青贮玉米与拉巴豆套种对青贮玉米品质及产量的影响

田应学，马培杰，李亚娇，吴佳海，牟 琼,3，熊文康，张忠贵，韩永芬,3

（1. 松桃苗族自治县山地生态畜牧业发展中心，贵州 松桃 554100；2. 贵州省农业科学院草业研究所，贵州 贵阳 550006；3. 贵州金农富平生态农牧科技有限公司，贵州 松桃 554100；4. 思南县畜牧发展中心，贵州 思南 565100）

在全国粮改饲政策下，青贮玉米(Zea mays)作为最主要的优质牧草在适宜种植区域被迅速推广，青贮玉米品种众多且营养价值不一，因此挑选适宜贵州地区种植的高产优质青贮玉米，是贵州畜牧业发展的战略要求。拉巴豆(Dolichos lablab)，引种于澳大利亚，是热带和亚热带地区高产优质的豆科牧草，贵州属亚热带湿润季风气候，拉巴豆目前已成为贵州地区种植的主要草种之一。拉巴豆作为豆科牧草，一般在秋季生长旺盛，属于晚熟型作物，能耐短期霜冻和高温，成为夏季和冬季空档期的交替饲料[1-2]，同时还因其根瘤固氮、改良土壤、饲料加工等性能，被广泛应用于间作和套种其他作物，并作为轮茬作物来改善地力[3-4]。

间作套种的作物，植株应能高矮搭配。苎麻(Boehmeria nivea)套种牧草可以降低杂草密度、物种丰富度指数和生物多样性指数[5]。果园与牧草套种，因根系深度在空间上不重叠，所以不会出现营养竞争现象，套种的牧草产量尽管低于栽培草地的最低标准，但限制牧草生长高度、及时刈割，可使牧草品质提升[6]。青贮玉米与紫花苜蓿(Medicago sativa)的套种，不仅可以提高群体受光面积，还可以增加土壤与根系的湿度和温度，进而培肥地力[7]。李建刚等[8]研究表明，林农林草的间作模式比起单一种植农作物，长期经济效益显著，在挖掘土地生产潜力的同时还能促进农民增收增产，具有“长短结合、以短养长”的经济效果。果林及农作物行间套种牧草，能够持续改善土壤物理性状，增加土壤孔隙度，增加牧草饲料的生产，改善区域生态环境，种植两年生或多年生牧草还可以降低田间管理成本[9-10]。

近年来，关于玉米套种花椰菜(Brassica oleracea)、鱼腥草(Houttuynia cordata)、甘薯(Dioscorea esculenta)、马铃薯(Solanum tuberosum)等作物[11-12]，以及苎麻(Boehmeria nivea)、小麦(Triticum aestivum)等作物和果园中的香梨(Fragrant pear)、柑橘(Citrus reticulata)等套种牧草的研究较多[5-6,9,13]。玉米与拉巴豆的研究多见于对玉米混播发酵后青贮品质、奶牛瘤胃发酵、生产性能的影响等方面[14-15]，但有关贵州地区青贮玉米套种多行拉巴豆对青贮玉米品质及产量影响的研究尚少见报道。为此，本研究根据青贮玉米与拉巴豆的生物学特性和生长发育规律，采用随机区组试验设计，研究拉巴豆套种对青贮玉米产量和品质的影响，寻求青贮玉米栽培中品质改良、产量升高的新途径和新技术，以期为贵州地区青贮玉米高产优质栽培提供技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2017年在贵州松桃县九江乡试验地进行，土壤为黑棕壤土，总体肥力水平为中等，其前茬作物为甜象草(Pennisetum purpureum)。

1.2 试验材料

试验玉米品种为郑青贮1号，由河南省大京九种业有限公司提供。拉巴豆品种为润高拉巴豆，由百绿国际草业公司(北京)提供。

1.3 试验设计

试验采用玉米和拉巴豆套种的随机区组设计，设3个处理，分别为不套作(A0)、1行玉米+1行拉巴豆(A1)、1行玉米+2行拉巴豆(A2)。每个处理4次重复，共 12个小区。小区为 5 m × 6 m 的 10行区，面积 30 m2，行距 60 cm，株距 35 cm，每行 14株，玉米种植密度为4.67 万株·hm-2，四周保护行、小区间走道和重复间走道均设为1 m。试验区总面积为550 m2。

