不同留茬高度对3种禾草草产量和品质的影响

刘皓栋 曹文侠 徐长林 李文 李小龙 张小娇

摘要：以3种3龄单播禾草为对象，研究了不同留茬高度0 cm （CH0），2 cm （CH2），4 cm （CH4），6 cm （CH6），8 cm（CH8）对草产量及牧草品质的综合影响。结果表明，中华羊茅草产量随留茬高度的增加呈先增加后降低的趋势，冷地早熟禾和青牧1号老芒麦呈现先降低后增加的趋势。中华羊茅与冷地早熟禾均在CH6时草产量最大，分别为233.36 g/m2，197.69 g/m2，而青牧1号老芒麦的最大草产量（236.11 g/m2）出现在CH0时。第1次刈割，随留茬高度的增加，草产量下降，再生速度和粗蛋白含量先增后降，粗纤维含量先降后增；第2次刈割，随留茬高度的增加，3种禾草草产量、粗蛋白和粗纤维含量先增加后降低，在留茬高度为CH6时均达到最大值，总有机碳含量于CH8达到最大值，再生速度变化不明显。刈割留茬高度CH6和CH8保持了较高的生产力和营养品质。

关键词：多年生禾草；刈割高度；产草量；饲草品质

中图分类号：S 543文献标识码：A文章编号：1009-5500（2015）05-0043-07

建植人工草地是减轻天然草地放牧压力，恢复草地生态的重要途径，也是解决牧区冷季家畜补饲，保障家畜营养平衡，实现牧区畜牧业可持续发展的主要手段。老芒麦（Elymus sibiricus）、中华羊茅（Festuca sinensis）和冷地早熟禾（Poa crymophila）因有较强的抗寒、抗旱能力成为西北高寒地区建植人工草地的主要草种[1]。刈割作为草地主要的利用方式，在抑制阔叶杂草、改善草地群落结构，提升草地生产力等方面有重要作用[2，3]。近年来，国内学者从不同刈割时期[4]、不同播期[5]及其栽培利用[6]等方面对禾草做了一些研究，但对高寒地区人工、半人工禾草地合理刈割利用方面的研究报道较少[7，9]。多年生禾草地随刈割留茬高度的不同，年产草量和营养价值发生显著变化。试验研究了高寒地区不同刈割留茬高度对多年生禾本科单播草地的改良效果，以实现合理刈割措施下，多年生人工草地既能直接维持较高的生产力，产出优质的牧草，也能间接的提高畜产品质量和土地利用率，保证草地畜牧业的可持续发展。

1材料和方法

1.1试验地概况

试验地位于祁连山东段天祝藏族自治县抓西秀龙甘肃农业大学高山草原试验站，地处N 37°40′，E 132°32′，海拔2 960 m。试验地受马牙雪山和雷公山隆起的影响气候寒冷、气温低、日照短、天气多变，年均温度-0.1℃，全年>0℃的积温为1 380℃。全年平均年降水量416 mm，年蒸发量1 592 m，降水主要集中于7～9月[10]。水热同期，冷热变化明显（表1），无绝对的无霜期。植物生长期约为120～150 d，土壤类型为亚高山草甸土。

1.2试验材料

试验的供试草种为中华羊茅、冷地早熟禾、青牧1号老芒麦（Elymus sibiricus cv.Qinghai No.1），草种皆来自青海省牧科院草原所。

1.3试验设计及田间管理

多年生单播禾草地建植于2012年，采用随机区组

表12014年3种禾草生育期

Table 1Forage growth period and growth date in 2014月-日材料返青期分蘗期抽穗期开花期成熟期生育天数/d中华羊茅04-2205-1907-0707-3109-21151冷地早熟禾04-2005-1607-0107-2809-16148青牧1号老芒麦05-0606-0107-1808-0910-02147排列，4次重复，12个小区，每个小区面积2 m×5 m，人工条播，行距20 cm，播量为冷地早熟禾0.93 g/m2、青牧1号老芒麦3.7 g/m2、中华羊茅1.85 g/m2，播种时间为2012年6月2日，每年进行除杂和病虫害的防治，全年围封禁牧。

2014年7月1日，选择3种禾草生长均匀的区域设置样方进行第1次刈割处理（C1），刈割时设置0 cm（CH0）、2 cm（CH2），4 cm（CH4），6 cm（CH6），8 cm（CH8）共5个留茬高度。7月24日进行第2次刈割（C2），刈割留茬高度同前。9月14日牧草停止生长后，齐地面刈割，记为第3次刈割（C3）。计算总产草量。每次刈割草样，测定其鲜重，并置于烘箱105℃杀青0.5 h，在60℃烘干至恒重，称其干重，并磨细装入自封带贴标备用。

