饲用苎麻‘中饲苎1号’最佳刈割株高的研究

王延周， 熊和平， 吴端钦， 唐守伟， 侯振平， 戴求仲

(中国农业科学院麻类研究所， 湖南 长沙 410205)

我国是个农业大国，农业是国民经济的基础。2016年农业部在“全国草食畜牧业发展规划”(2016-2020年)指出因地制宜推进南方饲草产区的生产。同时，农业部在《全国种植业结构调整规划(2016-2020年)》明确指出我国北方地区重点发展优质苜蓿、青贮玉米、饲用燕麦等饲草，而南方地区重点发展饲用油菜、饲用苎麻(Boehmerianivea)等饲料作物。饲用苎麻粗蛋白质含量较高、氨基酸种类齐全，是一种潜在的非常规高蛋白优质饲草[1-2]。研究表明，随着刈割株高的增加，饲用苎麻年生物产量和粗蛋白产量会增加，而且收获间隔时间也会相应增加，刈割次数减少，施肥、田间管理及刈割投入都会减少，最终使得生产成本下降，从而可以获得较高的经济效益[3-4]。但是，目前饲用苎麻刈割模式主要是追求高蛋白质含量，在高度60～80 cm进行刈割[5-6]，未能充分发挥其高产量的优势。本研究通过对饲料专用苎麻品种‘中饲苎1号’ 在一年内生长周期内不同时间段的适当刈割株高进行研究，为更全面、系统地掌握其饲用品质变化，进而为获得高产、优质的饲草生产实践提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

选用‘中饲苎1号’(Boehmerianivea‘Zhongsizhu No.1’)为试验材料,此材料是从‘湘杂苎一号’ב园青5号’杂交后代中选择出的新品种，具有生长旺盛，发蘖及再生能力强，前期生长快，适宜一年多次刈割，年生物产量高等特点[7]。

1.2 试验设计

田间试验采用随机区组设计，以刈割株高设计4个处理，以20 cm为梯度，分别设计H1(60～80 cm)，H2(80～100 cm)，H3(100～120 cm)和H4(120～140 cm)，每个处理3个重复小区，共12个小区。每个小区面积8.75 m2，种植株距与行距分别为40 cm和50 cm，每个小区每行8蔸，共5行40蔸。2012年11月14日覆膜移栽种植。田间试验时间为：2014年3—10月。

表1 “中饲苎1号”不同处理下的刈割株高和刈割时间Table 1 Cutting height and time of Zhongsizhu No.1 under different treatments

由表1可以看出，每个处理的每次刈割基本上都按试验设计刈割，120～140 cm处理第5次刈割由于生长速率急剧下降在没有达到处理要求时进行收获。‘中饲苎1号’H1与H2一年可以收获6次，H3与H4一年可以收获5次。每个处理收割时间跨度基本为205～211天。

1.3 试验田间管理

试验地位于长沙市望城区星城镇。试验期间的田间管理主要为施肥、除草、抗旱和预防病虫害。每次刈割后，如有杂草及时人工锄草。雨天注意开沟排水防渍或干旱时及时灌溉。试验期间施肥情况如下：2013年冬培管理，施复合肥375 kg·hm-2，有机肥7 000 kg·hm-2。2014年尿素施肥5次，分别为4月1日、5月4日、6月20日、7月16日和9月5日，施肥量分别为187.5，187.5，120，120和225 kg·hm-2。2014年复合肥施肥两次，分别为5月30日和7月16日，施肥量分别为225和120 kg·hm-2。

1.4 测定项目与方法

1.4.1生长速率与叶片数调查 以H4高度处理选择植株调查，随机从不少于5蔸麻中选择不少于12株的植株进行生长速度与叶片数目调查，每次调查从株高50～60 cm开始，标记并编号，每隔3～4天上午9点左右进行测量，用卷尺测量植株基部到生长点的高度。叶片数调查时，茎秆底部与顶部叶宽小于2 cm叶片不计算在内，并进行底部黄叶调查。所测高度取平均值即为株高，叶片数取平均值即为叶片数。

