华北地区紫花苜蓿适宜刈割物候期及留茬高度的研究

侯美玲，刘庭玉，孙 林，尹 强，荣 磊，王志军

(1.内蒙古农业大学生态环境学院，内蒙古呼和浩特 010019；2.内蒙古民族大学农学院，内蒙古通辽 028000；3.中国农业科学院草原研究所，内蒙古呼和浩特 010019；4.内蒙古巴彦淖尔市临河区畜牧局，内蒙古巴彦淖尔 015000；5.内蒙古自治区草原勘察规划院，内蒙古呼和浩特 010051)



华北地区紫花苜蓿适宜刈割物候期及留茬高度的研究

侯美玲1，刘庭玉2*，孙 林1，尹 强3，荣 磊4，王志军5

(1.内蒙古农业大学生态环境学院，内蒙古呼和浩特 010019；2.内蒙古民族大学农学院，内蒙古通辽 028000；3.中国农业科学院草原研究所，内蒙古呼和浩特 010019；4.内蒙古巴彦淖尔市临河区畜牧局，内蒙古巴彦淖尔 015000；5.内蒙古自治区草原勘察规划院，内蒙古呼和浩特 010051)

研究不同物候期及不同刈割留茬高度下对紫花苜蓿生产性能指标、营养成分指标及根系生长指标的影响，可为优质苜蓿青干草的适时刈割及奶业安全、高效生产的技术指标的确定提供有效依据。在不同的物候期，即现蕾期(50%植株现蕾),初花期(10%植株开花)和盛花期(50%植株开花)，刈割频率分别为3次、2次、1次，刈割留茬高度分别为2-5cm，5-8cm，8-10cm情况下对试验地苜蓿进行刈割，每个试验组均设置3个重复。综合考虑苜蓿的生长特性、营养指标及根系生再生情况，在刈割物候期为现蕾期时苜蓿鲜草产量达最大，平均值为52216.51kg·hm-2；初花期苜蓿全年干草产量达最大，平均值为11630.84kg·hm-2；在不同刈割频率下，其CP含量、CP产量在现蕾期达到最大，分别为20.37和163.4kg·hm-2，而RFV现蕾期比盛花期高出11.12个百分点；在留茬高度为5-8cm时，苜蓿全年干草产量最高(P>0.05)，为16279.95kg·hm-2，再生相关系数最大出现在留茬高度为8-10cm时，为0.9401。紫花苜蓿的最适刈割物候期为现蕾期至初花期，刈割频率以3次为宜，留茬高度为5-8cm，末次刈割时留茬高度为8-10cm时有利于其安全越冬及有效增加其分枝数。

紫花苜蓿；刈割物候期；留茬高度

紫花苜蓿(MedicagosativaL.)起源于以伊朗为中心的近东和中亚地区〔1〕，优质的苜蓿青干草应为在适宜的物候期刈割、颜色青绿且叶片丰富、杂质较少、具特殊芳香气味、含水量在18%以下，蛋白质含量在18%以上。20世纪以来，随着社会的进步和科技的创新，一些发达国家的农业总产值中草地畜牧业约占其50%，有的甚至高达80%〔2-4〕。近年来，随着我国畜牧业的不断发展，特别是舍饲养殖业的兴起，对苜蓿的需求量逐年增多，促使苜蓿产业化规模发展进一步加快。实现苜蓿产业化发展的必经之路是运用现代生产技术进行专业化、商品化生产，且随着我国奶业的快速发展和奶业生产安全问题的出现，迫切需要苜蓿产业的快速发展〔5-7〕。我国苜蓿草贸易产品主要是苜蓿干草、苜蓿草粉及颗粒，进口量远远大于出口量，其中苜蓿干草占进口总量的80%以上，草粉及颗粒占出口总量的50%左右，国际依存度越来越高，对国内苜蓿产业造成巨大冲击〔8〕。华北地区是我国最主要的奶牛优势产区，同时也是优质饲草主产区，目前苜蓿种植面积已达到80万hm2，占全国苜蓿种植总面积的1/5，成为我国苜蓿饲草主要产区。“十二五”以来华北地区大力发展节水灌溉紫花苜蓿人工草地种植模式，在有效治理草地退化沙化，实现畜牧业可持续发展等方面取得了较好的成效。