1.4测定指标与方法

第2次、第3次刈割前，选取每种草各15株，测定株高，计算每次刈割后再生速度。将磨细备用样品进行粗蛋白、粗纤维和有机碳含量的测定。粗蛋白采用凯氏定氮仪进行测定；粗纤维采用过滤法测定；总有机碳含量用multi N/C 2100s总有机碳分析仪进行测定[11]。

1.5数据分析

用Excel 2013数据整理，用SPSS 19.0统计分析软件进行试验数据的单因素方差分析，差异显著性用Duncan法进行多重比较，最后采用Excel作图。

2结果与分析

2.1不同刈割留茬高度对草产量的影响

刈割留茬高度显著影响3种禾草的草产量（图1）。第1次刈割，3种禾草刈割留茬高度为CH0时，草产量最大，当刈割留茬高度为CH8时，草产量最小，鲜草产量和干草产量随刈割留茬高度的增加逐渐降低。相对于冷地早熟禾和中华羊茅，相同留茬高度，青牧1号老芒麦产量高；第2次割草，3种禾草的再生鲜草产量和干草产量随留茬高度的增加先增加后降低，最大值皆出现于留茬高度为CH6。当留茬高度为CH6时，中华羊茅的鲜草产量和干草产量、青牧1号老芒麦的干草产量显著高于其他刈割留茬高度（P<0.05）。3次割草后，中华羊茅总草产量随留茬高度的增加先增加后降低，于CH6达到最大草产量（233.36 g/m2）。冷地早熟禾和青牧1号老芒麦的产草量随留

图1不同刈割留茬高度处理下的鲜草产量

Fig.1Variation of the fresh yield under different stubble heights

注：不同字母表示不同处理间差异显著（P<0.05），下同茬高度的增加呈现先降低后增加的趋势，其中，冷地早熟禾在CH6时达最大草产量，为197.69 g/m2，青牧1号老芒麦于CH0时达最大值，为236.11 g/m2。留茬高度为CH4时，中华羊茅、冷地早熟禾、青牧1号老芒麦3种禾草总干草产量最低（图2），与最高的干产草产量相比，总干草产量分别下降了37.6%，33.7%和34.9%。

2.2不同刈割留茬高度对再生速度的影响

第1次刈割后，中华羊茅、冷地早熟禾和青牧1号老芒麦的再生速度随刈割留茬高度的增加先加快后减慢，于留茬高度CH6达到最大值（图3）。留茬高度为CH6时，中华羊茅和冷地早熟禾的再生速度显著高于其他留茬高度（P<0.05），中华羊茅最快生长速度为0.99 cm/d，冷地早熟禾最快生长速度为0.55 cm/d。第3次刈割，中华羊茅和青牧1号老芒麦再生速度随刈割留茬高度的增加先加快后减慢，留茬高度为CH6时，中华羊茅和青牧1号老芒麦的再生速度达到最大值（2.27 cm/d），显著高于其他留茬高度（P<0.05）。冷地早熟禾的再生速度随留茬高度的增加而增加，于留茬高度CH8达到最大值1.44 cm/d。结果表明，冷地早熟禾再生速率较低，生长较慢，尤其是当留茬高度为CH2时，再生速率达到了0.13 cm/d。

图2不同刈割留茬高度处理下的干草产量

Fig.2Variation of hay yield under different stubble heights

图3不同刈割留茬高度处理下的再生速率

Fig.3Variation of regenerating rate under different stubble heights

2.3不同刈割留茬高度对3种禾草粗蛋白的影響

第1次刈割，中华羊茅和冷地早熟禾粗蛋白含量随着刈割留茬高度的增加先增加后降低，当CH6粗蛋白含量达到最大值时，与其他刈割留茬高度差异显著（P<0.05）。青牧1号老芒麦的粗蛋白含量随着留茬高度的增加而增加，于CH8粗蛋白含量达到最大值16.23%；第2次割草，随留茬高度的增加，中华羊茅、冷地早熟禾、青牧1号老芒麦粗蛋白含量皆表现为先升高后降低，当留茬高度为CH4时，中华羊羊茅和冷地早熟禾粗蛋白最高，当留茬高度为CH6时，青牧1号老芒麦粗蛋白含量显著的高于其他留茬高度（P<0.05）；结果表明，中华羊茅、冷地早熟禾第2次刈割处理粗蛋白含量高于第1次刈割，留茬高度CH0，CH2和CH4表现最为突出，青牧1号老芒麦在留茬高度CH4和CH6表现相同的变化趋势，说明CH0，CH2和CH4刈割留茬高度增加了冷地早熟禾和中华羊茅的营养价值。同时也说明刈割不能增加青牧1号老芒麦的营养价值；此外，中华羊茅和青牧1号老芒麦的粗蛋白含量表现出高于冷地早熟禾的趋势（图4）。

