引用本文
何振富, 贺春贵, 王国栋. 栽培方式对光敏型高丹草营养成分含量与产量的影响. 草业学报, 2019,28(9): 110-122
HE Zhen-fu, HE Chun-gui, WANG Guo-dong. Effect of different cultivation patterns on yield and nutritional contents of photoperiod-sensitive sorghum-sudangrass hybrids. Acta Prataculturae Sinica,2019,28(9): 110-122  
Doi:10.11686/cyxb2018279
Permissions
Copyright©2019, 草业学报编辑部
本文属于开放获取期刊。
栽培方式对光敏型高丹草营养成分含量与产量的影响
何振富, 贺春贵*, 王国栋
甘肃省农业科学院畜草与绿色农业研究所,甘肃 兰州 730070
*通信作者: E-mail: hechungui008@qq.com

作者简介:何振富(1985-),男,甘肃会宁人,助理研究员,硕士。E-mail: gshezhenfu@163.com

收稿日期: 2018-05-07
基金项目:甘肃省科技支撑项目(144NKCA055),甘肃省科技重大专项(1502NKDA005)和甘肃省农业科学院科技成果转化专项(2018GAAS-CGZH12)资助
摘要

在陇东旱作区,采用全膜双垄沟、全膜平铺、半膜平铺和露地(传统种植)4种栽培方式,种植了具有代表性的两个光敏型高丹草品种“海牛”和“大卡BMR”,测定并分析了两个品种不同发育阶段干物质积累、主要营养成分含量和产量及其这些特征的动态变化规律,以期确定该类牧草的最佳栽培和饲用技术。结果表明,在旱作4种栽培方式下,随生长发育进程的延长,两品种的粗蛋白(CP)含量逐渐下降,中性洗涤纤维(NDF)和酸性洗涤纤维(ADF)含量整体呈“升-降-升”的变化趋势,总可消化养分(TDN)含量整体呈“降-升-降”的变化趋势,糖锤度(BX)含量整体呈逐渐上升的变化趋势。在植株生长后期(出苗后126和140 d),品种对CP和NDF含量影响不显著( P>0.05),对ADF、TDN和BX含量影响显著( P<0.05),其中褐色中脉型(BMR)品种“大卡”的ADF含量较低,平均分别为33.13%和40.39%,TDN含量相应较高,平均分别为58.14%和52.24%,非BMR型品种海牛的BX含量较高,平均分别为12.41%和14.59%。栽培方式对各营养成分含量影响均不显著( P>0.05),其中在不覆膜和半覆膜处理下ADF含量较低,在出苗后126 d平均分别为34.39%和34.01%,在出苗后140 d平均分别为39.98%和40.60%;而TDN含量相应较高,在出苗后126 d平均分别为57.42%和57.34%,在出苗后140 d平均分别为52.66%和52.20%。CP和TDN产量受品种及栽培方式的影响显著( P<0.05),且与干物质产量表现一致,可消化营养物质含量和干物质产量相对平衡点在126 d前后。因此,从饲草生产角度考虑,作青贮饲料利用时,选择BMR型品种“大卡”在全膜双垄沟或全膜平铺的栽培方式下种植,并于出苗后120~140 d收获为最佳栽培饲用模式。

关键词: 栽培方式; 发育阶段; 光敏型高丹草; 营养成分; 最佳刈割期
Effect of different cultivation patterns on yield and nutritional contents of photoperiod-sensitive sorghum-sudangrass hybrids
HE Zhen-fu, HE Chun-gui*, WANG Guo-dong
Animal Husbandry-Pasture and Green Agriculture Institute, Gansu Academy of Agricultural Sciences, Lanzhou 730070, China
*Corresponding author: E-mail: hechungui008@qq.com
Abstract

The aim of this study was to ascertain the optimal cultivation regime and cutting time of the photoperiod-sensitive sorghum-sudangrass hybrid varieties “Monster” and the brown midrib (BMR) type “Big Kahuna”, when grown on dryland in eastern Gansu. Performance was assessed at 70, 84, 98, 112, 126 and 140 days after planting. Measurements made at each of these 6 growth stages were dry matter yield, total digestible nutrients, and the main nutritional components, including crude protein (CP), neutral detergent fibre (NDF), acid detergent fibre (ADF), total digestible nutrients (TDN), and brix (BX). Four cultivation regimes were compared: plastic-film full mulching on double ridged soil surface (FF-RS), plastic-film full mulching on a flat soil surface (FF-FS), plastic-film semi-mulching on a flat soil surface (FS-FS), and no plastic-film mulching on a flat soil surface (NM-FS, i.e. the traditional planting method). During crop development from 70 to 140 days, CP levels of all cultivation regimes in both varieties fell from 12%-23% to <10% and brix content steadily rose from <4% to 10%-15%, while NDF and ADF gradually rose, apart from a temporary decrease at late head emergence. The BMR genotype, “Big Kahuna”, generally outperformed “Monster” with approximately 15% higher dry matter yield, lower ADF than “Monster” (average across planting regimes 33.13% and 40.39%, respectively), and higher TDN (average 58.14% and 52.24%, respectively). However, the BX content of non-BMR type hybrid, “Monster”, was higher (average 12.41% and 14.59%, respectively). There was no significant effect of cultivation regime on the nutritional contents. However, yield ranked across cultivation regimes: FF-RS (>30 t·ha-1) =FF-FS>FS-FS>NM-FS (≈20 t·ha-1), so that TDN yield was enhanced by plastic film mulching. The relative equilibrium point between TDN content and dry matter yield was about 126 days. In conclusion, considering the higher forage production, the BMR type hybrid, “Big Kahuna”, should be used in conjunction with an FF-RS or FF-FS mulching regime and be cut between 120 and 140 days after emergence, for optimal results in this region. These guidelines are best practice for cultivation and utilization for silage forage of the photoperiod-sensitive sorghum-sudangrass hybrids.