生长速率(cm·d-1)=生长净增加高度(cm)/生长间隔天数(d)。

1.4.2产量测定 90%以上植株高度达到处理高度范围内就可以刈割，刈割时留茬5 cm左右。一般在非雨天植株无露水的条件下进行刈割测产与采样。测定鲜产前，按五点采样法，采鲜样1.00 kg以上，准确称重后，65℃下烘干后称重，烘干样备用测定营养成分。小区采取的样品，先测定株高，再进行叶茎分离,测定高度平均值为刈割株高。根据测产小区饲草鲜重、面积和样品鲜重、风干重，计算出每个小区的每公顷风干物产量。结合风干样品中的粗蛋白含量换算出苎麻每公顷的蛋白产量。小区日产量根据小区产量与收获时间间隔计算。

1.4.3品质测定 风干样品充分粉碎并混匀，参照张丽英[8]的方法进行水分、粗蛋白、粗纤维、中性洗涤纤维和酸洗洗涤纤维的测定。饲料相对值(RFV)计算采用现今NFTA(美国国家牧草测试协会)所用的预测模型(以绵羊为动物基础)，用干物质采食量(DMI)占体重(BW)的百分数和可消化干物质(DDM)占干物质百分含量来预测值计算RFV[9-10]。比较各组之间的饲用品质。

DMI(%BW)=120/NDF(%DM)

DDM(%DM)=88.9-0.779×ADF(%DM)

RFV=DMI×DDM/1.29

式中，NDF(%DM)为中性洗涤纤维占干物质的百分含量；ADF(%DM)为酸性洗涤纤维占干物质的百分含量。

1.5 数据分析

采用Excel 2007进行数据分析，用SPSS 21进行统计分析，分析数据以平均值±标准差表示，用Duncan法多重比较不同指标之间的差异性。

2 结果与分析

2.1 ‘中饲苎1号’株高、生长速率与叶片数变化动态

由表2可以看出，‘中饲苎1号’在第一到第四次调查前中期，生长速率明显高于调查前期苗期，尤其是第一到第三次调查期更为明显，生长速率由1.72～2.82 cm·d-1增加到3.87～5.47 cm·d-1；在生长速率变化趋势上，第一到第四次调查期内先增加后下降，尤其第二到第四次调查后期明显下降；第五次调查期生长速率与前四次有明显差异，调查期内生长速率小于调查前苗期，生长速率呈下降趋势，在后期也出现急剧下降。在叶片数变化趋势上，第一次到第三次、第四次到第五次调查期内先快速增加后缓慢降低，在调查中后期达到最高值；第二次调查期，先快速增长后慢速增长。第三此到第五次调查期后期植株下部出现黄叶，极易掉落，造成叶片数目下降。第三到第五次调查期的7月9日、8月25日、9月30日黄叶数目为分别为0.5 n·p-1，1.5 n·p-1，2.2 n·p-1。

表2 ‘中饲苎1号’株高、生长速率与叶片数变化Table 2 Changes of ramie height、relative growth rate and leaf number of Zhongsizhu No.1

注：第一次‘中饲苎1号’苎麻出苗时间为3月6日

Note: The first emergence time of ‘Zhongsizhu No.1’ was Mar. 6.

2.2 刈割株高对‘中饲苎1号’产量的影响

2.2.1刈割株高对‘中饲苎1号’年产量的影响

由表3可以看出，随着刈割株高增加，整株、叶和茎的风干物质和粗蛋白年产量在H4处理达到最大值，并显著高于其他处理(P<0.05)。H2处理与H3的处理整株、叶和茎风干物质年产量差异不显著，但是刈割次数，两者相差一次。整株、叶和茎的粗蛋白年产量上，H1，H2，H3处理差异不显著，但都显著低于H4处理(P<0.05)。叶粗蛋白年产量明显高于茎，不同高度处理下，是茎的3倍左右。

表3 不同刈割株高下‘中饲苎1号’的风干物质和粗蛋白年产量Table 3 Annual yield of hay and crude protein of ‘Zhongsizhu No.1’ at different cutting heights

