一年生野生大豆与青贮玉米混作对饲草产量及品质的影响

陈爱国, 李兆波, 崔晓光, 吴 禹

（辽宁省农业科学院 高粱研究所, 辽宁沈阳 110161）

饲料作为畜牧业发展的重要物质基础, 在畜牧业生产总成本中占比70%（张玉发, 2004）, 由于青贮饲料可为畜牧业生产带来巨大的经济效益, 因此, 人们不断探索如何提高青贮饲料的产量及品质。青贮玉米整株鲜嫩多汁, 饲用适口性较好, 营养丰富且高产, 具有较高的饲用价值, 其主要成分包括纤维素、半纤维素和木质素, 另外, 其粗蛋白质含量较低, 饲草消化率只有40%～50%, 能维持家畜65%的营养需求（张文举等, 2001）, 是较为理想的饲料作物之一。野生大豆植株及籽粒的营养价值较高, 含有丰富的氨基酸, 必需氨基酸的含量显著高于秣食豆（陈默君和贾慎修, 2002）。野生大豆作为饲用具有柔软多汁、适口性好等优点, 其营养价值和利用率可与紫花苜蓿草粉相媲美（吴立新, 2004）, 尤其是野生大豆植株及种子均具有较高的粗蛋白质含量, 能弥补青贮玉米蛋白含量低的缺点, 从而获得营养价值更高的饲草。但野生大豆由于茎秆纤细、蔓生缠绕, 单播时匍匐生长, 茎秆与叶片相互重叠导致荫蔽, 造成光利用率较低, 严重影响其饲草产量。另外, 一年生野生大豆等豆科植物缓冲能力高, 干物质和水溶性碳水化合物含量低是导致其难以青贮成功的主要原因（张秀芬, 1992）。因此, 本研究将野生大豆与青贮玉米混作, 青贮玉米可作为一年生野生大豆的生长攀爬媒介, 可通过提高植株间的通风透光性来有效促进野生大豆的光合作用, 为野生大豆营养生长提供足够的空间, 从而提高整体的产量及品质。

1 材料与方法

1.1 试验地概况 试验在辽宁省农业科学院实验基地（N41.820519°, E123.538504°）内进行, 此地属温带季风型大陆性气候, 生育期平均气温20.3℃, 总降雨量643.6 mm, 平均每天日照6.85 h。土壤为壤土, 基础养分：全氮0.86 g/kg, 碱解氮87.20 mg/kg, 有效磷47.88 mg/kg, 速效钾-144.6 mg/kg, 有机质32.45 g/kg, pH=6.81。

1.2 试验材料 供试材料为一年生野生大豆品种LYD160022、LYD170005, 分 别 为2016、2017年野外采集于黑龙江省塔河县、牡丹江市, 种子经过磨砂处理, 发芽率≥90%。供试青贮玉米品种为京科301, 由北京市农林科学院玉米研究中心选育。

1.3 试验方法 本研究采用单因素随机区组试验设计, 分为3个处理, 分别为野生大豆LYD160022与青贮玉米混播、野生大豆LYD170005与青贮玉米混播及青贮玉米单播对照（CK）, 每个处理3次重复, 共计9个试验小区。每个小区10行, 10 m行长, 行间距0.6 m, 小区面积60 m2。青贮玉米播种密度为6万株/hm2。采用野生大豆与青贮玉米混播的栽培模式, 人工同期播种, 青贮玉米每穴播2粒, 深度6 cm, 在穴间播种野生大豆, 每穴播20粒, 深度2 cm, 野生大豆定苗每穴4株。田间管理与大田相同, 在青贮玉米进入蜡熟期并且野生大豆开始鼓粒时进行统一收割。

1.4 测定指标与方法 每个小区选取30 m2区域进行刈割, 称鲜重后利用粉碎机进行粉碎, 密封包装后置于干燥阴凉处进行自然发酵。30 d后取出500 g于85℃进行烘干至恒质量, 称重并计算其干物质含量；之后每隔10 d取样一次, 进行品质指标测定, 主要包括粗蛋白质、粗纤维、粗脂肪、可溶性糖、钙和磷含量。其中, 采用凯氏定氮法测定粗蛋白质含量, 采用高效液相色谱-蒸发光散射检测法测定可溶性糖含量, 采用酸碱洗涤法测定粗纤维含量, 采用索氏抽提法测定粗脂肪含量, 采用钒钼黄吸光光度法测定磷含量, 采用高锰酸钾法测定钙含量。

1.5 数据处理与分析 试验数据利用DPS v9.50 软件、Excel 2010软件进行处理与分析。

2 结果与分析

2.1 野生大豆与青贮玉米混播对鲜草及干草产量的影响 由表1和表2可知, 各处理间鲜草产量和干草产量均存在极显著差异。由表3可知, 野生大豆LYD170005与青贮玉米京科301混播后鲜草产量和干草产量均为最高, 分别为79.97、26.87 t/hm2, 与CK京科301单播相比分别提高15.34%、16.53%。野生大豆LYD160022与青贮玉米京科301混播后鲜草产量和干草产量次之, 分 别 为77.22、25.78 t/hm2, 与CK京 科301单 播相比分别提高11.38%、11.75%。

