飼用麥類作物的生物量積累和營養品質動態變化規律

游永亮，趙海明，李源，武瑞鑫，劉貴波*，周健東，陳俊峰

（1. 河北省農林科學院旱作農業研究所，河北省農作物抗旱研究重點實驗室，河北 衡水 053000；2. 廊坊市農林科學院，河北 廊坊 065000；3. 衡水市畜牧技術推廣站，河北 衡水 053000）

飼用麥類作物［黑麥（Secale cereale）、小黑麥（×TriticosecaleWittmack）、小麥（Triticum aestivum）、燕麥（Avena sativa）和青稞（Hordeum vulgarevar. nudum）］飼草品質優，生長早期營養價值和精料相當［1］，其生長季主要在冬春季節，可以利用冷涼氣候快速生長，在春季或初夏收獲飼草［2?3］，是解決草食家畜冬季和早春缺乏優質飼草的一種有效途徑［4］。在中國，有1300萬hm2秋冬閑田、果園隙地、邊際土地［5］，可以用來種植飼用麥類作物，在世界上類似生態區域也具備廣闊的空間。

飼用麥類作物可糧草兼用，即早期放牧利用，后期收獲籽實，因此，從糧草兼用角度對飼用麥類作物開展的研究較多［6?8］。Jacobs 等［9］在澳大利亞研究了添加劑對不同生育期的冬小麥、冬燕麥和小黑麥青貯特性的影響。Edmisten 等［10］在美國北卡羅來納州研究了青稞、燕麥、黑麥和小麥在6 個生育期下的生物產量積累。Geren［11］、Keles 等［12］研究了青稞、小麥、黑麥、小黑麥和燕麥5 類作物的生物量積累和營養成分變化。Coblentz 等［13］研究了飼用小黑麥的生物量積累和營養成分變化。在中國，邢虎成等［14］，吳浩等［15］，張利等［16］分別對大麥（Hordeum valgue）、燕麥和冬小麥的生物量積累開展了研究。在不同生態區域，Cherney 等［17］在明尼蘇達州的研究顯示，同一生育期下青稞的生物量積累和營養品質高于燕麥、小麥和小黑麥；而Keles 等［12］在土耳其的研究顯示，同一生育期下青稞、小黑麥、小麥和燕麥生物量積累差異不顯著，拔節期以后青稞的營養品質并不優于小黑麥、小麥和燕麥；Coblentz 等［1］在美國威斯康星州研究得出，同一生長天數時燕麥生物量積累是小麥的2 倍，小黑麥生物量積累處于燕麥和小麥之間。上述研究存在涉及麥類作物種類少，每類作物代表性品種少，田間試驗開展年限短，或者因生態區域不同而研究結果差異大等問題，導致對不同麥類作物的生物量積累和營養成分變化比較還沒有系統、科學、規范的研究報道。

飼用麥類作物在華北平原具有廣闊的發展空間，游永亮等［18?20］、姜慧新等［21］在該區域對飼用小黑麥、飼用黑麥、燕麥單一作物就品種篩選、栽培技術、種子生產等分別進行了研究，張利等［16］在山東開展了冬小麥生物量積累和營養成分變化方面的研究，但針對多種麥類作物的生物量積累和營養成分變化比較卻未見報道。本研究旨在通過不同飼用麥類作物生物量積累和營養成分變化動態研究，為確定適宜華北平原的優勢飼用麥類作物種類提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地自然概況

試驗于2016年10月?2018年6月在河北省農林科學院旱作農業研究所試驗站（E 115°42′，N 37°44′）進行，試驗點位于河北省深州市護駕遲鎮，屬于華北平原區，海拔高度20 m，年平均氣溫13.3 ℃，全年平均降水量497.1 mm，其中70%的降水集中在7?9月。無霜期202 d。試驗地前茬作物為玉米（Zea mays），試驗前土壤養分為：pH 值7.88，全鹽量0.53 g·kg?1，全氮（N）1.1 g·kg?1，速效磷（P）32.3 mg·kg?1，速效鉀（K）125.4 mg·kg?1，堿解氮（N）62.8 mg·kg?1，有機質15.5 g·kg?1。

圖1 為試驗所在地試驗期間及長期（1981?2015年）月平均氣溫、降水量和積溫（growing degree-days，GDD）數據。2016年12月至2017年2月平均月氣溫比長期平均值高1.9 ℃，其他月份月平均氣溫和長期平均值基本一致。在飼用麥類生長季，2016?2017年度、2017?2018年度以及長期平均降水量累計為230、361 和171 mm，試驗年度平均降水量比長期增加124.5 mm；但降水量分布與長期平均值基本一致。從各月累計GDD 來看，試驗年度與長期累計GDD 數據基本一致。試驗所在地從10月15日至次年4月30日、5月20日、5月31日，累計GDD 分別達到590、940、1100 ℃左右。

