柳金良，郑 琪，孙志强，柳发财，石晓瑛

（甘肃省平凉市农业科学院，甘肃 平凉 744000）

高粱(Sorghum bicolor)和玉米(Zea mays)都是世界农业生产中重要的粮食和饲料作物[1-2]。高粱籽粒是酿造和饲料加工业的重要原料之一，我国大约85%的高粱籽粒用于酿酒和酿醋[1]，尤其饲用类型的高粱茎叶青绿鲜嫩，汁液丰富，含糖量高，适口性好，主要营养成分和生物产量等都相当于玉米，能青饲青贮，是畜、禽、鸟、鱼的优质饲料[3-4]。玉米籽粒营养价值均衡，是加工饲料的优质原料，但其秸秆质地粗糙、适口性差、消化率低、营养价值不高[5-7]。高粱和玉米都属于光合作用较强的C4作物[8]，但是高粱生育期耗水少，水分利用效率高，根系发达，叶片蜡质层厚，持绿性好，高膨压、低水势、渗透调节能力强[9-12]，其抗旱性状优于玉米，在农业生产和科学研究中，被公认为旱作农业区和盐碱土壤的主要作物，也是 抗旱研究的模 式作物[1,13]。

酿饲兼用高粱是籽粒可作为酿造业原料，秸秆可作为畜牧业饲料的两用型新概念高粱[14]，其特点是光合效率高，根叶生理功能优势强，具有抗旱、耐涝、耐盐碱、耐瘠薄等多重抗逆性[9-12]，籽粒适宜酿造，籽粒成熟后茎叶持绿性好，饲用营养价值较高，可作鲜饲料或青贮饲料，是目前我国旱作农业区以及农牧交错地带比较理想的酿饲兼用作物[14-15]。

干旱缺水是制约干旱半干旱地区农业可持续发展的主要因素，为了抗旱节水，甘肃省2003年创新了旱地全膜双垄沟播技术，在甘肃、青海、宁夏和陕西等北方旱作区大面积推广应用，发挥了显著的抗旱增产作用[16]，由于玉米全膜双垄沟播高产栽培技术投入成本高、耗能高、耗水量大、劳动量大，同时也带来了难以根除的残膜破坏土壤结构特性、污染环境等问题[17-20]。从经济和生态效益方面进行比较，露地高粱和全膜玉米的经济效益差异不显著[21-22]，但是前者无地膜污染的生态效益更优。目前，关于粮饲兼用玉米饲用营养成分的相关研究报道较多，但对酿饲兼用高粱的饲用营养成分、饲用品质和饲用能量的测定，以及不同种植方式下与粮饲兼用玉米饲用品质、饲用价值和经济效益比较的研究报道比较鲜见。鉴于此，开展了露地酿饲兼用高粱和全膜粮饲兼用玉米饲用物质产量和经济效益比较试验，分析测定了二者乳熟期和成熟期的营养成分、饲用价值和饲用净能等指标，以期为西北农牧交错地带酿饲兼用高粱的推广和饲用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于平凉市农业科学院高平试验站，地处 35°17′ N，107°30′ E，海拔 1 320 m，年均降水量583.5 mm，年均气温 9.3 ℃，无霜期 172 d，≥ 10 ℃的活动积温 2 800 ℃·d，日照时数 2 201.4 h；试验地为旱塬地，土壤类型为黑垆土，质地为中壤土，团粒结构较松，耕作层25 cm。耕作层有机质含量为 10.5 g·kg-1，全氮含量为 1 g·kg-1，全磷含量为0.62 g·kg-1，全钾含量为 20.5 g·kg-1，速效氮含量为 114 mg·kg-1，速效磷含量为 4.8 mg·kg-1，pH 8.2。

1.2 试验材料

参试品种为平杂8号和敦玉15，平杂8号为平凉市农业科学院选育的酿饲兼用型高粱杂交种[15]，敦玉15来源于敦煌种业有限公司。

1.3 试验设计

试验设4个处理，以露地播种的酿饲兼用高粱平杂8号和全膜双垄沟播的粮饲兼用玉米敦玉15的乳熟期全株和成熟期秸秆作为4个处理，每个处理 3 次重复，小区面积均为 20 m × 30 m。

