of different oat varieties with planting densities

3 討論

3.1 不同品種和種植密度對燕麥生產(chǎn)性能的影響

燕麥生長發(fā)育受栽培措施影響,產(chǎn)量及相關(guān)性狀表現(xiàn)不同。密度是影響燕麥生長發(fā)育及生物學(xué)特征的重要因素,對于作物而言,在一定的種植面積下有最適密度[19]。景婷婷等人[20]研究發(fā)現(xiàn),在成都平原地區(qū)‘英迪米特’燕麥在播量為90 kg·hm-2時(shí)各產(chǎn)量性狀指標(biāo)均優(yōu)于其他處理。林志玲等人[8]研究表明,‘燕王’的生物量隨著種植密度增加呈現(xiàn)先增加后降低的變化趨勢,在種植密度為35萬株·hm-2時(shí)飼草產(chǎn)量最高。王雪萊等[21]在松嫩平原西部的研究中也得出相似結(jié)論,燕麥產(chǎn)量相關(guān)性狀隨種植密度的增加呈先上升后下降趨勢,種植密度的增加導(dǎo)致燕麥個(gè)體生長受限。本研究也表明,燕麥干草產(chǎn)量隨種植密度增加呈先升高后降低趨勢,在密度為450株·m-2時(shí)燕麥干草產(chǎn)量顯著高于其他種植密度;3個(gè)燕麥品種中,‘定引1號(hào)’的干草產(chǎn)量在密度為450株·m-2時(shí)最高,達(dá)到16 000.00 kg·hm-2;品種和種植密度均顯著影響燕麥鮮草產(chǎn)量、鮮干比、總莖數(shù)、葉穗重、莖葉比等產(chǎn)量相關(guān)性狀指標(biāo)。因此,在大規(guī)模播種燕麥前,應(yīng)確定燕麥品種的最適種植密度,以確保經(jīng)濟(jì)效益的最大化。

燕麥生育期受多種因素影響,是植物自身對外界的環(huán)境適應(yīng)性結(jié)果[22]。本研究結(jié)果表明,3個(gè)燕麥品種在不同種植密度下物候期一致,種植密度的增加,對燕麥生育期影響不大,這與龐丁銘等[23]的研究結(jié)果相近。農(nóng)藝性狀是評價(jià)牧草生產(chǎn)性能的重要依據(jù)。本研究結(jié)果表明,品種和種植密度均顯著或極顯著影響燕麥旗葉長度、旗葉寬度、分蘗數(shù),種植密度對株高、穗長的影響不顯著,品種和密度互作顯著影響燕麥分蘗數(shù)。株高是影響牧草產(chǎn)量的重要指標(biāo),可以反應(yīng)出不同燕麥品種牧草產(chǎn)量的差異[24]。本研究中不同燕麥品種間植株高度差異顯著,而種植密度對燕麥株高的影響較小,這與柳茜等[6]的研究結(jié)果一致。同一品種在不同種植密度下的株高差異不顯著,但品種間株高存在顯著差異,這是由品種自身的遺傳特性決定的。單株分蘗能力可通過群體密度影響飼草產(chǎn)量,種植密度低,單株所占的營養(yǎng)資源大,分蘗能力強(qiáng),分蘗數(shù)多,反之,群體密度變大正好相反[25]。本研究同樣發(fā)現(xiàn),分蘗數(shù)隨著種植密度的增加呈遞減趨勢,種植密度越大,分蘗數(shù)越少,3個(gè)品種的分蘗數(shù)在密度為375株·m-2時(shí)最大。莖葉比是評價(jià)飼草品質(zhì)的重要指標(biāo),莖葉比愈小,葉的比重愈大。本研究中莖葉比隨種植密度的增加呈遞減趨勢,種植密度增大,莖重減少,葉穗所占比例增大?？赡茉蚴?種植密度的增加使群體內(nèi)個(gè)體植株多占資源和生長空間不足,影響了個(gè)體生長發(fā)育,進(jìn)而影響了莖稈的纖細(xì)程度。因此,適宜的種植密度能夠緩解種間競爭壓力,提高光合利用率,增加飼草產(chǎn)量。

3.2 不同品種和種植密度對燕麥營養(yǎng)品質(zhì)的影響

飼用燕麥種植密度的選擇,不僅要考慮產(chǎn)量,而且要關(guān)注營養(yǎng)價(jià)值,適宜的種植密度對燕麥產(chǎn)量和營養(yǎng)品質(zhì)有很大提升。營養(yǎng)品質(zhì)是衡量牧草價(jià)值的重要指標(biāo),可直接體現(xiàn)飼用價(jià)值的高低[26-27]。燕麥飼草營養(yǎng)成分指標(biāo)包括粗蛋白、粗脂肪、中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維等[28]。已有研究表明[8],種植密度是影響飼草作物的營養(yǎng)指標(biāo),隨著種植密度的增加,粗蛋白和粗脂肪含量呈下降趨勢,中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維呈上升趨勢。本研究顯示,不同種植密度影響了飼用燕麥的營養(yǎng)品質(zhì),燕麥粗蛋白和粗脂肪含量隨種植密度的增加整體呈降低趨勢,3個(gè)燕麥品種的粗蛋白、粗脂肪在密度為375株·m-2時(shí)最大;酸性洗滌纖維和中性洗滌纖維隨種植密度的增加整體呈升高趨勢。這與林志玲等[8]、王雪萊等[21]、宋雨桐等[29]研究結(jié)果相近。種植密度的增大加大了作物對土壤中水分和礦質(zhì)元素的利用,當(dāng)土壤中的營養(yǎng)不足以供給高密度植株時(shí),會(huì)造成植株生長發(fā)育不良,從而影響了營養(yǎng)物質(zhì)的含量。

