張修業(yè) 古麗尼尕爾·艾依斯熱洪 萬江春 劉滿領(lǐng) 艾比布拉·伊馬木

摘? ? 要：為探討夏季刈割對油莎豆分蘗、地下塊莖和地上莖葉產(chǎn)量以及莖葉營養(yǎng)品質(zhì)的影響。在油莎豆大田內(nèi)設(shè)夏秋季2次刈割及秋季1次刈割（對照）區(qū)進(jìn)行比較研究。研究結(jié)果表明，與秋季刈割區(qū)相比，夏秋季刈割區(qū)的油莎豆分蘗數(shù)提升了64.7%;且地上莖葉增產(chǎn)效果顯著，鮮、干莖葉增產(chǎn)水平分別為133%，97.3%，地下塊莖產(chǎn)量無顯著差異（P>0.05），但夏秋季刈割區(qū)油莎豆的塊莖百粒質(zhì)量顯著低于秋季刈割區(qū)（P<0.05）。夏秋季2次刈割區(qū)莖葉營養(yǎng)成分、相對飼用價值、氨基酸和礦質(zhì)元素含量均高于秋季1次刈割區(qū)。試驗結(jié)果證明，夏季刈割對提升油莎豆分蘗數(shù)、提高地上莖葉產(chǎn)量和品質(zhì)具有重要意義。

關(guān)鍵詞：刈割;油莎豆;產(chǎn)量;品質(zhì)

中圖分類號：S363? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2021.04.004

Abstract： To investigate the effect of summer mowing on the yield of tillers， underground tubers and aboveground stems and leaves， and the nutritional quality of stems and leaves of Cyperus esculentus.A comparative study was conducted in a field with two mowed areas in summer and autumn and one mowed area in autumn （CK）.The results showed that the number of tillers in the summer and autumn mowed areas increased by 64.7%. Compared with the control area， the aboveground stem and leaf yield increased significantly in the summer and autumn mowed areas， with 133% and 97.3% increased in fresh and dry stem and leaf yields， respectively. There was no significant difference in the yield of underground tubers（P>0.05）， but the 100-seed weight of tubers in the summer and autumn mowed areas was significantly lower than that in the autumn mowed area（P<0.05）. The nutritional composition， relative forage value， amino acid and mineral element contents of the stems and leaves in the two mowed areas in summer and autumn were higher than those in the one mowed area in autumn.The results of the experiment proved that summer mowing was important to enhance the tillernumber of Cyperus esculentus and improve the yield and quality of above-ground stems and leaves.

Key words： mowing; Cyperus esculentus; yield; quality

油莎豆（Cyperus esculentus L.），又被稱作油莎草、鐵荸薺和祖魯堅果，是莎草科（Cyperaceae）莎草屬（Cyperus）多年生草本植物[1]，原產(chǎn)于非洲地中海地區(qū)，20世紀(jì)初經(jīng)阿拉伯人傳至世界各地，目前在西班牙、意大利、美國和中國等眾多國家均有種植。我國對油莎豆的引種栽培最早從1952年開始，由前蘇聯(lián)傳入我國，此后，在1960年中國科學(xué)院植物研究所從保加利亞再次引種，在北京植物園試種成功，并進(jìn)一步在全國推廣種植，目前我國有20多個省、市、自治區(qū)進(jìn)行了種植[2]。關(guān)于油莎豆的開發(fā)利用在歐洲和非洲地區(qū)起步較早，發(fā)展較快，它們被加工成各種食品，諸如糕點、咖啡替代品、酒類以及飲料等，其中，在西班牙地區(qū)，以其為原料生產(chǎn)的油莎豆果奶“Horchata”深受當(dāng)?shù)厝讼矏踇3]。目前，我國對油莎豆的研究和利用主要集中在塊莖的榨油工藝、食品加工以及有效成分分析等方面。晏小欣等[4]以產(chǎn)自新疆的油莎豆為原料，通過研究料液比、浸提溫度、浸提時間對提取率的影響，確定了油莎豆油提取的最佳工藝條件;曹凱光等[5]開發(fā)了銀杏葉油莎豆保健乳，陳星等[6]則以油莎豆和花生為原料生產(chǎn)出外部感官、內(nèi)部稠度和黏度指標(biāo)均達(dá)到市售花生露指標(biāo)的花生-油莎豆蛋白飲料;王盈希等[7]通過比較氨基酸組成發(fā)現(xiàn)，油莎豆蛋白的必需氨基酸組成與WHO/FAO推薦蛋白質(zhì)模式中的必需氨基酸組成相似，且油莎豆蛋白的氨基酸比值系數(shù)分與雞蛋蛋白接近，是一種天然高營養(yǎng)蛋白。

