刈割对牧草生物量和品质影响的研究进展

刈割对牧草生物量和品质影响的研究进展

朱珏1,张彬1,谭支良2,3,王敏2,3

(1.湖南农业大学动物科学技术学院,湖南长沙410128;2.中国科学院亚热带农业生态所,湖南长沙410125;

3.中国科学院环江喀斯特农业生态试验站,广西环江547100)

摘要:刈割是一种常见的草地利用和管理方式,它可以通过两方面途径来影响牧草产量及品质。首先,刈割可以利用植物的补偿性生长,促进牧草生长并提高牧草产量。其次,刈割可以利用植物均衡性生长特性,改变牧草营养物质的沉积和分配方向,进而影响牧草品质。常见的刈割包括刈割频次、刈割时间和刈割方式。全面综述3种刈割对牧草产量及品质影响和相应作用机理,为适当利用刈割提高牧草产量及品质提供参考。

关键词:刈割频次;刈割时间;刈割方式;牧草;产量;品质

中图分类号:S54 文献标识码:A 文章编号:100120629(2009)022*******

　刈割是一种人为干扰栽培利用技术,也是草地利用和管理的主要方式。常见的刈割包括刈割频次、刈割时间和刈割方式。从牧草生长期营养成分含量变化的情况来看,幼嫩期的牧草体内干物质、粗蛋白、维生素、矿物质的含量高。但随着牧草地生长、叶面积逐渐增加和碳水化合物合成能力逐渐增强,牧草体内结构性多糖(纤维素、木质素等)含量也会逐渐增多,牧草饲用价值降低。而在农业生产中,往往需要获得产量高且品质好的牧草。利用刈割技术可以通过牧草的补偿性生长作用和均衡性生长特性(f unctional equilibri2 um)[1]很好地获得产量高且品质好的牧草。由于牧草品种的生长特性不同,同样的刈割对不同牧草品种的生物量及品质影响差异很大。如何适当的利用刈割是充分发挥草地生态系统的再生性能、草地群落生产潜力、提高牧草品质及保证草地稳定的关键所在。全面综述国内外关于刈割对牧草生物量和品质影响及其作用机理,为在生产实践中适当利用刈割提高牧草产量及品质提供参考。

1　刈割频次对牧草产量及营养的影响

1.1对牧草产草量的影响　不同牧草之间存在着差异性。有些牧草再生性能好,通过频繁刈割能提高产量,例如:对苜蓿M edicago sati v a刈割4次的产草量较刈割3次和2次的高30%和63.2%,并且使得来年的产草量提高了

2.5～

3.0倍[2]。而有些牧草再生性能较差,不宜频繁刈割。例如:年刈割4次的混播苜蓿和无芒雀麦B rom us i nermis的草地年总产量比年刈割2、3次的降低

6.76%和11.13%[3]。1年内刈割2次的燕麦

A rena sati v a巴燕3号的干草产量比刈割1次的显著降低67.65%[4]。对紫花苜蓿年刈割3、4和5次,可使翌年的干草产量下降10.6%、9.7%和20.2%[5]。另外,也有些牧草的鲜草产量、干草产量与刈割频次会出现不一致的情况。例如:1次刈割健宝S org hum bicolor×S.s u danens干草产量分别是2次刈割、3次刈割干草产量的1.38和1.87倍,而2次刈割健宝鲜草产量分别是1次刈割、3次刈割干草产量的1.20和1.16倍[6]。干草产量会逐渐减少是因为随着刈割频次的增加,健宝中的营养物质含量呈逐渐降低趋势。适当的刈割可以相应的增加自由水在健宝体内的沉积量,从而提高鲜草产量。刈割频次除了对牧草地上部分的生产量有影响外,对其地下根部的生长也有影响。有试验表明[7],一年刈割1次的苜蓿和雀麦根干质量比一年刈割3次的分别高48.69%和48.50%。

