麥類作物糧飼兼用研究進展

田莉華，王丹丹，沈禹穎

(蘭州大學(xué)草地農(nóng)業(yè)科技學(xué)院,草地農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)國家重點實驗室，甘肅 蘭州 730020)

麥類作物糧飼兼用研究進展

田莉華，王丹丹，沈禹穎*

(蘭州大學(xué)草地農(nóng)業(yè)科技學(xué)院,草地農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)國家重點實驗室，甘肅 蘭州 730020)

摘要：糧飼兼用是指將營養(yǎng)期作物用于青綠飼草生產(chǎn)(放牧或刈割)，待作物再生形成籽粒后收獲籽粒的一種生產(chǎn)措施。這一措施已在全球10多個國家和地區(qū)廣泛應(yīng)用，以麥類作物的糧飼兼用最為普遍，一定程度上緩解了全球普遍存在的飼草供應(yīng)季節(jié)性不均衡與家畜需求相對穩(wěn)定的矛盾，促進了畜牧業(yè)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。糧飼兼用的效益優(yōu)勢在于可確保作物籽粒生產(chǎn)的穩(wěn)定，同時獲取額外家畜生產(chǎn)收益。然而，不合理的糧飼兼用會導(dǎo)致飼草及籽粒的產(chǎn)量及品質(zhì)均會受到影響，有必要開展相關(guān)研究以規(guī)范化糧飼兼用的應(yīng)用模式。本文分析了麥類作物糧飼兼用的分布及其效益優(yōu)勢，深入分析了作物類型、播種時間及密度、水熱條件等對糧飼兼用生產(chǎn)的影響，歸納得到如下4條技術(shù)要點。1)麥類作物可在分蘗期用于適度的利用，保留原有莖尖分生組織可維持籽粒生產(chǎn)的相對穩(wěn)定。2)應(yīng)優(yōu)先選育冬性較強，早期生長緩慢，糧飼兼用不易破壞其莖尖分生組織且花期較晚的高稈品種用于糧飼兼用。3)糧飼兼用作物時，播種時間應(yīng)提前2~4周，且需適當(dāng)增加播種密度及提高底肥水平以增加飼草生產(chǎn)；為補償飼草轉(zhuǎn)移造成的氮虧缺，需在利用后適當(dāng)添加氮肥以維持其籽粒生產(chǎn)。4)為保證糧飼兼用的效益優(yōu)勢，麥類作物糧飼兼用更適宜于在較濕潤的地區(qū)(年降水量350~500 mm)開展。本文可為我國深入開展麥類作物糧飼兼用研究提供理論基礎(chǔ)，并將進一步指導(dǎo)糧飼兼用措施的應(yīng)用及推廣。

關(guān)鍵詞：作物；籽粒產(chǎn)量；飼草生產(chǎn)；管理

全球溫帶地區(qū)約占全球總面積的1/2，分布最為廣泛的為溫帶大陸性氣候，該氣候區(qū)冬冷夏熱，年際溫差較大，降水集中，四季分明。溫帶半干旱地區(qū)作為世界畜牧業(yè)的主要分布區(qū)，氣溫和降雨季節(jié)性變化明顯，飼草資源“夏秋多草而冬春缺草”，分配格局存在明顯季節(jié)性不均衡，飼草供應(yīng)的季節(jié)波動性與家畜需求穩(wěn)定性之間的矛盾限制了畜牧業(yè)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。我國主要采用青貯玉米(Zeamays)、大麥(Hordeumvulgare)、苜蓿(Medicagosativa)、甜高粱(Sorghumbicolor)及燕麥(Avenasativa)等方法來解決青綠飼草短缺，盡管飼草空缺有所減小，但仍存在品種及營養(yǎng)單一的問題。開發(fā)新型飼草資源，增加飼草品種多樣性及營養(yǎng)豐富性，對促進畜牧業(yè)的全面發(fā)展具有重要意義。研究表明，麥類作物及豆科作物均可在營養(yǎng)生長期放牧或刈割利用以生產(chǎn)青綠飼草，飼草的蛋白質(zhì)、能量及礦物質(zhì)含量較高而纖維含量較低，飼用品質(zhì)優(yōu)良，可顯著促進家畜增重。相比豆科作物，麥類作物糧飼兼用下的飼草產(chǎn)量較高而籽粒減產(chǎn)較小，糧飼兼用潛力較高，為全球最為普遍的糧飼兼用作物類型。麥類作物糧飼兼用后進行科學(xué)的管理，作物仍可再生并形成籽粒，且籽粒生產(chǎn)受影響較小甚至出現(xiàn)籽粒增產(chǎn)。因此，合理的糧飼兼用措施不僅可以維持作物正常的籽粒生產(chǎn)，同時可填補冬春飼草缺口期優(yōu)質(zhì)青綠飼草儲備，有助于解決飼草季節(jié)性短缺導(dǎo)致畜產(chǎn)業(yè)發(fā)展受阻的難題，對促進畜牧業(yè)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展具有重要意義。

