燕麦干草的营养与利用
杨茁萌
(北京厚德瑞商贸有限公司)
摘要:本文通过总结国内外燕麦研究与生产的大量资料,结合国内试验研究与生产实践阐述了主要燕麦栽培种的植物学、生物学特征特性、栽培技术、营养评价及其利用,为我国燕麦干草产业的发展和奶牛养殖业提供了参考依据。
1.植物学特征及其分类
燕麦属于一年生禾本科燕麦属(Avena L.)植物,须根系,根深1-1.3米,但集中分布在30cm以上的土层中;茎直立,株高1米以上,多数燕麦茎杆具7片叶,每节一片,交替长出,第4片叶最大,无叶耳。燕麦花序为疏散的圆锥花序,具主穗轴,有5-7个轮生小穗,普通燕麦和普通红燕麦每个小穗具有2-3个小花,小穗由颖片包被,分内颖和外颖,颖大而膜质,近相等,多脉。小花具内稃和外稃,外稃硬,顶部2齿裂,背部常有旋钮状的长芒(有些种无),三雄蕊,一雌蕊。燕麦属高度闭花自花授粉植物,通常在13-16点传粉,自交率99%以上,自花授粉始于第一小穗露出叶鞘时,整个花序需5-7天完成授粉,花粉落在柱头上立即萌发,4-6小时内完成受精。果实与内外稃分离(如莜麦)或为其所包藏(如普通燕麦、普通红燕麦)。
燕麦属约50个种,分布于温带和热带高山上。我国有8个种,南北均有分布,其中最常见的为野燕麦(也叫异燕麦,Avena fatua L.),常混生于麦田中,是一种恶性杂草。普通燕麦(也叫燕麦,Avena sativa L.)和莜麦(也称裸燕麦,Avena nuda L.)西南和西北有栽培,供食用,尤以莜麦栽培最多,是内蒙古坝上地区、西北省份的重要谷物,人们喜食。
2.种植面积与生产
燕麦不是世界上主要的作物。它属于一种一年生的冷季谷物作物或牧草,主要分布在世界的冷凉、湿润和温和的气候地区,不喜炎热的气候,特别是在抽穗期后遇到高温天气易造成减产。燕麦最高产的地区应在年降水量500-1000mm和平均气温16-23℃的地区(包括南北半球)。燕麦适应于各种土壤,即使在酸性土壤上其产量会比其它谷物作物高。春播燕麦在美国玉米带生育期表现为90天,而在北欧则表现为180天。初期的种植地区为俄罗斯、美国、加拿大和欧洲。其中俄罗斯的种植面积占世界总面积的45%。燕麦非常适应于欧洲北部的气候条件。大面积种植燕麦的国家有7个,美国、原苏联、加拿大、德国、法国、英国和澳大利亚。在1980年籽实产量达4540万吨(USDA,1981)。
在美国上世纪二十年代,燕麦的种植面积最大,每年种植4000-4500万英亩,其籽实是当时家畜最主要的精料,故在衡量能量饲料能值时世界通用“燕麦单位”表示。五十年代中期种植面积开始有所下降,之后种植面积一直持续减少,其原因如下:上世纪三十年代马作为畜力开始被机械所取代,在六十至八十年代,中西部的玉米和大豆开始向北部种植。传统上人们认为燕麦是一个低价值的经济作物,一般都是自产自用,喂养自己农场的家畜。所以,它没有可持续性的市场活力。另外玉米秸秆、碎纸替代了燕麦秸秆做家畜的垫床,苜蓿播种不用燕麦作掩护作物,而大量采取了直播。以上原因导致了燕麦的种植面积大幅度的减少,其实质原因还是农业和运输业机械化取代了马力。在美国主要种植在南达科他州、明尼苏达州、威斯康星州、艾奥瓦州、北达科他州和德克萨斯州,它们具有150万英亩面积,主要用于放牧。
在美国农业中,燕麦还具有一些重要性。因为它是马、奶牛、肉牛、家禽和幼猪的优良饲料,绝大多数种畜均可用燕麦,但由于其能量相对较低,基本不用于肥育饲料。作为能量饲料,燕麦具有以下优势:富含纤维,蛋白含量高,蛋白质质量优,脂肪含量高。在谷物作物里,燕麦的钙、磷、铁矿物质元素含量和三种维生素(维生素B1、维生素B2和维生素E)含量最高,具有补充作用。在家畜饲养上,如果不需要高能量饲料时,燕麦是一个良好的调节精料。
