刈割時間和降雨量對天然牧草營養(yǎng)品質(zhì)的影響

王 偉， 周天榮， 肖燕子， 張培青， 賈玉山， 格根圖， 烏仁其其格*

（1.農(nóng)林學(xué)院/內(nèi)蒙古自治區(qū)草甸草原生態(tài)系統(tǒng)與全球變化重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/呼倫貝爾學(xué)院，內(nèi)蒙古海拉爾021018；2.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)草原與資源環(huán)境學(xué)院/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部飼草栽培、加工與高效利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，內(nèi)蒙古呼和浩特010019）

巴林左旗查干哈達(dá)蘇木天然草地是以羊草（Leymus chinensi）作為優(yōu)勢種，并伴生其他科屬植物的草原類型，其作為赤峰地區(qū)眾多草原類型中牧草品質(zhì)較好的天然草地，在當(dāng)?shù)夭莓a(chǎn)業(yè)發(fā)展中具有重要的經(jīng)濟(jì)和生態(tài)地位（萬里強(qiáng)等，2009）。但由于當(dāng)?shù)啬撩袢狈I(yè)的技術(shù)指導(dǎo)以及一味地追求高產(chǎn)量，故意推遲牧草刈割時間，牧草收獲工作往往延遲至9月中下旬甚至是10月初，此時牧草粗蛋白質(zhì)（CP）含量顯著降低（P＜0.05），中性洗滌纖維（NDF）和酸性洗滌纖維（ADF）含量顯著增加（P＜0.05）（梁慶偉，2019；王偉，2018）。張文潔（2016）研究表明，刈割時間是影響牧草營養(yǎng)品質(zhì)的重要因素，推遲刈割時間顯著降低了黑麥草的營養(yǎng)品質(zhì)（P＜0.05）。王麗學(xué)（2018）研究結(jié)果表明，初花期刈割牧草的CP含量要顯著高于中花期和盛花期（P＜0.05），說明刈割時間對于牧草營養(yǎng)價值保存具有重要作用。

降雨量是影響植物生長及營養(yǎng)物質(zhì)保存的另外一個重要因素。有研究表明，適當(dāng)?shù)慕涤炅坎粌H可以有效緩解當(dāng)?shù)貕勄椋€可以促進(jìn)植物的生長，尤其是促進(jìn)一年生植物的快速生長（Arnim，2020）。Jian（2020）等研究認(rèn)為，降雨量會對植物的生長起到不同的作用，適宜的降雨量有利于植物的生長以及增加營養(yǎng)物質(zhì)含量，但過盛的降雨容易造成內(nèi)澇，嚴(yán)重影響植物的呼吸作用；李新樂（2013）研究表明，降水對于牧草的生長具有促進(jìn)作用，有利于牧草體內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)的富集；羅晟昇（2018）研究認(rèn)為，降雨量對于植物內(nèi)部糖分的保存具有不同的影響。以上研究表明，適宜的降雨量對植物生長、營養(yǎng)物質(zhì)含量保存具有積極的促進(jìn)作用，但過盛的降雨量也會對植物的生長產(chǎn)生負(fù)面影響。

目前，對于天然草地的研究集中在刈割頻度、刈割高度和刈割時間等方面，且多以單因素方差分析為主，對于刈割時間和降雨量對天然牧草營養(yǎng)品質(zhì)和能量影響的研究還鮮有報(bào)道。因此，本研究以刈割時間和降雨量為影響因子，通過雙因素方差分析天然牧草營養(yǎng)物質(zhì)及能量變化規(guī)律，旨在為當(dāng)?shù)啬敛菔斋@時間提供科學(xué)的理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料 試驗(yàn)材料取自內(nèi)蒙古赤峰市巴林左旗查干哈達(dá)蘇木天然草原，草地類型是典型草原，草原中包括針茅（Leymus chinensi）、羊草（Leymus chinensi）、蒙古韭（Allium mongolicum）等天然牧草，天然牧草營養(yǎng)品質(zhì)和能量特性見表1。

表1 原料特性

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 采用雙因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)，一因素為刈割時間，包含3水平，即分別在2018年8月1日、8月20日和9月10日對天然牧草進(jìn)行刈割；另一因素為降雨量，以當(dāng)?shù)亟涤辏?、9月平均降雨量為25 mm）為基準(zhǔn)，設(shè)定三個降雨量水平，人工模擬降雨，使用噴嘴型槽式人工模擬降雨機(jī)裝置，該降雨模擬器降雨方式為擺動式，有效雨滴降落高度為2.6 m，降雨水源采用自來水。降雨強(qiáng)度設(shè)定為0 mm（CK）、12.5 mm（減少50%降雨量，標(biāo)記為A1）、25 mm（當(dāng)?shù)?、9月平均降雨量，標(biāo)記為A2）和37.5 mm（增加50%降雨量，標(biāo)記為A3），當(dāng)有自然降雨時，用苫布遮擋試驗(yàn)小區(qū)，防止自然降雨對于試驗(yàn)結(jié)果的影響。試驗(yàn)地面積為16 m2，試驗(yàn)地內(nèi)牧草進(jìn)行人工刈割，留茬高度為5～8 cm，刈割后將樣品裝入信封袋中，共12個處理，每個處理3次重復(fù)，將樣方內(nèi)牧草樣品立即帶回實(shí)驗(yàn)室內(nèi)105℃烘箱烘48 h至恒重，40目和100目篩子粉碎后放入自封袋中備用，用以測定牧草營養(yǎng)成分及能量等指標(biāo)。

