華北平原區(qū)飼用小黑麥與褐色中脈高丹草復種模式研究

摘要：為探討華北平原區(qū)飼用小黑麥（×Triticale）與褐色中脈高丹草（Sorghum bicolor×S.sudanense）復種的可行性。于2019—2022年，本研究采用試驗與示范結合的方式，從兩種飼草的播期效應、種植密度、效益等方面進行了分析，結果表明，二者可進行上下茬搭配，形成復種，創(chuàng)建了飼用小黑麥與褐色中脈高丹草一年兩作復種的模式，可實現(xiàn)飼草周年生產。與冬小麥-夏玉米模式相比，該模式經濟效益顯著，每公頃純效益較冬小麥-夏玉米模式高3 060元。節(jié)水、省肥、節(jié)藥效果明顯，每公頃節(jié)水1 500～2 250 m³；每公頃氮、磷、鉀肥分別減少45%，50%，50%；全生育期無需農藥防治蟲害，是一種綠色、無公害的生產模式。飼用小黑麥與高丹草復種模式適宜在華北平原農區(qū)推廣利用。

關鍵詞：飼用小黑麥；‘冀飼3號’；褐色中脈；高丹草；‘冀草6號’；復種模式

中圖分類號：S512.4文獻標識碼：A文章編號：1007-0435（2023）05-1571-07

Research on Double Cropping Pattern of the Forage Triticale and Brown Midrib

Sorghum bicolor×S. sudanense in North China Plain

WU Rui-xin SHI Xia JIA Wen-juan YOU Yong-liang ZHAO Hai-ming LI Yuan

（1.Dryland Farming Institute， Hebei Academy of Agricultural and Forestry Sciences， Forage Technology Innovation Center of Hebei

Province， Hengshui， Hebei Province 053000， China;2.Zhongyinlong Agricultural Technology （HeiBei） Co. Ltd.， Shijiazhuang，

Hebei Province 050000， China; 3 Ningxia Xibei Agriculture Forestry Animal Husbandry Ecological Technology Co. Ltd.， Yinchuan，

Ningxia 750000， China）

Abstract：In order to learn about the feasibility for the double cropping of the forage triticale and brown Midrib Sorghum bicolor × S. sudanense in North China Plain，the sowing date effect，planting density，and benefit analysis of the double cropping of those two forage grasses were examined with the data collected in the experiments and field demonstrations from 2019 to 2022. The results showed that the forage triticale could match with the sequent crop，brown midrib Sorghum bicolor × S. sudanens to form a double cropping bundle，which was the double cropping pattern of those two crops，with a new outcome of the forage production around year. Compared to the double cropping pattern of winter wheat and summer corn，this pattern had remarkable economic benefits of 3 060 Yuan·hm^-2 higher than that of the winter wheat-summer corn double pattern. The effects of saving water，less fertilizer application and pesticide usage reduction of this pattern was obvious. Compared to the pattern of winter wheat-summer corn，this pattern could save water 1 500～2 250 m³·hm^-2，and use less nitrogen，phosphorus and potassium fertilizers to 45%，50%，and 50% per hectare. This forage triticale and Sorghum bicolor × S. sudanense double pattern was a mode of green and pollution-free forage production，because it did not need any pesticides to control pest throughout the growth period. This pattern would be suitable for popularization and application in North China plain.

Key words：Forage triticale;‘Jisi No.3’;Brown Midrib;Sorghum bicolor×S. sudanense;‘Jicao No.6’;Double cropping pattern

