平茬时期与留茬高度对宁夏荒漠草原柠条营养成分和再生的影响

2017-03-23周静静马红彬1蔡育蓉谭松伟王占军

西北农业学报 2017年2期

周静静，马红彬1,，蔡育蓉，朱旭，谭松伟，段强，王占军

(1.宁夏大学西北土地退化与生态恢复国家重点实验室培育基地，银川 750021；2.宁夏大学农学院，银川 750021；3.宁夏农林科学院荒漠化治理研究所，银川 750001)

周静静2，马红彬1,2，蔡育蓉2，朱旭2，谭松伟2，段强2，王占军3

以宁夏荒漠草原的人工柠条林带为对象，研究不同月份平茬和留茬高度为0、5、10和15 cm对柠条营养成分及再生性能的影响。结果表明，各个生育期内，柠条蛋白质、粗脂肪、酸性洗涤纤维、中性洗涤纤维和粗灰分质量分数呈现波动变化，其中粗蛋白质量分数变幅为11.19%～15.38%，6月最高。留茬高度对柠条当年再生速度、分枝数、地上生物量无显著影响；留茬0 cm植株地径的日增量和冠幅最高，留茬15 cm最低；返青率随着留茬高度的增加而降低。5、6月平茬柠条的再生速度、冠幅增量、地径增量和萌枝长增量显著好于其他月份平茬，返青率以5-7月平茬柠条较高。研究认为，从饲用营养成分和柠条再生考虑，宁夏荒漠草原柠条最佳平茬时期为6月，高度为齐地平茬。

荒漠草原；柠条；留茬高度；平茬时期；再生性能；营养成分

宁夏荒漠草原地处干旱与半干旱农牧交错区，生态环境脆弱，是宁夏重要的畜牧业生产基地和中国两屏三带生态建设关键区域。近年来，在实施生态建设项目中，宁夏荒漠草原上补植大量带状柠条(Caraganakorshinskii)灌木林，这些柠条灌木林为荒漠草原地区防风固沙、保持水土做出贡献[1]。目前，宁夏全区柠条资源面积已达44.60万hm2，地上部总生物量达77.03万t[2]，其中，位于荒漠草原的盐池县分布13万hm2左右，占全县总土地面积的18.19%[3]。

柠条属于豆科锦鸡儿属的旱生沙生灌木，既是防风固沙造林中的重要灌木树种[4]，也是一种重要的饲料资源，其营养丰富，花期粗蛋白质量分数达11.21%～36.27%，可做饲料[3]。柠条按其经济生长期计算，必须3～5 a进行1次平茬复壮、抚育管理，才能保证其良好的生长趋势，促进生物量的积累，否则将会出现逐步退化甚至枯死的现象。饲草资源不足是中国畜牧业发展的制约因素之一。如能将柠条资源科学饲用，对缓解畜牧业饲料不足、维持生态平衡具有重要意义。

适宜的留茬高度和刈割次数对植物的持续生长具有重要意义[5-6]。平茬(刈割)作为灌木更新的方式，可促进灌木萌蘖分枝、茎叶生长，具有更新复壮株丛、延缓衰老的作用[7]，因而在中国很多地方的人工灌木林管理中广泛应用。近年来，一些学者对柠条平茬更新复壮技术进行研究，取得一定的成果[8]。生长30 a的老龄柠条林平茬后第5年的生物量及生物量的年均增长量均远高于未平茬老龄林[9]。常春[10]研究发现，生长季刈割的柠条营养物质质量分数更高，柠条生长季刈割的最适留茬高度为 2～4 cm，太低或太高均不利于枝条的分蘖与再生。张瑜等[11]建议中国西北地区柠条林应该进行平茬利用，对退化老龄柠条林更需要进行平茬复壮，平茬周期至少需要5 a，留茬高度控制在5 cm左右，但也有研究认为，从营养物质质量分数考虑，柠条以3 a为1个平茬周期最好[12]。综上可见，由于立地条件不同，生产中柠条平茬时期和留茬高度存在较大差异，需要根据实际情况确定。目前，有关宁夏荒漠草原柠条的科学平茬技术还未见系统报道。因此，开展宁夏荒漠草原柠条平茬时期和留茬高度对柠条营养成分和再生性能的影响，确定柠条最佳收获期和留茬高度，对宁夏荒漠草原生态建设和柠条的科学饲用具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验区位于宁夏盐池县花马池镇十六堡新村荒漠草原(37°49′N，107°30′E)，该地具有干旱与半干旱农牧交错区的生态和生产特征。气候属于典型的中温带大陆性气候，年均气温7.6 ℃，≥0 ℃的年积温3 430.3 ℃·d，年降雨量290 mm，7- 9月降水量约占全年降水量的60%以上。年蒸发量为2 131.8 mm，无霜期162 d左右。地带性土壤为淡灰钙土，质地沙壤和粉沙壤。地带性植被为荒漠草原，植被以旱生和中旱生植物为主。主要分布有柠条(Caraganakorshinskii)、牛枝子(Lespedezadavurica)、赖草(Leymussecalinus)、猪毛蒿(Artemisiascoparia)、砂珍棘豆(Oxytropispsamocharis)、大戟(Euphorbiapekinensis)、猪毛菜(Salsolacollina) 、狗尾草(Setariaviridis) 、蒺藜(Tribulusterrester)、蒙古虫实(Corispermummongolicum)等植物。试验区柠条为退耕还林工程种植，呈带状分布在荒漠草原，种植时间为2003年，柠条带宽4 m，间距6 m，长约1 000 m。