粗蛋白含量較高的品種飼用價(jià)值相對較高,粗脂肪能提高飼草的適口性[30-31]。中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維作為反芻動(dòng)物采食量的重要指標(biāo),中性洗滌纖維越高,牧草適口性越差,家畜對牧草采食率降低;酸性洗滌纖維越高,木質(zhì)化程度越高,家畜對牧草的消化率降低[32]。相對飼喂價(jià)值和相對飼草品質(zhì)是依據(jù)酸性洗滌纖維和中性洗滌纖維的綜合表現(xiàn)來選擇理想型牧草的重要指標(biāo)[33]。本研究3個(gè)燕麥品種中‘定燕2號(hào)’的粗蛋白、粗脂肪、RFV和RFQ較其他2個(gè)品種高,而中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維最低,說明‘定燕2號(hào)’的營養(yǎng)品質(zhì)好,飼用價(jià)值高。產(chǎn)量相關(guān)性狀研究也表明,3個(gè)燕麥品種中‘定燕2號(hào)’的莖葉比最低,間接說明‘定燕2號(hào)’飼草品質(zhì)較好,這一結(jié)論證實(shí)了莖葉比越小,葉的比重越大,飼草品質(zhì)越高[26]。

3.3 不同品種和種植密度對燕麥倒伏和發(fā)病率的影響

植株倒伏性除了受外部環(huán)境條件影響,品種遺傳特性也對其影響顯著[34]。前人研究表明,種植密度的增加減少了群體內(nèi)個(gè)體植株所占的生長資源和空間份額,從而影響了植株的個(gè)體生長發(fā)育以及抗倒伏能力[35]。周超等[36]研究表明,種植密度的增大,引起莖稈節(jié)間變長、莖粗變小、莖稈強(qiáng)度變?nèi)?增加了植株發(fā)生倒伏的風(fēng)險(xiǎn)。本研究也表明,3個(gè)燕麥品種的倒伏率和倒伏分級(jí)存在顯著差異,同一品種在不同種植密度下倒伏情況也不盡相同,隨著種植密度的增大,3個(gè)品種的實(shí)際倒伏率逐漸增大,倒伏分級(jí)逐級(jí)增加。因此,適宜的種植密度能夠降低倒伏的發(fā)生概率。

燕麥病害的發(fā)生與種植區(qū)域、品種以及致病病原菌等多種因素有關(guān),其中品種是最主要的影響因素[37]。本研究也顯示,品種對飼用燕麥病害的影響最大,同一種植密度的3個(gè)燕麥品種中,‘白燕7號(hào)’的發(fā)病率相對較高,‘定燕2號(hào)’發(fā)病率最低。紅葉病是西北半干旱地區(qū)發(fā)病范圍最廣、危害程度最嚴(yán)重的病害。胡凱軍等[38]在研究中指出,紅葉病的發(fā)生與外部環(huán)境和品種本身的遺傳特性有密切關(guān)系,不同品種對紅葉病的耐受性差異較大。麥類白粉病的發(fā)生與作物種植密度密切相關(guān)。王學(xué)貴等[37]研究表明,白粉病發(fā)病初期,種植密度越大病情指數(shù)越高。孫道旺等[39]研究發(fā)現(xiàn),隨著燕麥種植密度的增大,白粉病病情指數(shù)亦隨之增大。本研究發(fā)現(xiàn)同一燕麥品種在不同種植密度下病害情況不盡相同,隨著種植密度的增大,白粉病和紅葉病的發(fā)病率逐漸增大,這與前人的研究結(jié)果一致。綜合病害發(fā)生情況,篩選出3個(gè)燕麥品種中發(fā)病率低,抗病性好品種為‘定燕2號(hào)’。

4 結(jié)論

品種和種植密度均顯著影響燕麥飼草產(chǎn)量、鮮干比、總莖數(shù)、葉穗重、莖葉比等產(chǎn)量相關(guān)性狀指標(biāo);品種和種植密度也影響了飼用燕麥農(nóng)藝性狀指標(biāo)。在營養(yǎng)品質(zhì)方面,燕麥粗蛋白和粗脂肪含量隨種植密度的增加整體呈降低趨勢,酸性洗滌纖維和中性洗滌纖維隨種植密度的增加呈升高趨勢。同一品種在不同種植密度下倒伏及發(fā)病情況也不盡相同,隨著種植密度的增加,3個(gè)品種的倒伏和病害發(fā)生程度逐級(jí)增大,其中,‘白燕7號(hào)’抗倒伏性好,‘定燕2號(hào)’抗病性強(qiáng)。通過主成分分析篩選出適宜隴中黃土高原地區(qū)種植的飼草品種‘定燕2號(hào)’,其最適種植密度450株·m-2。