圖1 試驗期間及長期（1981-2015年）的月平均氣溫、降水量和累計積溫Fig. 1 Monthly temperature，precipitation and accumulated GDD in 2016-2017 and 2017-2018 compared with the long-term values at the experimental site（1981-2015）

1.2 試驗設計和田間管理

試驗選擇7 類飼用麥類作物，包括4 類秋播作物（黑麥、冬性飼用小黑麥、冬小麥、糧飼兼用型小黑麥）和3 類春播作物（燕麥、青稞、春性飼用小黑麥）。每類作物選擇生產中主要推廣應用的代表性品種3 個，具體品種名稱見表1。試驗隨機區組設計，每個品種為1 個處理，3 次重復，共63 個小區，小區面積為12 m2（2.4 m×5.0 m）。每類作物分別按照當地適宜種植密度進行播種，條播，行距20 cm，每小區12 行。不同飼用麥類作物的基本苗分別為：飼用黑麥450萬株·hm?2，冬性飼用小黑麥320萬株·hm?2，冬小麥340萬株·hm?2，糧飼兼用型小黑麥300萬株·hm?2，燕麥360萬株·hm?2，青稞和春性飼用小黑麥280萬株·hm?2。

表1 飼用麥類作物種類及來源Table 1 The species and sources of cereal-grain forages

秋播作 物 于2016年10月17日 和2017年10月24日播種，春播 作 物 于2017年3月8日和2018年3月10日播種。均按照當地田間管理水平進行。試驗造墑播種，用水量675 m3·hm?2，底施復合肥（N∶P2O5∶K2O=15∶15∶15）750 kg·hm?2。拔節期隨灌水（灌水量675 m3·hm?2）追施尿素150 kg·hm?2。生長季人工控制試驗地雜草。

1.3 氣象數據采集

本試驗所涉及氣象數據（圖1）來自河北省農林科學院旱作農業研究所試驗站，長期的月平均溫度和降水量來自國家氣象數據網（http：//data.cma.cn）。積溫（GDD，℃）計算公式為［22］：

式中：Tave是每日平均氣溫（℃），為每日2：00，8：00，14：00 和20：00 4 個時間點的氣溫平均值。Tbase是作物活動所需要的最低溫度（℃）。齊尚紅等［23］研究顯示冬小麥Tbase為3～5 ℃，Coblentz 等［13］研究顯示小黑麥最低生長溫度為5 ℃。因此，本試驗在計算積溫時，Tbase均按照5 ℃計算。當Tave＜Tbase，GDD 為0。

飼用麥類作物達到某一生育階段的累計積溫（accumulated growing degree-days，AGDD，℃）計算公式為：

式中：n 為達到某一生育階段的累計生長天數；GDDi代表第i天的積溫。

1.4 觀測指標及方法

1.4.1 生育進程觀測 按照Zadoks 等［24］對禾本科作物生育期階段劃分標準，對7 類飼用麥類作物生育期調查，分別在拔節期、孕穗期、抽穗期、開花期、乳熟期和蠟熟期6 個時期進行。每類作物生育期按照3 個品種2年的平均值進行統計。

1.4.2 生物量動態監測 所有小區在飼用麥類作物出苗后分蘗前，選擇出苗均勻處標記10 個100 株樣段。麥類作物生物量測定分別在拔節期、孕穗期、抽穗期、開花期、乳熟期和蠟熟期6 個時期，每個生育期隨機選擇標記好的100 株樣段進行刈割，測定100 株鮮重。100 株鮮重超過1 kg 時，隨機選取1 kg 樣品，不足1 kg 時全部取樣，105 ℃殺青1 h 后80 ℃烘干至2 次稱量誤差＜0.5 g 為止，記錄干重，計算干鮮比。根據測定的100 株鮮重、干鮮比和基本苗計算hm2生物量積累。計算公式為：

1.4.3 營養成分動態監測 用測定干鮮比的草樣進行營養成分測定。使用丹麥福斯飼料專用分析儀（FOSS DS2500），并利用美國近紅外光譜（near infrared reflectance spectroscopy，NIRS）數據庫對樣品進行飼用品質測定。測定指標包括粗蛋白（crude protein，CP）、淀粉（strach）、可溶性糖（water soluble carbohydrate，WSC）、酸性洗滌纖維（acid detergent fibre，ADF）、中性洗滌纖維（neutral detergent fibre，NDF）。利用Milk 2006［25］計算噸干物質產奶量和hm2產奶量。

1.5 數據分析

飼用麥類作物不同刈割期的生物量積累和營養物質含量均采用3 個品種的2年數據平均值進行統計。利用SPSS 21.0 軟件對數據進行統計分析。進行方差分析時，當F檢驗顯著時，采用Duncan 多重極差檢驗比較均值間的方差，P＜0.05。運用Origin 軟件作圖。