1.2 试验设计

在试验区选择地形、土壤、植被和生长状况一致的柠条灌木林作为研究对象。在2015年3-11月的每月中旬，随机在试验区内选择1带柠条用背负式割灌机进行平茬，平茬高度均为 0 cm(齐地平茬)，3 次重复(共 3 带)，然后将平茬下的柠条拉回附近饲草厂进行揉丝。2015年5月底，在样地内设置0、5、10和15 cm 4 种留茬高度进行平茬，每个留茬高度 3 次重复。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 不同平茬时期下柠条的营养成分将每月中旬饲草厂揉丝后的柠条粉混匀后取1 kg左右带回实验室，在65 ℃下烘至质量恒定，然后用四分法取200 g粉碎后测定其干物质、粗蛋白、粗脂肪、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维和无氮浸出物的质量分数[13-14]。

1.3.2 不同留茬高度下柠条的再生性对5月底不同留茬高度的处理，平茬后每间隔1个月在每个留茬高度处理中随机测定再生柠条的株高(自然高度)、冠幅、地径、萌枝长(新枝伸直长度)，当年生长季结束后(10月底)统计分枝数和生物量，翌年4月上旬观测平茬后柠条的返青率，其中生物量和返青率3次重复，其他10次重复。

1.3.3 不同平茬时期下柠条的再生性在生长季结束后(10月底)和翌年4月上旬，在3-11月每月中旬平茬的柠条处理中选择5-9月平茬的柠条，调查其再生性状，调查项目和方法同“1.3.2”。

1.4 数据分析

用Excel进行数据统计、计算并制图，用DPS7.05软件进行统计分析，结果用“平均值±标准误”表示。

2 结果与分析

2.1 不同平茬时期的柠条营养成分

由表1可知，3-11月，柠条干物质质量分数变幅为92.39%～95.90%，粗蛋白质量分数变幅为11.19%～15.38%，粗蛋白、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维、粗脂肪和粗灰分质量分数每月间差异较大(P<0.05)，且变化各异。粗蛋白质量分数随着生育期的延长呈先增长后下降再增长的趋势，6月达到最高，8月最低(P<0.05)。粗脂肪质量分数在10月最高，6月最低；酸性洗涤纤维的质量分数在11月最高，中性洗涤纤维质量分数在4、5、7、9月较低(P<0.05)，粗灰分质量分数在3月显著高于其他月(P<0.05)。

2.2 留茬高度对柠条再生性能的影响

2.2.1 留茬高度对再生速度的影响从图1可以看出，6月，各留茬高度下柠条的再生速度没有显著差异(P>0.05)；7月，留茬15 cm的再生速度显著高于留茬5 和10 cm(P<0.05)，留茬0、5和10 cm间差异不显著(P>0.05)；8月，留茬5 cm再生速度最低(P<0.05)；9月气温下降，各处理的再生速度均降低，其中留茬15 cm的再生速度最低(P<0.05)。从6-10月平均再生速度看，留茬高度对柠条的再生速度影响的差异不显著(P>0.05)。

2.2.2 留茬高度对地径日增长量的影响由图2可知，整体上，6月地径日增长量最大，7月增长量最低，这可能与柠条生长过程中营养物质向根部或地上部转移的多少有关。从每个月的增长状况来看，6、8和9月地径日增长量在不同留茬高度下差异不显著(P>0.05)；7月留茬0 cm地径增长量显著高于留茬10 cm(P<0.05)，其他处理间无显著差异；10月留茬0 cm地径增长量最高(P<0.05)。6-10月，地径日增长量总体表现为留茬0 cm>5 cm>10 cm>15 cm，留茬0 cm显著高于15 cm(P<0.05)。

表1 不同平茬时期柠条的营养成分Table 1 Nutritional ingredients of Caragana korshinskii in different stubble periods %

注：同列不同字母表示差异显著(P<0.05)。下同。

Note：Different letters in the same column mean significant difference (P<0.05).The same as below.

