甜高粱-玉米復(fù)種與混合青貯對生物量和青貯品質(zhì)的影響

孫健雄，劉興華，程芳梅，施 洋，于愛華，高 進(jìn)，陸鎮(zhèn)威，韓 軒，姜 鵬，王海洋，陳應(yīng)江，楊 華，王 為

（江蘇沿海地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所/現(xiàn)代作物生產(chǎn)省部共建協(xié)同創(chuàng)新中心，江蘇鹽城 224002）

隨著現(xiàn)代畜牧業(yè)的加速發(fā)展，過分依賴進(jìn)口優(yōu)質(zhì)飼料成為當(dāng)今產(chǎn)業(yè)所關(guān)注的“卡脖子”問題。目前，優(yōu)質(zhì)青粗飼料的生產(chǎn)正面臨著飼料技術(shù)支撐不夠、飼喂技術(shù)亟待優(yōu)化、營養(yǎng)協(xié)調(diào)不充分及農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合不足等關(guān)鍵產(chǎn)業(yè)問題，這些問題的存在進(jìn)一步削弱了本土優(yōu)質(zhì)青粗飼料的產(chǎn)業(yè)競爭力。甜高粱（飼用高粱）屬于普通高粱變種，其生物產(chǎn)量高、莖稈富含糖分、養(yǎng)分含量高于玉米，同時(shí)又具有強(qiáng)抗病性、廣適應(yīng)性等特性，在草食畜牧業(yè)中具有廣泛應(yīng)用[1]。在美國東北部，褐色中脈高粱與蘇丹草雜交種就曾被用作青貯玉米的替代品進(jìn)行研究[2]。在江蘇沿海地區(qū)，因土壤鹽分高、貧瘠等特點(diǎn)對農(nóng)作物生長影響較大，種植玉米易致產(chǎn)量低、品質(zhì)差，從而為耐鹽、耐瘠薄且營養(yǎng)豐富的甜高粱種植提供了廣闊的空間。

青貯作為一種保存和開發(fā)飼料資源、提高飼料利用率、發(fā)展節(jié)糧型畜牧業(yè)的有效手段，已在玉米、燕麥和甜高粱中得到了廣泛的應(yīng)用[1,3]。青貯飼料是在厭氧條件下，原料中的糖分通過物料中乳酸菌發(fā)酵產(chǎn)生乳酸等有機(jī)酸，抑制有害微生物的活動，從而實(shí)現(xiàn)長期保存的青綠飼料[1]。青貯的主要目的是在貯藏過程中最大限度地降低營養(yǎng)損失，并保持飼料青綠多汁的狀態(tài)，使其在飼料短缺期間可作為優(yōu)質(zhì)粗飼料提供給草食動物，以避免生產(chǎn)的季節(jié)性限制，同時(shí)大幅提高青粗飼料的利用率。近年來，青貯飼料已經(jīng)在全世界范圍內(nèi)成為包括奶牛和肉牛等反芻動物日糧中最重要的組成部分。對甜高粱與玉米的青貯研究，前人也進(jìn)行了一定程度的探索。李春喜等通過開展甜高粱、玉米及甜高粱與玉米、麥稈分別混合青貯進(jìn)行品質(zhì)感官評定與等級劃分等比較研究，認(rèn)為各飼料青貯處理后感官評定得分與等級劃分均為良好，確認(rèn)了甜高粱是優(yōu)質(zhì)飼料作物[3]。李俊等通過對比試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，青貯甜高粱飼草飼喂奶牛比青貯玉米秸稈飼喂每頭可多產(chǎn)奶約1.62 kg/d[4]。邰發(fā)紅等研究發(fā)現(xiàn)，青貯全株玉米組比青貯甜高粱組可使牛日增重高0.09 kg，營養(yǎng)成分分析表明，甜高粱青貯的營養(yǎng)價(jià)值略低于全株玉米青貯[5]。盡管前人對于青貯甜高粱和青貯玉米飼喂進(jìn)行了詳盡的比較分析，但所得結(jié)果并非一致，且將甜高粱和玉米混合青貯飼喂的相關(guān)研究仍不夠充分。

