工厂化鲜草生产中发芽基质的优化利用研究

董 庆，李青丰，董 斌，苏欢欢

（内蒙古农业大学草原与资源环境学院，内蒙古 呼和浩特 010011）

随着生活品质的不断提高， 人们对畜牧业产品的需求逐渐加大。在畜牧业快速发展的同时，草食家畜饲草料短缺的现象凸显， 特别是在我国北方地区的冬春季节，气候条件恶劣影响植物生长，家畜的鲜绿饲料可获得性下降， 成为草食畜牧业发展的阻力［1-3］。 我国粮食产量高、储备充足，每年将大部分粮食用作畜牧业饲料转化［4-6］，因此，利用农作物籽粒生产鲜草可以在一定程度上满足家畜的饲草需求［7］。 在生产鲜草过程中，通常将滤纸作为常规的发芽基质，在大规模生产时成本较高。不利用基质生产鲜草时， 要时刻注意种子的缺水情况， 若不能及时补充水分会影响种子的发芽和幼苗生长。 对利用作物籽粒进行鲜草生产的基质及布设方式进行选择和优化， 同时将秸秆等低价值材料加以利用，有利于籽粒萌发以及幼苗生长，可降低大规模生产鲜草成本，对优化环境、缓解资源约束、促进畜牧业发展具有重要意义。

该研究以不同种类秸秆为基质材料， 通过人工气候室模拟工厂进行鲜草生产，结合前期对鲜草生产的浸种时间、温度和光照条件的优化试验［7］，对生产鲜草的苗床基质进行选择， 同时利用秸秆等低价值材料，以期为研发生产速度快、成本低的工厂化鲜草生产技术提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验种子为2020 年购于农户的玉米和小麦籽粒。基质材料为收集于田间和草料库等的玉米、谷子、大豆、芦苇、柠条、蒿秸秆。 所有材料在室温阴凉干燥条件下贮存。

1.2 试验方法

1.2.1 基质消杀处理

用沸水对玉米、谷子、大豆、芦苇、柠条、蒿秸秆进行消杀处理，设置4 个不同消杀时间，分别为消杀0、30、60、120 min。 消杀完成后将基质材料平铺在26 cm×18cm 的发芽盘中，并在基质上平铺作物籽粒，每个处理3 个重复，放入温度为25 ℃的人工气候室观察10 d。 每天浇适量水，观察记录其发霉情况。

1.2.2 种子在不同基质材料上的萌发试验

试验前将玉米、小麦籽粒在20 ℃恒温水浴箱中浸种12 h。 设置8 种发芽基质处理，分别为玉米、谷子、大豆、芦苇、柠条、蒿秸秆、滤纸、无基质。 每个处理3 个重复，每个重复30 粒籽粒，放入温度为25 ℃、光照强度为4 000 lx 的培养箱培养。 每天记录发芽个数并适量浇水，以芽长超过种子长度的50%作为发芽标准［8］，当连续3 d 无籽粒发芽时试验结束。统计每日籽粒发芽数，计算籽粒发芽率、发芽势和发芽指数。计算公式：发芽率（GR）=（发芽籽粒数/供试籽粒数）×100%；发芽势（GP）=（在发芽前6 d 内发芽籽粒数/供试籽粒总数）×100%； 发芽指数（GI）=∑（Gt/Dt），Gt 为在t 日内的籽粒萌发数，Dt 为对应的天数［9］。

1.2.3 基质布设方式优化选择试验

1.2.3.1 基质布设方法选择

试验设置5 个处理：无基质（将籽粒直接平铺在发芽盘上，用水培养）、滤纸上（将籽粒平铺在装有滤纸的发芽盘上）、基质上（将籽粒平铺在装有基质材料的发芽盘上）、基质间（将籽粒平铺在基质材料的中间）、基质与籽粒混播（将籽粒与基质材料混拌后放在发芽盘上）。

1.2.3.2 基质颗粒大小选择

试验设置4 个处理：细粉（40 目粉碎颗粒）、粗粉（长度2 cm 左右的粉碎颗粒）、大颗粒（长度为4～8 cm 的颗粒）、揉碎物（基质材料大小能直接放入发芽盘即可，不进行机械粉碎处理）。

1.2.3.3 物料比例选择

每种籽粒设置3 个处理， 小麦籽粒与基质材料的物料比分别为3∶1、3∶2、1∶1； 玉米籽粒与基质材料的物料比分别为4∶1、2∶1、1∶1。 以上处理基质材料均采用玉米秸秆，每种方式有3 个重复，每个重复小麦籽粒80 g、玉米籽粒150 g，置于25 cm×25 cm 的发芽盘中。 处理完成后放入温度为25 ℃的人工气候室，每天适时浇水。分别在3、5、7、10 d时测量幼苗高度（自然状态下从籽粒到叶顶端的距离），并进行记录和整理。

