青貯玉米與拉巴豆套種對青貯玉米品質(zhì)及產(chǎn)量的影響

田應(yīng)學(xué)，馬培杰，李亞嬌，吳佳海，牟 瓊,3，熊文康，張忠貴，韓永芬,3

（1. 松桃苗族自治縣山地生態(tài)畜牧業(yè)發(fā)展中心，貴州 松桃 554100；2. 貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院草業(yè)研究所，貴州 貴陽 550006；3. 貴州金農(nóng)富平生態(tài)農(nóng)牧科技有限公司，貴州 松桃 554100；4. 思南縣畜牧發(fā)展中心，貴州 思南 565100）

在全國糧改飼政策下，青貯玉米(Zea mays)作為最主要的優(yōu)質(zhì)牧草在適宜種植區(qū)域被迅速推廣，青貯玉米品種眾多且營養(yǎng)價值不一，因此挑選適宜貴州地區(qū)種植的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)青貯玉米，是貴州畜牧業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略要求。拉巴豆(Dolichos lablab)，引種于澳大利亞，是熱帶和亞熱帶地區(qū)高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的豆科牧草，貴州屬亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候，拉巴豆目前已成為貴州地區(qū)種植的主要草種之一。拉巴豆作為豆科牧草，一般在秋季生長旺盛，屬于晚熟型作物，能耐短期霜凍和高溫，成為夏季和冬季空檔期的交替飼料[1-2]，同時還因其根瘤固氮、改良土壤、飼料加工等性能，被廣泛應(yīng)用于間作和套種其他作物，并作為輪茬作物來改善地力[3-4]。

間作套種的作物，植株應(yīng)能高矮搭配。苧麻(Boehmeria nivea)套種牧草可以降低雜草密度、物種豐富度指數(shù)和生物多樣性指數(shù)[5]。果園與牧草套種，因根系深度在空間上不重疊，所以不會出現(xiàn)營養(yǎng)競爭現(xiàn)象，套種的牧草產(chǎn)量盡管低于栽培草地的最低標準，但限制牧草生長高度、及時刈割，可使牧草品質(zhì)提升[6]。青貯玉米與紫花苜蓿(Medicago sativa)的套種，不僅可以提高群體受光面積，還可以增加土壤與根系的濕度和溫度，進而培肥地力[7]。李建剛等[8]研究表明，林農(nóng)林草的間作模式比起單一種植農(nóng)作物，長期經(jīng)濟效益顯著，在挖掘土地生產(chǎn)潛力的同時還能促進農(nóng)民增收增產(chǎn)，具有“長短結(jié)合、以短養(yǎng)長”的經(jīng)濟效果。果林及農(nóng)作物行間套種牧草，能夠持續(xù)改善土壤物理性狀，增加土壤孔隙度，增加牧草飼料的生產(chǎn)，改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境，種植兩年生或多年生牧草還可以降低田間管理成本[9-10]。

近年來，關(guān)于玉米套種花椰菜(Brassica oleracea)、魚腥草(Houttuynia cordata)、甘薯(Dioscorea esculenta)、馬鈴薯(Solanum tuberosum)等作物[11-12]，以及苧麻(Boehmeria nivea)、小麥(Triticum aestivum)等作物和果園中的香梨(Fragrant pear)、柑橘(Citrus reticulata)等套種牧草的研究較多[5-6,9,13]。玉米與拉巴豆的研究多見于對玉米混播發(fā)酵后青貯品質(zhì)、奶牛瘤胃發(fā)酵、生產(chǎn)性能的影響等方面[14-15]，但有關(guān)貴州地區(qū)青貯玉米套種多行拉巴豆對青貯玉米品質(zhì)及產(chǎn)量影響的研究尚少見報道。為此，本研究根據(jù)青貯玉米與拉巴豆的生物學(xué)特性和生長發(fā)育規(guī)律，采用隨機區(qū)組試驗設(shè)計，研究拉巴豆套種對青貯玉米產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，尋求青貯玉米栽培中品質(zhì)改良、產(chǎn)量升高的新途徑和新技術(shù)，以期為貴州地區(qū)青貯玉米高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)栽培提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2017年在貴州松桃縣九江鄉(xiāng)試驗地進行，土壤為黑棕壤土，總體肥力水平為中等，其前茬作物為甜象草(Pennisetum purpureum)。

1.2 試驗材料

試驗玉米品種為鄭青貯1號，由河南省大京九種業(yè)有限公司提供。拉巴豆品種為潤高拉巴豆，由百綠國際草業(yè)公司(北京)提供。

1.3 試驗設(shè)計

試驗采用玉米和拉巴豆套種的隨機區(qū)組設(shè)計，設(shè)3個處理，分別為不套作(A0)、1行玉米+1行拉巴豆(A1)、1行玉米+2行拉巴豆(A2)。每個處理4次重復(fù)，共 12個小區(qū)。小區(qū)為 5 m × 6 m 的 10行區(qū)，面積 30 m2，行距 60 cm，株距 35 cm，每行 14株，玉米種植密度為4.67 萬株·hm-2，四周保護行、小區(qū)間走道和重復(fù)間走道均設(shè)為1 m。試驗區(qū)總面積為550 m2。

