青贮玉米和饲用油菜间作对饲草作物产量和品质的影响

范晓庆，赵心月，王钰文，张靓瑶，袁进成，刘颖慧，瓮巧云

（河北北方学院农林科技学院，河北 张家口 075000）

冀西北坝上地区是河北省重要的畜牧发展区域[1]，畜牧业一直是冀西北农牧交错区的主导产业与优势产业[2-3]。随着粮改饲和农业供给侧结构改革政策实施，我国种植业由粮-经-饲三元种植结构逐步向粮-经-饲-草的四元种植结构转变，我国草牧业得以快速发展[4]。青贮玉米具有营养丰富、干物质含量高、木质素含量低等优点，享有“饲料之王”的美誉[5-6]。青贮玉米作为重要饲草之一，可以缓解牧区饲料短缺的问题，是农牧交错地区冬春饲料的有力保障[7-10]。因此，为响应国家粮改饲战略、促进种植业结构调整，创新青贮玉米高产、优质栽培技术是亟需解决的关键问题。

间作是指将生长期相同或相近的不同物种的作物，按一定的带行比种在同一块田地里的种植方式[11]。青贮玉米与其他作物进行间作∕套作可提高其产量和品质[12-14]。董志晓等[12]将青贮玉米德美亚1号分别与不同密度的润高拉巴豆进行间作，混合饲草产量、粗蛋白含量、粗脂肪含量、体外消化率和干鲜比等指标高于玉米单播处理。青贮玉米间作苜蓿和混作白三叶草能提高减氮条件下氮素的利用效率，在减氮20%条件下，青贮玉米产量不会显著降低[13]。陈爱国等[14]将2 个野生大豆品种与青贮玉米进行混播栽培，发现2 个野生大豆品种与青贮玉米混播可分别较青贮玉米单播显著提高饲草产量15.34%、16.53%；混播可显著提高饲草粗蛋白含量，分别较青贮玉米单播提高17.51%、23.52%。饲用油菜是一种优质青饲料资源，具有高蛋白、高脂肪、低纤维和较高钙含量的特点[15-16]。目前，关于玉米与油菜间作的研究很少，且关注于土壤资源利用方面[17]，尚未见青贮玉米与油菜间作对饲草作物产量和品质影响的报道。为此，以早熟青贮玉米德美亚1 号和饲用油菜华杂62 号为材料，在冀西北地区研究不同种植模式、收获时期、混贮比例对青贮玉米和饲用油菜产量和品质的影响，以期创新、集成具有地区适应性、高产、优质的青贮玉米栽培技术。

1 材料和方法

1.1 试验地概况及试验材料

试验于2020—2021 年在中国农业科学院作物科学研究所沽源试验基地（41.8°E、115.7°N）进行，该地海拔1 412 m，全年降水量约400 mm，年平均气温2.2 ℃，无霜期117 d。试验地力水平较高，肥力中等偏上，土壤质地为栗钙土。

供试青贮玉米品种为德美亚1 号，饲用油菜品种为华杂62号，均由中国农业科学院作物科学研究所提供。

1.2 试验设计

试验采用裂区试验设计，以间作比例为主区，收获时期为裂区，混贮比例为再裂区。间作比例：青贮玉米单作（Ⅰ）；饲用油菜单作（Ⅱ）；青贮玉米与饲用油菜2∶4 间作（Ⅲ），即种植2 行青贮玉米、4行饲用油菜，青贮玉米行距0.6 m、株距0.22 m，饲用油菜行距0.4 m，青贮玉米与饲用油菜间距0.4 m，一个间作带宽2.6 m；青贮玉米与饲用油菜2∶2 间作（Ⅳ），即种植2 行青贮玉米、2 行饲用油菜，株行距同上，一个间作带宽1.8 m。单作作物都是等行距种植，株行距与间作相同。栽培密度：青贮玉米8.25万株∕hm2，饲用油菜15 万株∕hm2。设置4 个收获时期：8 月20 日（A1）、8 月30 日（A2）、9 月10 日（A3）、9月16 日（A4）。小区面积30 m2，每个处理重复3次。同时，间作种植再设置3 个不同混贮比例，分别为青贮玉米与饲用油菜1∶1 混贮（B1）、1∶2 混贮（B2）、2∶1混贮（B3）。

