饲用麦类作物的生物量积累和营养品质动态变化规律

游永亮，赵海明，李源，武瑞鑫，刘贵波*，周健东，陈俊峰

（1. 河北省农林科学院旱作农业研究所，河北省农作物抗旱研究重点实验室，河北 衡水 053000；2. 廊坊市农林科学院，河北 廊坊 065000；3. 衡水市畜牧技术推广站，河北 衡水 053000）

饲用麦类作物［黑麦（Secale cereale）、小黑麦（×TriticosecaleWittmack）、小麦（Triticum aestivum）、燕麦（Avena sativa）和青稞（Hordeum vulgarevar. nudum）］饲草品质优，生长早期营养价值和精料相当［1］，其生长季主要在冬春季节，可以利用冷凉气候快速生长，在春季或初夏收获饲草［2−3］，是解决草食家畜冬季和早春缺乏优质饲草的一种有效途径［4］。在中国，有1300万hm2秋冬闲田、果园隙地、边际土地［5］，可以用来种植饲用麦类作物，在世界上类似生态区域也具备广阔的空间。

饲用麦类作物可粮草兼用，即早期放牧利用，后期收获籽实，因此，从粮草兼用角度对饲用麦类作物开展的研究较多［6−8］。Jacobs 等［9］在澳大利亚研究了添加剂对不同生育期的冬小麦、冬燕麦和小黑麦青贮特性的影响。Edmisten 等［10］在美国北卡罗来纳州研究了青稞、燕麦、黑麦和小麦在6 个生育期下的生物产量积累。Geren［11］、Keles 等［12］研究了青稞、小麦、黑麦、小黑麦和燕麦5 类作物的生物量积累和营养成分变化。Coblentz 等［13］研究了饲用小黑麦的生物量积累和营养成分变化。在中国，邢虎成等［14］，吴浩等［15］，张利等［16］分别对大麦（Hordeum valgue）、燕麦和冬小麦的生物量积累开展了研究。在不同生态区域，Cherney 等［17］在明尼苏达州的研究显示，同一生育期下青稞的生物量积累和营养品质高于燕麦、小麦和小黑麦；而Keles 等［12］在土耳其的研究显示，同一生育期下青稞、小黑麦、小麦和燕麦生物量积累差异不显著，拔节期以后青稞的营养品质并不优于小黑麦、小麦和燕麦；Coblentz 等［1］在美国威斯康星州研究得出，同一生长天数时燕麦生物量积累是小麦的2 倍，小黑麦生物量积累处于燕麦和小麦之间。上述研究存在涉及麦类作物种类少，每类作物代表性品种少，田间试验开展年限短，或者因生态区域不同而研究结果差异大等问题，导致对不同麦类作物的生物量积累和营养成分变化比较还没有系统、科学、规范的研究报道。

饲用麦类作物在华北平原具有广阔的发展空间，游永亮等［18−20］、姜慧新等［21］在该区域对饲用小黑麦、饲用黑麦、燕麦单一作物就品种筛选、栽培技术、种子生产等分别进行了研究，张利等［16］在山东开展了冬小麦生物量积累和营养成分变化方面的研究，但针对多种麦类作物的生物量积累和营养成分变化比较却未见报道。本研究旨在通过不同饲用麦类作物生物量积累和营养成分变化动态研究，为确定适宜华北平原的优势饲用麦类作物种类提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地自然概况

试验于2016年10月−2018年6月在河北省农林科学院旱作农业研究所试验站（E 115°42′，N 37°44′）进行，试验点位于河北省深州市护驾迟镇，属于华北平原区，海拔高度20 m，年平均气温13.3 ℃，全年平均降水量497.1 mm，其中70%的降水集中在7−9月。无霜期202 d。试验地前茬作物为玉米（Zea mays），试验前土壤养分为：pH 值7.88，全盐量0.53 g·kg−1，全氮（N）1.1 g·kg−1，速效磷（P）32.3 mg·kg−1，速效钾（K）125.4 mg·kg−1，碱解氮（N）62.8 mg·kg−1，有机质15.5 g·kg−1。

图1 为试验所在地试验期间及长期（1981−2015年）月平均气温、降水量和积温（growing degree-days，GDD）数据。2016年12月至2017年2月平均月气温比长期平均值高1.9 ℃，其他月份月平均气温和长期平均值基本一致。在饲用麦类生长季，2016−2017年度、2017−2018年度以及长期平均降水量累计为230、361 和171 mm，试验年度平均降水量比长期增加124.5 mm；但降水量分布与长期平均值基本一致。从各月累计GDD 来看，试验年度与长期累计GDD 数据基本一致。试验所在地从10月15日至次年4月30日、5月20日、5月31日，累计GDD 分别达到590、940、1100 ℃左右。