供試肥料氮肥品種為尿素(N = 46%)，磷肥品種為過磷酸鈣(P2O5= 12%)，鉀肥品種為硫酸鉀(K2O = 33%)，氮肥的 2/3作為基肥，1/3作為追肥于抽穗前追施，磷肥和鉀肥一次性基施，期間追施一次農(nóng)家肥。其他栽培管理措施均同于一般大田，成熟后按各小區(qū)單收，計產(chǎn)。2017年5月10日播種，2017年8月1日收獲。

1.4 指標測定及方法

采樣：青貯玉米抽穗后，每小區(qū)采樣5株分裝，及時測定鮮干重，并切段后保存。在各指標測定前，對樣品進行粉碎處理。

青貯玉米品質(zhì)及營養(yǎng)性狀的測定：粗蛋白采用半微量開氏法，粗脂肪采用抽提殘余法，粗灰分采用直接干灰化法，全氮采用半微量開氏法，全磷采用釩鉬黃比色法，全鈣采用EDTA絡(luò)合滴定法，全鎂采用EDTA絡(luò)合滴定法，無氮浸出物 = 100% -(水分 + 粗灰分 + 粗蛋白 + 粗脂肪 + 粗纖維)，干物質(zhì)含量采用常壓恒溫干燥法，酸性洗滌纖維采用范式酸 - 洗滌劑法[16]，中性洗滌纖維采用范式中性-洗滌劑法[17]。

產(chǎn)量：青貯玉米抽穗后，刈割扎捆，采用電子臺秤測定每個小區(qū)的青貯玉米鮮草產(chǎn)量。

經(jīng)濟收入 = 市場商品價格 × 產(chǎn)量。

1.5 數(shù)據(jù)分析

所有試驗數(shù)據(jù)采用Excel 2010軟件進行整理匯總，并計算平均量、極差、標準差、變異系數(shù)。采用SPSS 19.0軟件對青貯玉米產(chǎn)量、營養(yǎng)和品質(zhì)性狀進行單因素方差分析和雙變量相關(guān)分析，并采用Duncan法對各測定數(shù)據(jù)進行多重比較，采用平均值 ± 標準誤表示測定結(jié)果。

2 結(jié)果

2.1 多行套種拉巴豆對青貯玉米植株性狀和產(chǎn)量的影響

不同套種處理后，套種1行拉巴豆(A1)時，青貯玉米株高、干物質(zhì)含量最高，且株高A1比A2和A0分別高1.21%和6.67%，干物質(zhì)含量A1比A2和A0分別高7.30%、14.35%(表1)。隨著套種行數(shù)的增加，青貯玉米葉長有增大的趨勢，但差異不顯著(P＞ 0.05)。葉片數(shù)和葉寬隨著套種行數(shù)的增加有減小的趨勢，且差異顯著(P＜ 0.05)，葉片數(shù)A0比A1和A2分別高14.03%和27.27%，葉寬A0比A1和A2分別高6.84%和9.23%。

不同套種處理下，青貯玉米鮮草產(chǎn)量在35 500.00～55 350.00 kg·hm-2，3個處理間差異顯著(P＜ 0.05)(圖1)。處理 A2比處理 A1和 A0分別增產(chǎn)14 266.67和 19 850.00 kg·hm-2，增幅分別為 55.92%和 34.73%。處理 A1比 A0增產(chǎn) 5 583.33 kg·hm-2，增幅為15.73%。從A1到A2的增產(chǎn)幅度比從A0到A1的增產(chǎn)幅度高255.50%。

表1 3個套種處理下青貯玉米的植株性狀Table 1 Plant characteristics of silage maize under three interplanting treatments

圖1 3個套種處理下的青貯玉米產(chǎn)量Figure 1 Yield of silage maize under three interplanting treatments

2.2 多行套種拉巴豆對青貯玉米營養(yǎng)品質(zhì)的影響

不同套種處理下青貯玉米的全株青貯粗蛋白含量差異顯著(P＜ 0.05)，處理A2粗蛋白含量比A1和A0分別增加了9.44%和36.14%(表2)。粗脂肪含量以處理A1最高，比處理A0、A2分別增加了15.12%和8.74%，但與A2之間無顯著差異(P＞0.05)。中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維含量3個處理之間無顯著差異(P＞ 0.05)。粗灰分含量A2顯著高于A1和A0，比A0和A1分別增加了21.67%和13.68%。