1.4 试验方法

在玉米、高粱的乳熟期和成熟期分别随机取样10株，测定鲜重后切至1 cm小段，充分混匀，105 ℃ 杀青 30 min，60 ℃ 烘干至恒重测定水分，将测完水分的干样装入自封袋待测。营养成分指标由 CVAS(Cumberland Valley Analytical Services)饲料分析中国服务中心采用国标法测定，每个样重复检测3次，测定项目包括干物质(dry matter, DM)、粗蛋白 (crude protein, CP)、中性洗涤不溶蛋白 (neutral detergent insoluble protein, NDIP)、 酸 性 洗 涤 不 溶 蛋白 (acid detergent insoluble protein, ADIP)、可溶性粗蛋白 (soluble crude protein, SCP)、瘤胃降解蛋白 (rumen degradable protein, RDP)、氨态氮 (ammoniacal nitrogen,AN)、酸性洗涤纤维 (acid detergent fiber, ADF)、中性洗涤纤维 (neutral detergent fiber, NDF)、NDFD 30小时消化率 (NDFD 30 hour digestibility)、可溶性纤维 (soluble fibre, SF)、淀粉 (starch)、醇溶糖 (alcohol soluble sugar, ASS)、 粗 脂 肪 (crude fat, CF)、 灰分(ash)、钙(calcium)、磷(phosphorus)。另外，干物质采 食 量 (dry matter intakes, DMI)、 可 消 化 干 物质(digestible dry matter, DDM)、相对饲用价值 (relative feed value, RFV)、相对饲用品质 (relative feed quality,RFQ)、 总 可 消 化 营 养 物 (total digestible nutrients,TDN)、产奶净能 (net energy for lactating cow, NEl)、维持净能 (net energy for maintenance, NEm)和增重净能 (net energy for gain, NEg)均由计算得出[23-26]。计算公式：

式 中 ： BW(body weight)为 体 重 ； DM(dry matter)为干物质；DE(digestive energy)为消化能，ME(metabolic energy)为代谢能，NEl、NEm和 NEg的计算均参考奶牛NCR 2001。

1.5 数据处理

用 Excel 2007 进行数据统计，采用 DPS v 7.55统计软件进行方差分析，用平均值和标准差表示测定结果，分别对同一指标不同作物和不同采样时期处理进行随机区组单因素方差分析，并用LSD法对各测定数据进行多重比较[23,25]。

表1 露地酿饲兼用高粱与全膜粮饲兼用玉米饲用物质产量及经济效益对比Table 1 Comparison of forage matter yield and economic benefit of brewing-forage sorghum planting in open field and grain-forage maize planting by whole field surface plastic mulching and double ridge-furrow

2 结果与分析

2.1 饲用物质产量及经济效益比较

乳熟期，露地酿饲兼用高粱全株鲜物质产量和干物质产量分别比全膜粮饲兼用玉米低10.2%和1.7%(表1)；成熟期，露地酿饲兼用高粱秸秆鲜物质产量和干物质产量分别比全膜粮饲兼用玉米高53.8%和27.0%；露地酿饲兼用高粱籽粒产量为7 638 kg·hm-2，较全膜粮饲兼用玉米籽粒产量降低了29.1%；露地酿饲兼用高粱产值为 21 264 CNY·hm-2，比全膜粮饲兼用玉米降低了4.9%；露地酿饲兼用高粱成本为 12 096 CNY·hm-2，比全膜粮饲兼用玉米降低了24.5%；露地酿饲兼用高粱纯利润为9 168 CNY·hm-2，比全膜粮饲兼用玉米增加了 44.3%。种植露地酿饲兼用高粱的经济效益高于全膜粮饲兼用玉米。

表2 露地酿饲兼用高粱与全膜粮饲兼用玉米营养成分与饲用品质(干物质基础)Table 2 Nutrient compositions and forage quality of brewing-forage sorghum planting in open field and Grain-forage maize planting by whole field surface plastic mulching and double ridge-furrow(dry matter basis)

2.2 营养成分与饲用品质比较

乳熟期，酿饲兼用高粱全植株的DM、NDF和Ash含量高于粮饲兼用玉米，且差异显著(P＜0.05)(表 2)，Ca 含量极显著高于粮饲兼用玉米 (P＜0.01)，CP、CF、淀粉和磷含量极显著低于粮饲兼用玉米；SCP高于粮饲兼用玉米，但差异不显著(P ＞ 0.05)；NEl、NEm和NEg均低于粮饲兼用玉米，差异极显著；NDFD 30小时消化率显著低于粮饲兼用玉米；RFV、RFQ极显著低于粮饲兼用玉米；TDN极显著低于粮饲兼用玉米。

成熟期，酿饲兼用高粱秸秆的CP、Ash、磷含量极显著高于粮饲兼用玉米(P＜0.01)；NDF极显著低于粮饲兼用玉米；淀粉含量显著低于粮饲兼用玉米(P＜0.05)；DM含量显著低于粮饲兼用玉米，SCP、NDFD 30 h消化率、TDN 低于粮饲兼用玉米，差异不显著 (P ＞ 0.05)，CF、Ca、RFV、RFQ含量高于粮饲兼用玉米，差异不显著；酿饲兼用高粱秸秆平均NEl、NEm和NEg低于粮饲兼用玉米，差异不显著。

