不同播量拉巴豆與青貯玉米混播對草地生產(chǎn)性能及牧草品質的影響

王 斌， 董 秀， 李滿有， 楊雨琦， 蘭 劍

(寧夏大學農(nóng)學院， 寧夏 銀川 750021)

優(yōu)質飼草有效供給和高效利用是草畜產(chǎn)業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展的基礎。近年來，寧夏草食家畜飼養(yǎng)量呈逐年增長態(tài)勢，飼草需求量相應增加。青貯玉米(Zeamays)作為家畜日糧中最主要的飼料來源之一，是發(fā)展畜牧業(yè)最理想、最經(jīng)濟的飼草作物[1-2]，但其粗蛋白含量低，不能滿足家畜日糧需求，為提高寧夏雨養(yǎng)區(qū)青貯玉米的產(chǎn)量和營養(yǎng)價值，選擇拉巴豆(Dolichoslabla)與青貯玉米混播是有效的途徑之一[3-5]。拉巴豆為一種多年生豆科牧草，維生素和蛋白含量豐富，固氮能力強，經(jīng)常被用作輪茬作物、間套作模式植物來提升土壤利用率[6]。

混播是人工草地建植的重要方式之一，尤其豆禾混播不僅能夠提高牧草產(chǎn)量[7-10]、營養(yǎng)價值[11-13]，還可以充分利用豆科牧草固氮作用來提高土壤肥力[14]。在混播草地中，研究豆草比例對混播草地豆科植物生物固氮的生理生態(tài)機制和提高混播草地建植管理具有重要理論和實踐意義。例如，孫東升[15]在遼寧地區(qū)研究了野生大豆(Glycinesoja)不同播種量與青貯玉米混播，結果表明野生大豆密度在6.75萬株·hm-2下效果最佳;郭郁頻等[16]以青貯玉米與扁豆(Lablabpurpureus)為研究對象，探討其最佳密度，結果表明在冀西北地區(qū)扁豆密度為3.75萬株·hm-2時為最佳，比對照增產(chǎn)11.6%；王愛軍[17]在甘肅莊浪進行玉米與不同密度拉巴豆混播試驗表明，當拉巴豆的密度為7.5萬株·hm-2時總生物產(chǎn)量最高;柳茜等[18]通過對青貯玉米與拉巴豆混播生產(chǎn)性能研究表明，在西昌地區(qū)玉米的播量為33.0 kg·hm-2，拉巴豆播種量為37.0 kg·hm-2時，其飼草產(chǎn)量較單播高，營養(yǎng)品質最佳。綜上所述，豆科作物的混播比例對混播草地生產(chǎn)性能和營養(yǎng)價值尤為重要[19-21]，關于寧夏雨養(yǎng)區(qū)拉巴豆不同播種量與青貯玉米混播的研究鮮見報道。因此，本試驗基于前人的研究基礎，在寧夏彭陽縣開展不同播種量拉巴豆與青貯玉米混播試驗，探討在青貯玉米最適密度不變的情況下，混播不同播量的拉巴豆對青貯玉米生產(chǎn)性能及飼草營養(yǎng)價值的影響，旨在為寧夏雨養(yǎng)區(qū)畜牧業(yè)的發(fā)展提供理論支撐和技術指導。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗在寧夏固原市彭陽縣城陽村進行。試驗地位于106°48′36″ E，35°50′36″ N，海拔1 600 m，屬典型的溫帶半干旱大陸性季風氣候，年平均氣溫7.4～8.5℃，日照時數(shù)2 311.2 h，無霜期140～170 d。2019年生育期內降水量626.5 mm。試驗地土壤pH 8.7，堿解氮46 mg·kg-1，速效磷9.2 mg·kg-1，速效鉀94 mg·kg-1，有機質8.4 g·kg-1。前茬作物為青貯玉米。

