随着我国人们生活水平的不断提高,对肉蛋奶的需求量也越来越大,这一方面促进了我国畜牧产业的快速发展,另一方面也加大了畜牧产业对粗饲料的需求^[1]。新疆地域辽阔,饲草丰富,草原可利用总面积约4 800万hm²,占全国可利用草原面积的14.5%,居全国第3位^[2]。然而,随着新疆放牧量的增加,新疆天然草地面积持续下降,天然草场牲畜超载率严重,天然草场退化和面积下降已经成为制约新疆畜牧业发展的重要因素^[3]。

大面积种植饲草作物,建造人工草地是保护天然草场和解决畜牧业发展矛盾的重要措施。我国人工草场面积仅占天然草地面积的2%,而畜牧业发达国家比例较高,如美国达10%,俄罗斯达15%,新西兰、德国等达60%~70%^[4]。这种现状导致我国饲草产量远远不能满足畜牧业的需求,2016年我国干草进口量达到168.6万t^[5]。因此,种植饲料作物进行青贮是解决现阶段新疆地区天然草地牲畜超载严重、饲草不足的重要措施。

大麦是世界上主要的禾谷类作物之一,因其具有适应性广、抗逆性强、用途多样的特点在全世界广泛种植。大麦不仅是酿造啤酒的主要原料,也是优质的饲料作物。由于其播种时间早、生长快、营养价值高,在欧美一些国家常把大麦用作早春奶牛的主要粗饲料。刈割时期对于牧草的营养价值和产量有显著影响^[6,7]。前人^[6,8]研究表明,牧草产量和品质呈负相关,最佳刈割期的确定要兼顾产量和品质两个方面。根据前人研究,不同生态区的最佳刈割期并不一致。广东地区,大麦在乳熟期至蜡熟早期有着较高的营养价值和发酵品质^[8],湖南地区,有研究表明齐穗期为大麦最佳刈割期^[9]。新疆属典型的大陆性气候,种植的大麦主要以春性大麦为主,有关春性大麦作为青贮饲料的最佳刈割时期的研究鲜见报道。

本研究以3个春性大麦品种（系）作为研究对象,通过比较各时期大麦鲜草和干草产量、干草品质以及青贮品质,探讨在新疆绿洲生态条件下春性大麦全株青贮利用的最佳刈割期,为开展大麦青贮饲料生产提供指导。

试验地位于石河子大学试验站内,北纬44°27′、东经85°94′。年降水量150~250mm,蒸发量1 500~2 400mm,是典型的温带大陆性气候。前茬作物为小黑麦,土壤类型为灌耕灰漠土,土壤质地为壤土。

参试大麦品种（系）为垦啤麦13、P13-3和甘啤4号。P13-3是新选育的高产新品系,垦啤麦13是新引进宜作青贮饲料的大麦品种,甘啤4号是目前新疆大面积种植的大麦品种。于2018年3月18日播种,每个品种（系）设置3个重复,每个小区4m²。人工开沟条播,行距20cm,播种密度为375万株/hm²。生长期管理按当地大麦高产田进行。

1.2.1 农艺指标测定 在抽穗期、灌浆期、灌浆10d和蜡熟期测定株高和茎叶穗比。株高：每个小区随机抽取10株进行测量,量取从地面至穗顶（包括芒）的绝对高度。茎叶穗比：将每个小区测量株高的10株大麦装入牛皮纸袋中带回实验室,75℃烘干24h后将茎叶穗分别称重,叶鞘归为叶的部分。

1.2.2 产量测定 在抽穗期、灌浆期、灌浆10d和蜡熟期,随机抽取一个1m²（1.0m×1.0m）的样方测产,大麦鲜草在田间刈割后立即称重,称取有代表性的大麦鲜草250g放入牛皮纸袋中带回实验室,75℃烘干24h后测饲草干物质含量。