2 結果與分析

2.1 不同飼用麥類作物生長發育進程

秋播飼用麥類作物中，黑麥的生育進程最快，4月21日達到抽穗期，5月14日達到乳熟期，較最晚的糧飼兼用型小黑麥分別提前18 和14 d，達到蠟熟期時生長天數為224 d，分別較冬性飼用小黑麥、冬小麥和糧飼兼用型小黑麥提前10、3 和15 d，累積GDD 為1064.6 ℃（表2），較其他秋播飼用麥類作物減少54.7～289.4 ℃。春播飼用麥類作物中，春性飼用小黑麥在開花期之前生育進程較燕麥和青稞提前3～5 d，乳熟期開始生育期較燕麥和青稞推遲1～2 d。冬性飼用小黑麥抽穗期較春播作物提前10～15 d，乳熟期提前9～12 d，整個生育期冬性飼用小黑麥累積GDD 較春播作物減少32.1～84.4 ℃。

表2 不同飼用麥類作物生育期、累計生長天數和累計積溫（GDD）Table 2 The growth period，accumulative growth days and accumulative GDD（growing degree-days）for different cereal-grain forages

2.2 不同飼用麥類作物的生物量積累動態

從不同生育期下生物量積累來看，7 類飼用麥類作物生物量積累隨著生育期進程整體呈現逐漸升高趨勢（圖2），基本符合logistics 曲線，即拔節期至乳熟期生物量日積累速率快，乳熟期至蠟熟期增長變緩。7 類飼用麥類作物平均生物量積累從拔節期的2.72×103kg·hm?2增長到蠟熟期的10.19×103kg·hm?2，增長幅度達到274.63%，其中冬小麥增長幅度最大，達到376.08%，而黑麥增長幅度最少，為188.84%。冬性飼用小黑麥、糧飼兼用型小黑麥、燕麥和春性飼用小黑麥乳熟期和蠟熟期生物量積累差異不顯著，但均顯著高于拔節期至開花期生物量積累；黑麥乳熟期生物量積累與開花期和蠟熟期差異不顯著，但均顯著高于拔節期至抽穗期生物量積累；冬小麥拔節期和孕穗期生物量積累差異不顯著，從孕穗期至蠟熟期生物量積累均顯著增加（P＜0.05）；青稞蠟熟期生物量積累與抽穗期、開花期和乳熟期差異均不顯著，但顯著高于拔節期和孕穗期。

同一生育期下冬性飼用小黑麥的生物量均顯著高于其他6 類麥類作物（P＜0.05），在拔節期至蠟熟期比其他6 類作物生物量積累分別提高23.0%～111.2%，31.7%～116.6%，56.5%～81.4%，36.9%～61.1%，48.9%～92.3%，26.1%～102.5%。拔節期燕麥生物量最低，顯著低于其他6 類麥類作物（P＜0.05），孕穗期和抽穗期冬小麥生物量最低，均顯著低于冬性飼用小黑麥，開花期燕麥生物量最低，顯著低于黑麥和冬性飼用小黑麥，而乳熟期和蠟熟期青稞生物量最低。

由于不同飼用麥類作物生育期進程不同，導致不同飼用麥類作物達到相同生育期的日期不一致。因此，按照時間順序對麥類作物不同生育期的生物量積累（圖2 中數據）再進行分析（圖3）。從圖3 看出，每類飼用麥類作物生物量積累隨著時間的變化趨勢和按照生育期的分析結果（圖2）基本一致，同樣呈現逐漸升高趨勢，且符合logistics 曲線。同一日期下比較7 類麥類作物，3月底之前，除黑麥外其他6 類麥類作物均未進入拔節期，4月中下旬開始，同一日期下冬性小黑麥生物量積累顯著高于其他6 類麥類作物，和按照生育期的分析結果（圖2）基本一致。

圖2 不同飼用麥類作物生物量積累動態Fig. 2 Biomass accumulation dynamics of different cerealgrain forages

圖3 不同飼用麥類作物生物量積累動態Fig. 3 Biomass accumulation dynamics of different cerealgrain forages

2.3 不同飼用麥類作物營養成分的動態變化

2.3.1 粗蛋白含量 7 類飼用麥類作物粗蛋白含量均隨著生育期進程呈現逐漸降低趨勢（圖4A）。黑麥、冬性飼用小黑麥、冬小麥、糧飼兼用型小黑麥和青稞的粗蛋白含量從拔節期至蠟熟期均顯著降低（P＜0.05），燕麥和春性飼用小黑麥粗蛋白含量從拔節期至蠟熟期也表現出相同趨勢（P＜0.05），但抽穗期、開花期粗蛋白含量差異均不顯著。黑麥、冬性飼用小黑麥、冬小麥、糧飼兼用型小黑麥、燕麥、青稞和春性飼用小黑麥的蠟熟期與拔節期相比，粗蛋白含量分別降低了60.3%、62.6%、65.3%、66.5%、57.9%、64.3% 和60.8%。