适当刈割频次提高牧草生产力的途径主要包

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草　业　科　学

PRA TACUL TU RAL SCIENCE

26卷2期

Vol.26.No.2

3收稿日期:2008203219

基金项目:中国科学院西部行动计划重要方向项目“西南喀

斯特生态系统退化机制与适应性修复试验示范研

究”(KZCX22XB2208);中科院知识创新重要方向

项目“喀斯特区域农牧复合资源配置及其生态效

应研究”(0751012010);国家自然科学基金资助

项目(30671516)

作者简介:朱珏(19832),女,湖南长沙人,在读硕士生,主要

研究方向为喀斯特地区牧草营养与生理生态。

E_mail:erinusejuno@hot https://www.360docs.net/doc/d515243249.html,

通信作者:张彬　E_mail:zhb8236@https://www.360docs.net/doc/d515243249.html,

括:1)通过改变牧草的有效分蘖数、茎叶比、鲜干比、分枝数量、分枝角度、粗壮度、能量分配、构件密度及根的生长方向(纵向生长和横向生长)、根干质量、根数和根体积等一个或多个方面来改变牧草群落地上生产量[6211];2)通过提高有效种子产量[12214],来提高来年牧草的生产量[15217];3)通过间接影响牧草的地下生产量(刈割后,虽然牧草地上留茬部分仅能进行少量光合作用而不能满足牧草的再生,但是可以通过牧草根部营养物质的积累和向上运输营养物质的补偿性作用满足其地上部分再生)来影响其地上生产量。由于不同牧草之间的生长特性存在差异[18],不同的牧草的适宜刈割频次也就不同。只有对不同牧草进行适宜刈割频次才能维持草地正常的生产力水平。

1.2对牧草营养物质的影响　刈割频次是指在植物生长周期内,人工收割牧草的频率和次数。适当的刈割频次能通过提高牧草中粗蛋白、粗灰分含量和根部碳水化合物的积累以及降低酸性洗涤纤维含量,来改善牧草品质[6,15,19221]。由于不同牧草的生长具有差异性,不同刈割频次对地上部分的牧草品质产生的影响是不同的。年刈割3次苏丹草S.su danens的粗蛋白含量是年刈割1次和2次的1.07和1.04倍[15]。年刈割1次的燕麦巴燕3号比刈割2次的单位面积粗蛋白含量提高57.57%,而年刈割2次的燕麦4632的粗蛋白含量比刈割1次的高53.68%。年刈割2次的燕麦巴燕3号的酸性洗涤纤维含量比刈割1次的低11.34%[4]。年刈割3次的健宝的粗蛋白含量分别是刈割1次、刈割2次的1.73倍和1.17倍[6]。杂交狼尾草Penniset um p ur p ureum×P.t y p hoi2 deum植株在第3、4、5次刈割的镁含量平均值分别比第2次刈割高18.19%、37.78%和64.49%;钙含量平均值分别高9.25%、23.00%和54.25%;第2次刈割植株磷含量平均值比第3、4次刈割的分别提高9.42%和28.27%,而比第5次刈割植株磷含量平均值降低

2.74%[22]。对生长季的白三叶T ri f oli um repens进行刈割2、4和7次后发现,白三叶匍匐茎的能量分配呈现递增规律,分别为42.8%、44.9%和47.7%。而单位长度的茎所含能量递减,分别为1

3.0、12.2和11.1 kJ/m[8]。刈割频次除了对牧草地上部分影响大外,其对牧草地下部分某些营养物质含量也是有影响的。这主要是因为:随着刈割频次的增加,仅凭借牧草地上部分所含的营养物质是不能满足牧草再生的,但可以通过根部积累更多的还原糖得以实现。其后,随着再生草再生、分生次数增多,根部储存的营养物质积累总量又将用于牧草地上部分再生而逐渐减少,因此根部总糖含量逐渐减小。年刈割3次的苜蓿和雀麦根部还原糖含量比年刈割1次的分别提高了12.66%和62.26%。而根部总糖含量分别降低了19.64%和26.49%[23]。