我國主要分布于溫帶地區(qū)，畜牧業(yè)的發(fā)展長期受到冬春季飼草短缺的限制，開展麥類作物糧飼兼用研究，加快這一措施在我國的推廣和應(yīng)用，對促進我國畜牧業(yè)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展具有重要意義。在黃土高原雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)，冬小麥(Triticumaestivum)糧飼兼用后的籽粒產(chǎn)量較未刈割利用小麥僅減產(chǎn)14%~17%，說明我國亦具有推廣麥類作物糧飼兼用的可能性。然而，我國對麥類作物糧飼兼用尚缺乏充足的科學(xué)認(rèn)識，盲目地利用尚不能確保糧飼兼用下的籽粒生產(chǎn)，有必要借鑒國外麥類作物糧飼兼用的成功經(jīng)驗，探索適合我國本土的麥類作物糧飼兼用模式，以確保糧飼兼用下的籽粒生產(chǎn)。本文將綜合分析麥類作物糧飼兼用的現(xiàn)狀及其效益優(yōu)勢，深入分析作物類型、播種時間、播種密度及水熱條件等因素對糧飼兼用生產(chǎn)的影響，從而得到麥類作物糧飼兼用需遵循的技術(shù)要點，為我國深入開展麥類作物的糧飼兼用研究，加快其應(yīng)用及推廣提供理論指導(dǎo)。

1麥類作物糧飼兼用的分布地區(qū)

美國、阿根廷、敘利亞、西班牙等10多個國家及地區(qū)普遍將麥類作物用于糧飼兼用[7-11]。以美國為例，德克薩斯州、俄克拉荷馬州及堪薩斯州南部地區(qū)均有大面積的冬小麥用于糧飼兼用；南部大平原作為美國最重要的牛犢育肥基地，每年的冬小麥糧飼兼用面積高達3.2萬hm2[12]；俄克拉荷馬州地區(qū)約2/3的冬小麥均用于糧飼兼用[13]。在阿根廷地區(qū)，小麥糧飼兼用的面積占種植總面積的28%[14]。用于糧飼兼用的主要麥類作物有冬小麥、大麥、燕麥和小黑麥(Triticosecale)等[15-18]，而冬小麥作為世界范圍內(nèi)普遍種植的最主要的糧食作物，是用于糧飼兼用的最主要作物之一。

2麥類作物糧飼兼用生產(chǎn)構(gòu)成及其效益

2.1　飼草生產(chǎn)

畜牧生產(chǎn)中，飼草不足將導(dǎo)致家畜體重減輕，而冬春季的飼草供應(yīng)對于反芻家畜尤為重要，因為冬春季節(jié)母畜尚處于孕期或泌乳期，其能量需求是日常需求的2~3倍，對飼草短缺的響應(yīng)更為敏感，飼草短缺將降低家畜的繁殖能力及其初乳生產(chǎn)。麥類作物糧飼兼用可于冬春飼草缺口期提供大量優(yōu)質(zhì)飼草，確保家畜正常的繁殖及初乳生產(chǎn)，可促進畜產(chǎn)業(yè)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。然而，不同利用時期及利用強度下的飼草及籽粒產(chǎn)量差異較大，如何調(diào)控糧飼兼用措施以實現(xiàn)飼草及籽粒生產(chǎn)綜合效益最優(yōu)化，是推廣糧飼兼用措施的關(guān)鍵。