图4不同刈割留茬高度处理下的禾草粗蛋白含量

Fig.4Variation of crude protein under different stubble heights

2.4不同刈割留茬高度对有机碳的影响

第1次刈割处理，不同刈割留茬高度对中华羊茅有机碳含量的影响表现为：CH2> CH8>CH6>CH0>CH4。对青牧1号总有机碳含量的影响表现为：CH4>CH8>CH6>CH0>CH2。冷地早熟禾总有机碳含量随着刈割留茬高度的增加而增加；第2次割草后，中华羊茅和青牧1号老芒麦总有机碳含量于留茬高度CH8最高，分别为422.9、413.87 g/kg。当留茬高度为CH6时，冷地早熟禾总有机碳含量最高（404.8 g/kg）。与首次割草相比较，第2次割草，中华羊茅和冷地早熟禾总有机碳含量整体表现为下降趋势，冷地早熟禾于留茬高度CH8下降最为明显，总有机碳含量下降了13.1%，但青牧1号老芒麦总有机碳含量略有上升的趋势（图5）。

图5不同刈割留茬高度处理下的有机碳含量

Fig.5Variation of organic carbon under different stubble heights2.5不同刈割留茬高度对中性洗涤纤维的影响

第1次刈割，3种禾草的粗纤维随着刈割留茬高度的升高呈现“V”型变化趋势，最大值皆出现于CH0、CH8，而且其粗纤维含量显著高于其他刈割留茬高度（P<0.05）；第2次刈割，3种禾草中性洗涤纤维含量随留茬高度的增加先增加后下降。留茬高度为CH6时，3种禾草中性洗涤纤维含量显著高于其他留茬高度（P<0.05，图6）。

综合分析，冷地早熟禾和青牧1号老芒麦第2次刈割的中性洗涤纤维的含量高于首次刈割，且冷地早熟禾的粗纤维含量高于中华羊茅和青牧1号老芒麦，说明冷地早熟禾适口性较差。

图6不同刈割留茬高度处理下中性洗涤纤维含量

Fig.6Variation of neutral detergent fiber under different stubble heights3讨论

刈割作为草地利用和适应环境的主要方式[12]，不仅影响草地生产力的维持和提高，还影响草地翌年的越冬率和再生性[13，14]。对东祁连山地区单播禾草草地进行刈割发现，随着刈割留茬高度的增加，第1次刈割草产量逐渐降低。3种禾草刈割前生长期较长，故第1次刈割草产量高于第2次刈割，加之首次刈割牧草均处于抽穗开花交替期，茎秆老化，增加了牧草的干重，而第2茬刈割时牧草为再生草，水分含量较多，草产量较低。这与张鲜花等[15]研究结果一致。

刈割是草地管理的重要措施，适当的刈割有利于日光进入禾草基层，抑制杂草，防治病虫害，使禾草健康生长，提高草地的利用效率和生产力。刈割留茬高度CH6和CH8因植物体残留的叶片可截留和汲取大量光能，促进光合作用的进行[16]，加之此刈割留茬高度能解除牧草的顶端优势及有性生殖，从而改变了牧草的生长及生殖模式[17]，促进了植物的快速增长，使其保持了相对较高的产量和生长速度。光的截留程度随着刈割留茬高度的增加而增加，使3种禾草的净生长高度随着刈割留茬高度的增加而增加。冷地早熟禾为密丛型、刈割后以生殖生长为主，茎的生长速度较快，中性洗涤纤维含量较高。青牧1号老芒麦作为疏丛型上繁草，刈割后再生能力受到明显抑制，产量有一定程度下降。中华羊茅是密丛型下繁草，刈割后叶片生长速率较快，再生速度较高。试验说明，中华羊茅宜建植放牧型人工草地，青牧1号老芒麦适合作为人工草地草种对退化草地进行改良，冷地早熟禾适宜进行草地的低茬刈割或放牧利用，抑制其生殖生長。

