甜高粱-玉米復種與混合青貯對生物量和青貯品質的影響

孫健雄，劉興華，程芳梅，施 洋，于愛華，高 進，陸鎮威，韓 軒，姜 鵬，王海洋，陳應江，楊 華，王 為

（江蘇沿海地區農業科學研究所/現代作物生產省部共建協同創新中心，江蘇鹽城 224002）

隨著現代畜牧業的加速發展，過分依賴進口優質飼料成為當今產業所關注的“卡脖子”問題。目前，優質青粗飼料的生產正面臨著飼料技術支撐不夠、飼喂技術亟待優化、營養協調不充分及農機農藝融合不足等關鍵產業問題，這些問題的存在進一步削弱了本土優質青粗飼料的產業競爭力。甜高粱（飼用高粱）屬于普通高粱變種，其生物產量高、莖稈富含糖分、養分含量高于玉米，同時又具有強抗病性、廣適應性等特性，在草食畜牧業中具有廣泛應用[1]。在美國東北部，褐色中脈高粱與蘇丹草雜交種就曾被用作青貯玉米的替代品進行研究[2]。在江蘇沿海地區，因土壤鹽分高、貧瘠等特點對農作物生長影響較大，種植玉米易致產量低、品質差，從而為耐鹽、耐瘠薄且營養豐富的甜高粱種植提供了廣闊的空間。

青貯作為一種保存和開發飼料資源、提高飼料利用率、發展節糧型畜牧業的有效手段，已在玉米、燕麥和甜高粱中得到了廣泛的應用[1,3]。青貯飼料是在厭氧條件下，原料中的糖分通過物料中乳酸菌發酵產生乳酸等有機酸，抑制有害微生物的活動，從而實現長期保存的青綠飼料[1]。青貯的主要目的是在貯藏過程中最大限度地降低營養損失，并保持飼料青綠多汁的狀態，使其在飼料短缺期間可作為優質粗飼料提供給草食動物，以避免生產的季節性限制，同時大幅提高青粗飼料的利用率。近年來，青貯飼料已經在全世界范圍內成為包括奶牛和肉牛等反芻動物日糧中最重要的組成部分。對甜高粱與玉米的青貯研究，前人也進行了一定程度的探索。李春喜等通過開展甜高粱、玉米及甜高粱與玉米、麥稈分別混合青貯進行品質感官評定與等級劃分等比較研究，認為各飼料青貯處理后感官評定得分與等級劃分均為良好，確認了甜高粱是優質飼料作物[3]。李俊等通過對比試驗發現，青貯甜高粱飼草飼喂奶牛比青貯玉米秸稈飼喂每頭可多產奶約1.62 kg/d[4]。邰發紅等研究發現，青貯全株玉米組比青貯甜高粱組可使牛日增重高0.09 kg，營養成分分析表明，甜高粱青貯的營養價值略低于全株玉米青貯[5]。盡管前人對于青貯甜高粱和青貯玉米飼喂進行了詳盡的比較分析，但所得結果并非一致，且將甜高粱和玉米混合青貯飼喂的相關研究仍不夠充分。

在我國華北和西北地區，甜高粱和玉米的種植、青貯有較好的技術集成，但鮮見南方沿海地區將甜高粱和玉米2 者結合起來進行“混種收、混青貯、混飼喂”（3 混）集成。近年來，為響應國家“糧改飼”戰略，針對“種養加結合、農牧一體化”需求，圍繞江蘇沿海地區甜高粱和玉米“種收”—“青貯”—“飼喂”各環節，研發集成了3H（3 混）技術模式，通過種植、養殖、裝備、農經等學科交叉、產業鏈延伸、上下游協作，聚焦綠色輕簡栽培、農機農藝融合、青貯飼喂等產業鏈關鍵技術，旨在為增強江蘇省特糧特經和草食畜牧業高質量綠色發展奠定基礎。

1 材料與方法

1.1 供試材料與種植設計

試驗于2019—2020 年在江蘇沿海地區農業科學研究所鹽東試驗基地（120.202°E、33.419°N）進行。土壤為潮鹽土，pH 值8.36，水溶性鹽總量（質量分數，下同）為0.68 g/kg，土壤有機質含量16.68 g/kg，全氮含量1.02 g/kg，有效磷含量10.28 mg/kg，速效鉀含量129.25 mg/kg。

