北方寒区紫花苜蓿/无芒雀麦混播比例和刈割时期对青贮品质的影响

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(1.东北农业大学动物科学技术学院，黑龙江 哈尔滨 150000；2.蓝德雷(北京)贸易有限公司，黑龙江 哈尔滨 150000；3.黑龙江大北农农牧食品有限公司，黑龙江 哈尔滨 150000；4.黑龙江畜牧兽医杂志社，黑龙江 哈尔滨 150000)

紫花苜蓿(Medicagosativa)是多年生优质的豆科牧草，含有丰富的营养成分，被誉为“牧草之王”，在畜牧业生产中，尤其是草食动物生产中具有极其重要的作用，其广泛栽培具有良好的生态效益、经济效益和社会效益[1-4]。但在北方寒区，包括黑龙江、吉林、辽宁地区，收获紫花苜蓿时正值雨季[5]，在调制干草时，因湿度较大会发生叶片脱落和霉变，造成减产和营养损失。若采用烘干法调制则又会提升生产成本。而制备青贮则可有效避免上述问题，由于紫花苜蓿蛋白质含量较高，碳水化合物较少，单独青贮会导致饲料品质较差。而禾本科牧草碳水化合物含量高，与其混合青贮既可以解决紫花苜蓿难以单独青贮的问题，又可以提高青贮饲料的蛋白质含量，从而获得优质的青贮饲料[6-11]。相关研究表明，紫花苜蓿与无芒雀麦(Bromusinermis)混播可以提高牧草的产量和饲用价值，二者混合青贮相比于紫花苜蓿单独青贮可以提高乳酸、可溶性糖含量，降低腐败率，相比于无芒雀麦单独青贮可以提高蛋白含量，因此混合青贮可以得到更优质的青贮饲料[11-14]。

本研究为了避开我省干草收获正值雨季的弊端，试图通过紫花苜蓿和无芒雀麦混播混贮的方法来避免制作干草带来的损失。以紫花苜蓿和无芒雀麦2种牧草混播，于紫花苜蓿头茬草初花期、盛花期以及二茬草盛花期进行青贮制备，测定青贮品质，以确定紫花苜蓿与无芒雀麦在北方寒区混播后青贮的合适刈割时期以及混播比例，为生产优质紫花苜蓿与无芒雀麦混合青贮提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

本试验位于黑龙江省哈尔滨市阿城区东北农业大学试验基地。试验地位于北纬45°52′，东经127°05′，海拔144 m，该地区年降水量为580～600 mm，年平均日照时数2550 h，年平均气温3.4 ℃，≥10 ℃的年积温2300～2600 ℃，无霜期短,为135～140 d。属寒温带大陆性季风气候，四季分明，夏季温热多雨，冬季寒冷干燥。土壤为中性土质，壤性黑土，有机质含量13.5 g·kg-1，全氮1.54 g·kg-1，碱解氮73 mg·kg-1，速效磷14 mg·kg-1，速效钾112 mg·kg-1。

1.2 试验设计

本试验于2012年6月进行播种，分别以单播紫花苜蓿(播种量15 kg·hm-2)与无芒雀麦(播种量30 kg·hm-2)为对照，混播组合分别按二者单播播种量的60%，70%，80%，90%和100%的比例进行组合，试验设计见表1，共设27个处理，每个处理重复3次，共计81个小区。采用随机区组排列设计，每个小区面积3 m×3 m。试验小区在播种时施加底肥尿素外，均不再施肥及浇水。于播种后第3年按不同时期进行取样，分别于紫花苜蓿的头茬草初花期、盛花期、二茬草初花期、盛花期取样，每个小区随机取1 m2(1 m×1 m)的混播植株，然后将样品切短成2～3 cm的小段，装入聚乙烯塑料袋中，抽真空后封口，室温避光保存45 d后进行青贮品质测定。

