黃河灘區不同刈割期對熱研4號王草生產性能和品質的影響

郭 孝， 鄧紅雨， 白昌軍， 胡華鋒， 邢其銀， 唐 軍

(1. 河南牧業經濟學院， 河南 鄭州 450046；2. 中國熱帶農業科學院熱帶作物品種資源研究所， 海南 儋州 571737)

河南省黃河灘區土壤肥沃、氣候宜人，土地平坦遼闊，是我國重要的奶業和肉羊業發展基地，畜牧業的大發展以及灘區的環境保護迫切需要種植一些優質高產，且具有改良環境功能的牧草，既能滿足生態環保需要，又能滿足蓬勃發展的現代畜牧業對優質牧草的需要[1]。

熱研4號王草(Pennisrtumpurpureumxptyphoidevm‘Reyan No.4’)，又名皇草、皇竹草、巨象草、雜交狼尾草等，是由象草(PennisetumpurpureumSchum)和美洲狼尾草(PennisetumtyphoideumRich，又名珍珠粟)雜交而成，屬多年生C4草本植物。在氣溫高于8℃的環境下王草均可用莖稈進行無性繁殖，一般一年可刈割4～5次，在海南種植其干物質產量可達59 670 kg·hm-2，比高產象草增產21.9%左右，是一種新型高效經濟作物[2-3]。熱研4號王草具有品質好、葉量多、適口性好、種植粗放、須根發達、分蘗快、侵占力強、適應性好等特點，為優質飼料作物，特別適宜牛羊等草食動物的飼喂和利用[4-5]。另外，熱研4號王草屬禾本科的高大型牧草，根系發達，須根繁茂交織成網狀，可牢固鎖住水分和土壤，對防止水土流失、防風固沙有很好的作用，是非常適合黃河灘區的優質牧草。本文采用一系列的刈割試驗，研究熱研4號王草的生長特點，以及不同刈割方式對該草生產性能的影響，從而篩選出適合該地區的刈割時間和刈割次數，獲得更高的經濟效益，為當地農牧業生產和環保服務。

1 試驗地概況

試驗地在黃河灘鄭州段，地理位置處于E 112°47′～ 114°13′ ，N 34°16′～34°59′，海拔50～70 m，屬溫帶大陸季風性氣候，四季分明，年日照時數為2 368.4 h；日平均氣溫14.3℃，7月份平均氣溫27℃，最高氣溫39.5℃；1月份平均氣溫1℃，最低溫度-19.7℃，≥10℃的積溫為4 800℃；年平均降水量630 mm，年平均無霜期為220～225 d[6]。土壤為黃河沖積物上發育的潮土，質地為壤土，其理化性狀如下：堿解氮66.02 mg·kg-1，速效鉀(K)175.16 mg·kg-1，速效磷(P)7.04 mg·kg-1，有機質8.17 g·kg-1，有效鐵5.32 mg·kg-1，有效硼0.4 mg·kg-1，有效鉬0.07 mg·kg-1，有效鋅0.64 mg·kg-1，有效鈷0.05 mg·kg-1，有效銅1.35 mg·kg-1，有效錳10.90 mg·kg-1，有效硒0.08 mg·kg-1[7-8]。

2 試驗材料與方法

2.1 試驗材料及種植方式

試驗材料來自于中國熱帶農業科學院熱帶作物品種資源研究所，2010年4月20日在鄭州北黃河灘種植，試驗地地形平坦，水肥條件均勻，陽光充足，符合試驗要求，試驗期間不施任何肥料。采用莖稈無性繁殖技術種植，具體方法是：選擇生長期半年以上的健壯成熟植株，取莖稈中下部分作種莖，每段種莖含3～4節，即2～3個芽。將種莖與地面呈45度角斜插入土內，留1個芽露出地面，每穴1株，覆土5～10 cm，保持土壤濕潤[9]。熱研4號王草的株行距為50 cm × 40 cm，播深為5～6 cm，莖稈種植量均為300 g·m-2。10月20日收獲，生長期180 d，刈割期從6月20日苗高80～100 cm起，到10月20日結束，共120 d。

2.2 試驗設計

試驗采用完全隨機設計，按照熱研4號王草的刈割次數，設計4個試驗處理B0，B1，B2和B3，分別代表熱研4號王草至生長期結束1次性刈割和每隔30 d、40 d、60 d刈割1次，留茬高度15～20 cm，每個處理重復3次，共12個試驗小區，小區面積為15 m2(3 m×5 m)[10]。

