工廠化鮮草生產(chǎn)中發(fā)芽基質(zhì)的優(yōu)化利用研究

董 慶，李青豐，董 斌，蘇歡歡

（內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)草原與資源環(huán)境學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010011）

隨著生活品質(zhì)的不斷提高， 人們對畜牧業(yè)產(chǎn)品的需求逐漸加大。在畜牧業(yè)快速發(fā)展的同時，草食家畜飼草料短缺的現(xiàn)象凸顯， 特別是在我國北方地區(qū)的冬春季節(jié)，氣候條件惡劣影響植物生長，家畜的鮮綠飼料可獲得性下降， 成為草食畜牧業(yè)發(fā)展的阻力［1-3］。 我國糧食產(chǎn)量高、儲備充足，每年將大部分糧食用作畜牧業(yè)飼料轉(zhuǎn)化［4-6］，因此，利用農(nóng)作物籽粒生產(chǎn)鮮草可以在一定程度上滿足家畜的飼草需求［7］。 在生產(chǎn)鮮草過程中，通常將濾紙作為常規(guī)的發(fā)芽基質(zhì)，在大規(guī)模生產(chǎn)時成本較高。不利用基質(zhì)生產(chǎn)鮮草時， 要時刻注意種子的缺水情況， 若不能及時補(bǔ)充水分會影響種子的發(fā)芽和幼苗生長。 對利用作物籽粒進(jìn)行鮮草生產(chǎn)的基質(zhì)及布設(shè)方式進(jìn)行選擇和優(yōu)化， 同時將秸稈等低價值材料加以利用，有利于籽粒萌發(fā)以及幼苗生長，可降低大規(guī)模生產(chǎn)鮮草成本，對優(yōu)化環(huán)境、緩解資源約束、促進(jìn)畜牧業(yè)發(fā)展具有重要意義。

該研究以不同種類秸稈為基質(zhì)材料， 通過人工氣候室模擬工廠進(jìn)行鮮草生產(chǎn)，結(jié)合前期對鮮草生產(chǎn)的浸種時間、溫度和光照條件的優(yōu)化試驗［7］，對生產(chǎn)鮮草的苗床基質(zhì)進(jìn)行選擇， 同時利用秸稈等低價值材料，以期為研發(fā)生產(chǎn)速度快、成本低的工廠化鮮草生產(chǎn)技術(shù)提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗種子為2020 年購于農(nóng)戶的玉米和小麥籽粒?；|(zhì)材料為收集于田間和草料庫等的玉米、谷子、大豆、蘆葦、檸條、蒿秸稈。 所有材料在室溫陰涼干燥條件下貯存。

1.2 試驗方法

1.2.1 基質(zhì)消殺處理

用沸水對玉米、谷子、大豆、蘆葦、檸條、蒿秸稈進(jìn)行消殺處理，設(shè)置4 個不同消殺時間，分別為消殺0、30、60、120 min。 消殺完成后將基質(zhì)材料平鋪在26 cm×18cm 的發(fā)芽盤中，并在基質(zhì)上平鋪?zhàn)魑镒蚜＃總€處理3 個重復(fù)，放入溫度為25 ℃的人工氣候室觀察10 d。 每天澆適量水，觀察記錄其發(fā)霉情況。

1.2.2 種子在不同基質(zhì)材料上的萌發(fā)試驗

試驗前將玉米、小麥籽粒在20 ℃恒溫水浴箱中浸種12 h。 設(shè)置8 種發(fā)芽基質(zhì)處理，分別為玉米、谷子、大豆、蘆葦、檸條、蒿秸稈、濾紙、無基質(zhì)。 每個處理3 個重復(fù)，每個重復(fù)30 粒籽粒，放入溫度為25 ℃、光照強(qiáng)度為4 000 lx 的培養(yǎng)箱培養(yǎng)。 每天記錄發(fā)芽個數(shù)并適量澆水，以芽長超過種子長度的50%作為發(fā)芽標(biāo)準(zhǔn)［8］，當(dāng)連續(xù)3 d 無籽粒發(fā)芽時試驗結(jié)束。統(tǒng)計每日籽粒發(fā)芽數(shù)，計算籽粒發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)。計算公式：發(fā)芽率（GR）=（發(fā)芽籽粒數(shù)/供試籽粒數(shù)）×100%；發(fā)芽勢（GP）=（在發(fā)芽前6 d 內(nèi)發(fā)芽籽粒數(shù)/供試籽?？倲?shù)）×100%； 發(fā)芽指數(shù)（GI）=∑（Gt/Dt），Gt 為在t 日內(nèi)的籽粒萌發(fā)數(shù)，Dt 為對應(yīng)的天數(shù)［9］。

