动物营养学报    2017, Vol. 29 Issue (9): 3220-3231    PDF    
不同品种类型玉米不同器官和全株生物产量比较
杨立杰1, 王兆凤2, 吴晓静1, 李思梦1, 刘廷俊1, 杨在宾1, 姜淑贞1     
1. 山东农业大学动物科技学院, 山东省动物生物工程与疾病防治重点实验室, 泰安 271018;
2. 山东省畜牧总站, 济南 250022
摘要: 本试验旨在比较不同品种类型玉米(Zea mays)不同器官和全株的生物产量,以提高玉米定向培育的选择效率。选择32种具有代表性的玉米优良品种为试验材料,根据淀粉性质、籽实外形、成熟性质和用途4种分类方法,分别对完熟期玉米的籽实、玉米芯、苞叶、叶片、叶鞘、茎秆及全株的鲜物质、风干物质、干物质以及粗蛋白质和总能产量进行比较。每个品种选择5个地块,每个地块选取10株玉米。结果表明:玉米的籽实、玉米芯、苞叶、叶片、叶鞘、茎秆和全株的鲜物质、风干物质、干物质、粗蛋白质和总能产量不同品种类型间差异均显著(P < 0.05)。根据淀粉性质、籽实外形和成熟性质分类不足以区别不同品种类型玉米的不同器官和全株生物产量(P>0.05)。按用途分类,不同品种类型玉米不同器官和全株生物产量(玉米籽实的风干物质、干物质和总能产量除外)均差异显著(P < 0.05),表现为饲用玉米>红粒玉米>普通玉米>糯玉米。对广泛种植的普通玉米和饲用玉米进行比较,设定普通玉米产量为100.0%,则饲用玉米籽实、玉米芯、苞叶、叶片、叶鞘、茎秆和全株的鲜物质产量分别为121.9%、164.2%、175.5%、149.0%、151.7%、168.8%和149.9%;风干物质产量分别为107.9%、143.7%、155.1%、139.4%、126.1%、162.0%和129.1%;干物质产量分别为107.5%、143.4%、155.0%、139.5%、125.7%、162.0%和129.21%;粗蛋白质产量分别为119.0%、142.9%、181.5%、161.6%、122.0%、137.4%和131.7%;总能产量分别为107.7%、143.8%、155.0%、139.4%、126.1%、162.0%和129.1%。玉米籽实干物质、粗蛋白质和总能产量占玉米全株的比例,普通玉米分别为47.75%、57.87%和48.49%,饲用玉米分别为39.72%、52.36%和40.48%。由此得出,普通玉米全株饲喂是"粮改饲"的最基本的策略,而饲用玉米籽实和全株生物产量都高于普通玉米,种植饲用玉米可以增加30%左右的土地利用。
关键词: 玉米     植株     粗蛋白质     总能     产量    
A Comparison on Biological Yields of Different Organs and Whole Plant among Different Types of Maize Varieties
YANG Lijie1, WANG Zhaofeng2, WU Xiaojing1, LI Simeng1, LIU Tingjun1, YANG Zaibin1, JIANG Shuzhen1     
1. Shandong Provincial Key Laboratory of Animal Biotechnology and Disease Control and Prevention, College of Animal Science and Technology, Shandong Agricultural University, Tai'an 271018, China;
2. Shandong Provincial Animal Husbandry and Veterinary General Station, Jin'an 250022, China
Abstract: The biological yields of different organs and whole plant among different types of maize varieties were compared in the present study, in order to improve the selection efficiency of maize directed cultivation. This study selected 32 representative maize varieties as test materials, according to the maize starch property, grain shape, mature property and application of four kinds of classification methods, respectively, the fresh matter, air-dry matter, dry matter, crude protein and gross energy yields of grain, corncob, bract, leaf, sheath, stem and whole plant for maize in full ripening stage made a comparative study. There were 5 plots per variety and 10 plants were selected in each plot. The results showed that the fresh matter, air-dry matter, dry matter, crude protein and gross energy yields of grain, corncob, bract, leaf, sheath, stem and whole plant had significant differences among different types of maize varieties (P < 0.05). According to the classification of starch property, grain shape and mature property, not enough to distinguish the biological yields of different organs and whole plant among different types of maize varieties (P>0.05). According to the classification of application, the significant differences were found in the biological yields of different organs and whole plant (except the air-dry matter, dry matter, crude protein and gross energy yields of corn grain) among different types of maize varieties (P>0.05), which showed forage maize>red grain maize>normal maize>waxy maize. Comparison of normal maize and forage maize, assumed that normal maize to yield 100.0%, the fresh matter yields of grain, corncob, bract, leaf, sheath, stem and whole plant for forage maize were 121.9%, 164.2%, 175.5%, 149.0%, 151.7%, 168.8% and 149.9%, respectively; the dry matter yields of them were 107.9%, 143.7%, 155.1%, 139.4%, 126.1%, 162.0% and 129.1%, respectively; the dry matter yield of them were 107.5%, 143.4%, 155.0%, 139.5%, 125.7%, 162.0% and 129.21%, respectively; the crude protein yields of them were 119.0%, 142.9%, 181.5%, 161.6%, 122.0%, 137.4% and 131.7%, respectively; the gross energy yields of them were 107.7%, 143.8%, 155.0%, 139.4%, 126.1%, 162.0% and 129.1%, respectively. The percentage of dry matter, crude protein and gross energy yields of maize gain in maize whole plant, the normal maize were 47.75%, 57.87% and 48.49%, respectively, while the forage maize were 39.72%, 52.36% and 40.48%, respectively. In conclusion, whole plant feeding of normal maize is the most basic strategy of "grain to feed". The biological yields of gain and whole plant for forage maize are higher than those for normal maize, and forage maize can increase the land use around 30%.
Key words: maize     plants     crude protein     gross energy     biological yield    