供試甜高粱品種采用中科甜F968（中國科學院遺傳與發育生物學研究所提供），玉米品種采用蘇玉29（江蘇省農業科學院糧食作物研究所提供）。種植面積總計約20 000 m2，播種方式：1）直播，2 者1∶1 混種6 670 m2，行比4∶4；2）2 者單種各6 670 m2，行比6∶6。甜高粱行距60 cm，株距15 cm，田間密度約為7 000 穴/667 m2；玉米行距60 cm，株距22 cm，田間密度約為5 000 穴/667 m2。同種作物混種與單種播期、密度（行株距）、水肥等田間管理均一致。具體設計示意圖見圖1。

圖1 甜高粱與玉米混種與單種模式示意圖

1.2 收獲方式

甜高粱與玉米混種采用機械裝備混種混收模式。在甜高粱籽粒乳熟至蠟熟期并在全株含水量達60%～70%時收獲。另外，由于甜高粱莖稈角質化、木質化程度較重，采用帶有“拉絲”功能的收割機裝備CLAAS JAGUAR 950 自走式青貯飼料收割機（克拉斯，規格：9 m×3.5 m×3.8 m，德國）進行收割。該機器自重15 t，效率是150 t/h，對作物倒伏狀況有一定的適應性。將甜高粱鍘碎（長度0.5～1.5 cm，角質化、木質化的秸稈拉絲后變得松軟，易于牛羊采食）。玉米青貯收割期確定統一收獲標準：全株干物質含量達到28%以上，玉米的乳線達到1/2 以上，部分玉米籽粒出現凹坑。甜高粱與玉米單種以同種機械進行單收。

1.3 裹包青貯

利用裹包青貯（裹包大小400～500 kg）發酵方式進行甜高粱單獨青貯、玉米單獨青貯和甜高粱+玉米以體積比1∶1 方式混合青貯3 組試驗，約4個月后，抽樣檢查青貯料發酵情況，以青貯料呈黃綠色、松軟、有濃郁酸香味，pH 值3.8～4.5 時為佳。最后進行青貯飼料品質的分析測定，以檢驗各青貯指標和參數，分析甜高粱、飼用玉米以及混合青貯的工藝效果。

1.4 青貯料樣品品質測定

青貯料樣品品質測定由杭州愛科檢測實驗室進行，使用鼓風干燥箱將青貯料樣品于60 ℃烘干，隨后使用UDY 旋風磨（過1 mm 篩）對樣品進行粉碎處理。使用FOSS DS2500F 儀器對樣品進行掃描，并采用近紅外檢測方法對營養成分進行預測。樣品在裝入樣品杯之前必須至少攪拌10 次（或視覺上達到均勻）。將樣品加入樣品杯中，使樣品完全覆蓋樣品杯掃描窗口表面，進行掃描。飼料產品及理論乳產量等數據均基于美國Dairy One 實驗室近紅外數據庫模型分析。

1.5 數據處理與統計分析

采用Excel 2019、SPSS 22.0 等軟件對數據進行統計和分析。

2 結果與分析

2.1 甜高粱-玉米混種與單種的比較

作為C4 植物的甜高粱-玉米混種與單種結果見表1。中科甜438 平均株高達到401.3 cm，鮮產量（質量，下同）達到6.2 t/ 667 m2，干質量達到1.73 t/667 m2，水份達約72%；蘇玉29 平均株高為235.6 cm，鮮產量達到2.8 t/ 667 m2，干質量達到0.97 t/667 m2，水份達約65%。在單種情況下，甜高粱株高為玉米的1.7 倍，產量是2.21 倍，干質量是1.78 倍，充分體現了甜高粱生物量較大的優勢。在混種情況下，甜高粱與玉米的株高均較單種有所降低，其中甜高粱降低了3.0%，玉米降低了0.8%；鮮產量（4.8 t/667 m2）介于單種的甜高粱與玉米之間，略高于單種的甜高粱與玉米的平均產量（4.5 t/667 m2）；干質量（1.50 t/667 m2）也略高于單種的甜高粱與玉米的平均干質量（1.35 t/667 m2）。因此，從提高土地利用率和作物生物產量的角度考慮，可以以種植甜高粱來替代玉米。即使不全部替代，以甜高粱和青貯玉米1∶1 混種混收模式，鮮產量達到4.8 t/667 m2，干質量達到1.50 t/667 m2，也優于單種的玉米，且其豐富的營養更利于后續的青貯和飼喂利用。