就利用時期而言，利用起始時間過早，則飼草生物量較少，且殘余葉面積過少將導(dǎo)致生殖生長營養(yǎng)不足，導(dǎo)致籽粒減產(chǎn)，糧飼兼用生產(chǎn)優(yōu)勢降低[18]。于分蘗期進行利用，不易為家畜消化吸收的中性洗滌纖維(19%~32%)及酸性洗滌纖維(19%~32%)含量較低，營養(yǎng)價值較高的粗蛋白含量較高(14%~24%)，總可消化養(yǎng)分的含量高達67%~79%。利用時間延遲至拔節(jié)期以后，盡管可利用的飼草生物量顯著增加，但作物莖葉比增加，粗蛋白含量及消化能逐漸下降。小麥初花期莖葉比接近1∶1，干物質(zhì)消化能高達80%[19]；盛花期莖葉比下降，營養(yǎng)品質(zhì)隨之下降。隨灌漿期開始和籽粒漸近成熟，營養(yǎng)品質(zhì)繼續(xù)下降，成熟期秸稈的干物質(zhì)消化能僅為48%~53%[20]；與此同時，作物對糧飼兼用的敏感性增加，籽粒生產(chǎn)呈明顯減產(chǎn)趨勢，糧飼兼用生產(chǎn)優(yōu)勢降低[18]。在黃土高原半干旱區(qū)，對春小麥實施刈割處理，拔節(jié)期刈割的減產(chǎn)效應(yīng)明顯高于苗期[21]。分蘗期輕度刈割有利于燕麥的補償作用，拔節(jié)期刈割則嚴(yán)重影響燕麥的正常生長[22]。

分蘗期是麥類作物糧飼兼用的最佳時期，但其飼草及籽粒生產(chǎn)仍會受到利用強度的影響。澳大利亞堪培拉地區(qū)分蘗期短期放牧對籽粒生產(chǎn)的影響不顯著，延長放牧?xí)r間將導(dǎo)致籽粒顯著減產(chǎn)[23]；刈割模擬放牧條件下，留茬3 cm較留茬7 cm的飼草含量顯著增加21%，但其籽粒產(chǎn)量顯著減少于留茬7 cm處理[24]。在黃土高原半干旱區(qū)，于苗期對春小麥實施刈割處理，刈割全部葉片的減產(chǎn)效應(yīng)大于刈割半數(shù)葉片處理[21]。對無芒雀麥(Bromusinermis)、新麥草(Psathyrostachys)和雜花苜蓿(Medicago)混播人工草地進行初花期刈割，留茬5 cm下的產(chǎn)草量明顯高于留茬3 cm[25]。由此可見，增加利用強度可收獲更多飼草用于家畜生產(chǎn)，但易破壞作物莖尖分生組織，造成籽粒減產(chǎn)。綜合權(quán)衡糧飼兼用下飼草與籽粒生產(chǎn)，可在不破壞作物莖尖分生組織的前提下最大化飼草生產(chǎn)。

2.2　籽粒產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成

糧飼兼用對麥類作物籽粒產(chǎn)量的影響并不顯著[26-27]，糧飼兼用下的平均籽粒減產(chǎn)僅為7%[28]，但受管理措施及環(huán)境因素的影響，籽粒產(chǎn)量變動范圍較大。

糧飼兼用作物較單一籽粒生產(chǎn)作物可減產(chǎn)1%~36%[29-32]，糧飼兼用下出現(xiàn)籽粒減產(chǎn)的可能機制為：1)糧飼兼用時間過遲(拔節(jié)期以后)或強度過大(留茬過低)，導(dǎo)致作物利用后再生光合葉面積過少及莖尖分生組織遭到破壞，光合葉面積恢復(fù)及干物質(zhì)積累速度較慢[23]。2)作物利用后的氣候條件較差(如霜降、低溫及陰天)，作物恢復(fù)生長受到抑制，建植較差[29]。3)利用后形成次生分蘗的過程延遲了作物生長物候，花期易遭受水分及高溫脅迫，葉片功能期及籽粒灌漿縮短，最終導(dǎo)致籽粒減產(chǎn)[18]。

糧飼兼用作物較單一籽粒生產(chǎn)作物亦可增產(chǎn)1%~51%[33-35]，糧飼兼用下出現(xiàn)籽粒增產(chǎn)的可能機制為：1)適時適度的糧飼兼用下，殘留葉片可進行正常的光合作用和物質(zhì)運輸，恢復(fù)生長速度較快，分蘗能力增加，出現(xiàn)補償生長；適度刈割燕麥后可發(fā)生等量補償生長，留茬4 cm較留茬2 cm更有利于燕麥的補償作用[22]；檸條(Caraganakorshinskii)去枝處理下的恢復(fù)生長較快，生物量遠(yuǎn)高于對照，出現(xiàn)超補償生長[36]；2)糧飼兼用下作物生長期延長，干物質(zhì)向穗部轉(zhuǎn)移時間增加。3)糧飼兼用延遲了作物個體發(fā)育，葉片功能期延長，葉片現(xiàn)時光合產(chǎn)物向穗部的轉(zhuǎn)移增加[28]。4)糧飼兼用后作物葉面積減少，營養(yǎng)生長及呼吸作用營養(yǎng)及水分消耗減少，蒸騰作用耗水減少，儲存的土壤水分于灌漿期得到高效利用[23]。5)糧飼兼用降低了植株高度，提高了作物抗倒伏能力，減少病害的發(fā)生[28]。