在我國華北和西北地區(qū)，甜高粱和玉米的種植、青貯有較好的技術(shù)集成，但鮮見南方沿海地區(qū)將甜高粱和玉米2 者結(jié)合起來進(jìn)行“混種收、混青貯、混飼喂”（3 混）集成。近年來，為響應(yīng)國家“糧改飼”戰(zhàn)略，針對“種養(yǎng)加結(jié)合、農(nóng)牧一體化”需求，圍繞江蘇沿海地區(qū)甜高粱和玉米“種收”—“青貯”—“飼喂”各環(huán)節(jié)，研發(fā)集成了3H（3 混）技術(shù)模式，通過種植、養(yǎng)殖、裝備、農(nóng)經(jīng)等學(xué)科交叉、產(chǎn)業(yè)鏈延伸、上下游協(xié)作，聚焦綠色輕簡栽培、農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合、青貯飼喂等產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵技術(shù)，旨在為增強(qiáng)江蘇省特糧特經(jīng)和草食畜牧業(yè)高質(zhì)量綠色發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 供試材料與種植設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2019—2020 年在江蘇沿海地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所鹽東試驗(yàn)基地（120.202°E、33.419°N）進(jìn)行。土壤為潮鹽土，pH 值8.36，水溶性鹽總量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同）為0.68 g/kg，土壤有機(jī)質(zhì)含量16.68 g/kg，全氮含量1.02 g/kg，有效磷含量10.28 mg/kg，速效鉀含量129.25 mg/kg。

供試甜高粱品種采用中科甜F968（中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所提供），玉米品種采用蘇玉29（江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院糧食作物研究所提供）。種植面積總計(jì)約20 000 m2，播種方式：1）直播，2 者1∶1 混種6 670 m2，行比4∶4；2）2 者單種各6 670 m2，行比6∶6。甜高粱行距60 cm，株距15 cm，田間密度約為7 000 穴/667 m2；玉米行距60 cm，株距22 cm，田間密度約為5 000 穴/667 m2。同種作物混種與單種播期、密度（行株距）、水肥等田間管理均一致。具體設(shè)計(jì)示意圖見圖1。

圖1 甜高粱與玉米混種與單種模式示意圖

1.2 收獲方式

甜高粱與玉米混種采用機(jī)械裝備混種混收模式。在甜高粱籽粒乳熟至蠟熟期并在全株含水量達(dá)60%～70%時(shí)收獲。另外，由于甜高粱莖稈角質(zhì)化、木質(zhì)化程度較重，采用帶有“拉絲”功能的收割機(jī)裝備CLAAS JAGUAR 950 自走式青貯飼料收割機(jī)（克拉斯，規(guī)格：9 m×3.5 m×3.8 m，德國）進(jìn)行收割。該機(jī)器自重15 t，效率是150 t/h，對作物倒伏狀況有一定的適應(yīng)性。將甜高粱鍘碎（長度0.5～1.5 cm，角質(zhì)化、木質(zhì)化的秸稈拉絲后變得松軟，易于牛羊采食）。玉米青貯收割期確定統(tǒng)一收獲標(biāo)準(zhǔn)：全株干物質(zhì)含量達(dá)到28%以上，玉米的乳線達(dá)到1/2 以上，部分玉米籽粒出現(xiàn)凹坑。甜高粱與玉米單種以同種機(jī)械進(jìn)行單收。

1.3 裹包青貯

利用裹包青貯（裹包大小400～500 kg）發(fā)酵方式進(jìn)行甜高粱單獨(dú)青貯、玉米單獨(dú)青貯和甜高粱+玉米以體積比1∶1 方式混合青貯3 組試驗(yàn)，約4個(gè)月后，抽樣檢查青貯料發(fā)酵情況，以青貯料呈黃綠色、松軟、有濃郁酸香味，pH 值3.8～4.5 時(shí)為佳。最后進(jìn)行青貯飼料品質(zhì)的分析測定，以檢驗(yàn)各青貯指標(biāo)和參數(shù)，分析甜高粱、飼用玉米以及混合青貯的工藝效果。

