留茬高度对青海草地早熟禾人工草地禾草生物量和品质的影响

景美玲，马玉寿，褚荣鹏，徐 腾

（1.青海民族大学生态环境与资源学院，青海西宁 810007；2.青海省畜牧兽医科学院，青海西宁 810003；3.西宁市动物疫病预防控制中心，青海西宁 810000）

青海草地早熟禾（Poa Pratensis L.cv.Qinghai）是近年来建植人工草地应用较多的一种禾草，它是选自青海海拔4000 m以上的三江源区野生驯化的牧草新品种，其适应性（景美玲等，2014；2017）、分蘖再生能力、根茎侵占能力均较强（王柳英等，2010），适口性好，营养价值高，同时具有典型的乡土性、生态性、牧用性等特征，是建植“黑土滩”人工草地应用最具代表性的新种质资源，目前对其的研究主要集中在生长特性（景美玲等，2018；杨慧茹等，2011；李瑞江等，2008）和人工群落特征方面（侯宪宽等，2015；文金花等，2006）。由于青海草地早熟禾根茎繁殖力较强，易快速形成草皮，在青海地区退化天然草地修复和人工草地建植上发挥着重要作用，为高海拔地区生态环境改善和草地畜牧业的发展提供保障。

刈割既是一种有效的草地管理方式，也是高寒草地响应环境变化研究中相对容易实施的控制试验手段（赵京东等，2021；徐然然等，2019；Liu Yinzhan等，2017；朱 珏 等，2009）。留 茬 高度是刈割管理需要考虑的重要因素，因为不同留茬高度有可能引起生态系统响应的差异（孙宇等，2021；Burns等，2002）。有关青海草地早熟禾人工草地刈割对其营养品质影响的研究较少。本研究对祁连山区退化高寒草地上人工修复的青海草地早熟禾草地进行不同程度的刈割处理，研究地上生产性能和营养品质的变化特征，从而探索高寒地区刈割对青海草地早熟禾的影响作用，为青海高寒地区人工草地的放牧、可持续利用管理提供一定的依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况试验地位于祁连县默勒镇瓦日尕村三社的集体牧场（N：37° 56'，E：100° 13'，海拔3621 m），为高寒草甸极度退化后形成的次生裸地，草地植被优势种为细叶亚菊（Ajania tenuifolia）。地理位置属高原大陆性气候，冷季长，暖季短，年均温1.4℃，1月平均气温-13℃，7月平均气温为12.2℃，气温日差大，干湿分明，年平均降水量为415.0 mm，主要降水集中再6～9月，无绝对无霜期。光能资源丰富，全年日照时数为2829 h，太阳辐射强，大于0℃积温1658.0℃，年蒸发量平均为1162.3 mm，土壤为高寒草甸土。刈割试验前土壤基况：土壤有机质291.89 g/kg，全氮3.45 mg/g，全磷736.59 mg/kg，速效磷8.06 mg/kg，碱解氮169.31 mg/kg，pH为7.08。

1.2 试验设计青海早熟禾人工草地均建于2016年，播种形式为机械播种，播种量为7.5 kg/hm2，基肥磷酸二铵200 kg/hm2，每年5月份追肥尿素300 kg/hm2。伴有冷地早熟禾（Poa crymo Phila Keng）、垂穗披碱草（E. nutans Griseb）等禾草，盖度8%左右。

采用小型农用镰刀，于2019年6月底（抽穗初期）刈割，于当年7月底采样、测量。试验采用随机区组设计，选取长势均匀的青海草地早熟禾人工草地，划分12个20 m×20 m的小区，做好标记，各小区之间间隔1 m，设置4种处理，每种处理3次重复，随机分布在小区内。处理分别为：（1）对照组（CK组）：不进行任何处理；（2）轻度刈割组（LC组）：留茬10 cm；（3）中度刈割组（MC组）：留茬5 cm：（4）重度刈割组（HC组）：留茬2 cm。

1.3 测定指标与方法株高：小区内每种禾草选取20株，测株高，求均值。

再生高：刈割前所测株高为h，刈割后生长一月测量株高H，H减去h为再生高。

地上植物量：在小区内随机选取1 m2的样方，齐地面刈割，剔除杂草称取禾草鲜重。取500 g样品带到实验室，80℃烘干24 h，称量。

牧草营养成分测定：采集草样烘干、粉碎。参照《饲料分析及饲料质量检测技术》（杨胜，1993）测定粗蛋白质（Crude protein，CP）、粗脂肪（Ether extract，EE）、粗纤维（Crude fiber，CF）、灰分（Ash）、中性洗涤纤维（Neutral detergent fibre，NDF）和 酸 性 洗 涤 纤 维（Acid detergent fibre，ADF）。此外，检测牧草中Ca、P含量，相对饲喂价值（Relative feeding value，RFV）根据NDF和ADF的含量采用以下公式计算（熊乙等，2018）。