糧飼兼用下籽粒的減產(chǎn)與粒重下降密切相關(guān)。在南澳雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)，小麥和小黑麥放牧利用下的籽粒減產(chǎn)同粒重下降9%~25%有關(guān)[31]；在意大利南部地區(qū)，大麥籽粒減產(chǎn)29%同粒重的下降密切相關(guān)。糧飼兼用下粒重下降的原因是利用后作物生理生長延遲，灌漿期縮短，籽粒灌漿不充分所致。籽粒減產(chǎn)亦與穗粒數(shù)的減少相關(guān)。在西班牙具灌溉條件的高肥力地區(qū)，大麥、春小黑麥及冬小黑麥放牧利用下的籽粒減產(chǎn)與粒重下降8%及穗粒數(shù)減少15%有關(guān)[26]；在澳大利亞堪培拉雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)，冬小麥及燕麥放牧利用下的籽粒減產(chǎn)不僅與粒重均下降18%有關(guān)，亦同穗粒數(shù)減少30%和14%密切相關(guān)[37]。作物糧飼兼用下的收獲指數(shù)變化不大或有所增加[38]，這與糧飼兼用下水分利用率增加有關(guān)。

2.3　直接效益優(yōu)勢

麥類作物糧飼兼用的直接經(jīng)濟效益取決于家畜產(chǎn)出和籽粒損失的差值。當(dāng)家畜產(chǎn)出(畜產(chǎn)品價格×家畜活體增重)明顯高于籽粒損失(籽粒價格×籽粒減產(chǎn))時，糧飼兼用價值較高，糧飼兼用的生產(chǎn)優(yōu)勢凸顯；反之，家畜收入較少而籽粒損失較大，則糧飼兼用優(yōu)勢降低[16]。在澳大利亞，杰帕里特地區(qū)(370 mm)羔羊放牧強度設(shè)為4.25只/hm2時，放牧單位公頃小麥后羔羊增重較不放牧羔羊增加5 kg；科杰納普(529 mm)地區(qū)的麥類作物可糧飼兼用以替代冬春季昂貴補飼飼料，補飼成本減少31.5%，而家畜生產(chǎn)規(guī)模增加5%，農(nóng)場總收入可增加10%以上[10]。黃土高原地區(qū)于入冬前對小麥實施羔羊放牧，5只羊單位(30 kg左右)采食冬小麥(面積0.1 hm2)16 d后稱重，其體重較正常飼喂的5只羔羊增加6 kg，而收獲期籽粒產(chǎn)量不變，按當(dāng)前小麥籽粒價格(2元/kg)及市場活體綿羊價格(20 元/kg)計算，此年份糧飼兼用可增收1200元/hm2(本文作者尚未發(fā)表數(shù)據(jù))。

麥類作物糧飼兼用可能會造成一定的籽粒減產(chǎn)，但家畜采食優(yōu)質(zhì)飼草可產(chǎn)生更為可觀的畜產(chǎn)品收入，籽粒及家畜生產(chǎn)的總收益顯著高于單一籽粒生產(chǎn)。盡管畜產(chǎn)品及籽粒價格波動對糧飼兼用生產(chǎn)的影響較大，但科學(xué)合理的農(nóng)藝管理措施下，仍可實現(xiàn)家畜與籽粒生產(chǎn)綜合效益最大化，抵消價格波動對糧飼兼用生產(chǎn)效益的影響[23]。同時，糧飼兼用作物系統(tǒng)可實現(xiàn)籽粒與家畜生產(chǎn)的雙收入，降低了單一籽粒生產(chǎn)風(fēng)險[39]。

2.4　間接效益

冬小麥糧飼兼用可顯著提高籽粒品質(zhì)及增加粗蛋白產(chǎn)出，水分、氮素及土地利用率增加。冬小麥糧飼兼用后的籽粒粗蛋白含量較不刈割增加8%，其粗蛋白產(chǎn)出較對照顯著增加27%，氮素利用率增加[40]。適當(dāng)放牧可刺激羊草及蘆葦(Phragmites)根系對土壤氮素的吸收,向地上部分轉(zhuǎn)移增加，牧草營養(yǎng)價值得以提高[41]。分蘗期放牧利用冬小麥，其灌漿期的干物質(zhì)水分利用效率高達38 kg/(hm2·mm)，顯著高于整個生長季的水分利用率(20 kg/hm2·mm)。糧飼兼用下小麥的總干物質(zhì)(飼草、收獲期秸稈及籽粒)水分利用效率高達28.4 kg/(hm2·mm)，比單一籽粒生產(chǎn)冬小麥的水分利用效率增加5.6 kg/(hm2·mm), 原因是糧飼兼用后呼吸作用及蒸騰耗水減少，土壤可儲存水分并累積至花期用于灌漿和形成籽粒，提高了水分利用效率。較單一籽粒生產(chǎn)的麥類作物，其糧飼兼用下的生育期延長，作物可在后期獲取更多的土壤水分和養(yǎng)分，亦可利用后期的降雨，提高了土地利用率及水分利用率[23]。此外，將麥類作物糧飼兼用用于提供飼草，可減小其他草地放牧壓力，延長草地建植，有助于增加草地草產(chǎn)量和提高草地利用率[10]。