對比同一生育期下7 類麥類作物粗蛋白含量，結果顯示（圖4A），拔節期和孕穗期均以冬小麥粗蛋白含量最高，顯著高于黑麥、冬性飼用小黑麥和春性飼用小黑麥（P＜0.05），拔節期和孕穗期分別比黑麥、冬性飼用小黑麥和春性飼用小黑麥平均提高8.4%和13.5%。抽穗期冬性飼用小黑麥粗蛋白含量顯著低于黑麥和冬小麥（P＜0.05），顯著高于春性飼用小黑麥（P＜0.05），與糧飼兼用型小黑麥和青稞差異不顯著。開花期冬性飼用小黑麥和其他6 類飼用麥類的粗蛋白含量均差異不顯著。乳熟期冬性飼用小黑麥粗蛋白含量顯著低于冬小麥，但和其他5 類飼用麥類作物差異不顯著。蠟熟期燕麥粗蛋白含量顯著高于其他6 類飼用麥類，其他6 類麥類作物粗蛋白含量在蠟熟期差異不顯著。

2.3.2 淀粉含量 7 類飼用麥類作物淀粉含量均在蠟熟期達到最大值，除燕麥乳熟期和蠟熟期淀粉含量差異不顯著外，其他6 類作物蠟熟期淀粉含量均顯著高于其他幾個生育期（P＜0.05）（圖4B）。冬小麥、小黑麥（冬性飼用小黑麥、糧飼兼用型小黑麥和春性飼用小黑麥）淀粉含量從拔節期至開花期逐漸降低（P＜0.05），乳熟期至蠟熟期顯著升高，且均顯著高于拔節期（P＜0.05），燕麥和青稞淀粉含量從拔節期至孕穗期逐漸降低，孕穗期后逐漸升高（P＜0.05）。

對比同一生育期下7 類麥類作物淀粉含量，拔節期至開花期均以燕麥淀粉含量最高，除拔節期春性飼用小黑麥、孕穗期冬小麥、開花期青稞外，拔節期至開花期之間相同生育期下燕麥淀粉含量均顯著高于其他幾類麥類作物（P＜0.05）；乳熟期青稞淀粉含量最高，與燕麥和冬小麥差異不顯著，均顯著高于其他4 類麥類作物（P＜0.05）；蠟熟期以冬小麥淀粉含量最高，顯著高于其他6 類麥類作物（P＜0.05）。拔節期春播麥類作物的淀粉含量顯著高于秋播飼用麥類作物（P＜0.05），燕麥的淀粉含量最高，達到9.3%，黑麥的淀粉含量最低，只有2.5%。蠟熟期冬小麥的淀粉含量最高，顯著高于其他6 類麥類作物，高出14.0%～133.9%。

2.3.3 可溶性糖含量 7 類麥類作物可溶性糖含量隨著生育期進程的變化趨勢顯示（圖4C），春播作物（燕麥、青稞和春性飼用小黑麥）和糧飼兼用型小黑麥的可溶性糖含量均在蠟熟期達到最大值，且分別顯著高于其他生育期（P＜0.05），但燕麥蠟熟期可溶性糖含量與孕穗期和乳熟期差異不顯著；黑麥和冬性飼用小黑麥可溶性糖含量均在乳熟期達到最大值，且顯著高于其他生育期；冬小麥可溶性糖含量同樣在乳熟期最高，顯著高于拔節期至開花期，但和蠟熟期差異不顯著。

圖4 不同飼用麥類作物全株營養成分含量及噸干物質產奶量變化動態Fig.4 Dynamics of nutrient content in whole plant and milk yield per ton dry matter of different cereal-grain forages

同一生育期下7 類麥類作物可溶性糖含量變化趨勢顯示，在拔節期以及抽穗期至蠟熟期，冬小麥可溶性糖含量均最高，除拔節期和蠟熟期與春性飼用小黑麥差異不顯著外，其他每個生育期均顯著高于其他6 類麥類作物（P＜0.05）。而孕穗期春性飼用小黑麥可溶性糖含量最高，顯著高于除燕麥之外的其他5 類麥類作物（P＜0.05）。