1.2.3 干草营养成分分析 将烘干的全株大麦粉碎,过0.45mm筛备用。采用范氏洗涤纤维分析法测定中性洗涤纤维（neutral detergent fiber,NDF）和酸性洗涤纤维（acid detergent fiber,ADF）^[10]含量;采用凯氏定氮法测定粗蛋白含量^[11];采用索氏浸提法测定粗脂肪含量;采用灼烧法测定粗灰分含量^[7]。

相对饲用价值（relative feeding value,RFV）由以下公式计算得出：

RFV=DMI×DDM/1.29

其中：DMI为粗饲料干物质随意采食量;DDM为可消化干物质量。

DMI=120/NDF

DDM=88.9-0.779×ADF

1.2.4 青贮及品质分析 将各个时期的全株大麦切成2~3cm段,分别混合均匀。称取250g,放入20cm×25cm的聚乙烯袋中,用真空封口机抽真空后密封避光保存。45d后开封进行品质测定。

取20g青贮样放入250mL锥形瓶中,加入80mL蒸馏水,封口,置于4℃冰箱中浸提24h,期间适当摇晃。浸提液过滤后测定pH、氨态氮以及有机酸含量。用pH计直接测定浸提液pH;苯酚-次氯酸钠比色法测定氨态氮含量^[19]。高效液相色谱仪测定有机酸含量,色谱柱为SunFire C18 5μm 4.6mm×150mm,流动相为0.5mmol/L磷酸氢二钾︰甲醇=80︰20,流速1mL/min,柱温45℃,检测波长210nm,进样量10μL。

采用日本V-Score粗饲料评价体系^[18]对青贮大麦品质进行评价,以氨态氮和挥发性有机酸为评价指标。满分为100分,根据得分将青贮饲料分为良好（>80分）、尚可（60~80分）和不良（<60分）3个等级。

利用SPSS 19.0软件进行数据统计分析,采用Duncan法进行多重比较。

刈割期对大麦农艺性状的影响如表1所示。刈割期对大麦株高、茎比例、叶比例和穗比例有显著影响。各大麦品种（系）株高在灌浆10d和蜡熟期无显著差别,与抽穗期株高差异显著。各品种（系）茎比例和叶比例呈现逐渐下降的趋势,在蜡熟期达到最低;穗随刈割期的推迟,呈逐渐增加趋势。

刈割期对大麦鲜草和干草产量以及干物质含量有显著的影响（表2）。随着刈割期的推迟,垦啤麦13和P13-3鲜草产量先增加后降低,干草产量和干物质含量呈增加趋势。垦啤麦13在灌浆期鲜草产量达到最大,为29 844.75kg/hm²,P13-3和甘啤4号在灌浆10d鲜草产量达最大,分别为31 418.33和30 511.52kg/hm²。垦啤麦13和P13-3干草产量和干物质含量都在蜡熟期达到最大,且蜡熟期干物质含量显著高于其他时期。

不同刈割期对大麦干草品质有显著影响（表3）。垦啤麦13、P13-3和甘啤4号最高中性洗涤纤维含量分别出现在蜡熟期、灌浆10d和蜡熟期,酸性洗涤纤维最高含量分别出现在蜡熟期、灌浆期、蜡熟期。3个品种（系）的粗蛋白含量随着刈割期推迟而逐渐下降,且抽穗期粗蛋白含量显著高于其他时期。刈割期对大麦粗脂肪和粗灰分含量有着显著影响。3个品种（系）最大粗脂肪含量均出现在抽穗期,最小粗脂肪含量均出现在蜡熟期,呈下降趋势。虽然粗灰分含量总体也表现为逐渐下降趋势,但与粗脂肪含量的变化趋势略有差异;垦啤麦13和甘啤4号粗灰分含量最高值出现在灌浆期,P13-3出现在抽穗期。随着刈割期的推迟,垦啤麦13和P13-3 RFQ显著降低,甘啤4号呈先增加后降低的趋势。