图1 试验期间及长期（1981-2015年）的月平均气温、降水量和累计积温Fig. 1 Monthly temperature，precipitation and accumulated GDD in 2016-2017 and 2017-2018 compared with the long-term values at the experimental site（1981-2015）

1.2 试验设计和田间管理

试验选择7 类饲用麦类作物，包括4 类秋播作物（黑麦、冬性饲用小黑麦、冬小麦、粮饲兼用型小黑麦）和3 类春播作物（燕麦、青稞、春性饲用小黑麦）。每类作物选择生产中主要推广应用的代表性品种3 个，具体品种名称见表1。试验随机区组设计，每个品种为1 个处理，3 次重复，共63 个小区，小区面积为12 m2（2.4 m×5.0 m）。每类作物分别按照当地适宜种植密度进行播种，条播，行距20 cm，每小区12 行。不同饲用麦类作物的基本苗分别为：饲用黑麦450万株·hm−2，冬性饲用小黑麦320万株·hm−2，冬小麦340万株·hm−2，粮饲兼用型小黑麦300万株·hm−2，燕麦360万株·hm−2，青稞和春性饲用小黑麦280万株·hm−2。

表1 饲用麦类作物种类及来源Table 1 The species and sources of cereal-grain forages

秋播作 物 于2016年10月17日 和2017年10月24日播种，春播 作 物 于2017年3月8日和2018年3月10日播种。均按照当地田间管理水平进行。试验造墒播种，用水量675 m3·hm−2，底施复合肥（N∶P2O5∶K2O=15∶15∶15）750 kg·hm−2。拔节期随灌水（灌水量675 m3·hm−2）追施尿素150 kg·hm−2。生长季人工控制试验地杂草。

1.3 气象数据采集

本试验所涉及气象数据（图1）来自河北省农林科学院旱作农业研究所试验站，长期的月平均温度和降水量来自国家气象数据网（http：//data.cma.cn）。积温（GDD，℃）计算公式为［22］：

式中：Tave是每日平均气温（℃），为每日2：00，8：00，14：00 和20：00 4 个时间点的气温平均值。Tbase是作物活动所需要的最低温度（℃）。齐尚红等［23］研究显示冬小麦Tbase为3～5 ℃，Coblentz 等［13］研究显示小黑麦最低生长温度为5 ℃。因此，本试验在计算积温时，Tbase均按照5 ℃计算。当Tave＜Tbase，GDD 为0。

饲用麦类作物达到某一生育阶段的累计积温（accumulated growing degree-days，AGDD，℃）计算公式为：

式中：n 为达到某一生育阶段的累计生长天数；GDDi代表第i天的积温。

1.4 观测指标及方法

1.4.1 生育进程观测 按照Zadoks 等［24］对禾本科作物生育期阶段划分标准，对7 类饲用麦类作物生育期调查，分别在拔节期、孕穗期、抽穗期、开花期、乳熟期和蜡熟期6 个时期进行。每类作物生育期按照3 个品种2年的平均值进行统计。

1.4.2 生物量动态监测 所有小区在饲用麦类作物出苗后分蘖前，选择出苗均匀处标记10 个100 株样段。麦类作物生物量测定分别在拔节期、孕穗期、抽穗期、开花期、乳熟期和蜡熟期6 个时期，每个生育期随机选择标记好的100 株样段进行刈割，测定100 株鲜重。100 株鲜重超过1 kg 时，随机选取1 kg 样品，不足1 kg 时全部取样，105 ℃杀青1 h 后80 ℃烘干至2 次称量误差＜0.5 g 为止，记录干重，计算干鲜比。根据测定的100 株鲜重、干鲜比和基本苗计算hm2生物量积累。计算公式为：

1.4.3 营养成分动态监测 用测定干鲜比的草样进行营养成分测定。使用丹麦福斯饲料专用分析仪（FOSS DS2500），并利用美国近红外光谱（near infrared reflectance spectroscopy，NIRS）数据库对样品进行饲用品质测定。测定指标包括粗蛋白（crude protein，CP）、淀粉（strach）、可溶性糖（water soluble carbohydrate，WSC）、酸性洗涤纤维（acid detergent fibre，ADF）、中性洗涤纤维（neutral detergent fibre，NDF）。利用Milk 2006［25］计算吨干物质产奶量和hm2产奶量。

1.5 数据分析

饲用麦类作物不同刈割期的生物量积累和营养物质含量均采用3 个品种的2年数据平均值进行统计。利用SPSS 21.0 软件对数据进行统计分析。进行方差分析时，当F检验显著时，采用Duncan 多重极差检验比较均值间的方差，P＜0.05。运用Origin 软件作图。