玉米(Zea mays)是最优质的粮饲兼用作物之一,在中国,78%的玉米被用作畜禽饲料的生产与研究[1]。研究表明,玉米籽实作为畜禽饲料,能够显著提高肉、蛋、奶的产量和品质[2-4]。值得一提的是,玉米秸秆能在一定程度上替代玉米籽实发挥高能饲料的作用[5-6]。为了满足不同行业对不同玉米品质的要求,欧美等许多农业较发达的地区已经培育了包括饲用玉米在内的多种专用型玉米品种[7-8]。遗憾的是,我国玉米种植仍以单一的粮用品种为主,而对其他玉米品种研究相对较少[9-10]。近年来,我国种粮结构偏差严重,致使玉米仓储量越来越大,给国家财政带来巨大压力。在国家政策鼓励和国内粮食不断丰收的大背景下,加快发展农区畜牧业、积极推进“粮改饲”已势在必行[11-14]。但是,“粮改饲”一定要以“种养结合”为前提,养为主体、为养而种、以养改种,才能确保饲用玉米的转化增值[15]。因此,本试验通过对玉米不同品种类型、不同器官生物产量间的关系进行比较分析,旨在提高玉米定向培育效率的同时,为我国“粮改饲”政策的施行助力。

1 材料与方法 1.1 试验材料

针对玉米品种特性,本试验选择32种不同品种的玉米(产自淄博禾丰种业试验基地),从淀粉性质上包含粉质玉米10个、胶质玉米22个;从籽实外形上包括马齿形玉米9个、半马齿形玉米15个、硬粒形玉米8个;同时,有目的地选择了不同成熟性质和用途的相应玉米品种。本试验所选玉米品种详细分类见表 1。每个品种选择5个地块,均在各自品种的完熟期收割,用作生物产量测定。

表 1 不同玉米品种分类 Table 1 Classification of different maize varieties
1.2 生物产量测定

鲜物质产量:每个地块选取10株玉米,距离地面5 cm处全株刈割,整株称鲜重。剥离全株玉米,分成籽实、玉米芯、叶片、苞叶、叶鞘、茎秆6部分,分别称鲜重。根据播种密度、鲜重,计算全株和不同器官的鲜物质产量。

风干物质产量:每个地块选取10株玉米,距离地面5 cm处全株刈割。剥离全株玉米,分成籽实、玉米芯、叶片、苞叶、叶鞘、茎秆6部分,分别称鲜重后,将植株和器官样本进行标号,用网兜分装,置于阳光充足、通风良好的环境中,自然风干60 d后测定风干物质重。根据播种密度、风干物质重,计算全株和不同器官的风干物质产量。

