饲用燕麦品种在宁夏雨养区的适应性评价

王腾飞，常怡然，邓 雪，沈笑天，王 斌，李满有，倪 旺，兰 剑*

(1.宁夏大学农学院， 宁夏 银川 750021； 2.宁夏草牧业工程技术研究中心， 宁夏 银川 750021； 3.宁夏云雾山国家级自然保护区管理局， 宁夏 固原 756000)

燕麦(Avenasativa)为一年生禾本科粮饲兼用作物，具有产量高、抗寒、抗旱、耐盐碱、耐贫瘠、品质优、适口性好等生物学特性[1]，在干旱、半干旱地区崭露头角，是发展畜牧业最理想、最经济的饲草之一。近年来，燕麦作为优质饲草已被广泛种植，其在家畜养殖中所占的地位也越来越高[2]。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，但饲草产量低、品质差，致使草畜不平衡，严重制约了畜牧业进一步发展。宁夏雨养区(原州区、西吉县、隆德县、彭阳县、泾源县、海原县)作为宁夏肉牛养殖的主要区域，肉牛养殖占全省的73%，优质高产饲草的缺少成为当地畜牧业发展的主要制约因子，筛选适宜在宁夏雨养区种植易提产增质的燕麦品种，不仅能够缓解当地饲草不足问题，同时也可满足家畜冷季营养需求[3]。此外，不同燕麦品种抗蚜性迥异，易感燕麦品种制约饲草产量的形成及营养物质的积累，严重时可造成30%～50%的损失[4]。因此，研究适宜宁夏雨养区种植的燕麦品种对当地畜牧业发展至关重要。

不同品种燕麦因遗传基础不同，其适应能力和生长潜力有较大差异[5-6]。我国西北、东北、西南等地区的引种试验表明，不同栽培措施和环境条件下燕麦的生产性能和营养品质表现各异，适宜栽培品种也不尽相同。近年来，为筛选适宜不同区域的燕麦品种，学者们进行了大量引种试验。例如，张光雨等[7]在西藏河谷区对9个燕麦品种进行了比较试验，得出‘青海444’、‘青燕1号’和‘阿坝’燕麦适宜在当地推广种植；杨海磊等[8]在甘肃省分析比较了14份燕麦种质的籽粒和饲草生产性能，认为‘青永久479’、‘青永久167’和‘青永久233’可作为当地实现高产优质目标的首选草种；孙建平等[9]对晋北农牧交错区13份燕麦种质营养品质和主要农艺性状进行研究，发现‘牧王’、‘牧乐思’和‘太阳神’可作为农牧交错区优质燕麦草地推广品种；彭先琴等[10]将6个不同燕麦品种的农艺性状、干草产量和营养品质进行了综合分析，认为‘林纳’和‘莫妮卡’适宜在川西北高寒地区种植；赵宁等[11]通过在河北坝上研究11个燕麦品种的适应性，综合其饲草产量和营养品质，发现‘坝优5号’在当地能达到高产优质的目标。目前，在宁夏已有关于燕麦的引种报道，但主要集中于引黄灌区[12-13]，鲜见在雨养区的报道，同时前人对于燕麦引种大多只聚焦农艺性状、产量及营养品质，缺少与燕麦蚜虫相结合的综合评价。鉴于此，本试验以10个燕麦品种为研究对象，通过对燕麦的抗蚜虫性和生产性能的观测，营养价值的测定，利用主成分分析方法对10个燕麦品种进行综合评价，以期为宁夏雨养区建植高产优质的燕麦草地提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2020年3-7月在宁夏回族自治区固原市原州区彭堡镇姚磨村(105°28′ E，35°34′ N)进行，当年月平均降雨量与气温如图1所示，该地区属暖温带半干旱气候，年平均气温为6.8℃，年积温2 263℃，年平均蒸发量1 200～1 800 mm，全年无霜期103～148 d，年均降雨量471.2 mm，多集中在7-9月，年平均日照时数2 250～2 700 h，昼夜温差10～20℃。试验区地势平坦，土壤为黄绵土，播前0～20 cm土层有机质含量4.42 g·kg-1，全氮0.65 g·kg-1，全磷0.37 g·kg-1，速效磷9.20 mg·kg-1，速效钾94 mg·kg-1，pH值为8.20。

