隴東旱塬區(qū)秋播小黑麥與青貯玉米的復種效果

楊 曉，宋 謙，余小亮，趙海燕，馬淑梅，杜文華

（1. 甘肅省平涼市農業(yè)科學院，甘肅 平涼 744000；2. 甘肅農業(yè)大學草業(yè)學院 /草業(yè)生態(tài)系統(tǒng)教育部重點實驗室 / 甘肅省草業(yè)工程實驗室，甘肅 蘭州 730070）

隴東旱塬區(qū)具有發(fā)展農區(qū)畜牧業(yè)的區(qū)位優(yōu)勢，但長期以農作物秸稈為主的飼草結構，嚴重制約著當地畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展[1]。因此，開發(fā)高產優(yōu)質的飼草資源和高效種植模式對解決隴東旱塬區(qū)草食畜牧業(yè)飼草資源短缺問題具有重要作用[2]。

小黑麥(× Triticosecale Wittmack)是小麥(Triticum ssp.)和黑麥(Secale ssp.)通過遠緣雜交、人工育成的第一個異源多倍體新物種[3-5]。秋播小黑麥春季返青早，生長快，能在枯草期提供優(yōu)質青飼料，延長青飼料供應期[6-8]。小黑麥草產量高，營養(yǎng)價值均衡，抗逆性強，適口性好，是反芻家畜重要的飼草來源[9-12]。小黑麥品系C36在甘肅省臨洮縣的干草產量和粗蛋白含量可以達到16.20 t·hm-2和14.91%[13]，孕穗期青干草的粗蛋白含量為18.24%[14]。小黑麥是甘肅省高海拔地區(qū)進行飼料生產的優(yōu)良牧草[15]，在鹽堿地能夠表現出穩(wěn)產優(yōu)勢[16]。黑麥是禾本科黑麥屬一年生草本植物，其草產量和營養(yǎng)價值較高，莖稈柔軟，適應性強，目前在我國廣泛栽培[17]。青貯玉米(Zea mays)是世界廣泛栽培的飼料作物，在草食畜牧業(yè)發(fā)展中發(fā)揮著極為重要的作用[18]。目前對小黑麥、黑麥和青貯玉米的研究主要集中在遺傳研究[19-21]、品種選育[22-23]和抗性生理[24-26]等方面，而其栽培技術研究則主要集中在單播條件下[27-29]，很少有隴東旱塬區(qū)秋播小黑麥和黑麥復種青貯玉米的研究報道。本研究擬通過分析秋播小黑麥和黑麥與青貯玉米的復種效果，確定該區(qū)適宜的復種模式，以實現一年兩熟，提高單位面積土地的飼草產量。

1 材料及方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于平涼市農業(yè)科學院涇川縣高平試驗站，地處甘肅東部陜甘交界處，35°17' N，107°30' E，海拔1 320 m，年均氣溫10.9 ℃，年均降水量587.7 mm，無霜期170 d。中覆蓋黑壚土，土壤有機質6.65 g·kg-1，速效氮 104 mg·kg-1，速效磷 0.20 mg·kg-1，速效鉀91.47 g·kg-1，pH 7.63。前茬作物為玉米，無灌溉條件。

1.2 供試材料

前茬作物為甘肅農業(yè)大學草業(yè)學院培育的飼用型小黑麥品系C16、C27和C35，黑麥品種黑飼麥；復種作物為北京大京九農業(yè)開發(fā)有限公司提供的青貯玉米品種敦青貯28號和青貯玉米品系豐貯1號、豐貯2號。

1.3 試驗設計

二因素隨機區(qū)組設計。A因素為前茬作物，設4個水平，分別為A1(C16)、A2(C27)、A3(C35)和A4(黑飼麥)；B因素為復種作物，設3個水平，分別為B1(豐貯 1 號)、B2(豐貯 2 號)和 B3(敦青貯 28 號)，小區(qū)面積為45 m2(5 m × 9 m)，3次重復，總共36個小區(qū)。2017年9月30日種植前茬作物，點播，每穴播種3～4粒種子，播種深度3～4 cm，行距15 cm，株距10 cm，每種植3行小黑麥留1個30 cm空行用于次年復種青貯玉米。2018年4月25日種植復種作物，點播，每穴播種1～2粒，播種深度3～4 cm，行距45 cm，株距20 cm。前茬作物于開花期刈割[14]，復種作物于蠟熟期刈割。