Keyword: cultivation regime; growth stage; photoperiod-sensitive sorghum-sudangrass hybrids; nutritional value; optimal cutting time

高丹草(Sorghum-sudangrass hybrids)是高粱(Sorghum bicolor)与苏丹草(Sorghum sudanense)的杂交种, 杂交优势明显[1], 为一年生禾本科暖季型C4作物, 属饲用高粱的一个类型; 光敏型高丹草(photoperiod-sensitive sorghum-sudangrass hybrids)[2, 3]是其新类型, 除具有普通高丹草的优良特性外[4, 5], 同时具有营养生长期长、产草量高、播种期和收获期灵活等特点。

随着草食畜牧业的快速发展, 优质饲草料资源的短缺使优质高产的高丹草不断得到人们的关注, 成为我国西北旱作草牧业[6]的主要牧草类型之一。如何合理确定栽培方式、提高产量和质量及获得更高的营养物质产量成为加快高丹草产业发展的关键因素之一; 同时, 不同品种和刈割时期对产量和品质影响较大, 适宜品种的选择和最佳刈割时期的确定成为提高生产效率的主要措施之一。因此, 明确光敏型高丹草适宜的栽培方式、品种和刈割时期, 探明各自与营养成分含量和产量之间的关系, 能够提高其生产过程中的精确性, 进而提高生产效益, 有助于推动现代新型饲草产业体系的构建。

近年来, 地膜覆盖已被公认为是提高旱地作物产量最有效的措施之一[7, 8]。迄今, 地膜覆盖玉米(Zea mays)[9]、冬小麦(Triticum aestivum)[10]和马铃薯(Solanum tuberosum)[11]等方面已有较多研究报道; 前人在非光敏型高丹草的研究中发现, 品种和栽培方式对高丹草的饲用品质影响明显[12, 13]; 不同生长时期的高丹草营养物质含量差异显著[14]; 高丹草在抽穗期收割, 可同时获得较高的干物质产量和营养价值[15, 16]。国内外关于栽培方式对光敏型高丹草饲用品质的影响研究报道很少, 贺春贵等[17]做了关于栽培方式对高丹草养分含量与产量影响的研究, 而且是在夏播复种模式下进行的, 并发现不同播期对高丹草的生育期影响明显[3]。在小黑麦(Secale cereal)等牧草研究中, 发现其饲用品质与生育时期有密切的关系[18, 19]。因此, 本研究在前期的研究基础上, 通过对两类光敏型高丹草在4个栽培方式下, 研究其干物质积累、营养成分含量与产量的动态变化规律, 旨在为光敏型高丹草生产中确定最佳栽培方式和最佳刈割时期提供理论和技术指导。

1 材料与方法
1.1 试验地概况

试验于2015年4-9月在甘肃省农业科学院镇原试验站(35° 29'42″ N, 107° 29'36″ E)进行。该区属于半湿润偏旱的雨养农业区, 土壤为发育良好的黑垆土。多年平均降水量540 mm, 54%以上集中在7-9月, 年平均气温8.59 ℃, 年均日照时数2449.2 h, ≥ 0 ℃年均积温3435 ℃, ≥ 10 ℃年均积温2722 ℃, 地下水埋深60~100 m, 海拔1297 m, 无霜期165 d, 一般早霜在9-10月, 晚霜在3-5月。当年全年降水量为470.9 mm, 其中生长期降水量为279.10 mm, 气温和降水量见图1。播前0~20 cm和20~40 cm土壤养分含量见表1。

图1 2015年镇原试验站气温和降水分布Fig.1 Air temperature and amount of precipitation in Zhenyuan experiment station in 2015
Early:上旬The first ten days of the month; Mid:中旬Mid ten days of the month; Late:下旬The last ten days of the month.

表1 供试土壤养分状况 Table 1 Soil nutrient status
1.2 供试品种及来源

供试品种为“ 海牛” (Monster)和“ 大卡BMR” (Big kahuna BMR), 来源于美国。“ 海牛” 为光敏型(photoperiod sensitive genotype, PPS), “ 大卡” 为光敏型和褐色中脉型(brown midrib genotype, BMR) (PPS+BMR)。

1.3 试验设计

试验采用两因素随机区组设计, 以栽培方式和品种为试验因素。品种共2个:“ 海牛” (以A1表示)和“ 大卡BMR” (以A2表示); 栽培方式设4种, 分别为:全膜双垄沟(plastic-film full mulching on double ridged soil surface, FF-RS, 以B1表示)、全膜平铺(plastic-film full mulching on flat soil surface, FF-FS, 以B2表示)、半膜平铺(plastic-film semi-mulching on a flat soil surface, FS-FS, 以B3表示)和露地(no plastic-film mulching on flat soil surface, NM-FS, 以B4表示), 均采用宽窄行穴播种植, 宽行70 cm, 窄行40 cm, 穴距20 cm。整个试验共8个处理, 每个处理设3次重复。小区面积为4.4 m× 7.5 m=33 m2, 密度9.09× 104 株· hm-2, 每穴留苗1株。播前结合整地施普通过磷酸钙1050 kg· hm-2、纯氮(尿素)276 kg· hm-2、农家肥(牛粪)4.5× 104 kg· hm-2。4月23日播种, 9月17日收获。

由于光敏型高丹草营养生长时期长, 在北方种植一般不抽穗或抽穗后结实不成熟, 尤其是拔节期较长。由于自身生长及环境因素的影响, 营养成分的变化较大, 用通常的生育期指标来描述这类品种显然不足, 而用生长发育进程, 如播种后或出苗后的天数, 则更能满足理论研究和生产实践的需要, 因此, 本研究以出苗后的天数进行描述。

