不同播量拉巴豆与甜高粱混播对混合饲草青贮品质的影响

倪 旺，王 斌，王腾飞，邱雪峰，李满有，冯 琴，兰 剑

（1. 宁夏大学农学院, 宁夏 银川 750021；2. 宁夏草牧业工程技术研究中心, 宁夏 银川 750021；3. 宁夏荟峰农副产品有限公司, 宁夏 固原 756000）

宁夏地处西北农牧交错带，肉牛和滩羊等重点特色产业发展迅猛，对于优质饲草的需求不断加大。甜高粱(Sorghum dochna)作为家畜日粮中主要的饲料来源之一，具有茎叶繁茂、含糖量高等特点[1]。为满足季节性畜牧业的需求，通常采用青贮的方式来贮存优质饲草。然而，甜高粱青贮饲料的粗蛋白含量相对较低，无法满足家畜对营养的需求[2]，从而制约了甜高粱青贮的高效利用。拉巴豆(Dolichos lablab)为豆科蝶形花亚科扁豆属，一年生或多年生草本植物，叶片数量多，维生素和粗蛋白含量丰富[3]。研究表明，混播甜高粱和拉巴豆可提高混合饲草粗蛋白和粗脂肪含量，降低中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量[4]。因此，将二者混播后的混合饲草青贮既解决了甜高粱单独青贮中粗蛋白低的问题，又增加了拉巴豆青贮所需的可溶性碳水化合物，以满足青贮发酵期间乳酸菌繁殖对发酵底物的需求。

喻佳媛[5]研究了青贮天数和混合比例对甜高粱与拉巴豆混合青贮的影响，得出青贮时间为30 d，甜高粱与拉巴豆混合比例为7 ∶ 3 时，混合青贮饲料品质最高。罗登等[6]认为甜高粱和拉巴豆混合青贮比例为5 ∶ 5 时，青贮饲料品质最佳。Parra 等[7]研究了混合比例对大豆(Glycine max)与玉米(Zea mays)混合青贮的影响，结果表明粗蛋白含量随混合青贮中大豆比例增加呈线性增加，但发酵过程中的干物质损失也随之增加。国内外对甜高粱与拉巴豆青贮的研究多在于混合比例和青贮天数等，而不同研究者得出的结论不尽相同。仅有刘美华[8]综合评定了混播青贮玉米与拉巴豆的混合饲草青贮发酵品质，表明混播青贮玉米与拉巴豆可降低混合饲草青贮的酸性洗涤纤维含量和中性洗涤纤维含量，提高粗蛋白和干物质含量。目前，关于甜高粱与拉巴豆混播后的混合饲草青贮相关研究尚不清楚。因此，研究甜高粱和拉巴豆混播后混合饲草青贮的营养成分和发酵品质具有重要意义。本研究分析不同混播比例的拉巴豆和甜高粱对混合饲草青贮饲料营养成分和发酵品质的影响，为宁夏地区豆禾混播饲草的青贮饲料提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于固原市隆德县许沟村(35°21′ N，106°03′ E)，海拔2 021.62 m，试验当年月均气温和降水量如图1 所示。属于典型的半干旱雨养农业区，年日照时数2 330.9 h，年平均气温6.2 ℃，无霜期120～150 d，近20 年平均降水量为562.51 mm。试验地土壤类型为黄棉土，其中0-20 cm 土层pH 8.5，土壤有机质含量为8.4 g·kg-1，碱解氮含量为67.5 mg·kg-1，速效磷含量为13.2 mg·kg-1，速效钾含量为115.6 mg·kg-1。前茬作物为青贮玉米(Zea mays)。

图1 2019 年试验区不同月份降水量和气温Figure 1 Precipitation and air temperature in different months of the test area in 2019