2 结果与分析

2.1 不同饲用麦类作物生长发育进程

秋播饲用麦类作物中，黑麦的生育进程最快，4月21日达到抽穗期，5月14日达到乳熟期，较最晚的粮饲兼用型小黑麦分别提前18 和14 d，达到蜡熟期时生长天数为224 d，分别较冬性饲用小黑麦、冬小麦和粮饲兼用型小黑麦提前10、3 和15 d，累积GDD 为1064.6 ℃（表2），较其他秋播饲用麦类作物减少54.7～289.4 ℃。春播饲用麦类作物中，春性饲用小黑麦在开花期之前生育进程较燕麦和青稞提前3～5 d，乳熟期开始生育期较燕麦和青稞推迟1～2 d。冬性饲用小黑麦抽穗期较春播作物提前10～15 d，乳熟期提前9～12 d，整个生育期冬性饲用小黑麦累积GDD 较春播作物减少32.1～84.4 ℃。

表2 不同饲用麦类作物生育期、累计生长天数和累计积温（GDD）Table 2 The growth period，accumulative growth days and accumulative GDD（growing degree-days）for different cereal-grain forages

2.2 不同饲用麦类作物的生物量积累动态

从不同生育期下生物量积累来看，7 类饲用麦类作物生物量积累随着生育期进程整体呈现逐渐升高趋势（图2），基本符合logistics 曲线，即拔节期至乳熟期生物量日积累速率快，乳熟期至蜡熟期增长变缓。7 类饲用麦类作物平均生物量积累从拔节期的2.72×103kg·hm−2增长到蜡熟期的10.19×103kg·hm−2，增长幅度达到274.63%，其中冬小麦增长幅度最大，达到376.08%，而黑麦增长幅度最少，为188.84%。冬性饲用小黑麦、粮饲兼用型小黑麦、燕麦和春性饲用小黑麦乳熟期和蜡熟期生物量积累差异不显著，但均显著高于拔节期至开花期生物量积累；黑麦乳熟期生物量积累与开花期和蜡熟期差异不显著，但均显著高于拔节期至抽穗期生物量积累；冬小麦拔节期和孕穗期生物量积累差异不显著，从孕穗期至蜡熟期生物量积累均显著增加（P＜0.05）；青稞蜡熟期生物量积累与抽穗期、开花期和乳熟期差异均不显著，但显著高于拔节期和孕穗期。

同一生育期下冬性饲用小黑麦的生物量均显著高于其他6 类麦类作物（P＜0.05），在拔节期至蜡熟期比其他6 类作物生物量积累分别提高23.0%～111.2%，31.7%～116.6%，56.5%～81.4%，36.9%～61.1%，48.9%～92.3%，26.1%～102.5%。拔节期燕麦生物量最低，显著低于其他6 类麦类作物（P＜0.05），孕穗期和抽穗期冬小麦生物量最低，均显著低于冬性饲用小黑麦，开花期燕麦生物量最低，显著低于黑麦和冬性饲用小黑麦，而乳熟期和蜡熟期青稞生物量最低。

由于不同饲用麦类作物生育期进程不同，导致不同饲用麦类作物达到相同生育期的日期不一致。因此，按照时间顺序对麦类作物不同生育期的生物量积累（图2 中数据）再进行分析（图3）。从图3 看出，每类饲用麦类作物生物量积累随着时间的变化趋势和按照生育期的分析结果（图2）基本一致，同样呈现逐渐升高趋势，且符合logistics 曲线。同一日期下比较7 类麦类作物，3月底之前，除黑麦外其他6 类麦类作物均未进入拔节期，4月中下旬开始，同一日期下冬性小黑麦生物量积累显著高于其他6 类麦类作物，和按照生育期的分析结果（图2）基本一致。

图2 不同饲用麦类作物生物量积累动态Fig. 2 Biomass accumulation dynamics of different cerealgrain forages

图3 不同饲用麦类作物生物量积累动态Fig. 3 Biomass accumulation dynamics of different cerealgrain forages

2.3 不同饲用麦类作物营养成分的动态变化

2.3.1 粗蛋白含量 7 类饲用麦类作物粗蛋白含量均随着生育期进程呈现逐渐降低趋势（图4A）。黑麦、冬性饲用小黑麦、冬小麦、粮饲兼用型小黑麦和青稞的粗蛋白含量从拔节期至蜡熟期均显著降低（P＜0.05），燕麦和春性饲用小黑麦粗蛋白含量从拔节期至蜡熟期也表现出相同趋势（P＜0.05），但抽穗期、开花期粗蛋白含量差异均不显著。黑麦、冬性饲用小黑麦、冬小麦、粮饲兼用型小黑麦、燕麦、青稞和春性饲用小黑麦的蜡熟期与拔节期相比，粗蛋白含量分别降低了60.3%、62.6%、65.3%、66.5%、57.9%、64.3% 和60.8%。

