飼用苧麻‘中飼苧1號’最佳刈割株高的研究

王延周， 熊和平， 吳端欽， 唐守偉， 侯振平， 戴求仲

(中國農業科學院麻類研究所， 湖南 長沙 410205)

我國是個農業大國，農業是國民經濟的基礎。2016年農業部在“全國草食畜牧業發展規劃”(2016-2020年)指出因地制宜推進南方飼草產區的生產。同時，農業部在《全國種植業結構調整規劃(2016-2020年)》明確指出我國北方地區重點發展優質苜蓿、青貯玉米、飼用燕麥等飼草，而南方地區重點發展飼用油菜、飼用苧麻(Boehmerianivea)等飼料作物。飼用苧麻粗蛋白質含量較高、氨基酸種類齊全，是一種潛在的非常規高蛋白優質飼草[1-2]。研究表明，隨著刈割株高的增加，飼用苧麻年生物產量和粗蛋白產量會增加，而且收獲間隔時間也會相應增加，刈割次數減少，施肥、田間管理及刈割投入都會減少，最終使得生產成本下降，從而可以獲得較高的經濟效益[3-4]。但是，目前飼用苧麻刈割模式主要是追求高蛋白質含量，在高度60～80 cm進行刈割[5-6]，未能充分發揮其高產量的優勢。本研究通過對飼料專用苧麻品種‘中飼苧1號’ 在一年內生長周期內不同時間段的適當刈割株高進行研究，為更全面、系統地掌握其飼用品質變化，進而為獲得高產、優質的飼草生產實踐提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

選用‘中飼苧1號’(Boehmerianivea‘Zhongsizhu No.1’)為試驗材料,此材料是從‘湘雜苧一號’ב園青5號’雜交后代中選擇出的新品種，具有生長旺盛，發蘗及再生能力強，前期生長快，適宜一年多次刈割，年生物產量高等特點[7]。

1.2 試驗設計

田間試驗采用隨機區組設計，以刈割株高設計4個處理，以20 cm為梯度，分別設計H1(60～80 cm)，H2(80～100 cm)，H3(100～120 cm)和H4(120～140 cm)，每個處理3個重復小區，共12個小區。每個小區面積8.75 m2，種植株距與行距分別為40 cm和50 cm，每個小區每行8蔸，共5行40蔸。2012年11月14日覆膜移栽種植。田間試驗時間為：2014年3—10月。

表1 “中飼苧1號”不同處理下的刈割株高和刈割時間Table 1 Cutting height and time of Zhongsizhu No.1 under different treatments

由表1可以看出，每個處理的每次刈割基本上都按試驗設計刈割，120～140 cm處理第5次刈割由于生長速率急劇下降在沒有達到處理要求時進行收獲。‘中飼苧1號’H1與H2一年可以收獲6次，H3與H4一年可以收獲5次。每個處理收割時間跨度基本為205～211天。

1.3 試驗田間管理

試驗地位于長沙市望城區星城鎮。試驗期間的田間管理主要為施肥、除草、抗旱和預防病蟲害。每次刈割后，如有雜草及時人工鋤草。雨天注意開溝排水防漬或干旱時及時灌溉。試驗期間施肥情況如下：2013年冬培管理，施復合肥375 kg·hm-2，有機肥7 000 kg·hm-2。2014年尿素施肥5次，分別為4月1日、5月4日、6月20日、7月16日和9月5日，施肥量分別為187.5，187.5，120，120和225 kg·hm-2。2014年復合肥施肥兩次，分別為5月30日和7月16日，施肥量分別為225和120 kg·hm-2。

1.4 測定項目與方法

1.4.1生長速率與葉片數調查 以H4高度處理選擇植株調查，隨機從不少于5蔸麻中選擇不少于12株的植株進行生長速度與葉片數目調查，每次調查從株高50～60 cm開始，標記并編號，每隔3～4天上午9點左右進行測量，用卷尺測量植株基部到生長點的高度。葉片數調查時，莖稈底部與頂部葉寬小于2 cm葉片不計算在內，并進行底部黃葉調查。所測高度取平均值即為株高，葉片數取平均值即為葉片數。

