适宜青贮玉米- 饲用大豆间作模式的大豆品种筛选

卢相义，徐玉鹏，阎旭东，屈新月，张海峰，滕 霄，肖 宇，曹培霞

（1.沧州市农林科学院，河北 沧州 061001；2.泊头市农业农村局，河北 沧州 062150）

随着我国工业化程度的不断提高， 对土地开发与利用强度加大， 提高耕地利用效率是目前迫切需要解决的问题［1］。 农作物间作是一种复合种植模式，是指同一时期，以一定的种植行比例，在同一块耕地上成行种植2 种及以上农作物品种的种植模式［2］。 间作种植模式能够充分发挥光、热、土壤、水等资源的作用，最大限度地利用耕地资源［3］，在农牧业的可持续发展中发挥重要作用。

随着我国畜牧业的不断发展， 对青贮饲料的需求量也在逐渐增加。青贮玉米具有营养丰富、产量高、适口性好等优点，是畜禽养殖中最重要的饲料来源之一，但青贮玉米中蛋白质含量较低，需额外添加［4］。 豆科植物具有高蛋白、低纤维、营养价值全面、适口性好、易消化等特点，能够有效提高动物日粮中的蛋白质含量［5］。 2020 年我国累计进口大豆1.003 3 亿t，首次超过1 亿t，大量进口大豆加工为豆粕作为畜牧业生产的重要饲料原料［6］。 玉米-大豆间作是我国常见的间作模式，青贮玉米-饲用大豆间作生产青贮饲料可以提高饲料中蛋白质含量，增加饲草产量，通过豆科植物的固氮功能减少化肥使用量［7］，具有减少病虫害草害发生［8］、有效增加农作物产量［9］等优势，在我国大力推广［10-11］。

有关玉米-大豆间作的研究主要集中在不同行比［12-14］以及不同间距［15-17］对产量、品质、大豆光合特性的影响等方面。 随着现代农业机械化程度的不断提高，对玉米-大豆间作种植模式提出了新的要求。全株玉米达到适宜青贮的时期是蜡熟期［18］，全株大豆适宜的青贮时期是鼓粒期［19］，玉米和大豆在青贮时收获日期不同会导致机械收获难度大， 如果能筛选到优质且生育期与玉米重合的大豆品种，做到同种同收，直接混合进行青贮，可有效降低种植与收获难度。

此外， 以往的研究主要是对单一年份或者几年的饲草品种产量、 营养品质指标分别进行差异分析，没有进行综合比较［20］。笔者在河北省东部低平原区开展试验研究， 通过测定饲用大豆不同品种的生育期、鲜重产量、饲用品质，筛选出适合玉米-大豆间作模式的高产、高品质大豆品种，为该地区青贮玉米-饲用大豆间作模式下大豆品种的选择提供参考。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

试验地位于河北省泊头市四营镇（116°21′E，38°00′N）。年平均气温12.7 ℃，无霜期187 d，年平均日照时数2 783.6 h，年降水量529.8 mm。耕层土壤（0～20 cm）有机质含量为15.4 g/kg、碱解氮含量为22.3 mg/kg、有效磷含量为17.9 mg/kg、速效钾含量为103.0 mg/kg。

1.2 试验设计

选取35 个大豆品种作为试验材料，品种名称及来源见表1。 所有大豆品种在2022 年6 月17日（记为R1）播种，人工播种，播种前试验地进行旋耕、耙平、整地。 施复合肥（N-P2O5-K2O=28-12-10）375 kg/hm2。 每个品种大豆的种植小区面积为35 m2（5 m×7 m），种植株距10 cm，行距40 cm，种植密度为17 万株/hm2， 大豆种植小区重复3 次，随机分布，种植后不追肥；整个生育期浇水2 次，漫灌；人工除草，见机使用杀虫剂杀虫。