1.3 测定项目及方法

1.3.1 农艺性状 在青贮玉米拔节期（Elongation stage，ES）、开花期（Flowering stage，FS）、灌浆期（Grouting stage，GS）、灌浆中期（Middle of grouting stage，MGS）、灌浆后期（Late stage of grouting，LGS）、乳熟期（Milk stage，MS），采用五点取样法，每点取3株，测量株高、茎粗、单株鲜质量、叶面积，并计算叶面积指数和光合势。其中，叶面积=叶长×叶宽×0.75（0.75 为校正系数，未全展开叶的校正系数为0.5），叶面积指数=土地上的叶面积∕土地面积；光合势为青贮玉米生育期间的叶面积与该生育期内日数的乘积，光合势=（前次叶面积+后次叶面积）∕2×间隔天数。

在饲用油菜蕾薹期（Budding stage，BS）、开花期、终花期（Ending Flowering stage，EFS）、绿熟期（Green ripe stage，GRS）、成熟期（Maturation period，MP）进行取样，每点取3株，测量株高、单株鲜质量。1.3.2 SPAD 值 在青贮玉米开花期，利用SPAD-502叶绿素含量测定仪测定植株穗位叶SPAD值，每片叶测9个点，取平均值。

1.3.3 产量 分别在4 个收获时期取样，每个小区去掉两侧边行和每行两端各5 株后，取1 m×1 m 的植株，刈割地上部分，在105 ℃烘箱内烘30 min，80 ℃烘干至恒质量，折算产量。

1.3.4 各器官鲜质量和含水量 分别在4个收获期随机取样，测定青贮玉米单株叶、茎、雌穗鲜质量和饲用油菜茎、荚果鲜质量；同时，测定青贮玉米和饲用油菜含水量，含水量=［（鲜质量-干质量）／鲜质量］×100%。

1.3.5 品质 收获期，随机取样，105 ℃烘箱内烘30 min，80 ℃烘干至恒质量，按不同比例混合均匀后用微型粉碎机粉碎，用孔径0.18～0.42 mm 筛网过筛，过筛后将样品送至内蒙古乌兰察布市易马农牧科技有限公司进行营养品质测定。测定指标包括粗蛋白、脂肪、淀粉、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维、总可消化养分含量等。

1.4 数据分析

采用Excel 2010 进行数据整理及绘图，利用SPSS 25.0 软件采用LSD法对试验数据进行差异显著性检验。

2 结果与分析

2.1 间作比例对青贮玉米和饲用油菜农艺性状的影响

青贮玉米从播种期到乳熟期需要128 d；饲用油菜作为青贮饲料时，应在绿熟期收获，从播种期到绿熟期需要113 d，从播种期到成熟期需要132 d（图1A—B）。2种作物不同间作比例间生育进程与单作下生育进程基本一致。饲用油菜比青贮玉米出苗时间早5 d，青贮玉米前期生长较慢，拔节期—开花期需要23 d，而饲用油菜蕾薹期—开花期只需要6 d。饲用油菜开花期较长，持续近50 d。

图1 不同间作比例下青贮玉米（A）和饲用油菜（B）生育进程Fig.1 Growth process of silage maize（A）and forage rape（B）under different intercropping ratios

间作对青贮玉米各生育时期株高、茎粗、单株鲜质量等影响显著（表1）。对于青贮玉米株高，Ⅰ处理在灌浆中期达到最大值，为257.17 cm，Ⅲ、Ⅳ处理均在开花期达到最大值，分别为223.83、244.44 cm。除拔节期株高Ⅲ、Ⅳ处理显著高于Ⅰ处理外，总体上，其他时期株高均表现为Ⅲ、Ⅳ处理显著低于Ⅰ处理，Ⅲ、Ⅳ处理间差异不显著。对于青贮玉米茎粗，除开花期、灌浆期3个处理间差异不显著外，总体上，其他时期均表现为Ⅲ、Ⅳ处理显著低于Ⅰ处理，Ⅲ、Ⅳ处理间差异不显著。对于青贮玉米单株鲜质量，除拔节期3个处理间差异不显著外，总体上，其他时期均表现为Ⅲ、Ⅳ处理显著低于Ⅰ处理，Ⅲ处理高于Ⅳ处理。

表1 不同间作比例下青贮玉米农艺性状Tab.1 The agronomic characters of silage maize under different intercropping ratios