苜蓿适时收获技术包括适宜刈割的物候期、刈割次数和刈割留茬高度等〔9〕，这些过程都对苜蓿草产品质量、产量及再生性产生影响。Sheaffer (2000)及Llovera(1998)研究表明，苜蓿现蕾期刈割比盛花期刈割产量、干物质与相比下降了18%，但其粗蛋白(CP)、可消化物(IVDMD)则分别升高了7.9%和5.6%〔10〕。初花期叶蛋白含量显著高于其他刈割时期，而叶粗纤维含量随着生长时期延长显著提高〔11〕。常春(2013)指出，刈割次数对苜蓿草产量、品质和再生性的影响很大，苜蓿的产草量与其营养物质含量呈明显的负相关，苜蓿处于生长前期，拥有较高的营养价值却得到较低的产草量；而处于生长后期时，拥有较高的产草量却得到较低的营养价值〔12〕。适宜的留茬高度应根据苜蓿品种的生物学特性和管理水平而定〔13〕，留茬过高，草产量及干草营养价值降低〔14〕；留茬过低，虽然当年或当茬草产量增加，但会减弱苜蓿植株生活力，持续低茬刈割会使苜蓿草地急剧衰退〔15，16〕。苜蓿刈割次数与品种特性、当地气候、生长季长短、灌溉措施等有关〔17-18〕。

1 材料与方法

1.1 试验地点与材料

试验地点为华北地区代表性样地-科尔沁沙地，试验样地位于赤峰市阿鲁科尔沁旗绍根镇巴彦尔草业(E120°22′,N43°37′)，试验地属中纬度温带半干旱大陆性季风气候区，年平均气温5.5℃，年平均积温2900～3400℃。春季温差大，夏季温热雨集中，秋高雨少霜期早，冬季漫长而寒冷。日照充足，无霜期95～140d，年平均降水量300～400mm。试验材料采为-“金皇后”紫花苜蓿(MedicagosativaL.cv.GoldenEmpress)。

1.2 试验方法

试验方法采用田间随机区组试验法，在试验田随机选取具有代表性的样方，样方面积16m2(4m×4m)/个，供试苜蓿每年刈割3次，选取三个物候期梯度，即现蕾期(50%植株现蕾),初花期(10%植株开花)和盛花期(50%植株开花)。人工刈割最后一次刈割在9月3日。刈割前测定各小区苜蓿株高，刈割后取样测定生产性能指标及营养指标。

初花期对苜蓿进行人工刈割，设3个留茬高度，分别为：2～5cm、5～8cm、8～10cm，3个重复/处理。干燥方法为田间自然晾晒，刈割前测定各小区苜蓿株高，刈割后收集样品带回试验室测定营养指标及生产性能指标。

1.3 测定指标

1.3.1 生产性能指标：鲜草产量、干草产量、鲜干比

株高的测定：苜蓿刈割前，在地势平坦的样地里随机测定10株苜蓿的生长自然高度，计算其平均值。

草产量的测定：各个处理的小区或样方内的苜蓿刈割后，称量苜蓿鲜草重量，将所有茬次苜蓿鲜草重量相加并换算为亩产即为鲜草产量；在每一茬鲜草中随机取约500g样本，称重后放入65℃烘箱中烘干48h，测定其干重，目标含水量为12%，利用下面公式计算鲜干比，再换算为干草产量。

鲜干比=鲜样重量/烘干重量〔19〕

(1)

1.3.2 营养指标

干物质(DM)、粗蛋白(CP)、粗灰分、中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤纤维(ADF)、RFV(相对饲用价值)

分别对苜蓿的每一茬草取样约500g测定各项营养指标，所得数据取其平均值作为苜蓿总的营养指标数值。

DM的测定：将样品烘干至恒重，测定干重，计算干物质含量。

CP的测定：CP利用FOSS Kjeltec 8400全自动凯氏定氮仪进行测定。

WSC的测定：WSC采用蒽酮-硫酸比色法测定〔20〕。

ADF和NDF利用FOSS Fibertec 2010全自动纤维分析系统进行测定。

饲用价值是根据相对饲用价值(RFV)来综合评价的，它是由已测的NDF和ADF计算得出的。RFV的计算〔21〕见公式2～4。

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

(2)

DDM(%DM)=88.9-0.779×ADF(%DM)

(3)

RFV=DMI×DDM/1.29

(4)