飼用小黑麥（×Triticale）為禾本科一年生冷季型飼草，是由小麥屬（Triticum）和黑麥屬（Secale）物種經屬間有性雜交和雜種染色體數(shù)加倍，定向培育而成的一種人工合成的新物種（六倍體），可充分利用冬、春的冷涼季節(jié)進行飼草生產，能在冬春枯草季節(jié)為家畜提供優(yōu)質青飼料［1］。高丹草（Sorghum bicolor × S. sudanense）為禾本科一年生暖季型飼草，是以高粱雄性不育系為母本，蘇丹草（Sorghum sudanense （Piper） Stapf.）為父本的遠緣雜交種，具有生物產量高，抗旱、耐鹽性強，適應性廣等特點，在北方農區(qū)逐漸受到廣大種養(yǎng)戶的青睞［2］。但因高丹草在生長后期木質化程度高、消化率低，而限制了其進一步的發(fā)展；國外發(fā)掘的褐色中脈（Brown midrib，BMR）品種，植株葉片中脈、莖稈髓部為褐色，植株中木質素含量降低30%左右，消化率可提高20%左右，但由于國外品種的技術壟斷，我們無法獲得親本系，也就不能在國內完成雜交種的制種，生產用種受到制約；基于此，我們通過自主創(chuàng)新，培育出了具有自主產權的褐色中脈高丹草雜交種，打破了褐色中脈高丹草品種必須依賴進口的局面，而且褐色中脈品種在旱薄鹽堿荒地推廣應用，效益顯著。

在不同生態(tài)區(qū)，關于飼用小黑麥和高丹草與其它作物復種模式的研究已有相關報道。在山西省，針對小黑麥復種青貯玉米（Zea mays L.）模式開展了相關研究，發(fā)現(xiàn)該模式能取得較好的經濟效益，被認為是一種值得推廣的生產模式［3-4］。在甘肅的隴東旱塬區(qū)和甘肅中部地區(qū)，秋播小黑麥復種青貯玉米和甜高粱（Sorghum dochna （Forssk.） Snowden）模式，兩種作物均能與小黑麥實現(xiàn)茬口銜接，取得良好的經濟和生態(tài)價值［5-6］。在云南迪慶高海拔地區(qū)，秋播小黑麥可與夏播青貯玉米形成輪作體系，由原來的“一年一熟”種植模式轉變成“二年三熟”的種植模式［7］。為解決寧夏種植業(yè)中“一季有余，兩季不足”的問題，秋播小黑麥5月上旬收獲干草后，可與玉米、水稻（Oryza sativa L.）等作物進行復種［8］；秋播黑麥后茬播種高丹草、飼用高粱（Sorghum bicolor （L.） Moench）和青貯玉米，結合飼草產量、營養(yǎng)品質和青貯品質，篩選出適宜的牧草新品種［9］。

華北平原區(qū)也有小黑麥和高丹草與其他作物復種的研究。在黃河三角洲地區(qū)，飼用小黑麥可接茬復種玉米、高粱、花生（Arachis hypogaea L.）、棉花（Gossypium spp.）等，既能夠取得良好的經濟效益，又增加了冬春地面覆蓋率，生態(tài)效益顯著［10-11］。在山東壽光地區(qū)，高粱可與小黑麥進行輪作，10月中旬收獲高粱后播種小黑麥，次年5月中下旬收獲小黑麥后播種高粱，既增加了土壤有機質、氮磷鉀含量，又降低了pH值和含鹽量，提升了土壤養(yǎng)分［12］。2012—2016年，河北省農林科學院旱作農業(yè)研究所在海河平原區(qū)創(chuàng)建了飼用小黑麥-青貯玉米復種模式，并形成了河北省地方標準［13］。相關研究結果表明，華北平原區(qū)飼用小黑麥可以與玉米、花生、高粱、棉花等作物進行復種，茬口銜接合適，既能有效提高資源利用效率，又能有效解決優(yōu)質飼草短缺的突出問題。此外，劉貴波等［14］ 研究得出高丹草可與飼用黑麥形成復種，實現(xiàn)一年兩作，形成了飼用黑麥與高丹草復種栽培種植模式。但目前尚未見到飼用小黑麥與褐色中脈高丹草復種模式的相關報道。

