成都平原甜高粱间作拉巴豆对混合饲草产量及品质的影响

董志晓， 何润濠， 况鉴洋， 聂 聪， 杨 建， 张建波， 苟文龙*， 马 啸*

(1.四川农业大学草业科技学院， 四川 成都 611130； 2. 四川省草原科学研究院， 四川 成都 611731)

近年来，随着“粮改饲”、“深入推进农业供给侧结构性改革”政策的实施，使种植业由“粮-经-饲”三元结构逐渐向“粮-经-饲-草”四元结构转变[1]，使我国的草牧业迅速发展，但用于种植饲草的土地有限。因而提高土地利用率、发展高效的种植模式是现代畜牧业发展的有效保障。成都平原地区畜牧产业带为四川省四大优势畜牧业产业带之一[2]，对优质牧草有较大的需求，然而在有限的土地上生产出更多的优质饲草料为成都平原畜牧业发展的关键。禾-豆间作是提高饲草品质和土地利用率的主要方式之一，与单播相比间作能够充分利用自然空间和环境资源[3]，提高单位面积混合饲草产量和青贮饲料的品质[4]，并且豆科植物根瘤菌具有固氮[5]、增加土壤肥力[6]等效果，可减少对工业氮肥的依赖[7]。

甜高粱(SorghumbicolorSubsp.bicolor)为双色高粱(即普通高粱，S.bicolor(L.) Moench)种下的一个亚种或栽培类群，为一年生饲用作物，其茎中多汁、茎中薄壁组织中能积累大量蔗糖，同时具有高产、抗旱、耐涝等特点[8]。拉巴豆(Lablabpurpureus(L.) Sweet)为一年生或越年生高产优质豆科草本牧草[9]，具有蛋白质含量高、抗逆性强、耐阴性高等特点。甜高粱有较高的碳水化合物，粗蛋白含量较低，而拉巴豆含有较高的粗蛋白，但碳水化合物含量较低，二者结合能够取长补短[10]。

目前，关于禾-豆混播对饲草产量和青贮的研究多见于甘肃[11]、贵州[12]和青海[13]等地。如李春喜等[11]以甜高粱和箭筈豌豆(ViciasativaL.)为研究对象，探究不同混播比例对混合饲草产量和品质的影响；田应学等[12]以甜高粱和拉巴豆为试验材料，探究不同混合比例播种对其青贮品质的影响。但成都平原地区有关甜高粱间作拉巴豆对产量及其品质影响的研究还尚未见报道。因此，本研究根据甜高粱和拉巴豆的生物学特性和生长规律，探究成都平原甜高粱与拉巴豆的最佳间作比例，及对混合饲草的产量和营养品质的影响，以期为成都平原地区甜高粱的优质高效生产提供理论依据和技术参考。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地点位于成都市崇州市恺泉镇四川农业大学现代农业基地草学系试验基地(103°07′～103°49′E，30°30′～30°53′N)，海拔514 m，属典型的亚热带湿润季风气候。年平均温度17.32℃，最热月均温33.48℃，最冷月均温6.5℃，极端最高气温38.7℃，年降水量1 059.3 mm，年日照时数1 163.9 h，相对湿度86%，无霜期306 d，>10℃的年积温5 291℃。试验土壤pH值为6.4，有机质含量36.8 g·kg-1，土壤有效磷含量10.8 mg·kg-1，全氮含量2.03 g·kg-1，有效钾含量82 mg·kg-1。前茬作物为一年生饲草扁穗雀麦(BromuscatharticusVahl.)。

1.2 试验材料

‘大力士’甜高粱(Sorghumbicolor‘Hunnigreen’)和‘润高’拉巴豆(Dolichos lablab ‘Rongai’)种子均由北京正道农业股份有限公司提供，二者均为国审引进品种，品种权为荷兰百绿集团(BARENBRUG)所有。

1.3 试验设计

本研究采用单因素完全随机区组试验设计，以甜高粱单播(A0：18 kg·hm-2)为对照，以甜高粱中间作拉巴豆不同播量(A1：11.25 kg·hm-2；A2：16.88 kg·hm-2；A3：22.50 kg·hm-2；A4：28.13 kg·hm-2；A5：33.75 kg·hm-2)为处理，共6个处理，每个处理设置3次重复，小区面积24 m2(4 m×6 m)，小区间隔1 m，试验地四周设置2 m保护行。甜高粱播种方式为人工穴播，每穴3～4粒种子，行距40 cm，穴株距20 cm，拉巴豆按照不同播量均匀的点播到两行高粱种间。试验于2020年6月8日播种，2020年9月7日收获(以甜高粱下部第2～4片叶枯黄为标准[14])。播种前施入农家肥(35 t·hm-2)作为底肥，拔节期追施一次尿素(160 kg·hm-2)，其它管理措施和一般大田相同，测产时按照各小区单独收割。

1.4 测定指标及方法

1.4.1农艺性状测定 于刈割时在每个试验小区中随机选取10株甜高粱，分别进行株高(从地面至植株最高部位的高度)、叶长(从地表起第8节的叶片长度)、叶宽(从地表起第8节的叶片宽度)、植株总叶片数和茎粗(从地表起第3节的茎粗)等农艺性状的测量，并计算平均值。