对比同一生育期下7 类麦类作物粗蛋白含量，结果显示（图4A），拔节期和孕穗期均以冬小麦粗蛋白含量最高，显著高于黑麦、冬性饲用小黑麦和春性饲用小黑麦（P＜0.05），拔节期和孕穗期分别比黑麦、冬性饲用小黑麦和春性饲用小黑麦平均提高8.4%和13.5%。抽穗期冬性饲用小黑麦粗蛋白含量显著低于黑麦和冬小麦（P＜0.05），显著高于春性饲用小黑麦（P＜0.05），与粮饲兼用型小黑麦和青稞差异不显著。开花期冬性饲用小黑麦和其他6 类饲用麦类的粗蛋白含量均差异不显著。乳熟期冬性饲用小黑麦粗蛋白含量显著低于冬小麦，但和其他5 类饲用麦类作物差异不显著。蜡熟期燕麦粗蛋白含量显著高于其他6 类饲用麦类，其他6 类麦类作物粗蛋白含量在蜡熟期差异不显著。

2.3.2 淀粉含量 7 类饲用麦类作物淀粉含量均在蜡熟期达到最大值，除燕麦乳熟期和蜡熟期淀粉含量差异不显著外，其他6 类作物蜡熟期淀粉含量均显著高于其他几个生育期（P＜0.05）（图4B）。冬小麦、小黑麦（冬性饲用小黑麦、粮饲兼用型小黑麦和春性饲用小黑麦）淀粉含量从拔节期至开花期逐渐降低（P＜0.05），乳熟期至蜡熟期显著升高，且均显著高于拔节期（P＜0.05），燕麦和青稞淀粉含量从拔节期至孕穗期逐渐降低，孕穗期后逐渐升高（P＜0.05）。

对比同一生育期下7 类麦类作物淀粉含量，拔节期至开花期均以燕麦淀粉含量最高，除拔节期春性饲用小黑麦、孕穗期冬小麦、开花期青稞外，拔节期至开花期之间相同生育期下燕麦淀粉含量均显著高于其他几类麦类作物（P＜0.05）；乳熟期青稞淀粉含量最高，与燕麦和冬小麦差异不显著，均显著高于其他4 类麦类作物（P＜0.05）；蜡熟期以冬小麦淀粉含量最高，显著高于其他6 类麦类作物（P＜0.05）。拔节期春播麦类作物的淀粉含量显著高于秋播饲用麦类作物（P＜0.05），燕麦的淀粉含量最高，达到9.3%，黑麦的淀粉含量最低，只有2.5%。蜡熟期冬小麦的淀粉含量最高，显著高于其他6 类麦类作物，高出14.0%～133.9%。

2.3.3 可溶性糖含量 7 类麦类作物可溶性糖含量随着生育期进程的变化趋势显示（图4C），春播作物（燕麦、青稞和春性饲用小黑麦）和粮饲兼用型小黑麦的可溶性糖含量均在蜡熟期达到最大值，且分别显著高于其他生育期（P＜0.05），但燕麦蜡熟期可溶性糖含量与孕穗期和乳熟期差异不显著；黑麦和冬性饲用小黑麦可溶性糖含量均在乳熟期达到最大值，且显著高于其他生育期；冬小麦可溶性糖含量同样在乳熟期最高，显著高于拔节期至开花期，但和蜡熟期差异不显著。

图4 不同饲用麦类作物全株营养成分含量及吨干物质产奶量变化动态Fig.4 Dynamics of nutrient content in whole plant and milk yield per ton dry matter of different cereal-grain forages

同一生育期下7 类麦类作物可溶性糖含量变化趋势显示，在拔节期以及抽穗期至蜡熟期，冬小麦可溶性糖含量均最高，除拔节期和蜡熟期与春性饲用小黑麦差异不显著外，其他每个生育期均显著高于其他6 类麦类作物（P＜0.05）。而孕穗期春性饲用小黑麦可溶性糖含量最高，显著高于除燕麦之外的其他5 类麦类作物（P＜0.05）。

