適宜青貯玉米- 飼用大豆間作模式的大豆品種篩選

盧相義，徐玉鵬，閻旭東，屈新月，張海峰，滕 霄，肖 宇，曹培霞

（1.滄州市農林科學院，河北 滄州 061001；2.泊頭市農業農村局，河北 滄州 062150）

隨著我國工業化程度的不斷提高， 對土地開發與利用強度加大， 提高耕地利用效率是目前迫切需要解決的問題［1］。 農作物間作是一種復合種植模式，是指同一時期，以一定的種植行比例，在同一塊耕地上成行種植2 種及以上農作物品種的種植模式［2］。 間作種植模式能夠充分發揮光、熱、土壤、水等資源的作用，最大限度地利用耕地資源［3］，在農牧業的可持續發展中發揮重要作用。

隨著我國畜牧業的不斷發展， 對青貯飼料的需求量也在逐漸增加。青貯玉米具有營養豐富、產量高、適口性好等優點，是畜禽養殖中最重要的飼料來源之一，但青貯玉米中蛋白質含量較低，需額外添加［4］。 豆科植物具有高蛋白、低纖維、營養價值全面、適口性好、易消化等特點，能夠有效提高動物日糧中的蛋白質含量［5］。 2020 年我國累計進口大豆1.003 3 億t，首次超過1 億t，大量進口大豆加工為豆粕作為畜牧業生產的重要飼料原料［6］。 玉米-大豆間作是我國常見的間作模式，青貯玉米-飼用大豆間作生產青貯飼料可以提高飼料中蛋白質含量，增加飼草產量，通過豆科植物的固氮功能減少化肥使用量［7］，具有減少病蟲害草害發生［8］、有效增加農作物產量［9］等優勢，在我國大力推廣［10-11］。

有關玉米-大豆間作的研究主要集中在不同行比［12-14］以及不同間距［15-17］對產量、品質、大豆光合特性的影響等方面。 隨著現代農業機械化程度的不斷提高，對玉米-大豆間作種植模式提出了新的要求。全株玉米達到適宜青貯的時期是蠟熟期［18］，全株大豆適宜的青貯時期是鼓粒期［19］，玉米和大豆在青貯時收獲日期不同會導致機械收獲難度大， 如果能篩選到優質且生育期與玉米重合的大豆品種，做到同種同收，直接混合進行青貯，可有效降低種植與收獲難度。

此外， 以往的研究主要是對單一年份或者幾年的飼草品種產量、 營養品質指標分別進行差異分析，沒有進行綜合比較［20］。筆者在河北省東部低平原區開展試驗研究， 通過測定飼用大豆不同品種的生育期、鮮重產量、飼用品質，篩選出適合玉米-大豆間作模式的高產、高品質大豆品種，為該地區青貯玉米-飼用大豆間作模式下大豆品種的選擇提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

試驗地位于河北省泊頭市四營鎮（116°21′E，38°00′N）。年平均氣溫12.7 ℃，無霜期187 d，年平均日照時數2 783.6 h，年降水量529.8 mm。耕層土壤（0～20 cm）有機質含量為15.4 g/kg、堿解氮含量為22.3 mg/kg、有效磷含量為17.9 mg/kg、速效鉀含量為103.0 mg/kg。

1.2 試驗設計

選取35 個大豆品種作為試驗材料，品種名稱及來源見表1。 所有大豆品種在2022 年6 月17日（記為R1）播種，人工播種，播種前試驗地進行旋耕、耙平、整地。 施復合肥（N-P2O5-K2O=28-12-10）375 kg/hm2。 每個品種大豆的種植小區面積為35 m2（5 m×7 m），種植株距10 cm，行距40 cm，種植密度為17 萬株/hm2， 大豆種植小區重復3 次，隨機分布，種植后不追肥；整個生育期澆水2 次，漫灌；人工除草，見機使用殺蟲劑殺蟲。