供试肥料氮肥品种为尿素(N = 46%)，磷肥品种为过磷酸钙(P2O5= 12%)，钾肥品种为硫酸钾(K2O = 33%)，氮肥的 2/3作为基肥，1/3作为追肥于抽穗前追施，磷肥和钾肥一次性基施，期间追施一次农家肥。其他栽培管理措施均同于一般大田，成熟后按各小区单收，计产。2017年5月10日播种，2017年8月1日收获。

1.4 指标测定及方法

采样：青贮玉米抽穗后，每小区采样5株分装，及时测定鲜干重，并切段后保存。在各指标测定前，对样品进行粉碎处理。

青贮玉米品质及营养性状的测定：粗蛋白采用半微量开氏法，粗脂肪采用抽提残余法，粗灰分采用直接干灰化法，全氮采用半微量开氏法，全磷采用钒钼黄比色法，全钙采用EDTA络合滴定法，全镁采用EDTA络合滴定法，无氮浸出物 = 100% -(水分 + 粗灰分 + 粗蛋白 + 粗脂肪 + 粗纤维)，干物质含量采用常压恒温干燥法，酸性洗涤纤维采用范式酸 - 洗涤剂法[16]，中性洗涤纤维采用范式中性-洗涤剂法[17]。

产量：青贮玉米抽穗后，刈割扎捆，采用电子台秤测定每个小区的青贮玉米鲜草产量。

经济收入 = 市场商品价格 × 产量。

1.5 数据分析

所有试验数据采用Excel 2010软件进行整理汇总，并计算平均量、极差、标准差、变异系数。采用SPSS 19.0软件对青贮玉米产量、营养和品质性状进行单因素方差分析和双变量相关分析，并采用Duncan法对各测定数据进行多重比较，采用平均值 ± 标准误表示测定结果。

2 结果

2.1 多行套种拉巴豆对青贮玉米植株性状和产量的影响

不同套种处理后，套种1行拉巴豆(A1)时，青贮玉米株高、干物质含量最高，且株高A1比A2和A0分别高1.21%和6.67%，干物质含量A1比A2和A0分别高7.30%、14.35%(表1)。随着套种行数的增加，青贮玉米叶长有增大的趋势，但差异不显著(P＞ 0.05)。叶片数和叶宽随着套种行数的增加有减小的趋势，且差异显著(P＜ 0.05)，叶片数A0比A1和A2分别高14.03%和27.27%，叶宽A0比A1和A2分别高6.84%和9.23%。

不同套种处理下，青贮玉米鲜草产量在35 500.00～55 350.00 kg·hm-2，3个处理间差异显著(P＜ 0.05)(图1)。处理 A2比处理 A1和 A0分别增产14 266.67和 19 850.00 kg·hm-2，增幅分别为 55.92%和 34.73%。处理 A1比 A0增产 5 583.33 kg·hm-2，增幅为15.73%。从A1到A2的增产幅度比从A0到A1的增产幅度高255.50%。

表1 3个套种处理下青贮玉米的植株性状Table 1 Plant characteristics of silage maize under three interplanting treatments

图1 3个套种处理下的青贮玉米产量Figure 1 Yield of silage maize under three interplanting treatments

2.2 多行套种拉巴豆对青贮玉米营养品质的影响

不同套种处理下青贮玉米的全株青贮粗蛋白含量差异显著(P＜ 0.05)，处理A2粗蛋白含量比A1和A0分别增加了9.44%和36.14%(表2)。粗脂肪含量以处理A1最高，比处理A0、A2分别增加了15.12%和8.74%，但与A2之间无显著差异(P＞0.05)。中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维含量3个处理之间无显著差异(P＞ 0.05)。粗灰分含量A2显著高于A1和A0，比A0和A1分别增加了21.67%和13.68%。