1.4 測定項目及方法

株高：前茬作物和復種作物刈割前從每個小區(qū)中分別隨機選取10個單株，測量其高度。10株的平均值為該小區(qū)前茬作物和復種作物的株高。

枝條數：前茬作物枝條數測定在刈割前進行，每個小區(qū)隨機選取1 m樣段(邊行除外)，數取樣段內株高高于30 cm的枝條數量；復種作物由于所有處理的枝條數相同，未測定。

鮮草產量：齊地面分別刈割每個小區(qū)內前茬作物和復種作物所有植株的地上部分(除去邊行和地頭兩邊的50 cm部分)，稱重，得到鮮草產量。前茬作物從每個小區(qū)內取500 g草樣，復種作物從每個小區(qū)內取2株，用于測定營養(yǎng)成分。

營養(yǎng)成分：用粉碎機粉碎草樣，過1 mm篩子，從混合均勻的草樣中隨機取3份樣品，平行測定各項指標。粗蛋白(crude protein, CP)含量測定采用凱氏定氮法，中性洗滌纖維(neutral detergent fiber, NDF)和酸性洗滌纖維(acid detergent fiber, ADF)測定采用范氏洗滌纖維分析法[30]。

蛋白質產量：根據前茬作物、復種作物、前茬作物 × 復種作物的鮮草產量及對應CP含量(%)，計算各處理的蛋白質產量(t·hm-2)。蛋白質產量 =鮮草產量 × CP含量。

1.5 數據統(tǒng)計

用Excel 2010進行數據整理和作圖。用SPSS 19.0軟件對各測定指標(株高、枝條數、鮮草產量、CP含量、NDF含量、ADF含量和蛋白質產量)進行方差分析。如果差異顯著，用Duncan法進行多重比較，試驗結果以“平均數 ± 標準誤”表示。

2 結果與分析

2.1 前茬作物間株高、枝條數、鮮草產量、營養(yǎng)價值及蛋白質產量的差異

F測驗(表1)表明，前茬作物間的株高、枝條數、鮮草產量、CP含量、NDF含量、ADF含量和蛋白質產量均有極顯著差異(P ＜ 0.01)；復種作物間的株高、鮮草產量、CP含量、NDF含量、ADF含量和蛋白質產量均有極顯著差異(P ＜ 0.01)；前茬作物 × 復種作物互作對鮮草產量和蛋白質產量有極顯著影響(P ＜ 0.01)。需對上述存在極顯著差異的指標進行多重比較。

2.1.1 株高

3個小黑麥品系的株高(115.73～120.63 cm)均顯著低于黑飼麥(165.80 cm)。小黑麥品系A1(C16)和A3(C35)的株高無顯著差異(P ＞ 0.05)，但都顯著高于 A2(C27)(圖 1)。

2.1.2 枝條數

小黑麥品系A1(C16)的枝條數(991萬枝·hm-2)顯著高于其他兩個小黑麥品系及黑飼麥(P ＜ 0.05)；但A2和A3處理的枝條數與黑飼麥無顯著差異(P ＞ 0.05)(圖 1)。

2.1.3 鮮草產量

小黑麥品系A1(C16)的鮮草產量最高(45.20 t·hm-2)，顯著高于其他兩個小黑麥品系及黑飼麥(P ＜ 0.05)，其鮮草產量分別比A3、A2和A4高41.38%、33.25%和 23.67% (圖 2)。

2.1.4 營養(yǎng)價值

3個小黑麥品系的CP含量(10.00%～13.32%)均顯著高于黑飼麥(9.05%)，其中A2(C27)的CP含量最高(13.32%)；3個小黑麥品系的ADF含量(30.93%～34.03%)均顯著低于黑飼麥(36.81%) (P ＜ 0.05)，其中A2(C27)的ADF含量最低(30.93%)，且顯著低于其他兩個小黑麥品系及黑飼麥(P ＜ 0.05)；小黑麥品系A3(C35)的NDF含量(46.64%)顯著低于其他兩個小黑麥品系及黑飼麥(P ＜ 0.05) (圖3)。