1.3 数据统计分析

采用Excel 2021 软件对试验数据进行初步整理，用SAS 9.0 软件进行籽粒发芽情况的单因素方差分析， 用SPSS 26.0 软件进行其他处理的单因素方差分析，用邓肯氏多重比较法对不同处理进行显著性检验。 试验结果以“平均数±标准差”的形式表示，P＜0.05 表示差异显著，P＞0.05 表示差异不显著。

2 结果与分析

2.1 基质材料在不同消杀时间处理下的发霉情况

从表1 可以看出， 当基质材料不进行消杀处理时， 所有基质材料在10 d 内会出现发霉现象。在蒿秸秆消杀30 min， 芦苇秸秆消杀60 min，玉米、谷子、大豆、柠条秸秆消杀120 min 后籽粒和基质材料均没有发生发霉现象。

表1 不同消杀时间对基质材料发霉的影响

2.2 籽粒在不同基质材料上的萌发情况

由表2 可知，小麦在无基质处理的发芽率和发芽势显著（P＜0.05）低于除蒿秸秆以外的其他处理，发芽率和发芽势均在65%以下，发芽指数在20 以下；在玉米、谷子、大豆、芦苇秸秆处理的发芽率、发芽势、发芽指数与滤纸上处理无显著（P＞0.05）差异，在大豆、芦苇秸秆处理的发芽率较高，均为87.78%。玉米在无基质处理的发芽率、发芽势、发芽指数均较低，发芽率和发芽势均在50%以下，发芽指数为6.32；在滤纸上的发芽率、 发芽势和发芽指数与在玉米、谷子、大豆、芦苇、柠条秸秆处理无显著（P＞0.05）差异。

表2 籽粒在不同基质材料上的萌发情况 单位：%

2.3 布设方法对幼苗生长的影响

如表3 所示，小麦在生长3 d 时，滤纸上处理的幼苗高度显著（P＜0.05）高于其他处理，为3.17 cm；在生长5 d 时，基质间处理的幼苗高度显著（P＜0.05）高于其他处理；在生长7 d 时，滤纸上的幼苗高度与基质上、基质间、基质与混播处理无显著（P＞0.05）差异；在生长7、10 d 时，无基质处理的幼苗高度显著（P＜0.05）低于其他处理。

表3 不同布设方法的幼苗高度

玉米在生长3 d 时， 基质间处理的幼苗高度显著（P＜0.05）高于其他处理，为3.89 cm，在生长5、7、10 d 时， 无基质处理的幼苗高度显著 （P＜0.05）低于其他处理，分别为3.64、5.89、12.70 cm。总体来看，在同一生长阶段的幼苗高度，小麦、玉米基质间的布设方法高于其他处理。

2.4 基质颗粒大小对幼苗生长的影响

如表4 所示，小麦在生长3 d 时，粗粉处理的幼苗高度显著（P＜0.05）高于大颗粒和揉碎物处理，为3.70 cm；在生长5、7 d 时，大颗粒处理的幼苗高度显著（P＜0.05）低于其他处理，分别为7.25 cm 和11.03 cm；在生长10 d 时，粗粉处理与细粉、揉碎物处理的幼苗高度无显著（P＞0.05）差异。

玉米在生长3 d 时， 粗粉处理的幼苗高度较低，为2.39 cm；在生长5 d 时，粗粉处理的幼苗高度显著（P＜0.05）低于其他处理，为5.48 cm；在生长7 d 时，大颗粒处理的幼苗高度显著（P＜0.05）低于其他处理，为10.45 cm；在生长10 d 时，细粉、粗粉、大颗粒处理的幼苗高度无显著（P＞0.05）差异。

2.5 不同物料比例对幼苗生长的影响

如表5 所示，在生长5 d 时，物料比例为1∶1处理的幼苗高度显著（P＜0.05）高于其他处理，为7.32 cm。 在生长3、7、10 d 时，小麦在不同物料比例处理下的幼苗高度无显著（P＞0.05）差异。 玉米在同一生长阶段、 不同物料比处理下的幼苗高度均无显著（P＞0.05）差异（见表6）。