图1 2020年试验区不同月份降雨量和温度Fig.1 Precipitation and temperature in different months in the test area in 2020

1.2 试验材料

供试10个燕麦品种信息详见表1。

表1 参试不同燕麦品种详情Table 1 Details of different oat varieties

1.3 试验设计

试验采用单因素随机区组设计，小区面积为18 m2(3 m×6 m)，设置3个重复，小区间隔1 m，四周设1 m保护行。于2020年3月23日播种，人工开沟条播，覆土3～4 cm，行距30 cm，每一小区10行，播种量为150 kg·hm-2。播种前除草翻耕、耙地镇压，统一施入有机肥6 000 kg·hm-2。生育期内除草2次，在燕麦拔节期追施磷酸二铵(P2O5≥46%)120 kg·hm-2，尿素150 kg·hm-2(总氮≥46.4%)。

1.4 测定项目及方法

以下指标均在燕麦刈割前(乳熟期至蜡熟期)进行。

株高：在距各小区边行50 cm处随机选取30株长势能够代表该小区整体水平的植株，用卷尺测量其自然垂直高度。

分蘖数：小区内随机挖取10株燕麦，测其单株分蘖数。

干草产量：每个小区随机选取9个1 m样段，人工刈割，留茬5 cm左右，称鲜重；取完整植株1 kg带回实验室自然阴干，称量干草产量，折算每公顷干草产量。

叶茎比：每一小区随机选取30株燕麦将茎和叶分离，于105℃杀青1 h，70℃烘48 h后冷却，分离茎叶，称其干重，叶茎比=叶干重/茎干重。

1.5 燕麦营养成分的测定

将自然阴干的草样粉碎后过0.45 mm筛。参照《饲料及饲料添加剂质量检测方法与品质管理》[14]，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)含量。根据中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量，计算饲料相对饲喂价值[15](Relative feed value，RFV)。计算公式如下所示。

RFV=(88.9-0.779×ADF)×(120/NDF)/1.29

1.6 燕麦蚜虫测定

于燕麦拔节期，调查蚜虫头数。选用“Z”字型五点取样调查，每点详查20株燕麦上的蚜虫数量。参考《小麦抗蚜虫评价技术规范》[16]的抗性分级标准，采用蚜量比值法[17]进行抗性评价。根据燕麦蚜量比值的不同，依据公式：蚜量比值=某燕麦品种的蚜量/全部观测燕麦品种的平均蚜量，得出10个燕麦品种的抗蚜性评价结果。可将燕麦抗蚜性分为7级，具体评价标准见表2。

表2 燕麦抗蚜性评级标准Table 2 Oat resistance rating criteria

1.7 数据分析

采用Microsoft excel 2019进行数据整理，利用SPSS Statistics 25.0软件进行单因素方差分析、Duncan多重比较和主成分分析(Principal component analysis,PCA)综合评价，通过Origin 2021制图。

2 结果与分析

2.1 不同燕麦抗蚜性比较

10个供试燕麦品种的蚜量比值与抗蚜评价如表3所示。所有品种可分为4个级别，两个中抗品种‘摄政王’和‘进口甜燕’，占供试品种20%；四个低抗品种‘甜燕70’、‘喜韵’、‘甜燕1号’和‘固原当地燕麦’；抗性较弱的品种有3个(‘莫妮卡’、‘克劳沃’和‘挑战者’)，占总试验材料的30%；‘禾王’是10个品种中抵抗力最差的品种。综合来看，10个品种中有60%的品种对蚜虫有抗性，但并未发现高抗的品种。