在人类食用上,燕麦种植有增加趋势。现代医学研究发现燕麦纤维在人的膳食里可以显著降低血清胆固醇水平,燕麦籽实纤维主要集中在麦稃中,要降低胆固醇,纤维必须具有水溶性,而燕麦稃皮是水溶性的。大麦稃也具有同样的特性,也有降低胆固醇的功能。但是,小麦、黑麦、小麦族植物、玉米的麸皮(糠)不具有水溶性。所以,它们对人和家畜不具有降低胆固醇水平的功能。
燕麦是很好的轮作作物,在玉米和大豆之后轮作燕麦非常好,燕麦可以打断植物病害的生活周期,可以用于苜蓿的掩护作物。燕麦易于种植和管理,投入相对较低,不需要大量的化肥,通常籽实收获后没有干燥的成本。其秸秆产量高,且品质很好,可以用于肉牛、羊和后备奶牛。所以,燕麦作为饲草的利用在增加。
3.适应性
用于栽培的燕麦主要是两种类型:普通燕麦(Avena sativa L.)和普通红燕麦(Avena byzantina K.)。普通燕麦,我们也称为栽培燕麦或燕麦,适应于冷凉、湿润的地区,如美国北部、加拿大、俄罗斯、中国北部、欧洲北部和智利。全世界栽培的燕麦大多数种植的是普通燕麦。普通红燕麦亦称栽培红燕麦,较耐热和潮湿气候,适应于较热气候地区栽培。主要栽培于美国的南部、地中海地区、澳大利亚、巴西等地区与国家。普通红燕麦的品种通常在晚秋或早冬播种,在来年的晚春或初夏收获。可能属于真冬性燕麦或兼性类型。兼性类型燕麦属于春性类型,可以表现为冬性类型,但不需要春化作用。在美国德克萨斯州中部和南部,普通红燕麦在11月底和12月初种植,在来年4月下旬至5月中旬收获。上世纪70年代,植物分类学家把普通红燕麦归并入普通燕麦种(Avena sativa L.),所以,澳大利亚的燕麦学名与我国的相同。中国主要种植的是普通燕麦和莜麦(也叫裸燕麦,Avena nuda)。
燕麦对水分的需求相对其它小粒谷物作物每生产1千克干物质需水量较多,但它们更耐受冷凉和多云的气候条件。
普通燕麦在抽穗期至成熟期对炎热天气特别敏感,高温经常造成更多的病害,花穗枯萎,种子轻瘪。而普通红燕麦表现出较强的耐热性。
燕麦对土壤的适应性非常广泛,最喜排水好、季节性施肥的土壤。燕麦具有良好的耐酸性土壤能力,黑麦耐酸性土壤最强,小麦、大麦最差。但在中国吉林白城盐碱地上试种燕麦也获得了成功,说明燕麦也具有一定的耐盐碱性,但干草产量较低,种子产量可以达4500千克/ha。
大多数燕麦品种的光周期属于长日照植物,每天需要至少12小时的日照才能诱导开花,温度也影响燕麦的光周期反映,温度高易于开花,凉爽的气温会延迟燕麦开花。燕麦开花晚,营养生长时间长,饲草产量就高,品质就好。提前开花或早熟,饲草产量就会下降,品质也会受到影响。
如同小麦和大麦,燕麦也有冬性和春性燕麦之分。所以,抗寒性均较强,春性燕麦也非常适于早春播种。黑麦的抗寒性最强,小麦、大麦和燕麦相对黑麦较差。
4.莜麦(裸燕麦)
莜麦果实易于与外稃分离,,没有被外稃包被,像小麦一样,故称“裸燕麦”。莜麦是张家口地区、内蒙古坝上主要的小杂粮,“莜面窝窝”尤为著名。莜麦在康拜因收获时不需要脱粒。而大多数燕麦属于“皮燕麦”,果实被外稃完全包被,康拜因收获后需要脱粒才能食用。但饲喂家畜时可以直接饲喂,不必脱皮。裸燕麦在美国种植不普遍,而在加拿大东部一些地区较为普遍。
突出的特征特性:每个小穗具5-6个小花,小穗轴长。种子容重重。莜麦的缺点:在籽实产地,通常裸燕麦种子产量比普通燕麦低。在威斯康辛州,裸燕麦易感叶锈病和茎锈病。一些裸燕麦品种存在落粒性问题,而中国白城燕麦研究科学院育成的莜麦品种克服了落粒性缺点。裸燕麦种子尖端具茸毛,在贮藏方面常存在一些问题,如种子脂肪易酸败、茸毛带土、通风性差、在提升机中流动性差等。其也有它的优点,可作为种猪和育肥猪的优良精料,其比皮燕麦的种子能量高,育肥猪日增重快,育肥效率。对肉鸡肥育效果非常好,但对蛋鸡没有皮燕麦好。