表1 參試大豆品種及來源

1.3 生育期調查

大豆生育期是根據大豆生育過程中其外部形態特征而劃分的不同時期， 具體劃分階段包括出苗期、開花期、結莢期、鼓粒期、成熟期。 大豆植株在鼓粒期收獲具有較高的營養價值，因此，大豆進行青貯的最佳時期是鼓粒期［21］。 本文主要研究不同大豆品種達到鼓粒期的生育期表現。

在大豆整個生長過程中對各品種進入開花期、結莢期、鼓粒期的日期（分別記為R2、R3、R4）進行記錄。 每個小區20%［20］的大豆植株進入該生長期則認定該品種進入該生長期。 計算播種至鼓粒期所需天數（days from sow to seed filling period，DTS），記為生育期。

1.4 鮮重產量測定

大豆進入鼓粒期后， 在每個試驗小區內隨機選取1 m 長度，割取雙行大豆植株，測定全株大豆的鮮重，計算鮮重產量。

1.5 飼用品質測定

在鼓粒期， 每個試驗小區內隨機選取5 株大豆植株，殺青、烘干、粉碎。采用凱氏定氮法測定粗蛋白（CP） 含量， 采用范氏法測定酸性洗滌纖維（ADF）、中性洗滌纖維（NDF）含量；采用高溫灼燒法測定粗灰分（Ash）含量；采用索氏提取法測定粗脂肪（CF）含量［15］。

1.6 飼用品質綜合評價

熵權TOPSIS 是熵權法（熵值法）與TOPSIS 法的結合運用，先使用熵權法計算權重值，并將數據進行加權得到新數據，再使用新的數據進行TOPSIS 法完成分析。 使用SPSSAU 軟件自帶的熵權TOPSIS 綜合評價功能對所有大豆品種的飼用品質進行綜合評價，并排序。為了更直觀地展示和可視化呈現大豆綜合性能， 利用飼用品質綜合排名、鮮重產量和進入鼓粒期的生育期制圖， 用于篩選適合青貯玉米-飼用大豆間作模式的大豆品種。

1.7 數據處理

采用Excel 2019 軟件對試驗數據進行初步整理，采用SPSS 21.0 統計學軟件進行單因素方差分析、相關性分析和聚類分析，利用Duncan′s 法進行多重比較，P<0.05 表示差異顯著。 試驗數據以“平均值±標準差” 的形式表示， 采用Origin 2021軟件制圖。

2 結果與分析

2.1 生育期調查結果

通過觀察35 個大豆品種發現，大部分的大豆品種生育期接近平均值90.8 d。 其中：瑞豆一號的生育期最長，達到100 d；油6019、金豆99、安豆109 生育期達到97 d， 濮豆5110 生育期為95 d；中黃78、北豆17、北豆30、豐豆3 號和臨豆10 號的生育期最短，只有85 d（見表2）。

表2 不同品種大豆的生育期

2.2 鮮重產量測定結果

由表3 可知，部分大豆品種鮮重產量之間存在顯著（P<0.05）差異。 35 個品種大豆的平均鮮重產量是33.32 t/hm2，不同大豆品種的鮮重產量波動較大，在22.41～40.48 t/hm2；有24 個品種的鮮重產量高于平均鮮重產量，其中，濉科23（40.48 t/hm2）、濉科9（38.34 t/hm2）、菏豆12（38.06 t/hm2）是鮮重產量最高的3 個品種。

表3 不同品種大豆鮮重產量 單位：t/hm2

2.3 主要飼用品質測定結果

由表4 可知， 部分大豆品種的粗灰分、 粗蛋白、粗脂肪、酸性洗滌纖維、中性洗滌纖維含量存在顯著（P<0.05）差異。

表4 不同品種大豆的主要飼用品質測定結果 單位：%

35 個大豆品種的粗灰分含量范圍是4.49%～10.29%，平均粗灰分含量為7.51%，有18 個品種的粗灰分含量高于平均值， 其中， 蘇豆16（10.29%）的粗灰分含量最高，金豆99（9.80%）、濉科9（9.76%）、圣地1 號（9.57%）的粗灰分含量也較高。

