不同刈割时期和留茬高度对羊草割草地产量和品质的影响

田 野，张 爽，刘 佳，卻国萍，李 泽，卫智军

(内蒙古农业大学草原与资源环境学院，草地资源教育部重点实验室，农业农村部饲草栽培、加工与高效利用重点实验室，内蒙古自治区草地管理与利用重点实验室，内蒙古 呼和浩特 010019)

呼伦贝尔草地自然条件优越，具有丰富的草地动植物资源〔1〕。羊草草甸草原是以羊草(Leymuschinensis)为建群种或优势种,并伴生其他草本植物的草原类型〔2〕。作为呼伦贝尔众多草原类型中最为优良的天然草地，在当地畜牧业生产中占据重要地位并提供相应的经济和生态功能〔3-4〕。近年来，由于人口增加和经济利益的驱使，频繁的刈割次数、过高的放牧强度等诸多对草地不合理的开发利用和管理，导致羊草草甸草原生产力逐年下降，生物多样性降低〔5-6〕，加速了天然羊草割草地退化的同时也无法正常满足家畜饲草需求，严重影响当地畜牧业的发展〔7〕。

刈割作为一种人为对草原进行索取资源的利用技术，是人类对草地利用的最直接也是十分主要的方式之一。合理的刈割强度直接决定草地牧草收获量和品质，还可以影响草地牧草的再生性，保障草地再利用程度和草地生产力提高〔8〕。本实验通过研究不同刈割时期和留茬高度下牧草产量动态及营养物质含量的变化，确定适宜当地的刈割技术，旨在为天然羊草割草地的合理利用提供理论基础和技术支撑。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

研究区位于中国农业科学院呼伦贝尔草原生态系统国家野外科学观测研究站附近(49°23'13″N、120°02'47″E,海拔630～641m)。无霜期约为70～120d;年平均降水量350mm,降水主要集中在7～9月。试验区土壤属于暗栗钙土，植被属于地带性草甸草原羊草植物群落,植被长势较好。植物群落优势种为羊草(Leymuschinensis),亚优势种有细叶白头翁(Pulsatillaturczaninovii)、贝加尔针茅(Stipabaicalensis)、糙隐子草(Cleistogenessquarrosa),常见种有常见种有长柱沙参(Adenophorastenanthina)、双齿葱(Alliumbidentatum)、裂叶蒿(Artemisiatanacetifolia),偶见种有阿尔泰狗娃花(Heteropappusaltaicus)等。

1.2 试验设计

试验采用随机区组试验设计，4种不同处理，3次重复，试验设计见表1。设置3个不同刈割时期(8月1日、8月15日、9月1日)，每个刈割时期又设置4种不同刈割留茬高度处理(0cm、2cm、5cm 和8cm)，每个刈割时期和刈割高度均设3个重复，试验小区面积为3m×3m，共108个小区。

表1 不同刈割时间和留茬高度

1.3 研究方法

在不同刈割时间(8月1日、8月15日、9月1日)内在每个小区内随机选取1个1m×1m样方,在群落样方内，地上现存量采用齐地面剪割法收集，样品带回实验室将其置于65℃烘箱内烘干至恒重(约48h)，获得植物群落的地上现存量。

植物样品测定：野外采集样品经烘干并粉碎成粉末后保存于干燥器内，用以测定植物ADF、NDF和CP含量。凯氏定氮法测定粗蛋白含量，范氏纤维测定法测定中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量。

1.4 数据采集及处理

试验所测得各项数据前期处理均采用Excel 2003进行整理，然后用SAS 9.4软件(SAS Institute，Cary，North Carolina，USA)对数据进行相关检验和统计分析，并用Duncan新复极差法进行检验。