1.2 试验材料

供试材料甜高粱品种为‘海牛’，拉巴豆品种为‘海沃’，均由北京百斯特草业有限公司提供。青贮原料为抽穗期的甜高粱和初花期的拉巴豆同时刈割收获的混合饲草。

1.3 试验设计

2019 年4 月27 日采用双沟三垄覆膜种植方式，播种量为22.5 kg·hm-2的甜高粱进行单播试验，并分别与播种量为0 (S0)、22.5 kg·hm-2(S1)、45.0 kg·hm-2(S2)、67.5 kg·hm-2(S3)、90.0 kg·hm-2(S4)的拉巴豆混播。甜高粱行距50 cm，株距20 cm，拉巴豆点播在甜高粱穴间。试验共设5 个处理，每个处理3 次重复，共设15 个小区。小区面积为5 m × 10 m，间隔为2 m，周围设有2 m 保护行。种植前统一施入6 000 kg·hm-2有机肥和150 kg·hm-2尿素(总氮≥46.4%)，整个生长期内除草2 次，于甜高粱拔节期追施300 kg·hm-2尿素(总氮≥ 46.4%)。

青贮发酵试验采用单因素完全随机设计，2019年9 月18 日将刈割后的混合饲草带回实验室，待青贮物料水分降至65% 左右后，铡至2～3 cm，称取1 kg 青贮物料装入50 cm × 30 cm 带有单向排气阀的青贮袋中，压实，排真空，封口，室温避光保存。每个处理3 次重复，于第60 天时进行青贮品质测定。

1.4 测定指标及方法

1.4.1 产量测定

在试验小区内随机选取1 m 样段，将样段内甜高粱及混播后的混合饲草在甜高粱抽穗期刈割，每个小区刈割3 次，立即称取鲜重。利用样段鲜重和株、行距计算各处理下饲草鲜草产量；同时将饲草样品带回实验室放入烘箱105 ℃杀青30 min，在65℃烘48 h 直至恒重，计算干草产量。

1.4.2 原料与青贮营养品质的测定

青贮原料及剩余青贮饲料各取100 g 分别装入信封于105 ℃杀青30 min，65 ℃烘箱烘干至恒重，进行干物质含量的测定。青贮原料和青贮样品的粗蛋白(crude protein, CP)、中性洗涤纤维(neutral detergent fiber, NDF)、酸性洗涤纤维(acid detergent fiber, ADF)和可溶性碳水化合物(water soluble carbohydrates,WSC)测定参照《饲料分析及饲料质量检测技术》[9]。相对饲喂价值(relative feed value, RFV)计算公式如下：

1.4.3 青贮发酵品质的测定

pH 测定采用PHS-3C 精密酸度计；氨态氮含量利用苯酚-次氯酸钠比色法测定[10]；乳酸(lactic acid,LA)、乙酸(acetic acid, AA)、丙酸(propionic acid,PA)和丁酸(butyric acid, BA)含量测定利用超快速液相色谱仪(COMOSIL 5C18-PAD 色谱柱；柱温30 ℃；流速1 mL·min-1；215 nm 波长检测)[11]。青贮发酵品质采用V-Score 评分体系评定[12]，最终根据NH3-N/TN、AA、PA 以及BA 含量给出相应得分(表1)。

表1 V-Score 分数分配计算式Table 1 Calculated V-Score

1.5 数据分析

用Excel 2016 处理数据，用SPSS 23.0 软件进行单因素方差分析(one-way ANOVA)和Duncan 氏多重比较，Origin 2021 作图，P＜ 0.05 表示差异显著。

2 结果

2.1 混播比例对甜高粱和拉巴豆的混合饲草产量的影响

如图2 所示，各处理鲜草产量介于56.93～75.61 t·hm-2，随着拉巴豆播量增加，混合饲草产量呈先上升后下降趋势，其中单播甜高粱鲜草产量最高，较S1、S2、S3和S4分别提高了16.29%、9.17%、17.04 和32.81%。各处理干草产量介于16.76～23.04 t·hm-2，其中S0处理干草产量最高，为23.04 t·hm-2，显著高于S4处理(P＜ 0.05)，但与S1、S2和S3处理差异不显著(P ＞0.05)。

图2 不同混播处理下甜高粱和拉巴豆鲜草和干草产量的比较Figure 2 Comparison of fresh and hay yields of Sorghum dochna and Dolichos lablab under different mixed sowing treatments