不同套種處理下，青貯玉米全氮、全磷、全鈣含量均以處理A2最高，且分別比A0高26.31%、73.68% 和 26.67%(P＜ 0.05)(表3)。全鎂和無氮浸出物含量以處理A0最高，其中全鎂含量處理A0比A2高 18.75%(P＜ 0.05)，比 A1高 15.15%(P＜ 0.05)；無氮浸出物含量 A0比 A1高 99.50%(P＜ 0.05)，且與 A2處理無顯著差異 (P＞ 0.05)。

2.3 多行套種拉巴豆對青貯玉米經(jīng)濟收入的影響

青貯玉米經(jīng)濟收入變幅為 18 815.0～29 335.5 CNY·hm-2(表4)。處理A2較A1和A0分別增收6 678.0和10 520.5 CNY·hm-2，增幅分別 為55.92% 和34.73%。處理 A1比 A0增收 3 842.5 CNY·hm-2，增幅為15.73%。

表2 3個套種處理下青貯玉米的營養(yǎng)品質(zhì)Table 2 Nutritional quality of silage maize under three interplanting treatments

表3 3個套種處理下青貯玉米的營養(yǎng)成分Table 3 Nutrition ingredients of silage maize under three interplanting treatments

表4 3個套種處理下青貯玉米的經(jīng)濟收入Table 4 Economic benefit of silage maize under three interplanting treatments

2.4 青貯玉米產(chǎn)量與各性狀的變異

不同套種處理后，產(chǎn)量、粗蛋白、粗灰分、全氮、全磷、全鈣、全鎂、無氮浸出物和葉片數(shù)9個性狀變異較大(表5)，變異系數(shù)在10%以上，而其他性狀的變異幅度在2.09%～7.12%，其中中性、酸性洗滌纖維含量相對于其他性狀變異較小。

3 討論

3.1 多行套種拉巴豆對青貯玉米植株性狀的影響

套作對作物各農(nóng)藝性狀的影響多向正向方向改變，合理的套種模式會使作物的農(nóng)藝性狀向高產(chǎn)栽培方向改變，但這需要反復(fù)的試驗和生產(chǎn)的檢驗。有研究表明，玉米與大豆(Glycine max)間作，少部分玉米品種株高顯著低于單播玉米，大部分玉米品種株高與單播玉米相比無顯著差異[18]。玉米與毛豆 (Glycine max)以 2∶3、1∶2、1∶3等比例間作時，甜玉米的株高均顯著低于單作[19]；玉米與大豆間作，株高和葉面積在生長前期高于單作，后期差異不顯著[20]。青貯玉米干物質(zhì)含量在30%～40%時，可保證良好的發(fā)酵品質(zhì)、貯存條件和動物的生產(chǎn)性能[21]。本研究中，隨著套種行數(shù)的增加，青貯玉米株高和干物質(zhì)量先增加后減小，葉長呈增大趨勢，葉片數(shù)和葉寬呈減小趨勢，造成這一現(xiàn)象的原因可能是密度增大，植株間相互制約，生長空間不足，植株正由營養(yǎng)生長轉(zhuǎn)為生殖生長。

表5 青貯玉米產(chǎn)量、營養(yǎng)性狀和植株性狀的變異Table 5 Variations in yield, nutritional traits, and plant traits in silage maize

3.2 多行套種拉巴豆對青貯玉米產(chǎn)量的影響

青貯玉米套種拉巴豆不僅提高了耕地利用率，而且改善了作物生長環(huán)境。拉巴豆的生長增加了田間的受光面積，提升了光合利用效率[22-24]。田間單位面積內(nèi)的植株密度增大，溫度、濕度聚斂，土壤營養(yǎng)元素釋放得到更加充分的利用與吸收，拉巴豆的固氮作用又能為青貯玉米提供氮元素，促使其生長獲得更多的干物質(zhì)。但由于資源有限，套種作物也同樣存在著競爭。研究表明，馬鈴薯單作的產(chǎn)量 ＞ 馬鈴薯 || 蠶豆 (Vicia faba)間作產(chǎn)量 ＞蠶豆單作產(chǎn)量，蠶豆的競爭力高于馬鈴薯[22]。莜麥 (Avena sativa) || 馬鈴薯、莜麥 || 豆類間作時地上部分干物質(zhì)量顯著高于向日葵(Helianthus annuus) ||馬鈴薯間作，在馬鈴薯 || 向日葵間作時，向日葵有間作優(yōu)勢，而馬鈴薯有間作劣勢，高稈作物向日葵和莜麥在間作中，莜麥在干物質(zhì)生產(chǎn)上有間作優(yōu)勢，而向向日葵在產(chǎn)量上有間作優(yōu)勢[25]。