2.3.4 酸性洗涤纤维（ADF）和中性洗涤纤维（NDF）含量 7 类麦类作物ADF 含量从拔节期至开花期均呈现逐渐升高趋势（图4D），除个别生育期外（冬性饲用小黑麦、冬小麦、燕麦的抽穗期与开花期、燕麦和青稞的孕穗期与抽穗期、粮饲兼用型小黑麦的拔节期与孕穗期），每个生育期均差异显著（P＜0.05）。开花期至乳熟期7 类麦类作物ADF 含量均呈现下降趋势，除燕麦外均差异显著（P＜0.05）。乳熟期至蜡熟期除冬性饲用小黑麦的ADF 含量显著升高外（P＜0.05），其他6 类麦类作物的ADF 含量均差异不显著。同一生育期下7 类麦类作物ADF 含量变化结果显示，拔节期冬性饲用小黑麦和粮饲兼用型小黑麦的ADF 含量显著高于其他5 类麦类作物（P＜0.05）；孕穗期至开花期冬性饲用小黑麦的ADF 含量显著高于其他6 类麦类作物（P＜0.05）；乳熟期除冬小麦ADF 显著低于其他6 类麦类作物外（P＜0.05），其他6 类麦类作物ADF 差异不显著。蜡熟期黑麦、冬性饲用小黑麦和燕麦的ADF 含量显著高于其他4 类麦类作物（P＜0.05）。

7 类麦类作物NDF 含量从拔节期至抽穗期均呈现逐渐升高趋势（图4E），且均差异显著（P＜0.05）。抽穗期至开花期除黑麦、粮饲兼用型小黑麦和青稞NDF 含量显著升高外，其他4 类麦类作物NDF 含量略有升高，但差异不显著。开花期至乳熟期除燕麦NDF 含量差异不显著外，其他6 类麦类作物NDF 含量均显著下降（P＜0.05）。乳熟期至蜡熟期7 类麦类作物的NDF 含量均差异不显著。对比同一生育期下不同麦类作物，拔节期冬性饲用小黑麦的NDF 含量显著高于其他6 类麦类作物，高4.1%～32.6%。孕穗期冬性饲用小黑麦的NDF 含量显著高于除黑麦外的其他5 类麦类作物，较最低的冬小麦高15.4%。抽穗期冬性饲用小黑麦的NDF 含量达到58.4%，显著高于除燕麦和春性小黑麦外的其他4 类麦类作物。开花期和乳熟期冬小麦的NDF 含量显著低于其他6 类麦类作物，而其他6 类麦类作物差异不显著。蜡熟期冬性饲用小黑麦NDF 含量与黑麦、燕麦和青稞差异不显著，显著高于冬小麦、粮饲兼用型小黑麦和春性饲用小黑麦。

2.3.5 营养品质综合分析 采用Milk 2006，综合营养品质所有单一指标折算成吨干物质产奶量，对营养品质进行综合分析，结果见图4F。从7 类麦类作物不同生育期吨干物质产奶量变化趋势来看，黑麦、冬性饲用小黑麦、冬小麦、燕麦和青稞吨干物质产奶量从拔节期至抽穗期均显著下降（P＜0.05），抽穗期至开花期差异不显著；粮饲兼用型小黑麦和春性饲用小黑麦吨干物质产奶量从拔节期至开花期均显著下降（P＜0.05）；除黑麦外，其他6类麦类作物吨干物质产奶量从开花期至乳熟期均显著提高（P＜0.05）；冬性饲用小黑麦吨干物质产奶量从乳熟期到蜡熟期显著下降（P＜0.05），黑麦、冬小麦、燕麦和青稞差异不显著，而粮饲兼用型小黑麦和春性饲用小黑麦反而显著提高。

对比同一生育期下不同麦类作物，拔节期冬性饲用小黑麦吨干物质产奶量与冬小麦、粮饲兼用型小黑麦和春性饲用小黑麦差异不显著，但显著低于黑麦、燕麦和青稞；孕穗期冬性饲用小黑麦吨干物质产奶量最低，显著低于其他6 类麦类作物（P＜0.05）；抽穗期冬性饲用小黑麦吨干物质产奶量显著低于除燕麦之外的其他5 类麦类作物，较其他5 类麦类作物降低10.5%～19.4%；开花期冬性饲用小黑麦吨干物质产奶量与粮饲兼用型小黑麦和春性饲用小黑麦差异不显著，但显著低于其他4 类麦类作物，较其他4 类麦类作物降低9.2%～20.2%；乳熟期冬性饲用小黑麦吨干物质产奶量除显著低于冬小麦外，和其他5 类麦类作物差异不显著，较冬小麦降低12.6%；蜡熟期冬性饲用小黑麦吨干物质产奶量与黑麦、燕麦和青稞差异不显著，但显著低于冬小麦、粮饲兼用型小黑麦和春性饲用小黑麦，分别降低19.4%、15.7%和18.8%。

