不同生育时期饲用谷子品质比较评价

郭 江， 孙颖琦 ， 姚旭航， 钟 鑫， 瓮巧云， 赵治海， 王小明， 刘颖慧， 袁进成

（1.河北北方学院，河北张家口 075000；2 张家口市农业科学院，河北张家口 075000）

谷子又称“智能食品”或“营养谷物”，不仅可以提供粮食，秸秆也是很好的饲草，是重要的粮饲兼用作物。 谷子茎、叶、秆质地柔软，营养丰富，适口性好，一直是牛、马、羊等家畜的优质粗饲料（智慧等，2012）。谷子具有高的水肥利用率，可以适应不同的环境条件，耐病虫害和抗环境压力等优点。作为饲草专用作物谷子既可冬储干草， 又可作青贮饲草，在美洲、澳洲等地区，作为专用饲草作物已有百年历史（Curtis 等，1940）。Svirskis 等（2009）在立陶宛研究将谷子作为饲草作物的生产潜力发现， 其在饲草产量和品质方面优于当地传统的大麦等饲草作物。 谷子的秸秆已经广泛用于绵羊、小母牛等反刍动物的饲养， 在谷子为牛提供饲料时， 谷物中适当成分的维生素和矿物质可以提高牛的免疫力 （Xiaoyong 等，2020；Muthamilarasan等，2016）。 用谷子秸秆替代50%的玉米秸秆可提高羔羊的生长性能， 这与添加谷子秸秆提高了蛋白质合成代谢能力有关， 在育肥羔羊生产中具有一定的应用价值（Adugna 等，2020）。

目前我国对谷子研究大多集中在粮用上，一些作为饲草用的谷子也多为粮饲兼用品种， 而作为饲草专用的谷子品种还很少。 吴宝华等（2005）培育出优质高产粮饲兼用“蒙金谷1 号”，邱凤仓等（2013）选育出高蛋白饲草专用型谷子品种青谷1 号，郝洪波等（2018、2016）选育出粮饲兼用型谷子品种衡饲1 号、 夏谷饲草专用品种衡谷20 号。国内对饲草谷子研究主要集中在栽培技术、 肥水管理上， 对饲草专用谷子缺乏多品种系统的品质性状分析（智慧等，2012）。 随着我国畜牧业的发展，粮改饲种植结构的调整，对优质饲草资源需求增加， 饲草谷子在我国主要牧区和农牧结合区发展迅速，对其研究逐渐成为热点。本研究以张家口市农科院选育出的饲草专用谷子品种为材料，系统分析不同时期营养物质变化的动态规律， 并研究这些品质性状的变异和相关性， 以期为优质饲草谷子品种鉴定、选育提供数据支持，为发展谷子饲草产业提供指导。

1 材料与方法

1.1 试验材料 供试饲草谷9 个品种，分别为饲草谷2 号、饲草谷6 号、饲草谷7 号、饲草谷10号、饲草谷11 号、饲草谷14 号、饲草谷15 号、饲草谷16 号和饲草谷21 号， 均为张家口市农业科学院自主选育。以上9 个饲草品种为中早熟品种，积温需求为2000 ～2300 ℃。

1.2 试验设计 试验分别于2021 年和2022 年两年进行。 2021 年5 月5 日统一播种，2022 年5月15 日统一播种， 试验地位于张家口市沙岭子镇。 该地区≥10 ℃年积温2200 ～3500 ℃，无霜期110 ～140 d，年降雨量300 ～400 mm，属中温带半干旱气候。 试验田为旱地，地势平坦，土壤肥力中等。 检测土壤有机质含量31.26 g/kg、 全氮131.82 mg/kg、全磷44.16 mg/kg、全钾123.29 mg/kg。

试验小区面积为28 m2（4 m×7 m），随机区组排列，种植密度均为21 万株/hm2，行距30 cm。 各小区间隔40 cm，3 次重复，人工条播种植，播种后及时中耕除草，各品种均未施肥和灌溉，其他管理同大田生产。

1.3 营养品质检测 各小区随机选取5 株，分别于开花期、 灌浆期和成熟期全株刈割， 留茬高度10 cm，将样品送至乌兰察布市易马农牧科技有限公司进行营养品质测定，包括水份含量、淀粉、粗脂肪、 粗蛋白质和中性酸性洗涤纤维等指标。 各营养指标检测采用近红外扫描结合美国Dairy One 的数据库测定。