1.2 試驗材料

供試青貯玉米‘寧單46’由彭陽縣畜牧技術推廣服務中心提供；拉巴豆‘海沃’由北京百斯特草業(yè)有限公司提供。

1.3 試驗設計

試驗采用單因素隨機區(qū)組設計，拉巴豆不同播種量(D0，D22.5，D45，D67.5，D90依次為0 kg·hm-2，22.5 kg·hm-2，45.0 k g·hm-2，67.5 kg·hm-2，90.0 kg·hm-2)與青貯玉米(播種量為75 758粒·hm-2)混播，3次重復，小區(qū)面積55 m2(5.5 m×10 m)，小區(qū)間隔2 m，四周設2 m保護行。采用雙溝三壟覆膜種植，行距55 cm，株距24 cm，每穴1粒，拉巴豆以5種比例(0粒、2粒、4粒、6粒、8粒)分別點播在青貯玉米周圍。試驗于2019年4月28日播種，在播種前統(tǒng)一施入有機肥6 000 kg·hm-2。生育期內除草2次，在青貯玉米拔節(jié)期追施一次尿素300 kg·hm-2(總氮≥46.4%)。

1.4 測定指標與方法

1.4.1生產(chǎn)性能 植株性狀：于青貯玉米乳熟期進行數(shù)據(jù)采集，測定包括株高、穗位高、莖粗、葉片數(shù)、穗位葉葉長、葉寬6項農(nóng)藝性狀。每個小區(qū)隨機選取30株進行統(tǒng)計。

莖稈強度：在每個小區(qū)內隨機選取30株，用莖稈強度儀(YYD-1)測定其1～4節(jié)和5～7節(jié)的莖稈強度。

鮮草產(chǎn)量、干鮮比、干草產(chǎn)量：在每個小區(qū)內隨機選取9個1 m樣段收割鮮草，立即稱重即為混合鮮草產(chǎn)量；將青貯玉米與拉巴豆分開，再次稱玉米鮮重，用混合鮮重減去玉米鮮重即為拉巴豆鮮重。在每個小區(qū)內隨機選取1株青貯玉米，重復9次，稱得鮮草產(chǎn)量后，截成小段，自然風干稱重，稱重后計算干鮮比，干鮮比=干草產(chǎn)量/鮮草產(chǎn)量×100%。利用干鮮比計算干草產(chǎn)量。

葉莖比：在小區(qū)內隨機取1株青貯玉米，重復9次，人工分離莖和葉(含葉鞘、花序)后截成小段，置于烘箱中105℃殺青15 min，65℃烘干至恒重，得到莖干重和葉干重，計算葉莖比。

1.4.2營養(yǎng)成分 參照《飼料分析及飼料質量檢測技術》[22]測定粗灰分(Crude ash，Ash)、粗蛋白(Crude protein，CP)、粗脂肪(Ether extract，EE)、中性洗滌纖維(Neutral detergent fiber，NDF)和酸性洗滌纖維(Acid detergent fibe，ADF)含量。根據(jù)上述指標，計算飼料相對飼喂價值(Relative feed value，RFV)，表達式為：RFV=DMI×DDM/1.29，其中：DMI(Dry matter intake)為粗飼料干物質的隨意采食量，DMI=120/NDF；DDM (Digestible dry matter)為可消化的干物質，DDM =88.9-0.779×ADF。

1.5 綜合評價

采用灰色關聯(lián)度分析進行綜合評價[23]，選擇5個處理的11個生產(chǎn)性能指標(株高、穗位高、莖粗、葉片數(shù)、葉長、葉寬、1～4節(jié)莖節(jié)強度、5～7節(jié)莖節(jié)強度、葉莖比、干鮮比、干草產(chǎn)量)和4個營養(yǎng)指標(粗灰分、粗蛋白、粗脂肪含量、RFV)視為一個整體進行綜合評價，不同處理用X表示，性狀用k表示，各處理X在性狀k處的值構成比較數(shù)列Xk，選擇測定項目中各指標大于最高值的組成參考數(shù)列X0。利用以下公式計算關聯(lián)度系數(shù)、等權關聯(lián)度、權重系數(shù)及加權關聯(lián)度。ρ為分辨系數(shù)，取值范圍在0～1，一般取ρ=0.5。

關聯(lián)度系數(shù)：

(1)

等權關聯(lián)度：

(2)