总体来看，乳熟期，露地酿饲兼用高粱饲用营养成分、饲用品质和饲用净能等大部分指标低于全膜粮饲兼用玉米，存在差异性；成熟期，除了CP、Ash、NDF、磷和淀粉之外，两者的其他饲用营养成分、饲用品质和饲用净能等指标差异均不显著(P ＞ 0.05)；乳熟期玉米全株饲用价值最高，高粱全株营养价值次之，两者成熟期秸秆饲用价值最低，且差异不显著。

2.3 营养产量与能量比较

乳熟期，酿饲兼用高粱全植株NDF产量显著高于粮饲兼用玉米(P＜0.05)(表3)，淀粉产量低于粮饲兼用玉米，差异不显著(P ＞ 0.05)，CP、CF和磷产量显著低于粮饲兼用玉米，Ca产量极显著高于粮饲兼用玉米(P＜0.01)，TDN、NEl、NEm和NEg极显著低于粮饲兼用玉米。

成熟期，酿饲兼用高粱秸秆CP、NDF产量极显著高于粮饲兼用玉米(P＜0.01)；CF、淀粉、钙产量高于粮饲兼用玉米，差异不显著(P ＞ 0.05)，磷产量极显著低于粮饲兼用玉米；成熟期酿饲兼用高粱秸秆TDN、NEl和NEm极显著高于粮饲兼用玉米。

总之，乳熟期酿饲兼用高粱营养产量指标基本接近粮饲兼用玉米，且二者乳熟期营养产量高于成熟期，差异显著(P＜0.05)；成熟期酿饲兼用高粱秸秆营养产量及每公顷能量指标绝大部分高于粮饲兼用玉米；TDN和净能产量由高到低依次为玉米乳熟期全株、高粱乳熟期全株、高粱成熟期秸秆和玉米成熟期秸秆，且它们之间的差异极显著 (P＜0.01)。

表3 露地酿饲兼用高粱与全膜粮饲兼用玉米单位公顷的养分产量Table 3 Feeding nutritive yield and energy of brewing-forage sorghum planting in open field and grain-forage maize planting by whole field surface plastic mulching and double ridge-furrow

3 讨论

Choi等[28]研究表明，持绿型作物品种生理成熟时植株叶片具有较高光合活性以及较高蛋白质、蔗糖和脂类含量。本研究中，成熟期露地酿饲兼用高粱的干、鲜物质产量均高于全膜粮饲兼用玉米，而乳熟期二者恰好相反，这可能与高粱成熟期的持绿性优于玉米有关。本研究结果表明，露地酿饲兼用高粱籽粒产量低于全膜粮饲兼用玉米，但因其抗旱节水性强、成熟期持绿性好、秸秆干鲜物质产量高、籽粒销售单价高及种植成本低等因素，在旱作农业区生产种植露地酿饲兼用高粱的经济效益高于全膜粮饲兼用玉米。

由于高粱具有较高的饲用价值和抗旱节水方面的优越性[29]，世界上多个国家都很重视高粱育种、生产和饲用的研究，美国在21世纪初就开始了用甜高粱代替青贮玉米的相关研究[30]。Bean和Marsalis[31]认为，一般情况下，养牛场饲养奶牛的青贮饲料一直选择的是青贮玉米，主要是因为玉米的饲用营养价值高于高粱，但是，玉米的饲用营养价值是由玉米籽粒的高产来保证的，在干旱缺雨或没有灌溉设施的旱作农业区，缺乏优质青贮玉米的生产条件，这时就应该考虑种植高粱作为青贮饲料来代替青贮玉米。Bell等[32]的研究结果也表明青贮饲草高粱的产量和质量可以超过青贮玉米。本研究中，乳熟期露地种植的高粱全株饲用价值低于全膜玉米的饲用价值，成熟期二者秸秆饲用价值差异不明显，但高粱干鲜物质产量、秸秆饲用营养产量、饲用能值明显高于全膜粮饲兼用玉米，再结合露地酿饲兼用高粱不覆盖地膜、污染少、能量消耗少、水分消耗少、生产成本低等因素综合考虑[33-34]，在西北中低海拔旱作农业区种植露地酿饲兼用高粱作饲料来代替玉米是可行的。

4 结论

在西北旱作农业区，种植露地酿饲兼用高粱的经济效益高于全膜粮饲兼用玉米；乳熟期，露地酿饲兼用高粱干鲜物质产量、饲用营养成分、饲用质量品质、饲用营养产量、饲用能量等指标均低于全膜粮饲兼用玉米，存在差异性；成熟期，露地酿饲兼用高粱秸秆和全膜粮饲兼用玉米秸秆的饲用营养成分、饲用品质差异不明显，但高粱干鲜物质产量、秸秆饲用营养产量、饲用能值明显高于全膜粮饲兼用玉米。综上，在西北旱作区生产种植露地酿饲兼用高粱的经济效益和社会效益高于全膜粮饲兼用玉米。