表3 不同燕麦抗蚜性比较Table 3 Comparison of aphid resistance of different oats

2.2 不同燕麦株高、叶茎比、分蘖数和干草产量比较

由图2可知，不同燕麦株高、干草产量和叶茎比之间均存在显著差异(P<0.05)。对于株高而言，10个燕麦品种中株高最高的是‘禾王’，达到116.98 cm；其次是‘喜韵’，为115.11 cm；除‘喜韵’外，‘禾王’株高显著高于其他品种；最低的是‘进口甜燕’，仅102.97 cm，分别比‘禾王’和‘喜韵’低11.87%和10.55%。从叶茎比来看，10个燕麦品种的叶茎比变化范围在0.20～0.47之间，其中‘禾王’的叶茎比最大，‘挑战者’叶茎比最小，二者相差0.27。分蘖数大于2个·株-1的有6个品种，分别为‘禾王’、‘摄政王’、‘喜韵’、‘固原当地燕麦’、‘甜燕70’和‘莫妮卡’，其中‘禾王’分蘖数最多，为2.74个·株-1，较分蘖数最少的‘进口甜燕’(1.70个·株-1)高61.18%。干草产量由高到低排名顺序为：‘禾王’>‘甜燕1号’>‘喜韵’>‘甜燕70’>‘克劳沃’>‘进口甜燕’>‘莫妮卡’>‘摄政王’>‘固原当地燕麦’>‘挑战者’，其中‘禾王’、‘甜燕1号’和‘喜韵’的干草产量最高，分别达8 100.25，7 801.02和7 677.25 kg·hm-2；与最低产的‘挑战者’(6 456.29 kg·hm-2)分别相差1 643.96，1 344.73和1 220.96 kg·hm-2。

图2 各个燕麦品种株高、叶茎比、分蘖数和干草产量比较Fig.2 Comparison of plant height,leaf-stem ratio,tiller number and hay yield of various oat varieties注：1，禾王；2，莫妮卡；3，甜燕70；4，克劳沃；5，喜韵；6，进口甜燕；7，摄政王；8，甜燕1号；9，固原当地燕麦；10，挑战者。图中不同小写字母表示不同处理在0.05水平差异显著(P<0.05)Note:1,King He;2,Monica;3,Sweet swallow 70;4,Clauvo;5,Joy;6,Imported sweet swallow;7,Prince regent;8,Sweety;9,Guyuan local oats;10,Challenger. Different letters indicate significant differences at the 0.05 level

2.3 不同燕麦品种营养成分比较

由表4可知，不同燕麦品种的CP,ADF,NDF含量和RFV均存在显著差异(P<0.05)。供试燕麦品种CP含量达到10%以上的品种有4个，分别为‘禾王’、‘喜韵’、‘摄政王’和‘甜燕70’，其中最高的是‘禾王’，达11.29%，显著高于‘莫妮卡’、‘克劳沃’、‘进口甜燕’、‘甜燕1号’和‘固原当地燕麦’(P<0.05)；‘进口甜燕’CP含量最低，仅为8.27%，与‘禾王’CP含量相差3.02%。NDF含量最低的是‘禾王’，为50.88%，与‘挑战者’、‘克劳沃’和‘甜燕1号’差异不显著，含量最高的为‘进口甜燕’(59.11%)，与‘禾王’NDF含量相差8.23%。‘禾王’的ADF含量最低，为31.82%，‘摄政王’最高(39.11%)，二者ADF含量相差7.29%。各燕麦品种RFV有显著差异，其排名由高到低顺序为：‘禾王’>‘挑战者’>‘克劳沃’>‘甜燕1号’>‘喜韵’>‘甜燕70’>‘莫妮卡’>‘摄政王’>‘固原当地燕麦’>‘进口甜燕’，相对饲喂价值大于115的品种有3个品种，分别为‘禾王’、‘挑战者’和‘克劳沃’，显著高于其他品种(P<0.05)，最低的是‘进口甜燕’，仅94.83。

表4 不同燕麦品种营养成分比较Table 4 Comparison of nutritional components of different oat varieties

