多花黑麦草的应用研究进展

王宇涛,辛国荣,杨中艺,陈三有

（1.中山大学有害生物控制与资源利用国家重点实验室 中山大学生命科学学院,广东 广州 510275；2.广东省畜牧技术推广总站,广东 广州 510000）

由于气候、历史等原因,中国南方农区的农业生产以栽种粮食作物和经济作物为主,畜牧业以饲养猪、鸡等耗粮型畜禽为主。到20世纪80年代,随着人们对草食性畜禽需求的增加,加上北方过牧、超牧等对当地草原造成的严重破坏,一些学者开始把发展草地畜牧业的目光投向南方热带亚热带地区。在华南地区发展草地畜牧业,一个重要的环节是在尽量不影响农田粮食生产的前提下解决我国南方优质牧草的问题。

杨中艺等[1]经过对我国华南热带及亚热带地区饲用物种时空搭配的研究,并在借鉴了国外成功轮作模式的基础上,于1988年首先在中国提出了“意大利黑麦草Lolium multi florum-水稻Oryza sativa”草田轮作（Italy ryegrass-Rice Rotation,简称IRR）系统的概念,通过对IRR系统在中国南方热带亚热带地区建立的可行性、方法、适用种质资源等研究的基础上,进一步对IRR系统的生产、生态学、高产栽培技术、意大利黑麦草的根际效应、IRR系统综合效益和稻田冬种黑麦草使后作水稻增产机理等一系列问题进行了深入的研究[2-14]。结果表明,IRR系统不仅在稻田冬闲期可以生产大量优质青饲料（64～87 t/hm2）,而且还能够显著地改善稻田土壤的理化和生物等性状,使后作水稻增产7%～14%[7],同时具有明显的生态效益[12-13,15]。因此,中国华南大部分省区已逐步确立了稻田冬种多花黑麦草的草田轮作模式,例如仅广东省到2000年为止稻田冬种多花黑麦草的面积已超过3.5万hm2[6]。

1 多花黑麦草在国外的研究和应用现状

20世纪60-70年代,日本南部逐渐在冬闲水田引入意大利黑麦草,建立了黑麦草和水稻及其他作物的草田轮作系统。到80年代中期,黑麦草已经成为了日本冬季栽培面积最大的牧草[16]。同时还培育出一系列早熟、浅根系的多花黑麦草品种,使之更适宜与其他作物实行轮作[17]。由于多花黑麦草较快的生长速度以及植株中较高的P含量,国外有学者研究了利用“狗牙根Cynodon dactylon-多花黑麦草”种植系统（即在冬季种植多花黑麦草,其他季节种植狗牙根）通过不断收获植物的地上部,来修复由于长时间排放家禽养殖废水所导致的P污染土壤。通过收获植物的地上部分,该系统每年去除P的效率能够达到50 kg/hm2；在不同的田间管理措施下,多花黑麦草对P去除的贡献率不同,低者15%左右[18-19],高者为64%～70%[20]。

在美国的中西部地区（lower Midwest）,林牧复合（silvopasture）是一种被广泛应用的农林生产系统。在该系统中,最典型的便是将多花黑麦草同黑麦Secale cereale混播于树林间隙,然后将牧草用于肉牛和奶牛等草食性畜禽的生产[21]。尤其是对于那些在冬季需要高品质牧草的肉牛和奶牛养殖者,多花黑麦草和黑麦混播于树林间隙很好地满足了他们在冬春季节对牧草的需求。Bishop-Hurle等[22]通过分析该模式的经济效益,发现在相同的畜禽产出的前提下,多花黑麦草和黑麦混播体系的成本仅为使用青贮牧草的1/4～1/2。在美国的南部地区,冬季肉牛的饲养主要是采用干草补饲精料的方法。从20世纪90年代开始,在冬季种植冷季型一年生牧草的补充饲草体系（supplementary forage system）被广泛应用；该系统不但增加了肉牛在冬季的营养摄取量,还极大降低了冬季对干草的需求[23-24]；多花黑麦草在这一系统中被广泛使用。Gunter等[25]比较了肉牛在冬季自由采食狗牙根的条件下分别补充饲喂一年生冬季牧草（小麦Triticum aestivum、黑麦和多花黑麦草）和精饲料的饲喂效果,结果表明,每周自由采食2 d以及3 d牧草的处理中肉牛在体质量、身体状况等方面完全能够达到每周3 d补充精饲料的饲喂效果。

