陇东旱塬区秋播小黑麦与青贮玉米的复种效果

杨 晓，宋 谦，余小亮，赵海燕，马淑梅，杜文华

（1. 甘肃省平凉市农业科学院，甘肃 平凉 744000；2. 甘肃农业大学草业学院 /草业生态系统教育部重点实验室 / 甘肃省草业工程实验室，甘肃 兰州 730070）

陇东旱塬区具有发展农区畜牧业的区位优势，但长期以农作物秸秆为主的饲草结构，严重制约着当地畜牧业可持续发展[1]。因此，开发高产优质的饲草资源和高效种植模式对解决陇东旱塬区草食畜牧业饲草资源短缺问题具有重要作用[2]。

小黑麦(× Triticosecale Wittmack)是小麦(Triticum ssp.)和黑麦(Secale ssp.)通过远缘杂交、人工育成的第一个异源多倍体新物种[3-5]。秋播小黑麦春季返青早，生长快，能在枯草期提供优质青饲料，延长青饲料供应期[6-8]。小黑麦草产量高，营养价值均衡，抗逆性强，适口性好，是反刍家畜重要的饲草来源[9-12]。小黑麦品系C36在甘肃省临洮县的干草产量和粗蛋白含量可以达到16.20 t·hm-2和14.91%[13]，孕穗期青干草的粗蛋白含量为18.24%[14]。小黑麦是甘肃省高海拔地区进行饲料生产的优良牧草[15]，在盐碱地能够表现出稳产优势[16]。黑麦是禾本科黑麦属一年生草本植物，其草产量和营养价值较高，茎秆柔软，适应性强，目前在我国广泛栽培[17]。青贮玉米(Zea mays)是世界广泛栽培的饲料作物，在草食畜牧业发展中发挥着极为重要的作用[18]。目前对小黑麦、黑麦和青贮玉米的研究主要集中在遗传研究[19-21]、品种选育[22-23]和抗性生理[24-26]等方面，而其栽培技术研究则主要集中在单播条件下[27-29]，很少有陇东旱塬区秋播小黑麦和黑麦复种青贮玉米的研究报道。本研究拟通过分析秋播小黑麦和黑麦与青贮玉米的复种效果，确定该区适宜的复种模式，以实现一年两熟，提高单位面积土地的饲草产量。

1 材料及方法

1.1 试验地概况

试验地位于平凉市农业科学院泾川县高平试验站，地处甘肃东部陕甘交界处，35°17' N，107°30' E，海拔1 320 m，年均气温10.9 ℃，年均降水量587.7 mm，无霜期170 d。中覆盖黑垆土，土壤有机质6.65 g·kg-1，速效氮 104 mg·kg-1，速效磷 0.20 mg·kg-1，速效钾91.47 g·kg-1，pH 7.63。前茬作物为玉米，无灌溉条件。

1.2 供试材料

前茬作物为甘肃农业大学草业学院培育的饲用型小黑麦品系C16、C27和C35，黑麦品种黑饲麦；复种作物为北京大京九农业开发有限公司提供的青贮玉米品种敦青贮28号和青贮玉米品系丰贮1号、丰贮2号。

1.3 试验设计

二因素随机区组设计。A因素为前茬作物，设4个水平，分别为A1(C16)、A2(C27)、A3(C35)和A4(黑饲麦)；B因素为复种作物，设3个水平，分别为B1(丰贮 1 号)、B2(丰贮 2 号)和 B3(敦青贮 28 号)，小区面积为45 m2(5 m × 9 m)，3次重复，总共36个小区。2017年9月30日种植前茬作物，点播，每穴播种3～4粒种子，播种深度3～4 cm，行距15 cm，株距10 cm，每种植3行小黑麦留1个30 cm空行用于次年复种青贮玉米。2018年4月25日种植复种作物，点播，每穴播种1～2粒，播种深度3～4 cm，行距45 cm，株距20 cm。前茬作物于开花期刈割[14]，复种作物于蜡熟期刈割。

1.4 测定项目及方法

株高：前茬作物和复种作物刈割前从每个小区中分别随机选取10个单株，测量其高度。10株的平均值为该小区前茬作物和复种作物的株高。

枝条数：前茬作物枝条数测定在刈割前进行，每个小区随机选取1 m样段(边行除外)，数取样段内株高高于30 cm的枝条数量；复种作物由于所有处理的枝条数相同，未测定。

鲜草产量：齐地面分别刈割每个小区内前茬作物和复种作物所有植株的地上部分(除去边行和地头两边的50 cm部分)，称重，得到鲜草产量。前茬作物从每个小区内取500 g草样，复种作物从每个小区内取2株，用于测定营养成分。

营养成分：用粉碎机粉碎草样，过1 mm筛子，从混合均匀的草样中随机取3份样品，平行测定各项指标。粗蛋白(crude protein, CP)含量测定采用凯氏定氮法，中性洗涤纤维(neutral detergent fiber, NDF)和酸性洗涤纤维(acid detergent fiber, ADF)测定采用范氏洗涤纤维分析法[30]。