刈割期对于大麦青贮品质各项指标均有显著影响（表4）。3个大麦品种（系）pH随刈割时间的推迟而升高,P13-3和垦啤麦13抽穗期pH显著低于其他时期;甘啤4号抽穗期和灌浆期无显著差异,但都显著低于其他时期。垦啤麦13和甘啤4号氨态氮含量随着刈割时间的推迟出现先升高后降低的趋势,灌浆期氨态氮含量最高,分别为3.70%和2.84%,显著高于其他时期;P13-3的氨态氮含量逐渐降低,且抽穗期氨态氮含量显著高于其他时期。垦啤麦13抽穗期和灌浆期的乳酸含量无显著差异,但抽穗期显著高于其他时期;P13-3乳酸含量在抽穗期时显著高于其他时期,并且随着刈割期的推迟,乳酸含量逐渐降低;甘啤4号在抽穗期、灌浆期和灌浆10d时的乳酸含量不存在显著差异,但抽穗期和灌浆10d时的乳酸含量显著高于蜡熟期;总体来说,3个品种（系）青贮后乳酸含量最低点均出现在蜡熟期。垦啤麦13和P13-3乙酸含量呈先增加高后降低趋势,最高值出现在灌浆期;甘啤4号乙酸含量在抽穗期最高。垦啤麦13抽穗期、灌浆期和灌浆10d时的丙酸含量无显著差异,但灌浆期和灌浆10d显著高于蜡熟期;P13-3各时期丙酸含量无显著差异。P13-3和甘啤4号仅抽穗期含有少量丁酸,垦啤麦13抽穗期丁酸含量显著高于其他时期。垦啤麦13和P13-3灌浆后10d青贮的大麦青贮品质显著高于抽穗期和灌浆期。随着刈割期的推迟,垦啤麦13和P13-3的V-Score评分显著增加,垦啤麦13抽穗期V-Score评分最低,为50.55,甘啤4号各时期无显著差异,评分均在90分以上。

茎叶穗所占总干物质比例对于反映饲草可消化性物质的含量具有一定参考意义^[12]。本研究表明随着大麦刈割时间的推迟,大麦总干物质中穗比例不断提高,在蜡熟期达到最高,占大麦干物质含量的65.28%~67.36%;而茎、叶对大麦总干物质贡献显著性下降,蜡熟期相比于抽穗期茎比例降低41.34%~56.90%,叶比例降低64.24%~75.12%。这种现象可能和作物成熟过程中茎叶的非结构性多糖被运往子粒形成淀粉有关^[13]。这也解释了在抽穗期到灌浆期3个品种（系）的大麦茎比例基本维持不变,而在灌浆期到灌浆10d茎比例迅速下降的原因。3个大麦品种（系）中,甘啤4号灌浆10d和蜡熟期叶比例显著高于其他2个品种,这种较高的叶比例可能与甘啤4号叶片持绿性较长有关。

前人^[8,12]研究表明,大麦的干物质含量和干草产量随着刈割期的推迟而增加,本研究得出的结论与之相同。虽然变化趋势与田静等^[8]的研究保持一致,但是各时期干物质含量相差很大,在田静等^[8]研究中大麦蜡熟期含水量达70%,适宜青贮,而本研究中大麦蜡熟期含水量仅有40%~50%,不适宜青贮,这可能与新疆地区6月份气温较高,且干热风严重,大麦在此时期快速脱水相关。3个大麦品种（系）中,P13-3蜡熟期干草产量高于其他2个品种,为14 731.46kg/hm²,P13-3较高的干物质产量可能和此品种在灌浆后干物质积累速度快且持续时间长相关。粗蛋白是反映饲草品质的重要指标。本研究表明随着刈割期的推迟,大麦干草粗蛋白含量显著降低,这可能与作物在成熟过程中光合能力逐渐减弱相关^[14],3个大麦品种（系）同时期粗蛋白含量并无明显差异。粗脂肪是重要的能量物质,同时在提高饲草的适口性方面也起着重要的作用。在本研究中,3个品种（系）的粗脂肪含量均随着刈割期的推迟而显著性降低,这与段倩雯等^[15]在不同生育期春小麦、燕麦和黑麦营养成分变化的研究结果一致,P13-3和甘啤4号同时期粗脂肪含量并无显著性差异。