随着刈割频次过度增加,牧草地上部分和地下部分的生长会显著减慢。这主要是因为:刈割造成光合器官过分损失,不仅影响光合产物向根部的运输和分配,而且再生时会因消耗大量根部贮藏的养分而减少菌根利用的养分,进而影响牧草地下部分的生长。所以,只有适当的刈割频次,才能提高牧草的营养价值和根系营养物质的含量。

2　刈割时间对牧草产量及营养的影响2.1对牧草生物量的影响　适宜的刈割时间是影响和保持草地单位面积产量、牧草总产量和再生产量的重要因素[24225]。一年内刈割间隔为30d的高羊茅Fest uca el ata地上生物量比刈割间隔为15d的高956g/m2[26]。光叶紫花苕V i2 ci a villosa在播种后105d刈割的产草量比播种后90d刈割的提高了16.13%,种子产量提高13.8%,比不刈割种子产量提高71.9%[27]。热研11号黑籽雀稗Pas p al um at rat um cv.间隔75d 刈割的鲜草产量最高(135.8kg/hm2),而间隔120d刈割的干草产量最高(38.6t/hm2)[28]。不适宜的刈割时间,对牧草的生产量会产生不利影响。例如:极早期地刈割对苜蓿再生性能影响较大,苜蓿产量比适时刈割降低57.1%[29]。在孕蕾期刈割紫花苜蓿的种子产量比未刈割处理的种子产量低186.2kg/hm2[30]。刈割时间不仅对牧草地上部分生产量有影响,而且对牧草地下部分的生产量也有影响。例如:苜蓿在盛花期进行刈割比在现蕾期进行刈割的根干质量低2.78g[7]。刈割时间对牧草地上部分和地下部分都能产生影响,只不过是首先表现在地上部分,地下部分的反映较慢[31]。

大量研究表明,不同牧草的最佳刈割时间是不相同的[13,30,32236]。确定适当刈割时间应该考虑以下几个因素:1)是否影响牧草再生;在牧草的生

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长初期就进行刈割,只能获得低的牧草产量;2)是否有利于种子的形成,并且不影响其产量;3)是否利于牧草越冬。过晚的刈割,如在晚秋刈割,往往会影响牧草体内的淀粉、可溶性碳水化合物和游离脯氨酸等抗寒调节物质的沉积,降低牧草越冬率,从而影响牧草来年的产量;4)是否影响牧草群落的产草量。有试验证明[9,37]:从牧草群落主要种到整个草群,其处理当年及返青后的高度、盖度、植株数量等指标基本上随刈割时间推迟而降低,而整个草地群落生物量呈上升趋势。

2.2对牧草营养价值的影响　刈割时间主要包括刈割时期和刈割间隔。刈割时期主要是根据牧草的生长阶段来划分,即分枝期、现蕾期、初花期(10%植株开花)、中花期(50%植株开花)、盛花期(80%植株开花)和结实期。不同品种牧草适宜的刈割时期不同:豆科(紫花苜蓿、红豆草Ono2 brychis vici aef oli a、草木樨Melilot us of f ici nalis 等)牧草以现蕾期至初花期刈割为宜;禾本科(披碱草、老芒麦等)牧草在孕穗期至抽穗初期刈割为宜。所以刈割时期的选择,对牧草品质影响很大。无芒雀麦在孕穗期刈割的还原糖含量比其在抽穗期刈割的高19.92mg/g,而在孕穗期刈割的总糖比在盛花末期总糖含量高10