2.3.4 酸性洗滌纖維（ADF）和中性洗滌纖維（NDF）含量 7 類麥類作物ADF 含量從拔節期至開花期均呈現逐漸升高趨勢（圖4D），除個別生育期外（冬性飼用小黑麥、冬小麥、燕麥的抽穗期與開花期、燕麥和青稞的孕穗期與抽穗期、糧飼兼用型小黑麥的拔節期與孕穗期），每個生育期均差異顯著（P＜0.05）。開花期至乳熟期7 類麥類作物ADF 含量均呈現下降趨勢，除燕麥外均差異顯著（P＜0.05）。乳熟期至蠟熟期除冬性飼用小黑麥的ADF 含量顯著升高外（P＜0.05），其他6 類麥類作物的ADF 含量均差異不顯著。同一生育期下7 類麥類作物ADF 含量變化結果顯示，拔節期冬性飼用小黑麥和糧飼兼用型小黑麥的ADF 含量顯著高于其他5 類麥類作物（P＜0.05）；孕穗期至開花期冬性飼用小黑麥的ADF 含量顯著高于其他6 類麥類作物（P＜0.05）；乳熟期除冬小麥ADF 顯著低于其他6 類麥類作物外（P＜0.05），其他6 類麥類作物ADF 差異不顯著。蠟熟期黑麥、冬性飼用小黑麥和燕麥的ADF 含量顯著高于其他4 類麥類作物（P＜0.05）。

7 類麥類作物NDF 含量從拔節期至抽穗期均呈現逐漸升高趨勢（圖4E），且均差異顯著（P＜0.05）。抽穗期至開花期除黑麥、糧飼兼用型小黑麥和青稞NDF 含量顯著升高外，其他4 類麥類作物NDF 含量略有升高，但差異不顯著。開花期至乳熟期除燕麥NDF 含量差異不顯著外，其他6 類麥類作物NDF 含量均顯著下降（P＜0.05）。乳熟期至蠟熟期7 類麥類作物的NDF 含量均差異不顯著。對比同一生育期下不同麥類作物，拔節期冬性飼用小黑麥的NDF 含量顯著高于其他6 類麥類作物，高4.1%～32.6%。孕穗期冬性飼用小黑麥的NDF 含量顯著高于除黑麥外的其他5 類麥類作物，較最低的冬小麥高15.4%。抽穗期冬性飼用小黑麥的NDF 含量達到58.4%，顯著高于除燕麥和春性小黑麥外的其他4 類麥類作物。開花期和乳熟期冬小麥的NDF 含量顯著低于其他6 類麥類作物，而其他6 類麥類作物差異不顯著。蠟熟期冬性飼用小黑麥NDF 含量與黑麥、燕麥和青稞差異不顯著，顯著高于冬小麥、糧飼兼用型小黑麥和春性飼用小黑麥。

2.3.5 營養品質綜合分析 采用Milk 2006，綜合營養品質所有單一指標折算成噸干物質產奶量，對營養品質進行綜合分析，結果見圖4F。從7 類麥類作物不同生育期噸干物質產奶量變化趨勢來看，黑麥、冬性飼用小黑麥、冬小麥、燕麥和青稞噸干物質產奶量從拔節期至抽穗期均顯著下降（P＜0.05），抽穗期至開花期差異不顯著；糧飼兼用型小黑麥和春性飼用小黑麥噸干物質產奶量從拔節期至開花期均顯著下降（P＜0.05）；除黑麥外，其他6類麥類作物噸干物質產奶量從開花期至乳熟期均顯著提高（P＜0.05）；冬性飼用小黑麥噸干物質產奶量從乳熟期到蠟熟期顯著下降（P＜0.05），黑麥、冬小麥、燕麥和青稞差異不顯著，而糧飼兼用型小黑麥和春性飼用小黑麥反而顯著提高。

對比同一生育期下不同麥類作物，拔節期冬性飼用小黑麥噸干物質產奶量與冬小麥、糧飼兼用型小黑麥和春性飼用小黑麥差異不顯著，但顯著低于黑麥、燕麥和青稞；孕穗期冬性飼用小黑麥噸干物質產奶量最低，顯著低于其他6 類麥類作物（P＜0.05）；抽穗期冬性飼用小黑麥噸干物質產奶量顯著低于除燕麥之外的其他5 類麥類作物，較其他5 類麥類作物降低10.5%～19.4%；開花期冬性飼用小黑麥噸干物質產奶量與糧飼兼用型小黑麥和春性飼用小黑麥差異不顯著，但顯著低于其他4 類麥類作物，較其他4 類麥類作物降低9.2%～20.2%；乳熟期冬性飼用小黑麥噸干物質產奶量除顯著低于冬小麥外，和其他5 類麥類作物差異不顯著，較冬小麥降低12.6%；蠟熟期冬性飼用小黑麥噸干物質產奶量與黑麥、燕麥和青稞差異不顯著，但顯著低于冬小麥、糧飼兼用型小黑麥和春性飼用小黑麥，分別降低19.4%、15.7%和18.8%。