2.4 饲用麦类作物生物量积累及营养品质动态的综合分析

采用hm2产奶量对饲用麦类作物积累单位面积生物量产出和营养品质进行综合分析，评价不同饲用麦类作物的综合产出的动态变化。从不同生育期hm2产奶量变化趋势来看，7 类麦类作物hm2产奶量随着生育期进程呈现逐渐升高趋势（图5）。黑麦hm2产奶量在乳熟期最高，但与抽穗期、开花期和蜡熟期差异不显著，显著高于拔节期和孕穗期；冬性饲用小黑麦hm2产奶量在乳熟期达到最大值，显著高于其他生育期；冬小麦、粮饲兼用型小黑麦和春性饲用小黑麦hm2产奶量在蜡熟期达到最大值，显著高于其他生育期；燕麦和青稞hm2产奶量在乳熟期和蜡熟期差异不显著，但显著高于其他生育期。冬性饲用小黑麦乳熟期hm2产奶量为17.79×103kg Milk·hm−2，分别比拔节期、孕穗期、抽穗期、开花期和蜡熟期高201.0%、114.9%、67.9%、75.0%和9.7%。

图5 不同饲用麦类作物hm2产奶量变化动态Fig. 5 Dynamics of milk yield per hectare of different cerealgrain forages

对比同一生育期下不同麦类作物，拔节期至蜡熟期均以冬性饲用小黑麦hm2产奶量最高，且显著高于同一生育期下的其他6 类麦类作物（P＜0.05），个别生育期除外（与孕穗期的黑麦以及蜡熟期的冬小麦差异不显著）。从拔节期至蜡熟期冬性饲用小黑麦平均hm2产奶量较其他6 类麦类作物分别提高40.0%、30.8%、41.9%、63.3%、63.5%、38.1%。

3 讨论

3.1 不同饲用麦类作物生长发育进程

饲用麦类作物作为饲草利用，其收获时期比较宽泛。Helsel 等［26］认为黑麦最佳收获期在抽穗期，为下茬复种提供了充足的时间，冬小麦、燕麦和青稞可在乳熟期至蜡熟早期收获，取决于牲畜缺草料的时期和对饲草质量的要求，但同样以不影响下茬作物种植为主。Coblentz 等［13］认为对于哺乳期奶牛来说，饲用小黑麦的最佳收获期在孕穗期，此时期收获既具备较高的营养价值，且不影响下茬作物种植，对于其他类型牲畜，小黑麦作为饲草的收获时间更加灵活。Nadeau［27］考虑到可消化有机物的最大产量和最佳青贮品质，建议在蜡熟早期收获小黑麦、小麦或青稞。本试验结果显示秋播饲用麦类作物生育期早于春播饲用麦类作物，华北平原秋播饲用麦类作物一般在4月中下旬进入孕穗期，5月中下旬进入乳熟期，比同一生育期的春播饲用麦类作物提前9～12 d。另外，秋播饲用麦类作物在冬季还可增加地表覆被，减少沙尘，具备一定的生态效益［28］，从这两方面考虑，秋播饲用麦类作物在华北平原区较春播饲用麦类作物更具优势。从多年平均GDD 积累来看，试验地位于华北中部，从10月15日到次年5月20日累计GDD 达到940 ℃左右，到次年5月底累计GDD 达到1100 ℃左右。冬性饲用小黑麦一般10月中旬播种，次年5月20日可达到乳熟期，需要GDD 为870～970 ℃；燕麦、青稞和春性饲用小黑麦一般春季3月初播种，达到乳熟期需要GDD 应在1000 ℃左右，而从3月初至6月10日左右累计GDD 才能达到1000 ℃左右，而在华北平原区，玉米的最佳播期为6月5−15日，若春播燕麦、青稞和春性饲用小黑麦在乳熟期收获，会影响下茬主要作物玉米种植。尽管春播饲用麦类作物也可提前收获，但生物量积累将显著降低（图2）。

3.2 不同饲用麦类作物生物量积累动态

生物量积累是作物产量形成的基础，定量分析生物量积累动态变化是揭示作物产量形成的重要内容［29］。Edmisten 等［10］研究了燕麦、青稞、小麦和黑麦不同生育期生物量积累动态，结果显示几种作物的生物量在乳熟期之前逐渐增加，乳熟期后生物量略有增加或持平。在本研究中，不同饲用麦类作物生物量在乳熟期之前均处于快速增长阶段，从乳熟期到蜡熟期生物量积累减缓，符合logistics 曲线。以冬性饲用小黑麦为例，其从拔节期到乳熟期生物量积累从4.0×103kg·hm−2增加到15.0×103kg·hm−2，增长了11.0×103kg·hm−2，而从乳熟期到蜡熟期生物量积累差异不显著，与Edmisten 等［10］的研究结果一致。

