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(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)科技學(xué)院， 四川 成都 611130； 2. 四川省草原科學(xué)研究院， 四川 成都 611731)

近年來，隨著“糧改飼”、“深入推進(jìn)農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革”政策的實施，使種植業(yè)由“糧-經(jīng)-飼”三元結(jié)構(gòu)逐漸向“糧-經(jīng)-飼-草”四元結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變[1]，使我國的草牧業(yè)迅速發(fā)展，但用于種植飼草的土地有限。因而提高土地利用率、發(fā)展高效的種植模式是現(xiàn)代畜牧業(yè)發(fā)展的有效保障。成都平原地區(qū)畜牧產(chǎn)業(yè)帶為四川省四大優(yōu)勢畜牧業(yè)產(chǎn)業(yè)帶之一[2]，對優(yōu)質(zhì)牧草有較大的需求，然而在有限的土地上生產(chǎn)出更多的優(yōu)質(zhì)飼草料為成都平原畜牧業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。禾-豆間作是提高飼草品質(zhì)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(huán)境資源[3]，提高單位面積混合飼草產(chǎn)量和青貯飼料的品質(zhì)[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(yè)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(chǎn)、抗旱、耐澇等特點[8]。拉巴豆(Lablabpurpureus(L.) Sweet)為一年生或越年生高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)豆科草本牧草[9]，具有蛋白質(zhì)含量高、抗逆性強(qiáng)、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(jié)合能夠取長補短[10]。

目前，關(guān)于禾-豆混播對飼草產(chǎn)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(chǎn)量和品質(zhì)的影響；田應(yīng)學(xué)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(zhì)的影響。但成都平原地區(qū)有關(guān)甜高粱間作拉巴豆對產(chǎn)量及其品質(zhì)影響的研究還尚未見報道。因此，本研究根據(jù)甜高粱和拉巴豆的生物學(xué)特性和生長規(guī)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(chǎn)量和營養(yǎng)品質(zhì)的影響，以期為成都平原地區(qū)甜高粱的優(yōu)質(zhì)高效生產(chǎn)提供理論依據(jù)和技術(shù)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(zhèn)四川農(nóng)業(yè)大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)基地草學(xué)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(fēng)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(shù)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(jī)質(zhì)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(nóng)業(yè)股份有限公司提供，二者均為國審引進(jìn)品種，品種權(quán)為荷蘭百綠集團(tuán)(BARENBRUG)所有。

1.3 試驗設(shè)計

本研究采用單因素完全隨機(jī)區(qū)組試驗設(shè)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(shè)置3次重復(fù)，小區(qū)面積24 m2(4 m×6 m)，小區(qū)間隔1 m，試驗地四周設(shè)置2 m保護(hù)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(biāo)準(zhǔn)[14])。播種前施入農(nóng)家肥(35 t·hm-2)作為底肥，拔節(jié)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(chǎn)時按照各小區(qū)單獨收割。

1.4 測定指標(biāo)及方法

1.4.1農(nóng)藝性狀測定 于刈割時在每個試驗小區(qū)中隨機(jī)選取10株甜高粱，分別進(jìn)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(jié)的葉片長度)、葉寬(從地表起第8節(jié)的葉片寬度)、植株總?cè)~片數(shù)和莖粗(從地表起第3節(jié)的莖粗)等農(nóng)藝性狀的測量，并計算平均值。

1.4.2產(chǎn)量測定 甜高粱抽穗前，每個試驗小區(qū)去除0.5 m邊行，用感量小于0.01 kg的秤將該試驗小區(qū)的全部鮮草稱重。在測產(chǎn)小區(qū)中隨機(jī)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(yǎng)成分的測定 恒重后的甜高粱，用FOSS CT410旋風(fēng)式樣品粉碎機(jī)進(jìn)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(zhì)(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(biāo)，各營養(yǎng)成分的單位均為質(zhì)量分?jǐn)?shù)(%)。

1.5 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計分析

所有試驗數(shù)據(jù)用Microsoft Excel 2010進(jìn)行整理，在Data Processing System(DPS)系統(tǒng)中用隨機(jī)區(qū)組單因素試驗統(tǒng)計分析的方法進(jìn)行方差分析；用GraphPad Prism 5進(jìn)行繪圖。采用模糊數(shù)學(xué)中隸屬函數(shù)法對甜高粱間作拉巴豆不同處理的鮮草產(chǎn)量和營養(yǎng)成分進(jìn)行綜合評價。求出6個不同處理中的鮮草產(chǎn)量和各營養(yǎng)成分指標(biāo)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(shù)值，xmax為最大特征數(shù)值，xmin為最小特征數(shù)值，當(dāng)測定指標(biāo)為負(fù)向指標(biāo)時，應(yīng)采用反隸屬函數(shù)(公式(2))。