3影響麥類作物糧飼兼用生產(chǎn)的其他因素

麥類作物于分蘗期適時適度利用對籽粒產(chǎn)量的影響較小，但糧飼兼用下的飼草及籽粒產(chǎn)量仍會受到作物類型及品種、播種時間、播種密度、施氮措施及環(huán)境水熱條件的影響。

3.1　作物類型及品種

受作物自身生長發(fā)育特性的影響，不同類型的作物對糧飼兼用的響應(yīng)不一致。在南澳雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)，小黑麥及大麥放牧利用下的籽粒減產(chǎn)分別高達57%和35%，而小麥的籽粒減產(chǎn)僅為18%，這是因為小黑麥生長較快，相同放牧處理對其莖尖分生組織的破壞最大[31]。在澳大利亞堪培拉地區(qū)，相同放牧條件下燕麥僅減產(chǎn)15%而冬小麥減產(chǎn)38%[37]，減小放牧強度后小麥及燕麥籽粒產(chǎn)量分別增加16%和12%[42]，原因同樣是小麥早期生長速度較快，相同放牧處理更易破壞其莖尖分生組織。

相同作物的不同品種間亦存在冬性強弱、花期早晚及植株高低的差異，導(dǎo)致作物對糧飼兼用的響應(yīng)亦會不同。就冬性強度而言，相比春小麥，強冬性的冬小麥不經(jīng)春化處理亦可種植，且早播不會導(dǎo)致提前開花；同時，冬小麥生長于飼草短缺的冬春季節(jié)，糧飼兼用的潛力更佳。在黃土高原半干旱區(qū)，于苗期刈割春小麥，其再生補償生長不足，易導(dǎo)致減產(chǎn)[21]。就開花時間而言，若花期較遲，則初期生長緩慢，前期生物量較少而花期生物量較多，此類品種對分蘗期糧飼兼用較不敏感，減產(chǎn)不明顯；相反，若花期較早，生長早期已積累一定量干物質(zhì)，則此類品種對糧飼兼用較為敏感，籽粒減產(chǎn)明顯[11]。就株高差異而言，由于高稈品種普遍存在倒伏問題，中矮稈較高稈品種的單一籽粒生產(chǎn)優(yōu)勢明顯，但糧飼兼用下植株高度明顯降低，高稈品種的抗倒伏能力增加，糧飼兼用下高稈品種的增產(chǎn)優(yōu)勢明顯優(yōu)于中矮稈品種[39]。

3.2　播種時間

由于冬性較強，早期生長較慢且花期較遲的作物品種更適于糧飼兼用，故糧飼兼用作物的播種時間一般早于僅單一籽粒生產(chǎn)的作物2~4周[43]，目的在于延長作物早期生長，增加分蘗期可利用飼草。同時，提前播種的糧飼兼用冬小麥的產(chǎn)量近似或略高于單一籽粒生產(chǎn)的小麥產(chǎn)量[28]，但提前播種后未用于糧飼兼用其籽粒產(chǎn)量比單一籽粒生產(chǎn)小麥減產(chǎn)14%[44]。單一籽粒生產(chǎn)的小麥提前播種易出現(xiàn)籽粒減產(chǎn)現(xiàn)象是因為此類小麥營養(yǎng)生長期較短，提前播種下前期營養(yǎng)生長耗水增加，籽粒灌漿可利用水分減少，導(dǎo)致減產(chǎn)[45]。在美國俄克拉荷馬州地區(qū)，糧飼兼用冬小麥播種時間推遲10,20和30 d后，其飼草產(chǎn)量分別減少36%，68%和88%，而籽粒產(chǎn)量分別增加40%，67%和80%[46]。在澳大利亞新南威爾士州地區(qū)，冬小麥提前播種下可放牧或刈割利用2次，而推遲播種則僅可利用1次，且播種時間推遲15~40 d對籽粒產(chǎn)量無顯著影響[11]。若初始土壤水分條件較好，作物生長速度較快，可適當(dāng)提前播種和延長放牧期；反之，則作物的生長受到水分脅迫，生長速度較慢，應(yīng)適當(dāng)推遲播種時間并縮短放牧期。