2.4 利用主成分分析法对10个燕麦品种进行综合评价

由图3可知，株高、叶茎比和相对饲喂价值与干草产量均呈显著正相关关系，其中干草产量与株高(R=0.88)之间的相关性最强，干草产量与叶茎比和相对饲喂价值的相关系数均为0.75。叶茎比、分蘖数和粗蛋白3个指标与株高呈现显著正相关关系，其中株高和叶茎比间的相关性最强(R=0.91)。叶茎比与分蘖数、CP和RFV间均呈现显著正相关关系，相关系数分别为0.65，0.79和0.62。分蘖数与CP之间呈显著正相关，为0.80。ADF和NDF间呈现较强相关性，相关系数为0.96。RFV与ADF和NDF间呈现显著负相关，相关系数均为0.99。

图3 燕麦10个指标间的相关性Fig.3 Correlation among the 10 indicators of oats注：A，干草产量；B，株高；C，叶茎比；D，分蘖数；E，粗蛋白；F，中性洗涤纤维；G，酸性洗涤纤维；H，相对饲喂价值Note:A,hay yield;B,plant height;C,leaf-stem ratio;D,tiller number;E,crude protein;F,neutral detergent fiber;G,acid detergent fiber;H,relative feeding value

对燕麦10个指标进行主成分分析(表5)。结果显示，提取的三个主成分方差贡献率依次为40.214%,29.142%和13.326%，累积贡献率为82.682%，可解释所有信息的82.682%。第一主成分特征值为4.424，粗蛋白含量、叶茎比和株高在此成分中载荷绝对值较高，其特征向量所凝聚的信息主要是燕麦草地的营养和生长状况，可解析为综合因子。第二成分特征值为3.206，此成分中酸性洗涤纤维载荷绝对值最高，可解析为纤维因子。第三成分特征值为1.466，载荷绝对值最高的是干草产量，可解析为产量因子。

根据王斌等[18]的方法，将原始数据标准化后导入SPSS代入模型，可得出公因子F1,F2和F3，带入Y=(40.214F1+29.142F2+13.326F3)/82.682计算，得出10个燕麦品种的综合得分，最高得分2.398。排名由高到低依次为‘禾王’>‘喜韵’>‘摄政王’>‘固原当地燕麦’>‘甜燕70’>‘甜燕1号’>‘克劳沃’>‘莫妮卡’>‘挑战者’>‘进口甜燕’(表6)。

表5 各因子特征值和累计贡献率Table 5 Characteristic value and cumulative contribution rate of each factor

表6 10个燕麦品种公因子值及综合排名Table 6 Common factor values and comprehensive rankings of 10 varieties

3 讨论

3.1 不同燕麦品种抗蚜性

燕麦抗蚜性鉴定和研究对筛选适合当地种植的燕麦品种具有重要意义，对不同燕麦品种的感、抗水平进行客观评价，不仅可以提高燕麦产量，减少由蚜虫作为媒介所引起的病害[19]，还能够增加燕麦抗蚜种质基础，利于培育抗蚜品种，进而减少农药的施用，促进农田绿色循环发展。本研究发现燕麦在拔节期(5月下旬)发生蚜虫危害，与刘军和等[20]在宁夏的研究结果一致。同时，对10个燕麦品种进行蚜虫观测并评级，结果显示，10个燕麦品种可分为4个等级，其中两个中抗品种，四个为低抗品种，三个为低感品种,一个为中感品种，‘禾王’属于中感品种，这主要与蚜虫生活习性相关，蚜虫主要取食饲草的叶、嫩枝和茎[21]，再通过其刺吸式口器在植株叶片背面吸食汁液生长发育。而‘禾王’具有丰富的叶量和高大的植株，不仅是蚜虫良好的食物来源，还是其理想的寄主植物，因而，‘禾王’易被蚜虫取食和寄生。此外，Alvaro等[22]研究发现蚜虫的颜色与其所处的环境有关，在蚜虫食物匮乏及种群密度大时为白色，在其适宜生长发育的环境条件下为橙色，在寒冷环境中为绿色。在本研究中燕麦的寄生蚜虫为绿色，表明当地并非蚜虫的适宜生长环境。因此，燕麦在宁夏雨养区推广种植过程中，要附加蚜虫防治技术。例如，在播种时选择抗蚜与感蚜品种进行间作，或调整燕麦播期，即在6月下旬播种。另外，还可在蚜虫发生初期，利用蚜虫的趋光性、趋黄性进行物理防治[23]。

