成都平原甜高粱間作拉巴豆對混合飼草產量及品質的影響

董志曉， 何潤濠， 況鑒洋， 聶 聰， 楊 建， 張建波， 茍文龍*， 馬 嘯*

(1.四川農業大學草業科技學院， 四川 成都 611130； 2. 四川省草原科學研究院， 四川 成都 611731)

近年來，隨著“糧改飼”、“深入推進農業供給側結構性改革”政策的實施，使種植業由“糧-經-飼”三元結構逐漸向“糧-經-飼-草”四元結構轉變[1]，使我國的草牧業迅速發展，但用于種植飼草的土地有限。因而提高土地利用率、發展高效的種植模式是現代畜牧業發展的有效保障。成都平原地區畜牧產業帶為四川省四大優勢畜牧業產業帶之一[2]，對優質牧草有較大的需求，然而在有限的土地上生產出更多的優質飼草料為成都平原畜牧業發展的關鍵。禾-豆間作是提高飼草品質和土地利用率的主要方式之一，與單播相比間作能夠充分利用自然空間和環境資源[3]，提高單位面積混合飼草產量和青貯飼料的品質[4]，并且豆科植物根瘤菌具有固氮[5]、增加土壤肥力[6]等效果，可減少對工業氮肥的依賴[7]。

甜高粱(SorghumbicolorSubsp.bicolor)為雙色高粱(即普通高粱，S.bicolor(L.) Moench)種下的一個亞種或栽培類群，為一年生飼用作物，其莖中多汁、莖中薄壁組織中能積累大量蔗糖，同時具有高產、抗旱、耐澇等特點[8]。拉巴豆(Lablabpurpureus(L.) Sweet)為一年生或越年生高產優質豆科草本牧草[9]，具有蛋白質含量高、抗逆性強、耐陰性高等特點。甜高粱有較高的碳水化合物，粗蛋白含量較低，而拉巴豆含有較高的粗蛋白，但碳水化合物含量較低，二者結合能夠取長補短[10]。

目前，關于禾-豆混播對飼草產量和青貯的研究多見于甘肅[11]、貴州[12]和青海[13]等地。如李春喜等[11]以甜高粱和箭筈豌豆(ViciasativaL.)為研究對象，探究不同混播比例對混合飼草產量和品質的影響；田應學等[12]以甜高粱和拉巴豆為試驗材料，探究不同混合比例播種對其青貯品質的影響。但成都平原地區有關甜高粱間作拉巴豆對產量及其品質影響的研究還尚未見報道。因此，本研究根據甜高粱和拉巴豆的生物學特性和生長規律，探究成都平原甜高粱與拉巴豆的最佳間作比例，及對混合飼草的產量和營養品質的影響，以期為成都平原地區甜高粱的優質高效生產提供理論依據和技術參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地點位于成都市崇州市愷泉鎮四川農業大學現代農業基地草學系試驗基地(103°07′～103°49′E，30°30′～30°53′N)，海拔514 m，屬典型的亞熱帶濕潤季風氣候。年平均溫度17.32℃，最熱月均溫33.48℃，最冷月均溫6.5℃，極端最高氣溫38.7℃，年降水量1 059.3 mm，年日照時數1 163.9 h，相對濕度86%，無霜期306 d，>10℃的年積溫5 291℃。試驗土壤pH值為6.4，有機質含量36.8 g·kg-1，土壤有效磷含量10.8 mg·kg-1，全氮含量2.03 g·kg-1，有效鉀含量82 mg·kg-1。前茬作物為一年生飼草扁穗雀麥(BromuscatharticusVahl.)。

1.2 試驗材料

‘大力士’甜高粱(Sorghumbicolor‘Hunnigreen’)和‘潤高’拉巴豆(Dolichos lablab ‘Rongai’)種子均由北京正道農業股份有限公司提供，二者均為國審引進品種，品種權為荷蘭百綠集團(BARENBRUG)所有。