干物质产量:将测定植株风干物质产量的样本全部带回实验室,每个品种、每个器官取自然风干的样本样500 g,粉碎过60目,测定105 ℃下干物质含量。根据播种密度、干物质含量,计算全株和不同器官的干物质产量。

粗蛋白质产量:每个品种、每个器官取过60目的上述风干样本5 g,测定全株和不同器官部位的粗蛋白质含量。根据风干物质产量、粗蛋白质含量,计算全株和不同器官的粗蛋白质产量。

总能产量:每个品种、每个器官取过60目的上述风干样本5 g,测定全株和不同器官部位的干物质、粗蛋白质、粗脂肪、粗灰分含量,根据文献[16]的方法计算风干基础上总能值。根据干物质产量、总能值,计算全株和不同器官的总能产量。

1.3 营养成分测定

样本营养成分的测定方法如下:干物质含量采用105 ℃烘干法(GB/T 6435—2006),粗蛋白质含量采用半微量凯氏定氮法(GB/T 6432—1994),粗脂肪含量采用索氏乙醚提取法(GB/T 6433—2006),粗灰分含量采用550 ℃灰化法(GB/T 6438—2007)。

1.4 统计分析方法

采用SAS 9.2软件对数据进行分析,其中方差分析采用单因素方差分析(one-way ANOVA)程序和多重比较采用Duncan氏法多重比较程序进行,P < 0.05为差异显著。以每个品种5个不同种植地块为重复,进行品种间统计分析,获得均值标准误(SEM)和P值。根据表 1中分类,以32个不同玉米品种为重复,分别进行淀粉性质(胶质vs.粉质)、籽实外形(马齿形vs.半马齿形vs.硬粒形)、成熟性质(早熟vs.中熟vs.晚熟)和用途(红粒vs.糯vs.普通vs.饲用)之间进行统计分析,获得相应P值。

2 结果与分析 2.1 不同品种类型玉米不同器官和全株鲜物质产量比较

不同品种类型的玉米统一在完熟期收获时测定的玉米全株及各器官的鲜物质产量见表 2。方差分析显示,玉米的籽实、玉米芯、苞叶、叶片、叶鞘、茎秆和全株的鲜物质产量,不同品种类型间均差异极显著(P < 0.01)。依据淀粉性质、籽实外形和成熟性质3种分类方法比较不同玉米品种类型,不同器官和全株的鲜物质产量均没有表现出显著差异(P>0.05)。从不同用途比较不同玉米品种类型,不同器官和全株的鲜物质产量均表现出了显著差异(P < 0.05),具体表现为饲用玉米>红粒玉米>普通玉米>糯玉米。以上分析表明,根据用途分类评价玉米鲜物质生物产量可能更为合理。

表 2 不同品种类型玉米不同器官和全株鲜物质产量比较 Table 2 Comparison of fresh matter yields of different organs and whole plant among different types of maize varieties
2.2 不同品种类型玉米不同器官和全株风干物质产量比较

不同品种类型的玉米统一在完熟期收获时测定的玉米全株及各器官的风干物质产量见表 3。方差分析显示,玉米的籽实、玉米芯、苞叶、叶片、叶鞘、茎秆和全株的风干物质产量,不同品种类型间差异显著(P < 0.05)。依据淀粉性质、籽实外形和成熟性质3种分类方法比较不同玉米品种类型,不同器官和全株的风干物质产量均差异不显著(P>0.05)。而根据不同用途比较不同玉米品种类型,除了籽实的风干物质产量差异不显著(P>0.05) 外,其他器官和全株的风干物质产量差异显著(P < 0.05),具体表现为饲用玉米>红粒玉米>普通玉米>糯玉米。

表 3 不同品种类型玉米不同器官和全株风干物质产量比较 Table 3 Comparison of air-dried matter yields of different organs and whole plant among different types of maize varieties
2.3 不同品种类型玉米不同器官和全株干物质产量比较