3.3　播種密度

播種密度亦會影響麥類作物糧飼兼用下的飼草及籽粒生產(chǎn)，且對飼草生產(chǎn)的影響大于籽粒。燕麥、大麥和小麥的播種密度由90 kg/hm2增至180 kg/hm2時，利用起始時飼草量均有所增加，燕麥飼草產(chǎn)量增加最顯著[47]。西班牙地中海氣候區(qū)，大麥的播種密度由120 kg/hm2增加至170 kg/hm2時，花期可利用飼草顯著增加34%[48]。

播種密度對麥類作物糧飼兼用下籽粒產(chǎn)量的影響存在差異。在多雨條件下，大麥播種密度較大容易導(dǎo)致干物質(zhì)積累過快，進而引起疾病或倒伏[47]，而糧飼兼用可有效阻止播種密度過大導(dǎo)致的生長過旺，顯著減少病害及倒伏，增加籽粒產(chǎn)量。糧飼兼用冬小黑麥時，低播種密度(360 株/m2)下的植株建植優(yōu)于高播種密度下的建植(540株/m2)，建植及分蘗階段的植株死亡率分別減少2%和 34%[49]。然而，與大麥及小黑麥不同，燕麥及小麥高播種密度下并不會出現(xiàn)生長過旺而導(dǎo)致病害及倒伏，增加其播種密度并不能增加其籽粒產(chǎn)量。若作物生長后期降雨較少，播種密度過大將導(dǎo)致大麥及小黑麥前期營養(yǎng)生長耗水增多，生殖生長水分脅迫加重，敗花率顯著增加，最終導(dǎo)致減產(chǎn)[48]。冬小麥發(fā)生嚴(yán)重徒長情況下，返青時進行刈割去葉處理,可抑制無效分蘗的生長，同時改善群體中下部的光照條件，實現(xiàn)增產(chǎn)[50]。

3.4　施氮措施

麥類作物糧飼兼用時，播種時的底肥水平會影響其籽粒產(chǎn)量。在正常施氮水平基礎(chǔ)上額外增施底肥30 kg N/hm2，可補償糧飼兼用造成的氮虧缺，籽粒生產(chǎn)顯著減少14.5%[51]。同時，當(dāng)土壤初始氮水平較低時，作物易于吸收后期添加的氮素，氮素利用效率較高；反之，作物對添加氮素的利用受到抑制；此外，當(dāng)施氮量超過作物吸氮量時，土壤氮素殘余增加，易引起氮淋溶而污染地下水[52]。

牧后追施氮素亦可補償糧飼兼用造成的氮虧缺，穩(wěn)定籽粒產(chǎn)量及提高籽粒品質(zhì)。冬小麥牧后追施氮素量由50 kg N/hm2增加至100 kg N/hm2時，其籽粒產(chǎn)量、籽粒粗蛋白含量及植株吸氮量均顯著增加，且以牧后立即追肥效果最佳[23]；當(dāng)施氮量高于100 kg N/hm2時，籽粒粗蛋白含量仍呈顯著增加趨勢，但籽粒產(chǎn)量的增加并不顯著，氮素的利用效率亦開始下降[53]。在黃土高原雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)，冬小麥刈割利用后于次年拔節(jié)期追施氮素60 kg N/hm2，其籽粒產(chǎn)量較刈割后不施氮處理增產(chǎn)0.6 t/hm2, 且秸稈產(chǎn)量及植株吸氮量增加明顯。施肥可在一定程度上提高刈割后燕麥再生生長的補償能力，主要表現(xiàn)在地上營養(yǎng)部分，種子生產(chǎn)無明顯補償現(xiàn)象[22]。同時，施氮量影響牧草對礦質(zhì)營養(yǎng)的吸收利用，施氮量過高反而抑制牧草對礦質(zhì)元素的吸收，雜交蘇丹草(Sorghumsudanense)和墨西哥玉米(Zeamexicana)一次性施入氮肥300 kg/hm2時其礦質(zhì)元素吸收利用效果最佳[54]。