(3)

(4)

式中：xi(k) 為原始數(shù)據(jù)；x0(k)為參考數(shù)據(jù)；min(i)min|x0(k)-x1(k)|為兩個層次的最小差；max max|x0(k)-xi(k)|為兩個層次的最大差；ξi(k)為關聯(lián)度系數(shù)；γi為等權關聯(lián)度；ωi為權重系數(shù)；γi′為加權關聯(lián)度。

1.6 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計方法

使用Excel 2010進行數(shù)據(jù)整理，用SPSS 21.0軟件進行統(tǒng)計方差分析，顯著性分析和Duncan多重比較。

2 結果與分析

2.1 不同混播處理對青貯玉米農(nóng)藝性狀的影響

不同播種量拉巴豆對青貯玉米農(nóng)藝性狀的影響見表1，就株高而言，D67.5最高，平均株高達294.0 cm，D22.5最低，D67.5株高顯著高于D22.5(P<0.05)，較D22.5高16.8 cm，與其他處理無顯著性差異。玉米的穗位高是指從地面量至果穗第一著生節(jié)的高度。各處理間的穗位高無顯著性差異，穗位最低的是D67.5，穗位高為123.5 cm。D90的莖粗最大，為26.9 mm，比D0大1.8 mm，D90顯著高于D0，且與其他處理無顯著性差異。葉片數(shù)在12.2～14.3片之間，各處理間無顯著性差異，D22.5最多。葉長最長的是D45，為87.0 cm，D90最短，為73.6 cm，D22.5與D45顯著高于D67.5和D90(P<0.05)，且D22.5與D45差異不顯著。葉寬最窄的是D90，為9.0 cm，顯著低于其他處理(P<0.05)。從葉片長度和寬度看，D0，D22.5，D45顯著高于D90(P<0.05)。

玉米莖稈強度直接決定著玉米的抗倒伏能力[17]。由表1可知，青貯玉米1～4節(jié)莖稈強度>5～7節(jié)莖稈強度，1～4節(jié)莖稈強度中，D90最低，除D0外，莖稈強度隨拉巴豆播種量的增加而減小，D67.5和D90顯著低于D22.5及D45(P<0.05)。各處理間的5～7節(jié)莖稈強度差異性不顯著。由表1可知，除單播外，干鮮比隨拉巴豆播種量的增加先增加后減小，D67.5的干鮮比顯著高于D90(P<0.05)，且與其他處理無顯著性差異。各處理間葉莖比差異不顯著，隨拉巴豆播種量的增加呈先降后升趨勢，D90最大，D67.5最小。

2.2 不同混播處理對鮮、干草產(chǎn)量的影響

由表2可知，總鮮草產(chǎn)量最高的是D0，為82.09 t·hm-2，其次是D22.5，為76.54 t·hm-2。D0顯著高于D45和D90(P<0.05)，且與D22.5，D67.5無顯著性差異。玉米鮮草產(chǎn)量最高的是D0，其次是D22.5，D67.5?？偢刹莓a(chǎn)量最高的是D0，為25.21 t·hm-2，其次是D67.5，D22.5，最低的是D90，為19.72 t·hm-2，D0比D90高27.83%；D0顯著高于D45和D90(P<0.05)，與其他處理無顯著性差異。青貯玉米干草產(chǎn)量最高的是D90，顯著高于其它處理(P<0.05)。拉巴豆產(chǎn)量占總產(chǎn)量比例最高的是D90，其次是D45，D67.5，最低的是D22.5。

2.3 不同混播處理對飼草營養(yǎng)品質的影響

比較不同處理對飼草營養(yǎng)成分含量可知(表3)，各混播處理的粗灰分、粗蛋白、粗脂肪、中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維含量均高于單播。其中，各處理間的粗脂肪和中性洗滌纖維含量無顯著性差異。粗灰分含量最高的是D67.5，顯著高于D22.5(P<0.05)，與其他處理無顯著性差異。粗蛋白含量最高的是D67.5，顯著高于D0(P<0.05)，且與其他處理無顯著性差異。D22.5，D45，D67.5和D90的粗蛋白較單播(D0)分別提高了8.51%，17.42%，22.22%和12.20%。酸性洗滌纖維最大的是D90，最小的是D0，D90顯著高于D0和D22.5(P<0.05)。相對飼喂價值最大的是D0，顯著高于D90(P<0.05)。