在墨西哥中部（central Mexico）的高山丘陵地带,当地农场主通过将多年生黑麦草L.perenne和白三叶Tri folium repens混播,或者种植多花黑麦草这2种策略来降低饲喂成本。研究人员[26]从产草量、牧草饲喂效果等方面比较了这2种策略的优劣,结果表明,种植多花黑麦草的净牧草积累量（net herbage accumulation）（8 222 kg/hm2）显著（P＜0.01）高于多年生黑麦草和白三叶混播系统（5 915 kg/hm2）,但是种植多花黑麦草投入的劳动量大于后者；动物饲喂试验表明,在载畜量相同的前提下,2个处理奶牛的产奶量、体质量均没有明显差异（P＞0.05）。饲喂多花黑麦草处理中牛奶的奶蛋白和奶脂的平均含量高于饲喂多年生黑麦草和白三叶处理的,但是差异不显著（P＞0.05）。Anaya-Ortega等[27]比较了墨西哥中部的丘陵地区小型奶牛场（少于20头奶牛的奶牛场）中用青贮玉米Zea mays和青贮多花黑麦草作为青饲料的经济效益,发现2个处理中牛奶脂肪含量、蛋白质含量、奶牛身体情况方面均无明显差异,饲喂青贮玉米的奶牛组产奶量高于利用青贮多花黑麦草的奶牛组（P＜0.09）,而饲喂多花黑麦草的奶牛的体质量显著高于玉米组（P＜0.01）；大量种植多花黑麦草能够减少精饲料的使用量,降低饲养成本,从而获得很好的经济效益。

2 多花黑麦草在国内的应用现状

2.1“水稻-黑麦草-奶牛”模式“水稻-黑麦草-奶牛”模式是各种黑麦草养畜子系统中应用最广泛、发展最成熟的一个模式。多花黑麦草的产量相对较高,产草期集中,并且具有较高的蛋白质和较低的纤维素含量,使之非常适宜作为奶牛的青饲料。有调查表明,我国华南地区的奶牛场普遍存在冬季缺乏优质牧草的问题[28],利用冬闲田种植黑麦草可以很好地解决这一难题,并在不影响水稻生产的前提下创造较高的经济效益。

白淑娟等[29]利用多花黑麦草进行奶牛饲喂试验,在保证供试奶牛的日粮水平基本一致的条件下,青饲料采用多花黑麦草全部或部分代替青贮玉米；在15 d的试验期中,对照组全部用青贮玉米和野草饲喂,发现奶牛试验末期的牛奶产量比试验前平均减少了8%；用1/3的多花黑麦草代替青贮玉米的试验组平均只下降了1%；用多花黑麦草完全代替青贮玉米和野草饲喂的试验组,其牛奶的产量平均上升了10.5%；用黑麦草部分或全部代替青贮玉米和野草的试验组牛奶中的干物质和蛋白质含量有明显地提高。该结果同王宇涛等[28]的研究结果一致,他们在利用多花黑麦草代替野草饲喂奶牛的试验中发现,采用部分或者全部黑麦草代替野生杂草作为奶牛的青饲料能够显著提高奶牛的日产奶量,延长奶牛的泌乳高峰期（P＜0.05）,并显著提高牛奶中蛋白质的含量（P＜0.05）。白淑娟等[29]通过经济效益计算,得出全部利用黑麦草饲喂比饲喂混合草组（黑麦草+青贮玉米+野草）每生产1 kg牛奶可节约0.1元,比全部用青贮玉米和野草饲喂节省0.2元。许多利用冬闲稻田种植的多花黑麦草饲喂奶牛的研究[28,30-31]也均表明,利用冬闲田种植多花黑麦草养奶牛能够获得很好的经济效益。值得注意的是,在有的研究中发现,当全部用黑麦草作为青饲料饲喂奶牛时,由于其较低的纤维素含量,奶牛容易拉稀；而每隔4～5 d给每头奶牛饲喂2～3 kg的干草可以有效地解决这一问题[28]。