1.3 测定指标及方法

产量测定：割取鲜样后测定鲜重，然后取其中1 kg左右鲜样进行风干，称取干重。

青贮发酵品质的测定：使用精密酸度计测定pH，利用比色法测定氨态氮(ammoniacal nitrogen，AN)含量[15]；利用高效液相色谱仪测定乳酸(lactic acid，LA)[16]；利用气相色谱仪测定乙酸(acetic acid,AA)、丙酸(propionic acid，PA)和丁酸(butyric acid，BA)含量[17]。

青贮营养品质的测定：利用凯氏定氮法测定青贮粗蛋白质(crude protein，CP)含量[18]；利用范氏中性洗涤纤维法和范氏酸性洗涤纤维法测定中性洗涤纤维(neutral detergent fiber，NDF)含量和酸性洗涤纤维(caid detergent fiber，ADF)[18]；利用乙醚浸提法测定粗脂肪(ether extract，EE)[18]；利用蒽酮比色法测定可溶性糖(water soluble carbohydrates，WSC)含量[19]。

表1 试验设计方案Table 1 Design of the experiment

注：混播组合代码中，数字1～5分别代表紫花苜蓿不同播种量，英文字母A、B、C、D、E分别代表无芒雀麦不同播种量，M、W分别代表单播紫花苜蓿和无芒雀麦。

Note：In the mixed sowing code, the number 1-5 respectively represents the different sowing amount ofM.sativa. A, B, C, D, E respectively represents the different sowing amount ofB.inermis, M and W respectively represents the single sowingM.sativaandB.inermis.

1.4 数据分析

混合青贮的综合评价：采用灰色系统理论，将pH、乳酸、粗蛋白含量、中性洗涤纤维含量、酸性洗涤纤维含量、粗脂肪含量、可溶性糖含量，作为一个灰色系统。计算出各处理之间的关联度，按照值的大小排序，其关联系数越高的组合综合评价最好[20-21]。

使用Excel 2010进行数据统计，SPSS 19.0进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 不同刈割时期不同混播处理对青贮发酵品质的影响

紫花苜蓿头茬草初花期不同混播处理青贮发酵指标变化如表2所示，单播紫花苜蓿(M)青贮的pH为4.52，单播无芒雀麦(W)青贮的pH为4.13，在混播组合中，E1(播种量为9 kg·hm-2紫花苜蓿+30 kg·hm-2无芒雀麦)pH最小，为4.20。在紫花苜蓿含量不变的情况下，pH随无芒雀麦混播比例的增加呈降低趋势。单播紫花苜蓿(M)青贮的AN/TN的比值为7.92%，单播无芒雀麦(W)青贮的AN/TN的比值为4.03%。在混播组合中，D1(播种量为9 kg·hm-2紫花苜蓿+27 kg·hm-2无芒雀麦)AN/TN的比值为4.41%。在紫花苜蓿含量不变的情况下，乳酸的含量随着无芒雀麦混播比例的增加而呈上升趋势，其中混播组合E1(播种量为9 kg·hm-2紫花苜蓿+30 kg·hm-2无芒雀麦)的乳酸含量最大，为3.38%。该时期的乙酸含量范围为1.05%～1.72%，无明显的变化规律，各个组合中不含或只含有微量丙酸与丁酸，皆符合青贮标准要求。

表2 头茬草初花期与盛花期不同混播处理青贮发酵指标变化Table 2 Change of silage fermentation indexes in different mixed processing of early flowering period and full-blossom period of first stubble

注：数据为平均值±标准误，同列不同小写字母表示差异显著(P<0.05)，相同字母表示差异不显著，下同。

Note：The data are mean value±standard error, and the different lowly letter indicates significant difference (P<0.05). The same letter indicates that the difference is not significant. The same below.