表1 鲜草产量方差分析表

表2 干草产量方差分析表

表3 野生大豆与青贮玉米混播产量比较

2.2 野生大豆与青贮玉米混播对饲草品质的影响 由表4可知, 在粗蛋白质方面, 两品种野生大豆与青贮玉米混播青贮后饲草粗蛋白质含量分别为9.89%、10.4%, CK青贮玉米单播青贮后粗蛋白质含量仅为8.42%, 野生大豆与青贮玉米混播均可显著提高饲草粗蛋白质含量, 分别极显著提高17.51%、23.52%（P＜0.01）。在粗脂肪含量方面, 两品种野生大豆与青贮玉米混播青贮后饲草粗脂肪含量分别为2.31%、2.18%, 比CK分别极显著提高49.03%、40.65%（P＜0.01）。可溶性糖、粗纤维、钙及磷含量方面, 各处理间差异不显著（P＞0.05）, 野生大豆与青贮玉米混播青贮后对其含量无显著影响。

表4 不同处理间营养成分比较 %

2.3 不同发酵时间对饲草品质的影响 由图1～6可知, 饲草发酵第30～70天中, 粗蛋白质含量呈缓慢上升后逐渐下降的趋势, 在发酵60 d时, 3个处理均达到最大值, 分别为11.59%、10.91%、8.66%, 然后逐渐降低。粗脂肪的含量呈缓慢上升趋势, 但提升不大, 在发酵70 d时分别为2.46%、2.35%、1.61%。可溶性糖和粗纤维含量在发酵期间呈逐渐降低趋势, 钙和磷含量在发酵期间无明显变化趋势, 且差异不显著。

3 讨论与结论

有研究表明, 利用拉巴豆（柳茜等, 2015）、扁豆（齐宗元等, 2010）、秣食豆（马垭杰等, 2017）等与玉米混播种植均比对照显著提高单位面积饲草产量。野生大豆作为饲草具有产量高、营养物质丰富、适口性好等优点, 但单播时易倒伏, 容易形成荫蔽, 底部光照仅为全部光照的1%左右, 严重影响其饲草产量, 青贮玉米单播也容易造成光照的盈余。但野生大豆与青贮玉米混作为野生大豆的生长建立了攀爬支架, 有利于冠层展开, 能增加光照截获量和光合作用面积, 从而提高饲草产量。在本研究中, 利用2个野生大豆品种分别与青贮玉米混作, 分析了混作后与对照组的产量差异, 结果表明, 野生大豆与青贮玉米混作可以大幅提高饲草产量, 野生大豆不同品种间增产差异不显著。光照利用率对其产量影响较大, 青贮玉米及野生大豆不同播种密度可能对混作饲草产量有一定影响, 有待进一步研究。

野生大豆的粗蛋白质、钙和磷含量较高, 可溶性糖含量较低, 而青贮玉米整株可溶性糖含量较高, 其混播后可有效改善饲草的营养成分。在本研究中, 野生大豆与青贮玉米混播青贮后, 粗蛋白质、粗脂肪含量跟CK京科301单播相比均有显著提高, 但各处理可溶性糖、粗纤维、钙及磷含量差异不显著, 野生大豆与青贮玉米混播青贮后对其含量无明显影响。由此可见, 野生大豆与青贮玉米混作可作为改善饲草营养品质的重要途径。

本研究从混播饲草发酵30 d开始, 每隔10 d进行一次营养成分测定, 结果表明, 饲草中粗蛋白质的含量随发酵时间先升高后降低, 各处理在发酵60 d时达到峰值, 分别为11.59%、10.91%、8.66%, 之后开始缓慢降低, 这一变化规律可能与某些微生物本身活动有关, 确切原因有待于进一步研究。各处理组的粗脂肪含量也随发酵时间的延长而缓慢提高, 分别从2.24%、2.01%、1.45%升高到2.46%、2.35%、1.61%, 可能是由于发酵过程会逐渐降低野生大豆籽粒中的蛋白酶抑制剂。随着发酵时间的延长, 饲草中可溶性糖的含量逐渐减少, 这可能是因为在厌氧条件下, 乳酸菌的繁殖和生长需要消耗一定量的可溶性糖, 进而引起其含量降低并同时积累部分乳酸。青贮饲草的秸秆不易降解, 主要是纤维素、半纤维素及木质素等成分共存于植物纤维中, 形成了复杂的结构, 不利于降解和消化吸收（吴坤等, 2003）。在本研究中, 饲草粗纤维含量也随着发酵逐渐降低, 这可能是饲草中纤维性营养物质随发酵时间延长逐渐转化为动物更易吸收利用的营养成分。综上所述, 野生大豆与青贮玉米混播饲草发酵的最佳时间为60 d, 此时营养成分含量相对较高。