1.2.3 基質(zhì)布設(shè)方式優(yōu)化選擇試驗

1.2.3.1 基質(zhì)布設(shè)方法選擇

試驗設(shè)置5 個處理：無基質(zhì)（將籽粒直接平鋪在發(fā)芽盤上，用水培養(yǎng)）、濾紙上（將籽粒平鋪在裝有濾紙的發(fā)芽盤上）、基質(zhì)上（將籽粒平鋪在裝有基質(zhì)材料的發(fā)芽盤上）、基質(zhì)間（將籽粒平鋪在基質(zhì)材料的中間）、基質(zhì)與籽?；觳ィ▽⒆蚜Ｅc基質(zhì)材料混拌后放在發(fā)芽盤上）。

1.2.3.2 基質(zhì)顆粒大小選擇

試驗設(shè)置4 個處理：細(xì)粉（40 目粉碎顆粒）、粗粉（長度2 cm 左右的粉碎顆粒）、大顆粒（長度為4～8 cm 的顆粒）、揉碎物（基質(zhì)材料大小能直接放入發(fā)芽盤即可，不進(jìn)行機(jī)械粉碎處理）。

1.2.3.3 物料比例選擇

每種籽粒設(shè)置3 個處理， 小麥籽粒與基質(zhì)材料的物料比分別為3∶1、3∶2、1∶1； 玉米籽粒與基質(zhì)材料的物料比分別為4∶1、2∶1、1∶1。 以上處理基質(zhì)材料均采用玉米秸稈，每種方式有3 個重復(fù)，每個重復(fù)小麥籽粒80 g、玉米籽粒150 g，置于25 cm×25 cm 的發(fā)芽盤中。 處理完成后放入溫度為25 ℃的人工氣候室，每天適時澆水。分別在3、5、7、10 d時測量幼苗高度（自然狀態(tài)下從籽粒到葉頂端的距離），并進(jìn)行記錄和整理。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

采用Excel 2021 軟件對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行初步整理，用SAS 9.0 軟件進(jìn)行籽粒發(fā)芽情況的單因素方差分析， 用SPSS 26.0 軟件進(jìn)行其他處理的單因素方差分析，用鄧肯氏多重比較法對不同處理進(jìn)行顯著性檢驗。 試驗結(jié)果以“平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差”的形式表示，P＜0.05 表示差異顯著，P＞0.05 表示差異不顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 基質(zhì)材料在不同消殺時間處理下的發(fā)霉情況

從表1 可以看出， 當(dāng)基質(zhì)材料不進(jìn)行消殺處理時， 所有基質(zhì)材料在10 d 內(nèi)會出現(xiàn)發(fā)霉現(xiàn)象。在蒿秸稈消殺30 min， 蘆葦秸稈消殺60 min，玉米、谷子、大豆、檸條秸稈消殺120 min 后籽粒和基質(zhì)材料均沒有發(fā)生發(fā)霉現(xiàn)象。

表1 不同消殺時間對基質(zhì)材料發(fā)霉的影響

2.2 籽粒在不同基質(zhì)材料上的萌發(fā)情況

由表2 可知，小麥在無基質(zhì)處理的發(fā)芽率和發(fā)芽勢顯著（P＜0.05）低于除蒿秸稈以外的其他處理，發(fā)芽率和發(fā)芽勢均在65%以下，發(fā)芽指數(shù)在20 以下；在玉米、谷子、大豆、蘆葦秸稈處理的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)與濾紙上處理無顯著（P＞0.05）差異，在大豆、蘆葦秸稈處理的發(fā)芽率較高，均為87.78%。玉米在無基質(zhì)處理的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)均較低，發(fā)芽率和發(fā)芽勢均在50%以下，發(fā)芽指數(shù)為6.32；在濾紙上的發(fā)芽率、 發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)與在玉米、谷子、大豆、蘆葦、檸條秸稈處理無顯著（P＞0.05）差異。