不同品种类型的玉米统一在完熟期收获时测定的玉米全株及各器官的干物质产量见表 4。方差分析显示,玉米的籽实、玉米芯、苞叶、叶片、叶鞘、茎秆和全株的干物质产量,不同品种类型间差异显著(P < 0.05)。不同品种类型玉米按淀粉性质、籽实外形和成熟性质分类后比较,不同器官和全株的干物质产量差异均不显著(P>0.05)。而根据不同用途比较不同玉米品种类型,除了籽实的干物质产量差异不显著(P>0.05) 外,其他器官和全株的干物质产量均差异显著(P < 0.05)。

表 4 不同品种类型玉米不同器官和全株干物质产量比较 Table 4 Comparison of dry matter yields of different organs and whole plant among different types of maize varieties
2.4 不同品种类型玉米不同器官和全株粗蛋白质产量比较

不同品种类型的玉米统一在完熟期收获时测定的玉米全株及各器官的粗蛋白质产量见表 5。方差分析显示,玉米籽实、玉米芯、苞叶、叶片、叶鞘、茎秆和全株的粗蛋白质产量,在不同玉米品种类型间均表现出显著差异(P < 0.05)。不同品种类型玉米按淀粉性质、籽实外形和成熟性质分类后比较,不同器官和全株的粗蛋白质产量差异均不显著(P>0.05)。将不同品种类型玉米按不同用途分类比较,不同器官和全株的粗蛋白质产量均差异显著(P < 0.05)。

表 5 不同品种类型玉米不同器官和全株粗蛋白质产量比较 Table 5 Comparison of crude protein yields of different organs and whole plant among different types of maize varieties
2.5 不同品种类型玉米不同器官和全株总能产量比较

不同品种类型的玉米统一在完熟期收获时测定的玉米全株及各器官的总能产量见表 6。方差分析显示,玉米的籽实、玉米芯、苞叶、叶片、叶鞘、茎秆和全株的总能产量,在不同玉米品种类型间均表现出显著差异(P < 0.05)。不同品种类型玉米按淀粉性质、籽实外形和成熟性质分类后比较,不同器官和全株的总能产量差异均不显著(P>0.05)。将不同品种类型玉米按不同用途分类比较,除了籽实的总能产量差异不显著(P>0.05) 外,,其他器官和全株的总能产量均差异显著(P < 0.05)。

表 6 不同品种类型玉米不同器官和全株总能产量比较 Table 6 Comparison of gross energy yields of different organs and whole plant among different types of maize varieties
2.6 普通玉米与饲用玉米不同器官和全株生物产量比较

设定普通玉米的鲜物质产量为100.0%,则饲用玉米籽实、玉米芯、苞叶、叶片、叶鞘、茎秆和全株的鲜物质产量分别为121.9%、164.2%,175.5%、149.0%、151.7%、168.8%和149.9%(表 7)。由此证明,饲用玉米各器官及全株的鲜物质产量都高于普通玉米,其中籽实的鲜物质产量比普通玉米高21.9%。

设定普通玉米的风干物质产量为100.0%,则饲用玉米籽实、玉米芯、苞叶、叶片、叶鞘、茎秆和全株的风干物质产量分别为107.9%、143.7%、155.1%、139.4%、126.1%、162.0%和129.1%(表 7)。由此证明,饲用玉米的全株和各器官的风干物质产量都高于普通玉米,虽然籽实的风干物质产量在统计学上差异不显著,但是在数值上比普通玉米高7.7%。

设定普通玉米的干物质产量为100.0%,则饲用玉米籽实、玉米芯、苞叶、叶片、叶鞘、茎秆和全株的干物质产量分别为107.5%、143.4%、155.0%、139.5%、125.7%、162.0%和129.21%(表 7)。由此证明,饲用玉米的全株和各器官的干物质产量都高于普通玉米,虽然籽实的干物质产量在统计学上差异不显著,但是在数值上比普通玉米高7.5%。

设定普通玉米的粗蛋白质产量为100.0%,则饲用玉米籽实、玉米芯、苞叶、叶片、叶鞘、茎秆和全株的干物质产量分别为119.0%、142.9%,181.5%、161.6%、122.0%、137.4%和131.7%(表 7)。由此证明,饲用玉米全株和各器官的粗蛋白质产量都高于普通玉米,其中籽实的粗蛋白质产量比普通玉米高19.0%。