1.4 数据分析 数据采用Excel 2010 整理，用SPSS 25.0 对数据进行单因素方差分析和邓肯氏多重比较。

1.5 粗饲料分级 由于目前没有谷子饲草分级标准，根据禾本科牧草分级标准进行，标准如表1 所示。

表1 禾谷类牧草品质分级标准

2 结果与分析

2.1 不同饲草谷子含水量变化分析 由图1 可见， 不同品种不同生育时期植株水分含量存在差异， 植株的含水量随着生育时期变化呈下降趋势。多数饲草谷子开花期含水量较高， 为80.3%（饲草谷10 号）到68.83%（饲草谷15 号）；花后8 d 左右，饲草谷达到灌浆期， 此时饲草谷的含水量为76.87%（饲草10 号）到65.98%（饲草谷16 号）。 从开花期到灌浆期除饲草14 号含水量略有上升外（升高0.18%）， 其他品种含水量都下降， 降幅为6.43%～0.08%；从灌浆期到成熟期，饲草谷的含水量继续呈下降趋势， 饲草谷6 号降低幅度最大，为6.81%，饲草谷15 号降低幅度最小，为0.65%，饲草谷2 号和饲草谷14 号不降反略有小幅上升， 上升幅度分别为3.63%和1.41%。 一般青贮饲草的含水量要求在65%～75%，本试验饲用谷子到灌浆期收获，9 个品种的含水量为76.87%～65.98%， 基本符合青贮对含水量的要求；成熟期9 个饲草品种的含水量为77.41%～62.61%，除饲草谷16 含水量略低外（62.61%），其他品种含水量都满足青贮需求。 综上，在开花期到成熟期，大约每隔8 d 检测含水量，水份降幅平均为3%～4%， 所以从含水量考虑，饲用谷子适合的青贮时期为灌浆末期到成熟初期，到完熟期饲用谷子的含水量大幅下降， 如饲草谷16号降低到28.12%，已经不适合直接青贮。

图1 不同生育时期不同饲草谷子含水量的变化

2.2 不同饲草谷子主要营养成分含量变化 从表2 可见， 不同品种之间和不同收获阶段主要营养成分存在显著差异。 9 个品种（饲草谷14 号除外）的粗蛋白质含量都为开花期最高，饲草谷2 号在开花期粗蛋白质含量达到最高， 为15.45%，其次是饲草谷10 号 （15.05%） 和饲草谷21 号（14.13%）；饲草谷在开花期的粗蛋白质含量明显高于灌浆期和成熟期， 如饲草谷2 号开花期比灌浆期和成熟期粗蛋白质含量分别高4.06%和3.76%， 饲草谷10 号开花期比其他两个时期高1.22%和2.04%。 不同饲草谷在成熟期收获，蛋白质含量最高为饲草谷子10 号（13.01%），饲草谷14 号蛋白质含量为12.4%，含量最低的饲草谷15号蛋白质也能达到10.17%；不同品种淀粉含量在不同时期的变化规律表现不一， 有5 个品种表现高-低-高的趋势，3 个品种表现为低-高-低的趋势，1 个品种在三个生育期含量变化不大（9.76%～0.51%）， 其中饲草谷15 号和16 号淀粉在灌浆期达到最高，分别为9.76%和8.85%，淀粉含量最低的为灌浆期的饲草谷7 号 （0.71%） 和10 号（0.51%）； 开花期饲草谷7 号、15 号和21 号三个品种的单糖含量超过3%，分别为6.81%、6.81%和3.66%，灌浆期饲草谷10 号、11 号、15 号和16 号单糖含量超过3%，成熟期除饲草谷14 号单糖含量为4.17%外， 其他饲草谷的单糖含量均低于3%； 饲草谷水溶性碳水化合物含量为7.02% ～1.93%，不同生育时期没有明显的变化规律，同品种之间不同时期也差异显著， 饲草谷7 号在开花期最高，达到7.02%，饲草谷2 号在开花期最低，为1.93%； 饲草谷子粗脂肪含量在不同品种和不同时期之间变化不大，为3.76% ～2.14%；饲草谷子灰分在不同生育时期和不同品种之间差异不显著，为12.31% ～8.78%，最高值为灌浆期的饲草谷6 号，最低值为开花期饲草谷15 号；饲草谷不饱和脂肪酸最高值为开花期的10 号， 达到1.69%，最低值为灌浆期的2 号（0.57%）；饲草谷子总脂肪酸含量为2.90% ～1.55%， 分别为成熟期的16 号最高，开花期的6 号最低。

