謝昭良，張騰飛，陳鑫珠，張建國

（華南農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院，廣東 廣州510642）

我國南方的低海拔平原地區(qū)及山間盆地，農(nóng)作物可一年兩熟或三熟，水稻（Oryza sativa）是主要作物。近十幾年來，由于冷季作物的效益日益下滑，加上勞動力向城市轉(zhuǎn)移，南方水稻產(chǎn)區(qū)出現(xiàn)了大量的冬閑田［1］。據(jù)不完全統(tǒng)計，我國南方15個省區(qū)有冬閑水田2 000多萬公頃，其中廣東冬閑田面積在130萬公頃以上，湖南冬閑田面積至少120萬公頃，廣西全區(qū)冬閑田120萬公頃左右，福建冬閑田面積不少于60萬公頃。這些冬閑田在水稻收獲后一般閑置4～6個月，不僅造成經(jīng)濟上的損失，也造成大量土地資源和能量的浪費［2］。在我國，目前冬閑田主要的利用方式是種植意大利黑麥草（Lolium multiflorum），而對其他飼料作物研究甚少［3］。余土元等［4］在廣州對燕麥（Avena sativa）和意大利黑麥草在冬閑田的種植進行了研究，結果表明燕麥生長迅速，植株高、鮮草產(chǎn)量高且青綠期長，易于機械化收割，可與意大利黑麥草同時作為華南地區(qū)冬閑田種植的牧草品種。

燕麥是禾本科燕麥屬一年生草本植物，又稱玉麥、鈴鐺麥，一般分為帶稃型（皮燕麥）和裸粒型（裸燕麥）兩種，廣布于歐洲、亞洲和非洲的溫帶地區(qū)，在我國主要分布于東北、華北和西北的高寒地區(qū)，是一種優(yōu)良的飼用麥類作物［5］。在我國，高海拔牧區(qū)的高寒氣候使燕麥成為當?shù)夭豢苫蛉钡闹饕耘嗥贩N。燕麥由于環(huán)境適應性強、易種植栽培、飼用價值優(yōu)良，已成為高原牧區(qū)枯草季節(jié)重要的飼草資源［6］，對畜牧業(yè)發(fā)展和生態(tài)建設都具有重要意義［7］。近年來，我國對燕麥的研究主要集中在栽培管理［8，9］、引種［10］和遺傳改良［11］等方面，關于燕麥作為青貯飼料的報道較少。本試驗主要通過利用我國華南地區(qū)冬閑田種植燕麥，研究其產(chǎn)草量、營養(yǎng)價值、青貯發(fā)酵品質(zhì)及對冬閑田土壤肥力的影響，為燕麥的青貯加工以及我國華南地區(qū)冬閑田的進一步開發(fā)利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地自然概況

試驗地點位于華南農(nóng)業(yè)大學增城寧西實驗基地，N 23°14′，E 113°38′，屬亞熱帶季風氣候。年平均氣溫21.6℃，最熱為7月，月平均氣溫29.4℃，極端最高氣溫38.6℃；最冷為1月，月平均氣溫13.3℃，極端最低氣溫－1.9℃。全年積溫7 910.9℃，年平均降水量為1 967.8mm，年平均太陽輻射值為4 367.2～4 597.3MJ／m2，年平均日照時數(shù)為1 707.2h。11月下旬至2月中旬可能出現(xiàn)霜凍。試驗區(qū)土壤類型為水稻土，土壤基礎肥力為有機質(zhì)8.94g／kg，全氮1.03g／kg，全磷0.47g／kg，全鉀12.84g／kg，速效氮49.42mg／kg，速效磷51.94mg／kg，速效鉀60.58mg／kg，pH 值為5.11。