生長速率(cm·d-1)=生長凈增加高度(cm)/生長間隔天數(d)。

1.4.2產量測定 90%以上植株高度達到處理高度范圍內就可以刈割，刈割時留茬5 cm左右。一般在非雨天植株無露水的條件下進行刈割測產與采樣。測定鮮產前，按五點采樣法，采鮮樣1.00 kg以上，準確稱重后，65℃下烘干后稱重，烘干樣備用測定營養成分。小區采取的樣品，先測定株高，再進行葉莖分離,測定高度平均值為刈割株高。根據測產小區飼草鮮重、面積和樣品鮮重、風干重，計算出每個小區的每公頃風干物產量。結合風干樣品中的粗蛋白含量換算出苧麻每公頃的蛋白產量。小區日產量根據小區產量與收獲時間間隔計算。

1.4.3品質測定 風干樣品充分粉碎并混勻，參照張麗英[8]的方法進行水分、粗蛋白、粗纖維、中性洗滌纖維和酸洗洗滌纖維的測定。飼料相對值(RFV)計算采用現今NFTA(美國國家牧草測試協會)所用的預測模型(以綿羊為動物基礎)，用干物質采食量(DMI)占體重(BW)的百分數和可消化干物質(DDM)占干物質百分含量來預測值計算RFV[9-10]。比較各組之間的飼用品質。

DMI(%BW)=120/NDF(%DM)

DDM(%DM)=88.9-0.779×ADF(%DM)

RFV=DMI×DDM/1.29

式中，NDF(%DM)為中性洗滌纖維占干物質的百分含量；ADF(%DM)為酸性洗滌纖維占干物質的百分含量。

1.5 數據分析

采用Excel 2007進行數據分析，用SPSS 21進行統計分析，分析數據以平均值±標準差表示，用Duncan法多重比較不同指標之間的差異性。

2 結果與分析

2.1 ‘中飼苧1號’株高、生長速率與葉片數變化動態

由表2可以看出，‘中飼苧1號’在第一到第四次調查前中期，生長速率明顯高于調查前期苗期，尤其是第一到第三次調查期更為明顯，生長速率由1.72～2.82 cm·d-1增加到3.87～5.47 cm·d-1；在生長速率變化趨勢上，第一到第四次調查期內先增加后下降，尤其第二到第四次調查后期明顯下降；第五次調查期生長速率與前四次有明顯差異，調查期內生長速率小于調查前苗期，生長速率呈下降趨勢，在后期也出現急劇下降。在葉片數變化趨勢上，第一次到第三次、第四次到第五次調查期內先快速增加后緩慢降低，在調查中后期達到最高值；第二次調查期，先快速增長后慢速增長。第三此到第五次調查期后期植株下部出現黃葉，極易掉落，造成葉片數目下降。第三到第五次調查期的7月9日、8月25日、9月30日黃葉數目為分別為0.5 n·p-1，1.5 n·p-1，2.2 n·p-1。

表2 ‘中飼苧1號’株高、生長速率與葉片數變化Table 2 Changes of ramie height、relative growth rate and leaf number of Zhongsizhu No.1

注：第一次‘中飼苧1號’苧麻出苗時間為3月6日

Note: The first emergence time of ‘Zhongsizhu No.1’ was Mar. 6.

2.2 刈割株高對‘中飼苧1號’產量的影響

2.2.1刈割株高對‘中飼苧1號’年產量的影響

由表3可以看出，隨著刈割株高增加，整株、葉和莖的風干物質和粗蛋白年產量在H4處理達到最大值，并顯著高于其他處理(P<0.05)。H2處理與H3的處理整株、葉和莖風干物質年產量差異不顯著，但是刈割次數，兩者相差一次。整株、葉和莖的粗蛋白年產量上，H1，H2，H3處理差異不顯著，但都顯著低于H4處理(P<0.05)。葉粗蛋白年產量明顯高于莖，不同高度處理下，是莖的3倍左右。

表3 不同刈割株高下‘中飼苧1號’的風干物質和粗蛋白年產量Table 3 Annual yield of hay and crude protein of ‘Zhongsizhu No.1’ at different cutting heights