2 結(jié)果與分析

2.1 間作不同播量拉巴豆處理混合飼草產(chǎn)量

由圖1可知，混合飼草鮮草產(chǎn)量介于86 876.75～112 289.45 kg·hm-2，其中A3處理鮮草產(chǎn)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(chǎn)量介于16 506.58～24 967.48 kg·hm-2，其中A4處理干草產(chǎn)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(chǎn)量

2.2 間作不同播量拉巴豆處理對甜高粱農(nóng)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(xiàn)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(nóng)藝性狀

2.3 間作不同播量拉巴豆處理對混合飼草營養(yǎng)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(yǎng)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(yǎng)品質(zhì)的影響，將鮮草產(chǎn)量、CP，EE，Ash，DM，NFC，ADF和NDF等成分進(jìn)行隸屬函數(shù)評價，結(jié)果如表3所示，A3處理混合飼草的隸屬函數(shù)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(chǎn)量和營養(yǎng)成分隸屬函數(shù)及排序

2.4 間作不同播量拉巴豆處理對甜高粱經(jīng)濟(jì)效益的影響

根據(jù)《中國報告大廳》2020年7月四川省秸稈飼料價格最新行情預(yù)測[17]，對本研究的經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)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(jīng)濟(jì)效益

3 討論

3.1 間作不同播量拉巴豆對甜高粱農(nóng)藝性狀影響

豆科牧草和禾本科牧草混播對作物各農(nóng)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(shù)和莖粗均最大，但隨著拉巴豆播量的增加呈現(xiàn)減小的趨勢，這與班賽[9]等人的研究結(jié)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(dāng)群體密度過大時，甜高粱和拉巴豆會對土壤養(yǎng)分和光照等資源產(chǎn)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(jìn)甜高粱葉片合成較多的有機(jī)物[20]。并且刈割時期甜高粱和拉巴豆正由營養(yǎng)生長轉(zhuǎn)為生殖生長，使較多的有機(jī)物在植株體內(nèi)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(zhì)[21]。

3.2 間作不同播量拉巴豆對混合飼草鮮、干草產(chǎn)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(chǎn)物的積累，提高飼草產(chǎn)量[22]。在本研究中，間作處理混合飼草的鮮、干草產(chǎn)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(chǎn)量的研究中的結(jié)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(tài)位互補，充分利用地上空間提高光合效率[25]。禾-豆混播產(chǎn)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(zhuǎn)移[26]，DM含量不斷的增加，使混合飼草的鮮、干草產(chǎn)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(tài)位，以及較高的光和效率，鮮草產(chǎn)量最高。當(dāng)播量過大時甜高粱和拉巴豆葉片相互遮蔽影響有機(jī)物的積累，造成產(chǎn)量下降[27]。

3.3 間作不同播量拉巴豆處理對混合飼草營養(yǎng)成分的影響

禾-豆混播不僅能夠提高牧草產(chǎn)量，而且能夠改善混合飼草的品質(zhì)。李春喜等[28]通過甜高粱和箭筈豌豆混播后發(fā)現(xiàn)，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(zhì)，與本研究結(jié)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(jié)果與劉茜[29]在玉米與拉巴豆混播中的研究結(jié)論一致。豆科作物含有較多的CP，EE，鈣和磷等物質(zhì)，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(yǎng)品質(zhì)[30]。并且經(jīng)過通過隸屬函數(shù)對各處理的混合飼草鮮草產(chǎn)量和營養(yǎng)成分綜合分析認(rèn)為，A2～A5處理混播飼草營養(yǎng)品質(zhì)高于A0處理。

3.4 間作不同播量拉巴豆處理混合飼草經(jīng)濟(jì)效益的影響

隨著“糧改飼”政策的實施和“農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)改革”的調(diào)整，成都平原地區(qū)種草養(yǎng)殖業(yè)得以全面發(fā)展。在成都平原不同品種青貯玉米鮮草產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)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(xiàn)較大幅度的增收。

4 結(jié)論

間作不同播量的拉巴豆使甜高粱的農(nóng)藝性狀得以改變，混合飼草產(chǎn)量和營養(yǎng)品質(zhì)也得以提升，經(jīng)濟(jì)效益增加?；觳ズ箫暡莸腃P，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(chǎn)量最高和品質(zhì)最優(yōu)。因此，在本研究條件下成都平原地區(qū)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(chǎn)量和品質(zhì)的最優(yōu)種植模式。