紫花苜蓿头茬草盛花期不同混播处理青贮发酵指标变化如表2所示，该时期单播紫花苜蓿(M)青贮的pH为4.51，单播无芒雀麦(W)青贮的pH为4.10。混播组合中E1(播种量为9 kg·hm-2紫花苜蓿+30 kg·hm-2无芒雀麦)的pH最小为4.10，从整体可以看出在紫花苜蓿含量不变的情况下，pH随无芒雀麦混播比例的增加呈降低趋势。该时期单播紫花苜蓿(M)青贮的AN/TN的比值为9.12%，单播无芒雀麦(W)青贮的AN/TN的比值为4.35%，混播组合中B1(播种量为9 kg·hm-2紫花苜蓿+21 kg·hm-2无芒雀麦)的AN/TN的比值最小为5.78%。由表可知在紫花苜蓿含量不变的情况下，乳酸的含量随着无芒雀麦混播比例的增加而呈上升趋势，其中混播组合E1的乳酸含量最大，为2.85%。该时期的乙酸含量范围为1.71%～2.35%，无明显的变化规律，只有个别混播组合含有微量的丙酸，所有混播组合均不含丁酸，皆符合青贮标准要求。

二茬草初花期不同混播处理青贮发酵指标变化见季婧等[22]的研究，本研究仅引用该时期结论进行参考对比。

表3 二茬草盛花期不同混播处理青贮发酵指标变化Table 3 Changes of silage fermentation indexes of different mixed sowing in the full-bloom period of second stubble

紫花苜蓿二茬草盛花期不同混播处理青贮发酵指标变化如表3所示，根据前3个时期所得的pH值，选择相应的9个混播组合、单播紫花苜蓿和单播无芒雀麦共11个组合，在紫花苜蓿二茬草的盛花期进行刈割青贮制备，其中混播组合E1(播种量为9 kg·hm-2紫花苜蓿+30 kg·hm-2无芒雀麦)的pH最小为4.21， AN/TN值最小为3.94%。混播组合E3(播种量为12 kg·hm-2紫花苜蓿+30 kg·hm-2无芒雀麦)的乳酸含量最大，为3.11%，挥发性脂肪酸中乙酸的变化范围为1.24%～1.98%，所有的混播组合均不含丙酸和丁酸。

2.2 不同刈割时期不同混播处理对青贮营养品质的影响

紫花苜蓿头茬草初花期不同混播处理青贮营养指标变化如表4所示，单播紫花苜蓿(M)青贮的粗蛋白值为20.72%，单播无芒雀麦(W)青贮的粗蛋白值为8.58%。其中混播组合A5(播种量为15 kg·hm-2紫花苜蓿+18 kg·hm-2无芒雀麦)的粗蛋白值最大为19.57%。单播紫花苜蓿(M)青贮的中性洗涤纤维含量为48.73%，单播无芒雀麦(W)青贮的中性洗涤纤维含量为64.65%，在25个混播组合中，中性洗涤纤维含量最大的是混播组合E1(播种量为9 kg·hm-2紫花苜蓿+30 kg·hm-2无芒雀麦)，值为61.37%。单播紫花苜蓿(M)青贮的酸性洗涤纤维含量为39.75%，单播无芒雀麦(W)青贮的酸性洗涤纤维含量为50.33%，在混播组合中，C1(播种量为9 kg·hm-2紫花苜蓿+24 kg·hm-2无芒雀麦)酸性洗涤纤维含量最大，为50.03%。粗脂肪的含量没有明显的变化趋势，其范围为3.56%～5.33%，混播组合A2(播种量为10.5 kg·hm-2紫花苜蓿+18 kg·hm-2无芒雀麦)的脂肪含量最大为5.33%。单播紫花苜蓿(M)青贮的可溶性糖含量为0.47%，单播无芒雀麦(W)青贮的可溶性糖含量为1.17%，在混播组合中，E1(播种量为9 kg·hm-2紫花苜蓿+30 kg·hm-2无芒雀麦)可溶性糖含量最大，为0.97%。在无芒雀麦播种量不变的情况下，混播青贮中可溶性糖含量随着紫花苜蓿混播比例的增加呈逐渐下降的趋势。

表4 头茬草初花期不同混播处理青贮营养指标变化Table 4 Changes of silage nutrition indexes of different mixed sowing in the early flowering period of first stubble (%)