表1 参试大豆品种及来源

1.3 生育期调查

大豆生育期是根据大豆生育过程中其外部形态特征而划分的不同时期， 具体划分阶段包括出苗期、开花期、结荚期、鼓粒期、成熟期。 大豆植株在鼓粒期收获具有较高的营养价值，因此，大豆进行青贮的最佳时期是鼓粒期［21］。 本文主要研究不同大豆品种达到鼓粒期的生育期表现。

在大豆整个生长过程中对各品种进入开花期、结荚期、鼓粒期的日期（分别记为R2、R3、R4）进行记录。 每个小区20%［20］的大豆植株进入该生长期则认定该品种进入该生长期。 计算播种至鼓粒期所需天数（days from sow to seed filling period，DTS），记为生育期。

1.4 鲜重产量测定

大豆进入鼓粒期后， 在每个试验小区内随机选取1 m 长度，割取双行大豆植株，测定全株大豆的鲜重，计算鲜重产量。

1.5 饲用品质测定

在鼓粒期， 每个试验小区内随机选取5 株大豆植株，杀青、烘干、粉碎。采用凯氏定氮法测定粗蛋白（CP） 含量， 采用范氏法测定酸性洗涤纤维（ADF）、中性洗涤纤维（NDF）含量；采用高温灼烧法测定粗灰分（Ash）含量；采用索氏提取法测定粗脂肪（CF）含量［15］。

1.6 饲用品质综合评价

熵权TOPSIS 是熵权法（熵值法）与TOPSIS 法的结合运用，先使用熵权法计算权重值，并将数据进行加权得到新数据，再使用新的数据进行TOPSIS 法完成分析。 使用SPSSAU 软件自带的熵权TOPSIS 综合评价功能对所有大豆品种的饲用品质进行综合评价，并排序。为了更直观地展示和可视化呈现大豆综合性能， 利用饲用品质综合排名、鲜重产量和进入鼓粒期的生育期制图， 用于筛选适合青贮玉米-饲用大豆间作模式的大豆品种。

1.7 数据处理

采用Excel 2019 软件对试验数据进行初步整理，采用SPSS 21.0 统计学软件进行单因素方差分析、相关性分析和聚类分析，利用Duncan′s 法进行多重比较，P<0.05 表示差异显著。 试验数据以“平均值±标准差” 的形式表示， 采用Origin 2021软件制图。

2 结果与分析

2.1 生育期调查结果

通过观察35 个大豆品种发现，大部分的大豆品种生育期接近平均值90.8 d。 其中：瑞豆一号的生育期最长，达到100 d；油6019、金豆99、安豆109 生育期达到97 d， 濮豆5110 生育期为95 d；中黄78、北豆17、北豆30、丰豆3 号和临豆10 号的生育期最短，只有85 d（见表2）。

表2 不同品种大豆的生育期

2.2 鲜重产量测定结果

由表3 可知，部分大豆品种鲜重产量之间存在显著（P<0.05）差异。 35 个品种大豆的平均鲜重产量是33.32 t/hm2，不同大豆品种的鲜重产量波动较大，在22.41～40.48 t/hm2；有24 个品种的鲜重产量高于平均鲜重产量，其中，濉科23（40.48 t/hm2）、濉科9（38.34 t/hm2）、菏豆12（38.06 t/hm2）是鲜重产量最高的3 个品种。

表3 不同品种大豆鲜重产量 单位：t/hm2

2.3 主要饲用品质测定结果

由表4 可知， 部分大豆品种的粗灰分、 粗蛋白、粗脂肪、酸性洗涤纤维、中性洗涤纤维含量存在显著（P<0.05）差异。

表4 不同品种大豆的主要饲用品质测定结果 单位：%

35 个大豆品种的粗灰分含量范围是4.49%～10.29%，平均粗灰分含量为7.51%，有18 个品种的粗灰分含量高于平均值， 其中， 苏豆16（10.29%）的粗灰分含量最高，金豆99（9.80%）、濉科9（9.76%）、圣地1 号（9.57%）的粗灰分含量也较高。