油莎豆性喜溫暖濕潤氣候，耐旱、耐澇、耐貧瘠且耐鹽堿[8];在沙質(zhì)土、白漿土、鹽堿地、黑土及荒地山坡等低、中、高肥力土地上均可種植，最適宜沙壤土。新疆地處我國西北，屬溫帶大陸性氣候，尤以南疆地區(qū)光熱條件與油莎豆的原產(chǎn)地最為相似[9]，所在地區(qū)的沙性土壤更是能夠滿足油莎豆的生長發(fā)育。因此，在油莎豆種植方面，新疆有著得天獨厚的優(yōu)勢。景永元等[10]首次在阿克蘇地區(qū)進(jìn)行了油莎豆引種試驗，研究發(fā)現(xiàn)油莎豆雖然適應(yīng)性強(qiáng)，對土壤要求不高，但不同土壤條件下塊莖產(chǎn)量變幅較大，在通氣狀況好的沙質(zhì)土或沙壤土種植可獲較高產(chǎn)量;楊敏[11]通過對5個不同來源油莎豆品種在新疆干旱氣候區(qū)內(nèi)覆膜滴灌條件下的產(chǎn)量表現(xiàn)和品質(zhì)差異研究發(fā)現(xiàn)，河南圓粒品種塊莖整齊度最好，產(chǎn)量和含油量最高，分別高達(dá)17 513.25 kg·hm-2和26.79%。

油莎豆在生產(chǎn)上作為一年生作物栽培，是一種優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)和綜合利用前景廣闊的集糧、經(jīng)、草于一體的作物。國內(nèi)外對油莎豆的研究主要集中在其塊莖的利用方面，針對其糧食及經(jīng)濟(jì)作物特性已有研究，但未見對其地上部分的系統(tǒng)研究。本試驗對春播油莎豆分別進(jìn)行夏秋2次刈割和秋季1次刈割處理，觀察分析刈割對油莎豆的分蘗、塊莖大小和產(chǎn)量以及地上莖葉產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，以期為油莎豆在新疆地區(qū)的推廣種植及地上莖葉的開發(fā)利用提供理論支持。

1 材料和方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于新疆維吾爾自治區(qū)庫爾勒市哈拉玉宮鄉(xiāng)（41°46′44″N、85°46′57″E），海拔為873 m。該地區(qū)地處天山南麓，塔里木盆地東北邊緣，氣候為典型的暖溫帶大陸性干旱荒漠氣候，降水量稀少，蒸發(fā)量大，光熱資源豐富，總?cè)照諗?shù)3 000 h，無霜期平均210 d，全年平均氣溫在11 ℃左右，最冷的1月平均氣溫為-7 ℃，極端最低氣溫-25.3 ℃，最熱的7月平均氣溫為26 ℃，極端高溫達(dá)40 ℃。年平均降水量不到60 mm，年最大蒸發(fā)為2 800 mm左右，主導(dǎo)風(fēng)向東北風(fēng)。