1.4 数据分析试验数据采用SPSS23.0软件进行统计分析，采用Duncan's法进行多重比较，使用Origin2018软件进行绘图。

2 结果与分析

2.1 株高、再生高和生物量由图1可知，在不同留茬高度处理下经过后期生长，CK组（26.10 cm）和LC组（25.24 cm）间株高差异不显著（P＞0.05），而CK组、LC组的株高显著高于MC组（14.97 cm）和HC组（10.70 cm）（P＜0.05），MC组株高显著大于HC组（P＜0.05）。CK组和LC组的再生株高较大，分别为15.55 cm和15.24 cm，两者之间差异不显著（P＞0.05），但均显著高于MC组和HC组（P＜0.05），MC组与HC组组间差异不显著（P＞0.05）。CK组的地上生物量为440.09 g/m2，LC组的地上生物量为400.87 g/m2，两者差异不显著（P＞0.05），CK组和LC组的地上生物量显著高于MC组（113.47 g/m2）和HC组（59.59 g/m2）（P＜0.05），MC组地上生物量显著大于HC组（P＜0.05）。

图1 不同刈割处理下禾草株高和地上生物量

2.2 营养成分由表1可知，粗蛋白质含量随留茬高度的降低而增加，HC组的禾草粗蛋白质含量最高，为14.44%，显著高于其他3种处理（P＜0.05），而MC组的粗蛋白质含量显著高于CK组和LC组（P＜0.05）。粗纤维含量随留茬高度的降低而降低，CK组和LC组的粗纤维含量显著高于HC组（P＜0.05）。HC组的粗灰分含量显著高于CK组和LC组（P＜0.05），但与MC之间差异不显著（P＞0.05）。不同处理下禾草Ca含量随留茬高度的降低而增加，其中HC组显著高于CK组和LC组（P＜0.05）。禾草的P含量随留茬高度的降低而增加，HC组显著高于CK组和LC组（P＜0.05），LC组的P含量显著低于MC组（P＜0.05）。酸性洗涤纤维和中性洗涤纤维均随留茬高度的降低而降低，其中CK组酸性洗涤纤维显著高于其他3个处理（P＜0.05），LC组显著高于HC组（P＜0.05）。CK组的中性洗涤纤维显著高于HC组（P＜0.05）。不同处理下禾草的饲喂价值随留茬高度的降低而升高，其中HC组的饲喂价值最高，为113.02，显著高于CK组（98.24），且提高15.04%（P＜0.05）。

表1 不同刈割处理下牧草营养成分

2.3 营养成分产量由表2可知，CK组粗蛋白质产量为48.39 g/m2，显著高于其他3个处理（P＜0.05），而LC组又显著高于MC组和HC组（P＜0.05）。CK组的粗纤维、粗脂肪与粗灰分和LC组均显著高于MC组和HC组（P＜0.05）。CK组的酸性洗涤纤维和中西洗涤纤维素产量含量最高，分别为137.72和269.34 g/m2，且随着留茬高度的降低，酸性洗涤纤维和中性洗涤纤维逐渐降低，且各处理间差异显著（P＜0.05）。

表2 不同刈割处理下禾草营养成分产量 g/m2

2.4 相关关系株高（X1）、再生高（X2）、地上生物量（X3）、粗蛋白（X4）、粗纤维（X5）、粗脂肪（X6）、粗灰分（X7）、Ca（X8）、P（X9）、酸性洗涤纤维（X10）、中性洗涤纤维（X11）。由表3可知，株高与再生高、地上生物量、粗纤维、酸性洗涤纤维、中性洗涤纤维之间呈极显著正相关关系（P＜0.01），与粗蛋白质、粗脂肪、粗灰分、Ca、P之间呈极显著负相关关系（P＜0.01）。再生高与地上生物量、粗纤维、中性洗涤纤维之间呈极显著正相关关系（P＜0.01），与酸性洗涤纤维之间呈显著正相关关系（P＜0.05），与粗蛋白质、粗灰分、Ca之间呈极显著负相关关系（P＜0.01），与P含量之间呈显著负相关关系（P＜0.05）。地上生物量与粗纤维、中性洗涤纤维含量之间呈显著正相关关系（P＜0.05），与酸性洗涤纤维之间呈极显著正相关关系（P＜0.01），与粗蛋白质、Ca、P之间呈极显著负相关关系（P＜0.01），与粗灰分之间呈显著负相关关系（P＜0.05）。粗蛋白质含量与Ca和P含量之间呈极显著正相关关系（P＜0.01），与粗灰分之间呈显著正相关关系（P＜0.05），与粗纤维之间呈显著负相关关系（P＜0.05）。粗纤维含量与中性洗涤纤维含量之间呈极显著正相关关系（P＜0.01），与粗灰分和Ca含量之间呈极显著负相关关系（P＜0.01），与P含量之间呈显著负相关关系（P＜0.05）。粗灰分含量与Ca和P含量之间呈极显著正相关关系（P＜0.01），与酸性洗涤纤维、中性洗涤纤维之间呈极显著负相关关系（P＜0.01）。Ca含量与P含量之间呈极显著正相关关系（P＜0.01），与酸性洗涤纤维之间呈显著负相关关系（P＜0.05）。P含量与酸性洗涤纤维含量之间呈显著负相关关系（P＜0.05）。酸性洗涤纤维含量与中性洗涤纤维含量间呈极显著正相关关系（P＜0.01）。

