甜高粱-玉米复种与混合青贮对生物量和青贮品质的影响_孙健雄.pdf
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1、大麦与谷类科学2023 年第 40 卷第 2 期收稿日期:2022-11-24;修回日期:2022-02-05基金项目:江苏省碳达峰碳中和科技创新项目(BE2022304);江苏省现代农业产业技术体系项目(JATS2022236);江苏省农业科技创新与推广补助项目苏农计(2022)27 号文;江苏沿海地区农业科学研究所科研基金项目(YHS202203)。作者简介:孙健雄(1995),男,硕士,研究实习员,主要从事经济作物研究。Email:。*通信作者:王为(1980),男,博士,研究员,主要从事经济作物育种与栽培研究。Email:;杨华(1976),男,硕士,副研究员,主要从事经济作物育种与栽
2、培研究。Email:。大麦与谷类科学2023,40(2):48-53Barley and Cereal Scienceshttp:/微信公众号:damkx1984甜高粱-玉米复种与混合青贮对生物量和青贮品质的影响孙健雄,刘兴华,程芳梅,施洋,于爱华,高进,陆镇威,韩轩,姜鹏,王海洋,陈应江,杨华*,王为*(江苏沿海地区农业科学研究所/现代作物生产省部共建协同创新中心,江苏 盐城 224002)摘要:甜高粱(饲用高粱)与玉米青贮制作青粗饲料在江苏沿海地区畜牧业发展中日益受到重视。为探究甜高粱和青贮玉米带状复种及混合青贮对其生物量和青贮品质的影响,通过甜高粱中科甜 438 与玉米苏玉 29 以 1
3、1 带状复种混收混合青贮与甜高粱、玉米单种单收单贮的比较,分析单位面积青贮饲草产量、混合青贮料的青贮品质和营养成分,预测和比较饲喂奶牛的理论乳产量。结果表明,在复种情况下,中科甜 438 与苏玉 29 的株高均较单种有所降低,其中甜高粱降低了 3.0%,玉米降低了 0.8%;鲜产量(4.8 t/667 m2)略高于单种的甜高粱与玉米的平均产量(4.5 t/667 m2),干质量(1.50 t/667 m2)略高于单种的甜高粱与玉米的平均干质量(1.35 t/667 m2);中科甜 438 与苏玉 29 混合青贮在粗蛋白、中性洗涤纤维、淀粉、脂肪、灰分、单糖、沁乳净能、钙含量等方面与中科甜 43
4、8 或苏玉 29 单独青贮间的差异无统计学意义,仅在干物质与酸性洗涤纤维含量方面与中科甜 438 或苏玉29 单独青贮间的差异均具统计学意义(P 0.05);所得混合青贮饲料每吨干物质能使奶牛理论乳产量提升约 200 kg。综上,甜高粱和青贮玉米的复种混收混合青贮模式既提高了土地利用率,又降低了饲喂成本、提高了乳产量,具有较好的推广利用前景。关键词:中科甜 438;苏玉 29;复种;青贮品质;奶牛中图分类号:S513;S514文献标志码:B文章编号:1673-6486-20220118孙健雄,刘兴华,程芳梅,等.甜高粱-玉米复种与混合青贮对生物量和青贮品质的影响J/OL.大麦与谷类科学,202
5、3,40(2):48-53.https:/doi.org/10.14069/ki.32-1769/s.2023.02.010.随着现代畜牧业的加速发展,过分依赖进口优质饲料成为当今产业所关注的“卡脖子”问题。目前,优质青粗饲料的生产正面临着饲料技术支撑不够、饲喂技术亟待优化、营养协调不充分及农机农艺融合不足等关键产业问题,这些问题的存在进一步削弱了本土优质青粗饲料的产业竞争力。甜高粱(饲用高粱)属于普通高粱变种,其生物产量高、茎秆富含糖分、养分含量高于玉米,同时又具有强抗病性、广适应性等特性,在草食畜牧业中具有广泛应用1。在美国东北部,褐色中脉高粱与苏丹草杂交种就曾被用作青贮玉米的替代品进行研