注：同列不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05),下同

Note: Different small letters within the same column indicate significant difference at the 0.05 level. The same as below

2.2.2刈割株高對‘中飼苧1號’日產量的影響

表4是以H4處理的不同批次的收獲時間間隔(表1)為參考，計算出的不同時間段內的‘中飼苧1號’不同處理的風干物質日產量。由表4可知，整株風干物質日產量上，不同時間段H4處理最高，顯著高于其他處理(P<0.05)。

由表5(計算方法與表4相同)可以看出，整株蛋白日產量上，不同時間段H4處理最高，并且第一、第五時間段顯著高于其他處理(P<0.05)；第二時間段、第三時間段，各處高度理差異不顯著；第四時間段H2處理與H4處理差異不顯著，但都顯著高于H1處理(P<0.05)。

表4 不同時間段‘中飼苧1號’風干物質日產量Table 4 Daily yield of hay of ‘Zhongsizhu No.1’ at different periods /kg·hm-2·d-1

表5 不同時間段‘中飼苧1號’的粗蛋白日產量Table 5 Daily yield of crude protein of Zhongsizhu No.1 at different periods /kg·hm-2·d-1

2.3 刈割株高對‘中飼苧1號’品質的影響

2.3.1刈割株高對‘中飼苧1號’粗蛋白含量的影響 第一次刈割時，出苗時間和栽培措施一致，影響因素少，可用于研究刈割高度對品質的影響。由表6可知，第一次刈割時，隨著刈割株高的增加，莖與整株的粗蛋白含量和葉莖比都在下降，葉中粗蛋白含量無明顯的下降；莖中粗蛋白含量下降較快，隨著高度從18.26%下降到10.59%；葉莖比在H3處理時開始明顯下降，顯著低于前兩個高度處理(P<0.05)。

由表6～7可以看出,不同高度不同批次下，整株粗蛋白含量和葉莖比變化比較大，分別為12.19%～23.76%和0.804～1.711；不同批次內，隨著高度增加，整株粗蛋白含量和葉莖比有下降趨勢。

表6 第一次刈割時不同處理的‘中飼苧1號’的粗蛋白含量Table 6 Crude protein content of ‘Zhongsizhu No.1’ uner different treatments at the first harvest

表7 不同批次‘中飼苧1號’整株粗蛋白含量與葉莖比Table 7 Crude protein content and leaf-stem ratio of the whole plant of ‘Zhongsizhu No.1’ at different reaping batches

2.3.2刈割株高對“中飼苧1號”纖維指標的影響 由表8可知，第一次刈割時，葉片粗纖維隨刈割株高的增加而增加，但不同高度處理差異不顯著；葉RFV值隨著高度增加先降低后增加，H3處理RFV值最小，為142.7，顯著低于H1處理和H4處理(P<0.05)。隨著收割高度增加，莖和整株的粗纖維含量顯著增加(P<0.05)，莖的RFV值顯著下降(P<0.05)，整株的RFV明顯下降。

由表8、表9可以看出,不同批次內，隨著刈割高度增加，整株粗纖維含量有增加的趨勢，RFV值有下降趨勢。第1～第5次刈割，H4處理整株粗纖維都為最高，RFV都為最低。

表8 第一次收獲時不同高度‘中飼苧1號’的纖維指標Table 8 Fiber index of of ‘Zhongsizhu No.1’ under different treatments at the first harvest

表9 不同批次‘中飼苧1號’整株粗纖維品質Table 9 Fiber quality of the whole plant of ‘Zhongsizhu No.1’ at different reaping batches

