大豆（Glycine max (L.) Merrill）籽粒蛋白质含量40%左右，是动物饲料中植物源蛋白质的重要来源[1]。黄建斌等[2]研究发现，花期结束16~34 d内大豆叶片蛋白含量为15.80%~44.43%。顾拥建等[3]研究发现，鼓粒期大豆茎秆粗蛋白含量为14.76%，中性洗涤纤维含量为49.96%，酸性洗涤纤维含量为38.07%，半纤维素含量为11.89%，可溶性碳水化合物含量为2.17%。因此，与其他作物全株相比，大豆具有较高的蛋白含量，可作为粮饲兼用作物进行开发利用[4]。青贮玉米是青贮饲料重要的原料来源之一，但青贮玉米的主要成分是纤维素、半纤维素和木质素，粗蛋白含量低，无法完全满足家畜对蛋白质的需求[5]。大豆玉米复合种植是一种充分利用光、热、肥、水和空间等自然资源的种植方式[6]，可提高作物系统的产量[7]和固氮微生物活性[8]，减少病害[9]。青贮玉米饲草大豆复合种植可显著提高青贮饲料的产量和营养品质[10-11]。在籽粒初熟前，大豆饲草产量通常随着成熟度增加而增加，但随着生育进程推进，大豆叶、茎和豆荚的占比发生变化，营养物质向籽粒转移，饲草产量与营养品质逐步负相关[12-13]。探索统筹饲草产量与营养品质的平衡期，对生产丰产质优的大豆饲草具有重要意义。本研究在青贮玉米复合种植模式下，研究结荚鼓粒阶段不同刈割期大豆饲草产量与营养品质的变化，旨在阐明饲草产量与营养品质的动态变化规律，初步明确青贮玉米复合种植模式下饲草大豆适宜刈割期，为宁夏引黄灌区生产丰产质优的玉豆混合饲草提供参考。1材料与方法1.1试验地概况试验于2021年在宁夏银川市永宁县宁夏农林科学院农作物研究所望洪试验基地开展（Ｎ38°16′14″，Ｅ106°14′20″）。供试土壤为黄河灌淤土，pH值8.03，有机质15.73 g/kg，全氮0.97 g/kg，有效磷18.09 mg/kg，速效钾168.55 mg/kg，土壤肥力为中等偏上水平[14]。1.2试验材料以青贮玉米带状复合种植模式下生育进程基本一致的3个大豆品种为供试种质，参试大豆种质见表1，青贮玉米为宁禾1771。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.22.023.T001表1参试大豆种质项目宁豆6号中黄13晋科2号种质编码ND6ZH13JK21.3试验设计试验采取随机区组设计，重复3次。青贮玉米与大豆采取2∶3行比宽窄行带状种植，玉米和大豆于4月20日同期播种；小区面积为42 m2，每小区包括2个种植带，每个种植带幅宽2.1 m，行长10 m；每个种植带玉米宽行行距180 cm，窄行行距30 cm，玉米大豆行间距60 cm，穴距12 cm；相邻大豆行距30 cm，穴距8 cm。青贮玉米每穴留单苗，每公顷保苗8.0万株；大豆每穴留单苗，每公顷保苗17.8万株。1.4田间管理春季结合机械整地，基施尿素300 kg/hm2，磷酸二铵150 kg/hm2。玉米喇叭口期追施尿素150 kg/hm2，磷酸二铵225 kg/hm2。生育期内灌水3次，人工中耕除草4次。1.5测定指标及方法1.5.1饲草产量3个供试大豆自盛荚期（R4）开始每隔6 d每小区连续刈割3行、行长2 m全株饲草样品，连续刈割6次，刈割时期分别为8月2日（S1）、8月9日（S2）、8月16日（S3）、8月23日（S4）、8月30日（S5）和9月6日（S6）。样品称饲草鲜重后，使用4500型铡揉王中王粉碎，5点取样法均匀取鲜饲草样品2 kg，置于烘箱中105 ℃杀青1 h，65 ℃烘干至恒重，称饲草干重。1.5.2饲草品质干饲草样品用研磨机粉碎，过40目（0.45 mm）筛，参照《饲料分析及饲料质量检测技术》[15]测定粗蛋白（CP）、淀粉（Starch）、中性洗涤纤维（NDF）和酸性洗涤纤维（ADF）含量。1.5.3相对饲用价值相对饲用价值（RFV）采用养分含量进行估算[16]。