北方农牧交错区不同播期和刈割期对燕麦饲草产量和品质的影响

周 磊， 王 璐， 赵宝平， 米俊珍， 王凤梧， 刘景辉， 张 丹， 刘烨焜

(1. 内蒙古农业大学农学院， 内蒙古 呼和浩特 010019； 2. 内蒙古乌兰察布市农林科学研究所， 内蒙古 乌兰察布，012000；3.内蒙古乌兰察布市气象与草局， 内蒙古 乌兰察布，012000)

燕麦(AvenasativaL.)是一种粮饲兼用型作物，具有耐寒、耐干旱、耐贫瘠、耐盐碱等特性[1]。燕麦植株高大、产草量高、营养价值高、适口性好、消化率高，是优质饲料的来源，全世界74%的燕麦生产被用作饲料[2-4]。随着我国养殖业的快速发展、天然草地的退化，以及我国“草牧业”“粮改饲”“草田轮作”等农业供给侧结构性改革的推进，燕麦饲草的需求量在不断扩大，虽然我国燕麦饲草种植面积逐年增加，但在国内市场燕麦仍处于供不应求的状态[5]。目前我国燕麦草进口量呈增加态势，进口量从2008年的0.15万吨增加到了2017年的31万吨，燕麦草需求仍处高位，存在较大供应缺口[6]，所以研究如何提高国产燕麦饲草产量并改善其饲用品质，对于促进我国燕麦饲草产业健康持续发展具有重要意义。

内蒙古农牧交错区是我国重要的农畜产品生产基地，也是我国优质燕麦的主产区之一。该地区畜牧业规模较大，对燕麦饲草需求逐年增加。但该地区热量不足，降水分布不均且降雨量少，蒸发量大，气候条件复杂多变，限制了燕麦饲草的高产优质生产[7]。燕麦饲草产量和品质除了与品种关系密切外，与栽培技术和环境条件有较大关联。播种期是影响作物正常生长发育、产量和品质的重要栽培技术措施[8]。适宜的播期不仅能保证作物的正常出苗和壮苗[9]，而且能使作物对水热资源的需求与供给相匹配[10]。燕麦属喜凉作物，早播可通过使燕麦在生育时期避开高温而提高结实率，但播种过早时，气温偏低，发芽受阻，而且容易遭遇倒春寒而影响苗齐和苗壮。另外，我国北方多数地区常出现春季干旱，燕麦早播常会由于土壤墒情差不利于出苗，并且导致燕麦关键需水期和降水量高峰期不吻合，影响产量和品质。适时晚播下由于降雨增加，气温逐渐升高，有利于出苗和苗期燕麦生长，但在拔节和抽穗期日平均气温较高，不利于燕麦生长[11]。所以，在降雨分布不均、极端气候频现的气候条件下，适宜的播期选择对于燕麦的生长尤为重要。

对于燕麦饲草生产而言，刈割期也是一个重要的影响因子，适宜的刈割期是获得高产和保证较高营养价值重要的先决条件之一。一些研究表明在燕麦抽穗后7天左右刈割可获得较高的生物产量和营养价值[12]，但关于最佳刈割期的确定，并未有一致的结论，主要原因是刈割期的选择还与燕麦品种、区域气候条件、耕作方式、田间管理、土壤类型等有关。本试验根据内蒙古农牧交错区降雨和积温情况，选取了5个播期和3个刈割期，研究了不同播期及刈割期对燕麦饲草产量和品质的影响，旨在明确适宜的播期和刈割期，为饲草燕麦优质高产栽培提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地处我国北方农牧交错区，属温带大陆性季风气候，年平均降雨量<300 mm，降水年内分配不均，7—9月的降雨量约占全年降雨量的60%～70%；年平均气温约为4.7℃，无霜期130 d左右。供试土壤为栗钙土，基础养分状况为：有机质含量为12.55 g·kg-1；全氮含量为1.27 g·kg-1；碱解氮含量为78 mg·kg-1；全磷含量为0.63 g·kg-1；速效磷含量为13.8 mg·kg-1；全钾含量为0.41 g·kg-1；速效钾含量为106 g·kg-1。前茬作物为马铃薯。

