两用（粮食和饲料）作物研究现状及发展前景_许留兴.pdf

第 32 卷第 2 期Vol.32，No.2201-2092023 年 2 月草业学报ACTA PRATACULTURAE SINICA许留兴，蒙元燕，罗昌芬，等.两用（粮食和饲料）作物研究现状及发展前景.草业学报，2023，32（2）：201209.XU Liu-xing，MENG Yuan-yan，LUO Chang-fen，et al.Research status and development prospects of dual-purpose crops（grain and forage）.ActaPrataculturae Sinica，2023，32（2）：201209.两用（粮食和饲料）作物研究现状及发展前景许留兴，蒙元燕，罗昌芬，祁启望，郑晋静，张继王，刘丽，张小龙，唐玉凤，武丹*，蔡荣靖*（昭通学院农学与生命科学学院，云南 昭通 657000）摘要：随着经济发展和收入水平的提高，居民对粮食消费量出现降低和对畜产品需求量出现增加的现象并存，但优质饲料的缺乏阻碍了畜牧业的发展。两用（粮用和饲用）作物增加了冬季饲料供应，其已成为一些国家或地区农业生产系统中的重要组成部分（主要分布于农牧交错区）。梳理近年来国内外关于两用作物生产和利用的现状及发展趋势，重点概述的内容有：1）两用作物的利用背景；2）两用作物的概念；3）代表性地区；4）饲草、籽粒产量和经济收益；5）动物利用和畜产品等。同时，对当前两用作物生产系统中面临的问题和应对举措进行了展望，包括：1）播种时间和播种量的选择；2）放牧或刈割后的氮肥管理；3）作物放牧或刈割的适宜生育期；4）种质资源的选择等。总体而言，两用作物生产管理（包括放牧时间、施氮量、播种量和放牧强度等）不当增加了籽粒产量降低的风险，但基于农业生产系统的综合效益，作物以两用的形式进行生产和利用是有利可图的。关键词：两用作物；产量；饲草Research status and development prospects of dual-purpose crops（grain andforage）XU Liu-xing，MENG Yuan-yan，LUO Chang-fen，QI Qi-wang，ZHENG Jin-jing，ZHANG Ji-wang，LIU Li，ZHANG Xiao-long，TANG Yu-feng，WU Dan*，CAI Rong-jin*School of Agriculture and Life Sciences，Zhaotong University，Zhaotong 657000，ChinaAbstract：With population expansion，acceleration of urbanization processes and increase in household income，foodconsumption patterns have gradually changed.However，the development of animal husbandry is usually restrictedby the availability of feed stocks.The reliable supply of high-quality animal feed is vital to the development of animalhusbandry.Dual-purpose crops（grain and forage）alleviate the shortage of winter feed，and make an importantcontribution to agricultural production systems in regions with integrated agro-pastoral production in some countries.In this study，the current status and development trends in domestic and foreign research on dual-purpose crops isreviewed.Coverage includes：1）Background of dual-purpose crops；2）Concept of dual-purpose crops；3）Representative areas；4）Forage and grain yields and economic benefits；and 5）Animal utilization and livestockproducts.In addition，the problems faced and countermeasures implemented in the current dual-purpose cropproduction system are overviewed，including：1）Selection of sowing time and sowing rate；2）Nitrogen fertilizermanagement after grazing or mowing；3）The appropriate crop growth stage for grazing or mowing；4）Selection ofDOI：10.11686/cyxb2022055http：/收稿日期：2022-01-30；改回日期：2022-03-21基金项目：昭通市“鲲鹏计划”人才项目资助。作者简介：许留兴（1991-），男，贵州盘州人，讲师，博士。