紫花苜蓿头茬草盛花期不同混播处理青贮营养指标变化如表5所示，单播紫花苜蓿(M)青贮的粗蛋白值为19.64%，单播无芒雀麦(W)青贮的粗蛋白值为8.63%。其中混播组合B5(播种量为15 kg·hm-2紫花苜蓿+21 kg·hm-2无芒雀麦)的粗蛋白值最大，为17.47%。粗脂肪含量无明显的变化趋势。混播组合中，B1(播种量为9 kg·hm-2紫花苜蓿+21 kg·hm-2无芒雀麦)的中性洗涤纤维含量最大，为65.45%，C1(播种量为9 kg·hm-2紫花苜蓿+24 kg·hm-2无芒雀麦)的酸性洗涤纤维含量最大，为51.23%，D1(播种量为9 kg·hm-2紫花苜蓿+27 kg·hm-2无芒雀麦)和A1(播种量为9 kg·hm-2紫花苜蓿+18 kg·hm-2无芒雀麦)的可溶性糖含量最大，为1.09%，在无芒雀麦播种量不变的情况下，可溶性糖含量随着紫花苜蓿混播比例的增加而呈降低趋势。

二茬草初花期不同混播处理青贮营养指标变化见季婧等[22]的研究，本研究仅引用该时期结论进行参考对比。

表5 头茬草盛花期不同混播处理青贮营养指标变化Table 5 Changes of silage nutrition indexes of different mixed sowing in the full-bloom period of first stubble (%)

紫花苜蓿二茬草盛花期，不同混播处理青贮营养指标变化如表6所示，混播组合中，D5(播种量为15 kg·hm-2紫花苜蓿+27 kg·hm-2无芒雀麦)的粗蛋白含量最大，为19.42%。E1(播种量为9 kg·hm-2紫花苜蓿+30 kg·hm-2无芒雀麦)的中性洗涤纤维含量最大，为61.02%，其酸性洗涤纤维含量也最大，为48.65%。A5(播种量为15 kg·hm-2紫花苜蓿+18 kg·hm-2无芒雀麦)的脂肪含量最大，为4.13%。E1(播种量为9 kg·hm-2紫花苜蓿+30 kg·hm-2无芒雀麦)的可溶性糖含量最大，为0.91%。

表6 二茬草盛花期不同混播处理青贮营养指标变化Table 6 Changes of silage nutrition indexes of different mixed sowing in the full-bloom period of second stubble (%)

2.3 不同混播处理对混合青贮的综合评价

由表7可知，头茬草初花期时，混播组合E1(播种量为9 kg·hm-2紫花苜蓿+30 kg·hm-2无芒雀麦)的综合评价最高，关联系数为0.714。其次为A2(播种量为10.5 kg·hm-2紫花苜蓿+18 kg·hm-2无芒雀麦)，关联系数为0.676。第3为A1(播种量为9 kg·hm-2紫花苜蓿+18 kg·hm-2无芒雀麦)，关联系数为0.675。

表7 头茬草初花期与盛花期不同混播比例对混合青贮综合分析Table 7 Comprehensive analysis of mixed silage with different mixed sowing proportions in the early flowering period and full-bloom period of first stubble

头茬草盛花期时，混播组合E1(播种量为9 kg·hm-2紫花苜蓿+30 kg·hm-2无芒雀麦)的综合评价最高，关联系数为0.694，其次为B1(播种量为9 kg·hm-2紫花苜蓿+21 kg·hm-2无芒雀麦)，关联系数为0.693，第3为A1(播种量为9 kg·hm-2紫花苜蓿+18 kg·hm-2无芒雀麦)，关联系数为0.649。

二茬草初花期不同混播比例对混合青贮综合分析见季婧等[22]的研究。在紫花苜蓿二茬草初花期时进行青贮制备后，混播组合E1的综合评价最高，关联系数为0.697。其次为A1(播种量为9 kg·hm-2紫花苜蓿+18 kg·hm-2无芒雀麦)，关联系数为0.686。第3为D1(播种量为9 kg·hm-2紫花苜蓿+27 kg·hm-2无芒雀麦)，关联系数为0.631。

