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Forage quality of maize (Zea mays) stover among different varieties

不同玉米品种秸秆饲用品质的研究



全 文 :书不同玉米品种秸秆饲用品质的研究
邰书静,张仁和,史俊通,薛吉全
(西北农林科技大学农学院,陕西 杨凌712100)
摘要:为探讨不同玉米品种秸秆饲用品质状况,本研究采用近红外光谱技术,分析评价了44个玉米品种秸秆的体
外干物质消化率(IVDMD)、酸性洗涤纤维(ADF)、中性洗涤纤维(NDF)和可溶性糖(WSC)含量4个品质性状。结
果表明,品种间IVDMD、ADF、NDF和 WSC含量存在极显著差异,44个玉米品种秸秆各品质性状近似正态分布,
其变化范围分别为38.60%~51.74%(IVDMD)、27.01%~35.67%(ADF)、51.55%~65.81%(NDF)和4.69%~
12.21%(WSC)。各性状变异程度不同,WSC含量变异系数最大,达23.59%。相关分析表明,IVDMD与 ADF和
NDF含量极显著负相关,与 WSC含量极显著正相关,ADF含量与 NDF含量极显著正相关,WSC含量与 NDF和
ADF含量极显著负相关。根据各性状的相关关系,筛选出5个秸秆IVDMD和 WSC含量高而 ADF和 NDF含量
低的玉米品种。
关键词:玉米品种;秸秆品质;近红外光谱
中图分类号:S513.099;S816  文献标识码:A  文章编号:10045759(2009)05008006
  玉米(犣犲犪犿犪狔狊)是集粮、饲、经和生物能源为一体的重要作物[1,2],其生产发展直接关系到国家粮食安全。
秸秆资源饲料化是现代畜牧业的发展方向之一[3,4],因此在保证玉米籽粒产量的同时,提高秸秆产量和饲用品质
对于我国粮食安全和节粮型秸秆畜牧业的快速发展具有重要意义。长期以来,我国玉米的育种方向以提高籽粒
产量和品质为主[5~7],而忽视了秸秆产量的提高和饲用品质的改良及整株研究利用。品种选择是提高玉米秸秆
产量和品质的最有效方法。玉米秸秆饲用品质主要取决于体外干物质消化率(Invitrodrymatterdigestibility,
IVDMD)、酸性洗涤纤维(Aciddetergentfiber,ADF)、中性洗涤纤维(Neutraldetergentfiber,NDF)和可溶性
糖(watersolublecarbohydrate,WSC)含量[8,9]。国外关于玉米杂交种和自交系秸秆IVDMD、ADF和 NDF含
量的报道较多[10~15],国内相关研究多从动物营养学的角度进行分析[16~19],研究表明不同基因型玉米品种秸秆的
饲用营养价值存在差异。白琪林等[9]曾对我国常用的102个玉米自交系秸秆品质性状进行了研究,而对我国玉
米杂交种秸秆饲用品质的研究相对较少。目前,全国种植的玉米品种繁多,但不同玉米品种秸秆饲用品质如何,
尚未见报道。本研究旨在通过对我国北方玉米主产区目前主栽品种秸秆饲用品质性状分布状况及其相关性的研
究,为高产优质玉米品种选育和依据生产需求选用品种提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料
收集目前普遍种植的44个玉米品种(陕资1号、浚单18、农玉2号、眉单4号、秦龙11、秦龙9号、先玉335、
豫玉2002、浚795、陕单902、登海1号、郑单17、澳玉3210、陕单21、陕单308、永玉3号、金海5号、登海11、冀玉
9号、京单28、雅玉8号、陕单2185、登海9号、户单4号、沈单16、郑单958、豫玉22、农大3138、户单2000、富友9
号、农单5号、浚单22、陕单8806、正大12、陕单6615、东单60、秀青731、浚单20、长城799、安玉13、沈玉17、陕
单9号、农大108和秦龙14),以上品种由西北农林科技大学农学院玉米所提供。
1.2 试验方法
44个玉米品种于2007年6月种植于西北农林科技大学农作物新品种示范园。随机区组设计,小区面积3m
×6m,种植密度60000株/hm2,4行区,每处理3次重复,其他管理同一般大田。在各玉米品种籽粒乳线消失、