3.72mg/g[7]。无芒雀麦、鸭茅H i p pop hae rham noi des在抽穗期进行刈割的粗蛋白含量比开花期的高13.08%;无芒雀麦的水溶性碳水化合物含量在抽穗期和开花期要比拔节期和结实期分别高63.89%和73.43%;鸭茅的水溶性碳水化合物含量在抽穗期和开花期要比拔节期和结实期分别高20.56%和50.74%。沙打旺A st ragal us ads ur gens在现蕾期进行刈割的粗蛋白含量比初花期的高9.01%[38],初花期刈割的粗蛋白含量比盛花期和结实期的分别高3.14%和5.13%,粗纤维含量低2.79%和12.89%[39]。紫花苜蓿在现蕾期进行刈割的粗蛋白含量比初花期的高8.55%[38]。苜蓿在现蕾期进行刈割比在盛花期进行刈割的还原糖高10.08mg/g,总糖高46.03mg/g。

此外,牧草品质还受刈割间隔的影响。刈割间隔是指:收获牧草时,确定一定的时间间隔来收割。刈割间隔为28d的杂交狼尾草的粗蛋白含量平均值比刈割间隔35、21和42d粗蛋白含量平均值分别高1.97%、2.00%和2.78%[40]。热研11号黑籽雀稗间隔90d刈割粗蛋白产量最高(3 879kg/hm2),粗蛋白含量最高(13.13%),而粗纤维含量最低(25.79%)[28]。另外,有研究表明[41],苜蓿随着刈割间隔的加大,虽然产草量增加了,但粗蛋白含量显著下降,粗纤维含量显著上升,致使干草品质下降。因此,只有通过利用适当的刈割时期及刈割间隔,才可获得较高品质的牧草。

适宜的刈割时间是影响和保持草地品质的重要因素。通过对不同牧草各自适宜的时间内进行刈割表明:它们的营养物质含量变化规律是相似的———粗蛋白含量较高、牧草中的酸性洗涤纤维、中性洗涤纤维和粗纤维的含量较低[19,28246]、牧草的还原糖和总糖含量有所提高[7]。因此,在确定牧草的最适刈割时间时,应选择在单位面积上产草量和营养物质积累较高、各种营养物质在植物体内分布较均匀及家畜喜食的时期进行刈割,来获得较高品质的牧草[47]。

3　刈割方式对牧草产量及营养的影响

3.1对牧草产量的影响　由于不同刈割方式可以通过改变处理当年及返青后牧草高度、盖度、植株数量、无性繁殖的净增蘖数、分蘖芽数、根茎长度、根茎节数、根茎芽数和根茎生物量等来影响牧草产量[5,13,16,48253],因此刈割方式是影响牧草品质、当次收获量和再生产量的重要因素。对牧草进行低强度(高留茬高度)刈割,随着牧草的生长,会使营养价值高的叶和基层叶留于地面时间过长,降低牧草的营养价值及消化利用率,且仅能收获较少的牧草产量;对牧草进行高强度(低留茬高度)的刈割,虽可以增加当次牧草收获产量,但是由于牧草基部的叶被大部分割去(特别是叶片量丰富和着叶均匀的牧草几乎被割去全部叶片),使得牧草剩余部分光合作用下降,进而影响牧草割后再生和地下器官营养物质的积累,以致影响以后各年的产草量。综上所述,只有通过适当的刈割方式,才能提高牧草的生产量。例如:牧草留茬高度为4cm时的产草量比留茬高度为6、8cm的高13.02%和16.3%[33]。轻度刈割的柱花草S t y loant hes qui d nensis的生产量比不刈割的高19

4.9g/m2[54]。在留茬8cm处刈割的苏丹草的鲜草产量是不留茬刈割的1.15倍,其干草产量是留茬18cm刈割的1.27倍[15]。此外,不同的切口方式(平口和斜口刈割)和刈割周期,也能够影

28

PRA TACUL TU RAL SCIENCE(Vol.26.No.2)2/2009

响牧草的产量[55256]。

适宜的刈割能最大限度地发挥该牧草的生产性能和延长其利用期[57]。由于不同牧草的生育期不同,所以不同牧草的刈割方式也存在差异[35,58259]。例如:从分蘖节、根茎处再生形成的再生牧草,刈割高度可低些;而由内叶腋再生枝所形成的再生草,刈割留茬可高些[60]。