1.4 测定指标及方法

1.4.1 样品采集与制备 在植株出苗后70 d开始采样, 每间隔14 d采集样本(取植株地上部分, 留茬高度平均约为10 cm), 各处理每个重复分别取长势一致的3株(拔节中期以前取5株)。取样时间及各品种所处生长阶段见表2, 田间整株取样后称鲜重, 切断至10~20 cm, 用自封袋密封后送实验室测定水分(105 ℃杀青30 min, 80 ℃恒温烘至恒重), 然后切断至1 cm, 再次混匀, 用旋风磨打碎(0.425 mm)处理, 装入自封袋待测。

表2 取样时间与植株发育阶段 Table 2 Sample time and growth stage

1.4.2 糖锤度测定 从基部起1/3处用修枝剪截取植株适量的茎, 去除茎秆上的叶片, 用手钳榨出汁液, 使用PAL-1型手持糖度计(ATAGO, 日本)现场测定糖锤度(brix, BX), 各处理取5株计算其平均值。

1.4.3 土壤理化性状的测定 深翻整地施肥后, 播前按多点混合法采集0~20 cm和20~40 cm土样, 3次重复。采回的土样经过风干、磨细、过筛、混合、装袋的制备过程, 待测。采用重铬酸钾硫酸氧化-外加热法测定土壤有机质; 采用电极法, 用酸度计(pHS-25型, 上海)测定pH; 采用电导率法, 用电导率仪(DDS-12A, 上海)测定全盐量; 采用碱解扩散法, 用电热恒温培养箱(28YX-500, 上海)测定碱解氮; 采用碳酸氢钠提取-钼锑抗比色法, 用紫外可见分光光度计(Cary 50, 上海)测定有效磷; 采用乙酸铵浸提-火焰光度法, 使用火焰光度计(Sherwood M410, 英国)测定速效钾。以上土壤理化性质的测定均根据《土壤农化分析》[20]的规程进行。

1.4.4 营养成分含量的测定及计算方法 各营养指标测定或估算方法如下:中性洗涤纤维(neutral detergent fiber, NDF)参照GB/T 20806-2006[21]、酸性洗涤纤维(acid detergent fiber, ADF)参照NY/T 1459-2007[22]、粗蛋白(crude protein, CP)参照GB/T 6432-1994[23], 总可消化养分含量(total digestible nutrients, TDN)计算得出[24, 25]。

计算公式为:TDN=81.38+(CP× 0.36)-(ADF× 0.77)× 100%

1.4.5 主要营养成分产量的计算

单位面积粗蛋白产量=粗蛋白含量(%)× 单位面积干物质产量

单位面积总可消化养分产量=总可消化养分含量(%)× 单位面积干物质产量

1.5 数据处理

采用Excel 2016进行数据处理和图表制作, DPS 7.55统计软件进行统计分析, 将品种和栽培方式作为影响所测指标的两个因素, 应用固定模型进行二因素随机区组方差分析[26], 数据以“ 平均值± 标准误” 的形式表示, 采用Duncan法进行多重比较。

2 结果与分析
2.1 主要营养成分含量的动态变化规律及比较

70~140 d各主要营养成分(CP、NDF、ADF、BX、TDN)含量的动态变化规律表明, 两品种的最佳刈割期均在出苗后126~140 d。因此, 仅对出苗后126和140 d的各主要营养成分含量进行详细分析说明。

2.1.1 CP含量 随生长发育进程的延长, 两品种在各栽培方式下, CP含量均呈逐渐下降的变化趋势(图2)。品种间比较:出苗后126 d A1高于A2, A1平均为6.58%; 出苗后140 d A2高于A1, A2平均为5.44%; 且差异均不显著(P> 0.05)。栽培方式间比较:出苗后126 d依次为B4> B2> B1> B3, B4平均为7.01%; 出苗后140 d平均依次为B3> B4> B1> B2, B3平均为5.78%; 差异均不显著(P> 0.05) (图2, 表3)。两者互作:对两品种出苗后126和140 d影响均不显著(P> 0.05), 其中两品种126 d时均以B4处理最高; 140 d时A1在B4处理下最高, 而A2在B3处理下最高。以上可以看出, 品种和栽培方式在生长后期对植株CP含量影响均不显著(P> 0.05)。

图2 两品种在不同栽培方式下粗蛋白含量的动态变化
图中不同小写字母表示差异显著(P< 0.05), 不同大写字母表示差异极显著(P< 0.01), 无字母表示差异不显著(P> 0.05)。下同。Fig.2 Changes of crude protein content in two varieties under different cultivation methods
The different small letters mean significant difference at the 0.05 level, different capital letters mean significant difference at 0.01 level, no letters indicate that the difference is not significant(P> 0.05). The same below.

表3 两品种在不同栽培方式下粗蛋白含量的显著水平 Table 3 The significance level of crude protein content in two varieties under different cultivation methods (P-value)

2.1.2 NDF含量 随生长发育进程的延长, 两品种在各栽培方式下, NDF含量整体上呈“ 升-降-升” 的变化趋势; 虽A1B2表现为“ 降-升-降-升” 的变化趋势, A2B1表现为“ 升-降-升-降-升” 的变化趋势; 但在生长后期NDF含量降低阶段均出现在出苗后126 d(图3)。

图3 两品种在不同栽培方式下中性洗涤纤维含量的动态变化Fig.3 Changes of neutral detergent fiber content in two varieties under different cultivation methods

品种间比较:出苗后126 d A2低于A1, A2平均为54.85%; 出苗后140 d A1低于A2, A1平均为63.35%; 且差异均不显著(P> 0.05)。栽培方式间比较:出苗后126 d依次为B1< B3< B4< B2, B1平均为55.33%; 出苗后140 d依次为B3< B4< B2< B1, B3平均为62.57%; 差异均不显著(P> 0.05)(图3, 表4)。两者互作:对两品种出苗后126和140 d影响均不显著(P> 0.05), 其中126 d时A1在B1处理下最低, A2在B3处理下最低; 140 d时A1在B3处理下最低, A2在B2处理下最低。以上可以看出, 品种和栽培方式在生长后期对植株NDF含量影响均不显著(P> 0.05)。