干物质采食量（DMI）=120/NDF(1)干物质消化率（DDM）=88.9-0.779×ADF(2)RFV=DMI×DDM/1.29(3)1.6数据统计与分析试验数据采用Excel 2016进行处理，采用DPS 18.0统计分析软件进分析，Duncan's法进行多重比较，欧氏距离离差平方和法进行聚类分析。结果以“平均值±标准差”表示，P0.05表示差异显著，P0.01表示差异极显著。2结果与分析2.1大豆生长发育状态（见表2）由表2可知，3个供试大豆在相同刈割时期，生长发育状态基本一致。S1期ND6、ZH13生长发育处于R4，JK2生长发育接近R4；S2期3个供试大豆均处于R4~R5；S3期3个供试大豆生长发育均接近R5；S4期3个供试大豆均处于R5~R6；S5期ND6、ZH13生长发育处于R6，JK2接近R6；S6期3个供试饲草大豆品种均处于R6~R7。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.22.023.T002表2大豆生长发育状态刈割期发育状态生育天数/dND6ZH13JK2S1R4R4R3~R487S2R4~R5R4~R5R4~R594S3R4~R5R5R4~R5101S4R5~R6R5~R6R5~R6108S5R6R6R5~R6115S6R6~R7R6~R7R6~R7122注：R3为大豆始荚期，R4为盛荚期，R5为始粒期，R6为鼓粒期，R7为成熟初期。2.2不同刈割时期大豆的饲草产量变化（见表3）由表3可知，3个供试大豆饲草产量在结荚鼓粒期均呈先升后降的趋势，S1~S5的饲草产量逐步上升，S5~S6开始下降，鲜草产量与干草产量变化规律基本吻合。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.22.023.T003表3不同刈割时期大豆饲草产量的变化项目刈割时期鲜草产量干草产量ND6S112 904.8±756.9Cb3 367.0±204.0BbS214 634.9±1 122.0BCb3 826.6±296.4BbS319 079.4±562.4Aa5 036.7±153.7AaS419 254.0±349.9Aa5 131.1±89.8AaS519 809.5±644.5Aa5 318.7±177.1AaS617 761.9±707.7ABa4 818.9±196.7AaZH13S110 333.3±812.0Cd2 714.3±214.6CcS212 698.4±456.0BCcd3 354.4±124.7BCbcS317 222.2±979.2Aab4 580.8±257.6AaS418 190.5±1 029.5Aa4 862.3±283.6AaS518 365.1±1 178.3Aa4 940.9±321.2AaS615 063.5±185.7ABbc4 097.3±45.1ABabJK2S114 650.8±578.4De3 817.1±146.0DdS216 301.6±430.0CDde4 280.0±124.5CDcdS317 381.0±4 109.9CDcd4 618.2±110.5CDbcS418 714.3±302.2BCbc5 026.5±85.7BCbS522 158.7±1 056.0Aa5 969.9±283.2AaS620 809.5±678.0ABab5 641.9±182.4ABa注：同列数据肩标不同小写字母表示差异显著（P0.05），不同大写字母表示差异极显著（P0.01），相同字母或无字母表示差异不显著（P0.05）；下表同。t/hm2同一品种不同刈割时期大豆的饲草产量均在S5期达到峰值。ND6和ZH13饲草产量在S3~S4、S4~S5日均增速较S1~S2、S2~S3变缓。JK2饲草产量从S1~S4增速基本一致，在S4~S5饲草产量增速变大。2.3不同刈割时期大豆饲草品质的变化（见表4）由表4可知，不同刈割时期，ND6和ZH13饲草CP含量均呈先升后缓降的变化规律，均以S5期CP含量最高，S5~S6期ND6和ZH13的CP含量日均变化小于其他刈割期。JK2饲草CP含量呈逐渐上升趋于平缓的变化规律，S5~S6期CP日均增速仅为其他时期的0.80%~1.30%。