2 结果与分析

2.1 群落地上生物量

通过对2018年呼伦贝尔羊草割草地同一刈割高度不同刈割时期群落地上生物量进行分析(见图1)，结果表明：留茬高度0cm处理下，不同刈割时期差异性显著(P<0.05)，刈割时期8月15日地上生物量最高，刈割时期9月1日地上生物量最低。留茬高度2cm处理下，不同刈割时期差异性显著(P<0.05)，刈割时期8月15日地上生物量最高，刈割时期9月1日地上生物量最低；留茬高度5cm处理下，刈割时期8月15日地上生物量显著高于其他刈割时期，刈割时期8月1日与刈割时期9月1日间差异不显著(P>0.05)；留茬高度8cm处理下，刈割时期8月15日地上生物量显著高于其他刈割时期，刈割时期8月1日与刈割时期9月1日间差异不显著(P>0.05)。

通过对2018年呼伦贝尔羊草割草地同一刈割时期不同刈割高度下群落地上生物量进行分析(见图2)，研究结果表明：刈割时期8月1日不同刈割留茬高度之间差异性显著(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；刈割时期8月15日留茬高度0cm与留茬高度2cm地上生物量之间差异不显著(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；刈割时期9月1日留茬高度2cm与留茬高度5cm地上生物量之间差异不显著(P>0.05)，留茬高度0cm地上生物量显著高于其它处理，留茬高度8cm地上生物量显著低于其它处理。

2.2 群落营养成分

通过对2018年不同刈割时期不同留茬高度植物群落同一营养成分进行方差分析比较(见表2)，研究结果表明：刈割留茬高度0cm下，刈割时期8月1日群落ADF含量显著低于其它刈割时期(P<0.05)，不同刈割时期下植物群落NDF和CP含量差异不显著(P>0.05)；刈割留茬高度2cm下，刈割时期8月1日群落ADF含量显著低于其他刈割时期(P<0.05)，不同刈割时期之间植物群落NDF和CP含量差异不显著(P>0.05)；刈割留茬高度5cm下，刈割时期9月1日群落ADF含量最高(P<0.05)，刈割时期8月1日群落ADF含量最低(P<0.05)，不同刈割时期之间植物群落NDF和CP含量差异不显著；刈割留茬高度8cm下，刈割时期8月1日群落ADF含量高于其它刈割时期，刈割时期8月15日与9月1日之间群落ADF含量差异不显著；刈割时期8月15日群落NDF含量低于其它刈割时期，刈割时期8月1日与9月1日之间群落NDF含量差异不显著(P>0.05)，不同刈割时期之间植物群落CP含量无显著性差异(P>0.05)。

表2不同刈割时期不同留茬高度植物群落同一营养成分

营养指标留茬高度(cm)刈割时期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:不同小写字母表示不同处理之间的差异。

通过对2018年同一刈割时期不同留茬高度植物群落不同营养成分进行方差分析比较(见表3)，研究结果表明：同一刈割时期不同刈割留茬高度之间植物群落ADF和NDF差异性显著(P<0.05)。在刈割时期8月1日，刈割留茬高度5cm下植物群落ADF含量显著高于其它处理(P<0.05)，不同刈割留茬高度之间植物群落CP和NDF含量无显著性差异(P>0.05)。在刈割时期8月15日，刈割留茬高度2cm下植物群落ADF含量显著高于其它处理(P<0.05)；刈割留茬高度8cm下植物群落ADF含量和NDF含量显著低于其它处理(P<0.05)；不同刈割留茬高度之间植物群落CP含量无显著性差异(P>0.05)。在刈割时期9月1日，刈割留茬高度8cm下植物群落ADF含量显著高于其它处理(P<0.05)，不同刈割留茬高度之间植物群落NDF和CP含量差异不显著(P>0.05)。

表3 同一刈割时期不同留茬高度植物群落不同营养成分分析

注:不同小写字母表示不同处理之间的差异。

3 讨论

牧草产量是衡量草地生产力高低最为直观的指标之一〔9〕。刈割技术在一定程度上可以影响牧草收获量和草地群落特征。合理的刈割时间和留茬高度可以促进草地牧草的再生过程，提高牧草收获量的同时还可以提高草地利用率〔10-11〕，但不合理的刈割方式也会导致草地生产力降低及草地退化。