表4 两品种在不同栽培方式下中性洗涤纤维含量的显著水平 Table 4 The significance level of neutral detergent fiber content in two varieties under different cultivation methods (P-value)

2.1.3 ADF含量 随生长发育进程的延长, 两品种在各栽培方式下, ADF含量总体上呈“ 升-降-升” 的变化趋势, 其中A2B1呈“ 降-升-降-升” 的变化趋势; 在生长后期ADF含量降低阶段均出现在出苗后126 d左右(图4)。

图4 两品种在不同栽培方式下酸性洗涤纤维含量的动态变化Fig.4 Changes of acid detergent fiber content in two varieties under different cultivation methods

品种对出苗后126 d影响极显著(P< 0.01), 栽培方式对出苗后126 d影响显著(P< 0.05)(图4, 表5)。品种间比较:出苗后126和140 d A2均低于A1, A2平均分别为33.13%和40.39%, 其中出苗后126 d差异极显著(P< 0.01)。栽培方式间比较:出苗后126 d依次为B3< B4< B2< B1, B3平均为34.01%, 其中B3显著低于B1和B2(P< 0.05), B4显著低于B1(P< 0.05); 出苗后140 d依次为B4< B3< B1< B2, B4平均为39.98%。两者互作:对两品种出苗后126和140 d影响均不显著(P> 0.05), 其中126 d时A1在B4处理下最低, A2在B3处理下最低; 140 d时A1在B1处理下最低, A2在B4处理下最低。以上可以看出, ADF含量受品种的影响明显, 均以A2的含量较低; 栽培方式对ADF含量影响不明显, 整体上以B3和B4低于其他两个处理。

表5 两品种在不同栽培方式下酸性洗涤纤维含量的显著水平 Table 5 The significance level of acid detergent fiber content in two varieties under different cultivation methods (P-value)

2.1.4 TDN含量 随生长发育进程的延长, 两品种在各栽培方式下, TDN含量整体呈“ 降-升-降” 的变化趋势, 其中A2B1呈“ 升-降-升-降” 的变化趋势, 在生长后期TDN含量上升阶段均出现在出苗后的126 d(图5)。

图5 两品种在不同栽培方式下总可消化营养物含量的动态变化Fig.5 Changes of total digestible nutrients content in two varieties under different cultivation methods

出苗后126 d受品种的影响极显著(P< 0.01), 受栽培方式的影响显著(P< 0.05)(图5, 表6)。品种间比较:出苗后126和140 d A2均高于A1, A2平均分别为58.14%和52.24%。栽培方式间比较:出苗后126 d依次为B4> B3> B2> B1, B4平均为57.42%, 其中B4和B3显著高于B1(P< 0.05); 出苗后140 d依次为B4> B3> B1> B2, B4平均为52.66%。两者互作:对两品种出苗后126和140 d影响均不显著(P> 0.05), 其中126 d时A1在B4处理下最高, A2在B3处理下最高; 140 d时A1在B1处理下最高, A2在B4处理下最高。以上可以看出, 品种对TDN含量影响明显, 均以A2含量最高; 栽培方式对TDN含量影响不明显, 总体上不覆膜和半覆膜高于全覆膜。

表6 两品种在不同栽培方式下总可消化营养物含量的显著水平 Table 6 The significance level of total digestible nutrients content in two varieties under different cultivation methods (P-value)

2.1.5 BX含量 随生长发育进程的延长, 两品种在各栽培方式下, A1B4和A2B4在出苗后70 d略高于84 d; A1B2在出苗后126 d略低于112 d; 但BX含量整体上呈持续上升的变化趋势(图6)。

图6 两品种在不同栽培方式下糖锤度含量的动态变化Fig.6 Changes of brix content in two varieties under different cultivation methods

品种对出苗后140 d影响显著(P< 0.05)(图6, 表7)。品种间比较:出苗后126和140 d A1均高于A2, A1平均分别为12.41%和14.59%。栽培方式间比较:出苗后126 d依次为B3> B1> B4> B2, B3平均为13.28%; 出苗后140 d依次为B3> B2> B1> B4, B3平均为14.78%, 其中B3显著高于B4(P< 0.05)。两者互作:对两品种出苗后126和140 d影响均不显著(P> 0.05), 其中126 d时A1在B3处理下最高, A2在B1处理下最高; 140 d时两品种均在B3处理下最高。以上可以看出, 品种对BX含量影响明显, 均以A1含量最高; 栽培方式对BX含量影响不明显。

表7 两品种在不同栽培方式下糖锤度含量的显著水平 Table 7 The significance level of brix content in two varieties under different cultivation methods (P-value)
2.2 主要营养成分产量和最佳刈割时期的确定

同营养成分含量的比较, 70~140 d各主要营养成分(CP、TDN)产量的动态变化规律以及高峰期出现的生长阶段结果表明, 两品种的最佳刈割期均在出苗后126~140 d。因此, 此处仅对出苗后126和140 d的CP和TDN产量进行分析说明。两品种在各栽培方式下, 干物质产量一直呈上升趋势, 但在出苗后126 d后上升速度减缓(图7)。

图7 两品种在不同栽培方式下干物质产量的动态变化Fig.7 Changes of dry matter yield in two varieties under different cultivation methods