在華北平原區(qū)飼用小黑麥的飼草收獲時間為5月上中旬，而在該地區(qū)高丹草春、夏播均可，9月下旬收獲，高丹草收獲后一直到11月中旬均可播種飼用小黑麥，理論上兩種作物的茬口能夠有效結合，實現(xiàn)復種。但還需從關鍵技術上對該模式進行創(chuàng)新研究，為兩種飼草的合理搭配提供理論依據(jù)。據(jù)此，本研究從兩種飼草的播期效應、種植密度的確定、綜合效益等方面對飼用小黑麥和褐色中脈高丹草復種模式進行了分析，旨在創(chuàng)建出飼用小黑麥與褐色中脈高丹草復種模式，為華北平原草食畜牧業(yè)高質量發(fā)展、糧改飼項目的實施以及農業(yè)種植結構調整提供充足的技術支持，市場前景廣闊。

1材料與方法

1.1試驗地概況

試驗于2019—2022年在位于河北省深州市護遲鎮(zhèn)的河北省農科院旱作所試驗站內完成。115°42′E，37°44′N，海拔高度20 m，全年平均降水510 mm，其中70%的降水集中在7，8月份。年平均氣溫12.6℃，無霜期206 d。試驗開始前0～20 cm基礎土壤養(yǎng)分情況：pH 8.33，全鹽量0.042%，有機質19.18 g·kg^-1，全氮1.19 g·kg^-1，堿解氮72.92 mg·kg^-1，速效磷17.93 mg·kg^-1和速效鉀162.50 mg·kg^-1。

1.2試驗材料

試驗以河北省農林科學院旱作農業(yè)研究所選育而成的‘冀飼3號’飼用小黑麥（登記號：552）和‘冀草6號’褐色中脈高丹草（登記號：566）為試驗材料，兩個品種分別于2018年和2019年通過國家草品種審定委員會審定?！斤?號’實現(xiàn)了豐產、優(yōu)質、抗旱、耐鹽的有機結合［16］?！讲?號’木質素含量低、飼用品質優(yōu)，可消化干草產量高，抗旱、耐鹽性強［17］。

1.3研究內容及方法

1.3.1播期效應試驗統(tǒng)計了2019—2022年飼用小黑麥育種試驗田中‘冀飼3號’的播種、出苗、孕穗、抽穗、開花、成熟等關鍵生育時期。‘冀草6號’播期試驗于2020—2021年連續(xù)兩年進行，每年均設置7個不同播期，從4月21日開始播種，每隔10天播種1期，小區(qū)面積30 m² （5 m×6 m），每小區(qū)播種10行，行長6 m，行距50 cm，播種量均為30 kg·hm^-2，出苗后記載孕穗、抽穗、開花、成熟等關鍵生育時期。

1.3.2種植密度試驗‘冀飼3號’設置3個不同播量處理，分別是：75，112.5和150 kg·hm^-2。小區(qū)面積15 m² （3 m×5 m），每小區(qū)播種15 行，行長5 m，行距20 cm，3次重復，隨機區(qū)組排列。播前整地，底肥復合肥750 kg·hm^-2。返青期灌溉1次，灌溉量50方·畝^-1，并隨水追施尿素150 kg·hm^-2。乳熟期刈割測定產量相關性狀［1］?！讲?號’設置7個不同種植密度水平，分別是：6.0×10⁴，7.5×10⁴，9×10⁴，10.5×10⁴，12×10⁴，13.5×10⁴和15×10⁴ plant·hm^-2。小區(qū)面積36 m² （6 m×6 m），每小區(qū)播種12行，行長6 m，行距50 cm，3次重復，隨機區(qū)組排列。三葉期按種植密度定苗，確定好小區(qū)株數(shù)。蠟熟期刈割測定產量相關性狀［2］。

1.3.3復種模式效益分析投入包括種子、肥料、灌溉、機械、人工、農藥等費用，均按照實際花費和當?shù)厥袌鰞r格計算。其中，種子按照小麥3.5 CNY·kg^-1，飼用小黑麥7.0 CNY·kg^-1，高丹草40 CNY·kg^-1，玉米按照每畝1袋折合成600 CNY·hm^-2計算；灌溉用水折合電費按照0.6 CNY·m3，復合肥按照3.2 CNY·kg^-1，尿素按照2.0 CNY·kg^-1；產出計算中小麥按照2.4 CNY·kg^-1，玉米按照1.76 CNY·kg^-1，飼用小黑麥干草按照1.2 CNY·kg^-1，高丹草按照1.2 CNY·kg-1計算。其余農藥、機械和人工等按照實際花費進行統(tǒng)計和計算。利潤=總投入－總成本