1.2 试验设计

本试验供试品种为粮饲兼用燕麦品种‘白燕2号’，该品种由吉林省白城市农业科学院选育，生育期85～90 d，属早熟品种，分蘖能力强，适宜在我国北方农牧交错区及西北高寒冷凉地区种植。

试验于2018年4月—2019年9月在内蒙古自治区乌兰察布市农牧业科学研究院试验基地进行。试验采用随机区组试验，共5个处理，即5个播期，分别为4月18 日、4月28日、5月8日、5月18日和5月28日，分别用S1，S2，S3，S4和S5表示，每个处理重复3次，共15个小区。每个小区长10 m，宽3 m，面积为30 m2。燕麦采用人工条播方式，行距25 cm，播深3～4 cm，每个小区种植12行，播种量为120 kg·hm-2。氮肥为尿素(总氮≥46.4%)，折合含氮量为75 kg·hm-2，磷肥为过磷酸钙(有效磷≥12.0%)，折合P2O5为37.5 kg·hm-2，整个燕麦生育时期无灌溉，定期除草和防治病虫害。燕麦播种后，分别观察和记录各处理进入抽穗期、灌浆期和成熟期的时间，在各时期下分别从每个小区取1 m2样方齐地刈割，进行产量和品质测定。

1.3 测定指标与方法

1.3.1物候期考察与记录 燕麦播种后，分别观察记载不同播期处理下进入苗期、分蘖期、拔节期、抽穗期、灌浆期和成熟期的时间，结合当地气象数据分别计算不同播期下相邻两个生育时期的积温和降雨量。

1.3.2饲草产量 在抽穗期、灌浆期和成熟期每小区取1 m2样方齐地刈割，刈割后剔除杂草后，称重测定鲜草产量(Fresh forage yield,FY)。然后随机选取1 000 g左右的鲜草，剪成4～5 cm长，置于烘箱在105℃下杀青30 min后，再调至80℃烘干至恒重，称量干重，并换算成干草产量(Dry forage yield,DY)，将干草样品留样测定饲草品质。

1.3.3饲草品质 将干样经粉碎机粉碎后，过40目筛，置于塑封袋密封保存，以供常规营养成分测定。总氮(Total nitrogen content，TN)含量采用凯氏定氮仪测定,粗蛋白(Crude protein，CP)含量用凯氏定氮法测定[13]；粗脂肪(Crude fat，CF)含量采用索氏抽提法测定[14]；可溶性糖(Soluble sugar，SS)含量依据蒽酮法进行测定[15]；中性洗涤纤维(Neutral detergent fiber，NDF)含量和酸性洗涤纤维(Acid detergent fiber，ADF)含量采用滤袋法测定[16]，利用北京安科博瑞科技有限公司生产的ANKOM 200i半自动纤维分析仪测定。

1.4 气象资料

由内蒙古乌兰察布市气象局提供气象资料，包括燕麦生育时期内的积温(Accumulated temperature，AT)和降雨量(Precipitation，P)。

1.5 数据处理

数据基本处理采用Microsoft Excel 2016，利用R语言进行方差分析、相关性分析和主成分分析，作图采用Sigmaplot 14和R Studio。

2 结果与分析

2.1 燕麦生育时期气象数据

由图1的2年的日平均降雨量和气温可知，在4月至6月间，日平均气温波动较大，且温度较低，有些情况下可降至零度左右；降雨则表现为频率低且降雨量较小。表明在该地区4月至6月间气温低降雨少，对作物出苗及苗期生长不利影响风险较大。

图1 2018—2019年试验地燕麦生育期内日平均气温和日降雨量变化Fig.1 Daily mean temperature and daily precipitation distribution during oat-growing season in 2018-2019

2.2 播期和刈割期对燕麦饲草产量的影响

由方差分析结果(表1)可知，年份(Y)、刈割时期(C)和播期(S)均显著影响燕麦饲草的鲜草和干草产量(P<0.001)，互作影响均不显著。各播期下，燕麦鲜草和干草产量变化均表现为随刈割期的推迟呈先升高后降低的趋势，在灌浆期产量达到最大，成熟期次之，抽穗期最小。在灌浆期各处理间的差异也最大，此时刈割，可获得最高产量，灌浆期的鲜草产量分别比抽穗期和成熟期平均高100.02%和48.72%，干草产量分别高14.00%和9.32%。两年中，S5处理下的燕麦干鲜重在各时期均表现最好，S1处理的燕麦鲜干重最小。以灌浆期为例，S5的平均鲜草产量较S1高37.11%，平均干草产量则高19.84%(图2)。