表1 甜高粱-玉米混種與單種的生物量

此外，甜高粱和玉米復種模式可在一定程度上增強甜高粱的抗倒伏性、玉米的向光性和抗病性，還可提高土地利用率和收獲指數。隨著收獲機械裝備的配套與到位，通過2 者行比和田間布局調整可實現農藝農機的融合，如可以克拉斯農機混收，減少混合種植與收獲的成本（圖2）。

圖2 克拉斯（德國）農機收獲甜高粱與玉米

2.2 甜高粱-玉米混種與單種的青貯料品質

甜高粱青貯、玉米青貯及混合青貯的飼料干物質、粗蛋白、酸性洗滌纖維、中性洗滌纖維、淀粉、單糖、灰分、鈣含量等方面進行比較的結果見表2。

表2 甜高粱-玉米混種與單種的青貯料品質分析

不同青貯飼料間干物質含量差異具有統計學意義（P＜0.05），其中：蘇玉29 青貯料干物質含量最高（34.5%），其次為混合青貯（31.2%），最低為中科甜438 青貯料（27.9%）。粗蛋白含量以蘇玉29 青貯料中最高（2.9%），其次為混合青貯（2.1%）與中科甜438 青貯料（1.7%），后2 者青貯料粗蛋白含量差異不具統計學意義。酸性洗滌纖維含量在不同青貯料間差異具有統計學意義（P＜0.05），其中：中科甜438 青貯料含量最高（21.2%），其次為混合青貯（11.5%），蘇玉29 青貯料最低（9.5%）。中性洗滌纖維含量以中科甜438 青貯料最高（21.2%），其次混合青貯（18.9%），蘇玉29 青貯料最低（14.3%），但是甜高粱的中性洗滌纖維含量與混合青貯中差異不具統計學意義。

淀粉含量以蘇玉29 青貯料最高（28.5%），其次是混合青貯（15.5%），中科甜438 青貯料最低（3.4%），混合青貯的淀粉含量與蘇玉29 青貯料的差異不具統計學意義。脂肪含量以蘇玉29 青貯料最高（3.5%），其次是混合青貯（3.4%），中科甜438青貯料最低（3.0%），蘇玉29 青貯料脂肪含量與混合青貯料脂肪含量差異不具統計學意義?；曳趾恳蕴K玉29 青貯料最高（2.2%），其次是混合青貯（1.8%）、中科甜438 青貯料（1.7%），混合青貯料與中科甜438 青貯料差異不具有統計學意義?；旌锨噘A與中科甜438 青貯料單糖含量相當，均為0.7%，與蘇玉29 青貯料（僅有0.4%）差異具統計學意義。泌乳凈能以蘇玉29 青貯料最高（0.5 Mcal/kg），但與混合青貯料差異無統計學意義，后者與中科甜438青貯料差異也無統計學意義。不同青貯飼料間鈣含量均較一致（0.1%），相互間差異也不具統計學意義。

從上述結果分析可知，混合青貯料的品質指標參數基本上均處于中科甜438 與蘇玉29 單獨青貯之間，在粗蛋白、中性洗滌纖維、淀粉、脂肪、灰分、單糖、沁乳凈能、鈣含量等方面與中科甜438 或蘇玉29 單獨青貯間差異無統計學意義，僅在干物質與酸性洗滌纖維含量方面與中科甜438 或蘇玉29 單獨青貯的具統計學意義。因此，混合青貯料的品質指標參數表現得更加均衡，總體上優于單獨青貯料。