3.5　水熱條件

麥類作物糧飼兼用受降雨條件的影響較大，其效益優(yōu)勢在雨量充沛地區(qū)表現(xiàn)最明顯。在年降雨量為350 mm的澳大利亞西部，麥類作物糧飼兼用的收入主要來源于家畜生產(chǎn)，而年降雨量為550 mm的東南部地區(qū)，收入則主要來源于籽粒生產(chǎn)。不同地區(qū)的籽粒產(chǎn)量同家畜可采食天數(shù)(以50 kg羊單位為標(biāo)準(zhǔn)計算可采食天數(shù))間的相關(guān)關(guān)系存在差異，在澳大利亞福布斯地區(qū)(544 mm)，籽粒減產(chǎn)量同家畜可采食天數(shù)的相關(guān)系數(shù)為-0.19，達爾沃利紐地區(qū)(290 mm)和溫切爾西地區(qū)(576 mm)的相關(guān)系數(shù)則為-0.64和0.04，西澳地區(qū)(355~595 mm)的相關(guān)系數(shù)為-0.50[55]，說明在少降雨地區(qū)，家畜可采食天數(shù)同籽粒產(chǎn)量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，增加放牧利用強度會降低其籽粒產(chǎn)量，而在多降雨地區(qū)則呈正相關(guān)關(guān)系，增加放牧利用強度可增加其籽粒產(chǎn)量。糧飼兼用生產(chǎn)優(yōu)勢在雨量充沛地區(qū)顯著的原因是干旱的氣候條件導(dǎo)致飼草短缺期延長，作物的干物質(zhì)累積及籽粒生產(chǎn)均受到抑制；在雨量充沛地區(qū)，適宜的土壤含水量可提高作物利用后的生長速度及分蘗能力，有效緩解糧飼兼用對籽粒生產(chǎn)的負(fù)面影響[56]。在澳大利亞南部地區(qū)，適宜推廣糧飼兼用的地區(qū)年降雨量在350~500 mm[55]。

年際間的水熱交互作用對作物糧飼兼用的影響大于播種時間、作物品種及放牧處理等[47]。在水、氮充足條件下，作物的生長發(fā)育主要受溫度的影響，暖冬可產(chǎn)生較多的飼草，放牧率增加[52]。然而，最大籽粒減產(chǎn)出現(xiàn)在高溫條件下，因為高溫促進了作物生長，縮短了牧后再生生長周期[39]。研究發(fā)現(xiàn)，最高溫度及太陽輻射與黑麥草和小黑麥的生長速率的相關(guān)系數(shù)高達0.95以上[57]。受地中海氣候的影響，作物生長周期短，刈割導(dǎo)致的籽粒減產(chǎn)以個體發(fā)育較慢的基因型最為嚴(yán)重，此地區(qū)大麥較燕麥更適于糧飼兼用，因為大麥再生生長分蘗能力強，在干熱的生長后期仍可完成籽粒形成及灌漿。溫度同水分的互作會造成糧飼兼用作物物候延遲，進而影響其籽粒產(chǎn)量及品質(zhì)[28]，具體表現(xiàn)為成熟期延遲，籽粒暴露時間延長[49]，遭到惡劣天氣破壞的幾率增加[58]，如出現(xiàn)真菌侵染及落籽現(xiàn)象[59]。高溫對再生生長的限制作用在干旱的雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)及地中海地區(qū)表現(xiàn)尤為顯著[60]。

4結(jié)論

麥類作物分蘗期的營養(yǎng)價值最高，且糧飼兼用對其籽粒生產(chǎn)影響最小，為糧飼兼用的最佳時期。分蘗期進行適度的放牧或刈割利用，不破壞其莖尖分生組織可維持籽粒生產(chǎn)的穩(wěn)定，實現(xiàn)籽粒生產(chǎn)及家畜生產(chǎn)的雙贏。選育糧飼兼用作物時，應(yīng)優(yōu)先選擇早期生長緩慢，糧飼兼用不易破壞其莖尖分生組織的作物類型及冬性較強，花期較晚的高稈品種。作物用于糧飼兼用時，應(yīng)適當(dāng)早播及增加播種密度，并結(jié)合播種時的水、氮條件適當(dāng)延長或縮短放牧期。播種時適當(dāng)增施底肥及增加牧后追肥均可有效緩解糧飼兼用對籽粒生產(chǎn)造成的負(fù)面影響，穩(wěn)定籽粒產(chǎn)量。權(quán)衡施氮成本及其飼草和籽粒產(chǎn)出后確定最適施肥措施，可實現(xiàn)氮素利用率及經(jīng)濟效益最大化。鑒于糧飼兼用的生產(chǎn)優(yōu)勢在雨量充沛區(qū)最顯著，為保證糧飼兼用效益優(yōu)勢，糧飼兼用措施應(yīng)在較濕潤(年降水量350~500 mm)地區(qū)推廣應(yīng)用。