1.4數(shù)據(jù)分析

運用Excel 2010軟件對不同處理下的相關數(shù)據(jù)進行平均值計算，用SPSS18.0軟件“General Linear Model→Multivariate”進行方差統(tǒng)計分析。

2結果與分析

2.1飼用小黑麥與褐色中脈高丹草的播期效應

對‘冀飼3號’3年生育期進行分析得出（表1），播種期在10月15日～25日之間，抽穗期為4月27日～5月2日，差值為5天，乳熟期為5月17日～22日，差值也為5天?！斤?號’小黑麥在晚播的情況下可以在5月初達到抽穗期，5月中旬達到乳熟期。

對‘冀草6號’連續(xù)2年播期試驗分析得出（表2），從4月21日到6月20日播種，均能完成生育進程，表明‘冀草6號’褐色中脈高丹草播期彈性大。立足褐色中脈高丹草蠟熟期一次收獲利用，‘冀草6號’高丹草的播期在5月20日～6月20日播種，于9月中旬蠟熟期收獲；由此得出，褐色中脈高丹草可與飼用小黑麥形成合理搭配，從理論上解決了茬口銜接問題。

2.2飼用小黑麥與褐色中脈高丹草的適宜種植密度

分析了復種模式下‘冀飼3號’飼用小黑麥飼草生產的合理播量（見表3），播量為150 kg·hm^-2處理的鮮草產量最高，2021年和2022年干草產量分別達到了15 776.0 kg·hm^-2和18 634.5 kg·hm^-2，明顯高于其余兩個處理。3個播量下的平均干草產量分別達到了15 273.5 kg·hm^-2和17 077.5 kg·hm^-2，并且均未發(fā)生倒伏。綜合分析得出，‘冀飼3號’飼用小黑麥飼草生產適宜的播量是150 kg·hm^-2。

對不同種植密度下‘冀草6號’高丹草的農藝性狀分析得出（表4），不同種植密度處理下的干草產量差異不顯著，但密度過高易造成抗倒性、抗病性差，而種植密度在12.0×10⁴plant·hm^-2處理下的干草產量、抗病抗倒性優(yōu)于其它密度處理，由此得出，‘冀草6號’高丹草適宜種植密度為12.0×10⁴plant·hm^-2。

2.3創(chuàng)建了兩種飼草復種模式播期效應表明，飼用小黑麥可與褐色中脈高丹草形成復種；適宜收獲期試驗得出，飼用小黑麥刈割1次，高丹草刈割1次，全年刈割2次。這樣可該區(qū)域飼草產出由青貯玉米一年一次青貯供應改變?yōu)橐荒?次飼草供應，形成一年兩作飼草周年生產體系（圖1）。為該區(qū)域的草牧業(yè)發(fā)展提供了強有力的技術支撐。

2.4效益分析由表5得出，飼用小黑麥每公頃可收干草13 500公斤，效益16 200元；高丹草每公頃產干草16 500 公斤，效益19 800元；每公頃純效益較小麥+夏玉米復種高3 060元。

與冬小麥-夏玉米模式相比（表5），飼用小黑麥可因雨或造墑種植，返青期灌溉1水，較冬小麥每公頃節(jié)水750～1 500 m³。褐色中脈高丹草可因雨種植，較夏玉米每公頃節(jié)水750 m³。飼用小黑麥施肥量較冬小麥低，底肥可減少50%，春季追氮肥較冬小麥少40%。飼用小黑麥對銹病免疫、高抗白粉病無需農藥防治；抗蟲，生育期間蟲害只有蚜蟲少量發(fā)生，一般無需防治。高丹草田與夏玉米相比，全生育期無需使用農藥防治病蟲害。這兩種牧草復種可實現(xiàn)周年地表綠色覆蓋，是一種節(jié)水、節(jié)肥、節(jié)藥的高效、綠色生產模式。