表2 不同饲草谷子主要营养元素含量 %

2.3 不同饲草谷子纤维素含量分析 由图2 可见， 不同品种饲草谷子中性洗涤纤维含量差异明显（64.81% ～49.89%），多数饲草谷子中性洗涤纤维含量在60%左右，其中含量最高的品种分别为饲草谷7 号、6 号、21 号、10 号、14 号和2 号，饲草谷16 号中性洗涤纤维含量最低，11 号和15 号也较低。 不同时期饲草谷子中性洗涤纤维含量变化明显，多数品种中性洗涤纤维含量在开花期最低，到成熟期达到最高， 如饲草谷2 号、11 号、21 号、15 号和6 号，少数品种灌浆期达到最高值，如饲草谷7 号和14 号；酸性洗涤纤维和中性洗涤纤维的变化趋势较一致，多数品种在开花期含量最低，到灌浆期或者成熟期达到最高值， 酸性洗涤纤维含量为41.5% ～31.9%，其中饲草谷15 号在灌浆期酸性洗涤纤维含量最低， 成熟期最高，16 号和21 号酸性洗涤纤维含量在灌浆期和成熟期均较低；不同品种饲草谷木质素含量为5.6% ～2.6%，饲草谷10 号在成熟期最高， 饲草谷15 号灌浆期最低； 非纤维碳水化合物含量为25.55% ～10.89%，多数品种不同时期在20% ～15%。

图2 不同生育时期不同饲草谷子纤维素含量的变化

2.4 不同饲草谷子饲喂价值分析 由图3 可知，不同饲草谷品种在不同时期泌乳净能差异较小，为1.37 ～1.03 Mcal/kg，大多数品种泌乳净能的总变化趋势为开花期最大，灌浆期和成熟期降低，饲草谷15 号开花期泌乳净能最高，饲草谷14 号灌浆期泌乳净能最低；维持净能在1.36 ～0.99 Mcal/kg，最高和最低值分别为成熟期饲草谷16 号和灌浆期的饲草谷14 号；增重净能为0.78 ～0.45Mcal/kg，多数品种在0.55 ～0.63 Mcal/kg， 饲草谷16 在成熟期含量最高，饲草谷14 在灌浆期含量最低。

图3 不同饲草谷子品种生产性能的综合评价

由图4 可知，开花期饲用谷子的相对饲喂价值要高于其他时期， 开花期的相对饲喂价值为111.83 ～98.62，灌浆期为120.98 ～85.4，成熟期为103.7 ～84.38。 总可消化养分也是大多数品种开花期最高，平均值为61.21%，成熟期最低，平均值为57.92%，灌浆期的总可消化养分平均值为58.61%。

图4 不同生育时期不同饲草饲喂价值和总可消化养分的变化

2.5 不同饲草谷子微量元素分析 由表3 可知，不同饲草谷子微量元素含量有差异，但不明显。 Ca为0.46%～0.78%，最高含量为成熟期的饲草谷15号，最低为灌浆期的饲草谷7 号，同一品种在不同生育期钙的含量略有差异；P 含量为0.39% ～0.19%，最高含量为开花期的饲草谷10 号，最低含量为成熟期的饲草谷21 号以及开花期的饲草谷6号；Mg 的含量为0.42% ～0.21%，最高含量为开花期的饲草谷10 号，最低为灌浆期的饲草谷6 号和饲草谷2 号；K 含量为4.09% ～1.93%，饲草10 号开花期含量最高，饲草15 号灌浆期最低；S 含量为0.38% ～0.21%，饲草谷6 号开花期最高，饲草谷7号灌浆期和饲草谷6 号成熟期最低；Cl 含量的变异较大，为1.44% ～0.45%，饲草谷7 号成熟期最高，饲草谷15 号灌浆期最低。