3 討論

3.1 ‘中飼苧1號’的生長性能與產量潛力

苧麻作為飼料作物，一般在株高H1刈割，此時生長速率并不是最佳生長速率[5-6]。曾日秋[11]對20份苧麻資源進行飼用刈割，生長速率在2.5 cm·d-1以上的僅5份。熊和平等[7]在4—5月期間測定‘中飼苧1號’在株高65 cm 前生長速率度僅為2.20 cm·d-1。而喻春明等[3]研究報道，苧麻品種‘7469’在株高40 cm到100 cm生長期生長速率可達到5 cm·d-1。汪紅武等[12]在出苗后10天開始測定苧麻生長速度，第一茬30天內生生長速率2.83 cm·d-1，第二茬為4.84 cm·d-1，第三茬為3.39 cm·d-1。因此可以得出，在株高80 cm后苧麻仍處于快速生長期。植物在其生育期內的生長速率變化一般是“緩慢生長-積極生長-緩慢生長”的動態過程，可以用Logistic曲線進行擬合[13]。因此，目前飼用苧麻收割模式還沒有充分利用“積極生長”，挖掘產量潛力。本研究也表明，飼用苧麻‘中飼苧1號’在株高80 cm后仍然保持很好的生長速率，第一到第四調查期在株高分別為134.7 cm，119.1 cm，95.6 cm和103.6 cm之前的生長速率始終高于調查前苗期，并出現先增加后降低的規律，最大生長速率為4.03～5.47 cm·d-1，是調查前的1.82～3.18倍。生態因子與品種的遺傳特性是影響植物生長動態的兩大因素[14]，調查后期生長速率急劇下降與第五次調查期內生長速率降低，可能是兩種因素共同作用的結果。在高溫干旱的7—9月，湖南許多牧草作物處于短暫休眠或不耐高溫脅迫而枯死[15],因此‘中飼苧1號’在7月11日因高溫干旱造成生長速度急速下降，僅有0.12 cm·d-1。第五次調查期內，由于調查期從9月12日到10月3日，9月中旬開始為苧麻開花的時期，濕度小、日照短，不適宜營養生長，造成生長速率明顯下降，“積極生長”期在85 cm左右停止，每日生長速率只有0.23～0.56 cm·d-1。飼用苧麻的營養成分主要在葉片中，葉片產量會隨著葉片數目增加而增加，本試驗中，苧麻葉片數目隨著高度而增加并趨于穩定。因此，9月之前，飼用苧麻‘中飼苧1號’在旺長期生長速率低于苗期前，葉片數目最大且同時沒有黃葉時，可以充分挖掘該品種的產量潛力；9月之后，苧麻進入繁殖生長，旺長期生長速率低于苗期，可在生長速率急劇下降挖掘產量潛力。

3.2 刈割株高對產量的影響

刈割高度直接關系到牧草產量和品質[16]，研究表明刈割高度是苧麻鮮物質產量、干物質產量主要決定因子[17]。在株高100 cm內，隨著高度的增加，飼用苧麻年產量顯著增加[6,18]。本研究表明隨著高度處理增加，飼用苧麻‘中飼苧1號’年風干物質產量也在增加。尤其是H4處理的風干物質和粗蛋白的整株、葉和莖年產量都是最大值，并顯著高于其他高度處理。因此，從年產量的角度來看，飼用苧麻刈割株高越高越好。

牧草地上生物量的生長速率是衡量其地上生物量凈積累的一個重要指標，地上生物量的生長速率因牧草品種和生育期的不同而存在著很大差異[19]。飼用苧麻在不同生育期和環境條件下地上生物量的生產速率也大不相同。‘中飼苧1號’在干物質日產量上，H4處理的整株產量在每個時間段都顯著高于其他高度處理。但在整株蛋白質日產量上，H4處理只在第一、第五時間段顯著高于其他高度處理；第二時間段、第三時間段，各處高度理差異不顯；第四時間段，H2處理與H3處理差異不顯著，但顯著高于H1處理。粗蛋白日產量是牧草營養產量的最大體現，是確定每個時間段收割模式的主要產量指標。因此，從日產量的角度出發，一年內‘中飼苧1號’收割高度不能固定在一個高度處理。

隨著刈割株高的增加，葉莖比下降，葉風干物質年產量增加趨勢低于莖的年產量。葉產量從H1處理到H4處理增加到1.34倍，而莖的產量增加到1.96倍。但粗蛋白年產量上，葉和莖的產量增加倍速相差不大，從H1處理到H4處理分別增加到1.25倍和1.34倍，這使得在不同階段葉的粗蛋年產量是莖的產量3倍左右，占總的產量比例在75%左右。以上結果主要是由于‘中飼苧1號’莖中粗蛋白含量下降較快而引起的。因此，隨著刈割株高的增加，雖然葉莖比急劇下降，但‘中飼苧1號’莖和葉對粗蛋白年產量的貢獻率基本未發生變化。