同一品种不同刈割时期，ND6在S5期CP含量极显著高于S1、S2（P0.01），显著高于S3、S4（P0.05）；ZH13在S4~S6期CP含量极显著高于S1~S3（P0.01）；JK2在S5~S6期CP含量极显著高于S1、S2（P0.01），显著高于S3（P0.05）。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.22.023.T004表4不同刈割时期大豆饲草品质的变化项目刈割时期CP/(g/kg)Starch/(g/kg)ADF/%NDF/%DDM/%DMI/%RFVND6S1142.68±0.70Cd39.78±0.84Bd39.63±0.47Ac50.46±0.77Cc58.03±0.36Aa2.38±0.03Aa107.00±1.19AaS2147.00±1.89Cd41.12±0.14Bd40.55±1.56Abc51.30±0.90BCc57.31±1.21Aab2.34±0.04ABa104.05±3.70ABabS3156.93±0.41Bc44.98±2.53ABcd42.87±1.90Aabc52.46±1.11BCbc55.50±1.48Abc2.29±0.05ABCab98.49±3.05ABCbcS4160.04±1.10ABbc48.88±0.82ABbc43.82±0.19Aab54.25±0.21ABCab54.76±0.15Ac2.21±0.01ABCbc93.90±0.13BCcdS5166.70±3.20ABa52.58±1.67Aa44.56±0.66Aab55.21±0.48ABab54.19±0.51Ac2.17±0.02BCbc91.33±1.60CcdS6165.56±1.53ABab52.22±0.97Aab45.29±0.62Aa55.64±0.81Aa53.62±0.48Ac2.16±0.03Cc89.66±0.86CdZH13S1141.21±1.43Cd42.07±0.16Cd38.96±0.68Bc49.04±0.37Bb58.55±0.53Aa2.45±0.02Aa111.09±1.67AaS2146.25±1.16Cc45.13±0.24Bc40.61±1.45ABbc52.27±1.13ABa57.26±1.13ABab2.30±0.05ABb101.96±2.78ABbS3152.12±0.81Bb46.67±0.40Bc42.70±0.63ABab52.51±1.28ABa55.64±0.49ABbc2.29±0.05ABb98.66±1.50BbcS4157.57±0.63Aa48.25±1.16ABb43.02±1.13ABab53.29±0.52ABa55.39±0.88ABbc2.25±0.02ABb96.70±0.92BbcS5160.14±1.24Aa50.70±0.30Aab44.64±0.58Aa53.97±0.89Aa54.13±0.45Bc2.23±0.04Bb93.39±1.71BcS6158.97±0.90Aa51.38±0.53Aa45.23±0.82Aa54.32±0.75Aa53.67±0.64Bc2.21±0.03Bb91.95±2.37BcJK2S1142.59±1.15Cd40.80±1.33Bc40.48±0.44Cd48.33±0.82Cc57.37±0.34Aa2.48±0.04Aa110.52±2.39AaS2147.75±1.31BCcd46.97±0.87ABb42.33±1.02BCcd50.22±1.36BCc55.92±0.80ABab2.39±0.06ABa103.72±4.03ABabS3153.56±3.14ABbc47.38±1.43ABab43.42±1.01ABCbc53.56±0.63ABb55.08±0.79ABCbc2.24±0.02BCb95.71±2.35BCbcS4157.47±2.07Aab49.81±0.34Aab44.46±0.62ABabc54.67±0.52ABab54.27±0.49BCbcd2.20±0.02Cb92.36±1.75BCcdS5161.52±0.68Aa53.15±0.96Aa45.36±0.32ABab56.58±0.82Aab53.56±0.25BCcd2.12±0.03Cb88.17±1.69CcdS6161.57±1.46Aa52.98±1.60Aa46.65±0.73Aa57.13±0.87Aa52.56±0.57Cd2.10±0.03Cb85.71±2.16Cd不同刈割时期，ND6和JK2饲草Starch含量均呈先升后缓慢降低的变化规律，S5期的ST含量最高，ND6和JK2在S5~S6期的Starch含量日均变化小于其他刈割期；ZH13饲草Starch含量呈逐步上升趋于平缓的变化规律，S5~S6期的Starch日均增速为其他时期的22.7%~45.4%。同一品种不同刈割时期，ND6在S5期的Starch极显著高于S1、S2（P0.01），显著高于S3、S4（P0.05）；ZH13在S6期的Starch含量极显著高于S1、S2和S3（P0.01），显著高于S4（P0.05）；JK2在S5、S6期的Starch含量极显著高于S1（P0.01），显著高于S2（P0.05）。随着刈割期推进，3个供试大豆品种饲草ADF和NDF含量均呈逐步上升的规律。同一品种不同刈割时期，ND6在S5期的ADF含量高于S1、S2，NDF含量高于S1~S3；ZH13在S5期、S6期的ADF含量极显著高于S1（P0.01），显著高于S2（P0.05）；ZH13在S5、S6期的NDF含量极显著高于S1（P0.01）；JK2在S6期的ADF含量极显著高于S1、S2（P0.01），显著高于S3（P0.05）；JK2在S6期的NDF含量极显著高于S1、S2（P0.01），显著高于S3（P0.05）。随着刈割期推进，3个供试大豆品种饲草DDM、DMI和RFV均呈逐步下降的变化规律。同一品种不同刈割时期，S5~S6期的DDM、DMI和RFV基本显著低于S1~S2（P0.05）。2.4饲草产量和营养指标的聚类分析结果（见图1）采用欧式距离离差平方和法对饲草的9个农艺性状进行聚类分析。由图1可知，在遗传距离为2.04时，可分为3个类群。第Ⅰ类群包括JK2-S6、JK2-S5、ZH13-S6、ND6-S6、ND6-S5、JK2-S4、ZH13-S5和ND6-S4，刈割期相对集中在S4~S6，为饲草相对丰产、高蛋白、高淀粉类。第Ⅲ类群包括JK2-S1、ZH13-S1、JK2-S2、ZH13-S2、ND6-S2和ND6-S1，刈割期均在S1或S2期，为饲草相对低ADF、NDF，高DMI、DDM和RFV类。其余的4种饲草归为第Ⅱ类群，为饲草产量和营养品质中间类型。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.22.023.F001图1饲草产量和营养指标的聚类分析结果2.5饲草产量和营养品质的主成分分析结果（见表5、表6）由表5可知，对饲草产量和营养指标进行主成分分析，2个主因子累计贡献率达到91.77%，表明分析的2个主因子包含的信息量能够反映原始数量性状9个参数的所有性状信息，可作为评价不同刈割时期不同饲草的综合指标。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.22.023.T005表5主成分提取主因子特征值贡献率/%累计贡献率/%17.651 085.011 685.011 620.608 06.755 591.767 1由表6可知，根据进一步规格化特征向量结果和主成分分析结果，2个主成分中根据特征值向量的大小，第一主成分系数最大的是粗蛋白因子，第二主成分系数最大的是鲜草产量因子。