1.2 試驗材料

本試驗于2019年4月至2019年10月在新疆庫爾勒市哈拉玉宮鄉(xiāng)念森林果業(yè)合作社大田進(jìn)行。土質(zhì)為沙壤土，地力中等，土壤含堿解N 91.25 mg·kg-1、有效P 14.35 mg·kg-1、速效K 81.08 mg·kg-1。供試品種為‘金豐1號油莎豆，由念森林果業(yè)合作社提供。

1.3 試驗設(shè)計

本研究采用隨機(jī)區(qū)組試驗，3次重復(fù)，小區(qū)面積10 m×10 m，播種方式為條播，播種深度5 cm，播量為90 kg·hm-2。行株距配置：行距為30 cm，株距為10 cm，灌溉方式采用地面滴灌。本試驗共設(shè)2個處理組：夏、秋季刈割區(qū)（XQ）和秋季刈割區(qū)（CK）。夏、秋季刈割區(qū)：夏季（6月22日）進(jìn)行第1次刈割（XQ1），秋季（9月28日）進(jìn)行第2次刈割（XQ2），留茬高度為5 cm;秋季刈割區(qū)：夏季不進(jìn)行刈割，僅9月28日進(jìn)行刈割，留茬高度5 cm。達(dá)到成熟期時，分別采集兩處理組地下塊莖，并測定相關(guān)指標(biāo)。

1.4 測定內(nèi)容

1.4.1 生長特性及產(chǎn)量測定 分蘗數(shù)：刈割前于各小區(qū)選定進(jìn)行刈割的樣方，隨后于各樣方內(nèi)分別定點10株主莖，測定主莖周圍分蘗枝數(shù)并取平均值。

粒數(shù)和粒徑：在選定樣方塊莖收獲時進(jìn)行，記錄各樣方內(nèi)塊莖數(shù)量;粒徑測定在塊莖干燥完成后進(jìn)行，隨機(jī)選取各樣方塊莖30粒，用游標(biāo)卡尺進(jìn)行測量，3次重復(fù)取平均值。

百粒質(zhì)量：各樣方內(nèi)隨機(jī)選取塊莖100粒，稱量質(zhì)量，3次重復(fù)取平均值。

莖葉及塊莖產(chǎn)量：刈割時，從各小區(qū)隨機(jī)選取3 m×0.4 m的樣方進(jìn)行刈割，刈割完成后立即稱質(zhì)量并計算莖葉鮮產(chǎn)量，然后帶回實驗室使用烘干箱進(jìn)行殺青處理并在65 ℃下干燥48 h，計算莖葉干產(chǎn);塊莖收獲在地上部分刈割后進(jìn)行，采挖深度30 cm，將挖出的含塊莖土壤放入篩內(nèi)，篩除土壤，獲得塊莖，塊莖鮮產(chǎn)量及干產(chǎn)量的計算同上。

1.4.2 營養(yǎng)成分和相對飼用價值測定 用于分析的樣品在65 ℃下干燥48 h，使用粉碎機(jī)粉碎后過40目孔篩，進(jìn)行常規(guī)營養(yǎng)成分的測定。粗蛋白（CP）采用凱氏定氮法測定;粗脂肪（EE）采用索氏抽提法測定;中性洗滌纖維（NDF）和酸性洗滌纖維（ADF）采用Van Soest 洗滌纖維素分析法測定;粗灰分（Ash）采用灰化法測定[12]。非纖維性碳水化合物（NFC）計算公式為：

式中，NDF、CP、EE、Ash分別為為中性洗滌纖維、粗蛋白、粗脂肪和粗灰分，單位為占干物質(zhì)的百分?jǐn)?shù)，即%DM。

相對飼用價值（Relative Feed Value，RFV）[13]計算公式為：

式中，DMI（Dry Matter Intake，%BW）為粗飼料干物質(zhì)的隨意采食量，單位為占體重的百分比，即%BW;DDM（Digestible Dry Matter，%DM）為可消化的干物質(zhì)，單位為占干物質(zhì)的百分?jǐn)?shù)，即%DM;NDF為中性洗滌纖維，單位為%DM;ADF為酸性洗滌纖維，單位為%DM。