本研究表明,随着刈割期的推迟,大麦青贮饲料浸提液pH显著增高,氨态氮含量先升高后降低,垦啤麦13和甘啤4号氨态氮最大时期为灌浆期,分别为3.70%和2.84%。3个大麦品种（系）发酵后乳酸、乙酸含量显著降低,发酵品质显著升高,这和田静等^[8]关于不同时期青贮大麦的研究不同（乳酸含量先增高后降低）,这可能与两地大麦在相同时期含水量不同有关,各大麦品种（系）各时期刈割青贮后乙酸含量无明显差异,但乳酸含量差异显著,甘啤4号灌浆10d发酵后乳酸含量显著高于垦啤麦13,这可能和3个大麦品种（系）同一时期含水量不同相关。饲草含水量是影响青贮品质的关键因素^[16]。一般认为,适宜的饲草含水量在65%~70%。过低的饲料含水量会减缓乳酸菌的繁殖,导致青贮饲料pH较高;水分含量过低还会造成饲料不易压实而导致青贮饲料中残留空气过多,好氧细菌大量繁殖使得青贮失败。本试验中大麦蜡熟期水分含量在40%~50%,青贮效果较好,这种现象可能是由于青贮时采用真空封口机对袋装大麦进行抽真空处理,残留空气很少,故本研究蜡熟期青贮效果较好,在生产上使用青贮仓青贮则很难达到这种效果。郭玉琴等^[17]研究发现苜蓿60%含水量青贮pH低于70%和80%含水量青贮的pH,本研究也发现了这种现象。含水量过高会导致饲草在青贮过程中汁液渗漏,营养物质大量流失,丁酸梭菌大量繁殖,使丁酸等有害物质大量生成。本试验中也发现3个大麦品种（系）抽穗期青贮均有丁酸产生（含水量为78%~80%）,其中垦啤麦13和P13-3在抽穗期丁酸含量（含水量为78%）显著高于其他时期。

不同气候条件和品种对于大麦最佳刈割期的选择具有一定的影响^[20]。杨库等^[21]认为最佳刈割期的选择应该结合饲草产量和饲草品质两方面进行综合考虑。中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量是衡量饲草适口性和消化率的重要指标,其含量越低饲草适口性越好,消化率越高^[22]。在本研究中,3个大麦品种（系）中性洗涤纤维含量均随着刈割时期的推迟而增加,垦啤麦13和甘啤4号酸性洗涤纤维含量随着刈割期的增加而增加。结合产量和品质这两方面,本研究认为新疆春性大麦最佳刈割期为灌浆10d,此时收获的大麦干草产量和粗蛋白产量较高,青贮品质和饲草适口性也较好。

通过对新疆不同刈割期春性大麦的农艺性状、产量、干草品质和青贮品质的研究表明,随着春性大麦刈割期的推迟,大麦干物质含量和干草产量显著性上升,3个品种（系）在蜡熟期获得最大干物质产量,其中P13-3在蜡熟期干草产量显著性高于其他2个品种,为14 731.46kg/hm²。随着刈割时间的推后,3个品种（系）大麦在抽穗期粗蛋白、粗脂肪显著高于其他时期,粗灰分含量显著下降,中性洗涤纤维含量增高,大麦饲用品质降低。随着刈割时间的推迟,大麦青贮后乳酸、乙酸和氨态氮含量显著下降,pH显著提高,大麦青贮品质得到改善,但灌浆10d和蜡熟期青贮品质无显著性差别。综合产量、干草品质和青贮品质3方面因素,新疆地区春性大麦最佳刈割期为灌浆10d。