不同字母表示差异显著(P<0.05)，下同。Different letters mean significant difference (P<0.05),the same as below.

图2 不同留茬高度下柠条地径的日增量Fig.2 Diameter of Caragana korshinskii in different stubble heights at ground increment per day

2.2.3 留茬高度对萌枝日增量的影响由图3可知，6月，留茬15 cm的柠条萌枝日增量显著高于其他留茬处理(P<0.05)。7月，留茬5 cm的柠条萌枝日增量最高，8-10月，各留茬处理下的柠条萌枝增长量差异不显著(P>0.05)。从6-10月来看，各留茬高度间萌枝长日增量无显著差异(P>0.05)。

图3 不同留茬高度下柠条萌枝长的日增量Fig.3 Sprouting length increment of Caragana korshinskii in different stubble heights per day

2.2.4 留茬高度对冠幅、分枝数、生物量和返青率的影响由表2可知，在生长季结束时，冠幅的大小依次为：留茬5 cm> 10 cm> 0 cm> 15 cm，留茬高度5 cm的柠条冠幅显著大于留茬15 cm的柠条(P<0.05)。分枝数和地上生物量各处理间无显著差异(P>0.05)。翌年返青率表现为留茬0 cm> 5 cm>10 cm>15 cm，留茬0 cm柠条的返青率显著高于留茬10 cm和留茬15 cm(P<0.05)。

表2 不同留茬高度下柠条的冠幅、分枝数、生物量和返青率Table 2 Crown size,branch number,biomass and reviving rate of Caragana korshinskii in different stubble heights

2.3 平茬时期对柠条再生性能的影响

从表3可看出，生长季结束时，再生速度和冠幅增量以5、6月平茬的柠条较高，9月平茬的最低，7和8月居中(P<0.05)。地径日增量表现为5、6、7和8月平茬的柠条无显著差异(P>0.05)，9月平茬的柠条显著低于其他月。萌枝长日增量表现为：5、6月平茬柠条显著高于7、8、9月平茬的柠条(P<0.05)，分枝数呈现8、9月平茬的柠条低于5、6月平茬的柠条(P<0.05)。返青率表现为随平茬月份的增加而降低，5、6和7月平茬的柠条返青率显著大于8和9月平茬的柠条，9月平茬的柠条最低(P<0.05)。

表3 不同平茬时期下柠条的再生情况Table 3 Regeneration of Caragana korshinskii in different stubble periods

3 讨论

3.1 不同平茬时期和柠条营养成分

试验区柠条在4月上旬开始萌芽，5月上旬初花，6月进入盛花期，6月下旬幼果形成，7月种子开始成熟，10月中后期枯黄。本研究中，3-11月，柠条粗蛋白、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维、粗脂肪和粗灰分质量分数随着生育期延长波动，并未表现明显的一致规律。其中蛋白质质量分数变幅为11.19%～15.38%，以 6 月中旬粗蛋白质量分数最高，这与弓剑[15]测得的柠条粗蛋白质量分数以开花期最高，达16.43%的结果一致。本研究发现，6月是宁夏荒漠草原柠条旺盛生长期，此时柠条嫩枝量和叶量大，加工的饲料质量较好[16]。从粗蛋白质量分数考虑，试验区柠条在开花期为最适利用时期。