Nadeau［27］在瑞典的研究结果显示，从乳熟早期到蜡熟早期，小黑麦、青稞、小麦和燕麦的干物质产量呈上升趋势，平均增加了20%。小麦在乳熟早期的干物质产量比燕麦、青稞和小黑麦平均高12.5%，而在蜡熟早期，小黑麦的干物质产量比小麦、青稞和燕麦平均高10.1%。Geren［11］在土耳其的研究表明，饲用麦类作物（小黑麦、燕麦、青稞、小麦和黑麦）生物量均随着收获期的推迟而增加，且在抽穗早期、乳熟期和蜡熟中期收获时，小黑麦和燕麦生物量均高于青稞、小麦和黑麦。而Keles 等［12］在土耳其从4月18日开始每隔7 d 对5 种麦类作物（青稞、小麦、黑麦、小黑麦和燕麦）测产1 次，结果显示在相同时间黑麦的生物量均高于其他4 类麦类作物（6月6日除外，该日期燕麦生物量最高）。本研究结果显示，7 类麦类作物生物量从拔节期至蜡熟期呈逐渐增加趋势，与Nadeau［27］研究结果一致，且同一生育期下，冬性饲用小黑麦的生物量均显著高于其他6 类麦类作物（图2），从拔节期至蜡熟期较其他6 类麦类作物平均提高62.3%、55.9%、65.5%、53.3%、68.4%和62.8%，这与Nadeau［27］结果不同。饲用麦类作物生物量积累和降水量［30］、GDD［13］等气候因子有关，不同生态区域因气候因子差异导致麦类作物产量存在差异，在华北平原区，冬性饲用小黑麦在生物量积累方面优势明显。

3.3 不同饲用麦类作物营养成分积累动态

不同饲用麦类作物营养成分含量动态比较来看，Keles 等［12］每类作物选择1 个品种，研究结果显示，拔节期以后小黑麦、小麦和燕麦的营养品质优于青稞和黑麦，Nadeau［27］每类作物选择1 个品种，研究认为蜡熟早期青稞和小黑麦比燕麦和小麦具有更高的营养成分含量、消化率和更好的发酵特性。Cherney 等［17］每类作物选择2 个品种，研究显示，青稞在孕穗期收获，其NDF、ADF 和木质素含量低于燕麦、小黑麦和小麦。本研究结果显示，拔节期春播燕麦、青稞和春性饲用小黑麦的饲草品质优于秋播的黑麦、冬性饲用小黑麦、冬小麦和粮饲兼用型小黑麦，表现在CP 和淀粉含量高，而ADF 和NDF 含量低。从孕穗期至蜡熟期的营养成分含量来看，冬小麦优于其他6类饲用麦类作物，表现在CP、淀粉和WSC 含量高，ADF 和NDF 含量低，其他6 类麦类作物差异不显著，仅是定性的模糊判断，与Keles 等［12］的研究结果基本一致，与Nadeau［27］略有不同。

Keles 等［12］研究显示，随着生育进程推进，饲用麦类作物产量提高的同时，往往会导致CP 含量降低，纤维含量升高，且不同种类间差异较大。Coblentz 等［1］也认为饲用麦类作物在分蘖期和拔节期具有较高的营养价值。本研究的结果与其一致。Keles 等［12］的研究认为，随着饲用麦类作物进入抽穗期，淀粉含量逐渐增加，NDF 和ADF 含量略有下降。本研究结果显示，饲用麦类作物从抽穗期至乳熟期，CP 含量逐渐降低，淀粉和WSC 含量逐渐升高，ADF 和NDF 含量从抽穗期至开花期逐渐升高，开花期达到最大值，但开花期至乳熟期逐渐降低，原因可能是随着淀粉及WSC 含量在全株中占比提高，导致ADF 和NDF 含量相应下降。

饲用麦类作物饲用品质是一个综合性状，由多个营养成分指标组成，将所有指标综合在一起，对饲用麦类作物的饲用品质进行评价更加科学。Cherney 等［17］利用可消化干物质（digestible dry matter，DDM）对青稞、小麦、小黑麦和燕麦进行了营养品质评价；王运涛等［31］利用饲草相对价值和饲草相对质量对冀西北地区21 个燕麦品种营养品质进行了综合评价；目前综合评价饲用麦类作物饲用品质的方法，尚无统一标准。Milk 2006 是美国研发的一种青贮玉米产奶净能快速计算模型，该评价方法因综合了青贮玉米较多的饲用品质指标，并考虑了NDF 消化率，比较科学合理。本试验借用Milk 2006 计算7 类麦类作物不同生育期下的吨干物质产奶量，对不同饲用麦类作物各生育期的饲用品质进行了评价。从吨干物质产奶量来看，从孕穗期开始冬小麦要优于其他6 类麦类作物，冬性饲用小黑麦从抽穗期开始吨干物质产奶量和春播麦类作物差异不明显。Milk 2006 是针对奶牛的一种饲料评价标准，饲用麦类作物针对其他牲畜利用，该评价方法可能并不合适，找到一种适用所有牲畜的饲用麦类作物饲用品质综合评价方法还需要进一步探讨。