2.4 飼用麥類作物生物量積累及營養品質動態的綜合分析

采用hm2產奶量對飼用麥類作物積累單位面積生物量產出和營養品質進行綜合分析，評價不同飼用麥類作物的綜合產出的動態變化。從不同生育期hm2產奶量變化趨勢來看，7 類麥類作物hm2產奶量隨著生育期進程呈現逐漸升高趨勢（圖5）。黑麥hm2產奶量在乳熟期最高，但與抽穗期、開花期和蠟熟期差異不顯著，顯著高于拔節期和孕穗期；冬性飼用小黑麥hm2產奶量在乳熟期達到最大值，顯著高于其他生育期；冬小麥、糧飼兼用型小黑麥和春性飼用小黑麥hm2產奶量在蠟熟期達到最大值，顯著高于其他生育期；燕麥和青稞hm2產奶量在乳熟期和蠟熟期差異不顯著，但顯著高于其他生育期。冬性飼用小黑麥乳熟期hm2產奶量為17.79×103kg Milk·hm?2，分別比拔節期、孕穗期、抽穗期、開花期和蠟熟期高201.0%、114.9%、67.9%、75.0%和9.7%。

圖5 不同飼用麥類作物hm2產奶量變化動態Fig. 5 Dynamics of milk yield per hectare of different cerealgrain forages

對比同一生育期下不同麥類作物，拔節期至蠟熟期均以冬性飼用小黑麥hm2產奶量最高，且顯著高于同一生育期下的其他6 類麥類作物（P＜0.05），個別生育期除外（與孕穗期的黑麥以及蠟熟期的冬小麥差異不顯著）。從拔節期至蠟熟期冬性飼用小黑麥平均hm2產奶量較其他6 類麥類作物分別提高40.0%、30.8%、41.9%、63.3%、63.5%、38.1%。

3 討論

3.1 不同飼用麥類作物生長發育進程

飼用麥類作物作為飼草利用，其收獲時期比較寬泛。Helsel 等［26］認為黑麥最佳收獲期在抽穗期，為下茬復種提供了充足的時間，冬小麥、燕麥和青稞可在乳熟期至蠟熟早期收獲，取決于牲畜缺草料的時期和對飼草質量的要求，但同樣以不影響下茬作物種植為主。Coblentz 等［13］認為對于哺乳期奶牛來說，飼用小黑麥的最佳收獲期在孕穗期，此時期收獲既具備較高的營養價值，且不影響下茬作物種植，對于其他類型牲畜，小黑麥作為飼草的收獲時間更加靈活。Nadeau［27］考慮到可消化有機物的最大產量和最佳青貯品質，建議在蠟熟早期收獲小黑麥、小麥或青稞。本試驗結果顯示秋播飼用麥類作物生育期早于春播飼用麥類作物，華北平原秋播飼用麥類作物一般在4月中下旬進入孕穗期，5月中下旬進入乳熟期，比同一生育期的春播飼用麥類作物提前9～12 d。另外，秋播飼用麥類作物在冬季還可增加地表覆被，減少沙塵，具備一定的生態效益［28］，從這兩方面考慮，秋播飼用麥類作物在華北平原區較春播飼用麥類作物更具優勢。從多年平均GDD 積累來看，試驗地位于華北中部，從10月15日到次年5月20日累計GDD 達到940 ℃左右，到次年5月底累計GDD 達到1100 ℃左右。冬性飼用小黑麥一般10月中旬播種，次年5月20日可達到乳熟期，需要GDD 為870～970 ℃；燕麥、青稞和春性飼用小黑麥一般春季3月初播種，達到乳熟期需要GDD 應在1000 ℃左右，而從3月初至6月10日左右累計GDD 才能達到1000 ℃左右，而在華北平原區，玉米的最佳播期為6月5?15日，若春播燕麥、青稞和春性飼用小黑麥在乳熟期收獲，會影響下茬主要作物玉米種植。盡管春播飼用麥類作物也可提前收獲，但生物量積累將顯著降低（圖2）。

3.2 不同飼用麥類作物生物量積累動態

生物量積累是作物產量形成的基礎，定量分析生物量積累動態變化是揭示作物產量形成的重要內容［29］。Edmisten 等［10］研究了燕麥、青稞、小麥和黑麥不同生育期生物量積累動態，結果顯示幾種作物的生物量在乳熟期之前逐漸增加，乳熟期后生物量略有增加或持平。在本研究中，不同飼用麥類作物生物量在乳熟期之前均處于快速增長階段，從乳熟期到蠟熟期生物量積累減緩，符合logistics 曲線。以冬性飼用小黑麥為例，其從拔節期到乳熟期生物量積累從4.0×103kg·hm?2增加到15.0×103kg·hm?2，增長了11.0×103kg·hm?2，而從乳熟期到蠟熟期生物量積累差異不顯著，與Edmisten 等［10］的研究結果一致。