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.22.023.T006表6主成分特征向量矩阵项目主成分F1F2鲜草产量0.897 00.380 0干草产量0.919 60.339 3粗蛋白0.934 7-0.115 3粗淀粉0.880 2-0.252 3酸性洗涤纤维0.742 90.317 5中性洗涤纤维0.892 8-0.210 4干物质消化率-0.976 2-0.000 5干物质采食量-0.957 70.227 8相对饲用价值-0.986 40.140 02.6饲草综合评价结果根据上述2个主因子得分建立饲草综合评价数学模型：F=(85.011 6F1+6.755 5F2)/91.767 1[17]，利用该模型计算饲草综合性状得分，饲草主因子综合得分见表7。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.22.023.T007表7饲草主因子综合得分项目F1F2综合得分排序ND6-S1-0.890 5-1.239 4-0.916 217ND6-S2-0.692 2-0.750 0-0.696 516ND6-S3-0.509 50.690 6-0.421 213ND6-S40.342 20.454 90.350 58ND6-S51.011 90.031 00.939 73ND6-S60.973 50.388 90.930 54ZH13-S1-0.504 7-2.258 5-0.633 815ZH13-S20.173 6-1.689 70.036 49ZH13-S3-0.249 20.075 3-0.225 312ZH13-S40.022 40.195 40.035 110ZH13-S50.423 10.434 50.423 97ZH13-S60.912 4-0.387 90.816 75JK2-S1-3.001 81.709 3-2.655 018JK2-S2-0.650 5-0.413 1-0.633 014JK2-S30.016 50.123 40.024 411JK2-S40.470 30.427 30.467 16JK2-S51.064 11.089 21.065 91JK2-S60.988 51.118 70.998 12由表7可知，饲草的综合性状排序为：JK2-S5JK2-S6ND6-S5ND6-S6ZH13-S6JK2-S4ZH13-S5ND6-S4ZH13-S2ZH13-S4JK2-S3ZH13-S3ND6-S3JK2-S2ZH13-S1ND6-S2ND6-S1JK2-S1。由综合性状得分排列可知，同一品种综合性状得分最高的前两位刈割时期为S5和S6，除了ZH13的S6综合得分高于S5、S2综合得分高于S3外，其余同一品种不同刈割时期饲草综合得分规律为：S5S6S4S3S2S1。3讨论豆科饲草的收获时间一般根据其生长发育阶段划分，即现蕾期、初花期、盛花期、结荚期、鼓粒期等。收获时期是决定其产量和质量的关键，有研究表明，豆科饲草的营养价值会随其生长发育推进而下降，干草产量会随着其生长发育推进而增加[18-19]。杨曌等[20]研究发现，松嫩秣食豆的RFV显著高于成熟期，结荚期为饲草产量和品质的最佳平衡点。索荣臻等[4]研究发现，饲用大豆最适收获期为结荚鼓粒初期。乔玉梅[21]研究发现，R4期是大豆秸秆饲用营养品质最好的时期，R6期饲用大豆以毛豆形式收获，秸秆产量较大，品质较好。Hanway等[22]认为，成熟期饲草大豆种子营养价值的增加会导致植株其他营养体部分品质下降。适宜的刈割时期是获取优质高产牧草的重要手段之一[23]。为确定适宜刈割时期，必须考虑牧草生育期内生物量的增长和营养物质的动态变化，以获取单位面积饲草产量和营养品质的最优化。3.1饲草产量变化规律分析饲草以收获植株地上部的茎、叶等生物量为主，植株发育程度是影响饲草产量的主要因素[24]。有研究发现，在营养生长期和生殖生长早期收获大豆饲草，其产量明显低于在生殖生长中后期收获的饲草[25]；以收获饲草为目的的大豆最迟应该在成熟初期（R7期）前完成收获[26]。研究表明，大豆饲草在R6~R7期的产草量和营养品质较早期和后期收获更高，达到最大化[27]。