不同刈割時期和留茬高度對羊草割草地產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

田 野，張 爽，劉 佳，卻國萍，李 澤，衛(wèi)智軍

(內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)草原與資源環(huán)境學(xué)院，草地資源教育部重點實驗室，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部飼草栽培、加工與高效利用重點實驗室，內(nèi)蒙古自治區(qū)草地管理與利用重點實驗室，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010019)

呼倫貝爾草地自然條件優(yōu)越，具有豐富的草地動植物資源〔1〕。羊草草甸草原是以羊草(Leymuschinensis)為建群種或優(yōu)勢種,并伴生其他草本植物的草原類型〔2〕。作為呼倫貝爾眾多草原類型中最為優(yōu)良的天然草地，在當(dāng)?shù)匦竽翗I(yè)生產(chǎn)中占據(jù)重要地位并提供相應(yīng)的經(jīng)濟和生態(tài)功能〔3-4〕。近年來，由于人口增加和經(jīng)濟利益的驅(qū)使，頻繁的刈割次數(shù)、過高的放牧強度等諸多對草地不合理的開發(fā)利用和管理，導(dǎo)致羊草草甸草原生產(chǎn)力逐年下降，生物多樣性降低〔5-6〕，加速了天然羊草割草地退化的同時也無法正常滿足家畜飼草需求，嚴重影響當(dāng)?shù)匦竽翗I(yè)的發(fā)展〔7〕。

刈割作為一種人為對草原進行索取資源的利用技術(shù)，是人類對草地利用的最直接也是十分主要的方式之一。合理的刈割強度直接決定草地牧草收獲量和品質(zhì)，還可以影響草地牧草的再生性，保障草地再利用程度和草地生產(chǎn)力提高〔8〕。本實驗通過研究不同刈割時期和留茬高度下牧草產(chǎn)量動態(tài)及營養(yǎng)物質(zhì)含量的變化，確定適宜當(dāng)?shù)氐呢赘罴夹g(shù)，旨在為天然羊草割草地的合理利用提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院呼倫貝爾草原生態(tài)系統(tǒng)國家野外科學(xué)觀測研究站附近(49°23'13″N、120°02'47″E,海拔630～641m)。無霜期約為70～120d;年平均降水量350mm,降水主要集中在7～9月。試驗區(qū)土壤屬于暗栗鈣土，植被屬于地帶性草甸草原羊草植物群落,植被長勢較好。植物群落優(yōu)勢種為羊草(Leymuschinensis),亞優(yōu)勢種有細葉白頭翁(Pulsatillaturczaninovii)、貝加爾針茅(Stipabaicalensis)、糙隱子草(Cleistogenessquarrosa),常見種有常見種有長柱沙參(Adenophorastenanthina)、雙齒蔥(Alliumbidentatum)、裂葉蒿(Artemisiatanacetifolia),偶見種有阿爾泰狗娃花(Heteropappusaltaicus)等。

1.2 試驗設(shè)計

試驗采用隨機區(qū)組試驗設(shè)計，4種不同處理，3次重復(fù)，試驗設(shè)計見表1。設(shè)置3個不同刈割時期(8月1日、8月15日、9月1日)，每個刈割時期又設(shè)置4種不同刈割留茬高度處理(0cm、2cm、5cm 和8cm)，每個刈割時期和刈割高度均設(shè)3個重復(fù)，試驗小區(qū)面積為3m×3m，共108個小區(qū)。

表1 不同刈割時間和留茬高度

1.3 研究方法

在不同刈割時間(8月1日、8月15日、9月1日)內(nèi)在每個小區(qū)內(nèi)隨機選取1個1m×1m樣方,在群落樣方內(nèi)，地上現(xiàn)存量采用齊地面剪割法收集，樣品帶回實驗室將其置于65℃烘箱內(nèi)烘干至恒重(約48h)，獲得植物群落的地上現(xiàn)存量。

植物樣品測定：野外采集樣品經(jīng)烘干并粉碎成粉末后保存于干燥器內(nèi)，用以測定植物ADF、NDF和CP含量。凱氏定氮法測定粗蛋白含量，范氏纖維測定法測定中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量。

1.4 數(shù)據(jù)采集及處理

試驗所測得各項數(shù)據(jù)前期處理均采用Excel 2003進行整理，然后用SAS 9.4軟件(SAS Institute，Cary，North Carolina，USA)對數(shù)據(jù)進行相關(guān)檢驗和統(tǒng)計分析，并用Duncan新復(fù)極差法進行檢驗。