1.4.2产量测定 甜高粱抽穗前，每个试验小区去除0.5 m边行，用感量小于0.01 kg的秤将该试验小区的全部鲜草称重。在测产小区中随机选取15株甜高粱单株(包含攀援在甜高粱上的拉巴豆)样品带回试验室，105℃杀青30 min，65℃烘至恒重后称干草样重，计算混合饲草样品干鲜比和茎叶比。

1.4.3牧草营养成分的测定 恒重后的甜高粱，用FOSS CT410旋风式样品粉碎机进行粉碎，过2 mm筛。采用近红外分析仪[15]测定粗蛋白(Crude protein,CP)、粗脂肪(Ether extract,EE)、粗灰分(Crude ash,Ash)、干物质(Dry mate,DM)、中性洗涤纤维(Neutral detergent fiber,NDF)、酸性洗涤纤维(Acid detergent fiber,ADF)、非纤维性碳水化合物(Non-fibrous carbohydrate,NFC)等指标，各营养成分的单位均为质量分数(%)。

1.5 数据处理与统计分析

所有试验数据用Microsoft Excel 2010进行整理，在Data Processing System(DPS)系统中用随机区组单因素试验统计分析的方法进行方差分析；用GraphPad Prism 5进行绘图。采用模糊数学中隶属函数法对甜高粱间作拉巴豆不同处理的鲜草产量和营养成分进行综合评价。求出6个不同处理中的鲜草产量和各营养成分指标在间作不同拉巴豆处理下的平均隶属值[16]，计算公式如下：

u(x)=(x-xmin)/(xmax-xmin)

(1)

u(x)=(xmax-x)/(xmax-xmin)

(2)

x为每个特征数值，xmax为最大特征数值，xmin为最小特征数值，当测定指标为负向指标时，应采用反隶属函数(公式(2))。

2 结果与分析

2.1 间作不同播量拉巴豆处理混合饲草产量

由图1可知，混合饲草鲜草产量介于86 876.75～112 289.45 kg·hm-2，其中A3处理鲜草产量最高，为112 289.45 kg·hm-2，较A0和A1处理分别显著增加29.25%和21.90%(P<0.05)；各处理混合饲草干草产量介于16 506.58～24 967.48 kg·hm-2，其中A4处理干草产量最高，显著高于A0，A1和A2处理(P<0.05)，与A3和A5处理差异不显著。

图1 间作不同播量拉巴豆处理混合饲草产量

2.2 间作不同播量拉巴豆处理对甜高粱农艺性状的影响

由表1可知，6个间作处理中甜高粱的株高和茎粗均以A0处理最高，株高显著高于A3～A5处理(P<0.05)，茎粗显著高于其它间作处理(P<0.05)；A3处理叶长最长，较A0处理显著增加5.06%(P<0.05)；A4和A5处理的叶宽分别较A0处理降低9.24%和11.35%，其它处理间差异不显著；茎叶比随着拉巴豆播量的增加呈现减小的趋势，其中A5处理最小，较A0处理显著减小23.91%(P<0.05)；干鲜比随拉巴豆播量的增加呈增加趋势，A5处理最大，较A0显著增加26.31%(P<0.05)。

表1 间作不同播量拉巴豆处理甜高粱的农艺性状

2.3 间作不同播量拉巴豆处理对混合饲草营养成分的影响

由表2可知，A5处理混合饲草的CP，EE含量最高，其中CP含量显著高于A0～A3处理(P<0.05)，EE含量显著高于A0和A2处理(P<0.05)；Ash含量虽然随拉巴豆播量的增加呈上升趋势，但除A3处理显著高于A0外，其它处理之间差异不显著；ADF和NDF含量随拉巴豆播量的增加呈下降的趋势，均以A5处理最低，其中ADF含量各处理差异不显著，A5处理NDF含量较A0显著降低8.94%(P<0.05)，而与其它处理处理差异不显著；NFC含量在A3处理含量最高，显著高于与A0，A1和A5处理(P<0.05)。

表2 间作不同播量拉巴豆处理混合饲草营养成分

为了更加客观的评价间作不同播量的拉巴豆处理对混合饲草营养品质的影响，将鲜草产量、CP，EE，Ash，DM，NFC，ADF和NDF等成分进行隶属函数评价，结果如表3所示，A3处理混合饲草的隶属函数值最高，为0.67，其次为A4处理。

表3 间作不同播量拉巴豆处理混合饲草产量和营养成分隶属函数及排序

2.4 间作不同播量拉巴豆处理对甜高粱经济效益的影响

根据《中国报告大厅》2020年7月四川省秸秆饲料价格最新行情预测[17]，对本研究的经济效益进行初步评估(表4)。本研究间作不同播量拉巴豆处理下混合饲草的收入变幅在41 700.84～53 898.94 元·hm-2之间，其中A3处理收入最高，分别较A0和A1处理显著增加12 198.10和9 684.84 元·hm-2(P<0.05)；A1，A2，A4，A5处理比A0处理收入分别增加6.03%，18.20%，24.95%，19.35%，除A1处理外其它处理相对于A0处理差异显著(P<0.05)。