表6 玉米在不同物料比例下的幼苗高度

3 讨论

自然界中霉菌种类很多， 由饲草发霉引起的家畜中毒在养殖过程中经常可见［10］，因此，在鲜草生产过程中需要解决发霉问题。 基质材料和籽粒自带发霉属性，发芽盘未彻底消毒、基质材料未清洗消毒等都会影响发芽和生长［11］。 该试验采用煮沸杀菌的方式对基质材料进行灭菌处理。 试验结果表明，消杀时间越长，基质材料霉变的可能性越小。 基质材料不做任何消杀处理时，在10 d 内均会出现发霉现象； 用沸水进行不同消杀时间处理的基质材料发霉减少， 可见对基质材料进行消杀处理具有抑制发霉的作用。在进行消杀处理时，每间隔半小时对基质材料进行搅拌处理， 使基质材料消杀充分。不同基质材料需要不同的消杀时间，蒿秸秆消杀30 min 后没有出现发霉现象，这可能是由于蒿秸秆含有一些抑菌成分， 抑制了霉菌的滋生［12-14］。 对于其他基质材料来说，最佳的消杀时间是120 min，消杀时间过短容易导致基质材料消杀不够彻底，霉菌依然存在。

发芽率是检测种子活力的重要指标［15］，发芽势和发芽指数是在鲜草生产中必须考虑的因素［16］。 当籽粒材料相同时，使用不同基质材料测得的发芽率、发芽势、发芽指数有所不同，说明用不同基质材料作为苗床对籽粒的萌发有一定的影响。 该试验采用8种处理方式对籽粒的发芽率、发芽势、发芽指数进行检测。 试验结果表明，有基质材料处理的籽粒萌发情况明显优于无基质处理， 在滤纸上的发芽情况与基质上的发芽情况无显著差异， 说明可以将秸秆作为基质材料进行鲜草生产。玉米、谷子、大豆、芦苇秸秆和滤纸作为基质材料的发芽情况显著优于柠条和蒿秸秆，这可能与基质材料的透气性、保水性有关。籽粒的萌发需要一定的水分，玉米籽粒只有吸收水分达到自身质量的45%～50%时才会发芽［17］。 当籽粒放在无基质的培养皿中进行培养时，水分过多会导致籽粒无法呼吸，影响籽粒的发芽；水分过少，没有及时进行水分补充，籽粒就会因为缺少水分而无法发芽，生长受到抑制。利用秸秆类基质材料代替滤纸作为苗床， 不仅能节约成本，还能促进幼苗生长。

布设方法对籽粒萌发和幼苗生长均有一定影响， 同种基质材料在不同布设方法下幼苗的生长状态不同。 该试验结果表明，在同一生长阶段，不同布设方法下的幼苗高度有所不同； 基质间的布设方法最适用于鲜草生产。 将籽粒直接放在基质上、 滤纸上、无基质的发芽盘上的发芽生长情况较差，这可能是因为籽粒一部分与水分接触， 另一部分直接裸露在空气中，间接导致籽粒吸水不均匀。籽粒裸露在外面的部分受光的直射容易干燥、缺水，如果不能及时补水，籽粒发芽速度会减慢，甚至因缺水导致无法发芽，这一现象在玉米鲜草的生产过程中尤为突出，因此，不宜使用该种方法进行鲜草生产。基质材料颗粒大小对于幼苗生长的影响较小。在同一生长阶段，不同颗粒大小的基质材料的小麦、 玉米幼苗高度差异不大，但是基质材料颗粒过大不易放入发芽盘，且容易铺设不均匀，影响幼苗的生长，因此，建议选用粗粉颗粒秸秆进行鲜草生产。 基质材料与籽粒的物料比例对于幼苗生长的影响较小。 在同一生长阶段，不同物料比例的幼苗高度无显著差异。 根据幼苗扎根的情况，基质材料铺设越多，根部越发达，并不适合上部幼苗的生长，根据试验结果，小麦、玉米分别选择3∶1和4∶1 的物料比进行鲜草生产效果较好。综上所述，以农作物秸秆作为生产鲜草的基质材料， 既可以降低大规模生产鲜草的成本， 还有利于籽粒发芽和幼苗生长，同时可以将秸秆等低价值农副产品加以利用。

4 结论

工厂化鲜草生产中可以选择玉米、 谷子、大豆、芦苇秸秆作为基质材料，生产前基质材料需进行消杀处理，消杀时间不低于120 min。 选择基质间的布设方法，基质颗粒为粗粉（长度2 cm 左右的秸秆颗粒），小麦物料比为3∶1、玉米物料比为4∶1 时鲜草生产效果更优。