2.2 混播比例对甜高粱和拉巴豆的混合饲草营养成分影响

如表2 所列，混播处理组混合饲草的CP 含量显著高于单播甜高粱处理组(P＜ 0.05)，其中，S2处理组的CP 含量最高，为9.46%，比单播甜高粱提高了35.72%。混合饲草WSC 含量随拉巴豆播量的增加显著降低(P＜ 0.05)，其中S0处理组WSC 含量最高，达到14.80%，S4处理组WSC 含量最低，仅有10.17%。混播处理的混合饲草中NDF 和ADF 含量显著低于单播甜高粱处理组(P＜ 0.05)，且RFV 显著高于单播甜高粱处理(P＜ 0.05)。

表2 青贮原料营养成分含量和相对饲喂价值Table 2 Nutrient composition and relative feeding value of silage materials

2.3 混播比例对甜高粱和拉巴豆的混合饲草青贮饲料营养成分影响

如表3 所列，发酵60 d 后，混播处理组的混合饲草青贮饲料的CP 含量显著高于单播甜高粱青贮饲料(P＜ 0.05)，S2和S3处理组青贮饲料的CP 含量显著高于S1和S4处理组的青贮饲料。混播处理组的混合饲草青贮饲料的WSC 含量显著低于单播甜高粱青贮饲料，且混播处理组的混合饲草青贮饲料中WSC 含量随拉巴豆播量的增加而显著降低。混播处理组的混合饲草青贮饲料的NDF 和ADF 含量显著低于单播甜高粱青贮饲料处理组，S1、S3和S4处理组青贮饲料的NDF 和ADF含量显著高于S2处理组。S2处理组NDF 和ADF含量最低，分别为51.45% 和31.16%，而S1、S3和S4处理组间无显著差异(P＞ 0.05)。混播处理组的青贮饲料RFV 显著高于单播甜高粱青贮饲料处理。由此证明一定比例的甜高粱和拉巴豆混播可改善饲草品质。

表3 混合饲草青贮饲料营养成分含量和相对饲喂价值Table 3 Nutrient composition and relative feeding value of mixed forage silage

2.4 混播比例对甜高粱和拉巴豆的混合饲草青贮饲料发酵品质影响

如表4 所列，S2处理青贮饲料的pH 显著低于其他处理组(P＜ 0.05)。S1、S2处理青贮饲料的NH3-N/TN含量显著低于其他处理组。随拉巴豆混播比例的增加，混合饲草青贮饲料中LA 含量呈先升高后降低趋势，S2处理青贮LA 含量最高，显著高于其他处理组。S0处理AA 含量显著高于处理组，各处理组间无显著差异(P＞ 0.05)。S0、S3和S4处理组青贮饲料PA 含量显著高于S1和S2处理组。S2处理组青贮饲料BA 含量显著低于其他处理组。

表4 混合饲草青贮饲料发酵品质Table 4 Fermentation quality of mixed forage silage

利用氨态氮、乙酸、丙酸和丁酸对不同混播处理进行V-Score 发酵品质评价(表5)，除S4外，其他4 组处理评分均良好，其中S2处理组V-Score 评分最高，为90.01。各处理按优劣排序为S2＞ S1＞ S3＞ S0＞ S4。

表5 不同处理组的V-Score 评分Table 5 V-Score of different treatments

3 讨论

3.1 混播比例对混合饲草产量及营养成分的影响

研究表明，豆禾混播可提高牧草产量，改善营养品质[13]。本研究发现草地鲜草产量和干草产量随拉巴豆播量的增加呈现先上升后下降趋势，这与王斌等[14]研究结果相似。这是因为随着拉巴豆播量的增加，其与甜高粱在生长过程中竞争光和水分等资源的程度进一步加深，植株间相互制约，生长空间不足，导致产量下降[15]。此外，拉巴豆叶片大且多，在生长过程中与甜高粱相互产生遮蔽作用影响有机物积累，造成产量下降[4]。有学者认为豆禾混播提高了饲草NDF 和ADF 含量[16]。本研究表明，随着拉巴豆播量的增加，混合饲草NDF和ADF 含量减少，CP 含量增加，主要是由于刈割时期不同，饲草不同刈割期的纤维素、半纤维素和木质素的水平不同[17]。本研究发现混播处理组混合饲草的WSC 低于甜高粱单播，这与史志强等[18]研究结果相似，增加豆科牧草混播比例会降低WSC 含量。试验当年生育期内降水充足，属于丰水年，较近20 年平均降水量明显增加，可能引起草产量较往年偏高。