35 個大豆品種的粗蛋白含量范圍是7.88%～29.17%，平均粗蛋白含量為17.21%，有18 個品種的粗蛋白含量高于平均值， 其中， 皖豆37（29.17%）、嘉科豆1 號（25.38%）的粗蛋白含量顯著（P<0.05）高于其他品種。

35 個大豆品種的粗脂肪含量范圍是1.37%～6.33%，平均粗脂肪含量為3.27%，有18 個品種的粗脂肪含量高于平均值，其中，安豆109（6.33%）、豐豆3 號（5.93%）、皖豆15（4.97%）的粗脂肪含量顯著（P<0.05）高于其他品種。

35 個大豆品種的酸性洗滌纖維含量范圍是24.05%～33.14%， 平均酸性洗滌纖維含量為28.95%，有15 個品種的酸性洗滌纖維含量低于平均值，其中，豐豆3 號（24.05%）、臨豆10（24.38%）和皖豆37（24.46%）的酸性洗滌纖維含量顯著（P<0.05）低于其他品種。

35 個大豆品種的中性洗滌纖維含量范圍是31.52%～41.30%， 平均中性洗滌纖維含量為38.35%，有11 個品種的中性洗滌纖維含量低于平均值，其中，濉科12（31.52%）、金豆99（32.82%）和濮豆5110（33.39%）的中性洗滌纖維含量顯著（P<0.05）低于其他品種。

2.4 不同大豆品種飼用品質的聚類分析結果

對35 個大豆品種的粗灰分、 粗蛋白、 粗脂肪、酸性洗滌纖維、中性洗滌纖維含量5 個指標進行聚類分析。如圖1 所示，35 個品種分為4 類，其中，第3 類大豆的品種（濉科12、皖豆37、嘉科豆1 號、瑞豆一號、濮豆5110、金豆99、安豆109）的粗脂肪、粗蛋白含量總體較高，酸性洗滌纖維、中性洗滌纖維含量總體較低，飼用品質高于其他3 類。

圖1 不同品種大豆飼用品質指標的聚類分析

2.5 大豆鮮重產量及飼用品質的相關性分析

由圖2 可知， 粗灰分含量與酸性洗滌纖維含量存在顯著（P<0.05）正相關關系；粗蛋白含量與粗脂肪含量之間存在顯著（P<0.05）負相關關系，與酸性洗滌纖維、 中性洗滌纖維含量之間均存在極顯著（P<0.01）負相關關系；粗脂肪含量與酸性洗滌纖維、 中性洗滌纖維含量之間存在顯著（P<0.05）負相關關系；酸性洗滌纖維含量與中性洗滌纖維含量之間存在顯著（P<0.05）正相關關系；鮮重產量與飼用品質不存在顯著 （P>0.05） 相關關系。 因此，在品種選擇時，要選擇產量與飼用品質平衡、綜合品質最優的品種。

圖2 大豆鮮重產量及飼用品質的相關性分析

2.6 大豆品種飼用品質的綜合評價

如表5 所示，通過TOPSIS 處理后排序，金豆99、濮豆5110、安豆109、濉科12、皖豆37 的飼用品質綜合排名分別排第1 到第5 位。 利用大豆飼用品質綜合排名、 鮮重產量和大豆生育期制作綜合評價圖，鮮重產量越高、飼用品質綜合排名越靠前、生育期越長的品種越適合青貯玉米-飼用大豆間作模式。 如圖3 所示，35 個大豆品種，其中瑞豆一號、安豆109、濮豆5110 和金豆99 四個品種在三個方面表現都比較好。

圖3 各品種大豆鮮重產量、飼用品質綜合排名和生育期綜合分析圖

表5 不同品種大豆飼用品質綜合排名

3 討論

3.1 大豆生育期表現

大豆生長發育和產量形成受光周期、溫度、水分、土壤養分狀況等多種生態因子的直接影響［22］。生育期長短直接反映大豆品種的特異性和地域性［23］。一般研究表明：北方品種在南方生育期會縮短，南方品種在北方種植生育期會延長，本研究中瑞豆一號（100 d）、油6019（97 d）、金豆99（97 d）、安豆109（97 d）和濮豆5110（95 d）的生育期都有所延長，中黃78（85 d）、北豆17（85 d）、北豆30（85 d）的生育期縮短。