1.3 測定指標(biāo)及方法

1.3.1 營養(yǎng)物質(zhì)含量測定 干物質(zhì)（DM）含量測定采用烘干恒重法（楊勝，1993）。粗蛋白質(zhì)（CP）含量測定方法參照GB 6432-86（VAN，1991）。用FOSS Fiber 2010全自動纖維分析系統(tǒng)測定中性洗滌纖維（NDF）、酸性洗滌纖維（ADF）含量（Karayilanl，2016）。采用蒽酮-硫酸比色法測定可溶性碳水化合物（WSC）含量（王曉娜，2012）。

1.3.2 能量測定

1.3.2.1 培養(yǎng)液配制 干物質(zhì)消化率（IVDMD）分析方法（Playne，1966）：將牧草原料放置于烘箱內(nèi)，溫度調(diào)至105℃持續(xù)烘干6 h，40目篩子粉碎后立即裝入ANKOM消化袋中。將瘤胃液用紗布過濾后裝入已配制完畢的培養(yǎng)液（培養(yǎng)液配方見表2）保溫壺中，將CO2氣體持續(xù)通入保溫壺中。將消化袋放置在消化儀中連續(xù)反應(yīng)48 h，然后放置烘箱中65℃烘干至恒重。IVDMD計(jì)算公式為：

式中：P為樣品DM降解率；A為樣品中DM含量；B為樣品未消化DM含量；C為對照DM含量。

總能（GE）測定：利用IKAC2000氧彈式測熱計(jì)測定總能。

消化能（DE）測定：消化能計(jì)算公式為DE=GE×IVDMD。

表2 體外培養(yǎng)液配方

1.4 數(shù)據(jù)分析 試驗(yàn)數(shù)據(jù)利用Microsoft office Excel 2018進(jìn)行整理并繪制表格，方差分析利用SPSS 18.0軟件進(jìn)行處理，數(shù)據(jù)以“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 刈割時間和降雨量對天然牧草營養(yǎng)品質(zhì)和能量的影響 由表3可知，刈割時間對天然牧草營養(yǎng)品質(zhì)和能量的影響達(dá)到了顯著水平（P＜0.05）；降雨量對天然牧草的營養(yǎng)品質(zhì)具有顯著影響（P＜0.05），對天然牧草的能量指標(biāo)影響不顯著（P＞0.05）。刈割時間和降雨量的交互作用對天然牧草的能量指標(biāo)影響不顯著（P＞0.05）。

表3 刈割時間和降雨量的方差分析

2.2 刈割時間和降雨量對天然牧草營養(yǎng)品質(zhì)的影響 由表4可知，隨著刈割時間的延遲，天然牧草DM含量逐漸增加，在9月10日A3處理DM含量達(dá)到最大值，為56.82%，顯著高于其他處理（P＜0.05）。9月10日刈割牧草，CP含量整體偏低，顯著低于8月1日和8月20日的CP含量（P＜0.05），其中8月20日A3處理的CP含量最高，為11.81%DM，顯著高于其他處理（P＜0.05）。NDF和ADF含量隨著刈割時間的延遲而逐漸增加，最大值均出現(xiàn)在9月10日的A3處理中，NDF和ADF含量分別為36.96%DM和68.45%DM，且均顯著高于其他處理（P＜0.05）。WSC含量隨著刈割時間的延遲表現(xiàn)為先增加后降低的趨勢，8月20日A3處理的WSC含量最高，為4.66%DM，顯著高于其他處理（P＜0.05）。

表4 刈割時間和降雨量對天然牧草營養(yǎng)品質(zhì)的影響

2.2 刈割時間和降雨量對天然牧草能量的影響由表5可知，隨著刈割時間的延遲，GE表現(xiàn)為先增加后降低的趨勢，8月20日A3處理的GE最高，為19.14 MJ/kg，高于8月20日A1和A2處理，與兩者之間差異不顯著（P＞0.05），但顯著高于其他處理（P＜0.05）。隨著刈割時間的延遲，DE表現(xiàn)出先增加后降低的變化趨勢，8月20日A3處理的DE最高，為9.54 MJ/kg，高于8月20日A2處理，且差異不顯著（P＞0.05），但顯著高于其他處理（P＜0.05）。