表3 各指标间的Parson相关系数

3 讨论

3.1 刈割处理对青海草地早熟禾人工草禾草地上生物量的影响作为一种优良牧草，青海草地早熟禾适口性好，耐践踏，无性繁殖能力强，营养价值高，可用于生态修复、建植放牧草场和刈割草场。邱正强等（2009，2008）研究表明，合理的刈割可以增加产草量，提高牧草再生能力和生产力，过度刈割会影响牧草后期生长，在本试验中，随着留茬高度的降低，青海草地早熟禾人工草地禾草的株高、再生能力和地上生物量逐渐下降，但LC组与CK组差异不显著，相关关系分析结果显示，株高与再生株高、地上生物量呈极显著正相关关系，可能是由于在6月份刈割，虽然植物已经进化出相应的形态和生理机制来应对刈割损伤（Erbilgin，2014；Liu，2007），但祁连山区地处青藏高原东北边缘地带，常年气候恶劣，气温较低，草地植被经过返青后较为脆弱，此时中高强度的刈割对青海草地早熟禾等相关禾草的生长造成较大损伤，在一定时间植物的生理和形态机制无法快速恢复，对生长高度和再生能力有减缓和抑制作用，并带来一定的负面作用。分析刈割造成生物量降低的原因可能是由于大量地上生物量被移除导致光合作用的营养物质积累降低（鲍雅静等，2009），同时又带走大量养分，造成土壤养分流失（刘美玲等，2007）。此外也减少凋落物，影响植被土壤水分蒸发和土壤呼吸（王惠玲等，2020；Zhang等，2017）。因气候环境的影响，轻度刈割虽不能显著提高牧草再生能力，但在刈割后仍然可以与未刈割的牧草长势相当，在生产能力上未产生明显损失，说明轻度刈割在当地青海草地早熟禾人工草地刈割中较为适宜。

3.2 刈割处理对青海草地早熟禾人工草地禾草品质的影响 营养价值的高低是衡量饲草饲用价值的重要指标之一，饲草的营养价值在很大程度上取决于粗蛋白质、酸性洗涤纤维、中性洗涤纤维含量和RFV等成分（王霞等，2021；赵加涛等，2021）。本研究结果表明，随着留茬高度的降低，禾草的粗蛋白质、灰分和RFV含量呈增加趋势，这与杨帆等（2022）结果一致，主要是由于刈割可以刺激植物在形态建成上改变策略，导致植物产生较多新生分支和幼嫩叶片，进而促进植物有效吸收土壤中的养分，促进植物个体发育，提高营养价值（陈志祯等，2011），进而增加适口性，在牧草品质上有所提高。优质牧草中酸性洗涤纤维和中性洗涤纤维含量低代表适口性好，易消化，牲畜更喜采食（赵京东等，2022），本研究结果显示，粗纤维、酸性洗涤纤维和中性洗涤纤维含量随刈割留茬高度的降低而降低，且相关分析结果显示，地上生物量与粗纤维、中性洗涤纤维含量呈显著正相关关系，与酸性洗涤纤维之间呈极显著正相关关系，说明刈割有助于提高青海草地早熟禾等禾草适口性，主要原因是未刈割或轻度刈割对牧草茎秆等纤维成分含量高的部分损失较少，植株较为强壮，叶片等含量相对降低，所以会使营养价值降低，适口性较差。研究结果显示，随着刈割留茬高度的降低，牧草营养成分产量也降低，这与杨帆等（2022）的研究结果较为一致，原因主要是由于留茬高度较低，在气候较为恶劣的青藏高原地区不利于青海草地早熟禾进行光合作用和营养物质的快速形成，生长速度较慢，总牧草产量会降低，从而导致单位面积上的营养成分产量降低。因此，该地区中度和重度的刈割不利于牧草植株的生长和营养物质积累。

4 结论

青海草地早熟禾人工草地禾草随刈割留茬高度的降低随着刈割留茬高度的降低，禾草株高、再生高、地上生物量基本呈显著降低趋势（P＜0.05），但对照组和轻度刈割组间差异不显著（P＞0.05）；粗蛋白质、粗灰分、Ca、P等营养成分、相对饲喂价值基本逐渐增加（P＜0.05），粗纤维、酸性洗涤纤维、中性洗涤纤维等营养成分逐渐降低（P＜0.05）；粗蛋白质、粗纤维、粗灰分、粗脂肪、酸性洗涤纤维、中性洗涤纤维营养成分产量逐渐降低。地上生物量与营养品质等指标间的相关关系显著（P＜0.05）。可见，在青海省祁连山区种植的青海草地早熟禾适宜轻度刈割或轻度放牧，中度和重度刈割不利于植株生长和营养物质积累。