还有研究报道了以多花黑麦草、青贮玉米组成日粮饲喂奶牛的饲养效果,发现饲喂青贮玉米加多花黑麦草能明显提高奶牛产奶量,其头均日产奶量比单独饲喂多花黑麦草提高0.94%,比单独饲喂青贮玉米提高3.31%[32]。苟文龙等[33]研究了不同配比的多花黑麦草、青贮玉米以及配合饲料对奶牛的饲喂,结果表明,每头奶牛在饲喂5 kg配合饲料+40 kg多花黑麦草+自由采食青贮玉米的条件下奶品质最好,经济效益最高。

2.2“水稻-黑麦草-肉鹅”模式黄光辉等[34]利用冬闲田种植黑麦草养鹅,发现黑麦草产量大约为105 000 kg/hm2,“水稻-黑麦草-肉鹅”模式经济效益十分显著。采文华等[35]对稻田套种多花黑麦草养鹅户的调查发现,平均每公顷黑麦草可养肉鹅1 800～2 250只；“水稻-黑麦草-肉鹅”模式的经济效益远优于稻麦轮作模式。蒋小军等[36]则比较了“水稻-黑麦草-肉鹅”模式以及该地区传统的利用冬闲稻田种油菜模式的经济效益,发现尽管“水稻-黑麦草-肉鹅”模式生产成本要高于“水稻-油菜”模式,但是生产效益也远远高于后者；利用冬闲稻田种植黑麦草养鹅不但能够明显地增加直接的经济效益,而且能显著提高土壤肥力,有效控制冬季田间杂草,进而大幅度降低除草剂、杀虫剂的施用量,保护农田生态环境,增加水稻产量。

莫兴荣等[37]研究了冬种黑麦草饲喂肉鹅代替当地传统的用青菜饲喂的效果,发现比单喂青菜、单喂黑麦草不但节约了成本,而且增量效果更好；“水稻-黑麦草-肉鹅”模式的经济效益十分显著。还有研究报道了在广东地区传统的养鹅模式下（仅提供精饲料,不提供青饲料）引入多花黑麦草的经济效益[38],发现采用黑麦草作为鹅的青饲料使其平均增量提高了19.2%；在提供足量黑麦草的前提下适当减少鹅的精饲料用量有利于改善鹅的膳食结构,提高黑麦草的增量效应。

多花黑麦草饲喂肉鹅的研究表明,作为肉鹅的青饲料,多花黑麦草适口性好、采食率高、增量及饲料报酬高[39]。但是,由于单只肉鹅对青饲料的消费能力有限,利用冬种黑麦草养鹅只有在达到一定规模的条件下才能够充分体现其经济效益。

2.3“水稻-黑麦草-猪”模式猪能较好地消化多花黑麦草鲜草；在猪日粮中加入25%～44%的多花黑麦草鲜草（以干物质计）对肉猪生长发育、采食干物质转化效率等不会产生负面的影响[40]；生长肉猪饲喂一定量的多花黑麦草可明显降低养猪成本,获得比较好的经济效益[40]。王进波等[41-42]研究了黑麦草替代10%～20%的精料对生长肥育猪的生长性能、胴体组成、肉质的影响；发现用黑麦草替代10%～20%的精料对生长肥育猪的生长性能、各个屠宰指标以及肉质指标均没有显著影响；饲喂黑麦草显著降低了（P＜0.05）猪的肌肉以及背膘中的胆固醇含量,而显著提高了（P＜0.05）猪肉中肌苷酸的含量；他们还发现,在猪生长前期（断奶-30 kg）用黑麦草代替精料饲喂效果不好,原因是该阶段猪的消化和吸收系统尚未完全发育成熟,消化纤维和含水量较高的饲料的能力低；而在后期（＞30 kg）,用黑麦草部分替代精料喂猪效果较好,尤其以黑麦草代替10%精料组经济效益最高。

以长嘉母猪为对象,探讨黑麦草替代日粮精料及添加脂肪对母猪产奶量、奶成分的影响[43],发现在母猪妊娠前期（前 90 d）用黑麦草替代40%～50%精料的情况下母猪奶产量有降低趋势,但与对照相比差异不显著（P＞0.05）。