3.2对牧草营养物质含量的影响　刈割方式主要是通过刈割强度(留茬高度或刈割高度)和刈割方法来影响牧草中营养物质含量的变化。刈割强度直接决定着刈割对草地的影响程度[45,61]。有研究表明[48]:刈割方式对牧草叶片、茎基部和根茎可溶性碳水化合物含量均有显著性影响。但不同品种牧草适宜的刈割方式是不相同的。例如:Donaghy和Fulkerson在对多年生3叶龄黑麦草L oli um perenne进行刈割时,留茬50mm的植株中可溶性碳水化合物含量是留茬20mm植株的3.1倍[62]。羊草L ey m us chi nensis留茬高度在10cm处刈割的叶片可溶性碳水化合物含量比其留茬2cm的高2.96%,而刈割留茬2cm的羊草茎基部和根茎部的可溶性碳水化合物含量却比不刈割的分别低1.08%和3.13%[48]。留茬8cm的苏丹草粗蛋白产量是留茬18cm的1.26倍[15]。而对于刈割方法的研究相对于刈割强度的研究较少。利用压扁刈割后烘干的苜蓿草粉的粗蛋白含量损失、酸性洗涤纤维和中性洗涤纤维的含量较未压扁刈割的分别低33.4、0.8和40.9 g/kg。而苜蓿草粉中的灰分和钙的含量较未压扁刈割的分别高7.5和3.2g/kg[63]。这是由于压扁苜蓿茎叶,使其内部能迅速地暴露空气中,加速干燥速度,从而降低苜蓿氧化作用和呼吸作用所消耗营养物质的量。

由于不同牧草具有生长差异性,所以在选择刈割方式时,应根据牧草品种选择不同的刈割方式。否则,不适当的刈割方式,不仅影响牧草的质量,而且会通过影响再生草生长速度,导致来年的牧草品质下降。

4　小结

由于牧草品种及生长特性存在差异,刈割对不同牧草生物量及品质的影响程度也就不同。正确利用刈割是提高牧草产量和品质的关键。通过适宜刈割(包括适当的刈割频次、适合的刈割时间及合理的刈割方式),不但能充分发挥牧草的均衡性生长和超补偿性生长作用,还能通过改变营养物质在牧草体内沉积与分配方向(地上部分与地下部分之间)、生理指标(如分蘖数、株高、光合作用等)来促进牧草生长,进而提高牧草的产量和品质。

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R esearch progress of clipping effect on qu ality and biomass of grazing

ZHU J ue1,ZHAN G Bin1,TAN Zhi2liang2,3,WAN G Min2,3

(1.Animal Science and technology College,Hunan Agricult ural U niversity,Changsha,

Hunan410128,China;2.Chinese Academy of Sciences,Instit ute of Subt ropical Agricult ure,Changsha,Hunan410125,China;3.Huanjiang Experimental Station of Karst Eco system,CAS,municipality of Maonan clan,Huanjiang,Guangxi547100,China) Abstract:Clipping is one of common ways in using and management of grassland.It can affect t he bio2 mass and quality of grazing by two approaches.Firstly,clipping can accelerate t he growt h speed and enhance t he biomass of grazing by using t he compensation growt h of plant.Secondly,clipping can change t he aggradatio ns of nutrition and direction of dist ribution of grazing by t he f unctional equilibri2 um of plant,and t hen affect t he quality of grazing.The hackneyed met hods of clipping include t he f re2 quency of clipping,t he time of clipping and t he mode of clipping.This paper was expounded t he influ2 ences and mechanism for t he biomass and quality of grazing in order to offer t he consult for t he suit2 able clipping.

K ey w ords:t he f requency of clipping;t he time of clipping;t he mode of clipping;grazing;biomass; quality

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2/2009草　业　科　学(第26卷2期)