杨曌等[20]研究发现，松嫩秣食豆随刈割时期的延迟，松嫩秣食豆的鲜草产量和干草产量呈先升高后降的趋势，营养生长达到阈值后产量不再增加，反而随生殖生长的推进呈降低趋势。本研究中，结荚鼓粒期3个供试大豆饲草产量差异显著，均呈先升后降趋势，S1~S5刈割期大豆饲草产量呈逐步上升，S6期大豆饲草产量低于S5期，产量在S5期达到最大值，鲜草产量变化与干草产量变化规律基本吻合；3个供试大豆在S5期处于鼓粒期（R6），在S6期处于鼓粒后期成熟前期，S6期大豆饲草产量较S5有所下降，可能与S6期大豆植株底部叶片脱落、中下部叶片发黄衰落和逐渐开始脱落相关。结果表明，在S5~S6刈割大豆能够获得较高的饲草产量。3.2饲草品质变化规律分析草产量是衡量饲草生产水平的重要指标[28-29]，而营养价值是评价饲草是否优良的重要指标[30]。营养品质优良的饲草通常具有含量较高的CP和ST含量以及较低的ADF和NDF含量[31]。研究发现，大豆植株随着成熟度增加，叶和茎部分的纤维含量逐渐增加，而CP含量从初花期（R1期）到始荚期（R3期）下降，在R3到始粒期（R5期）间保持较为恒定的水平，从R5到R7期再次上升[32-33]。本研究中，结荚鼓粒期ND6和ZH13大豆饲草CP含量均呈先升后缓降的变化规律，均在S5期达到峰值；JK2大豆饲草CP含量呈逐渐上升趋于平缓的变化规律，在S6期达到最大峰值。S5~S6期是CP累积最大的时期，ND6、ZH13和JK2在S5～S6期CP含量差异不显著，且日均变化小于其他时期。ST可为反刍动物提供主要能量来源[34]。本研究中，ND6和JK2大豆饲草ST含量均呈先升后缓降的变化规律，均在S5期达到峰值；ZH13大豆饲草ST含量呈逐步上升趋于平缓的变化规律，最大值出现在S6；S5~S6是ST累积最大的时期，ND6、ZH13和JK2在S5~S6期ST含量差异不显著，且日均变化小于其他时期。3个供试大豆品种不同刈割期饲草CP和ST变化规律，提示大田生产应用中，在S5~S6期进行刈割能获得较高含量CP和ST的大豆饲草，是适宜的刈割期。研究表明，青贮玉米[35]、高丹草[36]、苜蓿[23]、甜高粱[37]等随着生育进程推进，饲草纤维化程度逐渐增加，ADF和NDF含量也逐步增加，与之相关的饲草DDM、DMI和RFV却逐渐下降。本研究中，3个供试大豆饲草ADF和NDF含量随着刈割期的推迟也呈现逐步上升的变化规律；DDM、DMI和RFV均呈现逐渐下降的变化规律；同一品种S5与S6期的ADF、NDF、DDM、DMI和RFV差异不显著。3.3饲草综合性状评价分析研究表明，越幼嫩的饲草营养价值越高，但干物质产量较低；越接近成熟期的饲草干物质产量越高，但营养价值较低[38-40]。本研究中，3个供试大豆品种饲草产量、CP和ST含量随着刈割期推迟，呈先升后降的规律，然而ADF、NDF含量呈逐步增加的规律，与之相关的饲草DDM、DMI和RFV呈逐步下降的规律。饲草产量与营养品质的变化规律不一致。聚类分析结合主成分分析是一种常用的饲草综合评价方法[41-42]，可对饲草产量和营养品质等性状进行综合评价，确定饲草产量和营养价值相平衡的适宜刈割期。本研究中，大豆饲草的9个农艺性状通过聚类分析可分为3个类群，第Ⅰ类群包括JK2-S6、JK2-S5、ZH13-S6、ND6-S6、ND6-S5、JK2-S4、ZH13-S5和ND6-S4，为饲草相对丰产、高蛋白、高淀粉类。基于主成分分析对饲草进行综合评价，排名前七的饲草依次为：JK2-S5JK2-S6ND6-S5ND6-S6ZH13-S6JK2-S4ZH13-S5，是聚类分析中的第Ⅰ类且属同一品种；综合性状得分最高的前两位刈割时期均为S5和S6，表明S5~S6是获得较高饲草产量、较高营养品质的大豆饲草最佳刈割期。4结论本研究中，结荚鼓粒期不同阶段大豆饲草产量呈先升后降的变化规律，CP、Starch含量呈先升高后缓降的规律，ADF、NDF含量呈逐步上升的规律；DDM、DMI和RFV呈逐步下降的规律。在宁夏引黄灌区青贮玉米饲草大豆带状复合种植模式下，饲草大豆适宜刈割期为S5（8月30日）~S6（9月6日），对应大豆发育状态R6~R7。