6、究2。在江苏沿海地区,因土壤盐分高、贫瘠等特点对农作物生长影响较大,种植玉米易致产量低、品质差,从而为耐盐、耐瘠薄且营养丰富的甜高粱种植提供了广阔的空间。青贮作为一种保存和开发饲料资源、提高饲料利用率、发展节粮型畜牧业的有效手段,已在玉米、燕麦和甜高粱中得到了广泛的应用1,3。青贮饲料是在厌氧条件下,原料中的糖分通过物料中乳酸菌发酵产生乳酸等有机酸,抑制有害微生物的活动,从而实现长期保存的青绿饲料1。青贮的主要目的是在贮藏过程中最大限度地降低营养损失,并保持饲料青绿多汁的状态,使其在饲料短缺期间可作为优质粗饲料提供给草食动物,以避免生产的季节性限制,同时大幅提高青粗饲料的利用率。近年来,青贮饲
7、料已经在全世界范围内成为包括奶牛和肉牛等反刍动物日粮中最重要的组成部分。对甜高粱与玉米的青贮研究,前人也进行了一定程度的探索。李春喜等通过开展甜高粱、玉米及甜高粱与玉米、麦秆分别混合青贮进行品质感官评定与等级划分等比较研究,认为各饲料青贮处理后感官评定得分与等级划分均为良好,确认了甜高粱是优质饲料作物3。李俊等通过对比试验发现,青贮甜高粱饲草饲喂奶牛比青贮玉米秸秆饲喂每头可多产奶约 1.62 kg/d4。邰发红等研究发现,青贮全株玉米组比青贮甜高粱组可使牛日增48-大麦与谷类科学2023 年第 40 卷第 2 期1.3裹包青贮利用裹包青贮(裹包大小 400500 kg)发酵方式进行甜高粱单独青
8、贮、玉米单独青贮和甜高粱+玉米以体积比 11 方式混合青贮 3 组试验,约 4个月后,抽样检查青贮料发酵情况,以青贮料呈黄绿色、松软、有浓郁酸香味,pH 值 3.84.5 时为佳。最后进行青贮饲料品质的分析测定,以检验各青贮指标和参数,分析甜高粱、饲用玉米以及混合青贮重高 0.09 kg,营养成分分析表明,甜高粱青贮的营养价值略低于全株玉米青贮5。尽管前人对于青贮甜高粱和青贮玉米饲喂进行了详尽的比较分析,但所得结果并非一致,且将甜高粱和玉米混合青贮饲喂的相关研究仍不够充分。在我国华北和西北地区,甜高粱和玉米的种植、青贮有较好的技术集成,但鲜见南方沿海地区将甜高粱和玉米 2 者结合起来进行“混种
9、收、混青贮、混饲喂”(3 混)集成。近年来,为响应国家“粮改饲”战略,针对“种养加结合、农牧一体化”需求,围绕江苏沿海地区甜高粱和玉米“种收”“青贮”“饲喂”各环节,研发集成了 3H(3 混)技术模式,通过种植、养殖、装备、农经等学科交叉、产业链延伸、上下游协作,聚焦绿色轻简栽培、农机农艺融合、青贮饲喂等产业链关键技术,旨在为增强江苏省特粮特经和草食畜牧业高质量绿色发展奠定基础。1材料与方法1.1供试材料与种植设计试验于 20192020 年在江苏沿海地区农业科学研究所盐东试验基地(120.202 E、33.419 N)进行。土壤为潮盐土,pH 值 8.36,水溶性盐总量(质量分数,下同)为
10、0.68 g/kg,土壤有机质含量16.68 g/kg,全 氮 含 量 1.02 g/kg,有 效 磷 含 量10.28 mg/kg,速效钾含量 129.25 mg/kg。供试甜高粱品种采用中科甜 F968(中国科学院遗传与发育生物学研究所提供),玉米品种采用苏玉 29(江苏省农业科学院粮食作物研究所提供)。种植面积总计约 20 000 m2,播种方式:1)直播,2 者 11 混种 6 670 m2,行比 44;2)2 者单种各6 670 m2,行比 66。甜高粱行距 60 cm,株距15 cm,田间密度约为 7 000 穴/667 m2;玉米行距60 cm,株距 22 cm,田间密度约为 5