5.栽培与管理
播种期:只要能下地,播种越早越好。但不能在土壤还湿时下地作业。
播种量:收草一般为150-225千克/公顷,制种播种量为75-105千克/公顷。作苜蓿的掩护作物时播种量为90千克/公顷,高播种量会提高产量,但会给苜蓿带来竞争,也会造成倒伏。倒伏会导致籽实和秸秆产量和品质下降,不易收获,苜蓿苗会被竞争死。
分蘖:土壤肥沃,分蘖就多,种子用量就可以少,美国一般播种量为75-160千克/公顷。而我国种植燕麦的土地多为沙地和盐碱地,适宜的播种量为195千克/亩,分蘖数为2-3个,播种量为225千克/公顷时常没有分蘖。
土壤类型:喜肥沃的壤土或沙壤土,轻壤土会减少分蘖。耐一定盐碱,但草产量会显著下降。
播种深度:3-6cm,不宜再深。条播,行距为15cm,使用24行小麦播种机即可。
耕地:目的是灭茬,创造一个适于条播的良好种床。播种深度要一致,较好的镇压,可以保证高产,根系深、发育早。在威斯康辛州,玉米和苜蓿作为前作时,一般采用秋翻,翌年春播。大豆作为前作时,并不一定非要秋翻,春天翻地整地后立即播种,也可以在坚实的留茬地上采用免耕法播种。
施肥:燕麦需肥量不多,但前作为玉米时施肥的作用更明显。前作是大豆时我们要小心。尽管许多人觉得种植大豆后会增加土壤的氮,但研究证明这是错误的,除非将所有的大豆秸秆还田。大豆根系比其它作物更可以使土壤疏松,燕麦通常根系生长快,发育早,扎根好,因此,绝对地提高了籽实和秸秆的产量。对于燕麦关键的营养是氮肥,它对燕麦的生长发育有重要的影响。施氮肥要根据土壤肥力的测定报告来定,如果土壤肥力水平提高,品种选择就尤为重要。一般小麦和小麦族作物氮肥需求量较大,而燕麦、大麦和黑麦相对较少。绝大部分地区,春播燕麦施肥均可作为种肥一次性施入。一般不追肥,特别是追施氮肥,会造成硝酸盐和亚硝酸盐含量提高。
杂草控制:如果保苗情况很好,就不太需要除草,特别是对于冬性燕麦。如果用春性燕麦作掩护作物种植苜蓿,2,4-D常被用作防除阔叶类杂草。但是,研究发现用中等-高浓度的2,4-D防除杂草会导致燕麦倒伏,0.56千克2,4-D/公顷的施量可以造成严重的倒伏。0.28千克2,4-D/公顷施量是安全的,最佳使用时期为3-4叶期,再晚施用会造成减产。在苜蓿还未建植和大豆还未出苗是可以施用麦草畏(Banvel)除草剂。在玉米和大豆之后种植燕麦要小心土壤除草剂残留问题,会出现药害。
籽实收获:需要在籽实和秸秆质量均好的时期收获,如果太晚收获会出现倒伏、杂草多、落粒、籽实和秸秆质量差的问题。一般冬性小粒谷物作物的秸秆产量大于春性高杆品种,大于矮秆燕麦品种。收获干草一般在开花期刈割,可以获得优质干草。乳熟期收获,干草往往在晒干过程中乳浆会因为其后熟性特点而形成种子,但不能因此而误认为此干草是在种子成熟期收获的秸秆,我们可以从种子饱满度和结实率作出正确的判断。
6.营养价值