间作对饲用油菜各生育时期株高、单株鲜质量的影响不显著（表2）。除Ⅳ处理外，其他不同处理株高、单株鲜质量均在开花期达到最高值。其中，Ⅲ处理株高最高，为160.22 cm；Ⅲ处理单株鲜质量最大，值为591.36 g。

表2 不同间作比例下饲用油菜农艺性状Tab.2 The agronomic characters of forage rape under different intercropping ratios

2.2 间作比例对青贮玉米叶面积指数、光合势及SPAD值的影响

随着生育进程的推进，不同处理青贮玉米叶面积指数均呈先迅速升高后缓慢下降并趋于平稳的趋势，在开花期达到峰值（图2A）。其中，Ⅳ处理开花期叶面积指数为4.37，比Ⅰ处理高10.00%；Ⅲ处理开花期叶面积指数为4.07，比Ⅰ处理高2.01%。随着生育进程的推进，不同间作处理间青贮玉米光合势差异不明显（图2B）。随着生育进程的推进，光合势呈先上升后下降再上升再下降的趋势，均在开花期—灌浆期达到最大值。在开花期—灌浆期，Ⅳ处理光合势最大，为11.7 m2·d，比Ⅲ处理高2.27%，比Ⅰ处理高3.72%；Ⅲ处理光合势比Ⅰ处理高1.42%。除开花期—灌浆期外，其他各时期Ⅰ处理光合势均高于Ⅲ、Ⅳ处理。

图2 不同间作比例下青贮玉米叶面积指数（A）和光合势（B）Fig.2 The leaf area index（A）and photosynthetic potential（B）of silage maize under different intercropping ratios

青贮玉米开花期穗位叶SPAD 值在不同处理间存在显著差异（图3）。Ⅰ处理开花期穗位叶SPAD值最高，为60.13，较Ⅲ、Ⅳ处理分别显著提高43.82%、69.09%；Ⅲ处理开花期穗位叶SPAD 值为41.81，较Ⅳ处理显著提高17.58%。

图3 不同间作比例下青贮玉米开花期穗位叶SPAD值Fig.3 The SPAD value of ear leaf at flowering stage of silage maize under different intercropping ratios

2.3 间作比例和收获时期对青贮玉米和饲用油菜各器官鲜质量的影响

由表3可知，不同处理间，青贮玉米单株叶鲜质量、单株茎鲜质量、单株雌穗鲜质量差异显著。其中，Ⅰ处理单株叶鲜质量、单株茎鲜质量、单株雌穗鲜质量均为最大，分别为29.37、58.31、87.14 g；其次为Ⅲ处理。青贮玉米单株叶鲜质量、单株茎鲜质量、单株雌穗鲜质量总体上均随着收获时期的推迟而升高。在A1 时期收获，青贮玉米单株叶鲜质量、单株茎鲜质量、单株雌穗鲜质量均为最低，显著低于其他时期。在A4 时期收获，青贮玉米单株叶鲜质量、单株茎鲜质量、单株雌穗鲜质量均为最大，分别为25.05、58.16、86.67 g，其中单株茎鲜质量、单株雌穗鲜质量均显著高于其他收获时期；A3 时期次之。

表3 不同间作比例、收获时期下青贮玉米和饲用油菜各器官鲜质量Tab.3 Fresh weight of various organs of silage corn and forage rape under different intercropping ratios and harvest time

由表3可知，不同处理间，饲用油菜单株茎鲜质量表现为Ⅱ处理（35.98 g）显著低于其他处理，较Ⅲ、Ⅳ处理分别降低14.6%、11.8%；单株荚果鲜质量表现为Ⅲ处理（59.87 g）显著高于其他处理，Ⅱ、Ⅳ处理间差异不显著。饲用油菜单株茎鲜质量、单株荚果鲜质量总体上均随着收获时期的推迟先升高后降低。在A1 时期收获，饲用油菜单株茎鲜质量显著低于其他收获时期，较A2、A3、A4 时期分别降低5.9%、23.6%、5.8%；在A3 时期收获，饲用油菜单株茎鲜质量最大。对于单株荚果鲜质量，A1时期收获显著低于A3、A4时期，与A2时期差异不显著；A3时期收获最高，为72.05 g，显著高于其他收获时期。