1.4 青貯料樣品品質(zhì)測定

青貯料樣品品質(zhì)測定由杭州愛科檢測實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，使用鼓風(fēng)干燥箱將青貯料樣品于60 ℃烘干，隨后使用UDY 旋風(fēng)磨（過1 mm 篩）對樣品進(jìn)行粉碎處理。使用FOSS DS2500F 儀器對樣品進(jìn)行掃描，并采用近紅外檢測方法對營養(yǎng)成分進(jìn)行預(yù)測。樣品在裝入樣品杯之前必須至少攪拌10 次（或視覺上達(dá)到均勻）。將樣品加入樣品杯中，使樣品完全覆蓋樣品杯掃描窗口表面，進(jìn)行掃描。飼料產(chǎn)品及理論乳產(chǎn)量等數(shù)據(jù)均基于美國Dairy One 實(shí)驗(yàn)室近紅外數(shù)據(jù)庫模型分析。

1.5 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析

采用Excel 2019、SPSS 22.0 等軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 甜高粱-玉米混種與單種的比較

作為C4 植物的甜高粱-玉米混種與單種結(jié)果見表1。中科甜438 平均株高達(dá)到401.3 cm，鮮產(chǎn)量（質(zhì)量，下同）達(dá)到6.2 t/ 667 m2，干質(zhì)量達(dá)到1.73 t/667 m2，水份達(dá)約72%；蘇玉29 平均株高為235.6 cm，鮮產(chǎn)量達(dá)到2.8 t/ 667 m2，干質(zhì)量達(dá)到0.97 t/667 m2，水份達(dá)約65%。在單種情況下，甜高粱株高為玉米的1.7 倍，產(chǎn)量是2.21 倍，干質(zhì)量是1.78 倍，充分體現(xiàn)了甜高粱生物量較大的優(yōu)勢。在混種情況下，甜高粱與玉米的株高均較單種有所降低，其中甜高粱降低了3.0%，玉米降低了0.8%；鮮產(chǎn)量（4.8 t/667 m2）介于單種的甜高粱與玉米之間，略高于單種的甜高粱與玉米的平均產(chǎn)量（4.5 t/667 m2）；干質(zhì)量（1.50 t/667 m2）也略高于單種的甜高粱與玉米的平均干質(zhì)量（1.35 t/667 m2）。因此，從提高土地利用率和作物生物產(chǎn)量的角度考慮，可以以種植甜高粱來替代玉米。即使不全部替代，以甜高粱和青貯玉米1∶1 混種混收模式，鮮產(chǎn)量達(dá)到4.8 t/667 m2，干質(zhì)量達(dá)到1.50 t/667 m2，也優(yōu)于單種的玉米，且其豐富的營養(yǎng)更利于后續(xù)的青貯和飼喂利用。

表1 甜高粱-玉米混種與單種的生物量

此外，甜高粱和玉米復(fù)種模式可在一定程度上增強(qiáng)甜高粱的抗倒伏性、玉米的向光性和抗病性，還可提高土地利用率和收獲指數(shù)。隨著收獲機(jī)械裝備的配套與到位，通過2 者行比和田間布局調(diào)整可實(shí)現(xiàn)農(nóng)藝農(nóng)機(jī)的融合，如可以克拉斯農(nóng)機(jī)混收，減少混合種植與收獲的成本（圖2）。

圖2 克拉斯（德國）農(nóng)機(jī)收獲甜高粱與玉米

2.2 甜高粱-玉米混種與單種的青貯料品質(zhì)