3.2 留茬高度和柠条再生性能

在晋西北老龄柠条林复壮技术研究中发现，柠条生长季刈割的最适留茬高度为 2～4 cm，太低或太高均不利于枝条的分蘖与再生[11]。本研究中，0、5、10和15 cm留茬高度下，平茬当年柠条的再生速度、分枝数、地上生物量无显著差异；地径日增量和冠幅以留茬0 cm最高，留茬15 cm最低；返青率以留茬0和5 cm较高，留茬15 cm最低，说明宁夏荒漠草原柠条适宜齐地平茬。这也与芦娟等[17]在甘肃定西发现离地面10 cm平茬效果优于0 和5 cm的结论不一致，但与王世裕等[18]的晋西北人工柠条林平茬距地面0～3 cm为宜的研究结论近似。说明柠条适宜的留茬高度与立地条件有关，生产中平茬时应根据实际情况确定合适的留茬高度。王丽莉[13]研究发现，留茬高时，平茬所留下的枝条绝大部自上而下逐渐抽干至近地表新萌枝部位，这与本试验中留茬10 和15 cm比留茬0 和5 cm的再生情况差的结果相符。因此，从生产中平茬的方便性以及留茬高度与柠条再生性的影响综合考虑，宁夏荒漠草原柠条最佳平茬高度为齐地平茬。

3.3 平茬时期和柠条再生性能

从总体上看本试验再生速度、冠幅增量、地径增量和萌枝长增量等再生性表现为5、6月平茬的柠条好于其他月平茬。返青率随平茬月份的增加而降低，5、6和7月的柠条返青率显著大于8和9月(P<0.05)，这可能与平茬早的柠条生长时间更长，平茬较晚的柠条气温降低影响其再生有关。说明合理的平茬时间应依据当地气候条件、土壤类型和柠条长势等情况确定[19]。

4 结论

柠条作为豆科灌木是重要的饲料资源，科学的平茬利用对柠条的持续生长和合理饲用均具有重要意义。宁夏荒漠草原柠条最适合平茬的时期为6月开花期，此时柠条粗蛋白质量分数最高，平茬时可齐地平茬，这也有利于机械化平茬。

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(责任编辑：顾玉兰 Responsible editor:GU Yulan)

Effects of Stubble Period and Stubble Height on Nutrient Mass Fraction and Regeneration ofCaraganakorshinskiiin Desert Steppe of Ningxia

ZHOU Jingjing2,MA Hongbin1,2,CAI Yurong2,ZHU Xu2,TAN Songwei2,DUAN Qiang2and WANG Zhanjun3

(1.State Key Laboratory Breeding Base of Land Degradation and Ecological Restoration of Northwestern China,Ningxia University,Yinchuan 750021,China；2.Agricultural College,Ningxia University,Yinchuan 750021,China; 3.Desertification Governance Institute of Ningxia Academy of Agriculture and Forestry Sciences,Yinchuan 750001,China)

Taking artificial forest belt ofCaraganakorshinskiidistributed in desert steppe of Ningxia as objective,we studied the effect of different stumping months and stubble heights (0 cm,5 cm,10 cm and 15 cm) on nutrient component and regenerative properties ofCaraganakorshinskii.The results showed that crude protein,crude fat,acid detergent fiber,neutral detergent fiber and crude ash content(mass fraction) ofCaraganakorshinskiichanged in fluctuation in each growth period.The crude protein content was between 11.19% and 15.38%,reaching the highest in June.Different stubble heights had few marked influence onCaraganakorshinskii’s regeneration rate,number of branches and the aboveground biomass in the current year; daily increment of grand diameter and the crown were the highest when the stubble was 0 cm,15 cm was the lowest; reviving rate increased with the increase of stubble height .In May and June,the increment of reproduction speed,crown incremental,sprouting length and daily increment of the grand diameter of the stubble ofCaraganakorshinskiiwas significantly better than that of rest of the year,from May to July the stubble ofCaraganakorshinskiihad higher reviving rate.The Studies showed that the best stumping period ofCaraganakorshinskiiin desert steppe of Ningxia was June and the stubble height ought to close to the ground under the consideration of feeding nutrition and regeneration ofCaraganakorshinskii.

Desert steppe;Caraganakorshinskii; Stubble height; Stubble period; Regeneration performance; Nutrients

ZHOU Jingjing,female,master student.Research area:grassland ecology,resources environment.E-mail：749181985@qq.com

MA Hongbin,male,Ph.D,professor.Research area:grassland ecology,grassland management.E-mail:ma_hb@nxu.edu.cn

日期：2016-12-29

网络出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1220.S.20161229.1008.036.html

2016-05-16

2016-05-25

宁夏回族自治区科技支撑计划(2014)。

周静静，女，硕士研究生，研究方向为草地生态与资源环境。E-mail:749181985@qq.com

马红彬，男，博士，教授，研究方向为草地生态与草地管理。E-mail:ma_hb@nxu.edu.cn

S793.3

1004-1389(2017)02-0287-07