2.3 測試內容與方法

測試內容主要有莖長、莖粗、莖葉比、鮮干比、單株分蘗數、葉面積指數、生長速度、草產量和倒伏率等。

2.3.1莖長、莖粗的測定 莖長是牧草重要的生物學產量指標，是每次刈割后累計的長度，如果1次性刈割，則莖長為最后的植株高度，每個處理選10株，取其平均數。

莖粗用游標卡尺測定植株從地表起1/3處的節間直徑，每個處理選10株，取其平均值[11]。

2.3.2莖葉比(S/L ratio)的測定[12]刈割時每個小區隨機選取3株將其帶回實驗室進行人工莖葉分離，經自然風干后分別稱取莖、葉的質量，根據莖葉比公式計算莖葉比。莖葉比=風干莖的質量/風干葉的質量

2.3.3鮮干比(F/D ratio)測定 鮮干比反映牧草干物質的累積程度及利用價值，該值越小，干物質累積水平越高。具體方法是在小區長勢均勻處，隨機選取1 m2的區域，刈割距地面15～20 cm以上的牧草，立即稱其重量，即為鮮草重量；然后隨機稱取300 g鮮草，105～120℃殺青，65℃烘干后稱干重，然后計算鮮干比。

2.3.4葉面積指數(LAI)的測定[13-14]首先，使用光電面積儀直接測定單株植物的葉面積，而后將葉片放入干燥箱內，在70～80℃下烘干，再用分析天平稱重，求出單株植物的平均面積—干重系數(即面積/干重比)，再測定樣方內牧草葉片的總干重，然后乘以干重系數即可求出樣方內牧草葉片的總面積，計算方法為：葉面積指數=樣方內牧草葉片的總面積/樣方面積

2.3.5生長速度 生長速度是單位時間內植物生長的高度。測定時將植物系上標簽，逐日按時將測得的生長速度進行記載。觀察點選擇10個，當牧草長到一定高度時進行刈割，刈割留茬高度15～20 cm，然后測定其生長速度。生長速度單位為 cm·d-1[15]。

2.3.6草產量測定 在小區長勢均勻處，隨機選取1 m2的測定樣方，在樣方內距地面15～20 cm處刈割植株，并稱其重量，即為1 m2樣方的鮮草重量[12,16]，再按照鮮干比換算成樣方風干草產量(即樣方草產量)，依此為依據分別換算成小區草產量和總草產量，計算公式分別為：

小區草產量(kg)=小區面積 ×樣方草產量

草總產量(kg·hm-2)=小區草產量(kg)×10 000/小區面積

觀察從6月20日開始，每隔0 d、30 d、40 d、60 d進行刈割。并測量熱研4號王草的小區產量和草總產量。

2.3.7倒伏率(dropping rate， DR)測定[17-18]在刈割前調查測定，按照莖稈與地面的夾角來劃分倒伏級別，1～3級的夾角依次為90～60.1°，60～30.1°和30～0°，1級不計入實際倒伏率，分別在7月20日、8月20日和10月20日測定倒伏率。

倒伏率(%)= 倒伏株數/小區總株數×100%

2.3.8營養成分的測定 每次取樣前，在各試驗小區內，取鮮樣0.5 kg左右，烘干稱重，到最后1次刈割取樣后匯總，作為混合樣品做營養分析，烘干稱重后的樣品用不銹鋼粉碎機粉碎后過1 mm篩，分別測定常規營養成分的含量。粗蛋白質采用濃硫酸-雙氧水消化-半微量凱氏定氮法；粗脂肪采用索氏脂肪提取器提取法；粗纖維采用由濾袋技術改進的范氏酸性洗滌纖維法；粗灰分采用干灰化法；無氮浸出物(%)=100%-粗蛋白質%-粗脂肪%-粗纖維%-粗灰分%[19]。

2.4 數據處理

采用Excel 2010和SPSS 16.0軟件進行數據處理和單因子方差分析。

3 結果分析

3.1 不同刈割處理對熱研4號王草莖葉生長特點的影響

由表1可知，隨著刈割期的延長，植株葉面積指數和莖長有增加的趨勢，而莖粗和單株分蘗數有降低的趨勢，其中B3，B0的莖長顯著高于B2，B1，而莖粗則顯著低于B2，B1；B3，B0的葉面積指數顯著高于B1，B2；隨著刈割期的延長，植株的單株分蘗數有降低的趨勢，表現為B1>B2>B3>B0，4者之間差異顯著(P<0.05)，B1，B2和B3分別比B0高34.25%，23.10 %和13.54 %；另外，刈割期對節數沒有顯著影響。通過以上分析得知，刈割可限制莖長，降低葉面積指數，增加莖粗，促進植株的分蘗。

表1 不同刈割周期對熱研4號王草莖葉生長特點的影響Table 1 The effects of different cutting treatments on growth performance of stem and leaf of Pennisrtum purpureumxp typhoidevm ‘Reyan No.4’

注：表中數據為平均值±標準差；同列不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)，下同

Note：Data are average value ± standard division; different lowercase letters within the same column indicate significant difference at the 0.05 level. The same as below