玉米進行青貯最佳時期是蠟熟期，需要100 d左右。 從生育期看瑞豆一號、油6019、金豆99、安豆109、 濮豆5110 最適宜與青貯玉米進行間作，可做到同種同收。

3.2 大豆品種產量和品質表現

產量是決定引種大豆作為飼草利用的關鍵因素之一。本研究35 種大豆品種鮮物質產量范圍為19.01～40.48 t/hm2，24 個品種的鮮物質產量都達到平均產量。 這說明不同的大豆品種在同樣的生長條件下產量有很大的差異， 這可能與大豆的光熱利用效率有關。 大豆播種到初花期間的干物質積累速率與大豆品種的光熱資源利用率呈極顯著的正相關關系［24］，物質產量越高表明該大豆品種的光熱資源利用率越高， 對本地區環境的適應性越強，因此本實驗在青貯玉米-飼用大豆間作模式中選擇大豆品種時， 產量低的就不適合在考慮范圍內。除產量之外，大豆的營養價值也是評價飼用大豆是否優秀的最重要指標，粗蛋白是飼料營養價值評價的基礎指標， 有研究測得飼用大豆的粗蛋白含量在13.9%～17.9%［25］。 本試驗測定的粗蛋白含量范圍在7.88%～29.17%，各品種之間粗蛋白含量差異較大。有研究發現，飼用大豆的NDF 含量范圍為42%～49%，ADF 的含量范圍為30.2%～37.8%［26］。本試驗大豆品種的ADF 平均含量為28.95%、平均NDF 含量為38.35%，酸性洗滌纖維與中性洗滌纖維含量偏低， 說明本試驗測定的不同飼用大豆有良好的適口性并有助于家畜的消化。這35 種大豆品種在5 種營養指標方面表現得各不相同， 也說明每種品種都有各自品種營養品質的特性， 在選擇品種的時候需要綜合考慮。

3.3 大豆飼用品質綜合評價

不同大豆品種的飼用品質需要通過多個指標來綜合評價， 很難根據單一指標的優劣去判斷飼料的優劣。 TOPSIS 法簡稱為優劣解距離法，是一種常用的綜合評價方法， 能充分利用原始數據的信息，精確地反映各評價方案之間的差距［27］。簡單的TOPSIS 法一個主要的缺點就是權重分析存在主觀性，不能客觀全面地反映各個因素間的關系，本研究使用SPSSAU 自帶的熵權TOPSIS 綜合評價功能，首先確定各種因素指標的權重，再通過比較評價得到飼用品質的排名。通過這種方法，可以客觀、 明確地反映出不同大豆品種飼用品質綜合表現，結果表明金豆99、濮豆5110 和安豆109 飼用品質較好。

3.4 青貯玉米-飼用大豆間作模式品種的選擇

普通飼用大豆品種的選擇主要關注產量和品質兩個方面，但青貯玉米-飼用大豆間作模式下的品種選擇在考慮這兩個方面的前提下， 也需要關注大豆品種生育期， 最佳的選擇就是大豆達到飼用的最佳時期——鼓粒期時， 玉米能夠達到蠟熟期，這樣可以將大豆和玉米同時收割，再配合合理的種植比例，直接將收獲的作物進行青貯處理，提高機械利用效率。玉米生育期較長，要達到蠟熟期需要100 d 左右，通過大豆品質、產量和生育期綜合評價，瑞豆一號、安豆109、金豆99 和濮豆5110 四個大豆品種適合青貯玉米-飼用大豆間作模式使用。

4 結論

綜上，瑞豆一號、安豆109、金豆99 和濮豆5110 四個品種可以作為河北省東部低平原區青貯玉米-飼用大豆間作模式的候選品種。