很多年以前,小粒谷物禾草的收获时期都在乳熟后期至蜡熟初期。上世纪80年代以后,燕麦收获期在孕穗后期和抽穗初期。早收获的优势:粗蛋白含量高,消化率高(ADF低),采食量大(NDF低),再生草产量高,但是产草量会降低。如用燕麦作苜蓿的掩护作物,提早刈割可以促进苜蓿的苗期生长。确定合适刈割,主要取决于饲草的用途。用于泌乳奶牛则需要早刈割;用于干乳牛和肉牛,则可以晚刈割。晚熟的燕麦品种通常产草量会高,但品质会比早熟和低矮的燕麦品种要低。目前,一些奶牛场计划种植燕麦与豌豆的混播草地,在初穗期刈割,豌豆品种通常选用箭舌豌豆(Trapper pea),一般的播种燕麦:箭舌豌豆的比例为80千克/公顷:80千克/公顷的种子重量,其种子播种密度分别为100-160粒燕麦种子/平方米和50-90粒豌豆种子/平方米。采用箭舌豌豆混播可以提高产量的结果不稳定,但提高了品质的结论是一致的,品质的提高与箭舌豌豆下种比例提高而提高。但中国一些高寒草原带(如张家口坝上地区、甘肃山丹军马场、青藏高原)种植混播燕麦,收获干草时常遇雨季,箭舌豌豆在淋雨后极易腐烂,造成干草品质下降。而在低海拔平原地区混播燕麦是一个极好的选择,与箭舌豌豆混播既可以提高产量,又可以提高品质。混播饲草品质的提高随箭舌豌豆的下种量增加而提高。
澳大利亚是目前我国可以进口燕麦干草的唯一国家,由于质量稳定,关税降低进口量有明显的增加,由原来不足2万吨,2014年突破9万吨。但是,还是由于其价格高没有在奶牛养殖中推开,仅用于围产期牛。澳大利亚的燕麦质量标准均为企业标准,一般好草用于出口日本、台湾、韩国、中国等,中等偏下的草在国内销售,用于奶牛和肉牛。以下为澳大利亚通用燕麦草标准。
表1. 澳大利亚燕麦干草通用的质量标准
级别 | AAA | AA | A | No2 | No3 |
WSC | ≥20 | ≥14 | ≥14 | ≥10 | ≥6 |
DDM | ≥60 | ≥58 | ≥58 | ≥56 | ≥54 |
ADF | ≤30 | ≤32 | ≤33 | ≤36 | ≤38 |
NDF | ≤55 | ≤57 | ≤58 | ≤58 | ≤64 |
气味 | 淡甜/甜 | 淡甜/甜 | 新鲜 | 新鲜 | 无霉味 |
淋雨损失 | 无 | 无 | 未见损失 | 轻微损失 | 损失 |
颜色 | 绿色 | 绿色 | 绿色 | 非绿色 | 非绿色 |
茎粗 | <8mm | <12mm | 茎较粗 | 茎较粗 | 茎较粗 |
7.籽实生产
燕麦籽实产量的构成主要来自三个方面:有效分蘖数(穗数/株)、种子数/穗和种子平均重量。高温对种子产量不利,要想获得高产、优质籽实,需要良好的湿度和施肥,整个生长期气候相对凉爽。影响分蘖的因素有氮肥、种植期、温度和湿度、授粉以及品种,收获期可以在蜡熟后期进行。
8.利用
由于禾本科牧草的适口性优于豆科牧草(如苜蓿),干物质采食量大,纤维质量好,半纤维素含量在20-25%,NDF消化率高,相同生育期刈割,其产奶净能与苜蓿接近,只是粗蛋白含量低些,一般在7-14%之间,但过瘤胃蛋白含量高。燕麦干草是我国目前唯一一个质量达到干草级的禾本科牧草,已进入国产化,全国年产商品草约20万吨。由于澳大利亚进口燕麦干草价格很高,只用于了围产期的奶牛,无法在整群进行饲喂使用。
什么是草原?天然草原就是指以多年生禾本科牧草为主的、不长树的植被。“离离原上草,一年一枯荣,野火烧不尽,春风吹又生”和“风吹草低见牛羊”等诗句就是对草原植被的一种形象的描述,草原上基本都是禾本科牧草,几乎没有苜蓿。因此,禾本科牧草是牛羊赖于生存的最重要的牧草,是上帝赐予牛羊的“佳肴”。我们受秸秆养畜思维的影响,大家长期低估禾本科牧草的价值,常把它与小麦秸秆相提并论,这是十分错误的。在草原上,牛羊就靠采食禾本科牧草完成了生长、增重、繁殖的生命过程,可见它是全营养的,可以满足牛羊对纤维、蛋白、能量、矿物质和维生素营养的需要。
大部分澳大利亚进口燕麦的品质如下:粗蛋白含量≥7%,NDF≤60%,ADF≤38%,干物质消化率(IVD)≥60%,代谢能(ME)≥8 MJ/KgDM,钾含量≤2%,水溶性碳水化合物(WSC)≥14%,没有硝酸盐含量限定值(一般硝酸盐(NO3)≤500ppm)。