表4 间作不同播量拉巴豆处理混合饲草鲜草经济效益

3 讨论

3.1 间作不同播量拉巴豆对甜高粱农艺性状影响

豆科牧草和禾本科牧草混播对作物各农艺性状的影响多是有利、正向的[18]。本研究中，A0处理的株高、叶片数和茎粗均最大，但随着拉巴豆播量的增加呈现减小的趋势，这与班赛[9]等人的研究结果一致。因为拉巴豆缠绕在甜高粱茎秆上，与其竞争生长冠层，当群体密度过大时，甜高粱和拉巴豆会对土壤养分和光照等资源产生一定的竞争[19]。拉巴豆攀缘在甜高粱茎秆上时，叶片交错立体配置，增加植株总体叶面积，拉巴豆通过固氮作用向甜高粱提供一定量的氮素，促进甜高粱叶片合成较多的有机物[20]。并且刈割时期甜高粱和拉巴豆正由营养生长转为生殖生长，使较多的有机物在植株体内积累。因此在本研究中间作处理的混合饲草干鲜比较A0处理高，茎叶比较A0处理低。间作处理在提高混合饲草叶量和适口性的同时，能够降低茎叶比，提高干鲜比，改善混合饲草的品质[21]。

3.2 间作不同播量拉巴豆对混合饲草鲜、干草产量的影响

甜高粱和拉巴豆间作后能够增加土地的受光面积，提高土地利用率和植物光合速率，增加光合产物的积累，提高饲草产量[22]。在本研究中，间作处理混合饲草的鲜、干草产量均显著高于A0处理，这与张永亮等[23]在禾-豆组合与间作方式对牧草产量的研究中的结论一致。这可能是禾本科牧草叶片主要集中于植株下部，而豆科牧草叶片主要集中于植株上部，禾本科植株可支撑攀援型豆科作物生长[24]，二者间作可以做到生态位互补，充分利用地上空间提高光合效率[25]。禾-豆混播产量普遍较高是因为更高的光能利用率以及豆科牧草向禾本科牧草氮素的转移[26]，DM含量不断的增加，使混合饲草的鲜、干草产量高于单播处理。在A3处理时甜高粱和拉巴豆形成最佳的互补生态位，以及较高的光和效率，鲜草产量最高。当播量过大时甜高粱和拉巴豆叶片相互遮蔽影响有机物的积累，造成产量下降[27]。

3.3 间作不同播量拉巴豆处理对混合饲草营养成分的影响

禾-豆混播不仅能够提高牧草产量，而且能够改善混合饲草的品质。李春喜等[28]通过甜高粱和箭筈豌豆混播后发现，CP较甜高粱单播增加5.34%，NDF和ADF含量分别降低4.24%和2.21%，有效的提高了饲草品质，与本研究结果一致。在本研究中A2～A5处理时CP含量显著高于A0处理，各间作处理的ADF和NDF含量低于A0处理。这一结果与刘茜[29]在玉米与拉巴豆混播中的研究结论一致。豆科作物含有较多的CP，EE，钙和磷等物质，而禾本科作物含有较多的碳水化合物[25]，两者混播后能够在一定程度上改善混合饲草的营养品质[30]。并且经过通过隶属函数对各处理的混合饲草鲜草产量和营养成分综合分析认为，A2～A5处理混播饲草营养品质高于A0处理。

3.4 间作不同播量拉巴豆处理混合饲草经济效益的影响

随着“粮改饲”政策的实施和“农业供给侧结构改革”的调整，成都平原地区种草养殖业得以全面发展。在成都平原不同品种青贮玉米鲜草产量在40 050～49 500 kg·hm-2[31]，收入为19 224～23 760 元·hm-2。而在本研究中A0处理‘大力士’甜高粱的鲜草产量为86 879.75 kg·hm-2，收益为41 700.84 元·hm-2，间作拉巴豆后A3处理混合饲草鲜草产量最高(112 289.45 kg·hm-2)，收益为53 898.94 元·hm-2，较A0处理处理收益显著增加29.25%。在A3处理时去除土地(9 000 CNY-1·hm-2·Y-1；年(year，Y))、种子(甜高粱(450 元·hm-2)+拉巴豆(1 200 元·hm-2))成本，较A0处理收入增加12 198.1 元·hm-2。A1，A2，A4，A5处理收益分别比A0处理增加6.03%，18.20%，24.95%和19.35%。综合表明，甜高粱间作不同播量的拉巴豆均可实现较大幅度的增收。

4 结论

间作不同播量的拉巴豆使甜高粱的农艺性状得以改变，混合饲草产量和营养品质也得以提升，经济效益增加。混播后饲草的CP，EE升高，ADF和NDF含量下降，其中18 kg株·hm-2的甜高粱和22.50 kg·hm-2的拉巴豆间作混合饲草鲜草产量最高和品质最优。因此，在本研究条件下成都平原地区18 kg·hm-2的甜高粱和22.50 kg·hm-2的拉巴豆间作是提高饲草产量和品质的最优种植模式。