80-85
2009年10月
   草 业 学 报   
   ACTAPRATACULTURAESINICA   
第18卷 第5期
Vol.18,No.5
 收稿日期:20090403;改回日期:20090508
基金项目:国家“973”计划项目(2009CB118604);公益性行业(农业)科研专项(070030210)和国家“863”计划项目(2006AA100201)资助。
作者简介:邰书静(1979),女,山东曲阜人,博士研究生。Email:sjtai_tai@yahoo.com.cn
通讯作者。
基部黑层出现时,每小区收获5株具有代表性的秸秆,在105℃下杀青30min,65℃下烘干至恒重。所有秸秆样
品采用高速万能植物粉碎机粉碎,过40目(孔径0.45mm)样品筛后装入塑料袋中密封,备用。秸秆IVDMD、
ADF、NDF和 WSC含量采用DA7200二极管阵列近红外光谱分析仪(PertenInc.,Sweden)测定[8],结果以干基
(%)表示。将一定量样品倒入直径75mm的分析杯内,表面刮平,进行扫描。为消除样品的不均匀性,减小误
差,每个样品重复3次,每次重复扫描2次,结果取平均值。
1.3 统计方法
采用DPS6.55[20]软件对试验数据进行统计分析。
2 结果与分析
2.1 不同玉米品种间秸秆饲用品质的差异
不同玉米品种间秸秆IVDMD、ADF、NDF和 WSC含量的差异均达极显著水平(犘<0.01)(表1),从而说明
遗传因素对以上4个品质性状的影响是真实存在的,可进一步进行品种间这4个性状的差异分析。
表1 不同玉米品种间秸秆饲用品质的方差分析
犜犪犫犾犲1 犞犪狉犻犪狀犮犲犪狀犪犾狔狊犻狊狅犳犳狅狉犪犵犲狇狌犪犾犻狋狔犪犫狅狌狋犿犪犻狕犲狊狋狅狏犲狉犪犿狅狀犵犱犻犳犳犲狉犲狀狋狏犪狉犻犲狋犻犲狊
变异来源Source 自由度犱犳
犉值犉value
体外干物质消化率IVDMD 酸性洗涤纤维ADF 中性洗涤纤维NDF 可溶性糖 WSC
区组间Blocks 2 1.259 11.267 13.721 8.559
品种间 Varieties 43 160.877 88.620 120.937 100.338
 注:表示在0.01水平差异显著。
 Note:meansignificantat0.01levelofprobability.
2.2 不同玉米品种秸秆饲用品质性状的变化
利用DPS6.55软件的Box功能,对44个玉米品种秸秆IVDMD、NDF、ADF和 WSC含量的分布特征进行
考察,形成Box图(图1)。经Kolmogorov-Smirnov正态分布测试检测和频次分布分析,秸秆IVDMD、NDF、
ADF和 WSC含量均为近似正态分布(图2),表现为典型的数量性状变异。
44个玉米品种秸秆IVDMD平均值为44.61%,最小值为38.60%,最大值为51.74%,极差13.14%,最大值
较最小值高34.04%,变异系数为7.70%。95%置信区间内IVDMD为43.22%~46.01%。仅有3个品种高于
50.08%,占样品总数的6.8%(图1A,2A)。
44个玉米品种秸秆ADF平均值为31.99%,最小值为27.01%,最大值为35.67%,极差8.66%,最大值较
最小值高32.06%,变异系数为6.54%。95%置信区间内 ADF为31.39%~32.67%。仅有1个品种低于
28.09%,占样品总数的9.1%(图1B,2B)。
图1 玉米秸秆饲用品质性状分布的犅狅狓图
犉犻犵.1 犅狅狓狆犾狅狋狊狅犳犳狅狉犪犵犲狇狌犪犾犻狋狔犪犫狅狌狋犿犪犻狕犲狊狋狅狏犲狉
18第18卷第5期 草业学报2009年
图2 玉米秸秆饲用品质性状频次分布
犉犻犵.2 犉狉犲狇狌犲狀犮狔犱犻狊狋狉犻犫狌狋犻狅狀狅犳犳狅狉犪犵犲狇狌犪犾犻狋狔犪犫狅狌狋犿犪犻狕犲狊狋狅狏犲狉
44个玉米品种秸秆NDF平均值为59.51%,最小值为51.55%,最大值为65.81%,极差14.26%,最大值较
最小值高27.66%,变异系数为5.83%。95%置信区间内 NDF为58.22%~60.32%。仅有3个品种低于
53.33%,占样品总数的6.8%(图1C,2C)。