表2 籽粒在不同基質(zhì)材料上的萌發(fā)情況 單位：%

2.3 布設(shè)方法對幼苗生長的影響

如表3 所示，小麥在生長3 d 時，濾紙上處理的幼苗高度顯著（P＜0.05）高于其他處理，為3.17 cm；在生長5 d 時，基質(zhì)間處理的幼苗高度顯著（P＜0.05）高于其他處理；在生長7 d 時，濾紙上的幼苗高度與基質(zhì)上、基質(zhì)間、基質(zhì)與混播處理無顯著（P＞0.05）差異；在生長7、10 d 時，無基質(zhì)處理的幼苗高度顯著（P＜0.05）低于其他處理。

表3 不同布設(shè)方法的幼苗高度

玉米在生長3 d 時， 基質(zhì)間處理的幼苗高度顯著（P＜0.05）高于其他處理，為3.89 cm，在生長5、7、10 d 時， 無基質(zhì)處理的幼苗高度顯著 （P＜0.05）低于其他處理，分別為3.64、5.89、12.70 cm?？傮w來看，在同一生長階段的幼苗高度，小麥、玉米基質(zhì)間的布設(shè)方法高于其他處理。

2.4 基質(zhì)顆粒大小對幼苗生長的影響

如表4 所示，小麥在生長3 d 時，粗粉處理的幼苗高度顯著（P＜0.05）高于大顆粒和揉碎物處理，為3.70 cm；在生長5、7 d 時，大顆粒處理的幼苗高度顯著（P＜0.05）低于其他處理，分別為7.25 cm 和11.03 cm；在生長10 d 時，粗粉處理與細(xì)粉、揉碎物處理的幼苗高度無顯著（P＞0.05）差異。

玉米在生長3 d 時， 粗粉處理的幼苗高度較低，為2.39 cm；在生長5 d 時，粗粉處理的幼苗高度顯著（P＜0.05）低于其他處理，為5.48 cm；在生長7 d 時，大顆粒處理的幼苗高度顯著（P＜0.05）低于其他處理，為10.45 cm；在生長10 d 時，細(xì)粉、粗粉、大顆粒處理的幼苗高度無顯著（P＞0.05）差異。

2.5 不同物料比例對幼苗生長的影響

如表5 所示，在生長5 d 時，物料比例為1∶1處理的幼苗高度顯著（P＜0.05）高于其他處理，為7.32 cm。 在生長3、7、10 d 時，小麥在不同物料比例處理下的幼苗高度無顯著（P＞0.05）差異。 玉米在同一生長階段、 不同物料比處理下的幼苗高度均無顯著（P＞0.05）差異（見表6）。

表6 玉米在不同物料比例下的幼苗高度

3 討論

自然界中霉菌種類很多， 由飼草發(fā)霉引起的家畜中毒在養(yǎng)殖過程中經(jīng)常可見［10］，因此，在鮮草生產(chǎn)過程中需要解決發(fā)霉問題。 基質(zhì)材料和籽粒自帶發(fā)霉屬性，發(fā)芽盤未徹底消毒、基質(zhì)材料未清洗消毒等都會影響發(fā)芽和生長［11］。 該試驗采用煮沸殺菌的方式對基質(zhì)材料進(jìn)行滅菌處理。 試驗結(jié)果表明，消殺時間越長，基質(zhì)材料霉變的可能性越小。 基質(zhì)材料不做任何消殺處理時，在10 d 內(nèi)均會出現(xiàn)發(fā)霉現(xiàn)象； 用沸水進(jìn)行不同消殺時間處理的基質(zhì)材料發(fā)霉減少， 可見對基質(zhì)材料進(jìn)行消殺處理具有抑制發(fā)霉的作用。在進(jìn)行消殺處理時，每間隔半小時對基質(zhì)材料進(jìn)行攪拌處理， 使基質(zhì)材料消殺充分。不同基質(zhì)材料需要不同的消殺時間，蒿秸稈消殺30 min 后沒有出現(xiàn)發(fā)霉現(xiàn)象，這可能是由于蒿秸稈含有一些抑菌成分， 抑制了霉菌的滋生［12-14］。 對于其他基質(zhì)材料來說，最佳的消殺時間是120 min，消殺時間過短容易導(dǎo)致基質(zhì)材料消殺不夠徹底，霉菌依然存在。