35 个大豆品种的粗蛋白含量范围是7.88%～29.17%，平均粗蛋白含量为17.21%，有18 个品种的粗蛋白含量高于平均值， 其中， 皖豆37（29.17%）、嘉科豆1 号（25.38%）的粗蛋白含量显著（P<0.05）高于其他品种。

35 个大豆品种的粗脂肪含量范围是1.37%～6.33%，平均粗脂肪含量为3.27%，有18 个品种的粗脂肪含量高于平均值，其中，安豆109（6.33%）、丰豆3 号（5.93%）、皖豆15（4.97%）的粗脂肪含量显著（P<0.05）高于其他品种。

35 个大豆品种的酸性洗涤纤维含量范围是24.05%～33.14%， 平均酸性洗涤纤维含量为28.95%，有15 个品种的酸性洗涤纤维含量低于平均值，其中，丰豆3 号（24.05%）、临豆10（24.38%）和皖豆37（24.46%）的酸性洗涤纤维含量显著（P<0.05）低于其他品种。

35 个大豆品种的中性洗涤纤维含量范围是31.52%～41.30%， 平均中性洗涤纤维含量为38.35%，有11 个品种的中性洗涤纤维含量低于平均值，其中，濉科12（31.52%）、金豆99（32.82%）和濮豆5110（33.39%）的中性洗涤纤维含量显著（P<0.05）低于其他品种。

2.4 不同大豆品种饲用品质的聚类分析结果

对35 个大豆品种的粗灰分、 粗蛋白、 粗脂肪、酸性洗涤纤维、中性洗涤纤维含量5 个指标进行聚类分析。如图1 所示，35 个品种分为4 类，其中，第3 类大豆的品种（濉科12、皖豆37、嘉科豆1 号、瑞豆一号、濮豆5110、金豆99、安豆109）的粗脂肪、粗蛋白含量总体较高，酸性洗涤纤维、中性洗涤纤维含量总体较低，饲用品质高于其他3 类。

图1 不同品种大豆饲用品质指标的聚类分析

2.5 大豆鲜重产量及饲用品质的相关性分析

由图2 可知， 粗灰分含量与酸性洗涤纤维含量存在显著（P<0.05）正相关关系；粗蛋白含量与粗脂肪含量之间存在显著（P<0.05）负相关关系，与酸性洗涤纤维、 中性洗涤纤维含量之间均存在极显著（P<0.01）负相关关系；粗脂肪含量与酸性洗涤纤维、 中性洗涤纤维含量之间存在显著（P<0.05）负相关关系；酸性洗涤纤维含量与中性洗涤纤维含量之间存在显著（P<0.05）正相关关系；鲜重产量与饲用品质不存在显著 （P>0.05） 相关关系。 因此，在品种选择时，要选择产量与饲用品质平衡、综合品质最优的品种。

图2 大豆鲜重产量及饲用品质的相关性分析

2.6 大豆品种饲用品质的综合评价

如表5 所示，通过TOPSIS 处理后排序，金豆99、濮豆5110、安豆109、濉科12、皖豆37 的饲用品质综合排名分别排第1 到第5 位。 利用大豆饲用品质综合排名、 鲜重产量和大豆生育期制作综合评价图，鲜重产量越高、饲用品质综合排名越靠前、生育期越长的品种越适合青贮玉米-饲用大豆间作模式。 如图3 所示，35 个大豆品种，其中瑞豆一号、安豆109、濮豆5110 和金豆99 四个品种在三个方面表现都比较好。

图3 各品种大豆鲜重产量、饲用品质综合排名和生育期综合分析图

表5 不同品种大豆饲用品质综合排名

3 讨论

3.1 大豆生育期表现

大豆生长发育和产量形成受光周期、温度、水分、土壤养分状况等多种生态因子的直接影响［22］。生育期长短直接反映大豆品种的特异性和地域性［23］。一般研究表明：北方品种在南方生育期会缩短，南方品种在北方种植生育期会延长，本研究中瑞豆一号（100 d）、油6019（97 d）、金豆99（97 d）、安豆109（97 d）和濮豆5110（95 d）的生育期都有所延长，中黄78（85 d）、北豆17（85 d）、北豆30（85 d）的生育期缩短。