甜高粱青貯、玉米青貯及混合青貯的飼料干物質(zhì)、粗蛋白、酸性洗滌纖維、中性洗滌纖維、淀粉、單糖、灰分、鈣含量等方面進(jìn)行比較的結(jié)果見表2。

表2 甜高粱-玉米混種與單種的青貯料品質(zhì)分析

不同青貯飼料間干物質(zhì)含量差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），其中：蘇玉29 青貯料干物質(zhì)含量最高（34.5%），其次為混合青貯（31.2%），最低為中科甜438 青貯料（27.9%）。粗蛋白含量以蘇玉29 青貯料中最高（2.9%），其次為混合青貯（2.1%）與中科甜438 青貯料（1.7%），后2 者青貯料粗蛋白含量差異不具統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。酸性洗滌纖維含量在不同青貯料間差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），其中：中科甜438 青貯料含量最高（21.2%），其次為混合青貯（11.5%），蘇玉29 青貯料最低（9.5%）。中性洗滌纖維含量以中科甜438 青貯料最高（21.2%），其次混合青貯（18.9%），蘇玉29 青貯料最低（14.3%），但是甜高粱的中性洗滌纖維含量與混合青貯中差異不具統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

淀粉含量以蘇玉29 青貯料最高（28.5%），其次是混合青貯（15.5%），中科甜438 青貯料最低（3.4%），混合青貯的淀粉含量與蘇玉29 青貯料的差異不具統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。脂肪含量以蘇玉29 青貯料最高（3.5%），其次是混合青貯（3.4%），中科甜438青貯料最低（3.0%），蘇玉29 青貯料脂肪含量與混合青貯料脂肪含量差異不具統(tǒng)計(jì)學(xué)意義?；曳趾恳蕴K玉29 青貯料最高（2.2%），其次是混合青貯（1.8%）、中科甜438 青貯料（1.7%），混合青貯料與中科甜438 青貯料差異不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義?；旌锨噘A與中科甜438 青貯料單糖含量相當(dāng)，均為0.7%，與蘇玉29 青貯料（僅有0.4%）差異具統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。泌乳凈能以蘇玉29 青貯料最高（0.5 Mcal/kg），但與混合青貯料差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，后者與中科甜438青貯料差異也無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。不同青貯飼料間鈣含量均較一致（0.1%），相互間差異也不具統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

從上述結(jié)果分析可知，混合青貯料的品質(zhì)指標(biāo)參數(shù)基本上均處于中科甜438 與蘇玉29 單獨(dú)青貯之間，在粗蛋白、中性洗滌纖維、淀粉、脂肪、灰分、單糖、沁乳凈能、鈣含量等方面與中科甜438 或蘇玉29 單獨(dú)青貯間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，僅在干物質(zhì)與酸性洗滌纖維含量方面與中科甜438 或蘇玉29 單獨(dú)青貯的具統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。因此，混合青貯料的品質(zhì)指標(biāo)參數(shù)表現(xiàn)得更加均衡，總體上優(yōu)于單獨(dú)青貯料。

通常青貯飼料中灰分含量越高，有機(jī)質(zhì)含量越低，則青貯飼料品質(zhì)越差。從表2 來看，中科甜438青貯料灰分含量顯著低于蘇玉29 青貯料，其含糖量又顯著高于蘇玉29 青貯料。青貯原料中含糖量高，可以為乳酸菌的活動直接提供充足的底物，使乳酸生成更加迅速，快速抑制雜菌的生長，從而奠定乳酸菌在發(fā)酵菌群中的優(yōu)勢地位。

2.3 青貯飼料理論乳產(chǎn)量

根據(jù)Dairy One 實(shí)驗(yàn)室近紅外數(shù)據(jù)庫模型分析，中科甜438 青貯料與蘇玉29 青貯料每噸干物質(zhì)的理論乳產(chǎn)量差異沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，但2 者混合青貯的每噸干物質(zhì)能使奶牛乳產(chǎn)量提升約200 kg，與2 者單獨(dú)青貯的差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（圖3），原因可能在于混合青貯較單獨(dú)青貯飼料中淀粉、纖維素、糖分、蛋白質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)更均衡、更全面，營養(yǎng)價(jià)值更高[6]。