李晶等[26]對3個品種的青貯玉米與秣食豆(Glycine max)混播研究結(jié)果表明，混播組合的生物產(chǎn)量均為最高。對禾本科牧草與豆科牧草混播的研究結(jié)果表明，混播牧草比單播禾本科牧草的產(chǎn)草量平均提高了26%[27]。本研究結(jié)果表明，拉巴豆套種行數(shù)越多青貯玉米產(chǎn)量越高，但因青貯玉米套種兩行拉巴豆時粗灰分含量最高，而粗灰分含量過高飼料品質(zhì)就會下降，因此套種拉巴豆的行數(shù)也不宜過多。

3.3 多行套種拉巴豆對青貯玉米營養(yǎng)品質(zhì)的影響

禾本科牧草與豆科牧草混播，其營養(yǎng)較單播更豐富、全面，混播不但可以提高產(chǎn)量，還利于改善青貯品質(zhì)[28]。研究結(jié)果表明，混播草地使禾本科牧草蛋白質(zhì)含量增加[27]。柳茜等[29]的研究中青貯玉米與拉巴豆混播比青貯玉米單播的粗蛋白含量提高了31.13%，而中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維差異不大。粗纖維對牲畜來說是較難消化和利用的物質(zhì)，粗纖維過多會影響牲畜的適口性，NDF和ADF是反映纖維質(zhì)量好壞最有效的指標，ADF含量越低飼料的消化率越高，飼料的飼用價值也就越高[30]。禾本科黍?qū)僮魑锱c4種豆科作物混播研究發(fā)現(xiàn)，混播作物與單播作物相比粗蛋白和粗灰分顯著提高[31]。本研究中隨著套種拉巴豆行數(shù)的增加，青貯玉米粗蛋白和粗灰分含量顯著增高，而中性和酸性洗滌纖維含量與單播青貯玉米相比差異不大，與柳茜等的研究結(jié)論一致[29]。

植株生長過程中養(yǎng)分均衡并不等于養(yǎng)分足夠，通過對植株養(yǎng)分進行分析從而指導(dǎo)田間施肥前人早已有研究[32]。在本研究中，套種兩行拉巴豆青貯玉米質(zhì)量優(yōu)于其他處理下青貯玉米質(zhì)量。套種兩行拉巴豆時青貯玉米營養(yǎng)元素含量除Mg以外普遍呈現(xiàn)增大的趨勢，在實際生產(chǎn)中對作物肥料施用量有重要的指導(dǎo)意義。

3.4 多行套種拉巴豆對青貯玉米經(jīng)濟收入的影響

本研究中青貯玉米的經(jīng)濟收入隨著拉巴豆套種行數(shù)的增加呈顯著增大趨勢。貴州地區(qū)實施“糧改飼”項目幫扶活動，青貯玉米現(xiàn)行的市場商品價格0.53 CNY·kg-1(2017年 7月)，套種 2行拉巴豆時，青貯玉米經(jīng)濟收入高達 29 335.50 CNY·hm-2，與套種1行拉巴豆、單作青貯玉米相比可分別實現(xiàn)農(nóng)民增收 6 678.00和 10 520.50 CNY·hm-2。青貯玉米套種2行拉巴豆較套種1行拉巴豆和不套種拉巴豆經(jīng)濟效益顯著。

3.5 青貯玉米產(chǎn)量與各性狀的變異

由于表型性狀和基因型之間存在著基因表達、調(diào)控、個體發(fā)育等復(fù)雜的中間環(huán)節(jié)，從表型性狀來檢測遺傳變異是最直接的方法，以農(nóng)藝性狀檢測遺傳變異其實是根據(jù)表型的差異來反映基因型的差異[33]。對青貯玉米產(chǎn)量和各性狀進行變異分析，可以了解產(chǎn)量和各性狀在個體間的差異程度，為進行高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)青貯玉米的選育和品質(zhì)性狀的改良提供科學(xué)依據(jù)。本研究中共有16個性狀指標，其中9個指標在不同套種處理后變異較大，因此在生產(chǎn)中可將這些性狀作為調(diào)整作物播種密度、提高產(chǎn)量等的指導(dǎo)性指標。

4 結(jié)論

青貯玉米與拉巴豆套種改變了青貯玉米的農(nóng)藝性狀，提高了青貯玉米的產(chǎn)量和品質(zhì)，增加了經(jīng)濟效益。青貯玉米與拉巴豆套種表現(xiàn)出較強的套種優(yōu)勢，且套種2行拉巴豆時，青貯玉米產(chǎn)量、粗蛋白含量、經(jīng)濟效益最高。因此，在生產(chǎn)中為提高產(chǎn)量，增加套種優(yōu)勢，宜采用青貯玉米與拉巴豆套種行數(shù)比為1∶2模式。但是鑒于粗灰分含量在此處理下最高，還需在今后的試驗中對套種處理做進一步的研究。