2 結(jié)果與分析

2.1 群落地上生物量

通過對2018年呼倫貝爾羊草割草地同一刈割高度不同刈割時期群落地上生物量進行分析(見圖1)，結(jié)果表明：留茬高度0cm處理下，不同刈割時期差異性顯著(P<0.05)，刈割時期8月15日地上生物量最高，刈割時期9月1日地上生物量最低。留茬高度2cm處理下，不同刈割時期差異性顯著(P<0.05)，刈割時期8月15日地上生物量最高，刈割時期9月1日地上生物量最低；留茬高度5cm處理下，刈割時期8月15日地上生物量顯著高于其他刈割時期，刈割時期8月1日與刈割時期9月1日間差異不顯著(P>0.05)；留茬高度8cm處理下，刈割時期8月15日地上生物量顯著高于其他刈割時期，刈割時期8月1日與刈割時期9月1日間差異不顯著(P>0.05)。

通過對2018年呼倫貝爾羊草割草地同一刈割時期不同刈割高度下群落地上生物量進行分析(見圖2)，研究結(jié)果表明：刈割時期8月1日不同刈割留茬高度之間差異性顯著(P<0.05)，留茬高度0cm地上生物量最高，留茬高度8cm地上生物量最低；刈割時期8月15日留茬高度0cm與留茬高度2cm地上生物量之間差異不顯著(P>0.05)，留茬高度0cm地上生物量最高，留茬高度8cm地上生物量最低；刈割時期9月1日留茬高度2cm與留茬高度5cm地上生物量之間差異不顯著(P>0.05)，留茬高度0cm地上生物量顯著高于其它處理，留茬高度8cm地上生物量顯著低于其它處理。

2.2 群落營養(yǎng)成分

通過對2018年不同刈割時期不同留茬高度植物群落同一營養(yǎng)成分進行方差分析比較(見表2)，研究結(jié)果表明：刈割留茬高度0cm下，刈割時期8月1日群落ADF含量顯著低于其它刈割時期(P<0.05)，不同刈割時期下植物群落NDF和CP含量差異不顯著(P>0.05)；刈割留茬高度2cm下，刈割時期8月1日群落ADF含量顯著低于其他刈割時期(P<0.05)，不同刈割時期之間植物群落NDF和CP含量差異不顯著(P>0.05)；刈割留茬高度5cm下，刈割時期9月1日群落ADF含量最高(P<0.05)，刈割時期8月1日群落ADF含量最低(P<0.05)，不同刈割時期之間植物群落NDF和CP含量差異不顯著；刈割留茬高度8cm下，刈割時期8月1日群落ADF含量高于其它刈割時期，刈割時期8月15日與9月1日之間群落ADF含量差異不顯著；刈割時期8月15日群落NDF含量低于其它刈割時期，刈割時期8月1日與9月1日之間群落NDF含量差異不顯著(P>0.05)，不同刈割時期之間植物群落CP含量無顯著性差異(P>0.05)。

表2不同刈割時期不同留茬高度植物群落同一營養(yǎng)成分

營養(yǎng)指標(biāo)留茬高度(cm)刈割時期8月1日8月15日9月1日ADF(%)026.29±4.08b30.8±1.1a32.42±3.44a232.91±2.77b34.1±1.28a38.02±0.68a526.65±1.23c32.62±1.08b38.85±0.63a827.53±0.51a24.8±2.43b24.39±1.3bNDF(%)053.03±2.21a57.94±0.37a65.2±7.01a253.59±8.52a54.69±1.1a54.24±5.72a556.66±2.3a58.86±0.09a60.56±6.79a857.15±3.32a41.95±2.77b57.63±5.01aCP(%)07.26±0.44a7.85±0.56a7.55±0.09a26.59±0.35a7.98±0.21a7.97±0.15a57.3±0.34a7.76±0.5a7.15±0.43a86.35±0.02a8.3±0.44a6.93±0.37a

注:不同小寫字母表示不同處理之間的差異。

通過對2018年同一刈割時期不同留茬高度植物群落不同營養(yǎng)成分進行方差分析比較(見表3)，研究結(jié)果表明：同一刈割時期不同刈割留茬高度之間植物群落ADF和NDF差異性顯著(P<0.05)。在刈割時期8月1日，刈割留茬高度5cm下植物群落ADF含量顯著高于其它處理(P<0.05)，不同刈割留茬高度之間植物群落CP和NDF含量無顯著性差異(P>0.05)。在刈割時期8月15日，刈割留茬高度2cm下植物群落ADF含量顯著高于其它處理(P<0.05)；刈割留茬高度8cm下植物群落ADF含量和NDF含量顯著低于其它處理(P<0.05)；不同刈割留茬高度之間植物群落CP含量無顯著性差異(P>0.05)。在刈割時期9月1日，刈割留茬高度8cm下植物群落ADF含量顯著高于其它處理(P<0.05)，不同刈割留茬高度之間植物群落NDF和CP含量差異不顯著(P>0.05)。