表1 不同處理間青貯玉米農(nóng)藝性狀的比較

表2 不同混播處理間鮮、干草產(chǎn)量的比較

表3 不同混播處理間營養(yǎng)成分的比較

2.4 不同混播處理生產(chǎn)性能及營養(yǎng)價值綜合評價

2.4.1數(shù)據(jù)無量綱化處理 各性狀測定值相差較大，不易比較，須進行標準化處理。采用均值化法，即用各測定值除以參考數(shù)列相應的期望指標(粗灰分指標作為負向指標處理，采用商值的倒數(shù))，得到都在[0，1]之間的新數(shù)列[27]。

2.4.2絕對差 將參考數(shù)列各項指標的數(shù)值分別減去各處理相應指標的數(shù)值，得到一系列的絕對差，其中最小絕對差和最大絕對差分別為：min(i) min|x0(k)-x1(k)|=0；max(i) max |x0(k)-xi(k)|=0.3103。

2.4.3關聯(lián)系數(shù) 根據(jù)關聯(lián)系數(shù)公式(1)，將各絕對差值代入，并取ρ=0.5，得到相應的關聯(lián)系數(shù)ξi (k)。由表4可知道，各性狀的關聯(lián)系數(shù)在0.3333～1.000之間。

2.4.4關聯(lián)度 將關聯(lián)系數(shù)帶入公式(2)，計算出各性狀指標的關聯(lián)度。在灰色關聯(lián)度分析中，關聯(lián)度的大小反映了各因子重要性的差異，關聯(lián)度越大，則表示該因子的作用越大。由表4可知，青貯玉米各性狀關聯(lián)度的大小順序為：株高>穗位高>葉莖比>葉寬>莖粗>葉長>RFV>粗脂肪>葉片數(shù)>粗灰分>干鮮比>干草產(chǎn)量>粗蛋白>1～4節(jié)莖節(jié)強度>5～7節(jié)莖節(jié)強度。該關聯(lián)度為等權關聯(lián)度，是在各種性狀都同等重要的情況下的反映，即各種性狀同等重要的條件下才能用等權關聯(lián)度評判性狀優(yōu)劣。然而，牧草中各性狀指標對綜合評價的貢獻率是不同的。因此，為了客觀地評價飼草質量，需采用加權關聯(lián)度，將求得的各關聯(lián)系數(shù)值代入公式(3)求出對應的權重，賦予各指標不同的權重，再根據(jù)公式(4)計算得到加權關聯(lián)度。由表5可知：加權關聯(lián)度的排序與等權關聯(lián)度不一致，由加權關聯(lián)度排序可知，D22.5的綜合表現(xiàn)最好，之后依次是D45，D0，D67.5，D90。其結果能夠真實地反映各混播處理生產(chǎn)性能的優(yōu)劣。

表4 各性狀的關聯(lián)系數(shù)及其排名

表5 不同混播處理的關聯(lián)度及其排名

3 討論

3.1 拉巴豆不同播種量與青貯玉米混播對青貯玉米農(nóng)藝性狀的影響

豆科牧草與青貯玉米混播時對青貯玉米生產(chǎn)性能的影響多是有利的、正向的，選用適宜播種量的豆科牧草來提高青貯玉米的生產(chǎn)性能，對農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。占海云等[24]研究發(fā)現(xiàn)，青貯玉米‘科多8號’與秣食豆(Glycinemax)混播，青貯玉米株高、穗位高、莖粗隨著播量的增加而增加，利于玉米的生長；而賀囡囡[25]研究表明，播量對株高和穗位高影響不大。本研究發(fā)現(xiàn)，隨著拉巴豆播種量的增加，青貯玉米的株高各處理間無顯著差異、穗位高變化趨勢不大，莖粗呈上升趨勢，這與賀囡囡[25]研究結果一致，與占海云[24]研究結果相反，這一現(xiàn)象可能是青貯玉米品種或者豆科作物品種不同引起的。本研究表明，隨著拉巴豆播種量的增加，青貯玉米葉片數(shù)、葉莖比變化不明顯，而1～4，5～7節(jié)莖節(jié)強度呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，主要原因可能是高播量拉巴豆對青貯玉米產(chǎn)生了強有利競爭并且纏繞青貯玉米時對莖稈造成了一定影響。青貯玉米葉長、葉寬、干鮮比在拉巴豆高播種量下最低，這主要是由于高密度植株間相互影響，造成生長空間不足[26]。因此，青貯玉米與拉巴豆混播要選擇適宜的播種量。