注：同列不同小写字母表示差异显著(P<0.05),下同

Note: Different small letters within the same column indicate significant difference at the 0.05 level. The same as below

2.2.2刈割株高对‘中饲苎1号’日产量的影响

表4是以H4处理的不同批次的收获时间间隔(表1)为参考，计算出的不同时间段内的‘中饲苎1号’不同处理的风干物质日产量。由表4可知，整株风干物质日产量上，不同时间段H4处理最高，显著高于其他处理(P<0.05)。

由表5(计算方法与表4相同)可以看出，整株蛋白日产量上，不同时间段H4处理最高，并且第一、第五时间段显著高于其他处理(P<0.05)；第二时间段、第三时间段，各处高度理差异不显著；第四时间段H2处理与H4处理差异不显著，但都显著高于H1处理(P<0.05)。

表4 不同时间段‘中饲苎1号’风干物质日产量Table 4 Daily yield of hay of ‘Zhongsizhu No.1’ at different periods /kg·hm-2·d-1

表5 不同时间段‘中饲苎1号’的粗蛋白日产量Table 5 Daily yield of crude protein of Zhongsizhu No.1 at different periods /kg·hm-2·d-1

2.3 刈割株高对‘中饲苎1号’品质的影响

2.3.1刈割株高对‘中饲苎1号’粗蛋白含量的影响 第一次刈割时，出苗时间和栽培措施一致，影响因素少，可用于研究刈割高度对品质的影响。由表6可知，第一次刈割时，随着刈割株高的增加，茎与整株的粗蛋白含量和叶茎比都在下降，叶中粗蛋白含量无明显的下降；茎中粗蛋白含量下降较快，随着高度从18.26%下降到10.59%；叶茎比在H3处理时开始明显下降，显著低于前两个高度处理(P<0.05)。

由表6～7可以看出,不同高度不同批次下，整株粗蛋白含量和叶茎比变化比较大，分别为12.19%～23.76%和0.804～1.711；不同批次内，随着高度增加，整株粗蛋白含量和叶茎比有下降趋势。

表6 第一次刈割时不同处理的‘中饲苎1号’的粗蛋白含量Table 6 Crude protein content of ‘Zhongsizhu No.1’ uner different treatments at the first harvest

表7 不同批次‘中饲苎1号’整株粗蛋白含量与叶茎比Table 7 Crude protein content and leaf-stem ratio of the whole plant of ‘Zhongsizhu No.1’ at different reaping batches

2.3.2刈割株高对“中饲苎1号”纤维指标的影响 由表8可知，第一次刈割时，叶片粗纤维随刈割株高的增加而增加，但不同高度处理差异不显著；叶RFV值随着高度增加先降低后增加，H3处理RFV值最小，为142.7，显著低于H1处理和H4处理(P<0.05)。随着收割高度增加，茎和整株的粗纤维含量显著增加(P<0.05)，茎的RFV值显著下降(P<0.05)，整株的RFV明显下降。

由表8、表9可以看出,不同批次内，随着刈割高度增加，整株粗纤维含量有增加的趋势，RFV值有下降趋势。第1～第5次刈割，H4处理整株粗纤维都为最高，RFV都为最低。

表8 第一次收获时不同高度‘中饲苎1号’的纤维指标Table 8 Fiber index of of ‘Zhongsizhu No.1’ under different treatments at the first harvest

表9 不同批次‘中饲苎1号’整株粗纤维品质Table 9 Fiber quality of the whole plant of ‘Zhongsizhu No.1’ at different reaping batches