3討論

茬口銜接是飼用小黑麥和褐色中脈高丹草的復種模式的關鍵。朱奕豪等［12］在山東壽光、劉貴波等［14］研究表明，在高粱收獲后（10月中旬）播種小黑麥，或收獲黑麥后（5月上旬）播種高丹草，茬口銜接合適。但關于飼用小黑麥和褐色中脈高丹草的復種研究目前無報道，基于此，本研究通過對飼用小黑麥和褐色中脈高丹草的播期效應進行研究得出，飼用小黑麥在播期相差10天的情況下，收獲期差值僅為5天；飼用小黑麥秋季適期晚播對其生長發(fā)育影響不大。而高丹草的喜溫性決定了其播期不宜太早，‘冀草6號’高丹草的播期在5月20日—6月20日播種，即可為飼用小黑麥生長留出充足的生長時間，而且9月中旬蠟熟期收獲，并不影響飼用小黑麥秋播。兩者復種，從理論上有效解決了茬口銜接問題，為模式創(chuàng)新提供了理論依據(jù)。

就飼用小黑麥施肥而言，周蘭蘭等［15］在甘南地區(qū)的研究表明：小黑麥生產中建議種植密度為300.0 kg·hm^-2、有機肥施用量為12 000 kg·hm^-2時，小黑麥的干草產量為4 200 kg·hm^-2并且營養(yǎng)價值較高。游永亮等［16］在海河平原區(qū)研究得出，在肥力較差土壤上種植飼用小黑麥需施肥，建議施氮肥120～180 kg·hm^-2，磷肥90～135 kg·hm^-2；肥力較好的土壤種植飼用小黑麥可以不施肥或隔年施一次，施肥量同土壤肥力較差地。李源等［17］在海河平原區(qū)研究得出，在中等肥力土壤下，高丹草合理施肥量為：N：180～270 kg·hm^-2，P₂O₅：90～135 kg·hm^-2。但是，將飼用小黑麥麥和高丹草作為一個系統(tǒng)進行施肥的研究未見報導。參照上述文獻研究，結合華北平原區(qū)的土壤條件，筆者參照冬小麥+夏玉米模式的施肥標準，給出了飼用小黑麥與褐色中脈高丹草復種模式下的施肥方案為：飼用小黑麥播種前每公頃底施復合肥（N-P-K各15%）375 kg，返青期每公頃追施尿素225 kg；高丹草播前每公頃底施復合肥（N-P-K各15%）750 kg。然而，該施肥方案是在較大面積的示范基礎上得出的，施肥方案是否為最優(yōu)方案還需進一步優(yōu)化。

在收獲時期的確定方面，謝楠等［18］認為小黑麥抽穗期刈割干草產量較高；王紫鐸［19］發(fā)現(xiàn)，青貯利用適宜時期為花后15天。綜合分析得出，華北平原區(qū)飼用小黑麥調制干草的適宜刈割期為抽穗期（4月底至5月初），青貯加工的適宜刈割期為乳熟期（5月中下旬）。前人研究認為高丹草的適宜收獲期為抽穗期［20］，但抽穗期收獲時水分較高，會給青貯制作造成較大的困難。而飼用小黑麥與褐色中脈高丹草復種模式選用的‘冀草6號’高丹草為褐色中脈品種，具有木質素含量低、飼用品質優(yōu)的特性，推遲到蠟熟期收獲，不但能保持較高的飼用品質，而且也可有效解決高丹草青貯時水分高的難題。因此，選用褐色中脈高丹草在蠟熟期后與飼用小黑麥進行復種，是該模式創(chuàng)新的特色。