3.4 饲用麦类作物生物量和营养成分综合评价方法探讨

用产量和饲用品质评价不同饲用麦类作物时，前人研究只是综合两类指标的模糊评判，并没有量化后进行方差分析。把不同饲用麦类作物生物产量和饲用品质有效结合，并运用可量化的综合评价方法，应该是评价不同饲用麦类作物的最佳方法。本研究借用Milk 2006 计算的不同饲用麦类作物吨干物质产奶量，结合实测的生物产量，计算出不同饲用麦类作物hm2产奶量，并对hm2产奶量进行方差分析，从而对不同饲用麦类作物进行了综合量化评价。结果显示，同一生育期下冬性饲用小黑麦hm2产奶量显著高于其他6 类麦类作物，冬性饲用小黑麦以乳熟期hm2产奶量最高，达到17.79×103kg Milk·hm−2，显著高于其他生育期。但是，Milk 2006 只是从奶牛角度对青贮玉米生物产量和饲用品质的一种综合评价方法，对产肉动物来讲并不合适，且对麦类作物是否合适也需要探讨。

Keles 等［12］在比较青稞、小麦、黑麦、小黑麦和燕麦5 类作物时提到其研究结果不适用于其他气候条件，即区域性对物种之间的生物量积累和营养成分变化影响较大。华北平原目前还没有关于不同饲用麦类作物生物量积累和营养成分变化方面的研究，尽管张利等［16］在山东开展了冬小麦生物量积累和营养成分变化方面的研究，但只是对比了同一类作物的不同品种之间的差异。因此若想明确华北平原区饲用麦类作物的优势种类，尚需在该区开展相关研究。因受气候条件、栽培管理措施等影响明显，比较不同物种之间生物量和饲用品质的差异性较为复杂。因此，本试验连续开展了2年的田间试验，且为了规避同一物种不同品种之间带来的误差，本试验选择了当地适宜的3 个代表性品种，利用3 个品种的平均值来代表该物种，这也是本研究区别于前人研究的地方。试验在开展过程中也存在一些问题需要探讨，如对生物产量的测定，采取每次取样100 株，根据种植密度和100 株的生物量，再计算出hm2生物产量；还有在测定不同麦类作物营养成分时，采用了近红外光谱方法，该方法或许在业内尚未得到普遍认可。因此可能存在一定的系统误差，但对探讨麦类作物的生物量积累和营养成分变化规律影响不大。

4 结论

在华北平原，秋播麦类作物（黑麦、冬性饲用小黑麦、冬小麦和粮饲兼用型小黑麦）生育期早于春播麦类作物（燕麦、青稞和春性饲用小黑麦）。饲用麦类作物生物量积累随着生育期进程均呈现逐渐升高趋势，拔节期至乳熟期生物量积累速率快，乳熟期至蜡熟期增长变缓，达到最大值；同一生育期下冬性饲用小黑麦的生物量均显著高于其他6 类麦类作物。饲用麦类作物的粗蛋白含量均随着生育期进程呈现逐渐下降趋势；淀粉含量在开花期之前变化不大，之后逐渐升高，蜡熟期达到最大值；可溶性糖含量在开花期之前同样变化不明显，开花期至乳熟期显著升高，乳熟期至蜡熟期趋于稳定或略有下降；酸性洗涤纤维和中性洗涤纤维含量变化趋势一致，从拔节期至开花期呈现逐渐升高趋势，开花期至乳熟期逐渐降低，乳熟期至蜡熟期趋于稳定或略有上升。利用Milk 2006 对麦类作物饲草品质进行综合评价显示，冬性饲用小黑麦吨干物质产奶量从孕穗期至蜡熟期显著低于冬小麦，和燕麦差异不显著。冬性饲用小黑麦拔节期至乳熟期吨干物质产奶量比冬小麦平均降低13.6%。综合评价生物量和饲草品质及生育期，冬性饲用小黑麦拔节期至蜡熟期平均hm2产奶量较其他6 类麦类作物提高30.8%～63.5%，是华北平原区适宜推广种植的饲用麦类作物种类。