1.2 試驗設計

本試驗選用2種燕麥，分別為鋒利燕麥（A.sativacv.Enterprise，俗稱黑燕麥）和初島燕麥（A.sativacv.Chudao，俗稱黃燕麥），設對照組A（休閑區(qū)，不施肥）、對照組B（休閑區(qū)，施肥）、黑燕麥組和黃燕麥組4個處理，采用隨機區(qū)組設計，3次重復，于2010年12月10日種植，每個種植小區(qū)面積為12m2，燕麥播量為180kg／hm2，播種前每個小區(qū)（除對照組A外）施用肥料為復合肥（N∶P2O5∶K2O＝15∶6∶8），其中施用N、P2O5和K2O分別為45.0，18.0和24.0kg／hm2；燕麥拔節(jié)前期，每個小區(qū)（除對照組 A外）共追施 N、P2O5和 K2O分別為67.5，27.0和36.0kg／hm2。燕麥于2011年4月13日早稻插秧前刈割，每個種植小區(qū)選取1個1.0m×1.0m的樣方測產(chǎn)，并采集燕麥樣品帶回實驗室以備分析營養(yǎng)成分。在刈割后土壤翻耕前，每個小區(qū)采用五點取樣法取0～20 cm土壤，剔除礫石及植物殘茬等雜物，帶回實驗室自然風干后進行常規(guī)土壤養(yǎng)分分析。

1.3 試驗方法

1.3.1 青貯飼料的調(diào)制 將刈割的2個燕麥品種分別切短至20～30mm后充分混勻，取一部分樣品作原料化學成分和微生物分析；其他燕麥材料用作青貯處理，每個燕麥品種設對照（不加添加劑）和添加乳酸菌（LAB，添加量為1.0×105cfu／g鮮樣）2個處理，所用乳酸菌為Lactobacillus plantarum，是本實驗室從其他牧草材料分離出來的同型發(fā)酵乳酸菌。各處理青貯原料充分混勻后裝入30cm×20cm的聚乙烯青貯袋中，每袋200g，用真空打包機（SINBO Vacuum Sealer）抽真空后密封，置于暗處，室溫貯藏60d。

1.3.2 原料營養(yǎng)成分及微生物分析 干物質(zhì)（DM）含量采用70℃烘箱干燥48h測定，粗灰分（Ash）含量采用灼燒法測定［12］，粗脂肪（EE）含量采用乙醚提取法測定，粗蛋白（CP）含量采用凱氏定氮法測定，可溶性碳水化合物（WSC）含量采用蒽酮－硫酸法測定［13］，緩沖能采用鹽酸、氫氧化鈉滴定法測定［14］，粗纖維（CF）、中性洗滌纖維（NDF）和酸性洗滌纖維（ADF）含量采用濾袋法測定［15］，乳酸菌、好氣性細菌、酵母菌和霉菌數(shù)量分別采用MRS瓊脂培養(yǎng)基（MRS agar medium，MRS）、營養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基（nutrient agar，NA）和馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養(yǎng)基（potato dextrose agar，PDA）計數(shù)［16］。乳酸菌在厭氧條件下37℃培養(yǎng)2d；好氣性細菌、酵母菌和霉菌在有氧條件下37℃培養(yǎng)2～4d。

1.3.3 青貯發(fā)酵品質(zhì)分析 在青貯袋開封后，取20g混勻的青貯飼料放入聚乙烯塑料封口袋中，加入80mL蒸餾水，置于4℃冰箱里浸泡18h后過濾，用pH計（PHS－3C）測定浸提液pH值。氨態(tài)氮（NH3－N）含量用凱氏定氮儀（杭州托普QSY－II）直接蒸餾測定。有機酸含量采用Agilent 1100型高效液相色譜儀測定：浸提液加入少量陽離子交換樹脂，在12 000r／min下離心3min后，0.45μm微孔濾膜過濾后測定乳酸、乙酸、丙酸、丁酸含量。色譜條件：色譜柱（RSpak KC－811昭和電氣），流動相為3mmol／L的高氯酸溶液，流速1mL／min，柱溫60℃，檢測波長210nm。

1.3.4 飼料相對值 飼料相對值（relative feed value，RFV）由下列公式計算得出［17］：

其中，DMI為粗飼料干物質(zhì)的隨意采食量，單位為%BW（體重）；DDM為可消化的干物質(zhì)，單位為%DM。DMI與DDM的預測模型分別為：

1.3.5 土壤常規(guī)養(yǎng)分及土壤酶活性測定 所采集的土壤樣品均經(jīng)自然風干后過1mm篩，用塑料袋封裝保存在4℃冰箱中待測。土壤脲酶活性采用比色法（以每g干土24h釋放的氨態(tài)氮微克數(shù)表示），土壤蔗糖酶活性采用Na2S2O4滴定法（以滴定每g干土消耗的0.1mol／L Na2S2O4毫升數(shù)表示），過氧化氫酶活性采用KMnO4滴定法（以滴定每g干土消耗的0.1mol／L KMnO4毫升數(shù)表示）［18］；土壤養(yǎng)分的測定采用常規(guī)分析方法［19］。