玉米进行青贮最佳时期是蜡熟期，需要100 d左右。 从生育期看瑞豆一号、油6019、金豆99、安豆109、 濮豆5110 最适宜与青贮玉米进行间作，可做到同种同收。

3.2 大豆品种产量和品质表现

产量是决定引种大豆作为饲草利用的关键因素之一。本研究35 种大豆品种鲜物质产量范围为19.01～40.48 t/hm2，24 个品种的鲜物质产量都达到平均产量。 这说明不同的大豆品种在同样的生长条件下产量有很大的差异， 这可能与大豆的光热利用效率有关。 大豆播种到初花期间的干物质积累速率与大豆品种的光热资源利用率呈极显著的正相关关系［24］，物质产量越高表明该大豆品种的光热资源利用率越高， 对本地区环境的适应性越强，因此本实验在青贮玉米-饲用大豆间作模式中选择大豆品种时， 产量低的就不适合在考虑范围内。除产量之外，大豆的营养价值也是评价饲用大豆是否优秀的最重要指标，粗蛋白是饲料营养价值评价的基础指标， 有研究测得饲用大豆的粗蛋白含量在13.9%～17.9%［25］。 本试验测定的粗蛋白含量范围在7.88%～29.17%，各品种之间粗蛋白含量差异较大。有研究发现，饲用大豆的NDF 含量范围为42%～49%，ADF 的含量范围为30.2%～37.8%［26］。本试验大豆品种的ADF 平均含量为28.95%、平均NDF 含量为38.35%，酸性洗涤纤维与中性洗涤纤维含量偏低， 说明本试验测定的不同饲用大豆有良好的适口性并有助于家畜的消化。这35 种大豆品种在5 种营养指标方面表现得各不相同， 也说明每种品种都有各自品种营养品质的特性， 在选择品种的时候需要综合考虑。

3.3 大豆饲用品质综合评价

不同大豆品种的饲用品质需要通过多个指标来综合评价， 很难根据单一指标的优劣去判断饲料的优劣。 TOPSIS 法简称为优劣解距离法，是一种常用的综合评价方法， 能充分利用原始数据的信息，精确地反映各评价方案之间的差距［27］。简单的TOPSIS 法一个主要的缺点就是权重分析存在主观性，不能客观全面地反映各个因素间的关系，本研究使用SPSSAU 自带的熵权TOPSIS 综合评价功能，首先确定各种因素指标的权重，再通过比较评价得到饲用品质的排名。通过这种方法，可以客观、 明确地反映出不同大豆品种饲用品质综合表现，结果表明金豆99、濮豆5110 和安豆109 饲用品质较好。

3.4 青贮玉米-饲用大豆间作模式品种的选择

普通饲用大豆品种的选择主要关注产量和品质两个方面，但青贮玉米-饲用大豆间作模式下的品种选择在考虑这两个方面的前提下， 也需要关注大豆品种生育期， 最佳的选择就是大豆达到饲用的最佳时期——鼓粒期时， 玉米能够达到蜡熟期，这样可以将大豆和玉米同时收割，再配合合理的种植比例，直接将收获的作物进行青贮处理，提高机械利用效率。玉米生育期较长，要达到蜡熟期需要100 d 左右，通过大豆品质、产量和生育期综合评价，瑞豆一号、安豆109、金豆99 和濮豆5110 四个大豆品种适合青贮玉米-饲用大豆间作模式使用。

4 结论

综上，瑞豆一号、安豆109、金豆99 和濮豆5110 四个品种可以作为河北省东部低平原区青贮玉米-饲用大豆间作模式的候选品种。