11、 000 穴/667 m2。同种作物混种与单种播期、密度(行株距)、水肥等田间管理均一致。具体设计示意图见图 1。1.2收获方式甜高粱与玉米混种采用机械装备混种混收模式。在甜高粱籽粒乳熟至蜡熟期并在全株含水量达60%70%时收获。另外,由于甜高粱茎秆角质化、木质化程度较重,采用带有“拉丝”功能的收割机装备 CLAAS JAGUAR 950 自走式青贮饲料收割机(克拉斯,规格:9 m3.5 m3.8 m,德国)进行收割。该机器自重 15 t,效率是 150 t/h,对作物倒伏状况有一定的适应性。将甜高粱铡碎(长度 0.51.5 cm,角质化、木质化的秸秆拉丝后变得松软,易于牛羊采食)。玉米青贮收
12、割期确定统一收获标准:全株干物质含量达到 28%以上,玉米的乳线达到 1/2 以上,部分玉米籽粒出现凹坑。甜高粱与玉米单种以同种机械进行单收。图1甜高粱与玉米混种与单种模式示意图15 cm60 cm60 cm60 cm60 cm22 cm22 cm15 cm玉米高粱混种单种49-大麦与谷类科学2023 年第 40 卷第 2 期的工艺效果。1.4青贮料样品品质测定青贮料样品品质测定由杭州爱科检测实验室进行,使用鼓风干燥箱将青贮料样品于 60 烘干,随后使用 UDY 旋风磨(过 1 mm 筛)对样品进行粉碎处理。使用 FOSS DS2500F 仪器对样品进行扫描,并采用近红外检测方法对营养成分进行
13、预测。样品在装入样品杯之前必须至少搅拌 10 次(或视觉上达到均匀)。将样品加入样品杯中,使样品完全覆盖样品杯扫描窗口表面,进行扫描。饲料产品及理论乳产量等数据均基于美国 Dairy One 实验室近红外数据库模型分析。1.5数据处理与统计分析采用 Excel 2019、SPSS 22.0 等软件对数据进行统计和分析。2结果与分析2.1甜高粱-玉米混种与单种的比较作为 C4 植物的甜高粱-玉米混种与单种结果见表 1。中科甜 438 平均株高达到 401.3 cm,鲜产量(质量,下同)达到 6.2 t/667 m2,干质量达到1.73 t/667 m2,水份达约 72%;苏玉 29 平均株高为2
14、35.6 cm,鲜产量达到 2.8 t/667 m2,干质量达到0.97t/667m2,水份达约 65%。在单种情况下,甜高粱株高为玉米的 1.7 倍,产量是 2.21 倍,干质量是1.78 倍,充分体现了甜高粱生物量较大的优势。在混种情况下,甜高粱与玉米的株高均较单种有所降低,其中甜高粱降低了 3.0%,玉米降低了 0.8%;鲜产量(4.8t/667m2)介于单种的甜高粱与玉米之间,略高于单种的甜高粱与玉米的平均产量(4.5 t/667 m2);干质量(1.50 t/667 m2)也略高于单种的甜高粱与玉米的平均干质量(1.35 t/667 m2)。因此,从提高土地利用率和作物生物产量的角度
15、考虑,可以以种植甜高粱来替代玉米。即使不全部替代,以甜高粱和青贮玉米 11 混种混收模式,鲜产量达到 4.8 t/667 m2,干质量达到 1.50 t/667 m2,也优于单种的玉米,且其丰富的营养更利于后续的青贮和饲喂利用。此外,甜高粱和玉米复种模式可在一定程度上增强甜高粱的抗倒伏性、玉米的向光性和抗病性,还可提高土地利用率和收获指数。随着收获机械装备的配套与到位,通过 2 者行比和田间布局调整可实现农艺农机的融合,如可以克拉斯农机混收,减少混合种植与收获的成本(图 2)。作物种植模式株高/cm产量/(t/667 m2)干质量/(t/667 m2)中科甜 438401.319.06.20.