草地的牧草营养状况是牧草品质的重要因素，其高低直接会影响到草地的生产性能。而牧草的粗蛋白质（CP）、总有机碳（TOC）和中性洗涤纤维（NDF）含量是说明草地牧草质量的重要指标。中华羊茅、冷地早熟禾、青牧1号老芒麦3种禾草首次割草后，生长速度较快，第2次刈割前已进入拔节期，随着刈割留茬高度的增加，草地的茎叶比呈现先下降后增高的趋势，粗蛋白含量和中性洗涤纤维含量表现为先增高后降低。这与许能祥等[18]观点不一致，他认为年刈割2次与年刈割1次相比叶茎比增加，NDF含量下降，CP含量上升。这主要是因为刈割留茬高度的不同所致。牧草刈割后再生消耗大量贮藏的非结构性碳水化合物，禾草生长初期非结构性碳水化合物迅速下降，中华羊茅、冷地早熟禾再生草的总有机碳含量下降这与廖伟彪等[19]的观点一致。本研究中青牧1号老芒麦作为疏丛型上繁草割草后生殖枝生长迅速，总有机碳含量有上升的趋势。

试验的3种3龄禾草虽同时建植，但表现出不同的生育时期（表1）。冷地早熟禾返青早，抽穗快，生长迅速，但青牧1号老芒麦表现出较为滞后的生育时期，从返青期到抽穗期皆表现出比冷地早熟禾迟15 d的生育期。对于东祁连山高寒地区15 d气候变化大，牧草的营养价值受之影响较为明显[20]。选择相同时间对禾草地进行刈割目的是为了防止该地区禾草地按生育期刈割时，忽略气候因素的综合影响。

4结论

研究不同刈割留茬高度对多年生禾草地的改良效果发现，中华羊茅总草产量随留茬高度的增加先增加后降低，于CH6达到最大草产量，为233.36 g/m2，显著高于其他留茬高度（P<0.05）。冷地早熟禾和青牧1号老芒麦的产草量随留茬高度的增加呈现先降低后增加的趋势，分别于CH6和CH0达到最大值，其中冷地早熟禾为197.69 g/m2，青牧1号老芒麦为236.11 g/m2；第1次刈割，随着留茬高度的增加，3种禾草草产量逐渐降低，第2次刈割草产量呈现先增加后降低的趋势，第1次刈割草产量高于第2次刈割；2次刈割后，3种禾草的粗蛋白含量、再生草的生长速度随留茬高度的增加先增加后降低，在留茬高度CH6达到最大值，中华羊茅、冷地早熟禾和青牧1号老芒麦3种禾草的最大粗蛋白含量分别为16.65%，11.86%和16.51%；3种禾草首次割草后，粗纤维含量随留茬高度的增加呈现先降低后增加的趋势，第2次割草粗纤维含量呈现相反的趋势，且在相同的留茬高度下，第2次割草粗纤维含量高于首次割草。3种禾草第1次割草，有机碳含量变化趋势不明显，第2次割草有机碳含量随刈割留茬高度的增加而增加。3种禾草刈割后，留茬高度为CH6和CH8的草产量、粗蛋白含量、再生速度以及有机碳含量均高于其他刈割留茬高度，而粗纤维含量低于其他留茬高度。结果表明，刈割留茬高度CH6和CH8使供试牧草保持了较高的生产力和营养品质。

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Effect of different stubble heights on grass yield

and quality of 3 graminious forages

LIU Hao-dong，CAO Wen-xia，XU Chang-lin，LI Wen，

LI Xiao-long，ZHANG Xiao-jiao

（College of Pratacultural Science，Gansu Agricultural University/Key Laboratory of Grassland

Ecosystem，Ministry of Education/Pratacultural Engineering Laboratory of Gansu Province/

Sino-U.S.Centers for Grazingland Ecosystem Sustainability，Lanzhou 730070，China）

Abstract：The comprehensive influence of different stubble heights （0 cm，CH0；2 cm，CH2；4 cm，CH4；6 cm，CH6；8 cm，CH8） on forage yield and quality of 3 graminious forages were studied.The results indicated that with the raising of stubble height，the forage yield of Festuca sinensis increased firstly and then reduced，and it was contrary to Poa crymophila and Elymus sibiricus cv Qinghai No.1.The maximum forage yields of F.sinensis and P.crymophila were 233.36 g/m，197.69 g/m respectively in CH6.The maximum forage yield of E.sibiricus cv Qinghai No.1 was 236.11 g/min CH0.In the first cutting，the forage yield gradually reduced along with the increasing of stubble height，the regeneration rate and crude protein content increased firstly and decreased subsequently，and it was contrary to the content of neutral detergent fiber.In the second cutting，the forage yield，the contents of crude protein and neutral detergent fiber increased firstly and decreased subsequently，and the peak values were obtained in CH6.The content of total organic carbon had the peak value in CH8.The variation of regeneration rate was not obvious.The productivity and quality of forage were higher in CH6 and CH8.

Key words：perennial graminious forage；stubble height；forage yield；forage quality