二茬草盛花期时，混播组合E1(播种量为9 kg·hm-2紫花苜蓿+30 kg·hm-2无芒雀麦)的综合评价最高，关联系数为0.753。其次为E3(播种量为12 kg·hm-2紫花苜蓿+30 kg·hm-2无芒雀麦)，关联系数为0.621。第3为E2(播种量为10.5 kg·hm-2紫花苜蓿+30 kg·hm-2无芒雀麦)，关联系数为0.564(表8)。

2.4 混播组合E1不同刈割时期及组合的干物质量

由4个刈割时期青贮干物质量综合分析得知，最优混播组合为E1(播种量为9 kg·hm-2紫花苜蓿+30 kg·hm-2无芒雀麦)。由表9分析可知，头茬草初花期的干物质量最大，为9381.4 kg·hm-2。由表9分析可知，在同样进行两次刈割的情况下，头茬草初花期+二茬草盛花期制备青贮干物质产量最高，为16337.13 kg·hm-2。

表8 二茬草盛花期不同混播比例对混合青贮综合分析Table 8 Comprehensive analysis of different mixed sowing proportions after cutting blossom period on silage

表9 最优混播组合不同刈割时期的干物质量Table 9 Dry matter quality of optimum mixed-sowing combination during different mowing times (kg·hm-2)

注：同行不同字母表示差异显著(P<0.05)。

Note：Different letter within the same row indicates significant difference (P<0.05).

3 讨论

3.1 不同刈割时期不同混播比例对青贮发酵品质的影响

pH是影响青贮发酵品质的一个重要指标[23]，发酵过程中，在乳酸菌的作用下，碳水化合物转化为以乳酸为主的有机酸，pH不断下降并且抑制蛋白酶的活动，降低蛋白质分解的损失。如果发酵底物中碳水化合物不足时，有机酸会不断转化为丁酸，蛋白质与氨基酸被分解为氨，青贮质量因此变差[24]。本试验4个时期青贮后，pH均随无芒雀麦混播比例的增加呈降低趋势，这与薛祝林等[25]的研究结果一致，说明由于无芒雀麦的比例增加，青贮原料中的碳水化合物的含量随之增加，有利于乳酸菌的发酵活动，从而使得pH降低。4个刈割时期青贮的混播组合中，除二茬草初花期混播组合E4的pH最小外，其他3个时期均为E1的pH最小。

氨态氮与总氮比反映了蛋白质与氨基酸的分解程度，数值越高则分解的程度越大，青贮的质量则越差[26]，本试验中，混播后青贮的氨态氮与总氮比均低于单播紫花苜蓿，即紫花苜蓿与无芒雀麦混播可以降低氨态氮与总氮之比。这与蒋慧等[27]的研究结果是一致的。本试验中，头茬草初花期氨态氮与总氮比最低的混播组合为D1，头茬草盛花期时氨态氮与总氮比最低的混播组合为B1，二茬草初花期氨态氮与总氮比最低的混播组合为D1，二茬草盛花期氨态氮与总氮比最低的混播组合则为E1。4个时期的混播组合氨态氮与总氮比均低于紫花苜蓿单播，且均高于无芒雀麦单播。