表5 刈割時間和降雨量對天然牧草能量的影響MJ/kg

3 討論

3.1 刈割時間對天然牧草營養(yǎng)品質(zhì)的影響研究在天然牧草生長過程中，由于呼吸作用微生物的蛋白酶活動及陽光的照射作用都會對牧草的營養(yǎng)物質(zhì)保存產(chǎn)生不同的影響，同時造成牧草原料養(yǎng)分的耗損，因此在牧草刈割過程中原料養(yǎng)分也會隨之發(fā)生變化（Yue，2020）。CP含量作為天然牧草營養(yǎng)品質(zhì)評價的重要指標(biāo)，對于牧草營養(yǎng)評價具有重要影響（Jian Duan等，2020）。本研究中，隨著刈割時間的延遲，CP和WSC含量呈先增加后降低的變化趨勢，在8月20日A3處理中達(dá)到最大值，且顯著高于其他處理（P＜0.05），這與Henning（2020）、HyoIn（2020）等的研究結(jié)果相同，主要由于刈割時間的延遲會造成細(xì)胞內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)含量逐漸減少，纖維類物質(zhì)含量逐漸增加，從而促進(jìn)植株內(nèi)部木質(zhì)素和其他纖維類物質(zhì)含量的增加，從而降低牧草的營養(yǎng)品質(zhì)。ADF和NDF作為反映牧草纖維含量的有效指標(biāo)，同時也是反映反芻動物消化率和飼用價值的直接指標(biāo)。本研究中ADF和NDF含量隨刈割時間延遲而增加，最大值出現(xiàn)在9月10日的A3處理中，且顯著高于其他刈割時間的DM、ADF和NDF含量（P＜0.05），且9月10日的A1、A2、A3處理CP含量要顯著低于8月20日各處理的CP含量（P＜0.05），說明延遲刈割不利于CP含量的保存，同時會增加牧草植株內(nèi)纖維類物質(zhì)含量。因此，若將9月10日作為天然牧草刈割時間，會造成牧草內(nèi)CP含量的顯著降低（P＜0.05），ADF和NDF含量的顯著增加（P＜0.05），很難獲得優(yōu)質(zhì)天然牧草。因此，建議在8月20日進(jìn)行刈割，此時牧草CP含量最高，ADF和NDF含量適中，可以有效的保證牧草營養(yǎng)品質(zhì)。

3.2 降雨量對天然牧草營養(yǎng)品質(zhì)的影響研究降雨量的匱乏或者過盛都會對牧草的營養(yǎng)品質(zhì)造成一定的影響。本研究中，隨著降雨量的增加，8月1日和9月10日天然牧草的CP含量出現(xiàn)了先增加后降低的變化趨勢，這與李富春（2018）、姜佰文（2018）的研究結(jié)果相似。8月20日天然牧草的CP含量隨著降雨量的增加而逐漸增加，這與閆春娟（2018）的研究結(jié)果相同，主要是因?yàn)榻涤炅康脑黾哟龠M(jìn)了試驗(yàn)地內(nèi)一年生植物及牧草新鮮枝條的出現(xiàn)，一年生植物和新鮮枝條植株鮮嫩，營養(yǎng)物質(zhì)含量高，顯著提高了天然牧草的CP含量（P＜0.05）。本研究中，隨著降雨量的增加，各處理營養(yǎng)物質(zhì)含量表現(xiàn)出不同的變化形式，無論是線性還是非線性的變化，降雨對于水分受限的天然草地牧草生長會起到一定的影響。此外，降雨對天然草地地上生物量會產(chǎn)生一定的調(diào)控作用，當(dāng)降雨量較高時，天然草地地上生物量會隨之增加，提高當(dāng)?shù)啬敛萆a(chǎn)能力；降雨量較少的時期，牧草生長期縮短，天然草地中有毒、有害的雜草將占據(jù)主動，從而導(dǎo)致天然草地牧草產(chǎn)量降低，品質(zhì)下降，家畜采食量隨之降低，嚴(yán)重影響了畜牧業(yè)生產(chǎn)（Isabelle，2019）。高品質(zhì)干草是牧草生產(chǎn)的關(guān)鍵，同化物的積累會促進(jìn)干草產(chǎn)量的增加，同化物在不同物質(zhì)形態(tài)間轉(zhuǎn)化后會提高牧草的品質(zhì)（Recep，2019）。因此，適宜的降雨量不僅是牧草產(chǎn)量和營養(yǎng)品質(zhì)的保證，更是對畜牧業(yè)的發(fā)展起到重要作用。

4 結(jié)論

在8月20日刈割，可獲得優(yōu)質(zhì)天然牧草，8月20日之后刈割，牧草品質(zhì)降低，難以獲得優(yōu)質(zhì)牧草，若有適量降雨，可推遲刈割時間。