28 ACTAPRATACULTURAESINICA(2009) Vol.18,No.5
  44个玉米品种秸秆 WSC平均值为8.11%,最小
值为4.69%,最大值为12.21%,极差7.52%,最大值
较最小值高160.34%,变异系数为23.59%。95%置
信区间内 WSC为7.53%~8.70%。仅有2个品种高
于11.27%,占样品总数的4.5%(图1D,2D)。
2.3 玉米品种秸秆饲用品质性状间的相关分析
IVDMD与ADF和 NDF含量呈极显著负相关,
与 WSC含量呈极显著正相关。WSC含量与ADF和
NDF含量均呈极显著负相关,而ADF与NDF含量间
亦达极显著正相关(表2)。
表2 玉米品种秸秆饲用品质性状间的相关系数
犜犪犫犾犲2 犆狅狉狉犲犾犪狋犻狅狀犮狅犲犳犳犻犮犻犲狀狋狊狅犳犳狅狉犪犵犲狇狌犪犾犻狋狔狋狉犪犻狋狊
犪犫狅狌狋犿犪犻狕犲狊狋狅狏犲狉犪犿狅狀犵狏犪狉犻犲狋犻犲狊
性状
Traits
体外干物质消化率
IVDMD
酸性洗涤纤维
ADF
中性洗涤纤维
NDF
酸性洗涤纤维ADF -0.93
中性洗涤纤维NDF -0.84 0.94
可溶性糖 WSC 0.82 -0.79 -0.80
 注:表示在0.01水平显著相关。
 Note:meansignificantat0.01levelofprobability.
2.4 优异品种的筛选
由于IVDMD与 WSC含量极显著正相关,与NDF和 ADF含量极显著负相关,依此相关关系,IVDMD和
WSC含量依由大到小的顺序,NDF和ADF含量则按由小到大的顺序分别排序,再根据影响秸秆饲用品质主要
性状依次是IVDMD、ADF、NDF和 WSC含量,然后选取综合性状表现为前5位和后5位品种(表3)。富友9
号、郑单958、先玉335、登海11和雅玉8号5个品种综合性状表现优异,其共同特点是IVDMD和 WSC含量高,
而ADF和NDF含量低;沈单16、安玉13、正大12、长城799和陕单902五个品种综合性状表现不良,其IVDMD
和 WSC含量低,而ADF和NDF含量高。
表3 玉米秸秆饲用品质性状综合评价表
犜犪犫犾犲3 犆狅犿狆狉犲犺犲狀狊犻狏犲犲狏犪犾狌犪狋犻狅狀狅犳犳狅狉犪犵犲狇狌犪犾犻狋狔狋狉犪犻狋狊犪犫狅狌狋犿犪犻狕犲狊狋狅狏犲狉 %
项目Item 品种Varieties
品质性状Qualitytraits
体外干物质消化率IVDMD 酸性洗涤纤维ADF 中性洗涤纤维NDF 可溶性糖 WSC
高值品种
Varietieswithhighvalues
富友9号FY9 51.74 28.12 53.30 11.86
郑单958ZD958 51.24 28.99 51.55 12.21
先玉335XY335 51.09 27.01 52.99 11.07
登海11DH11 49.09 29.50 53.90 9.98
雅玉8号YY8 48.81 30.37 55.88 10.32
平均 Mean 50.39 28.80 53.52 11.09
低值品种
Varietieswithlowvalues
沈单16SD16 40.38 33.26 64.45 6.42
安玉13AY13 40.29 32.71 63.49 6.14
正大12ZD12 39.71 33.64 62.07 6.18
长城799CC799 39.22 34.70 65.25 4.69
陕单902SD902 38.60 35.67 65.81 4.92
平均 Mean 39.64 34.00 64.21 5.67
3 讨论与结论
本研究验证了玉米品种间秸秆饲用品质的遗传差异确实存在,与已有的研究结果相一致[9~13,15,16,18,19],这为
品种选择提供了可能。
研究发现,44个玉米品种秸秆IVDMD、ADF、NDF和 WSC含量的平均值分别为44.61%,31.99%,
59.51%和8.11%,这与邢廷铣[16]的结果不尽一致,其原因可能与研究所用试材不同有关。邢廷铣所用的玉米秸
秆,收获后存放时间较长,秸秆中营养成分损失较多;而本研究所用玉米秸秆均为籽粒生理成熟后马上取样,并杀
青以使酶失去活性,秸秆中养分损失较少,故ADF与NDF含量较低,而IVDMD和 WSC含量较高。
38第18卷第5期 草业学报2009年