2.2.1 CP产量 两品种在各栽培方式下, CP产量从出苗后126 d开始, 除A2B3为增加趋势外, 其他各处理均呈现出下降的变化趋势(图8)。栽培方式对出苗后126 d影响极显著(P< 0.01), 对出苗后140 d影响显著(P< 0.05); 互作对出苗后140 d影响显著(P< 0.05)(图8, 表8)。品种间比较:出苗后126和140 d A2均高于A1, A2平均分别为1.71和1.59 t· hm-2; 栽培方式间比较:出苗后126 d依次为B2> B1> B3> B4, B2平均为1.94 t· hm-2, 其中B2极显著高于B3(P< 0.01)和B4, B1极显著高于B4(P< 0.01), 显著高于B3(P< 0.05); 出苗后140 d依次为B1> B2> B3> B4, B1平均为1.68 t· hm-2, 其中B1极显著高于B4(P< 0.01)。两者互作:出苗后126 d两品种均以B2处理最高, 其中A2在B2和B1处理下显著高于B3和B4(P< 0.05); 出苗后140 d A1在B1处理下最高, 且显著高于B2和B4(P< 0.05), A2在B2处理下最高, 且极显著高于B4(P< 0.01)。以上可以看出, CP产量受品种和栽培方式的影响明显, 品种以A2较高, 栽培方式以全覆膜和半覆膜处理较高。

图8 两品种在不同栽培方式下粗蛋白产量的动态变化Fig.8 Changes of crude protein yield in two varieties under different cultivation methods

表8 两品种在不同栽培方式下粗蛋白产量的显著水平 Table 8 The significance level of crude protein yield in two varieties under different cultivation methods (P-value)

2.2.2 TDN产量 两品种在各栽培方式下, TDN产量从出苗后126 d开始呈缓慢增加或降低的趋势(图9)。品种和栽培方式对出苗后126和140 d的TDN产量影响均极显著(P< 0.01), 两者互作对出苗后140 d的TDN产量影响显著(P< 0.05)(图9, 表9)。品种间比较:出苗后126和140 d A2均极显著高于A1(P< 0.01), A2平均分别为15.79和15.41 t· hm-2。栽培方式间比较:出苗后126和140 d依次均为B1> B2> B3> B4, B1平均分别为16.84和16.82 t· hm-2; 且出苗后126和140 d B1和B2均极显著高于B3和B4(P< 0.01), B3和B4间差异极显著(P< 0.01), B1和B2间无显著性差异(P> 0.05)。两者互作:出苗后126 d两品种均以B1处理最高, 其中A1在B1和B2处理下极显著高于B4(P< 0.01), 显著高于B3(P< 0.05), B3极显著高于(P< 0.01)B4; A2在B1和B2处理下极显著高于(P< 0.01)B3和B4, B3极显著高于(P< 0.01)B4。出苗后140 d A1以B1处理最高, 且B1极显著高于(P< 0.01)B3和B4, 显著高于B2(P< 0.05); A2以B2处理最高, A2在B2和B1处理下均极显著高于B3和B4(P< 0.01), B3极显著高于B4(P< 0.01)。以上可以看出, TDN产量受品种、栽培方式和两者互作的影响显著, 品种以A2较高, 栽培方式以全覆膜和半覆膜处理较高。

图9 两品种在不同栽培方式下总可消化营养物产量的动态变化Fig.9 Changes of total digestible nutrients yield in two varieties under different cultivation methods

表9 两品种在不同栽培方式下总可消化营养物产量的显著水平 Table 9 The significance level of total digestible nutrients yield in two varieties under different cultivation methods (P-value)
3 讨论
3.1 营养动态及最佳刈割期的分析

光敏型高丹草作为饲用高粱, 由于在北方不抽穗或抽穗后不能成熟, 以茎叶为主要营养体进行利用、相对于其他农作物, 生育期不完整, 不能借助穗部发育特征来判断青贮的最佳收获期。只有通过测定不同阶段的营养物质含量和干物质产量, 找到相对平衡点, 才能收获品质较高、可消化营养物质产量较高的青贮料。过早收割生物产量较低, 过晚收割则品质变劣[27]。因为牧草在整个生长发育时期, 生物产量和养分含量是向两个相反方向发展的过程[19], 适宜的刈割时期是影响和保证牧草单位面积产量与品质的重要因素, 作为饲用作物, 一般将其产量与质量的最佳结合点作为判定最佳刈割期的重要依据, 因为此时其生物产量较高, 饲用品质也最好[28]。许能祥等[13]研究认为, 不同栽培方式下高丹草CP含量随着生长期的延长呈下降趋势, 本研究结果与此一致。本研究结果表明, BX含量的变化呈逐渐上升的趋势, 这与贾汝敏等[14]和刘建宁等[16]对非光敏型高丹草、陈鹏等[28]对甜高粱的研究结果一致。本研究得出, 随着生长发育进程的延长, NDF和ADF呈“ 升-降-升” 的变化趋势, 这与Atis等[29]的研究结果不完全一致。研究得出, 饲用高粱随着植株成熟度的提高, 中性洗涤纤维含量和酸性洗涤纤维含量呈下降趋势; 这可能与品种类型有关, 因为其研究对象是非光敏型品种, 也可能与刈割时期有关, 还需要进一步研究探讨。本研究还得出, 随着生长发育进程的延长, TDN含量的变化呈“ 降-升-降” 的变化趋势; 目前关于饲用高粱方面有关TDN含量的变化报道较少。对于传统甜高粱和非光敏型高丹草作为青贮饲料利用的大量研究结果表明[29, 30], 在抽穗期刈割最佳。也有报道认为在开花末期至成熟中期[27]、面团期或成熟期[30]刈割较为合适。而本研究结果表明, 不同的栽培方式导致了两品种生育时期的不同, 虽然干物质产量一直表现为增加趋势, 但作为以饲草为主要利用可消化营养物质, 而并不是单一的干物质产量。因此, 综合考虑干物质产量、TDN含量和产量及CP含量和产量的变化规律, 认为两品种在出苗后120~140 d刈割最佳, 这也说明光敏型与非光敏型饲用高粱的刈割时期不同。