表1 年际、刈割期和播期对燕麦饲草产量及品质的方差分析Table 1 ANOVA of effect of years,cutting time and sowing time on oat forage yield and forage quality

图2 2018—2019年燕麦饲草在不同刈割期的产量Fig.2 Yield and quality of forage oat at different cutting time in 2018—2019注：小写字母代表在0.05水平下的显著水平。*，**，***分别表示在0.05,0.01和0.001水平下差异显著，NS代表差异不显著。下同Note：Lowercase letters indicate significant difference at the 0.05 level. *，**，***indicates significant difference at the 0.05,0.01 and 0.001 level,NS means no significant difference. The same as below

2.3 播期和刈割期对燕麦饲草品质的影响

粗蛋白是牲畜必需的营养物质，也是饲草营养价值的重要体现。方差分析可知，年份(Y)、刈割时期(C)和播期(S)对燕麦饲草粗蛋白含量影响显著(P<0.001)，年份和刈割时期的互作极显著影响燕麦饲草粗蛋白含量(P<0.001)，年份和播期的互作及刈割时期和播期的互作显著影响了燕麦饲草粗蛋白含量(P<0.05)，但年份、播期和刈割时期的互作对燕麦饲草粗蛋白含量影响不显著(表1)。

饲草粗蛋白含量在3个刈割时期表现为：抽穗期>灌浆期>成熟期。不同播期下，基本表现为S4处理下的粗蛋白含量最大，但与S5之间差异不显著，S1处理的粗蛋白含量最低，粗蛋白含量虽并未表现出随播期的推迟而逐渐增加的趋势，但是总体呈现为S4和S5处理下的粗蛋白含量显著高于S1，说明适当大幅推后播种，可显著提高燕麦饲草粗蛋白含量(表2)。

表2 2018和2019年燕麦饲草在不同刈割期的品质Table 2 Forage quality of oat at different cutting time in 2018 and 2019

粗脂肪则与牧草的适口性密切相关，其含量越高，牧草适口性越好。燕麦饲草粗脂肪含量受年份和播期的显著影响(P<0.001)，不受刈割期的影响。只有年份和播期的互作对粗脂肪含量影响达到极显著(P<0.001)水平，其他互作对其无显著影响。同一刈割期下，粗脂肪含量大致呈现两个水平，S1，S2和S3处理下的粗脂肪含量为一组，S4和S5则为另一组，但S4和S5之间差异不显著，说明小幅度推迟播种，虽对粗脂肪含量无显著影响，但推后一个月播种时显著提高了燕麦饲草的粗脂肪含量。

可溶性糖含量可促进反刍动物对蛋白的的利用和干物质的吸收。各因素中只有年份和播期对可溶性糖含量影响显著(P<0.001)，刈割期对可溶性糖含量无显著影响。随着播期的延迟，同一时期下各处理的可溶性糖含量逐渐提高，在S3处理达到最大，继续延迟播种，其含量逐渐降低。说明在5月8日左右播种，可溶性糖含量达到最大。

洗涤纤维含量是反映反刍动物采食量的重要指标，饲草中的中性洗涤纤维含量与适口性成反比，酸性洗涤纤维含量与消化率成反比，洗涤纤维含量的升高影响动物的采食量和消化率。年份(P<0.001)和播期(P<0.05)均显著影响中性洗涤纤维含量，虽然推迟播种一定程度上提高了其含量，但增幅较小，约为3%，且处理间并未呈现处一定的变化规律。年份、播期和其两者的互作对酸性洗涤纤维含量影响显著(P<0.05)，2018年，在抽穗期和灌浆期中，各播期处理下的酸性洗涤纤维含量无显著差异，在成熟期时，S1的酸性洗涤纤维含量最低，S2最高；2019年，三个刈割期下，S1含量最低，S4含量最高。虽然推迟播种一定程度提高了中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维的含量，但是中性洗涤纤维含量增幅较小，且处理间无特定规律；推迟播种也提高了酸性洗涤纤维含量，但受年际和刈割期影响大。