乳酸含量越高则青贮发酵品质越好，李树成等[28]的试验结果表明，增加玉米(Zeamays)秸秆后，乳酸含量显著增加。本试验4个刈割时期青贮均随着混播青贮中无芒雀麦比例的增加，乳酸含量逐渐增加，即在混合青贮中，由于禾本科牧草的比例增多，青贮料中的乳酸发酵底物的量更多，因此禾本科牧草比例的增加可以提高青贮的乳酸含量。其中头茬草初花期与盛花期混播组合E1的乳酸含量最大。众所周知，青贮发酵过程是多种微生物共同参与的动态发酵过程，其中以乳酸菌发酵产生乳酸为主，但有可能存在一些不利于乳酸菌发酵的霉菌、酪酸菌、酵母菌等微生物，而丙酸菌、酪酸菌的发酵可以产生丙酸，此外酵母菌霉菌等也能发酵产生一部分丙酸[29-31]。4个刈割时期青贮中，头茬草初花期、盛花期以及二茬草初花期少数混播组合含有微量丙酸或丁酸，二茬草盛花期不含丙酸与丁酸，即4个刈割时期青贮品质良好。

3.2 不同刈割时期不同混播比例对青贮营养品质的影响

粗蛋白是饲料品质鉴定的重要指标，其含量高说明青贮营养品质好。混合青贮中，由于禾本科中蛋白含量较低，而可溶性糖含量高，与含高蛋白的苜蓿混合青贮可以改善青贮饲料的营养品质。张战胜等[32]对苜蓿与鸭茅(Dactylisglomerata)混播青贮研究表明，苜蓿与鸭茅混合青贮后提升了青贮饲料的蛋白含量。本试验中，随着紫花苜蓿混播比例的增加，粗蛋白含量呈增高趋势，其中，头茬草初花期混播组合A5的粗蛋白含量最高为19.57%，头茬草盛花期混播组合B5的粗蛋白含量最高,为17.47%，二茬草初花期时混播组合C5的蛋白含量最高，为23.23%。二茬草盛花期时混播组合D5蛋白含量最高，为19.42%。综合比较，头茬草盛花期粗蛋白含量最低，其他3个时期粗蛋白含量差异不显著。

粗脂肪是牧草储备能量的主要物质之一。本试验中，4个刈割时期青贮脂肪含量无明显变化趋势，且4个刈割时期青贮之间的粗脂肪含量无显著差异。

中性洗涤纤维(NDF)主要是由纤维素、半纤维素和木质素组成，中性洗涤纤维含量高，牧草品质低，采食率降低；相反则提高采食率。酸性洗涤纤维(ADF)的主要组成成分是纤维素和木质素，它的含量对牧草的消化率起着直接影响作用。酸性洗涤纤维含量越高，青贮消化率越低，适口性越差，青贮品质劣，反之则适口性好，易于采食[33-34]。薛祝林等[25]的研究结果表明，禾本科牧草在青贮中所占比例的大小与中性洗涤纤维的含量呈正相关。本试验中，混播后青贮的中性洗涤纤维与酸性洗涤纤维含量均高于单播紫花苜蓿并低于无芒雀麦，随着紫花苜蓿比例增加，混播组合中性洗涤纤维与酸性洗涤纤维的含量呈下降趋势。综合比较，二茬草初花期青贮的中性洗涤纤维含量低于其他3个时期，而4个时期的酸性洗涤纤维含量差异不显著。

可溶性糖是参与植株代谢的重要物质，并且影响牧草消化率与适口性。本试验中，除头茬草盛花期的混播组合D1与A1可溶性糖含量最高外，其余3个时期的可溶性糖含量最高的组合均为E1。且混播青贮的可溶性糖含量均随紫花苜蓿比例的增加呈降低趋势。综合比较，4个时期的可溶性糖含量变化相差不大。

4 结论

在所有混播组合中，E1(播种量为9 kg·hm-2紫花苜蓿+30 kg·hm-2无芒雀麦)混播组合的4个刈割时期青贮品质均最好，尤以二茬草初花期的青贮表现最好，其发酵指标为：pH 4.21、AN/TN 4.11%、乳酸3.37%；营养指标为：粗蛋白16.35%、粗脂肪4.01%，中性洗涤纤维60.53%，酸性洗涤纤维46.93%，可溶性糖0.99%；干物质量6201.70 kg·hm-2。

在E1混播组合的生产条件下，以头茬草初花期+二茬草盛花期制备青贮干物质产量最大，为16337.13 kg·hm-2。