与白琪林等[9]对102个玉米自交系秸秆品质性状的研究结果相比,本研究中44个玉米品种秸秆饲用品质性
状的变化范围相对较小,但各品质性状间的相互关系与之相一致,即IVDMD与ADF和 NDF含量极显著负相
关,与 WSC含量极显著正相关。
44个玉米品种秸秆IVDMD平均值为44.61%,表现为较低,另外,从其变化范围和频次分布看出,高值品种
(高于50.08%)较少,仅占6.8%,这充分反映了我国玉米育种目前忽视改良秸秆饲用品质的现状。
对筛选出的5个秸秆饲用品质优异的玉米品种,在实际生产过程中应加强对其秸秆的饲料化利用程度,以提
供优质的饲料资源满足畜牧业发展的需求。
玉米产量和品质受遗传因素、环境因素和栽培管理措施的共同影响[14,21,22]。Bediye等[23]指出尽管品种间的
营养价值确实存在差异,但具体划分这些品种受环境变化和地点的影响。本研究是在一年一点试验的基础上进
行分析,对研究结果须要通过多年多点试验进行进一步的验证。
本研究以44个玉米品种为材料分析了秸秆饲用品质性状的变化特点,初步发现品种间秸秆IVDMD、ADF、
NDF和 WSC含量存在极显著差异,各品质性状近似正态分布。IVDMD与ADF和NDF含量极显著负相关,与
WSC含量极显著正相关。筛选出5个秸秆IVDMD和 WSC含量高而ADF和NDF含量低的玉米品种。
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犉狅狉犪犵犲狇狌犪犾犻狋狔狅犳犿犪犻狕犲(犣犲犪犿犪狔狊)狊狋狅狏犲狉犪犿狅狀犵犱犻犳犳犲狉犲狀狋狏犪狉犻犲狋犻犲狊
TAIShujing,ZHANGRenhe,SHIJuntong,XUEJiquan
(ColegeofAgronomy,NorthwestA&FUniversity,Yangling712100,China)
犃犫狊狋狉犪犮狋:Maizestoveristheimportantresourceasforage.Withtechniqueofnearinfraredreflectancespectros
copy,foragequalitytraitssuchasinvitrodrymatterdigestibility(IVDMD),aciddetergentfiber(ADF),neu
traldetergentfiber(NDF)andwatersolublecarbohydrate(WSC)ofmaizestoverabout44varietieswereevalua
ted.TheresultsshowedthatthereweresignificantdifferencesinIVDMD,ADF,NDFandWSCamongvarie
ties.Thefourforagequalitytraitswerealmostaccordedwithnormaldistributionrespectively.IVDMDranged
from38.60%to51.74%,ADFrangedfrom27.01%to35.67%,NDFrangedfrom51.55%to65.81%and
WSCrangedfrom4.69%to12.21%.Thecoefficientofvariation(CV)ofWSCwasthehighestwhichwas
23.59%.IVDMDwassignificantlyandnegativelyassociatedwithADFandNDF,andpositivelyassociated
withWSC.TherewasasignificantlypositivecorrelationbetweenADFandNDF.WSCwassignificantlyand
negativelyassociatedwithADFandNDF.TherewerefiveelitevarietieswithhighIVDMDandWSCandlow
ADFandNDF.
犓犲狔狑狅狉犱狊:maizevariety;stoverquality;nearinfraredreflectancespectroscopy
58第18卷第5期 草业学报2009年