蛋白质产量：根据前茬作物、复种作物、前茬作物 × 复种作物的鲜草产量及对应CP含量(%)，计算各处理的蛋白质产量(t·hm-2)。蛋白质产量 =鲜草产量 × CP含量。

1.5 数据统计

用Excel 2010进行数据整理和作图。用SPSS 19.0软件对各测定指标(株高、枝条数、鲜草产量、CP含量、NDF含量、ADF含量和蛋白质产量)进行方差分析。如果差异显著，用Duncan法进行多重比较，试验结果以“平均数 ± 标准误”表示。

2 结果与分析

2.1 前茬作物间株高、枝条数、鲜草产量、营养价值及蛋白质产量的差异

F测验(表1)表明，前茬作物间的株高、枝条数、鲜草产量、CP含量、NDF含量、ADF含量和蛋白质产量均有极显著差异(P ＜ 0.01)；复种作物间的株高、鲜草产量、CP含量、NDF含量、ADF含量和蛋白质产量均有极显著差异(P ＜ 0.01)；前茬作物 × 复种作物互作对鲜草产量和蛋白质产量有极显著影响(P ＜ 0.01)。需对上述存在极显著差异的指标进行多重比较。

2.1.1 株高

3个小黑麦品系的株高(115.73～120.63 cm)均显著低于黑饲麦(165.80 cm)。小黑麦品系A1(C16)和A3(C35)的株高无显著差异(P ＞ 0.05)，但都显著高于 A2(C27)(图 1)。

2.1.2 枝条数

小黑麦品系A1(C16)的枝条数(991万枝·hm-2)显著高于其他两个小黑麦品系及黑饲麦(P ＜ 0.05)；但A2和A3处理的枝条数与黑饲麦无显著差异(P ＞ 0.05)(图 1)。

2.1.3 鲜草产量

小黑麦品系A1(C16)的鲜草产量最高(45.20 t·hm-2)，显著高于其他两个小黑麦品系及黑饲麦(P ＜ 0.05)，其鲜草产量分别比A3、A2和A4高41.38%、33.25%和 23.67% (图 2)。

2.1.4 营养价值

3个小黑麦品系的CP含量(10.00%～13.32%)均显著高于黑饲麦(9.05%)，其中A2(C27)的CP含量最高(13.32%)；3个小黑麦品系的ADF含量(30.93%～34.03%)均显著低于黑饲麦(36.81%) (P ＜ 0.05)，其中A2(C27)的ADF含量最低(30.93%)，且显著低于其他两个小黑麦品系及黑饲麦(P ＜ 0.05)；小黑麦品系A3(C35)的NDF含量(46.64%)显著低于其他两个小黑麦品系及黑饲麦(P ＜ 0.05) (图3)。

表 1 前茬作物间、复种作物间、前茬作物 × 复种作物间株高、枝条数、鲜草产量、CP含量、NDF含量、ADF含量、蛋白质产量的方差分析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

图 1 前茬作物间株高和枝条数的差异Figure 1 Differences in the plant height and number of braches among the previous crop同一指标的不同字母表示不同作物间差异显著(P ＜ 0.05)。A1、A2、A3和A4分别为小黑麦品系C16、C27、C35和黑饲麦。图2、图3、图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.

图 2 前茬作物间鲜草产量和蛋白质产量的差异Figure 2 Differences in the fresh weight and CP yield among the previous crop

图 3 前茬作物间营养价值的差异Figure 3 Differences in the nutritional value among the previous crop

2.1.5 蛋白质产量

3个小黑麦品系的蛋白质产量显著高于黑饲麦(P ＜ 0.05)，小黑麦品系A1(C16)和A2(C27)的蛋白质产量无显著差异 (P ＞ 0.05) (图 2)。

2.2 复种作物间株高、鲜草产量、营养价值和蛋白质产量的差异

2.2.1 株高

3个青贮玉米品种(系)的株高均有显著差异(P ＜0.05)，丰贮2号的株高最高，丰贮1号次之，敦青贮28号最低(表2)。

2.2.2 鲜草产量

3个青贮玉米品种(系)中，丰贮2号的鲜草产量(51.16 t·hm-2)显著高于丰贮 1 号 (48.46 t·hm-2)和敦青贮28号(46.95 t·hm-2)，其鲜草产量比丰贮1号高5.57%，比敦青贮28号高8.97% (表2)。

2.2.3 营养价值

丰贮1号和丰贮2号的CP含量无显著差异(P ＞0.05)，均显著高于敦青贮28号(P ＜ 0.05)；丰贮1号的ADF含量显著低于丰贮2号和敦青贮28号，敦青贮28号的ADF含量最高；丰贮1号和丰贮2号的NDF含量无显著差异，均显著低于敦青贮28号(表2)。