E-mail： 通信作者 Corresponding author.E-mail：，Vol.32，No.2ACTA PRATACULTURAE SINICA（2023）germplasm resources.Overall，improper management of dual-purpose crops production（including grazing time，nitrogen application rate，seeding rate，and grazing intensity，among others）increases the risk of reduced grainyield.However，based on the benefits to agricultural production systems，it is profitable to manage crops in a dual-purpose mode.Key words：dual-purpose crops；yield；forage从 1980-2017年，国内人均粮食消费量降幅为 39.2%，而畜产品消费量则增加了三倍1，优质饲料的缺乏导致畜产品供应不足和质量较低，传统的“精料+秸秆”养殖模式已不能满足当前畜牧业发展的需要，这一现象主要发生在畜牧业欠发达或以家庭农场为主的地区。尽管青贮饲料能缓解饲草的季节性供应不均衡问题，但以放牧为主的农场对青贮饲料的依赖性较低。因此，冬季饲草供应困难严重影响了农场的经济收益，这在干旱和半干旱地区尤为明显2。为满足日益增长的动物饲料需求，部分传统粮食作物被投入到动物生产系统中，如一些作物以全株3或放牧4的形式被用于草食畜牧业。目前，在一些国家或地区的农牧交错区，部分作物以两用（饲草和籽粒）的形式被广泛种植，代表性作物有小麦（Triticum aestivum）5、小黑麦（Triticosecale Wittmack）6、大麦（Hordeum vulgare）7和油菜（Brassica napus）8等，额外的饲草缓解了当地冬季饲草供应紧张的问题，作物的多用途也逐渐成为牧场收益增长的关键，因此两用作物已成为饲料生产系统的重要组成部分。本研究就国内外两用作物兴起的背景，两用作物在饲草和农产品生产与农场收益中的表现及该系统面临的问题和解决对策进行了分析和论述，以期为我国两用作物的生产和推广提供帮助。1两用作物利用背景1.1居民消费结构改变预计到 2050年世界人口将增长到 100亿，农产品需求量将比 2013年增长约 50%，但截至 2017年，仍有约 7亿人处于极端贫困、8亿人长期挨饿和 20亿人缺乏微量元素9。同时，全球变暖防控压力大10，气候的不可预测性对农业生产带来了巨大挑战11。包括中国和日本在内的东亚国家，优质饲料很大程度上依赖于进口，并且容易受到价格不稳定（政治、经济和气候等因素导致）的影响12。基于这些挑战，稳定和优质的动物饲料的供应对于畜牧业的发展至关重要，而盲目扩大粮食生产规模又将增加生态环境恶化的风险。随着工业化程度的加深和经济的持续发展，从 2002-2018年，人均可支配收入、粮食产量和粮食作物播种面积明显增加，但人均粮食消费量降低，畜产品产量增长缓慢，居民对畜产品的需求也呈现增加的趋势（图 1）（数据来源于国家统计局网站-中国统计年鉴），这必然导致部分粮食过剩和畜产品不足的现象并存。因此，如何提高畜产品产量以满足当前居民需求成为畜牧业发展所面临的重要问题。1.2政策支持2015年中央一号文件明确提出“要加快发展草牧业，支持青贮玉米（Zea mays）和苜蓿（Medicago sativa）等饲草料种植，开展粮饲和种养结合模式试点，促进粮食、经济作物、饲草料三元种植结构协调发展”。2020和 2021年中央一号文件分别强调了优质饲料的保障和鼓励发展青贮玉米的工作。农业农村部 2021年重点工作也强调了“因地制宜发展青贮玉米、苜蓿等优质饲料”。2021年中央办公厅、国务院办公厅印发的 粮食节约行动方案 指出：小麦、大麦、高粱（Sorghum bicolor）和稻谷（Oryza sativa）等也是优质的饲料作物，可替代玉米使用。2022 年中央一号文件指出“耕地主要用于粮食和棉、油、糖、蔬菜等农产品及饲草料生产”。可见，优质牧草的供应受到了政府的高度重视，其已对我国经济发展产生重要影响，替代性饲料作物的选择和利用也备受关注。1.3饲料短缺时间长、分布广牧草主要生长在夏季，干草或青贮饲料的制作时间以夏秋季为主。尽管春季到秋季皆可放牧，但基于牧草生育期13和放牧强度14的不同而产生的营养差异势必对动物代谢性能产生不同程度的影响。如受作物生育期和营养的影响，麝牛在秋季和春季对牧草的偏好不一致15，荷斯坦小牛在春季的采食时间高于秋季（受植物饲用价值和生物量的影响）16。但是几乎没有针对冬季饲草放牧的行为及对作物夏季产量、营养和青贮品质的报道。从202第 32 卷第 2 期草业学报 2023 年2001-2015年，牧草产业向华北、东北、西北和西南区域聚集的趋势明显，收益、家畜养殖量、机械化程度、政策等因素改变了以紫花苜蓿、披碱草（Elymus dahuricus）、黑麦草（Lolium multiflorum）和青贮玉米为代表性牧草的空间集散程度17。以放牧为主的地区，秋末至次年初春，如何获取优质饲料依然是生产者面临的难题。2两用作物的研究进展2.1概念本研究探究的是以谷类为代表的两用作物，它主要分布在旱地耕作系统中，作物前期以放牧为主（营养生长阶段），后期以收获籽粒为主（生殖生长阶段）。但为了突出两用系统的营利性，中间也将其他两用作物纳入本研究中进行适当分析。作物出现两用的原因是冬季低温限制了牧草生长，生产者利用冬季前和冬季积累的作物生物量放牧，以此缓解其他地方的放牧压力或获取优质饲料，同时使农场获取额外的经济收益。即使籽粒产量受到作物生长前期放牧的影响，但额外的饲草收益能弥补这一经济损失。2.2分布区域目前，随着畜牧业的发展和可替代资源利用率的提高，两用作物分布范围广，以小麦为主要两用作物的国家或地区居多。多数两用作物分布在农业区和畜牧区的交错地带（表 1），这