16、21.730.10苏玉 29235.621.02.80.30.970.30中科甜 438+苏玉 29389.216.0(甜高粱)233.619.0(玉米)4.80.31.500.20表1甜高粱-玉米混种与单种的生物量图2克拉斯(德国)农机收获甜高粱与玉米50-大麦与谷类科学2023 年第 40 卷第 2 期从上述结果分析可知,混合青贮料的品质指标参数基本上均处于中科甜 438 与苏玉 29 单独青贮之间,在粗蛋白、中性洗涤纤维、淀粉、脂肪、灰分、单糖、沁乳净能、钙含量等方面与中科甜 438 或苏玉 29 单独青贮间差异无统计学意义,仅在干物质与酸性洗涤纤维含量方面与中科甜 438 或苏玉 29
17、 单独青贮的具统计学意义。因此,混合青贮料的品质指标参数表现得更加均衡,总体上优于单独青贮料。通常青贮饲料中灰分含量越高,有机质含量越低,则青贮饲料品质越差。从表 2 来看,中科甜 438青贮料灰分含量显著低于苏玉 29 青贮料,其含糖量又显著高于苏玉 29 青贮料。青贮原料中含糖量高,可以为乳酸菌的活动直接提供充足的底物,使乳酸生成更加迅速,快速抑制杂菌的生长,从而奠定乳酸菌在发酵菌群中的优势地位。2.3青贮饲料理论乳产量根据 Dairy One 实验室近红外数据库模型分析,中科甜 438 青贮料与苏玉 29 青贮料每吨干物质的理论乳产量差异没有统计学意义,但 2 者混合青贮的每吨干物质能使
18、奶牛乳产量提升约 200 kg,与 2 者单独青贮的差异具有统计学意义(图 3),原因可能在于混合青贮较单独青贮饲料中淀粉、纤维素、糖分、蛋白质等营养物质更均衡、更全面,营养价值更高6。3讨论与结论青贮玉米是目前我国最主要的青贮饲料作物,但受限于冬季种植物影响,其两季产量和品质往往无法同时得到保证。甜高粱播种期长,可以一次播2.2甜高粱-玉米混种与单种的青贮料品质甜高粱青贮、玉米青贮及混合青贮的饲料干物质、粗蛋白、酸性洗涤纤维、中性洗涤纤维、淀粉、单糖、灰分、钙含量等方面进行比较的结果见表2。不同青贮饲料间干物质含量差异具有统计学意义(P0.05),其中:苏玉 29 青贮料干物质含量最高(34
19、.5%),其次为混合青贮(31.2%),最低为中科甜 438 青贮料(27.9%)。粗蛋白含量以苏玉 29 青贮料中最高(2.9%),其次为混合青贮(2.1%)与中科甜438 青贮料(1.7%),后 2 者青贮料粗蛋白含量差异不具统计学意义。酸性洗涤纤维含量在不同青贮料间差异具有统计学意义(P0.05),其中:中科甜438 青贮料含量最高(21.2%),其次为混合青贮(11.5%),苏玉 29 青贮料最低(9.5%)。中性洗涤纤维含量以中科甜 438 青贮料最高(21.2%),其次混合青贮(18.9%),苏玉 29 青贮料最低(14.3%),但是甜高粱的中性洗涤纤维含量与混合青贮中差异不具统计
20、学意义。淀粉含量以苏玉 29 青贮料最高(28.5%),其次是混合青贮(15.5%),中科甜 438 青贮料最低(3.4%),混合青贮的淀粉含量与苏玉 29 青贮料的差异不具统计学意义。脂肪含量以苏玉 29 青贮料最高(3.5%),其次是混合青贮(3.4%),中科甜 438青贮料最低(3.0%),苏玉 29 青贮料脂肪含量与混合青贮料脂肪含量差异不具统计学意义。灰分含量以苏玉 29 青贮料最高(2.2%),其次是混合青贮(1.8%)、中科甜 438 青贮料(1.7%),混合青贮料与中科甜 438 青贮料差异不具有统计学意义。混合青贮与中科甜 438 青贮料单糖含量相当,均为 0.7%,与苏玉
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