表3 不同饲草谷子不同生育期微量元素分析 %

2.6 不同营养元素相关性分析 利用SPSS 软件， 分析了饲用谷子主要营养物质以及和收获期含水量的相关性（表4）。 结果表明，粗蛋白质和含水量显著正相关（.420*），和淀粉显著负相关（-.385*）；淀粉含量和粗蛋白质负相关，和水溶性碳水化合物显著正相关（.439*）和单糖极显著正相关（.525**），和酸性以及中性洗涤纤维极显著负相关（分别为-.695**，-.726**），和总可消化养分以及相对饲喂价值呈显著正相关 （分别为.466*，.747**）；水溶性碳水化合物和单糖的相关趋势与淀粉相似，都与淀粉正相关、总可消化养分以及相对饲喂价值呈显著正相关， 与酸性以及中性洗涤纤维极显著负相关，它们均与粗蛋白质不显著相关；粗脂肪只和总可消化养分呈极显著正相关（.493**）；中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维与淀粉、 水溶性碳水化合物、单糖、总可消化养分以及相对饲喂价值呈极显著负相关，与含水量相关性小；总可消化养分和相对饲喂价值（.798**）、淀粉（.672**）、水溶性碳水化合物（.466*）、单糖（.684**）、脂肪（.493**）都呈极显著正相关，与酸性洗涤纤维（-.786**）以及中性洗涤纤维（-.792**）极显著负相关。

表4 不同营养元素相关性分析

3 讨论

作为饲用谷子，可以直接青贮，也可以收获干草做成颗粒状干草饲料。 如果将饲用谷子直接青贮，含水量是重要的评价指标，一般青贮饲草的含水量要求为65% ～75%（姜慧敏和布仁图雅，2014）。 本试验结果表明，多数饲草谷子开花期含水量较高，大多数超过75%，到了灌浆期，多数品种的含水量在76.87% ～65.98%， 基本符合青贮对含水量的要求， 成熟期9 个饲草品种含水量为77.41% ～62.61%， 含水量也基本满足青贮需求。综上，考虑含水量要求，饲用谷子适合的青贮时期为灌浆期到成熟初期， 而完熟期饲用谷子的含水量大幅下降已经不适合青贮（结果未列）。 粗蛋白质含量是反映饲草营养价值的重要指标，粗蛋白质含量越高，饲草的饲用价值越大。 本试验所有饲草谷子蛋白质含量表现都非常优异，粗蛋白质含量最低的品种也超过10%，优于一些粮用谷子品种（智慧等，2012）。 粗蛋白质含量变化趋势为开花期最高，随着生育期的延长，灌浆期有所降低，成熟期降到最低，这一趋势和Neville 等（2006）研究结果一致。 纤维素含量的变化趋势和蛋白质正好相反，随收获时期延长，纤维素有增加的趋势。 本试验不同品种和不同时期饲草谷子淀粉含量在9.76% ～0.51%。 在开花期和灌浆期有部分品种单糖含量超过3%，成熟期大多数品种单糖含量不超过3%。 总体看饲用谷子的水溶性碳水化合物含量较低，为1.93%～7.02%，远低于黑麦草（约30%），也低于一般禾谷类饲草水溶性碳水化合物（10%～15%）（许瀚林等，2020；李志强，2013；黄德君等，2011）。牧草青贮主要靠发酵其中的碳水化合物（水溶性碳水化合物和单糖）产生乳酸，如果牧草中水溶性碳水化合物不足，很难单独青贮。从本试验结果可知，饲草谷子的水溶性碳水化合物和单糖都低于多数禾谷类饲草， 所以在青贮时需要添加糖分（黄德君等，2011）。

根据禾谷类牧草的分级标准，如果严格按照分级标准进行评定（姜慧敏和布仁图雅，2014），本试验所有饲用谷子品种在不同生育时期收获均可以满足三级标准。有些饲草谷子如饲草谷2 号在开花期除相对饲喂价值较低， 其他指标都满足二级标准，饲草谷21 号和饲草谷10 号在开花期总可消化养分和粗蛋白质均符合二级标准。 综合含水量、主要营养物质以及相对饲喂价值等指标，饲草谷在灌浆期末期到成熟初期收获可以达到品质最佳，9 个饲草谷品种以饲草谷2 号、 饲草谷10 号和饲草谷21 号品质最优。 总体看来，张家口市农科院筛选的饲草谷蛋白质含量高，微量元素含量充足，比已有报道的夏播饲草谷和青贮玉米有一定的优势（郭帅等，2021；彭安琪等2019），但是本研究中饲草谷的纤维素含量较高， 这也是影响饲喂价值的主要因素，以后在品种选育中需要改良。