3.2 不同燕麦品种主要农艺性状

燕麦株高和草产量能直观的反映燕麦生产性能。孙建平等[9]研究结果显示，燕麦的株高介于92.02～133.61 cm之间，而本试验10个燕麦株高介于102.97～116.84 cm之间，整体略低于前人研究结果，原因可能是降雨量和播种时间不同。在本试验中，各品种间单株分蘖数差异显著(P<0.05)，大于2个·株-1的有6个品种，其中‘禾王’分蘖数最多(2.74个·株-1)，高于杨海磊等[8]报道的1.1～2.0个·株-1，可能是由品种、播种密度和气候条件存在差异引起的。叶茎比能够很好的反映牧草的适口性，其比值越大说明燕麦的叶量越丰富，适口性越好，营养物质含量越多[24]。本研究表明，‘禾王’的叶茎比最大(0.47)，说明‘禾王’适口性最好，家畜喜食，而‘挑战者’叶茎比最小，较其他品种适口性差，这一研究结果与Muhammad等[25]和王国良等[26]的研究结果相似。

干草产量是评价燕麦生产性能与经济效益的关键指标。杨海磊等[8]研究结果显示，燕麦干草产量介于7.10～11.11 t·hm-2之间；张光雨等[7]研究结果表明，燕麦干草产量介于7 413.99～20 439.05 kg·hm-2之间。在本研究中，参试的10个燕麦品种干草产量介于6 456.29～8 100.25 kg·hm-2之间，与杨海磊等[8]研究结果相似，但低于张光雨等[7]研究结果，可能是由品种、气候条件及土壤状况不同造成的。因此，应当针对不同地区气候条件和土壤状况筛选适宜的燕麦品种。

3.3 不同燕麦品种营养成分及饲用价值

牧草粗蛋白、粗脂肪含量越高，中性和酸性洗涤纤维含量越低，其营养价值就越高[27]。本研究表明，‘禾王’的粗蛋白含量最高，达到11.29%，酸性洗涤纤维和中性洗涤纤维含量最低，分别为31.82%和50.88%，从本试验的结果来分析，‘禾王’的叶茎比最大，而燕麦中70%的粗蛋白来源于叶片，且叶片中粗蛋白含量远远高于茎，叶茎比越大，燕麦的粗蛋白含量就越高。同时，有研究发现叶片中的木质素和半纤维素、纤维素含量均低于茎中，因此，燕麦叶茎比越大，其中性和酸性洗涤纤维含量越低。牧草的相对饲喂价值(RFV)是实际生产中被广泛使用的饲草质量评价指标，RFV值越大，就表明牧草的饲用价值越高[9]。在本研究中，‘禾王’、‘挑战者’和‘甜燕1号’、‘克劳沃’RFV高于其他品种(P<0.05)。依据红敏等[28]粗饲料分级标准，10个燕麦品种可划分为2个等级，其中‘克劳沃’、‘禾王’、‘挑战者’、‘喜韵’和‘甜燕1号’属于2级(103～124)，而‘莫妮卡’、‘甜燕70’、‘进口甜燕’、‘摄政王’和‘固原当地燕麦’属于3级(87～102)。

4 结论

综上，10个燕麦品种中‘禾王’草地生产性能最高、营养品质最好，综合表现第一，但抗蚜能力差；‘喜韵’和‘摄政王’草地生产性能较高、营养品质较好、不易感染蚜虫，综合表现分别为第二和第三。因此，‘禾王’、‘喜韵’和‘摄政王’更适宜在宁夏雨养区推广种植。