2.4 间作比例和收获时期对青贮玉米和饲用油菜产量的影响

由图4可知，随着收获时期的推迟，饲用油菜单作处理产量呈现先上升后下降的趋势，在A3 时期收获最高，为11.24 t∕hm2。饲用油菜单作处理产量均显著低于间作处理总产量，Ⅲ处理总产量最高，Ⅳ处理次之。不同收获时期，青贮玉米单作处理产量呈增加趋势，显著高于间作处理总产量。在A4时期收获玉米产量最高，为28.27 t∕hm2，4 个收获时期平均产量为20.75 t∕hm2；其他间作处理总产量均随收获时期推迟呈增加趋势，以A4 时期收获最高，A3时期次之，两者差异较小。

图4 间作比例和收获时期对青贮玉米和饲用油菜产量的影响Fig.4 Effects of intercropping ratios and harvest time on yield of silage maize and forage rape

2.5 收获时期和混贮比例对青贮玉米和饲用油菜混贮饲料含水量的影响

饲草作物青贮时对含水量要求十分严格，含水量高不易贮藏，含水量较低适口性差，青贮原料的含水量一般要求在65%～75%[18]。由图5 可知，随着收获时期的延迟，所有处理饲草含水量均呈下降趋势。总体上，间作处理混贮饲料含水量介于Ⅰ处理和Ⅱ处理之间。在不同时期收获后，混贮饲料含水量均以Ⅲ-B3 处理最低。其中，A1 时期收获含水量为80.89%，A2 时期收获含水量为75.41%，A3 时期收获含水量为70.86%，A4 时期收获含水量为62.66%。综上所述，建议在A3 时期收获，以Ⅲ-B3处理较优。

图5 收获时期和混贮比例对青贮玉米和饲用油菜混贮饲料含水量的影响Fig.5 Effects of harvest time and ratios of mixed silage on water content of mixed feed with silage maize and forage rape

2.6 收获时期和混贮比例对青贮玉米和饲用油菜混贮饲料品质的影响

图6 表明，收获时期和混贮比例对青贮玉米和饲用油菜混贮饲料品质存在显著影响。粗蛋白是反刍动物摄入饲料中必需的营养物质。随着收获时期的推迟，所有处理粗蛋白含量总体上表现为先上升后下降的趋势。饲用油菜单贮处理的粗蛋白含量最高，显著高于其他处理，青贮玉米和饲用油菜混贮处理次之，两者均显著高于青贮玉米单贮处理。不同收获时期间，A3时期收获粗蛋白含量总体上显著高于其他时期。其中，混贮处理中以Ⅲ-B2处理粗蛋白含量最高，为12.5%。

图6 收获时期和混贮比例对青贮玉米和饲用油菜混贮饲料品质的影响Fig.6 Effects of harvest time and ratios of mixed silage on quality of mixed feed with silage maize and forage rape

随着收获时期的推迟，所有处理脂肪含量总体上呈先上升后下降的趋势。饲用油菜单贮处理的脂肪含量最高，显著高于其他处理，青贮玉米和饲用油菜混贮处理次之，两者均显著高于青贮玉米单贮处理。不同收获时期间，A3时期收获脂肪含量显著高于其他时期。其中，混贮处理中以Ⅲ-B2 处理脂肪含量最高，为12.6%，比青贮玉米单贮处理高2.32倍。

随着收获时期的推迟，所有处理淀粉含量均呈先上升后下降的趋势，A3 时期收获淀粉含量最高，显著高于其他处理。青贮玉米单贮、青贮玉米和饲用油菜混贮处理淀粉含量均显著高于饲用油菜单贮处理。所有处理中，Ⅲ-B2处理淀粉含量最高，比饲用油菜单贮处理高6.44倍。

随着收获时期的推迟，所有处理中性洗涤纤维含量总体上均呈先下降后升高的趋势。青贮玉米单贮处理中性洗涤纤维含量总体上最高，饲用油菜单贮处理最低。青贮玉米和饲用油菜混贮处理中，以A4 时期收获中性洗涤纤维含量最高，显著高于其他时期，其中Ⅳ-B1 和Ⅳ-B3 处理中性洗涤纤维含量较高，显著高于其他处理，分别为57.6%和58.3%。