2.4 燕麦饲草产量和品质与相关气象因子相关性分析

综合相关性分析表明，灌浆期刈割，拔节到抽穗期的积温增加不利于产量的提高，该阶段的积温与粗蛋白和粗脂肪含量(P<0.05)，酸性洗涤纤维含量(P<0.01)，中性洗涤纤维含量(P<0.001)呈显著负相关关系。出苗到分蘖间的积温增加有助于提高粗脂肪含量，但也提高了酸性洗涤纤维的含量。粗脂肪、粗蛋白和酸性洗涤纤维与干草产量呈显著正相关关系(表3)。

表3 燕麦播种灌浆期相关气象因子与产量和饲草品质间的相关性分析Table 3 The correlation between meteorological factors (from sowing to filling stage) and grain yield and forage quality

2.5 播期和刈割期与燕麦饲草产量和品质的主成分分析

基于燕麦饲草产量和品质的不同播期的主成分分析中(图3)，虽然第一和第二主成分共解释了总变量的72.6%，但各播期并未被明显的区分开，饲草品质与各播期间关系复杂，但S5下燕麦饲草产量表现最好，从此图中不易判断出适宜的播期，还应结合当地的气象条件和实际情况作出判断与调整。

图3 基于燕麦饲草产量和品质的不同播期的主成分分析Fig.3 The PCA analysis based forage oat yield and quality with different sowing dates

图4中第一和第二主成分分别解释了总变量的45.9%和26.7%，在PC2方向上，抽穗期与其他两个刈割期区分明显，粗蛋白含量与抽穗期关系密切，其他饲草品质则与灌浆期联系紧密，产量则在灌浆期和成熟期较高，产量与品质关系密切。综合分析表明，在灌浆期刈割可获得高产优质燕麦饲草。

图4 基于燕麦饲草产量和品质的不同刈割期的主成分分析Fig.4 The PCA analysis based forage oat yield and quality with different cutting time

3 讨论

3.1 不同播期和刈割期对燕麦饲草产量的影响

本试验研究发现，不同播期处理下的燕麦饲草产量均表现为在灌浆期刈割时，鲜草和干草产量同时达到最大。但张莹等人[17]研究发现，不同燕麦品种在不同时期刈割时，最大鲜草和干草产量出现的时期也不同，主要出现在拔节期和开花期；而谭秀英等[18]研究表明抽穗期为燕麦饲草的最佳刈割期；赵世峰[12]则发现鲜草产量最高的时期是在燕麦抽穗后，但不是干物质积累量最高的时期。以上相关研究说明关于燕麦最适宜的刈割期并没有一个统一的结论，这可能与燕麦品种、播期、气候条件等因素有关。在干旱半干旱条件下，调整播期是降低多变气候环境对产量损失风险和维持稳产的有效手段之一[19]。本研究表明，在一定范围内，燕麦饲草产量随播期的后延而增加，但超过该作物在该地区的最佳播期后，产量随之下降。如处理S4和S5，播期由5月18日推迟到5月28日，产量增加并不显著，说明在特定环境中，一个特定的品种有其最适的播种期，继续推迟播种，可能造成产量下降[20]。4月中旬播种产量低的原因可能是播种过早，气温偏低，降雨量少，土壤含水量较低，对燕麦种子发芽不利，新出的幼苗易遭受霜冻的危害[21]；而5月中旬，气温逐渐转暖，降雨量和频率增加，此时播种有利于种子萌发，提高出苗率和促进苗期生长，有助于提升产量。