1.3.3 根系形态变化及营养指标

根体积、根干重、根粗蛋白、根总糖

各试验小区在苜蓿越冬前取其根部样本，长60cm、宽60cm、深40cm，3次重复。用排水法〔22〕测定根系体积，取样后65℃烘箱中烘干至恒重，测量根部干重，粉碎成草粉，CP利用FOSS Kjeltec 8400全自动凯氏定氮仪进行测定，总糖含量用3,5-二硝基水杨酸法〔23，24〕测定。

1.4 数据处理

本论文中表和数据的前期处理均利用Microsoft Office Excel 2007软件进行，利用SAS9.0统计软件对测试结果进行单因素方差分析，差异显著则进行Duncan氏多重比较〔25，26〕。

2 结果与分析

2.1 确定适宜刈割的物候期

2.1.1 刈割物候期对苜蓿生长特性及产草量的影响

苜蓿产量能够有效反映苜蓿种植经济价值和效益，而苜蓿的株高能够反映草产量的高低，对不同刈割物候期苜蓿测定其全年产草量、株高进行测定得出表1。

表1 不同刈割物候期对苜蓿生长特性及产草量的影响

注：同列数字后肩注不同字母表示差异显著(P<0.05)，肩注相同字母表示差异不显著(P>0.05)。

由上表可得，在不同物候期刈割苜蓿，其生产性能其会呈现出较大的差异，苜蓿的全年鲜草产量差异显著(P<0.05)且随生育期的延长而减少，苜蓿鲜草产量在不同生育期的高低顺序为：现蕾期﹥初花期﹥盛花期，在现蕾期达苜蓿鲜草产量最大，平均值为52216.51kg/hm2；苜蓿的全年干草产量随生育期的延长呈现先升高后降低的趋势，在不同物候期刈割苜蓿全年干草产量差异显著(P<0.05)，产量的大小顺序为：初花期﹥现蕾期﹥盛花期，在初花期苜蓿全年干草产量达最大，平均值为11630.84kg/hm2。苜蓿全年鲜草产量差异显著(P<0.05)，在不同生育期苜蓿鲜干比差异显著(P<0.05)，高低顺序为：现蕾期﹥初花期﹥盛花期，鲜干比的峰值出现在现蕾期，平均值为4.51。苜蓿株高在盛花期达最大，分别比现蕾期和初花期高8.47和8.26cm。从苜蓿鲜草及干草全年的产草量的角度来考虑，在最大鲜草产量出现在现蕾期，最大干草产量出现在初花期，若仅从产量的角度上来看，苜蓿的最适刈割期为现蕾期至初花期。

2.1.2 刈割物候期及刈割频率对营养指标的影响

在不同生长发育时期刈割苜蓿后，测定苜蓿全年各茬次在不同刈割期、不同茬次的营养成分，取其平均值，得出表2。

表2 不同刈割物候期对苜蓿主要营养指标的影响

注：同列数字后肩注不同字母表示差异显著(P<0.05)，肩注相同字母表示差异不显著(P>0.05)。

由上表可得，在不同物候期刈割苜蓿，其主要营养指标会有所不同。其CP含量、CP均差异显著(P<0.05)，DM含量、茎叶比均差异显著(P<0.05)且从现蕾期至盛花期均逐渐增加，其可能原因为苜蓿体内水分含量在生长初期较多，干物质积累较少。在不同物候期苜蓿ADF和NDF均差异显著(P<0.05)，ADF产量的高低顺序均为：现蕾期﹥初花期﹥盛花期，在不同物候期苜蓿NDF产量的高低顺序均为：初花期﹥盛花期﹥现蕾期；茎叶比在盛花期达到最大，为1.09；而RFV现蕾期比盛花期高出11.12个百分点，若仅获得较高粗蛋白这一点出发，在现蕾期至初花期对紫花苜蓿实施刈割。

2.1.3 刈割物候期对苜蓿越冬前根系营养指标及生长特性的影响

苜蓿的安全越冬及第二年的再生需要根提供营养物质，在不同物候期及刈割频率下刈割苜蓿，测定越冬前苜蓿根的的CP含量、WSC含量、体积及干重，得出表3。

表3 不同刈割物候期对苜蓿越冬前根系营养指标及生长特性的影响

注：同列数字后肩注不同字母表示差异显著(P<0.05)，肩注相同字母表示差异不显著(P>0.05)。

据上表可知，不同物候期对苜蓿越冬前根系营养指标及生长特性的影响差异显著(P<0.05)，在盛花期刈割CP含量和WSC含量达到最高，分别为168.24%和508.27%；体积和根的干重的高低顺序为：初花期﹥现蕾期﹥盛花期，其出现的原因根系生长在后期受到了限制，故根系营养指标及生长特性均在结荚期降到最低，为有利于根的越冬和再生或在初花期进行刈割。