利用黑麦草饲喂肉猪的研究表明,黑麦草代替合适比例的精饲料饲喂肉猪可以在不影响猪的生长速度的前提下降低成本,而且能够提高猪肉的品质。但是对于饲喂肉猪过程中黑麦草和精饲料的合适用量和比例尚不是很明确,需要进一步的研究。

2.4 其他应用方式除以上3种冬种黑麦草的应用模式外,也有少量关于利用黑麦草饲喂肉牛、兔、鱼、鸵鸟等的报道。

李正民[44]观察了江西某养鱼场利用黑麦草养殖的效果,发现用黑麦草喂鱼效果显著,每增长1 kg草鱼只需18～21 kg鲜草；而且利用方法简便：刈割后直接投饲,日投草量为草鱼存塘总质量的10%～15%。某鸵鸟场利用黑麦草代替之前的小白菜饲喂鸵鸟,使该场的雏鸟死亡率由之前的20%下降到0.8%以下；仅此一项在当年就避免了经济损失225万元[45]。还有人研究了用多花黑麦草代替野生杂草饲喂肉兔的效果,发现饲喂多花黑麦草的处理中肉兔的增量速度极显著大于饲喂野生杂草的处理（P＜0.01）[38]。黄建亮等[46]报道在每只兔日均加喂精料80 g的情况下,试验组平均每兔日均饲喂多花黑麦草500 g,可提高日增量25.04%和饲料转化率31.76%,经济效益十分明显。也有研究表明[47],在肉兔日粮中加入25%～35%的多花黑麦草（以干物质计）对兔的增量无显著影响,但多花黑麦草的引入明显减少了精料的使用量,降低了成本。

利用黑麦草饲喂奶牛、肉鹅、肉猪以外的其他畜禽的报道相对较少,但已有的研究证明：作为华南地区的一种优良牧草,多花黑麦草具有很好的应用潜力。

3 冬种多花黑麦草养畜的主要限制因素和解决办法

首先是冬春收获黑麦草的加工和贮存问题。已有部分学者研究了多花黑麦草的青贮方式[48-50],但是到目前为止多花黑麦草的青贮技术仍不够成熟,冬种黑麦草主要是以鲜草的形式即割即用。要进一步提高多花黑麦草的应用前景,必须开发出能够在中国华南地区高温高湿环境下安全、简单且低成本的黑麦草加工和贮存技术。

其次是缺乏对黑麦草养畜的机理性研究。尽管利用黑麦草养畜已经获得了比较广泛的应用,并且在这方面开展的研究也不少,但是这些研究往往只涉及到多花黑麦草饲喂畜禽的增量效果这一层面,而很少涉及到对于黑麦草养畜的机理性的研究；饲喂多花黑麦草对畜禽的肉质等生理指标的影响方面的研究极少,因而对多花黑麦草的各种应用方式的优化缺乏理论依据。这需要广大科研工作者加强对这方面的研究。

另外一个限制因素在于,目前国内种植的黑麦草品种在种植过程中对水肥具有比较高的要求,需要投入较多的人力来管理。这是IRR系统很难在中国华南地区大量闲置的草山草坡推广应用的一个重要原因。并且由于我国南方畜牧业的集约化程度不高,很多畜禽的饲喂往往是以家庭为单位的分散模式。在小规模的情况下,利用冬闲水田接茬种植黑麦草养畜产生的效益毕竟有限,使得IRR系统对分散的农户的吸引力减少。要解决这一问题,一个重要的方面在于加强对黑麦草优良品种育种的研究,将传统育种和基因工程技术结合,培育出抗旱和耐贫瘠的品种,从而降低其所需的管理成本,扩大多花黑麦草的应用范围。

4 展望

随着近年来国内各种类型的土壤、水体污染的日趋严重,环境、食品安全等问题成为了社会关注的焦点。IRR系统作为一种典型的草田轮作系统,不但能够提供大量优质牧草,同时在改善稻田土壤生态环境[15]、减少水土流失、减轻农业环境污染方面具有重要作用[51],它的推广应用符合国家发展生态农业的要求。进一步在华南地区推广IRR系统,并开发出各种满足不同民众需求的黑麦草养畜模式既符合国家走可持续发展农业道路的需要,也必然将在我国华南地区草地畜牧业的发展过程中发挥更加重要的作用。

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