3.2 不同播期和刈割期对燕麦饲草品质的影响

饲草适宜的收获期，不仅要考虑其产量大小，而且也要综合评价其营养价值的高低。饲草品质往往与其产量之间存在相互制约的关系，刈割太早，虽然饲草营养价值高，但产量较低；刈割太晚易出现可消化的营养物质减少的现象，导致营养价值降低[22]。燕麦粗蛋白质含量是确定刈割期的一个重要指标[18]。本研究发现燕麦饲草粗蛋白含量在抽穗期达到最大，后随着生育时期推进逐渐降低，这与李希来[23]、马春晖[24]等人的研究结果类似，但他们的研究发现粗纤维含量随生育时期推进而增加，本试验发现刈割期对粗纤维含量影响不显著。根据饲草品质的方差分析得出，刈割期只对粗蛋白含量影响显著，粗蛋白含量在抽穗期分别平均较灌浆期和成熟期高1.3%和3.5%，同样，在甘肃种植燕麦饲草，成熟期刈割后制成干草的粗蛋白含量比在灌浆期刈割时显著降低，降幅约为6%，表明燕麦在营养生长期营养价值高[25]。杨云贵等[26]同样在研究‘白燕2号’最佳刈割期时发现，在抽穗期刈割制作青贮营养成分含量较高。有研究表明麦类作物在开花前会将合成的蛋白质暂时贮存在植物体内，在灌浆时，再通过蛋白质水解将氨基酸供给种子灌浆[27]，但在作为饲草利用时，需权衡获得最大生物量与较高蛋白质含量的刈割时间，建议在灌浆期的某个时间尽早刈割[28]。适宜的刈割期要在考虑产量的同时兼顾整体营养价值，播种和收获过晚，可导致可消化的营养价值降低[29]。目前我国燕麦饲草产量需求量大，在保证一定品质的情况下，能获得较高产量成为首要考虑因素。有类似的研究发现，燕麦干草的营养价值在灌浆期最高，此时收获的干草产量和品质均相对较高[25]。总之，从生育时期来看，最佳刈割期和最佳营养价值之间有一定的矛盾，但结合实际情况，该地区最适宜的刈割期应为灌浆期。

在不同时期播种可以通过人为调控作物生育期内光、热和降雨等的分配来影响作物品质，适宜的播期有利于作物更好的利用环境条件并提高品质。研究发现，推迟播期，小麦籽粒蛋白质和湿面筋含量均逐渐提高[30]。不同播期下，玉米籽粒产量和粗脂肪含量与积温和降雨量均呈现极显著相关关系[31]。在本研究中，播期均显著(P<0.001)影响饲草的品质(表2)，适当推后播期，提高了燕麦饲草粗蛋白、粗脂肪和可溶性糖含量，但洗涤纤维含量升高，有研究表明较高的中性洗涤纤维含量并不会降低燕麦干草的干物质消化率，也不会明显限制干物质采食量[32]，而且，本研究中推迟播种虽然提高了洗涤纤维含量，但中性洗涤纤维含量维持在55%～59%之间，干草质量属于一级，2018年的酸性洗涤纤维含量小于33%，均属于特级，2019年的S1的干草质量等级为特级，其他则属于一级，略有降低[33]。另外，选择在灌浆期刈割时，2018年，各播期下中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量之间差异不显著，2019年，中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量最高分别比S1高2.7%和22.76%，表明洗涤纤维含量受年际影响较大。不同年际间对燕麦饲草品质影响显著，可能是年际间气候变化所引起的。总之，燕麦饲草品质对播期推后的响应不一，需综合分析，才能明确最适宜的播期。

3.3 不同刈割期下气象因子对燕麦饲草产量和品质的影响

播期对作物生长的影响主要是通过改变播种日期，使作物对光、热和降雨资源的需求与当地气象条件的匹配达到最佳。从灌浆期时积温和降雨量对燕麦饲草产量和品质的影响看出，拔节到抽穗期的积温增加不利于产量的形成，因为燕麦在抽穗期的最适温度为18℃，若此时天气干燥炎热，容易破坏燕麦的受精过程而导致结实差[34]，进而影响燕麦品质形成。燕麦对水分十分敏感，但本研究中并未发现降雨量与产量呈现显著关系，原因可能是这两年中降雨量基本能满足其生长需要，赵宝平等[35]在呼和浩特进行的防雨池试验中发现，灌溉量为180 mm时，燕麦可获得最高产量，再增加灌溉量时反而会造成减产，而本研究中各播期下燕麦生育时期总降雨量基本在260 mm左右，基本满足了燕麦生育期间对水分的需求。

4 结论

适当调整燕麦的播期和刈割期，是获得高产优质燕麦饲草的重要措施之一。本研究发现，在北方农牧交错区，适当推迟播种，可提高燕麦饲草产量和品质。拔节到抽穗期的积温增加不利于燕麦饲草产量和品质的形成，而出苗到分蘖间的积温增加有利于提高粗脂肪和酸性洗涤纤维含量。饲草燕麦的最佳刈割期为灌浆期，可达到保质又保量的效果。饲草燕麦在北方农牧交错区5月中下旬播种且在灌浆期刈割可获得优质高产的燕麦饲草。