表 2 复种作物间株高、鲜草产量、CP含量、NDF含量、ADF含量、蛋白质产量的差异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 蛋白质产量

3个青贮玉米品种(系)的蛋白质产量均有显著差异(P ＜ 0.05)，丰贮2号的蛋白质产量最高，丰贮1号次之，敦青贮28号最低(表2)。

2.3 前茬作物 × 复种作物交互作用间鲜草产量和蛋白质产量的差异

2.3.1 鲜草产量

A1B2的鲜草产量最高(96.95 t·hm-2)，显著高于A1B1外其他处理(P ＜ 0.05)；其次为A1B1(94.46 t·hm-2)；A3B3的鲜草产量最低 (78.32 t·hm-2) (图 4)。最高的A1B2的鲜草产量比最低的A3B3高23.79%。

2.3.2 蛋白质产量

A2B2、A1B2、A1B1和A2B1的蛋白质产量无显著差异(P ＞ 0.05)，但A1B2和A2B2显著高于其他处理 (P ＜ 0.05)；A4B3的蛋白质产量最低 (图 4)。

3 讨论

3.1 前茬作物间鲜草产量及营养价值的差异

牧草饲料作物的草产量由自身遗传特性决定，并受环境条件、栽培因子和土壤肥力等因素的影响[31]。株高和分蘖性能是构成小黑麦草产量的重要因子，是评价饲用小黑麦草产量高低的重要指标[32]。小黑麦的草产量与枝条数极显著正相关，与株高显著或无显著正相关性[33]。本研究中，由于C16的枝条数显著高于其他小黑麦品系和黑饲麦，所以获得了较高草产量。黑饲麦虽然株高较高，但由于其枝条数少、茎秆纤细柔软、叶量少而且叶片小，所以草产量低于小黑麦品系C16。营养价值是决定饲草品质的重要指标，优质饲草的标准为CP含量高、ADF和NDF含量低[34]。CP含量是决定饲草品质优劣的重要指标，家畜摄入蛋白质不足，必将影响其健康，ADF和NDF含量影响饲草的消化率和适口性[35]。本研究表明，3个小黑麦品系的CP含量均显著高于黑饲麦，NDF含量均显著低于黑饲麦，ADF含量显著或不显著低于黑饲麦。这是由其形态特征决定的，小黑麦虽然株高较黑饲麦低，但花序较大，叶量丰富，而且叶面积较大，叶肉较厚，因此，叶片占比大，营养价值较黑饲麦高[36]。小黑麦品系C16和C27各有利弊，C16的草产量较高，但CP含量较低，C27恰好相反，因此二者的蛋白质产量无显著差异。从前茬作物的鲜草产量、营养价值和蛋白质产量综合看，小黑麦品系C16的鲜草产量最高，营养价值略差，属于高产饲草；小黑麦品系C27和C35的草产量较低，但营养价值较高，适宜生产优质饲草。

3.2 复种作物间鲜草产量及营养价值的差异及原因

图 4 前茬作物 × 复种作物间鲜草产量和蛋白质产量的差异Figure 4 Differences in the fresh yield and CP yield among previous crop × multiple crop

于德花等[37]研究表明，青贮玉米由于单位面积的植株数相同，株高对草产量影响较大。本研究中，由于丰贮2号青贮玉米的株高显著高于其他两个材料，所以草产量最高。但该产量低于其单播时的草产量，主要是因为本研究中种植复种作物的行距太小，前茬作物对其生长发育有一定影响。丰贮2号青贮玉米生长前期气候干旱也对其草产量有一定影响。青贮玉米的品质与CP含量正相关，与NDF和ADF含量负相关[38]。本研究中，丰贮1号和丰贮2号青贮玉米的CP含量显著高于敦青贮28号，NDF和ADF含量均显著低于敦青贮28号，从而说明其营养价值较高。这主要是因为丰贮1号和丰贮2号叶量丰富，绿叶数多，因此其营养价值较好。由于丰贮2号的草产量最高，CP含量较高，所以蛋白质产量最高，适宜生产高产优质饲草。

3.3 前茬作物 × 复种作物间鲜草产量及蛋白质产量的差异及原因

从前茬作物 × 复种作物交互作用间的鲜草产量和蛋白质产量看，小黑麦品系C16和丰贮2号交互作用间的鲜草产量和蛋白质产量均最高，说明该复种模式复种效果最好，适宜生产高产优质饲草。该复种模式在充分利用秋闲田、多生产一茬饲草的同时，可以实现草地轮作，并增加冬春季地表覆盖度，具有重要生态价值，可为陇东旱塬区秋播小黑麦/青贮玉米提供科学依据。

通过综合分析，陇东旱塬区秋播小黑麦品系C16和丰贮2号的复种效果最好，本研究结果可为陇东旱塬区秋播小黑麦/青贮玉米提供科学依据。