3.2 营养含量与产量的比较

牧草饲用品质不仅受品种[31]的影响, 同时也受栽培方式[13]的影响。本研究结果表明, 品种对生长后期的植株CP和NDF含量影响均不显著(P> 0.05), 且在出苗后126和140 d两品种间的表现也不同; Thorstesson等[32]研究得出, 常规品种NDF的含量显著高于(P< 0.05)褐色中脉品种; 李源等[33]研究得出, 光周期敏感型品种的CP含量高于常规品种, 本研究结果与其不完全一致, 可能与测定时期和品种类型有关, 还需进一步研究探讨。本研究得出, 品种对生长后期的植株ADF、TDN和BX含量影响显著(P< 0.05), 其中BMR型品种“ 大卡” 的ADF含量较低, TDN含量相应较高, 非BMR型品种“ 海牛” 的BX含量较高; Vogler等[34]和Bean等[35]研究得出, BMR型高粱品种一致地具有最低的ADF含量; 何振富等[36]研究表明, 高丹草品种间茎秆的ADF含量差异显著(P< 0.05), 本研究结果与此相一致。Jeon等[37]得出, 品种间TDN没有显著差异(P> 0.05); Aguilar等[38]得出, BMR型和非BMR型品种的ADF含量没有显著差异(P> 0.05), 本研究结果与此不一致, 造成结果不同的原因可能主要与测定时期不同等因素有关, 还需要进一步研究探讨。周怀平等[27]研究表明, 氮肥、磷肥和钾肥配合施用可以增加饲草高粱植株粗蛋白质、粗纤维和粗脂肪的单位面积产出量; 张文洁等[12]研究表明, 同一品种, 不同栽培措施处理下饲草各营养指标存在较大差异, 覆秸秆和添加保水剂处理可以显著改善饲草品质; 本研究结果表明, 栽培方式对生长后期植株的CP、NDF、ADF、TDN和BX含量影响均不显著(P> 0.05), 其中在不覆膜和半覆膜处理下ADF含量较低, TDN含量相应的较高; 李源等[39]研究表明, 不同种植密度对光周期敏感型和光周期不敏感型的高丹草饲用品质影响均不显著; 贺春贵等[17]在对光敏型高丹草的研究中表明, 在植株生长后期, 不同栽培方式下的品质差异不明显, 本研究结果与此相一致。本研究还表明, CP和TDN产量均受品种和栽培方式的影响显著(P< 0.05), 且品种均以BMR型品种“ 大卡” 较高, 栽培方式均以覆膜处理较高, 由此可以看出, CP和TDN产量受其含量的影响较小, 而与干物质的产量表现一致, 即干物质产量越高, 其CP和TDN产量也相应地越高。

4 结论

随生长发育进程的延长, 粗蛋白含量逐渐下降、中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量“ 升-降-升” 、总可消化养分含量“ 降-升-降” 及糖锤度含量呈持续上升的变化趋势; 光敏型高丹草的最佳刈割期为出苗后126~140 d; 品种对生长后期植株的粗蛋白和中性洗涤纤维含量影响不显著(P> 0.05), 对酸性洗涤纤维、总可消化养分和糖锤度含量影响显著(P< 0.05); 栽培方式对生长后期植株的各主要营养含量影响均不显著(P> 0.05); 粗蛋白和总可消化养分产量与干物质产量表现一致。综合分析认为, 从饲草生产角度考虑, 两品种光敏型高丹草作为青贮饲料利用时, 以选择BMR型品种“ 大卡” 在全膜双垄沟播或全膜平铺的栽培方式下种植, 并于出苗后120~140 d收割最佳, 可获得更高的营养物质产量。

