暖季型一年生饲草生物量与营养价值评估：无氢氰酸高粱的突破性研究及其在干旱地区畜牧业的应用价值

本研究针对半干旱地区饲料短缺问题，系统评估了26种暖季型饲草杂交种（包括无氢氰酸高粱）在不同生长阶段的生物量积累和营养价值。研究发现软熟期是实现产量与营养品质最佳平衡的关键阶段，并筛选出多个生物量和消化率与玉米相当甚至更优的高粱与珍珠粟杂交种，为水资源受限地区的畜牧业提供了低风险、高产出的可持续饲料解决方案。

　　

在全球畜牧业持续发展的背景下，美国西德克萨斯州等半干旱地区面临着饲料需求激增与水资源短缺的双重挑战。传统饲料作物如玉米（Zea mays L.）虽营养价值高，但耗水量大（5000–9000 m3 ha?1），在奥加拉拉含水层快速枯竭的现状下难以持续。相比之下，高粱（Sorghum bicolor L. Moench）和珍珠粟（Pennisetum glaucum）凭借其卓越的耐旱性和较低的水肥需求（高粱5330–6600 m3 ha?1，珍珠粟3810–5840 m3 ha?1），成为极具潜力的替代饲草。然而，高粱类饲草存在两大痛点：一是传统品种易积累氢氰酸（prussic acid），对牲畜具有致命毒性；二是消化率普遍偏低，限制了其大规模应用。为此，德克萨斯理工大学与美国农业部农业研究服务中心的联合团队在《Plant Physiology Reports》发表了系统性研究，旨在评估包括无氢氰酸（PF）高粱在内的多种暖季型饲草在不同生长阶段的生物量产量和营养品质，为半干旱地区的畜牧业提供科学可靠的饲草选择依据。

研究采用田间与温室试验相结合的方法。田间试验测试了26个杂交种（包括传统高粱、褐色中脉BMR高粱、高粱-苏丹草杂交种SSH及珍珠粟），在出苗后30天至软熟期的七个生长阶段采样；温室试验新增了5个PF高粱和3个玉米杂交种作为对照，在三个关键阶段采样。关键技术包括：1) 使用 subsurface drip irrigation (SDI)系统进行精准灌溉与施肥；2) 通过ANCOM 200纤维分析仪测定中性洗涤纤维(NDF)和酸性洗涤纤维(ADF)；3) 采用ANKOM Daisy II培养箱结合瘤胃液进行体外干物质消化率(IVDMD)和体外真干物质消化率(IVTDMD)分析；4) 利用SAS软件进行统计学差异性和相关性检验。

总干物质积累

田间试验表明，干物质(DM)受杂交种(H)、生长天数(DAE)及二者交互作用显著影响（P<0.05）。软熟期DM最高，较乳熟期平均增加31%。杂交种WG-SSH、SSH-bmr20007和SSH-bmr20004在软熟期表现最优，而FS706和SSH2909产量最低。

直观对比了孕穗期与软熟期的DM变化。温室试验中，PF高粱29号与玉米66号DM相当，珍珠粟BMR的DM增幅最高。

营养价值参数

所有营养参数均受杂交种和生长阶段显著影响。NDF和ADF在软熟期最高，但增幅（8%和12%）低于DM增幅，表明纤维积累速率相对较慢。BMR杂交种（如SSH-bmr20007）虽纤维含量高，但因木质素低而消化率优异。IVDMD和IVTDMD在软熟期与乳熟期无显著差异，证实该阶段营养品质未因产量增加而劣化。

显示了田间试验中DM与IVTDMD在软熟期呈显著正相关（P<0.05），而NDF/ADF与消化率负相关。

杂交种综合评价

通过Z评分象限分析，研究者将杂交种分为四类：高DM高消化率（Q3）、高DM低消化率（Q4）、低DM高消化率（Q1）和低DM低消化率（Q2）。

显示9个杂交种落入Q3优质区间，包括WG-SSH、SSH-bmr20007、PF高粱29号、珍珠粟BMR及玉米3110等，这些品种在生物量和消化率上均与玉米持平或更优。

研究结论强调，软熟期是平衡产量与营养品质的最优收获期。PF高粱的引入彻底解决了氢氰酸毒性问题，且其生产力与消化率不逊于传统高粱。BMR-SSH杂交种（如SSH-bmr20007）和珍珠粟BMR表现出高产量与高消化率的双重优势，成为半干旱地区替代玉米的理想选择。该研究不仅为牧民提供了具体的饲草种植与收割策略，更通过多维度评价体系建立了耐旱饲草筛选标准，对保障水资源紧缺地区的畜牧业可持续发展具有重要实践意义。未来需进一步评估这些优质杂交种在不同灌溉与氮肥水平下的表现，以优化资源利用效率。