饲用油菜单贮处理、青贮玉米和饲用油菜以不同比例混贮处理酸性洗涤纤维含量均低于青贮玉米单贮处理。随收获时期的推迟，所有处理酸性洗涤纤维含量总体上均呈先下降后升高的趋势，A3时期收获酸性洗涤纤维含量最低，其中，Ⅲ-B2处理酸性洗涤纤维含量最低，为21.0%。

青贮玉米单贮处理总可消化养分含量显著低于饲用油菜单贮、青贮玉米和饲用油菜混贮处理。随着收获时期的推迟，所有处理总可消化养分含量均呈先上升后下降的趋势，混贮处理以A3 时期收获总可消化养分含量最高，其中，Ⅲ-B2处理总可消化养分含量最高，为75.0%，比Ⅰ处理提高了44.2%（图6）。

由表4 可知，随着收获时期的推迟，总体上，泌乳净能、维持净能、增质量净能均呈先上升后下降的趋势，均以A3 时期收获最大。泌乳净能、维持净能和增质量净能总体上均表现为Ⅲ-B2＞Ⅱ＞Ⅲ-B3＞Ⅲ-B1＞Ⅳ-B2＞Ⅳ-B3＞Ⅳ-B1＞Ⅰ。在A3 时期收获，Ⅲ-B2处理泌乳净能、维持净能和增质量净能最大，分别为1.71%、1.84%和1.21%。表明在A3 时期收获以Ⅲ-B2处理混贮能够增强动物的消化吸收能力。

表4 收获时期和混贮比例对混贮饲料动物消化吸收及转化能力的影响Tab.4 Effects of harvest time and ratios of mixed silage on digestion，absorption and transformation ability of animals for mixed feed%

由表5 可以看出，混贮比例与酸性洗涤纤维含量呈显著正相关，与中性洗涤纤维含量呈极显著正相关；中性洗涤纤维含量与粗蛋白含量呈极显著负相关，与酸性洗涤纤维含量呈极显著正相关；淀粉含量与酸性洗涤纤维含量呈极显著负相关；脂肪含量与淀粉含量呈显著正相关，与粗蛋白含量呈极显著正相关；总可消化养分与粗蛋白、淀粉、脂肪含量均呈极显著正相关，与酸性洗涤纤维、中性洗涤纤维含量均呈显著负相关。

表5 收获时期、混贮比例与青贮玉米和饲用油菜混贮饲料营养品质的相关性分析Tab.5 Analysis of the correlation between the harvest time and the ratio of mixed storage and the nutritional quality of silage maize and forage rape

3 结论与讨论

冀西北地区是典型半农半牧区，高寒干旱，土壤贫瘠[19]，与作物生产相适应的水温、土壤等资源短缺[20]。冀西北地区开展青贮玉米与饲用油菜间作种植不仅可有效改善该地区种植问题，还可提升饲草产量及品质。研究发现，作物间作模式对饲草产量、品质的影响不一[21-23]。有学者认为，间作模式可以达到增产的目的[21-22]，如周苏玫等[21]研究发现，玉米与花生间作增产效果明显；瓮巧云等[22]研究发现，青贮玉米和大豆间作可显著提高青贮玉米产量。也有研究发现，间作与单作相比有一定的减产效果，如田峰[23]报道，玉米和紫花苜蓿间作产量均不如单作。本研究结果表明，在A4 时期收获，青贮玉米单作处理达到最高产量，为28.27 t∕hm2；青贮玉米与饲用油采2∶4间作处理次之。因此，在冀西北地区，开展青贮玉米与饲用油菜间作种植一定程度上抑制青贮玉米生长发育。

含水量是影响青贮玉米饲草品质的关键因素。王永宏等[18]报道，青贮玉米适宜含水量在65%～75%。王婷等[24]、文亦芇等[25]研究发现，青贮玉米收获时期较短，一般在乳熟后期到蜡熟前期。刘瑞芳等[26]认为，青贮玉米在乳熟后期收获可获取最大的单株干物质量。也有学者认为，蜡熟期为青贮玉米最适收获期，此时干物质量较高。本研究结果表明，青贮玉米单作处理在9 月16 日（乳熟期）收获产量最高。青贮玉米和饲用油菜间作处理在9 月10日收获，产量较高、含水量最佳（为70.86%）。结合含水量、产量及品质等指标，在冀西北地区建议青贮玉米与饲用油菜2∶4 间作种植，并于9 月10 日收获可获高产、优质的饲草。