参考文献
[1] Liang H, You Y L, Li Y, et al. Research progress on ensiling and feeding technology of Sorghum-sudangrass hybirds. Acta Agrestia Sinica, 2015, 23(5): 936-943.
梁欢, 游永亮, 李源, 等. 高丹草青贮加工及饲喂利用技术研究进展. 草地学报, 2015, 23(5): 936-943. [本文引用:1]
[2] Rooney W L, Aydin S. Genetic control of a photoperiod-sensitive response in Sorghum bicolor(L. ) moench. Crop Science, 1999, 39(2): 397-400. [本文引用:1]
[3] He C G, He Z F, Wang F. Efficient double cropping pattern of photoperiod-sensitive Sorghum-sudangrass hybrids in summer after winter wheat. Acta Prataculturae Sinica, 2017, 26(5): 70-80.
贺春贵, 何振富, 王斐. 光敏型高丹草复种穴播高效栽培模式研究. 草业学报, 2017, 26(5): 70-80. [本文引用:2]
[4] Yu Z, Yamada T. Comparative research on main characteristics of Sorghum× sudangrass hybrids varieties. Chinese Journal of Grassland , 2006, 28(6): 1-6.
于卓, 山田敏彦. 高丹草品种主要农艺性状的比较研究. 中国草地学报, 2006, 28(6): 1-6. [本文引用:1]
[5] Shao R F, Zhao W J, Zhang F Y, et al. Effects of detillering on agronomic traits of sweet sorghum. Crops, 2012, (1): 126-129.
邵荣峰, 赵威军, 张福耀, 等. 去除分蘖对甜高梁主要农艺性状的影响. 作物杂志, 2012, (1): 126-129. [本文引用:1]
[6] He C G, Zhang B L, Ma Y. A consideration about crop-forage-livestock dryland farming systems in Gansu. Gansu Agricultural Science and Technology, 2013, 12: 8-11.
贺春贵, 张邦林, 马彦. 关于甘肃发展旱作草畜牧业生产体系的思考. 甘肃农业科技, 2013, 12: 8-11. [本文引用:1]
[7] Zhang P P, Ke X W, Jin X J, et al. Effects of film mulching modes on dry matter accumulation and transportation characteristics of broomcorn millet at later growing stage in arid land . Journal of Heilongjiang Bayi Agricultural University, 2015, 27(5): 47-51.
张盼盼, 柯希望, 金喜军, 等. 覆膜方式对旱地糜子生育后期干物质积累与转运的影响. 黑龙江八一农垦大学学报, 2015, 27(5): 47-51. [本文引用:1]
[8] Remakrishna A, Tam H M, Wani S P, et al. Effect of mulch on soil temperature, moisture, weed infestation and yield of groundnut in northern Vietnam. Field Crops Research, 2006, 95(3): 115-125. [本文引用:1]
[9] Gao Y H, Niu J Y, Xu R, et al. Effects of different film mulching on photosynthesis, transpiration rate, and leaf water use efficiency of maize. Acta Prataculturae Sinica, 2012, 21(5): 178-184.
高玉红, 牛俊义, 徐锐, 等. 不同覆膜方式对玉米叶片光合、蒸腾及水分利用效率的影响. 草业学报, 2012, 21(5): 178-184. [本文引用:1]
[10] Yue W Y, Song J R, Zhao S W, et al. Influence of film mulching on soil temperature and dry matter accumulation of winter wheat. Agricultural Research in the Arid Areas, 2014, 32(4): 133-139.
岳维云, 宋建荣, 赵尚文, 等. 不同覆膜方式对地温及冬小麦地上干物质累积规律的影响. 干旱地区农业研究, 2014, 32(4): 133-139. [本文引用:1]
[11] Zhang P L, Guo T W, Li S T, et al. Effects of different coverage cultivation and balanced fertilization on yield and water use efficiency of potato in the dryland . Agricultural Research in the Arid Areas, 2017, 35(1): 50-54.
张平良, 郭天文, 李书田, 等. 不同覆盖种植方式与平衡施肥对马铃薯产量及水分利用效率的影响. 干旱地区农业研究, 2017, 35(1): 50-54. [本文引用:1]
[12] Zhang W J, Ding C L, Shen Y X, et al. Effect of cultivation measures on forage production and quality of forage grasses in coastal beach areas. Acta Agrestia Sinica, 2012, 20(2): 318-323.
张文洁, 丁成龙, 沈益新, 等. 沿海滩涂地区不同栽培措施对禾本科牧草产量及品质的影响. 草地学报, 2012, 20(2): 318-323. [本文引用:2]
[13] Xu N X, Ding C L, Dong C F, et al. Evaluation of the production performance of C4 forage grass species under different cultivation methods in the coastal shoal. Acta Prataculturae Sinica, 2015, 24(2): 11-21.
许能祥, 丁成龙, 董臣飞, 等. 不同栽培方式下C4牧草在沿海滩涂的生产性能评价. 草业学报, 2015, 24(2): 11-21. [本文引用:3]
[14] Jia R M, Zhang H X, Tan Q B, et al. The dynamics of nutritional compositions of Sorghum× sudangrass hybrids in different growth stages. China Herbivore Science, 2008, 28(2): 49-51.
贾汝敏, 张惠霞, 谭谦波, 等. 不同生长时期高丹草营养成分动态研究. 中国草食动物科学, 2008, 28(2): 49-51. [本文引用:2]
[15] Li Y, Xie N, Zhao H M, et al. Analysis on change pattern of the vegetative growth and forage quality of Sorghum bicolor× S. sudanense. Acta Agrestia Sinica, 2011, 19(5): 813-820.
李源, 谢楠, 赵海明, 等. 高丹草营养生长与饲用品质变化规律分析. 草地学报, 2011, 19(5): 813-820. [本文引用:1]
[16] Liu J N, Shi Y H, Wang Y Q, et al. Growth dynamics and optimum harvest period of Sorghum× sudangrass hybrids. Acta Prataculturae Sinica, 2011, 20(1): 31-37.
刘建宁, 石永红, 王运琦, 等. 高丹草生长动态及收割期的研究. 草业学报, 2011, 20(1): 31-37. [本文引用:2]
[17] He C G, He Z F, Wang F. Nutrient contents and yields of photoperiod-sensitive Sorghum-sudangrass hybrids grown in summer after a winter wheat crop. Acta Prataculturae Sinica, 2017, 26(7): 177-189.
贺春贵, 何振富, 王斐. 夏播复种光敏型高丹草的养分含量与产量. 草业学报, 2017, 26(7): 177-189. [本文引用:2]
[18] Chen Y J, Li H, Li X, et al. Study on nutrient status and dynamics of Trifolium repens at different growing stages. Journal of Northeast Agricultural University, 2013, 44(1): 101-105.
陈雅君, 李宏, 李雪, 等. 三叶草不同生长时期营养动态变化规律的研究. 东北农业大学学报, 2013, 44(1): 101-105. [本文引用:1]
[19] Zhao Y J, Tian X H, Du W H. Studies on the optimal cutting period of forage triticale in Dingxi area. Pratacultural Science, 2015, 32(7): 1143-1149.