2.2 确定适宜刈割的留茬高度

2.2.1 不同留茬高度对苜蓿生长特性及产草量的影响

根据设置的刈割留茬高度梯度，刈割试验样地内的每茬次苜蓿后测产，得出表4。

表4 不同刈割物候期、不同刈割频率对苜蓿生长特性及产草量的影响

注：同列数字后肩注不同字母表示差异显著(P<0.05)，肩注相同字母表示差异不显著(P>0.05)。

由表4得出，刈割留茬高度对苜蓿全年干草产量影响差异显著(P<0.05)，留茬高度为5-8cm时苜蓿全年干草产量最高(P>0.05)，为16279.95kg/hm2。其主要原因是苜蓿刈割留茬较高时，含有大量干物质的植株下部未被收获而影响其当茬草产量，同时旧茬也会在一定程度上抑制再生草的生长，再生草产量会受到一定影响；当留茬过低时，虽然当茬草产量较高，但是由于刈割破坏了生长点，导致再生能力减弱，存活力下降，再生草的产量也会受到影响，总产量明显下降。结果表明，若仅考虑草产量，则适宜刈割留茬高度为5-8cm。

2.2.2 刈割留茬高度对营养指标的影响

根据设置的刈割留茬高度梯度，刈割试验样地内的每茬次苜蓿后测定其CP、ADF及NDF的含量。

表5 不同刈割留茬高度对苜蓿主要营养指标的影响

注：同列数字后肩注不同字母表示差异显著(P<0.05)，肩注相同字母表示差异不显著(P>0.05)。

如表5所示，不同刈割留茬高度对苜蓿营养成分的影响差异显著(P<0.05)，DM含量及鲜茎叶比随刈割留茬高度增加面降低，但CP含量则与留茬高度呈正相关趋势，再生草和全部茬次苜蓿的CP含量分别在留茬高度为8-10cm和5-8cm达到最大值，随着留茬高度的增加，苜蓿ADF含量和NDF含量逐渐降低。出现这些变化的原因可能是当留茬高度较高时，刈割的部分为植株上部叶片含量较多的部分，因而CP含量相对较高，ADF含量和NDF含量相对较低。而CP产量则无规律。其出现的原因可能是刈割留茬较高，刈割掉的株顶部的大量叶片中含有比较少的干物质，较多的水和蛋白质，因此，最适刈割留茬高度为5-8cm。

2.2.3 刈割生长时间对苜蓿分枝性能的影响

分别在不同生长时间，间隔2d记录苜蓿在38d内的再生分枝数，得出表6。

表6 不同生长时间对苜蓿分枝性能的影响

表7 苜蓿再生分枝数与再生天数的相关性表

由表6和表7，利用单因素相关性分析，得出苜蓿的再生分枝数与再生天数呈对数相关，且苜蓿的再生相关系数随着留茬高度也呈正相关，再生相关系数最大出现在留茬高度为8-10cm时，为0.9401。若仅从留茬高度对再生性能考虑，适当提高留茬高度有利于苜蓿的再生。

3 讨论与结论

苜蓿的刈割物候期、刈割频率、刈割留茬高度均会影响苜蓿产量、营养品质及再生性能。苜蓿中粗蛋白在现蕾-初花期为18%以上，随后将逐渐，为了收获得到高品质的苜蓿，则需在最短时间内完成收获〔27〕。过早进行收获，植株体内的水分、蛋白质、胡萝卜素、矿物质及含量较高，适于饲喂但单位面积的草产量较低，较晚收获，则蛋白质、胡萝卜素、矿物质含量减少，纤维性物质含量增加，严重影响适口性。Lamb和Henjum(2000)认为苜蓿最适宜刈割时期是在第一朵花出现至10%植株开花〔28〕刈割较好，此时营养物质含量与产草量均较高，再生性好〔29〕，Patil(2003)也认为紫花苜蓿的初花期为其最适刈割期〔30〕，此时进行刈割可获得较高的鲜草产量，本试验结果与国内外学者的研究结果一致。