Nadeau［27］在瑞典的研究結果顯示，從乳熟早期到蠟熟早期，小黑麥、青稞、小麥和燕麥的干物質產量呈上升趨勢，平均增加了20%。小麥在乳熟早期的干物質產量比燕麥、青稞和小黑麥平均高12.5%，而在蠟熟早期，小黑麥的干物質產量比小麥、青稞和燕麥平均高10.1%。Geren［11］在土耳其的研究表明，飼用麥類作物（小黑麥、燕麥、青稞、小麥和黑麥）生物量均隨著收獲期的推遲而增加，且在抽穗早期、乳熟期和蠟熟中期收獲時，小黑麥和燕麥生物量均高于青稞、小麥和黑麥。而Keles 等［12］在土耳其從4月18日開始每隔7 d 對5 種麥類作物（青稞、小麥、黑麥、小黑麥和燕麥）測產1 次，結果顯示在相同時間黑麥的生物量均高于其他4 類麥類作物（6月6日除外，該日期燕麥生物量最高）。本研究結果顯示，7 類麥類作物生物量從拔節期至蠟熟期呈逐漸增加趨勢，與Nadeau［27］研究結果一致，且同一生育期下，冬性飼用小黑麥的生物量均顯著高于其他6 類麥類作物（圖2），從拔節期至蠟熟期較其他6 類麥類作物平均提高62.3%、55.9%、65.5%、53.3%、68.4%和62.8%，這與Nadeau［27］結果不同。飼用麥類作物生物量積累和降水量［30］、GDD［13］等氣候因子有關，不同生態區域因氣候因子差異導致麥類作物產量存在差異，在華北平原區，冬性飼用小黑麥在生物量積累方面優勢明顯。

3.3 不同飼用麥類作物營養成分積累動態

不同飼用麥類作物營養成分含量動態比較來看，Keles 等［12］每類作物選擇1 個品種，研究結果顯示，拔節期以后小黑麥、小麥和燕麥的營養品質優于青稞和黑麥，Nadeau［27］每類作物選擇1 個品種，研究認為蠟熟早期青稞和小黑麥比燕麥和小麥具有更高的營養成分含量、消化率和更好的發酵特性。Cherney 等［17］每類作物選擇2 個品種，研究顯示，青稞在孕穗期收獲，其NDF、ADF 和木質素含量低于燕麥、小黑麥和小麥。本研究結果顯示，拔節期春播燕麥、青稞和春性飼用小黑麥的飼草品質優于秋播的黑麥、冬性飼用小黑麥、冬小麥和糧飼兼用型小黑麥，表現在CP 和淀粉含量高，而ADF 和NDF 含量低。從孕穗期至蠟熟期的營養成分含量來看，冬小麥優于其他6類飼用麥類作物，表現在CP、淀粉和WSC 含量高，ADF 和NDF 含量低，其他6 類麥類作物差異不顯著，僅是定性的模糊判斷，與Keles 等［12］的研究結果基本一致，與Nadeau［27］略有不同。

Keles 等［12］研究顯示，隨著生育進程推進，飼用麥類作物產量提高的同時，往往會導致CP 含量降低，纖維含量升高，且不同種類間差異較大。Coblentz 等［1］也認為飼用麥類作物在分蘗期和拔節期具有較高的營養價值。本研究的結果與其一致。Keles 等［12］的研究認為，隨著飼用麥類作物進入抽穗期，淀粉含量逐漸增加，NDF 和ADF 含量略有下降。本研究結果顯示，飼用麥類作物從抽穗期至乳熟期，CP 含量逐漸降低，淀粉和WSC 含量逐漸升高，ADF 和NDF 含量從抽穗期至開花期逐漸升高，開花期達到最大值，但開花期至乳熟期逐漸降低，原因可能是隨著淀粉及WSC 含量在全株中占比提高，導致ADF 和NDF 含量相應下降。

飼用麥類作物飼用品質是一個綜合性狀，由多個營養成分指標組成，將所有指標綜合在一起，對飼用麥類作物的飼用品質進行評價更加科學。Cherney 等［17］利用可消化干物質（digestible dry matter，DDM）對青稞、小麥、小黑麥和燕麥進行了營養品質評價；王運濤等［31］利用飼草相對價值和飼草相對質量對冀西北地區21 個燕麥品種營養品質進行了綜合評價；目前綜合評價飼用麥類作物飼用品質的方法，尚無統一標準。Milk 2006 是美國研發的一種青貯玉米產奶凈能快速計算模型，該評價方法因綜合了青貯玉米較多的飼用品質指標，并考慮了NDF 消化率，比較科學合理。本試驗借用Milk 2006 計算7 類麥類作物不同生育期下的噸干物質產奶量，對不同飼用麥類作物各生育期的飼用品質進行了評價。從噸干物質產奶量來看，從孕穗期開始冬小麥要優于其他6 類麥類作物，冬性飼用小黑麥從抽穗期開始噸干物質產奶量和春播麥類作物差異不明顯。Milk 2006 是針對奶牛的一種飼料評價標準，飼用麥類作物針對其他牲畜利用，該評價方法可能并不合適，找到一種適用所有牲畜的飼用麥類作物飼用品質綜合評價方法還需要進一步探討。