赵雅姣, 田新会, 杜文华. 饲草型小黑麦在定西地区的最佳刈割期. 草业科学, 2015, 32(7): 1143-1149. [本文引用:2]
[20] Bao S D. Soil agricultural chemistry analysis. Beijng： China Agriculture Press 2000.
鲍士旦. 土壤农化分析. 北京: 中国农业出版社, 2000. [本文引用:1]
[21] Institute of Animal Sciences of CAAS, Zhejiang University, Inner Mongolia Academy of Agricultural & Animal Husband ry Sciences, et al. Determination of neutral detergent fiber in feedstuffs, GB/T20806-2006. Beijing: Stand ards Press of China, 2007.
中国农业科学院畜牧研究所, 浙江大学, 内蒙古畜牧科学院, 等. 饲料中中性洗涤纤维(NDF)的测定, GB/T20806-2006. 北京: 中国标准出版社, 2007. [本文引用:1]
[22] Ministry of Agriculture of the People’s Republic of China. Determination of acid detergen fiber (ADF) in feedstuff, NY/T1459-2007. Beijing: Stand ards Press of China, 2008.
中华人民共和国农业部. 饲料中酸性洗涤纤维(ADF)的测定, NY/T1459-2007. 北京: 中国标准出版社, 2008. [本文引用:1]
[23] State Bureau of Technical Supervision. Method for the determination of crude protein in feedstuffs, GB/T6432-1994. Beijing: Stand ards Press of China, 1995.
国家技术监督局. 饲料中粗蛋白测定方法, GB/T6432-1994. 北京: 中国标准出版社, 1995. [本文引用:1]
[24] Zhang J K. Quality evaluation parameters of ruminant coarse fodder and their application comparison. Chinese Journal of Animal Science, 2006, 42(5): 47-50.
张吉鵾. 反刍家畜粗饲料品质评定的指标及其应用比较. 中国畜牧杂志, 2006, 42(5): 47-50. [本文引用:1]
[25] Chen G, Tai J H, Yan D. Scientific production technology solutions of alfalfa. Beijing: China Agriculture Press, 2011.
陈谷, 邰建辉, 颜俤. 苜蓿科学生产技术解决方案. 北京： 中国农业出版社, 2011. [本文引用:1]
[26] Tang Q Y, Feng M G. Practical statistical analysis and DPS data processing system. Beijing: Science Press, 2002.
唐启义, 冯明光. 实用统计分析及其DPS数据处理系统. 北京： 科学出版社, 2002. [本文引用:1]
[27] Zhou H P, Hao B P, Guan C L, et al. Effect of fertilizer application on nutritive quality and growth of hybrid sorghum grass. Chinese Journal of Eco-Agriculture, 2009, 17(1): 60-63.
周怀平, 郝保平, 关春林, 等. 施肥对饲草高粱生长及营养品质的影响. 中国生态农业学报, 2009, 17(1): 60-63. [本文引用:3]
[28] Chen P, Lou F, Gao J M, et al. Effects of different sowing times on qualities of sweet sorghum ( Sorghum dochna) at different growth stages. Journal of Anhui Agricultural Sciences, 2012, 40(5): 2608-2609, 2620.
陈鹏, 罗峰, 高建明, 等. 不同播期对不同生育时期甜高粱品质性状的影响. 安徽农业科学, 2012, 40(5): 2608-2609, 2620. [本文引用:2]
[29] Atis I, Konuskan O, Duru M, et al. Effect of harvesting time on yield, composition and forage quality of some forage sorghum cultivars. International Journal of Agriculture and Biology, 2012, 14(6): 879-886. [本文引用:2]
[30] Sher A, Hassan F, Ali H, et al. Enhancing forage quality through appropriate nitrogen dose, seed rate and harvest stage, in sorghum cultivars grown in Pakistan. Grassland Science, 2017, 63(1): 15-22. [本文引用:2]
[31] Wang Y H, Wang C Z, Li D F, et al. Effects of seeding rate on plant number, production performance, and quality of alfalfa. Acta Prataculturae Sinica, 2017, 26(2): 123-135.
王彦华, 王成章, 李德锋, 等. 播种量和品种对紫花苜蓿植株动态变化、产量及品质的影响. 草业学报, 2017, 26(2): 123-135. [本文引用:1]
[32] Thorstensson E M G, Buxton D R, Cherney J H. Apparent inhibition to digestion by lignin in normal and brown midrib stems. Journal of the Science of Food and Agriculture, 1992, 59(2): 183-188. [本文引用:1]
[33] Li Y, You Y L, Zhao H M, et al. Analysis on the yield, quality and stress resistance of brown midrib forage sorghum varieties. Acta Agrestia Sinica, 2014, 22(4): 889-896.
李源, 游永亮, 赵海明, 等. 褐色中脉饲草高粱品种产量品质与抗逆性分析. 草地学报, 2014, 22(4): 889-896. [本文引用:1]
[34] Vogler R K, Tesso T T, Johnson K D, et al. The effect of allelic variation on forage quality of brown midrib sorghum mutants with reduced caffeic acid omethyl transferase activity. African Journal of Biochemistry Research, 2009, 3(3): 70-76. [本文引用:1]
[35] Bean B W, Baumhardt R L, Fti M C, et al. Comparison of sorghum classes for grain and forage yield and forage nutritive value. Field Crops Research, 2013, 142(3): 20-26. [本文引用:1]
[36] He Z F, He C G, Wei Y M, et al. Biological characteristics and nutrients of the photoperiod-sensitive Sorghum-sudangrass hybirds in the arid land of east Gansu. Acta Prataculturae Sinica, 2015, 24(10): 166-174.
何振富, 贺春贵, 魏玉明, 等. 光敏型高丹草在陇东旱塬的生物学特性和营养成分比较研究. 草业学报, 2015, 24(10): 166-174. [本文引用:1]
[37] Jeon B T, Moon S H, Lee S M. A comparative studies on the growth characteristics and feed components of Sorghum-sudangrass hybrids at paddy field cultivation. Journal of the Korean Society of Grassland and Forage Science, 2012, 32(1): 29-38. [本文引用:1]
[38] Aguilar P B D, Pires D A D A, Frota B C B, et al . Nutritional characteristics of BMR mutant and normal sorghum genotypes used for cutting and grazing. Acta Scientiarum Animal Sciences, 2014, 36(3): 259-264. [本文引用:1]
[39] Li Y, You Y L, Zhao H M, et al. Effect of plant density on agronomic traits and forage quality for Sorghum bicolor× S. sudanense. Pratacultural Science, 2017, 34(8): 1686-1693.
李源, 游永亮, 赵海明, 等. 种植密度对高丹草农艺性状及饲用品质的影响. 草业科学, 2017, 34(8): 1686-1693. [本文引用:1]