1.4 數(shù)據(jù)處理

利用Excel 2007和SPSS 17.0軟件對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計及相關數(shù)據(jù)分析。利用T檢驗法對2種燕麥農(nóng)藝性狀和營養(yǎng)化學成分進行分析，采用雙因素方差分析（P＝0.05）對燕麥青貯指標（pH值、有機酸等）進行檢驗，利用單因素方差分析（P＝0.05）對土壤肥力（土壤養(yǎng)分與酶活性）進行檢驗，用Duncan法對平均值進行多重比較。

2 結果與分析

2.1 2種燕麥的產(chǎn)草量和營養(yǎng)成分

2種燕麥株高、干草產(chǎn)量、粗蛋白產(chǎn)量和飼料相對值間均差異不顯著（P＞0.05）（表1）；品種間粗蛋白、粗脂肪、粗纖維、酸性洗滌纖維和中性洗滌纖維含量均沒有顯著差異 （P＞0.05）（表2）。黑燕麥可溶性碳水化合物含量和本身附著的乳酸菌數(shù)量顯著高于黃燕麥（P＜0.05）；2種燕麥本身所附著乳酸菌數(shù)量均大于105cfu／g鮮樣，但所含好氣性細菌、酵母等有害微生物也較多，可能影響其青貯發(fā)酵品質(zhì)，且黃燕麥中可溶性碳水化合物含量較低，僅占鮮樣的1.88%，可能是限制其成功青貯的另一因素。

表1 2種燕麥株高、產(chǎn)量和飼料相對值Table 1 Plant height，yields and RFV of two oat varieties

表2 青貯前2種燕麥化學成分和微生物組成Table 2 The chemical and microorganism composition of oats prior to ensiling

2.2 2種燕麥的青貯發(fā)酵品質(zhì)

黑燕麥青貯后DM含量、乳酸和丙酸含量極顯著高于黃燕麥青貯料（P＜0.01），而pH值和丁酸含量則顯著低于黃燕麥青貯料（P＜0.05）（表3）；除DM含量外，添加乳酸菌對燕麥各個青貯指標都有極顯著影響（P＜0.01），添加乳酸菌顯著降低了燕麥青貯料的pH值（＜4.20），同時青貯料中未檢測到丁酸；另外，添加乳酸菌使青貯料中NH3－N含量顯著減少（P＜0.05），黑燕麥和黃燕麥青貯料中NH3－N含量比對照組分別降低了36.72%和20.74%，從而減少了青貯料中蛋白質(zhì)的水解；同時，添加乳酸菌顯著增加乳酸含量（P＜0.05），其中，青貯黃燕麥中乳酸含量比對照組增加了5.72倍；品種和乳酸菌的交互作用極顯著影響燕麥青貯料的pH值、乳酸和丙酸含量（P＜0.01），顯著影響青貯料乙酸和NH3－N含量（P＜0.05）。不同品種飼草由于營養(yǎng)成分含量與微生物數(shù)量不同，從而對青貯發(fā)酵品質(zhì)有一定影響。本試驗中，黑燕麥的干物質(zhì)含量、可溶性碳水化合物含量及本身乳酸菌數(shù)量顯著高于黃燕麥，為乳酸發(fā)酵提供更多有利條件；另一方面，通過添加乳酸菌能夠使青貯料中乳酸發(fā)酵占據(jù)主導地位，使青貯料迅速酸化，降低pH值，同時抑制蛋白質(zhì)的水解。這在本試驗黑燕麥青貯發(fā)酵品質(zhì)中表現(xiàn)得更為明顯。