3.4 飼用麥類作物生物量和營養成分綜合評價方法探討

用產量和飼用品質評價不同飼用麥類作物時，前人研究只是綜合兩類指標的模糊評判，并沒有量化后進行方差分析。把不同飼用麥類作物生物產量和飼用品質有效結合，并運用可量化的綜合評價方法，應該是評價不同飼用麥類作物的最佳方法。本研究借用Milk 2006 計算的不同飼用麥類作物噸干物質產奶量，結合實測的生物產量，計算出不同飼用麥類作物hm2產奶量，并對hm2產奶量進行方差分析，從而對不同飼用麥類作物進行了綜合量化評價。結果顯示，同一生育期下冬性飼用小黑麥hm2產奶量顯著高于其他6 類麥類作物，冬性飼用小黑麥以乳熟期hm2產奶量最高，達到17.79×103kg Milk·hm?2，顯著高于其他生育期。但是，Milk 2006 只是從奶牛角度對青貯玉米生物產量和飼用品質的一種綜合評價方法，對產肉動物來講并不合適，且對麥類作物是否合適也需要探討。

Keles 等［12］在比較青稞、小麥、黑麥、小黑麥和燕麥5 類作物時提到其研究結果不適用于其他氣候條件，即區域性對物種之間的生物量積累和營養成分變化影響較大。華北平原目前還沒有關于不同飼用麥類作物生物量積累和營養成分變化方面的研究，盡管張利等［16］在山東開展了冬小麥生物量積累和營養成分變化方面的研究，但只是對比了同一類作物的不同品種之間的差異。因此若想明確華北平原區飼用麥類作物的優勢種類，尚需在該區開展相關研究。因受氣候條件、栽培管理措施等影響明顯，比較不同物種之間生物量和飼用品質的差異性較為復雜。因此，本試驗連續開展了2年的田間試驗，且為了規避同一物種不同品種之間帶來的誤差，本試驗選擇了當地適宜的3 個代表性品種，利用3 個品種的平均值來代表該物種，這也是本研究區別于前人研究的地方。試驗在開展過程中也存在一些問題需要探討，如對生物產量的測定，采取每次取樣100 株，根據種植密度和100 株的生物量，再計算出hm2生物產量；還有在測定不同麥類作物營養成分時，采用了近紅外光譜方法，該方法或許在業內尚未得到普遍認可。因此可能存在一定的系統誤差，但對探討麥類作物的生物量積累和營養成分變化規律影響不大。

4 結論

在華北平原，秋播麥類作物（黑麥、冬性飼用小黑麥、冬小麥和糧飼兼用型小黑麥）生育期早于春播麥類作物（燕麥、青稞和春性飼用小黑麥）。飼用麥類作物生物量積累隨著生育期進程均呈現逐漸升高趨勢，拔節期至乳熟期生物量積累速率快，乳熟期至蠟熟期增長變緩，達到最大值；同一生育期下冬性飼用小黑麥的生物量均顯著高于其他6 類麥類作物。飼用麥類作物的粗蛋白含量均隨著生育期進程呈現逐漸下降趨勢；淀粉含量在開花期之前變化不大，之后逐漸升高，蠟熟期達到最大值；可溶性糖含量在開花期之前同樣變化不明顯，開花期至乳熟期顯著升高，乳熟期至蠟熟期趨于穩定或略有下降；酸性洗滌纖維和中性洗滌纖維含量變化趨勢一致，從拔節期至開花期呈現逐漸升高趨勢，開花期至乳熟期逐漸降低，乳熟期至蠟熟期趨于穩定或略有上升。利用Milk 2006 對麥類作物飼草品質進行綜合評價顯示，冬性飼用小黑麥噸干物質產奶量從孕穗期至蠟熟期顯著低于冬小麥，和燕麥差異不顯著。冬性飼用小黑麥拔節期至乳熟期噸干物質產奶量比冬小麥平均降低13.6%。綜合評價生物量和飼草品質及生育期，冬性飼用小黑麥拔節期至蠟熟期平均hm2產奶量較其他6 類麥類作物提高30.8%～63.5%，是華北平原區適宜推廣種植的飼用麥類作物種類。