表 1 前茬作物間、復種作物間、前茬作物 × 復種作物間株高、枝條數、鮮草產量、CP含量、NDF含量、ADF含量、蛋白質產量的方差分析Table 1 Variance analysis on plant height, number of branches, fresh yield, CP content, NDF content, ADF content,and CP yield of previous crop, multiple crop, and previous crop × multiple crop

圖 1 前茬作物間株高和枝條數的差異Figure 1 Differences in the plant height and number of braches among the previous crop同一指標的不同字母表示不同作物間差異顯著(P ＜ 0.05)。A1、A2、A3和A4分別為小黑麥品系C16、C27、C35和黑飼麥。圖2、圖3、圖4同。Different lowercase letters for the same parameter indicate significant differences at the 0.05 level； A1, A2, A3, and A4 are C16, C27, C35, and Heisimai, respectively； similarly for Figure 2, Figure 3, and Figure 4.

圖 2 前茬作物間鮮草產量和蛋白質產量的差異Figure 2 Differences in the fresh weight and CP yield among the previous crop

圖 3 前茬作物間營養(yǎng)價值的差異Figure 3 Differences in the nutritional value among the previous crop

2.1.5 蛋白質產量

3個小黑麥品系的蛋白質產量顯著高于黑飼麥(P ＜ 0.05)，小黑麥品系A1(C16)和A2(C27)的蛋白質產量無顯著差異 (P ＞ 0.05) (圖 2)。

2.2 復種作物間株高、鮮草產量、營養(yǎng)價值和蛋白質產量的差異

2.2.1 株高

3個青貯玉米品種(系)的株高均有顯著差異(P ＜0.05)，豐貯2號的株高最高，豐貯1號次之，敦青貯28號最低(表2)。

2.2.2 鮮草產量

3個青貯玉米品種(系)中，豐貯2號的鮮草產量(51.16 t·hm-2)顯著高于豐貯 1 號 (48.46 t·hm-2)和敦青貯28號(46.95 t·hm-2)，其鮮草產量比豐貯1號高5.57%，比敦青貯28號高8.97% (表2)。

2.2.3 營養(yǎng)價值

豐貯1號和豐貯2號的CP含量無顯著差異(P ＞0.05)，均顯著高于敦青貯28號(P ＜ 0.05)；豐貯1號的ADF含量顯著低于豐貯2號和敦青貯28號，敦青貯28號的ADF含量最高；豐貯1號和豐貯2號的NDF含量無顯著差異，均顯著低于敦青貯28號(表2)。

表 2 復種作物間株高、鮮草產量、CP含量、NDF含量、ADF含量、蛋白質產量的差異Table 2 Differences in plant height, fresh weight, and contents of CP, NDF and ADF, and CP yield among the multiple crops

2.2.4 蛋白質產量

3個青貯玉米品種(系)的蛋白質產量均有顯著差異(P ＜ 0.05)，豐貯2號的蛋白質產量最高，豐貯1號次之，敦青貯28號最低(表2)。

2.3 前茬作物 × 復種作物交互作用間鮮草產量和蛋白質產量的差異

2.3.1 鮮草產量

A1B2的鮮草產量最高(96.95 t·hm-2)，顯著高于A1B1外其他處理(P ＜ 0.05)；其次為A1B1(94.46 t·hm-2)；A3B3的鮮草產量最低 (78.32 t·hm-2) (圖 4)。最高的A1B2的鮮草產量比最低的A3B3高23.79%。

2.3.2 蛋白質產量

A2B2、A1B2、A1B1和A2B1的蛋白質產量無顯著差異(P ＞ 0.05)，但A1B2和A2B2顯著高于其他處理 (P ＜ 0.05)；A4B3的蛋白質產量最低 (圖 4)。