本研究结果显示呼伦贝尔羊草割草地植物群落的地上生物量具有明显的“单峰型”季节性变化，从经济产量角度考虑，刈割时期过早，牧草长势较矮，地上生物量偏低；刈割时期过晚，受降水及气温等外界因素的影响，草地植物群落高度、盖度和密度都会不同程度地下降，从而降低草地植物群落地上现存量〔12-16〕。王志锋〔17〕研究认为，8月15日左右优势种羊草进入生长旺盛期，此时地上生物量达最大值，是刈割的最佳时期；8月15日以后草地植被逐渐生长缓慢，地上生物量开始下降。本研究与之前学者的研究结果基本一致，研究结果表明：8月15日左右进行刈割，群落地上生物量达到最高值，且刈割时期8月1日和9月1日群落地上生物量无显著性差异，表明刈割时期对群落地上生物量影响较大。刈割通过影响植物各个器官的养分分配进而影响牧草营养元素的含量和储量,也会影响草地植物群落的养分循环。根据牧草的生长阶段可将刈割时期分为分枝期、现蕾期、初花期、中花期、盛花期、结实期和果后营养期。在牧草生长的不同时期，其体内营养成分含量也存在明显差异。

本研究中，随着刈割时间的推迟，呼伦贝尔羊草割草地植物群落CP含量逐渐降低，但在统计学中无显著性差异，群落ADF和NDF含量显著增加，并在8月初到8月中旬之间变化显著，该结果与杨尚明等〔18〕的研究结果一致。这可能是由于随着植物种群的生长发育，合成碳水化合物的能力逐渐加强，牧草体内多糖含量相应增加，从而同属多聚糖的酸性洗涤纤维和中性洗涤纤维含量也逐渐增加，同时，植物茎叶比逐渐增大，植物体内N含量逐渐降低，从而降低了牧草粗蛋白含量〔8,19〕。刈割留茬的高低会直接影响牧草经济产量和牧草品质的优劣，刈割留茬高度相对较高时，收获的牧草产量就会相对较少，但牧草的品质会有所增加〔15〕；刈割留茬高度相对较低时，虽然收获的牧草产量较高，但很大程度上降低草地植物再生性、减少草地植物的枯落物以及土壤养分失衡等，最终导致草地退化〔20-21〕。

展春芳〔2〕等研究发现，随着留茬高度的上升，草地的收获量逐渐降低。本研究中随着刈割留茬高度的增加，呼伦贝尔羊草割草地植物群落地上生物量逐渐降低，植物群落NDF含量和ADF含量呈先上升后下降趋势，CP含量增加但未达到显著水平。刈割留茬高度为0cm的植物群落产量最高，这是由于留茬高度的降低使残留在地上部分减少，当次收获量相应增加。刈割留茬高度为2-5cm的植物群落NDF含量和ADF含量相对较高，这是由于留茬高度大于5cm时，剪切的都是植株的幼嫩部分，氮含量高于下部老化茎部，但可获得的产量很低；留茬高度小于2cm时，势必会收获植物群落凋落物，使得牧草整体的品质下降。

4 结论

随着刈割留茬高度的增加，牧草产量逐渐下降，且8月15日刈割的植物群落地上生物量显著高于其它刈割时期。随着刈割时间的推迟，群落ADF和NDF含量先上升后下降，但不同刈割时期和不同留茬高度的营养成分粗蛋白(CP)含量无显著性差异。考虑到刈割留茬过低和刈割时间过晚对翌年返青及牧草生长均会产生不良影响，故呼伦贝尔羊草割草地适宜刈割时间为8月15日左右，留茬2～5cm较为适宜。