通常青貯飼料中灰分含量越高，有機質含量越低，則青貯飼料品質越差。從表2 來看，中科甜438青貯料灰分含量顯著低于蘇玉29 青貯料，其含糖量又顯著高于蘇玉29 青貯料。青貯原料中含糖量高，可以為乳酸菌的活動直接提供充足的底物，使乳酸生成更加迅速，快速抑制雜菌的生長，從而奠定乳酸菌在發酵菌群中的優勢地位。

2.3 青貯飼料理論乳產量

根據Dairy One 實驗室近紅外數據庫模型分析，中科甜438 青貯料與蘇玉29 青貯料每噸干物質的理論乳產量差異沒有統計學意義，但2 者混合青貯的每噸干物質能使奶牛乳產量提升約200 kg，與2 者單獨青貯的差異具有統計學意義（圖3），原因可能在于混合青貯較單獨青貯飼料中淀粉、纖維素、糖分、蛋白質等營養物質更均衡、更全面，營養價值更高[6]。

圖3 甜高粱-玉米混種與單種青貯料產生的理論乳產量

3 討論與結論

青貯玉米是目前我國最主要的青貯飼料作物，但受限于冬季種植物影響，其兩季產量和品質往往無法同時得到保證。甜高粱播種期長，可以一次播種多次收割，且具有抗逆性強、生物量大、莖稈含糖量高等特點而用于替代青貯玉米[7]。如李寧等研究發現青貯甜高粱的營養價值僅略低于青貯玉米，可代替青貯玉米作為飼料作物[8]。

本研究結果顯示，中科甜438 的株高及生物量均明顯高于蘇玉29；甜高粱與玉米1∶1 復種情況下，中科甜438 與蘇玉29 的株高均較單種有所降低，其中甜高粱降低了3.0%，玉米降低了0.8%；鮮產量介于單種的甜高粱與玉米之間，略高于單種的甜高粱與玉米的平均產量（4.5 t/667 m2），干質量也略高于單種的甜高粱與玉米的平均干質量（1.35 t/667 m2）；中科甜438 與蘇玉29 混合青貯在粗蛋白、中性洗滌纖維、淀粉、脂肪、灰分、單糖、沁乳凈能、鈣含量等方面與中科甜438 或蘇玉29 單獨青貯間差異無統計學意義，僅在干物質與酸性洗滌纖維含量方面與中科甜438 或蘇玉29 單獨青貯間的差異均具統計學意義（P＜0.05），混合青貯料營養物質更均衡、更全面，價值更高。青貯飼料中灰分含量越高，青貯飼料的有機質含量越低，則青貯飼料品質越差。本研究中科甜438 青貯料灰分含量顯著低于蘇玉29（P＜0.05），也相應降低了混合青貯料中的灰分含量，與李春喜等得出的結論[3]相同；而甜高粱青貯料中的含糖量顯著高于玉米，也相應增加了混合青貯料中含糖量，青貯料中高糖分可以為乳酸菌發酵提供充足的底物，相比于傳統的玉米飼料適口性好，易消化[9]。纖維素含量對奶牛產奶量和牛奶成分影響較大，飼草纖維素含量過高，營養價值降低，中性洗滌纖維增加，采食量減少；酸性洗滌纖維含量高，消化率降低。本研究甜高粱單獨青貯時，其中性洗滌纖維與酸性洗滌纖維含量均較玉米高，且具有統計學意義（P＜0.05），但混合青貯后，青貯料中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量均有所下降，從而有助于提高青貯料的利用率與消化率。當然，對于飼喂肉牛和肉羊來說，青貯料的纖維素是必不可少的。綜上所述，甜高粱和青貯玉米營養價值各有所長，通過2 者復種混收混合青貯可實現優勢互補，使營養物質更均衡、更全面，價值更高，更有利于提高青貯料的飼用品質。

綜上所述，甜高粱和青貯玉米的復種混收混合青貯模式既保證了飼草較高的生物量、較全面均衡的營養價值，又降低了飼喂成本，且有利于提高奶牛乳產量，不僅有望緩解青粗飼料供不應求的現狀，而且還可提高作物復種指數和土地利用效率，具有較高的經濟效益與生態效益，應用前景廣闊。