發(fā)芽率是檢測種子活力的重要指標(biāo)［15］，發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)是在鮮草生產(chǎn)中必須考慮的因素［16］。 當(dāng)籽粒材料相同時，使用不同基質(zhì)材料測得的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)有所不同，說明用不同基質(zhì)材料作為苗床對籽粒的萌發(fā)有一定的影響。 該試驗采用8種處理方式對籽粒的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)進(jìn)行檢測。 試驗結(jié)果表明，有基質(zhì)材料處理的籽粒萌發(fā)情況明顯優(yōu)于無基質(zhì)處理， 在濾紙上的發(fā)芽情況與基質(zhì)上的發(fā)芽情況無顯著差異， 說明可以將秸稈作為基質(zhì)材料進(jìn)行鮮草生產(chǎn)。玉米、谷子、大豆、蘆葦秸稈和濾紙作為基質(zhì)材料的發(fā)芽情況顯著優(yōu)于檸條和蒿秸稈，這可能與基質(zhì)材料的透氣性、保水性有關(guān)。籽粒的萌發(fā)需要一定的水分，玉米籽粒只有吸收水分達(dá)到自身質(zhì)量的45%～50%時才會發(fā)芽［17］。 當(dāng)籽粒放在無基質(zhì)的培養(yǎng)皿中進(jìn)行培養(yǎng)時，水分過多會導(dǎo)致籽粒無法呼吸，影響籽粒的發(fā)芽；水分過少，沒有及時進(jìn)行水分補(bǔ)充，籽粒就會因為缺少水分而無法發(fā)芽，生長受到抑制。利用秸稈類基質(zhì)材料代替濾紙作為苗床， 不僅能節(jié)約成本，還能促進(jìn)幼苗生長。

布設(shè)方法對籽粒萌發(fā)和幼苗生長均有一定影響， 同種基質(zhì)材料在不同布設(shè)方法下幼苗的生長狀態(tài)不同。 該試驗結(jié)果表明，在同一生長階段，不同布設(shè)方法下的幼苗高度有所不同； 基質(zhì)間的布設(shè)方法最適用于鮮草生產(chǎn)。 將籽粒直接放在基質(zhì)上、 濾紙上、無基質(zhì)的發(fā)芽盤上的發(fā)芽生長情況較差，這可能是因為籽粒一部分與水分接觸， 另一部分直接裸露在空氣中，間接導(dǎo)致籽粒吸水不均勻。籽粒裸露在外面的部分受光的直射容易干燥、缺水，如果不能及時補(bǔ)水，籽粒發(fā)芽速度會減慢，甚至因缺水導(dǎo)致無法發(fā)芽，這一現(xiàn)象在玉米鮮草的生產(chǎn)過程中尤為突出，因此，不宜使用該種方法進(jìn)行鮮草生產(chǎn)?；|(zhì)材料顆粒大小對于幼苗生長的影響較小。在同一生長階段，不同顆粒大小的基質(zhì)材料的小麥、 玉米幼苗高度差異不大，但是基質(zhì)材料顆粒過大不易放入發(fā)芽盤，且容易鋪設(shè)不均勻，影響幼苗的生長，因此，建議選用粗粉顆粒秸稈進(jìn)行鮮草生產(chǎn)。 基質(zhì)材料與籽粒的物料比例對于幼苗生長的影響較小。 在同一生長階段，不同物料比例的幼苗高度無顯著差異。 根據(jù)幼苗扎根的情況，基質(zhì)材料鋪設(shè)越多，根部越發(fā)達(dá)，并不適合上部幼苗的生長，根據(jù)試驗結(jié)果，小麥、玉米分別選擇3∶1和4∶1 的物料比進(jìn)行鮮草生產(chǎn)效果較好。綜上所述，以農(nóng)作物秸稈作為生產(chǎn)鮮草的基質(zhì)材料， 既可以降低大規(guī)模生產(chǎn)鮮草的成本， 還有利于籽粒發(fā)芽和幼苗生長，同時可以將秸稈等低價值農(nóng)副產(chǎn)品加以利用。

4 結(jié)論

工廠化鮮草生產(chǎn)中可以選擇玉米、 谷子、大豆、蘆葦秸稈作為基質(zhì)材料，生產(chǎn)前基質(zhì)材料需進(jìn)行消殺處理，消殺時間不低于120 min。 選擇基質(zhì)間的布設(shè)方法，基質(zhì)顆粒為粗粉（長度2 cm 左右的秸稈顆粒），小麥物料比為3∶1、玉米物料比為4∶1 時鮮草生產(chǎn)效果更優(yōu)。