不同套种处理下，青贮玉米全氮、全磷、全钙含量均以处理A2最高，且分别比A0高26.31%、73.68% 和 26.67%(P＜ 0.05)(表3)。全镁和无氮浸出物含量以处理A0最高，其中全镁含量处理A0比A2高 18.75%(P＜ 0.05)，比 A1高 15.15%(P＜ 0.05)；无氮浸出物含量 A0比 A1高 99.50%(P＜ 0.05)，且与 A2处理无显著差异 (P＞ 0.05)。

2.3 多行套种拉巴豆对青贮玉米经济收入的影响

青贮玉米经济收入变幅为 18 815.0～29 335.5 CNY·hm-2(表4)。处理A2较A1和A0分别增收6 678.0和10 520.5 CNY·hm-2，增幅分别 为55.92% 和34.73%。处理 A1比 A0增收 3 842.5 CNY·hm-2，增幅为15.73%。

表2 3个套种处理下青贮玉米的营养品质Table 2 Nutritional quality of silage maize under three interplanting treatments

表3 3个套种处理下青贮玉米的营养成分Table 3 Nutrition ingredients of silage maize under three interplanting treatments

表4 3个套种处理下青贮玉米的经济收入Table 4 Economic benefit of silage maize under three interplanting treatments

2.4 青贮玉米产量与各性状的变异

不同套种处理后，产量、粗蛋白、粗灰分、全氮、全磷、全钙、全镁、无氮浸出物和叶片数9个性状变异较大(表5)，变异系数在10%以上，而其他性状的变异幅度在2.09%～7.12%，其中中性、酸性洗涤纤维含量相对于其他性状变异较小。

3 讨论

3.1 多行套种拉巴豆对青贮玉米植株性状的影响

套作对作物各农艺性状的影响多向正向方向改变，合理的套种模式会使作物的农艺性状向高产栽培方向改变，但这需要反复的试验和生产的检验。有研究表明，玉米与大豆(Glycine max)间作，少部分玉米品种株高显著低于单播玉米，大部分玉米品种株高与单播玉米相比无显著差异[18]。玉米与毛豆 (Glycine max)以 2∶3、1∶2、1∶3等比例间作时，甜玉米的株高均显著低于单作[19]；玉米与大豆间作，株高和叶面积在生长前期高于单作，后期差异不显著[20]。青贮玉米干物质含量在30%～40%时，可保证良好的发酵品质、贮存条件和动物的生产性能[21]。本研究中，随着套种行数的增加，青贮玉米株高和干物质量先增加后减小，叶长呈增大趋势，叶片数和叶宽呈减小趋势，造成这一现象的原因可能是密度增大，植株间相互制约，生长空间不足，植株正由营养生长转为生殖生长。

表5 青贮玉米产量、营养性状和植株性状的变异Table 5 Variations in yield, nutritional traits, and plant traits in silage maize

3.2 多行套种拉巴豆对青贮玉米产量的影响

青贮玉米套种拉巴豆不仅提高了耕地利用率，而且改善了作物生长环境。拉巴豆的生长增加了田间的受光面积，提升了光合利用效率[22-24]。田间单位面积内的植株密度增大，温度、湿度聚敛，土壤营养元素释放得到更加充分的利用与吸收，拉巴豆的固氮作用又能为青贮玉米提供氮元素，促使其生长获得更多的干物质。但由于资源有限，套种作物也同样存在着竞争。研究表明，马铃薯单作的产量 ＞ 马铃薯 || 蚕豆 (Vicia faba)间作产量 ＞蚕豆单作产量，蚕豆的竞争力高于马铃薯[22]。莜麦 (Avena sativa) || 马铃薯、莜麦 || 豆类间作时地上部分干物质量显著高于向日葵(Helianthus annuus) ||马铃薯间作，在马铃薯 || 向日葵间作时，向日葵有间作优势，而马铃薯有间作劣势，高秆作物向日葵和莜麦在间作中，莜麦在干物质生产上有间作优势，而向向日葵在产量上有间作优势[25]。