3 讨论

3.1 ‘中饲苎1号’的生长性能与产量潜力

苎麻作为饲料作物，一般在株高H1刈割，此时生长速率并不是最佳生长速率[5-6]。曾日秋[11]对20份苎麻资源进行饲用刈割，生长速率在2.5 cm·d-1以上的仅5份。熊和平等[7]在4—5月期间测定‘中饲苎1号’在株高65 cm 前生长速率度仅为2.20 cm·d-1。而喻春明等[3]研究报道，苎麻品种‘7469’在株高40 cm到100 cm生长期生长速率可达到5 cm·d-1。汪红武等[12]在出苗后10天开始测定苎麻生长速度，第一茬30天内生生长速率2.83 cm·d-1，第二茬为4.84 cm·d-1，第三茬为3.39 cm·d-1。因此可以得出，在株高80 cm后苎麻仍处于快速生长期。植物在其生育期内的生长速率变化一般是“缓慢生长-积极生长-缓慢生长”的动态过程，可以用Logistic曲线进行拟合[13]。因此，目前饲用苎麻收割模式还没有充分利用“积极生长”，挖掘产量潜力。本研究也表明，饲用苎麻‘中饲苎1号’在株高80 cm后仍然保持很好的生长速率，第一到第四调查期在株高分别为134.7 cm，119.1 cm，95.6 cm和103.6 cm之前的生长速率始终高于调查前苗期，并出现先增加后降低的规律，最大生长速率为4.03～5.47 cm·d-1，是调查前的1.82～3.18倍。生态因子与品种的遗传特性是影响植物生长动态的两大因素[14]，调查后期生长速率急剧下降与第五次调查期内生长速率降低，可能是两种因素共同作用的结果。在高温干旱的7—9月，湖南许多牧草作物处于短暂休眠或不耐高温胁迫而枯死[15],因此‘中饲苎1号’在7月11日因高温干旱造成生长速度急速下降，仅有0.12 cm·d-1。第五次调查期内，由于调查期从9月12日到10月3日，9月中旬开始为苎麻开花的时期，湿度小、日照短，不适宜营养生长，造成生长速率明显下降，“积极生长”期在85 cm左右停止，每日生长速率只有0.23～0.56 cm·d-1。饲用苎麻的营养成分主要在叶片中，叶片产量会随着叶片数目增加而增加，本试验中，苎麻叶片数目随着高度而增加并趋于稳定。因此，9月之前，饲用苎麻‘中饲苎1号’在旺长期生长速率低于苗期前，叶片数目最大且同时没有黄叶时，可以充分挖掘该品种的产量潜力；9月之后，苎麻进入繁殖生长，旺长期生长速率低于苗期，可在生长速率急剧下降挖掘产量潜力。

3.2 刈割株高对产量的影响

刈割高度直接关系到牧草产量和品质[16]，研究表明刈割高度是苎麻鲜物质产量、干物质产量主要决定因子[17]。在株高100 cm内，随着高度的增加，饲用苎麻年产量显著增加[6,18]。本研究表明随着高度处理增加，饲用苎麻‘中饲苎1号’年风干物质产量也在增加。尤其是H4处理的风干物质和粗蛋白的整株、叶和茎年产量都是最大值，并显著高于其他高度处理。因此，从年产量的角度来看，饲用苎麻刈割株高越高越好。

牧草地上生物量的生长速率是衡量其地上生物量净积累的一个重要指标，地上生物量的生长速率因牧草品种和生育期的不同而存在着很大差异[19]。饲用苎麻在不同生育期和环境条件下地上生物量的生产速率也大不相同。‘中饲苎1号’在干物质日产量上，H4处理的整株产量在每个时间段都显著高于其他高度处理。但在整株蛋白质日产量上，H4处理只在第一、第五时间段显著高于其他高度处理；第二时间段、第三时间段，各处高度理差异不显；第四时间段，H2处理与H3处理差异不显著，但显著高于H1处理。粗蛋白日产量是牧草营养产量的最大体现，是确定每个时间段收割模式的主要产量指标。因此，从日产量的角度出发，一年内‘中饲苎1号’收割高度不能固定在一个高度处理。

随着刈割株高的增加，叶茎比下降，叶风干物质年产量增加趋势低于茎的年产量。叶产量从H1处理到H4处理增加到1.34倍，而茎的产量增加到1.96倍。但粗蛋白年产量上，叶和茎的产量增加倍速相差不大，从H1处理到H4处理分别增加到1.25倍和1.34倍，这使得在不同阶段叶的粗蛋年产量是茎的产量3倍左右，占总的产量比例在75%左右。以上结果主要是由于‘中饲苎1号’茎中粗蛋白含量下降较快而引起的。因此，随着刈割株高的增加，虽然叶茎比急剧下降，但‘中饲苎1号’茎和叶对粗蛋白年产量的贡献率基本未发生变化。