3.2 混播比例对混合饲草青贮饲料营养成分的影响

WSC 被认为是乳酸菌生长所必需的底物，在青贮饲料厌氧发酵过程中起重要作用[19]。在本研究中，混播处理组混合饲草青贮的WSC 含量低于单播甜高粱青贮，一方面拉巴豆自身WSC 含量低于甜高粱，另一方面，随拉巴豆混播比例增加，缓冲能升高，使发酵时间延长，对WSC 的利用率变高[20]。此外，甜高粱与拉巴豆混播提高了混合饲草上附生乳酸菌丰度[21]，乳酸菌利用WSC 进行大量增殖，因而降低了青贮饲料残余的WSC 含量。邝肖等[22]通过研究紫花苜蓿(Medicago sativa)与无芒雀麦(Bromus inermis)混播后的混合饲草青贮，发现粗蛋白含量随苜蓿混播比例增加而升高。本研究中，青贮饲料粗蛋白含量随拉巴豆播量的增加呈先增加后降低趋势，在拉巴豆播量为90.0 kg·hm-2时粗蛋白含量相比原料明显降低，主要是因为较高的pH 下，梭菌等腐败菌活动，将氨基酸分解为NH3-N，造成蛋白质损失。饲草纤维含量对反刍动物干物质采食量和消化率具有重要影响[23]。本研究发现，S2处理组青贮饲料NDF 和ADF 较青贮前有所下降，原因是S2处理组青贮后产乳酸较多，酸性条件下有利于细胞壁的水解，从而在一定程度上降低了NDF 和ADF 含量[24]。

3.3 混播比例对混合饲草青贮饲料发酵品质影响

pH 是评定青贮发酵品质的重要指标[25]。Ferreira等[16]研究表明，当青贮饲料的pH 小于4.2 时，有害细菌能够被抑制以确保青贮饲料良好发酵。本研究发现拉巴豆和甜高粱混播后的混合饲草青贮饲料pH 随拉巴豆播量增加，呈先减小后升高的趋势。主要是因为甜高粱与拉巴豆混播提高了附着乳酸菌的丰度[21]，乳酸菌在厌氧条件下迅速增殖，利用WSC 产生大量乳酸，降低pH 而拉巴豆占混合饲草的比例超过一定量后，混合饲草缓冲能较高，不利于乳酸菌的增殖，这与前人报道一致[26]。NH3-N/TN含量是评价青贮发酵的重要指标，比值越高，蛋白质分解就越多[27]。Baghdadi 等[20]将甜高粱与大豆混合青贮，NH3-N/TN 含量较单独青贮甜高粱提高了33.4%。本研究中，NH3-N/TN 含量随拉巴豆播量增加呈上升趋势，主要原因是拉巴豆为高蛋白牧草，蛋白水解活性更高，青贮时氨气的释放速率增加，导致NH3-N/TN 含量升高。较高含量的NH3-N/TN意味着肠杆菌或梭状芽孢杆菌活性较高[28]，在本研究中，S3和S4处理组丁酸含量明显高于其他处理组可以证明这一假设。张欢等[29]研究发现，紫花苜蓿与高丹草混贮后乳酸含量显著高于单独青贮。本研究中，混播处理后的混合饲草青贮饲料乳酸含量高于单播甜高粱青贮饲料，这与Ni 等[30]研究结果相似，混播处理的混合饲草附生乳酸菌数多于单播甜高粱，乳酸菌利用WSC 产生大量乳酸[21]。以上分析表明甜高粱与一定播量拉巴豆混播后的混合饲草青贮有利于提高青贮发酵品质。

4 结论

本研究表明，一定混播比例下甜高粱与拉巴豆的混合饲草青贮，可改善青贮饲料的发酵品质。综合饲草产量、营养成分和青贮饲料发酵品质，播量为45.0 kg·hm-2的拉巴豆与播量为22.5 kg·hm-2甜高粱混播的混合饲草调制青贮饲料最为适宜。