在經濟效益比較方面，李彥良［3］和歐翔等［4］在山西省的研究結果表明，玉米+小黑麥輪作模式的年平均經濟效益最高，每畝利潤分別高達851元和2 177元，比玉米連作模式每畝分別增收100元和835元。王智華等［11］在黃河三角洲冬閑鹽堿耕地示范顯示，飼用小黑麥與早熟棉花接茬復種，在穩(wěn)定棉花生產基礎上，每畝可增收小黑麥鮮草3 000 kg以上。秦基皓等［10］在黃河三角洲地區(qū)飼用小黑麥與玉米、高粱和花生進行復種，可分別比小麥-玉米每公頃增收2 933，8 325，13 822元。本研究創(chuàng)建的飼用小黑麥和褐色中脈高丹草復種栽培模式與上述模式不同，該模式與小麥夏玉米一年兩作模式相比，具有明顯的產量優(yōu)勢，節(jié)水、節(jié)肥、節(jié)藥效果顯著，每公頃純效益較冬小麥-夏玉米復種高3 060元，經濟效益明顯高于冬小麥+夏玉米模式。

在節(jié)水、省肥、省藥方面，干旱缺水是華北平原區(qū)突出的生態(tài)問題，本研究創(chuàng)建的復種模式中，飼用小黑麥可因雨或造墑種植，返青期灌溉1水，較冬小麥每公頃節(jié)水750～1 500 m³；同時，為解決春季干旱導致的水分利用效率低的問題，可在飼用小黑麥收獲后，采用“寬窄行、一穴雙株、膜上覆土”的旱作雨養(yǎng)栽培技術播種高丹草［21］，水分利用效率可顯著提高；褐色中脈高丹草全生育期可雨養(yǎng)種植，較夏玉米每公頃節(jié)水750 m³。綜合比較，該模式可較冬小麥+夏玉米模式每公頃節(jié)水1 500～2 250 m³。而且，該模式省肥、省藥效果顯著，是華北農區(qū)一種綠色、高效生產模式。

此外，在社會效益方面，華北平原存有大面積的旱薄鹽堿荒地，僅河北省農區(qū)就擁有冬閑田，旱薄閑散地800 萬畝，鹽堿荒地300 萬畝。而飼用小黑麥、高丹草均具有較強的抗旱、耐鹽性［11，22］，考慮到糧食安全的背景，兩種飼草的合理搭配，更適合在該區(qū)域的冬閑田或者旱薄鹽堿荒地上推廣利用，是華北平原農區(qū)增草節(jié)糧的一種重要利用途徑，前景廣闊。

針對該模式還存在一些問題值得探討：首先立足于華北平原區(qū)旱薄鹽堿地的生態(tài)條件和地力條件，施肥技術如全年施肥量及氮磷鉀不同配比有待深入研究；病蟲害草問題，試驗的3年內在飼用小黑麥上未發(fā)現(xiàn)蟲害危害，褐色中脈高丹草有的年份發(fā)現(xiàn)少量蚜蟲存在，但未造成危害，在高丹草田間雜草防除研究上，篩選的除草劑具有一定的效果，但是高丹草生長正值雨季，苗后田間雜草防除還有待深入研究。同時考慮到該區(qū)域水資源匱乏、存在大面積鹽堿地的現(xiàn)實，兩種飼草的抗旱節(jié)水、耐鹽機制研究尚欠深入，也需今后重點研究。

4結論

研究創(chuàng)建了飼用小黑麥與褐色中脈高丹復種的模式，飼用小黑麥與褐色中脈高丹草茬口銜接合適，二者搭配形成了一年兩作飼草周年生產體系。該模式與冬小麥-夏玉米模式相比，經濟效益顯著，每公頃純效益較冬小麥-夏玉米模式高3 060元。節(jié)水、省肥、節(jié)藥效果明顯，每公頃節(jié)水1 500～2 250 m³；每公頃氮、磷、鉀肥分別減少45%，50%，50%；全生育期無需農藥防治蟲害，是一種綠色、無公害的生產模式。該模式適宜在華北平原區(qū)推廣應用。

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（責任編輯 劉婷婷）