表3 同一刈割時期不同留茬高度植物群落不同營養(yǎng)成分分析

注:不同小寫字母表示不同處理之間的差異。

3 討論

牧草產(chǎn)量是衡量草地生產(chǎn)力高低最為直觀的指標(biāo)之一〔9〕。刈割技術(shù)在一定程度上可以影響牧草收獲量和草地群落特征。合理的刈割時間和留茬高度可以促進草地牧草的再生過程，提高牧草收獲量的同時還可以提高草地利用率〔10-11〕，但不合理的刈割方式也會導(dǎo)致草地生產(chǎn)力降低及草地退化。

本研究結(jié)果顯示呼倫貝爾羊草割草地植物群落的地上生物量具有明顯的“單峰型”季節(jié)性變化，從經(jīng)濟產(chǎn)量角度考慮，刈割時期過早，牧草長勢較矮，地上生物量偏低；刈割時期過晚，受降水及氣溫等外界因素的影響，草地植物群落高度、蓋度和密度都會不同程度地下降，從而降低草地植物群落地上現(xiàn)存量〔12-16〕。王志鋒〔17〕研究認為，8月15日左右優(yōu)勢種羊草進入生長旺盛期，此時地上生物量達最大值，是刈割的最佳時期；8月15日以后草地植被逐漸生長緩慢，地上生物量開始下降。本研究與之前學(xué)者的研究結(jié)果基本一致，研究結(jié)果表明：8月15日左右進行刈割，群落地上生物量達到最高值，且刈割時期8月1日和9月1日群落地上生物量無顯著性差異，表明刈割時期對群落地上生物量影響較大。刈割通過影響植物各個器官的養(yǎng)分分配進而影響牧草營養(yǎng)元素的含量和儲量,也會影響草地植物群落的養(yǎng)分循環(huán)。根據(jù)牧草的生長階段可將刈割時期分為分枝期、現(xiàn)蕾期、初花期、中花期、盛花期、結(jié)實期和果后營養(yǎng)期。在牧草生長的不同時期，其體內(nèi)營養(yǎng)成分含量也存在明顯差異。

本研究中，隨著刈割時間的推遲，呼倫貝爾羊草割草地植物群落CP含量逐漸降低，但在統(tǒng)計學(xué)中無顯著性差異，群落ADF和NDF含量顯著增加，并在8月初到8月中旬之間變化顯著，該結(jié)果與楊尚明等〔18〕的研究結(jié)果一致。這可能是由于隨著植物種群的生長發(fā)育，合成碳水化合物的能力逐漸加強，牧草體內(nèi)多糖含量相應(yīng)增加，從而同屬多聚糖的酸性洗滌纖維和中性洗滌纖維含量也逐漸增加，同時，植物莖葉比逐漸增大，植物體內(nèi)N含量逐漸降低，從而降低了牧草粗蛋白含量〔8,19〕。刈割留茬的高低會直接影響牧草經(jīng)濟產(chǎn)量和牧草品質(zhì)的優(yōu)劣，刈割留茬高度相對較高時，收獲的牧草產(chǎn)量就會相對較少，但牧草的品質(zhì)會有所增加〔15〕；刈割留茬高度相對較低時，雖然收獲的牧草產(chǎn)量較高，但很大程度上降低草地植物再生性、減少草地植物的枯落物以及土壤養(yǎng)分失衡等，最終導(dǎo)致草地退化〔20-21〕。

展春芳〔2〕等研究發(fā)現(xiàn)，隨著留茬高度的上升，草地的收獲量逐漸降低。本研究中隨著刈割留茬高度的增加，呼倫貝爾羊草割草地植物群落地上生物量逐漸降低，植物群落NDF含量和ADF含量呈先上升后下降趨勢，CP含量增加但未達到顯著水平。刈割留茬高度為0cm的植物群落產(chǎn)量最高，這是由于留茬高度的降低使殘留在地上部分減少，當(dāng)次收獲量相應(yīng)增加。刈割留茬高度為2-5cm的植物群落NDF含量和ADF含量相對較高，這是由于留茬高度大于5cm時，剪切的都是植株的幼嫩部分，氮含量高于下部老化莖部，但可獲得的產(chǎn)量很低；留茬高度小于2cm時，勢必會收獲植物群落凋落物，使得牧草整體的品質(zhì)下降。

4 結(jié)論

隨著刈割留茬高度的增加，牧草產(chǎn)量逐漸下降，且8月15日刈割的植物群落地上生物量顯著高于其它刈割時期。隨著刈割時間的推遲，群落ADF和NDF含量先上升后下降，但不同刈割時期和不同留茬高度的營養(yǎng)成分粗蛋白(CP)含量無顯著性差異?？紤]到刈割留茬過低和刈割時間過晚對翌年返青及牧草生長均會產(chǎn)生不良影響，故呼倫貝爾羊草割草地適宜刈割時間為8月15日左右，留茬2～5cm較為適宜。