设定普通玉米的总能产量为100.0%,饲用玉米籽实、玉米芯、苞叶、叶片、叶鞘、茎秆和全株的总能产量分别为107.7%、143.8%、155.0%、139.4%、126.1%、162.0%和129.1%(表 7)。由此证明,饲用玉米的全株和各器官的总能产量均高于普通玉米,虽然籽实的总能产量在统计学上差异不显著,但是在数值比普通玉米高7.7%。

表 7 普通玉米与饲用玉米不同器官和全株生物产量比较 Table 7 Comparison of biological yields of different organs and whole plant between normal maize and forage maize
2.7 普通玉米与饲用玉米不同器官生物产量分布比较

图 1可知,籽实的干物质、粗蛋白质和总能产量占全株对应产量的比例,普通玉米分别为47.75%、57.87%和48.49%,饲用玉米分别为39.72%、52.36%和40.48%。

图 1 普通玉米与饲用玉米不同器官生物产量分布比较 Figure 1 Comparison of biological yield distribution of different organs between normal and forage maizes
3 讨论

优质饲草料的供给不足,是制约我国草食畜牧业发展的重要因素。在玉米生产过剩的形势下,积极推动草食畜牧区与玉米等粮食生产区契合,发展玉米全株青贮等有效利用过剩资源的方式[17-19],无疑成为了降低生产成本、减少草食家畜饲草料供需缺口的必由之路。

本研究条件下,玉米淀粉性质、籽实外形和成熟性质的差异,在统计学上并不能显著影响玉米各器官和全株的鲜物质、风干物质和干物质产量,同时对粗蛋白质和总能产量的影响也不显著,说明淀粉性质、籽实外形和成熟性质的不同并不适宜于不同品种类型玉米生物产量的评估。以用途的不同为分类标准,饲用玉米的玉米芯、苞叶、叶鞘、叶片、茎秆及全株的鲜物质、风干物质及干物质产量均显著高于普通玉米、红粒玉米及糯玉米,并且粗蛋白质与总能产量也是以饲用玉米最高。糯玉米和红粒型玉米是近几年新培育种植品种,不仅种类少,更重要的是培育成本太高,大田种植面积很小,一般不选作饲用,在此不做讨论。而当今牛、羊养殖使用的全株青贮、秸秆青贮都是普通玉米品种,以产粮食为目的。就普通玉米和饲用玉米不同器官的干物质、粗蛋白质和总能产量进行比较(图 1)看出,无论是普通玉米还是饲用玉米,籽实的干物质、粗蛋白质和总能产量占全株对应产量的比例都不足50%。植株干物质、粗蛋白质和总能是玉米为动物提供的三大指标,一切动物的生长都需要从植物获取蛋白质和能量,进而转化成动物体蛋白质和能量,这也是一切畜产品的主要组成物质。当今农牧生产中,普通玉米仅仅把籽实(粮食)用作饲料,这只相当于利用了玉米生产中营养物质的不到50%,把普通玉米全株饲喂动物,实质上使土地通过玉米的生物转化率提高了1倍。如果直接种植饲用玉米,可以在普通玉米基础上使干物质产量提高29.2%、粗蛋白质产量提高31.7%、总能产量提高29.1%(表 7)。因此,普通玉米全株饲喂是“粮改饲”的最基本的策略,而直接种植饲用玉米,可以增加30%左右的土地利用。中国的农牧结合是否应该如此大力推广,值得商榷。

4 结论

① 玉米的籽实、玉米芯、苞叶、叶片、叶鞘、茎秆和全株鲜物质、风干物质、干物质、粗蛋白质和总能产量不同品种类型间存在显著差异。

② 根据淀粉性质、籽实外形和成熟性质分类不足以区别不同品种类型玉米的生物产量;按用途分类比较不同品种类型玉米的生物产量,表现为饲用玉米>红粒玉米>普通玉米>糯玉米。

③ 饲用玉米的籽实、玉米芯、苞叶、叶片、叶鞘、茎秆和全株生物产量高于普通玉米。籽实干物质、粗蛋白质和总能产量占玉米全株对应产量的比例,普通玉米分别为47.75%、57.87%和48.49%,饲用玉米分别为39.72%、52.36%和40.48%。

④ 饲用玉米籽实和全株生物产量都高于普通玉米,种植饲用玉米可以增加30%左右的土地利用。

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