张秀萍〔31〕的研究表明，合理的刈割次数能够有效地增加苜蓿的产量，但过度刈割会导致不利于养分的累积，使越冬死亡率升高；王栋(2003)试验表明，1年内进行5次刈割与进行3次刈割相比，降低了株高，影响翌年产草量〔32〕。单贵莲等(2012)研究表明，返青率随着刈割次数的增加而下降〔33〕。苜蓿的刈割次数与不同地区的降雨量、积温、灌溉条件及生长季长短及等因素均有关系，应根据苜蓿的植株品种、生长发育阶段及生理特性等来确定其具体适宜的刈割次数。

如Smith〔34〕的研究结果所示，过低的刈割留茬高度会影响碳水化合物的积累，进使其再生能力下降，过高的刈割留茬高度则会对第二年的返青产生阻碍；于辉(2010)研究发现，单株重、植株高度、分枝数均随刈割次数增加而减少，进行导致产量下降〔35〕，本文最终确定最适留茬高度为5-8cm，与上述学者观点基本吻合。

本试验采用田间小区试验的方法，从苜蓿的刈割物候期、刈割频率、刈割留茬等方面进行了探讨，研究了上述因素对苜蓿生长性能、营养指标、再生性能等方面的影响，华北地区苜蓿的最适刈割物候期为现蕾期至初花期，最适刈割留茬高度为5-8cm，末次刈割时留茬高度为8-10cm时有利于其安全越冬及有效增加其分枝数。

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Shan Guilian, Xue Shiming, GuoPan, et al. Effect of cutting stage and drying method on hay quality of alfalfa〔J〕.Chinese Journal of Grassland,2012, 34(3):28-33. (in Chinese)

Study on mowing Phenophase and Stubble Height of Alfalfa Hay in north China

Hou Meiling1, Liu Tingyu2*, Sun Lin1, Yin Qiang3, Rong Lei4,Wang Zhijun5

(1.The College of Ecology and Environmental Science , Inner MongoliaAgriculture University,Hohhot Inner Mongolia, 010019;2.The College of Agronomy, Inner Mongolia University for the Nationalities, Tongliao,InnerMongolia, 028000;3.Institute of Grassland Research of CAAS, Hohhot , Inner Mongolia, 010010;4.Inner Mongolia Bayinnaoer city LinHe district bureau of animal husbandry,Bayinnaoer, Inner Mongolia, 015000；5.Inner Mongolia Autonomous Region Grassland and Planning Institute ,Hohhot , Inner Mongolia, 010051)

This experiment was designed to explore the effect of mowing phenophase and mowing stubble height of alfalfa in the district of main production in Chifeng, China , in order to provide the appropriate time of high-quality alfalfa green haythe safety of dairy industry and the efficient production of technical indexes. In different phenological phase, namely the budding stage (50% plant budding), initial bloom stage (10% plant flowering), full-bloom stage (50% plant flowering) and pod-setting stage (50% plant podding), mowing frequency respectively 4, 3, 2, 1, mowing stubble height respectively 2-5 cm, 5- 8 cm, 8-10 cm cases to mowing the tested alfalfa, each group were set up three repetition. Considerate the growth characteristics, nutritional indices and root regeneration, in mowing phenological period for budding period when the alfalfa grass yield reaches maximum, with a mean of 52216.51 kg/ hm2; the largest throughout the year was reached in Early flowering period , with a mean of 11630.84 kg/ hm2; Under the different mowing frequency, the maximum of CP content, CP yield was reached in budding period, respectively 20.37 kg/ hm-2and 163.4 kg/hm-2, and the RFV of budding period was 11.12% higher than the coated; the highest alfalfa hay yield throughout the year was reached in the stubble height is 5 -8 cm, with a mean of 16279.95 kg/ hm2(P> 0.05), and the renewable correlation coefficient of the largest in stubble height of 8 to 10 cm, with a mean of 0.9401. The appropriate time of high-quality alfalfa is the budding period to the early onset of flowering, mowing frequency with 3 advisable, stubble height is 5- 8 cm, at the end of the time when mowing stubble height of 8-10 cm for its safety overwintering and have to increase its number of branches in north China.

alfalfa; mowing phenophase; mowing stubble height

S551+.7

A

2095—5952(2016)02—0043—09

2016-03-10

国家自然科学基金项目-“苜蓿干草捆在不同时空条件下贮藏机制的研究”(31360585)

侯美玲(1988-)，女，内蒙古赤峰人，博士，主要从事饲草料加工与贮藏研究。

刘庭玉E-mail:lty_nmd@sina.com