田 野，張 爽，劉 佳，卻國(guó)萍，李 澤，衛(wèi)智軍

(內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)草原與資源環(huán)境學(xué)院，草地資源教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部飼草栽培、加工與高效利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，內(nèi)蒙古自治區(qū)草地管理與利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010019)

呼倫貝爾草地自然條件優(yōu)越，具有豐富的草地動(dòng)植物資源〔1〕。羊草草甸草原是以羊草(Leymuschinensis)為建群種或優(yōu)勢(shì)種,并伴生其他草本植物的草原類型〔2〕。作為呼倫貝爾眾多草原類型中最為優(yōu)良的天然草地，在當(dāng)?shù)匦竽翗I(yè)生產(chǎn)中占據(jù)重要地位并提供相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)和生態(tài)功能〔3-4〕。近年來(lái)，由于人口增加和經(jīng)濟(jì)利益的驅(qū)使，頻繁的刈割次數(shù)、過(guò)高的放牧強(qiáng)度等諸多對(duì)草地不合理的開(kāi)發(fā)利用和管理，導(dǎo)致羊草草甸草原生產(chǎn)力逐年下降，生物多樣性降低〔5-6〕，加速了天然羊草割草地退化的同時(shí)也無(wú)法正常滿足家畜飼草需求，嚴(yán)重影響當(dāng)?shù)匦竽翗I(yè)的發(fā)展〔7〕。

刈割作為一種人為對(duì)草原進(jìn)行索取資源的利用技術(shù)，是人類對(duì)草地利用的最直接也是十分主要的方式之一。合理的刈割強(qiáng)度直接決定草地牧草收獲量和品質(zhì)，還可以影響草地牧草的再生性，保障草地再利用程度和草地生產(chǎn)力提高〔8〕。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)研究不同刈割時(shí)期和留茬高度下牧草產(chǎn)量動(dòng)態(tài)及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量的變化，確定適宜當(dāng)?shù)氐呢赘罴夹g(shù)，旨在為天然羊草割草地的合理利用提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院呼倫貝爾草原生態(tài)系統(tǒng)國(guó)家野外科學(xué)觀測(cè)研究站附近(49°23'13″N、120°02'47″E,海拔630～641m)。無(wú)霜期約為70～120d;年平均降水量350mm,降水主要集中在7～9月。試驗(yàn)區(qū)土壤屬于暗栗鈣土，植被屬于地帶性草甸草原羊草植物群落,植被長(zhǎng)勢(shì)較好。植物群落優(yōu)勢(shì)種為羊草(Leymuschinensis),亞優(yōu)勢(shì)種有細(xì)葉白頭翁(Pulsatillaturczaninovii)、貝加爾針茅(Stipabaicalensis)、糙隱子草(Cleistogenessquarrosa),常見(jiàn)種有常見(jiàn)種有長(zhǎng)柱沙參(Adenophorastenanthina)、雙齒蔥(Alliumbidentatum)、裂葉蒿(Artemisiatanacetifolia),偶見(jiàn)種有阿爾泰狗娃花(Heteropappusaltaicus)等。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì)，4種不同處理，3次重復(fù)，試驗(yàn)設(shè)計(jì)見(jiàn)表1。設(shè)置3個(gè)不同刈割時(shí)期(8月1日、8月15日、9月1日)，每個(gè)刈割時(shí)期又設(shè)置4種不同刈割留茬高度處理(0cm、2cm、5cm 和8cm)，每個(gè)刈割時(shí)期和刈割高度均設(shè)3個(gè)重復(fù)，試驗(yàn)小區(qū)面積為3m×3m，共108個(gè)小區(qū)。

表1 不同刈割時(shí)間和留茬高度

1.3 研究方法

在不同刈割時(shí)間(8月1日、8月15日、9月1日)內(nèi)在每個(gè)小區(qū)內(nèi)隨機(jī)選取1個(gè)1m×1m樣方,在群落樣方內(nèi)，地上現(xiàn)存量采用齊地面剪割法收集，樣品帶回實(shí)驗(yàn)室將其置于65℃烘箱內(nèi)烘干至恒重(約48h)，獲得植物群落的地上現(xiàn)存量。

植物樣品測(cè)定：野外采集樣品經(jīng)烘干并粉碎成粉末后保存于干燥器內(nèi)，用以測(cè)定植物ADF、NDF和CP含量。凱氏定氮法測(cè)定粗蛋白含量，范氏纖維測(cè)定法測(cè)定中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量。

1.4 數(shù)據(jù)采集及處理

試驗(yàn)所測(cè)得各項(xiàng)數(shù)據(jù)前期處理均采用Excel 2003進(jìn)行整理，然后用SAS 9.4軟件(SAS Institute，Cary，North Carolina，USA)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)檢驗(yàn)和統(tǒng)計(jì)分析，并用Duncan新復(fù)極差法進(jìn)行檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 群落地上生物量