1.4.3 氨基酸組成及含量測定 稱取100.0 mg均勻樣品于密封瓶中，加入10 mL 6 mol·L-1鹽酸（含1%苯酚），充氮氣1 min，封瓶，110 ℃水解22 h。取出冷卻，加水稀釋定容至50 mL，取1 mL 95 ℃下氮吹揮干，準(zhǔn)確加入1 mL 0.01 mol·L-1鹽酸溶解，使用Agilent1100液相色譜儀（配DAD檢測器）測定。

1.4.4 礦質(zhì)元素組成及含量測定 樣品經(jīng)烘干、研磨粉碎處理后，采用濕法消解，用ICP-AES（電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀）進(jìn)行元素測定。

1.5 數(shù)據(jù)分析

試驗數(shù)據(jù)采用SPSS 26軟件和Excel 2003進(jìn)行統(tǒng)計分析，利用Origin 2018進(jìn)行圖的繪制，數(shù)據(jù)以“均值±標(biāo)準(zhǔn)差”表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 夏季刈割對油莎豆生長特性的影響

如表1所示，夏季刈割對油莎豆的百粒質(zhì)量有顯著影響（P<0.05），對分蘗有極顯著影響（P<0.01），而對塊莖的粒徑和粒數(shù)影響不顯著（P>0.05）。XQ分蘗數(shù)極顯著高于CK（P<0.01），較CK提升64.7%，表明刈割對油莎豆分蘗具有積極的促進(jìn)作用。塊莖方面，XQ處理粒徑為1.26 cm，略低于CK，但差異不顯著（P>0.05）;較CK處理，XQ每平方米塊莖粒數(shù)增加了10.32%，兩組處理間差異不顯著（P>0.05）;百粒質(zhì)量方面，XQ處理百粒質(zhì)量為61.62 g，顯著低于CK處理組（P<0.05）。這表明，XQ處理組塊莖整體偏小，但數(shù)量較多，在一定程度上彌補(bǔ)了粒徑偏小的不足。

2.2 夏季刈割對油莎豆產(chǎn)量的影響

如圖1所示，XQ和CK處理在莖葉產(chǎn)量存在顯著差異（P<0.05），而在塊莖產(chǎn)量上無顯著差異（P>0.05）。其中，XQ莖葉產(chǎn)量顯著高于CK（P<0.05），鮮產(chǎn)量約為23 300 kg·hm-2，較CK處理組（10 000 kg·hm-2）增產(chǎn)133%，干產(chǎn)量約7 300 kg·hm-2，較CK處理組（3 700 kg·hm-2）增產(chǎn)97.3%。以上結(jié)果表明，刈割對地上莖葉的增產(chǎn)效果明顯。

塊莖產(chǎn)量方面，CK處理地下塊莖鮮產(chǎn)量約為14 100 kg·hm-2，干產(chǎn)量約為7 200 kg·hm-2，均略高于XQ，但差異未達(dá)到顯著性水平（P>0.05）。這表明，刈割處理對油莎豆的影響主要表現(xiàn)在地上部分，對地下塊莖的影響并不顯著。