1.3 試驗設計

本研究采用單因素完全隨機區組試驗設計，以甜高粱單播(A0：18 kg·hm-2)為對照，以甜高粱中間作拉巴豆不同播量(A1：11.25 kg·hm-2；A2：16.88 kg·hm-2；A3：22.50 kg·hm-2；A4：28.13 kg·hm-2；A5：33.75 kg·hm-2)為處理，共6個處理，每個處理設置3次重復，小區面積24 m2(4 m×6 m)，小區間隔1 m，試驗地四周設置2 m保護行。甜高粱播種方式為人工穴播，每穴3～4粒種子，行距40 cm，穴株距20 cm，拉巴豆按照不同播量均勻的點播到兩行高粱種間。試驗于2020年6月8日播種，2020年9月7日收獲(以甜高粱下部第2～4片葉枯黃為標準[14])。播種前施入農家肥(35 t·hm-2)作為底肥，拔節期追施一次尿素(160 kg·hm-2)，其它管理措施和一般大田相同，測產時按照各小區單獨收割。

1.4 測定指標及方法

1.4.1農藝性狀測定 于刈割時在每個試驗小區中隨機選取10株甜高粱，分別進行株高(從地面至植株最高部位的高度)、葉長(從地表起第8節的葉片長度)、葉寬(從地表起第8節的葉片寬度)、植株總葉片數和莖粗(從地表起第3節的莖粗)等農藝性狀的測量，并計算平均值。

1.4.2產量測定 甜高粱抽穗前，每個試驗小區去除0.5 m邊行，用感量小于0.01 kg的秤將該試驗小區的全部鮮草稱重。在測產小區中隨機選取15株甜高粱單株(包含攀援在甜高粱上的拉巴豆)樣品帶回試驗室，105℃殺青30 min，65℃烘至恒重后稱干草樣重，計算混合飼草樣品干鮮比和莖葉比。

1.4.3牧草營養成分的測定 恒重后的甜高粱，用FOSS CT410旋風式樣品粉碎機進行粉碎，過2 mm篩。采用近紅外分析儀[15]測定粗蛋白(Crude protein,CP)、粗脂肪(Ether extract,EE)、粗灰分(Crude ash,Ash)、干物質(Dry mate,DM)、中性洗滌纖維(Neutral detergent fiber,NDF)、酸性洗滌纖維(Acid detergent fiber,ADF)、非纖維性碳水化合物(Non-fibrous carbohydrate,NFC)等指標，各營養成分的單位均為質量分數(%)。

1.5 數據處理與統計分析

所有試驗數據用Microsoft Excel 2010進行整理，在Data Processing System(DPS)系統中用隨機區組單因素試驗統計分析的方法進行方差分析；用GraphPad Prism 5進行繪圖。采用模糊數學中隸屬函數法對甜高粱間作拉巴豆不同處理的鮮草產量和營養成分進行綜合評價。求出6個不同處理中的鮮草產量和各營養成分指標在間作不同拉巴豆處理下的平均隸屬值[16]，計算公式如下：

u(x)=(x-xmin)/(xmax-xmin)

(1)

u(x)=(xmax-x)/(xmax-xmin)

(2)

x為每個特征數值，xmax為最大特征數值，xmin為最小特征數值，當測定指標為負向指標時，應采用反隸屬函數(公式(2))。

2 結果與分析

2.1 間作不同播量拉巴豆處理混合飼草產量

由圖1可知，混合飼草鮮草產量介于86 876.75～112 289.45 kg·hm-2，其中A3處理鮮草產量最高，為112 289.45 kg·hm-2，較A0和A1處理分別顯著增加29.25%和21.90%(P<0.05)；各處理混合飼草干草產量介于16 506.58～24 967.48 kg·hm-2，其中A4處理干草產量最高，顯著高于A0，A1和A2處理(P<0.05)，與A3和A5處理差異不顯著。