3 討論

3.1 前茬作物間鮮草產量及營養(yǎng)價值的差異

牧草飼料作物的草產量由自身遺傳特性決定，并受環(huán)境條件、栽培因子和土壤肥力等因素的影響[31]。株高和分蘗性能是構成小黑麥草產量的重要因子，是評價飼用小黑麥草產量高低的重要指標[32]。小黑麥的草產量與枝條數極顯著正相關，與株高顯著或無顯著正相關性[33]。本研究中，由于C16的枝條數顯著高于其他小黑麥品系和黑飼麥，所以獲得了較高草產量。黑飼麥雖然株高較高，但由于其枝條數少、莖稈纖細柔軟、葉量少而且葉片小，所以草產量低于小黑麥品系C16。營養(yǎng)價值是決定飼草品質的重要指標，優(yōu)質飼草的標準為CP含量高、ADF和NDF含量低[34]。CP含量是決定飼草品質優(yōu)劣的重要指標，家畜攝入蛋白質不足，必將影響其健康，ADF和NDF含量影響飼草的消化率和適口性[35]。本研究表明，3個小黑麥品系的CP含量均顯著高于黑飼麥，NDF含量均顯著低于黑飼麥，ADF含量顯著或不顯著低于黑飼麥。這是由其形態(tài)特征決定的，小黑麥雖然株高較黑飼麥低，但花序較大，葉量豐富，而且葉面積較大，葉肉較厚，因此，葉片占比大，營養(yǎng)價值較黑飼麥高[36]。小黑麥品系C16和C27各有利弊，C16的草產量較高，但CP含量較低，C27恰好相反，因此二者的蛋白質產量無顯著差異。從前茬作物的鮮草產量、營養(yǎng)價值和蛋白質產量綜合看，小黑麥品系C16的鮮草產量最高，營養(yǎng)價值略差，屬于高產飼草；小黑麥品系C27和C35的草產量較低，但營養(yǎng)價值較高，適宜生產優(yōu)質飼草。

3.2 復種作物間鮮草產量及營養(yǎng)價值的差異及原因

圖 4 前茬作物 × 復種作物間鮮草產量和蛋白質產量的差異Figure 4 Differences in the fresh yield and CP yield among previous crop × multiple crop

于德花等[37]研究表明，青貯玉米由于單位面積的植株數相同，株高對草產量影響較大。本研究中，由于豐貯2號青貯玉米的株高顯著高于其他兩個材料，所以草產量最高。但該產量低于其單播時的草產量，主要是因為本研究中種植復種作物的行距太小，前茬作物對其生長發(fā)育有一定影響。豐貯2號青貯玉米生長前期氣候干旱也對其草產量有一定影響。青貯玉米的品質與CP含量正相關，與NDF和ADF含量負相關[38]。本研究中，豐貯1號和豐貯2號青貯玉米的CP含量顯著高于敦青貯28號，NDF和ADF含量均顯著低于敦青貯28號，從而說明其營養(yǎng)價值較高。這主要是因為豐貯1號和豐貯2號葉量豐富，綠葉數多，因此其營養(yǎng)價值較好。由于豐貯2號的草產量最高，CP含量較高，所以蛋白質產量最高，適宜生產高產優(yōu)質飼草。

3.3 前茬作物 × 復種作物間鮮草產量及蛋白質產量的差異及原因

從前茬作物 × 復種作物交互作用間的鮮草產量和蛋白質產量看，小黑麥品系C16和豐貯2號交互作用間的鮮草產量和蛋白質產量均最高，說明該復種模式復種效果最好，適宜生產高產優(yōu)質飼草。該復種模式在充分利用秋閑田、多生產一茬飼草的同時，可以實現草地輪作，并增加冬春季地表覆蓋度，具有重要生態(tài)價值，可為隴東旱塬區(qū)秋播小黑麥/青貯玉米提供科學依據。

通過綜合分析，隴東旱塬區(qū)秋播小黑麥品系C16和豐貯2號的復種效果最好，本研究結果可為隴東旱塬區(qū)秋播小黑麥/青貯玉米提供科學依據。