圖3 甜高粱-玉米混種與單種青貯料產(chǎn)生的理論乳產(chǎn)量

3 討論與結(jié)論

青貯玉米是目前我國最主要的青貯飼料作物，但受限于冬季種植物影響，其兩季產(chǎn)量和品質(zhì)往往無法同時(shí)得到保證。甜高粱播種期長，可以一次播種多次收割，且具有抗逆性強(qiáng)、生物量大、莖稈含糖量高等特點(diǎn)而用于替代青貯玉米[7]。如李寧等研究發(fā)現(xiàn)青貯甜高粱的營養(yǎng)價(jià)值僅略低于青貯玉米，可代替青貯玉米作為飼料作物[8]。

本研究結(jié)果顯示，中科甜438 的株高及生物量均明顯高于蘇玉29；甜高粱與玉米1∶1 復(fù)種情況下，中科甜438 與蘇玉29 的株高均較單種有所降低，其中甜高粱降低了3.0%，玉米降低了0.8%；鮮產(chǎn)量介于單種的甜高粱與玉米之間，略高于單種的甜高粱與玉米的平均產(chǎn)量（4.5 t/667 m2），干質(zhì)量也略高于單種的甜高粱與玉米的平均干質(zhì)量（1.35 t/667 m2）；中科甜438 與蘇玉29 混合青貯在粗蛋白、中性洗滌纖維、淀粉、脂肪、灰分、單糖、沁乳凈能、鈣含量等方面與中科甜438 或蘇玉29 單獨(dú)青貯間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，僅在干物質(zhì)與酸性洗滌纖維含量方面與中科甜438 或蘇玉29 單獨(dú)青貯間的差異均具統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），混合青貯料營養(yǎng)物質(zhì)更均衡、更全面，價(jià)值更高。青貯飼料中灰分含量越高，青貯飼料的有機(jī)質(zhì)含量越低，則青貯飼料品質(zhì)越差。本研究中科甜438 青貯料灰分含量顯著低于蘇玉29（P＜0.05），也相應(yīng)降低了混合青貯料中的灰分含量，與李春喜等得出的結(jié)論[3]相同；而甜高粱青貯料中的含糖量顯著高于玉米，也相應(yīng)增加了混合青貯料中含糖量，青貯料中高糖分可以為乳酸菌發(fā)酵提供充足的底物，相比于傳統(tǒng)的玉米飼料適口性好，易消化[9]。纖維素含量對奶牛產(chǎn)奶量和牛奶成分影響較大，飼草纖維素含量過高，營養(yǎng)價(jià)值降低，中性洗滌纖維增加，采食量減少；酸性洗滌纖維含量高，消化率降低。本研究甜高粱單獨(dú)青貯時(shí)，其中性洗滌纖維與酸性洗滌纖維含量均較玉米高，且具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），但混合青貯后，青貯料中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量均有所下降，從而有助于提高青貯料的利用率與消化率。當(dāng)然，對于飼喂肉牛和肉羊來說，青貯料的纖維素是必不可少的。綜上所述，甜高粱和青貯玉米營養(yǎng)價(jià)值各有所長，通過2 者復(fù)種混收混合青貯可實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢互補(bǔ)，使?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)更均衡、更全面，價(jià)值更高，更有利于提高青貯料的飼用品質(zhì)。

綜上所述，甜高粱和青貯玉米的復(fù)種混收混合青貯模式既保證了飼草較高的生物量、較全面均衡的營養(yǎng)價(jià)值，又降低了飼喂成本，且有利于提高奶牛乳產(chǎn)量，不僅有望緩解青粗飼料供不應(yīng)求的現(xiàn)狀，而且還可提高作物復(fù)種指數(shù)和土地利用效率，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益與生態(tài)效益，應(yīng)用前景廣闊。