2.3 夏季刈割對油莎豆莖葉營養(yǎng)成分的影響

如表2所示，除EE外，夏季刈割對兩處理組油莎豆莖葉的CP、ADF、NDF、Ash、NFC含量及RFV值均有顯著影響（P<0.05）。其中，XQ處理組的CP含量均顯著高于CK（P<0.05），分別提高7.96%，0.2%，CP含量依次為XQ1>XQ2>CK;EE含量不同處理組間無顯著差異（P>0.05）;ADF含量上，XQ1為32.05，顯著低于XQ2和CK（P<0.05），降低水平分別為8.56%，14.28%，XQ2和CK間差異并不顯著（P>0.05）;XQ1和XQ2的NDF含量無顯著差異（P>0.05），但均顯著低于CK（P<0.05），降低水平分別為10.95%，6.96%，最低NDF含量出現(xiàn)在XQ1;在Ash含量方面，CK顯著高于XQ1（P<0.05），但與XQ2無顯著差異（P>0.05）;在NFC含量上，XQ1和XQ2間無顯著差異（P>0.05），但均顯著高于CK（P<0.05），最高NFC含量出現(xiàn)在XQ1，為14.22%。此外，在RFV值方面，XQ1顯著高于XQ2和CK（P<0.05），由高到低依次為：XQ1>XQ2>CK。

2.4 夏季刈割對油莎豆莖葉氨基酸組分的影響

如表3所示，油莎豆莖葉中富含17種氨基酸，其中動物必需氨基酸包括組氨酸、蘇氨酸、精氨酸、纈氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、異亮氨酸、亮氨酸和賴氨酸，共計9種;非必需氨基酸包括天門冬氨酸、谷氨酸和絲氨酸等，共計8種。

CK處理總氨基酸含量為49.42 mg·g-1，必需氨基酸含量占氨基酸總量的41.74%，非必需氨基酸含量占氨基酸總量的58.26%;XQ處理總氨基酸含量為54.24 mg·g-1，必需氨基酸含量占氨基酸總量的45.48%，非必需氨基酸含量占氨基酸總量的54.52%。CK和XQ處理組必需氨基酸含量前3位的均為亮氨酸、苯丙氨酸和纈氨酸，以亮氨酸含量最多。此外，除甘氨酸外，XQ處理其他16種氨基酸含量均高于CK，刈割處理有效維持了油莎豆莖葉中必需及非必需氨基酸含量水平。

2.5 夏季刈割對油莎豆莖葉礦質(zhì)元素的影響

如表4所示，油莎豆莖葉含多種礦質(zhì)元素，其中以鈣、鉀、鎂含量較高，其次為鐵和磷，銅、錳和硒含量較少。除硒元素外，XQ處理其他礦質(zhì)元素含量均高于CK，以K含量最高，為11 403.48 mg·kg-1，F(xiàn)e和P含量接近CK的2倍。XQ油莎豆莖葉礦質(zhì)元素含量大小依次為K>Ca>Mg>P>Fe>Mn>Cu>Zn>Se，而CK為K>Ca>Mg>Fe>P>Mn>Cu>Zn>Se。