3.3 刈割高度对饲用品质的影响

很多研究表明，饲用苎麻随刈割株高增加，饲用品质也出现下降[18]。本试验研究了‘中饲苎1号’第一次刈割的不同高度的粗蛋白、纤维品质和叶茎比变化也有类似的规律。随着高度增加，‘中饲苎1号’整株与茎的品质下降，粗蛋白含量明显下降，粗纤维含量显著增加，RFV值明显下降。但是叶的营养品质随着刈割株高增加而没有规律性的降低，粗蛋白含量变化不大，在H3处理达到最高，只显著高于H2处理；粗纤维含量各高度处理差异不显著，RFV值在H4处理达到最高，但只显著高于H3处理。叶品质随高度的变化与喻春明等[3]研究相似，在40～70 cm高度范围，不同刈割期高度的苎麻叶粗蛋白含量变化不大，与曾日秋[11]和朱涛涛[18]研究不一致，曾日秋[12]研究表明叶粗蛋白含量随着收获高度的增加呈下降趋势，朱涛涛[17]研究发现随收获高度的增加，叶的粗蛋白和粗纤维含量均呈显著下降趋势，这可能是由于土壤肥力、品种和气候造成结果不同。随着高度的增加，第一次刈割的‘中饲苎1号’茎的品质显著下降和叶茎比的下降，成为其整株品质下降的两大主要原因。不同批次内，随着刈割株高增加，‘中饲苎1号’整株营养品质在下降。因此，在风干物产量和粗蛋白产量日产量差异不显著的前提下，应在最低高度刈割。

3.4 确定‘中饲苎1号’每个时间段的最佳刈割株高

基于饲用苎麻‘中饲苎1号’在每个时间段的生长性能、产量和品质变化趋势，可以确定其在每个阶段的最佳刈割株高如下：

第一时间段，从3月6日—4月20日，以H4处理最好。此时H4处理仍处于快速生长，风干物质日产量和粗蛋白日产量显著高于其他处理。此时刈割，粗蛋白含量仍然处于上等，粗纤维品质处于中等[19]。根据此时H4处理收获高度，建议刈割株高为125～135 cm。

第二与第三时间段：从4月21日—7月11日，以H1处理最好。此时间段，H1处理的粗蛋白日产量与其他高度处理的差异不显著，而饲料品质最好。根据此时H1处理收获高度，建议刈割株高为75～85 cm。

第四时间段，从7月12日—8月27日，以H2处理最好。此时间段，H2处理整株粗蛋白日产量与H4处理差异不显著，但显著高于H1处理，同时，饲用品质优于H4处理。根据此时H2处理收获高度，建议刈割株高为85～95 cm。

第五时间段，从8月28日—10月3日，以H4处理最好。此时H4处理的整株风干物质和粗蛋白日产量显著高于其他处理。此时RFV大于100，为108.98。根据此时H4处理收获高度，建议刈割株高为105～115 cm。

4 结论

9月之前，饲用苎麻‘中饲苎1号’在旺长期生长速率高于苗期，呈先增加后降低的趋势。随着刈割株高的增加，刈割次数减少，‘中饲苎1号’的风干物和粗蛋白年产量在增加。不同时间段，‘中饲苎1号’风干物物质日产量和粗蛋白日产量达到最佳产量的高度处理各不相同。随着刈割株高增加，‘中饲苎1号’饲用品质和叶茎比下降。茎的品质显著下降和叶茎比的下降，成为其整株品质下降的两大主要原因。‘中饲苎1号’饲草化的最佳刈割株高如下：：3月6日—4月20日阶段建议为125～135 cm；4月21日—7月11日阶段建议为75～85 cm；7月12日—8月27日阶段建议为85～95 cm；8月28日—10月3日阶段建议为105～115 cm。