3.2 拉巴豆不同播種量與青貯玉米混播對青貯玉米產(chǎn)量的影響

適宜播量的拉巴豆與青貯玉米混播可以改變青貯玉米群體植株的農(nóng)藝性狀，有效提高生物產(chǎn)量，同時，飼草產(chǎn)量會隨著混播比例、種類產(chǎn)生不同的結果[27]。Kevin等[28]研究發(fā)現(xiàn)不同播種密度的玉米與拉巴豆混播時干物質產(chǎn)量并非一直保持上升，當拉巴豆種植密度達到一定量時，飼草產(chǎn)量會下降。柳茜[18]研究發(fā)現(xiàn)，玉米的播量為33 kg·hm-2，拉巴豆播量為37.5 kg·hm-2時，收獲鮮草132 366.15 kg·hm-2，干草30 669.30 kg·hm-2，比單播提高11.85%。本試驗結果顯示，不論是鮮草產(chǎn)量還是干草產(chǎn)量，單播均高于混播，與Kevin等[28]研究結果相似，與柳茜等[18,29]研究結果相反。造成這一現(xiàn)象的原因可能是拉巴豆作為一種攀援植物，在生長季節(jié)的大部分時間里，其闊葉被放置在混合冠層的頂部或四周，使其成為光合作用的有利競爭者，而隨拉巴豆播種量增大，拉巴豆與青貯玉米對光照、水分等資源競爭增加，植株間相互制約，生長空間不足，植株由營養(yǎng)生長轉為生殖生長，導致產(chǎn)量下降；此外，拉巴豆葉片大且多，青貯玉米葉片較大，相互產(chǎn)生的遮蔽作用影響有機物積累，造成產(chǎn)量下降[30]。

3.3 拉巴豆不同播種量與青貯玉米混播對飼草營養(yǎng)價值的影響

禾本科牧草與豆科牧草混播后，其營養(yǎng)價值相對于禾本科單播時更加均衡，顯著改善牧草的營養(yǎng)品質[29]?；觳ポ^單播可提高牧草干物質和粗蛋白含量，降低ADF，NDF含量[31]。本試驗結果表明：混播較單播營養(yǎng)更豐富、全面，混播模式下，飼草的粗蛋白、粗脂肪均高于單播，其原因可能是混播促進了地上部分群落光能利用率的提高以及地下部分豆科牧草根系的共生固氮作用，促使青貯玉米植株的生長獲益，最終提升了混播體系中青貯玉米的營養(yǎng)品質，這與前人研究結論一致[29,32]；ADF含量變化不大，與前人已有研究一致[18,26]。NDF隨拉巴豆播種量的的增加而增加，導致RFV隨拉巴豆播種量的增加呈下降趨勢，原因可能是青貯玉米受拉巴豆纏繞、遮蔽的影響，使部分葉片變干、脫落等。不同品種青貯玉米株型有所差異，拉巴豆與其他株型的青貯玉米混播對牧草品質有何影響需進一步研究。

4 結論

綜上所述，拉巴豆播種量為22.5 kg·hm-2與青貯玉米綜合表現(xiàn)最好，其次是45.0 kg·hm-2。因此，從生產(chǎn)性能和營養(yǎng)品質綜合分析得出，拉巴豆播種量為22.5 kg·hm-2時與青貯玉米混播效果最好，適宜在當?shù)赝茝V種植。