3 結(jié)論與討論

刈割作為一種重要的管理方式，主要通過植物的補(bǔ)償性生長和均衡性生長機(jī)制來影響其產(chǎn)量及品質(zhì)，不同的刈割頻次和時期會產(chǎn)生不同的影響[14]。有研究表明，油莎豆地上莖葉部分具備較強(qiáng)的再生能力，生育期內(nèi)可進(jìn)行多次刈割[15]。沈慶雷等[16]對兩種油莎豆進(jìn)行不同刈割強(qiáng)度處理的研究表明，油莎豆葉片再生能力較強(qiáng)，一年三次刈割處理下，產(chǎn)量未出現(xiàn)顯著降低。本試驗結(jié)果表明，進(jìn)行夏季刈割的XQ處理組分蘗數(shù)極顯著高于CK處理組，分蘗提升64.7%。分蘗數(shù)的顯著提升可能是因為刈割降低了油莎豆株叢的密度，使得光透射增強(qiáng)，進(jìn)而增強(qiáng)了剩余葉片的光合作用，而這些葉片產(chǎn)生的資源大部分投入到莖葉的生長上，另一方面，刈割可能導(dǎo)致了頂端優(yōu)勢的打破，刺激了休眠芽的活動，從而產(chǎn)生更多的新生分蘗，進(jìn)而促進(jìn)了地上生物量的增加[17]。油莎豆沒有真正意義上的莖稈，只有由莖鞘組成的假莖，根系為須根系，扎根較淺，當(dāng)株高達(dá)到100 cm以上時易發(fā)生倒伏，而刈割處理能明顯減輕油莎豆倒伏發(fā)生，在延緩葉片衰老的同時也能提高最終產(chǎn)量[18]。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，刈割有利于地上生物量的提高[19-20]。這與本試驗結(jié)果相似，本試驗中，進(jìn)行夏季刈割的XQ處理組，地上莖葉產(chǎn)量顯著高于CK處理，鮮、干莖葉產(chǎn)量提升水平分別為133%，97.3%，刈割對地上生物量的增產(chǎn)效果明顯。這可能是因為刈割促進(jìn)了油莎豆莖葉的補(bǔ)償性生長，加速了莖葉分蘗，進(jìn)而提高了莖葉產(chǎn)量。此外，本研究還發(fā)現(xiàn)，刈割導(dǎo)致油莎豆塊莖粒徑縮小、百粒質(zhì)量降低，但塊莖數(shù)量明顯增加，整體塊莖產(chǎn)量無顯著差異。塊莖產(chǎn)量的形成主要依靠同化物和各種礦質(zhì)營養(yǎng)向地下運輸積累來實現(xiàn)，刈割處理減少了進(jìn)行光合作用的同化器官，導(dǎo)致總光合產(chǎn)物及其分配到地下的部分減少，這時根系會暫停生長，將更多的碳供給地上部分的恢復(fù)性生長，從而導(dǎo)致地下生產(chǎn)力減小[21]，但是恢復(fù)性生長使得油莎豆分蘗顯著增加，塊莖數(shù)量隨分蘗數(shù)增加，這在一定程度上彌補(bǔ)了塊莖縮小的負(fù)面影響。

刈割時期是影響牧草品質(zhì)優(yōu)劣的重要因素之一。刈割過早，雖然牧草營養(yǎng)品質(zhì)高，但產(chǎn)量低;刈割過晚，牧草產(chǎn)量雖高，但營養(yǎng)品質(zhì)低[22]。適時刈割能有效保留CP含量，并控制纖維含量在相對較低的水平[23]。研究表明，刈割期的延遲會導(dǎo)致木質(zhì)素含量增加，粗纖維含量升高，CP 含量與刈割期有顯著的線性關(guān)系[24]。本試驗中，XQ1處理CP含量最高，ADF和NDF含量最低，營養(yǎng)成分含量及RFV值處于最優(yōu)水平，這可能是因為初次刈割時期較早的原因，而XQ2作為再生草，營養(yǎng)價值有所下降，可能是由于刈割時期相隔較長，再生草發(fā)育較為充分，營養(yǎng)價值隨生育期的推移逐漸下降導(dǎo)致，但與CK相比，XQ2依然具有較高的營養(yǎng)水平和飼用價值，各處理相對飼用價值綜合排序為：XQ1>XQ2>CK。此外，與CK相比，XQ處理還具有更高的氨基酸和礦質(zhì)元素含量。所以對油莎豆莖葉的收獲一定要充分掌握適時刈割的原則，以獲取較高品質(zhì)的莖葉。

綜上所述，夏季刈割促進(jìn)了油莎豆的分蘗，對地上莖葉增產(chǎn)效果明顯;刈割導(dǎo)致塊莖粒徑縮小、百粒質(zhì)量降低，但對塊莖產(chǎn)量無顯著影響。另外，夏季刈割不僅有效保留了莖葉的粗蛋白質(zhì)含量，控制纖維含量在相對較低的水平，而且對于維持莖葉中氨基酸和礦質(zhì)元素含量水平也有積極作用，夏季刈割可以獲得較高品質(zhì)的更多油莎豆莖葉飼料。

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