圖1 間作不同播量拉巴豆處理混合飼草產量

2.2 間作不同播量拉巴豆處理對甜高粱農藝性狀的影響

由表1可知，6個間作處理中甜高粱的株高和莖粗均以A0處理最高，株高顯著高于A3～A5處理(P<0.05)，莖粗顯著高于其它間作處理(P<0.05)；A3處理葉長最長，較A0處理顯著增加5.06%(P<0.05)；A4和A5處理的葉寬分別較A0處理降低9.24%和11.35%，其它處理間差異不顯著；莖葉比隨著拉巴豆播量的增加呈現減小的趨勢，其中A5處理最小，較A0處理顯著減小23.91%(P<0.05)；干鮮比隨拉巴豆播量的增加呈增加趨勢，A5處理最大，較A0顯著增加26.31%(P<0.05)。

表1 間作不同播量拉巴豆處理甜高粱的農藝性狀

2.3 間作不同播量拉巴豆處理對混合飼草營養成分的影響

由表2可知，A5處理混合飼草的CP，EE含量最高，其中CP含量顯著高于A0～A3處理(P<0.05)，EE含量顯著高于A0和A2處理(P<0.05)；Ash含量雖然隨拉巴豆播量的增加呈上升趨勢，但除A3處理顯著高于A0外，其它處理之間差異不顯著；ADF和NDF含量隨拉巴豆播量的增加呈下降的趨勢，均以A5處理最低，其中ADF含量各處理差異不顯著，A5處理NDF含量較A0顯著降低8.94%(P<0.05)，而與其它處理處理差異不顯著；NFC含量在A3處理含量最高，顯著高于與A0，A1和A5處理(P<0.05)。

表2 間作不同播量拉巴豆處理混合飼草營養成分

為了更加客觀的評價間作不同播量的拉巴豆處理對混合飼草營養品質的影響，將鮮草產量、CP，EE，Ash，DM，NFC，ADF和NDF等成分進行隸屬函數評價，結果如表3所示，A3處理混合飼草的隸屬函數值最高，為0.67，其次為A4處理。

表3 間作不同播量拉巴豆處理混合飼草產量和營養成分隸屬函數及排序

2.4 間作不同播量拉巴豆處理對甜高粱經濟效益的影響

根據《中國報告大廳》2020年7月四川省秸稈飼料價格最新行情預測[17]，對本研究的經濟效益進行初步評估(表4)。本研究間作不同播量拉巴豆處理下混合飼草的收入變幅在41 700.84～53 898.94 元·hm-2之間，其中A3處理收入最高，分別較A0和A1處理顯著增加12 198.10和9 684.84 元·hm-2(P<0.05)；A1，A2，A4，A5處理比A0處理收入分別增加6.03%，18.20%，24.95%，19.35%，除A1處理外其它處理相對于A0處理差異顯著(P<0.05)。

表4 間作不同播量拉巴豆處理混合飼草鮮草經濟效益

3 討論

3.1 間作不同播量拉巴豆對甜高粱農藝性狀影響

豆科牧草和禾本科牧草混播對作物各農藝性狀的影響多是有利、正向的[18]。本研究中，A0處理的株高、葉片數和莖粗均最大，但隨著拉巴豆播量的增加呈現減小的趨勢，這與班賽[9]等人的研究結果一致。因為拉巴豆纏繞在甜高粱莖稈上，與其競爭生長冠層，當群體密度過大時，甜高粱和拉巴豆會對土壤養分和光照等資源產生一定的競爭[19]。拉巴豆攀緣在甜高粱莖稈上時，葉片交錯立體配置，增加植株總體葉面積，拉巴豆通過固氮作用向甜高粱提供一定量的氮素，促進甜高粱葉片合成較多的有機物[20]。并且刈割時期甜高粱和拉巴豆正由營養生長轉為生殖生長，使較多的有機物在植株體內積累。因此在本研究中間作處理的混合飼草干鮮比較A0處理高，莖葉比較A0處理低。間作處理在提高混合飼草葉量和適口性的同時，能夠降低莖葉比，提高干鮮比，改善混合飼草的品質[21]。