李晶等[26]对3个品种的青贮玉米与秣食豆(Glycine max)混播研究结果表明，混播组合的生物产量均为最高。对禾本科牧草与豆科牧草混播的研究结果表明，混播牧草比单播禾本科牧草的产草量平均提高了26%[27]。本研究结果表明，拉巴豆套种行数越多青贮玉米产量越高，但因青贮玉米套种两行拉巴豆时粗灰分含量最高，而粗灰分含量过高饲料品质就会下降，因此套种拉巴豆的行数也不宜过多。

3.3 多行套种拉巴豆对青贮玉米营养品质的影响

禾本科牧草与豆科牧草混播，其营养较单播更丰富、全面，混播不但可以提高产量，还利于改善青贮品质[28]。研究结果表明，混播草地使禾本科牧草蛋白质含量增加[27]。柳茜等[29]的研究中青贮玉米与拉巴豆混播比青贮玉米单播的粗蛋白含量提高了31.13%，而中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维差异不大。粗纤维对牲畜来说是较难消化和利用的物质，粗纤维过多会影响牲畜的适口性，NDF和ADF是反映纤维质量好坏最有效的指标，ADF含量越低饲料的消化率越高，饲料的饲用价值也就越高[30]。禾本科黍属作物与4种豆科作物混播研究发现，混播作物与单播作物相比粗蛋白和粗灰分显著提高[31]。本研究中随着套种拉巴豆行数的增加，青贮玉米粗蛋白和粗灰分含量显著增高，而中性和酸性洗涤纤维含量与单播青贮玉米相比差异不大，与柳茜等的研究结论一致[29]。

植株生长过程中养分均衡并不等于养分足够，通过对植株养分进行分析从而指导田间施肥前人早已有研究[32]。在本研究中，套种两行拉巴豆青贮玉米质量优于其他处理下青贮玉米质量。套种两行拉巴豆时青贮玉米营养元素含量除Mg以外普遍呈现增大的趋势，在实际生产中对作物肥料施用量有重要的指导意义。

3.4 多行套种拉巴豆对青贮玉米经济收入的影响

本研究中青贮玉米的经济收入随着拉巴豆套种行数的增加呈显著增大趋势。贵州地区实施“粮改饲”项目帮扶活动，青贮玉米现行的市场商品价格0.53 CNY·kg-1(2017年 7月)，套种 2行拉巴豆时，青贮玉米经济收入高达 29 335.50 CNY·hm-2，与套种1行拉巴豆、单作青贮玉米相比可分别实现农民增收 6 678.00和 10 520.50 CNY·hm-2。青贮玉米套种2行拉巴豆较套种1行拉巴豆和不套种拉巴豆经济效益显著。

3.5 青贮玉米产量与各性状的变异

由于表型性状和基因型之间存在着基因表达、调控、个体发育等复杂的中间环节，从表型性状来检测遗传变异是最直接的方法，以农艺性状检测遗传变异其实是根据表型的差异来反映基因型的差异[33]。对青贮玉米产量和各性状进行变异分析，可以了解产量和各性状在个体间的差异程度，为进行高产优质青贮玉米的选育和品质性状的改良提供科学依据。本研究中共有16个性状指标，其中9个指标在不同套种处理后变异较大，因此在生产中可将这些性状作为调整作物播种密度、提高产量等的指导性指标。

4 结论

青贮玉米与拉巴豆套种改变了青贮玉米的农艺性状，提高了青贮玉米的产量和品质，增加了经济效益。青贮玉米与拉巴豆套种表现出较强的套种优势，且套种2行拉巴豆时，青贮玉米产量、粗蛋白含量、经济效益最高。因此，在生产中为提高产量，增加套种优势，宜采用青贮玉米与拉巴豆套种行数比为1∶2模式。但是鉴于粗灰分含量在此处理下最高，还需在今后的试验中对套种处理做进一步的研究。