通過(guò)對(duì)2018年呼倫貝爾羊草割草地同一刈割高度不同刈割時(shí)期群落地上生物量進(jìn)行分析(見(jiàn)圖1)，結(jié)果表明：留茬高度0cm處理下，不同刈割時(shí)期差異性顯著(P<0.05)，刈割時(shí)期8月15日地上生物量最高，刈割時(shí)期9月1日地上生物量最低。留茬高度2cm處理下，不同刈割時(shí)期差異性顯著(P<0.05)，刈割時(shí)期8月15日地上生物量最高，刈割時(shí)期9月1日地上生物量最低；留茬高度5cm處理下，刈割時(shí)期8月15日地上生物量顯著高于其他刈割時(shí)期，刈割時(shí)期8月1日與刈割時(shí)期9月1日間差異不顯著(P>0.05)；留茬高度8cm處理下，刈割時(shí)期8月15日地上生物量顯著高于其他刈割時(shí)期，刈割時(shí)期8月1日與刈割時(shí)期9月1日間差異不顯著(P>0.05)。

通過(guò)對(duì)2018年呼倫貝爾羊草割草地同一刈割時(shí)期不同刈割高度下群落地上生物量進(jìn)行分析(見(jiàn)圖2)，研究結(jié)果表明：刈割時(shí)期8月1日不同刈割留茬高度之間差異性顯著(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；刈割時(shí)期8月15日留茬高度0cm與留茬高度2cm地上生物量之間差異不顯著(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；刈割時(shí)期9月1日留茬高度2cm與留茬高度5cm地上生物量之間差異不顯著(P>0.05)，留茬高度0cm地上生物量顯著高于其它處理，留茬高度8cm地上生物量顯著低于其它處理。

2.2 群落營(yíng)養(yǎng)成分

通過(guò)對(duì)2018年不同刈割時(shí)期不同留茬高度植物群落同一營(yíng)養(yǎng)成分進(jìn)行方差分析比較(見(jiàn)表2)，研究結(jié)果表明：刈割留茬高度0cm下，刈割時(shí)期8月1日群落ADF含量顯著低于其它刈割時(shí)期(P<0.05)，不同刈割時(shí)期下植物群落NDF和CP含量差異不顯著(P>0.05)；刈割留茬高度2cm下，刈割時(shí)期8月1日群落ADF含量顯著低于其他刈割時(shí)期(P<0.05)，不同刈割時(shí)期之間植物群落NDF和CP含量差異不顯著(P>0.05)；刈割留茬高度5cm下，刈割時(shí)期9月1日群落ADF含量最高(P<0.05)，刈割時(shí)期8月1日群落ADF含量最低(P<0.05)，不同刈割時(shí)期之間植物群落NDF和CP含量差異不顯著；刈割留茬高度8cm下，刈割時(shí)期8月1日群落ADF含量高于其它刈割時(shí)期，刈割時(shí)期8月15日與9月1日之間群落ADF含量差異不顯著；刈割時(shí)期8月15日群落NDF含量低于其它刈割時(shí)期，刈割時(shí)期8月1日與9月1日之間群落NDF含量差異不顯著(P>0.05)，不同刈割時(shí)期之間植物群落CP含量無(wú)顯著性差異(P>0.05)。

表2不同刈割時(shí)期不同留茬高度植物群落同一營(yíng)養(yǎng)成分

營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)留茬高度(cm)刈割時(shí)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:不同小寫(xiě)字母表示不同處理之間的差異。

通過(guò)對(duì)2018年同一刈割時(shí)期不同留茬高度植物群落不同營(yíng)養(yǎng)成分進(jìn)行方差分析比較(見(jiàn)表3)，研究結(jié)果表明：同一刈割時(shí)期不同刈割留茬高度之間植物群落ADF和NDF差異性顯著(P<0.05)。在刈割時(shí)期8月1日，刈割留茬高度5cm下植物群落ADF含量顯著高于其它處理(P<0.05)，不同刈割留茬高度之間植物群落CP和NDF含量無(wú)顯著性差異(P>0.05)。在刈割時(shí)期8月15日，刈割留茬高度2cm下植物群落ADF含量顯著高于其它處理(P<0.05)；刈割留茬高度8cm下植物群落ADF含量和NDF含量顯著低于其它處理(P<0.05)；不同刈割留茬高度之間植物群落CP含量無(wú)顯著性差異(P>0.05)。在刈割時(shí)期9月1日，刈割留茬高度8cm下植物群落ADF含量顯著高于其它處理(P<0.05)，不同刈割留茬高度之間植物群落NDF和CP含量差異不顯著(P>0.05)。

表3 同一刈割時(shí)期不同留茬高度植物群落不同營(yíng)養(yǎng)成分分析

注:不同小寫(xiě)字母表示不同處理之間的差異。

3 討論

牧草產(chǎn)量是衡量草地生產(chǎn)力高低最為直觀的指標(biāo)之一〔9〕。刈割技術(shù)在一定程度上可以影響牧草收獲量和草地群落特征。合理的刈割時(shí)間和留茬高度可以促進(jìn)草地牧草的再生過(guò)程，提高牧草收獲量的同時(shí)還可以提高草地利用率〔10-11〕，但不合理的刈割方式也會(huì)導(dǎo)致草地生產(chǎn)力降低及草地退化。