表3 2種燕麥的青貯發(fā)酵品質(zhì)Table 3 Fermentation quality of oat silages

2.3 燕麥對冬閑田土壤肥力的影響

利用冬閑田種植燕麥，對土壤pH值沒有顯著影響，但可以顯著增加土壤中有機質(zhì)、全氮和全鉀的含量，相對于對照組A和對照組B而言，增幅分別達到33.62%～49.53%、8.10%～26.51%和20.20%～63.21%；同時，種植黃燕麥還能顯著提高土壤中速效磷含量（P＜0.05），比對照組A、對照組B和種植黑燕麥分別提高了36.66%、31.75%和18.03%（表4）。冬閑田種植燕麥土壤的脲酶、蔗糖酶和過氧化氫酶活性有不同程度的提高（表5），其中種植黑燕麥可以顯著提高土壤中蔗糖酶和過氧化氫酶的活性（P＜0.05），相對于對照組A分別提高了15.56%和26.21%，相對于對照組B分別提高了11.83%和14.71%。

3 討論

3.1 燕麥的產(chǎn)量與營養(yǎng)價值

燕麥作為一種糧飼兼用型谷類作物，含有豐富的可溶性碳水化合物，青貯后蛋白質(zhì)消化率高，營養(yǎng)豐富，適口性好［20］。目前，在我國華南地區(qū)，多花黑麥草因其耐濕能力強，同時與糧爭地、爭季節(jié)的矛盾較小，種植多花黑麥草已成為冬閑田的主要利用方式［21］。多花黑麥草在一個生長周期內(nèi)可刈割3～5次，總干草產(chǎn)量可達9.0～15.0 t／hm2，并且具有較高的蛋白質(zhì)含量［22］。本試驗中燕麥只刈割一次，但由于刈割時水分含量較黑麥草低（約占鮮樣75%～80%），同時燕麥植株高大，莖干粗壯，從而導致其干草產(chǎn)量與黑麥草相近。

表4 燕麥對冬閑田土壤養(yǎng)分的影響Table 4 Effects of oats on soil nutrients of winter fallow fields

飼料相對值［23］是以盛花期紫花苜蓿（Medicago sativa）為100，某種粗飼料可消化干物質(zhì)的采食量的相對比值。牧草RFV值越大，說明該牧草營養(yǎng)價值越高。周漢林等［24］計算了熱研4號王草（Pennisetum purpureum×P.americanumcv.Reyan No.4）和熱研9號堅尼草（PanicummaximumJacq.cv.Reyan No.9）的RFV值分別為77.65和69.37，本試驗中黑燕麥和黃燕麥的飼料相對值分別為69.87與72.29，其營養(yǎng)價值與它們相近。在江西、新疆等地區(qū)的研究結果表明［25，26］，黑燕麥和黃燕麥雖然葉量豐富，干草產(chǎn)量高，但由于其蛋白質(zhì)含量較低，粗纖維含量較高，從而影響其牧草品質(zhì)，這可能與這2種燕麥的生育期較長有關，提前刈割影響其營養(yǎng)價值的提高。本試驗中，由于2種燕麥都屬于中晚熟品種，刈割時均未形成籽實，其粗蛋白含量較低，加上燕麥莖稈粗壯，纖維含量較高，從而導致其營養(yǎng)價值不高。因此，利用冬閑田種植燕麥，應適當提前種植或盡量選擇一些早熟燕麥品種。在生長過程中可發(fā)現(xiàn)，燕麥前期生長迅速，能夠有效抑制田間雜草的生長，同時燕麥植株較高、直立，相對于易倒伏的多花黑麥草來說，更利于機械化收割。

表5 燕麥對冬閑田土壤酶的影響Table 5 Effects of oats on soil enzymes of winter fallow fields

3.2 燕麥青貯發(fā)酵品質(zhì)

利用冬閑田種植多花黑麥草并用之喂養(yǎng)動物已在華南地區(qū)逐步推廣，但由于其水分含量較高（占鮮樣90%左右），大量飼喂高水分的黑麥草易引起動物腸道不適，降低消化吸收；同時，黑麥草因水分含量高，較難青貯成功。因此，利用冬閑田種植其他水分含量較低、營養(yǎng)價值較高且容易貯藏加工的飼草顯得十分必要。在國外，燕麥已經(jīng)成為一種重要的青貯原料［27］。本試驗中2個燕麥品種未到結實期，水分含量也較高，青貯過程中有丁酸產(chǎn)生，發(fā)酵品質(zhì)不夠理想，可以通過添加乳酸菌使青貯料pH值和NH3－N含量顯著降低，同時顯著增加乳酸含量，從而獲得優(yōu)質(zhì)青貯料，這與他人在其他材料上的結果一致［28］。孫小凡［29］對冬種燕麥的研究表明，最佳青刈期為抽穗后30～40d，此時燕麥干物質(zhì)產(chǎn)量和粗蛋白含量較高，同時可以調(diào)制成品質(zhì)優(yōu)良的青貯料，而本試驗中由于種植較晚且2種燕麥生育期較長，刈割時2種燕麥都未達到這一時期。