3.2 間作不同播量拉巴豆對混合飼草鮮、干草產量的影響

甜高粱和拉巴豆間作后能夠增加土地的受光面積，提高土地利用率和植物光合速率，增加光合產物的積累，提高飼草產量[22]。在本研究中，間作處理混合飼草的鮮、干草產量均顯著高于A0處理，這與張永亮等[23]在禾-豆組合與間作方式對牧草產量的研究中的結論一致。這可能是禾本科牧草葉片主要集中于植株下部，而豆科牧草葉片主要集中于植株上部，禾本科植株可支撐攀援型豆科作物生長[24]，二者間作可以做到生態位互補，充分利用地上空間提高光合效率[25]。禾-豆混播產量普遍較高是因為更高的光能利用率以及豆科牧草向禾本科牧草氮素的轉移[26]，DM含量不斷的增加，使混合飼草的鮮、干草產量高于單播處理。在A3處理時甜高粱和拉巴豆形成最佳的互補生態位，以及較高的光和效率，鮮草產量最高。當播量過大時甜高粱和拉巴豆葉片相互遮蔽影響有機物的積累，造成產量下降[27]。

3.3 間作不同播量拉巴豆處理對混合飼草營養成分的影響

禾-豆混播不僅能夠提高牧草產量，而且能夠改善混合飼草的品質。李春喜等[28]通過甜高粱和箭筈豌豆混播后發現，CP較甜高粱單播增加5.34%，NDF和ADF含量分別降低4.24%和2.21%，有效的提高了飼草品質，與本研究結果一致。在本研究中A2～A5處理時CP含量顯著高于A0處理，各間作處理的ADF和NDF含量低于A0處理。這一結果與劉茜[29]在玉米與拉巴豆混播中的研究結論一致。豆科作物含有較多的CP，EE，鈣和磷等物質，而禾本科作物含有較多的碳水化合物[25]，兩者混播后能夠在一定程度上改善混合飼草的營養品質[30]。并且經過通過隸屬函數對各處理的混合飼草鮮草產量和營養成分綜合分析認為，A2～A5處理混播飼草營養品質高于A0處理。

3.4 間作不同播量拉巴豆處理混合飼草經濟效益的影響

隨著“糧改飼”政策的實施和“農業供給側結構改革”的調整，成都平原地區種草養殖業得以全面發展。在成都平原不同品種青貯玉米鮮草產量在40 050～49 500 kg·hm-2[31]，收入為19 224～23 760 元·hm-2。而在本研究中A0處理‘大力士’甜高粱的鮮草產量為86 879.75 kg·hm-2，收益為41 700.84 元·hm-2，間作拉巴豆后A3處理混合飼草鮮草產量最高(112 289.45 kg·hm-2)，收益為53 898.94 元·hm-2，較A0處理處理收益顯著增加29.25%。在A3處理時去除土地(9 000 CNY-1·hm-2·Y-1；年(year，Y))、種子(甜高粱(450 元·hm-2)+拉巴豆(1 200 元·hm-2))成本，較A0處理收入增加12 198.1 元·hm-2。A1，A2，A4，A5處理收益分別比A0處理增加6.03%，18.20%，24.95%和19.35%。綜合表明，甜高粱間作不同播量的拉巴豆均可實現較大幅度的增收。

4 結論

間作不同播量的拉巴豆使甜高粱的農藝性狀得以改變，混合飼草產量和營養品質也得以提升，經濟效益增加。混播后飼草的CP，EE升高，ADF和NDF含量下降，其中18 kg株·hm-2的甜高粱和22.50 kg·hm-2的拉巴豆間作混合飼草鮮草產量最高和品質最優。因此，在本研究條件下成都平原地區18 kg·hm-2的甜高粱和22.50 kg·hm-2的拉巴豆間作是提高飼草產量和品質的最優種植模式。