本研究結(jié)果顯示呼倫貝爾羊草割草地植物群落的地上生物量具有明顯的“單峰型”季節(jié)性變化，從經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量角度考慮，刈割時(shí)期過(guò)早，牧草長(zhǎng)勢(shì)較矮，地上生物量偏低；刈割時(shí)期過(guò)晚，受降水及氣溫等外界因素的影響，草地植物群落高度、蓋度和密度都會(huì)不同程度地下降，從而降低草地植物群落地上現(xiàn)存量〔12-16〕。王志鋒〔17〕研究認(rèn)為，8月15日左右優(yōu)勢(shì)種羊草進(jìn)入生長(zhǎng)旺盛期，此時(shí)地上生物量達(dá)最大值，是刈割的最佳時(shí)期；8月15日以后草地植被逐漸生長(zhǎng)緩慢，地上生物量開(kāi)始下降。本研究與之前學(xué)者的研究結(jié)果基本一致，研究結(jié)果表明：8月15日左右進(jìn)行刈割，群落地上生物量達(dá)到最高值，且刈割時(shí)期8月1日和9月1日群落地上生物量無(wú)顯著性差異，表明刈割時(shí)期對(duì)群落地上生物量影響較大。刈割通過(guò)影響植物各個(gè)器官的養(yǎng)分分配進(jìn)而影響牧草營(yíng)養(yǎng)元素的含量和儲(chǔ)量,也會(huì)影響草地植物群落的養(yǎng)分循環(huán)。根據(jù)牧草的生長(zhǎng)階段可將刈割時(shí)期分為分枝期、現(xiàn)蕾期、初花期、中花期、盛花期、結(jié)實(shí)期和果后營(yíng)養(yǎng)期。在牧草生長(zhǎng)的不同時(shí)期，其體內(nèi)營(yíng)養(yǎng)成分含量也存在明顯差異。

本研究中，隨著刈割時(shí)間的推遲，呼倫貝爾羊草割草地植物群落CP含量逐漸降低，但在統(tǒng)計(jì)學(xué)中無(wú)顯著性差異，群落ADF和NDF含量顯著增加，并在8月初到8月中旬之間變化顯著，該結(jié)果與楊尚明等〔18〕的研究結(jié)果一致。這可能是由于隨著植物種群的生長(zhǎng)發(fā)育，合成碳水化合物的能力逐漸加強(qiáng)，牧草體內(nèi)多糖含量相應(yīng)增加，從而同屬多聚糖的酸性洗滌纖維和中性洗滌纖維含量也逐漸增加，同時(shí)，植物莖葉比逐漸增大，植物體內(nèi)N含量逐漸降低，從而降低了牧草粗蛋白含量〔8,19〕。刈割留茬的高低會(huì)直接影響牧草經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量和牧草品質(zhì)的優(yōu)劣，刈割留茬高度相對(duì)較高時(shí)，收獲的牧草產(chǎn)量就會(huì)相對(duì)較少，但牧草的品質(zhì)會(huì)有所增加〔15〕；刈割留茬高度相對(duì)較低時(shí)，雖然收獲的牧草產(chǎn)量較高，但很大程度上降低草地植物再生性、減少草地植物的枯落物以及土壤養(yǎng)分失衡等，最終導(dǎo)致草地退化〔20-21〕。

展春芳〔2〕等研究發(fā)現(xiàn)，隨著留茬高度的上升，草地的收獲量逐漸降低。本研究中隨著刈割留茬高度的增加，呼倫貝爾羊草割草地植物群落地上生物量逐漸降低，植物群落NDF含量和ADF含量呈先上升后下降趨勢(shì)，CP含量增加但未達(dá)到顯著水平。刈割留茬高度為0cm的植物群落產(chǎn)量最高，這是由于留茬高度的降低使殘留在地上部分減少，當(dāng)次收獲量相應(yīng)增加。刈割留茬高度為2-5cm的植物群落NDF含量和ADF含量相對(duì)較高，這是由于留茬高度大于5cm時(shí)，剪切的都是植株的幼嫩部分，氮含量高于下部老化莖部，但可獲得的產(chǎn)量很低；留茬高度小于2cm時(shí)，勢(shì)必會(huì)收獲植物群落凋落物，使得牧草整體的品質(zhì)下降。

4 結(jié)論

隨著刈割留茬高度的增加，牧草產(chǎn)量逐漸下降，且8月15日刈割的植物群落地上生物量顯著高于其它刈割時(shí)期。隨著刈割時(shí)間的推遲，群落ADF和NDF含量先上升后下降，但不同刈割時(shí)期和不同留茬高度的營(yíng)養(yǎng)成分粗蛋白(CP)含量無(wú)顯著性差異?？紤]到刈割留茬過(guò)低和刈割時(shí)間過(guò)晚對(duì)翌年返青及牧草生長(zhǎng)均會(huì)產(chǎn)生不良影響，故呼倫貝爾羊草割草地適宜刈割時(shí)間為8月15日左右，留茬2～5cm較為適宜。