3.3 種植燕麥對冬閑田土壤肥力的影響

我國南方自“黑麥草－水稻”草田輪作系統(tǒng)構建以來，種草輪作區(qū)與休閑區(qū)相比，種植多花黑麥草一年后土壤有機質(zhì)增加27.0%～66.0%，全氮增加4.0%～26.0%，全鉀增加3.0%～14.1%，速效氮增加11.0%～67.0%，速效磷增加26.0%～33.1%，速效鉀增加10.0%～57.0%［30，31］。本試驗利用冬閑田種植燕麥，土壤有機質(zhì)含量增幅達33.62%～49.53%，與黑麥草改善土壤有機質(zhì)的效果相當；土壤中全氮和全鉀含量，比休閑區(qū)分別增加了8.10%～26.51%和20.20%～63.21%。利用冬閑田種植黑麥、燕麥等麥類作物可以增加土壤養(yǎng)分特別是速效養(yǎng)分的含量［32］，本試驗種植燕麥土壤中速效氮、磷和鉀含量比休閑區(qū)分別增加了14.54%～62.69%、11.63%～36.66%和3.20%～27.01%，其效果與種植黑麥草相當，說明種植燕麥土壤養(yǎng)分很容易被植物根系吸收，這可能是由于冬種燕麥的大量根系深入土層中，有效改善土壤的團粒結構，增加土壤透氣性和保水性，加上燕麥根系分泌的活性物質(zhì)如有機酸等，進一步提高土壤養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化效率，從而刺激土壤養(yǎng)分的供給。

土壤中的一切生理生化反應都要依賴土壤酶的催化才能進行，土壤酶活性大小是土壤肥力的重要標志，利用冬閑田種植牧草可以不同程度地提高土壤酶活性［33，34］。脲酶是催化尿素水解的酶，直接參與土壤中含氮有機化合物的轉(zhuǎn)化，其活性的高低在一定程度上反映了土壤供氮水平狀況［35］，種植燕麥對土壤脲酶活性沒有顯著影響，可能是由于種植區(qū)土壤pH值太低而抑制了脲酶的活性。土壤蔗糖酶可以反映出土壤中碳的轉(zhuǎn)化和呼吸強度，是土壤肥力水平和腐熟程度的量度［36］。過氧化氫酶是一種重要的氧化還原酶，參與物質(zhì)和能量轉(zhuǎn)化，其活性與土壤有機質(zhì)及土壤理化狀況密切相關［36］。種植燕麥能夠提高冬閑田土壤蔗糖酶和過氧化氫酶活性，分別達5.38%～15.56%和10.00%～26.21%，說明燕麥生長過程中大量植物殘茬的腐解和養(yǎng)分的積累，有利于土壤中碳的轉(zhuǎn)化，從而使土壤的熟化程度和肥力水平逐漸提高。但相對于黑麥草而言，種植燕麥對于冬閑田土壤酶活性的提高幅度較小，這可能是由于黑麥草具有大量須根，廣泛分布于土壤表面，為土壤微生物的生存創(chuàng)造了良好的生境。

4 結論

利用冬閑田種植燕麥生產(chǎn)潛力巨大，但應盡量選用一些早熟品種，從而能夠在刈割時期獲得較高的干草產(chǎn)量和營養(yǎng)價值，而且不影響早稻種植。

利用燕麥作為青貯原料要選擇適當刈割時期，過早刈割會影響其營養(yǎng)價值和青貯發(fā)酵品質(zhì)，通過添加乳酸菌能顯著增加乳酸含量，降低青貯料pH值、丁酸和氨態(tài)氮含量，顯著提高燕麥發(fā)酵品質(zhì)。

種植燕麥能在一定程度上促使冬閑田土壤常規(guī)養(yǎng)分和酶活性的提高，其改善土壤肥力的效果并不亞于多花黑麥草，對裸露閑田的土壤生態(tài)環(huán)境具有重要作用。

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