3.3 刈割高度對飼用品質的影響

很多研究表明，飼用苧麻隨刈割株高增加，飼用品質也出現下降[18]。本試驗研究了‘中飼苧1號’第一次刈割的不同高度的粗蛋白、纖維品質和葉莖比變化也有類似的規律。隨著高度增加，‘中飼苧1號’整株與莖的品質下降，粗蛋白含量明顯下降，粗纖維含量顯著增加，RFV值明顯下降。但是葉的營養品質隨著刈割株高增加而沒有規律性的降低，粗蛋白含量變化不大，在H3處理達到最高，只顯著高于H2處理；粗纖維含量各高度處理差異不顯著，RFV值在H4處理達到最高，但只顯著高于H3處理。葉品質隨高度的變化與喻春明等[3]研究相似，在40～70 cm高度范圍，不同刈割期高度的苧麻葉粗蛋白含量變化不大，與曾日秋[11]和朱濤濤[18]研究不一致，曾日秋[12]研究表明葉粗蛋白含量隨著收獲高度的增加呈下降趨勢，朱濤濤[17]研究發現隨收獲高度的增加，葉的粗蛋白和粗纖維含量均呈顯著下降趨勢，這可能是由于土壤肥力、品種和氣候造成結果不同。隨著高度的增加，第一次刈割的‘中飼苧1號’莖的品質顯著下降和葉莖比的下降，成為其整株品質下降的兩大主要原因。不同批次內，隨著刈割株高增加，‘中飼苧1號’整株營養品質在下降。因此，在風干物產量和粗蛋白產量日產量差異不顯著的前提下，應在最低高度刈割。

3.4 確定‘中飼苧1號’每個時間段的最佳刈割株高

基于飼用苧麻‘中飼苧1號’在每個時間段的生長性能、產量和品質變化趨勢，可以確定其在每個階段的最佳刈割株高如下：

第一時間段，從3月6日—4月20日，以H4處理最好。此時H4處理仍處于快速生長，風干物質日產量和粗蛋白日產量顯著高于其他處理。此時刈割，粗蛋白含量仍然處于上等，粗纖維品質處于中等[19]。根據此時H4處理收獲高度，建議刈割株高為125～135 cm。

第二與第三時間段：從4月21日—7月11日，以H1處理最好。此時間段，H1處理的粗蛋白日產量與其他高度處理的差異不顯著，而飼料品質最好。根據此時H1處理收獲高度，建議刈割株高為75～85 cm。

第四時間段，從7月12日—8月27日，以H2處理最好。此時間段，H2處理整株粗蛋白日產量與H4處理差異不顯著，但顯著高于H1處理，同時，飼用品質優于H4處理。根據此時H2處理收獲高度，建議刈割株高為85～95 cm。

第五時間段，從8月28日—10月3日，以H4處理最好。此時H4處理的整株風干物質和粗蛋白日產量顯著高于其他處理。此時RFV大于100，為108.98。根據此時H4處理收獲高度，建議刈割株高為105～115 cm。

4 結論

9月之前，飼用苧麻‘中飼苧1號’在旺長期生長速率高于苗期，呈先增加后降低的趨勢。隨著刈割株高的增加，刈割次數減少，‘中飼苧1號’的風干物和粗蛋白年產量在增加。不同時間段，‘中飼苧1號’風干物物質日產量和粗蛋白日產量達到最佳產量的高度處理各不相同。隨著刈割株高增加，‘中飼苧1號’飼用品質和葉莖比下降。莖的品質顯著下降和葉莖比的下降，成為其整株品質下降的兩大主要原因。‘中飼苧1號’飼草化的最佳刈割株高如下：：3月6日—4月20日階段建議為125～135 cm；4月21日—7月11日階段建議為75～85 cm；7月12日—8月27日階段建議為85～95 cm；8月28日—10月3日階段建議為105～115 cm。