国产燕麦干草商品化生产只有五年的时间,但对质量的认识和生产干草的水平提高很快,奶牛场已开始认可国产燕麦草的质量并大量使用。通过对国产优质燕麦干草的大量取样和化验,营养指标一般为粗蛋白7-14%,NDF46-64%,ADF28-35%,dNDF(30h)大于45-57%,干物质消化率(30h)为68-74%, RFQ在130-150%,可溶性糖大于15%以上,钾含量在1.0-2.2%,产奶净能与相同生育期的苜蓿相当,即孕穗期的燕麦能量与现蕾期苜蓿的相当,抽穗期的燕麦与初花期苜蓿能量相当,开花期燕麦与开花期苜蓿的能量相当,乳熟期的燕麦与结荚期苜蓿能量相当。所以,一般国产燕麦干草(开花期-乳熟期刈割)的产奶净能在1.1-1.4 Mcal/kgDM,如果在抽穗期刈割,燕麦干草的产奶净能更高,在饲喂上不必添加大量玉米(淀粉)来弥补其能量的不足,也就是说全部使用优质燕麦干草和全株青贮苜蓿作为粗饲料,也不会造成瘤胃酸中毒。
表2. 2013年秋实草业生产的代表性燕麦草样品公司实验室检测数据
样品编号 | 采样日期 | 等级 | 区域 | NDF | ADF | RFV | 消化率(%DM) | 检测日期 |
1 | 8.4 | 特优级 | 塞北 | 49.90 | 29.32 | 123.15 | 66.060 | 8.5 |
2 | 8.10 | 54.91 | 33.28 | 106.68 | 62.975 | 8.11 | ||
3 | 8.10 | 54.92 | 36.00 | 103.07 | 60.856 | 8.11 | ||
4 | 8.10 | 51.02 | 29.33 | 120.43 | 66.052 | 8.12 | ||
5 | 10.5 | 山丹 | 53.33 | 30.26 | 113.95 | 65.327 | 10.8 | |
6 | 10.5 | 51.59 | 30.5 | 117.45 | 65.141 | 10.8 | ||
9 | 8.11 | 优级 | 塞北 | 58.37 | 34.03 | 99.43 | 62.391 | 8.12 |
10 | 8.10 | 58.55 | 26.33 | 108.65 | 68.389 | 8.13 | ||
11 | 8.13 | 56.45 | 29.88 | 108.14 | 65.623 | 8.15 | ||
12 | 8.23 | 57.06 | 34.20 | 101.49 | 62.258 | 8.24 | ||
20 | 9.4 | 标准级 | 塞北 | 63.81 | 35.86 | 88.87 | 60.965 | 9.10 |
21 | 9.4 | 60.31 | 34.09 | 96.16 | 62.344 | 9.10 | ||
22 | 9.4 | 64.05 | 38.42 | 85.64 | 58.971 | 9.10 | ||
23 | 11.8 | 61.57 | 42.11 | 84.75 | 56.096 | 11.12 | ||
24 | 11.9 | 61.72 | 40.16 | 86.83 | 57.615 | 11.12 |
综上所述,燕麦干草具有适口性好,干物质采食量高,可消化纤维含量高,能量较高,蛋白较低、低钾等特点,不仅可以用于围产期奶牛,而且可以替代苜蓿,在泌乳奶牛中使用(2-3kg),以降低饲料成本。为改善育成牛的产奶性能,建议也饲喂1-3kg/头·日燕麦干草, 可以替代苜蓿,减少精料。