5展望

長期以來，我國的麥類作物生產(chǎn)以滿足糧食需求為唯一主要目的，實行糧飼兼用不僅是對傳統(tǒng)生產(chǎn)模式的挑戰(zhàn)，而且是對我國傳統(tǒng)種植理念的革新。開展相關(guān)研究以證明麥類作物糧飼兼用的生產(chǎn)優(yōu)勢是在國內(nèi)推廣這一措施的關(guān)鍵，而盡快選育出適宜糧飼兼用的作物品種是首要任務(wù)。我國黃土高原地區(qū)冬小麥(‘隴育2號’)刈割利用下的籽粒減產(chǎn)為14%~17%，通過追施氮素或增加留茬可進一步提高其籽粒產(chǎn)量。同時，澳大利亞已選育出一系列適宜糧飼兼用的專用小麥品種[23]，直接引進此類小麥品種也是可能途徑之一。其次，如何根據(jù)我國特定的土壤及氣候條件，因地制宜制定科學(xué)的農(nóng)藝措施以確保籽粒產(chǎn)量的穩(wěn)定尚需更深入的研究。

冬小麥作為我國最主要的糧食作物，年種植面積約2065萬hm2[61]，播種面積占全國夏糧播種面積的81.6%[62]，華北平原的河南、山東、河北和江蘇4省份作為我國主要的小麥生產(chǎn)大省[61]，年平均降水量為609 mm[63]，降雨條件優(yōu)良。因此，我國具有開展麥類作物糧飼兼用的豐富的冬小麥資源及優(yōu)良的降雨條件，若糧飼兼用措施在國內(nèi)得到大面積推廣應(yīng)用，實現(xiàn)畜牧業(yè)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展及農(nóng)民增產(chǎn)增收指日可待。

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Advances in utilisation of dual-purpose Triticeae crops

TIAN Lihua, WANG Dandan, SHEN Yuying*

CollegeofPastoralAgricultureScienceandTechnology,StateKeyLaboratoryofGrasslandAgro-ecosystems,LanzhouUniversity,Lanzhou730020,China

Abstract:Dual-purpose crops are often utilized as forage (grazing or cutting) during the vegetative stages and subsequently managed as grain crops. It is practiced a number of different countries and regions and most often involves utilization of Triticeae crops. The benefits include partial alleviation of the conflict between uneven seasonal forage supply and the relatively stable forage requirements of livestock, promoting sustainable livestock production. The economic advantage of dual-purpose crops is that grain production remains relatively steady while livestock production can be increased. However, forage and grain production is potentially negatively influenced by inappropriate management, consequently it is vital to undertake research which will help standardize management of dual-purpose crops. This review paper summarized the distribution and advantages of dual-purpose Triticeae crops world-wide and analyzed the influences of crop genotype, sowing date, sowing density, temperature and moisture conditions on the productivity of these crops. Four key recommendations were identified. 1) Triticeae crops can be lightly grazed or cut at the tillering stage without reducing grain yield provided the apical meristem is not damaged. 2) Genotypes with a strong vernalization requirement and delayed reproductive growth are less likely to suffer apical meristem damage; tall cultivars with a late flowering date should be selected for dual-purpose use. 3) Sowing date should be 2-4 weeks earlier and sowing density and fertilizer application rates should be increased slightly to maximize forage production. Nitrogen fertilizer should be applied post grazing/cutting to replace removed nitrogen, maintaining grain production. 4) The economic viability of dual-purpose crops requires an annual precipitation (350-500 mm). There view identifies opportunities for further research on dual-purpose Triticeae crops in China.

Key words:crop; grain yield; forage production; management

*通訊作者

Corresponding author. E-mail:yy.shen@lzu.edu.cn

作者簡介：田莉華(1986-)，女，山東濰坊人，博士。E-mail:tianlihuahua@sina.com

基金項目：教育部重大科技項目(313028)，甘肅省重大科技專項(1203FKDA035)和教育部創(chuàng)新團隊項目(IRT13019)資助。

*收稿日期：2013-08-27；改回日期：2013-12-02

DOI：10.11686/cyxb20150221

http://cyxb.lzu.edu.cn

田莉華， 王丹丹， 沈禹穎. 麥類作物糧飼兼用研究進展. 草業(yè)學(xué)報， 2015， 24(2)： 185-193.

Tian L H, Wang D D, Shen Y Y. Advances in utilisation of dual-purpose Triticeae crops. Acta Prataculturae Sinica， 2015， 24(2)： 185-193.