3.2 不同刈割處理對熱研4號王草生產特點的影響

由表2可知，隨著刈割期的延長，植株的莖葉比呈增加趨勢，而鮮干比呈下降趨勢，其中B1，B2的莖葉比顯著低于B0，分別降低了13.51%(P<0.05)和8.11%(P<0.05)；B1，B2和B3的鮮干比顯著高于B0，分別比B0高14.27%(P<0.05)，8.29%(P<0.05)和6.56%；另外從B1到B3，隨著刈割期的延長，生長速度、單株重和草產量呈增加趨勢，但從B3到B0，卻呈下降趨勢。B3與B0相比，生長速度、單株重和草總產量分別增加了6.17%(P<0.05)，8.69%(P<0.05)和13.68%(P<0.05)。

從試驗結果可以看出，刈割對熱研4號王草莖葉比和鮮干比均有一定影響，隨著刈割期的延長，莖葉比呈增加的趨勢，而鮮干比呈下降趨勢。過頻刈割(每隔30 d刈割)不但顯著降低生長速度，而且顯著降低單株重和草總產量，而適當刈割(每隔60 d刈割1次，留茬15～20 cm ，1年刈割2次)，不但能提高熱研4號王草的生長速度，還能提高其單株重和草總產量。

表2 不同刈割處理對熱研4號王草生產特點的影響Table 2 The effects of different cutting treament on production performances of Pennisrtum purpureumxp typhoidevm ‘Reyan No.4’

3.3 不同刈割周期對熱研4號王草倒伏性狀的影響

由表3可知，3個刈割時期熱研4號王草倒伏率的動態是相似的，即隨著熱研4號王草的生長，植株越來越高，倒伏率也越來越高，生長后期倒伏極為明顯。從其平均值來看，B0倒伏率最高(5.04%)，其次為B3和 B2，B1(1.69%)最小，4者之間差異均顯著，B3，B2和B1分別比B0降低32.95%，54.56%和66.73%。所以，刈割可顯著降低該草的倒伏率，刈割越頻繁，倒伏率越低。

表3 不同刈割處理對熱研4號王草倒伏性狀的影響Table 3 The effects of different cutting treatments on dropping rate of Pennisrtum purpureumxp typhoidevm ‘Reyan No.4’ /%

3.4 不同刈割處理對熱研4號王草營養成分的影響

由表4可知，隨著刈割期的延長，粗蛋白質含量有降低的趨勢，其中B1>B2>B3>B0，B1顯著高于B0；粗纖維含量有增加的趨勢，且B3>B0>B2>B1，其中B3和B0顯著高于B2和B1；粗脂肪、粗灰分和無氮浸出物含量沒有明顯的動態規律。

從試驗結果可以看出，刈割對熱研4號王草粗蛋白質和粗纖維含量有顯著影響，而對粗脂肪、粗灰分和無氮浸出物含量影響不顯著。每隔30 d和40 d刈割1次與1年僅刈割1次相比，粗蛋白質含量提高了5.47%(P<0.05)和2.80%，粗纖維含量分別降低6.67%(P<0.05)和5.54%(P<0.05)。每隔60 d刈割1次與僅1年僅刈割1次相比，王草的營養成分沒有顯著差異。

表4 不同刈割處理對熱研4號王草營養成分的影響Table4 Effects of different cutting treatments on nutrients of Pennisrtum purpureumxp typhoidevm ‘Reyan No.4’ /%

3.5 熱研4號王草各生長與生產指標之間的相關性

通過相關性分析可知(表5)，與熱研4號王草產量顯著相關的指標有莖葉比、單株分蘗數；極顯著相關的指標有葉面積指數和單株生物量；與倒伏率顯著相關的指標有莖葉比、鮮干比和單株分蘗數，其中莖葉比和單株分蘗數為正相關，鮮干比為負相關；極顯著相關的指標有單株生物量和小區產草量。這充分說明熱研4號王草生長和生產各指標之間存在一定的相關性，需要從系統和綜合措施協調各指標，才能做到高產穩產。

表5 熱研4號王草各生長與生產指標之間的相關性Table 5 Correlation coefficients among production index and growth index under different treatments

注： *，** 分別表示顯著(P<0.05)和極顯著(P<0.01)相關，下同

Note： *， ** indicate significant correlation at the 0.05 and 0.01 level, respectively. The same below

通過營養相關性分析可知(表6)，熱研4號王草飼草粗蛋白質含量與粗灰分呈正相關，而與粗纖維和干物質含量呈極顯著和顯著負相關；粗脂肪含量與無氮浸出物呈顯著正相關；粗纖維含量與干物質含量呈極顯著正相關，灰分與干物質含量呈顯著負相關。這充分說明不同刈割處理下，熱研4號王草飼草中各營養成分之間也存在密切的相關性。

表6 熱研4號王草各營養指標之間的相關性Table 6 Correlation coefficients among different nutrition index under different treatments

4 討論

4.1 刈割對熱研4號王草生長的影響

該研究證明，刈割頻率可顯著影響熱研4號王草的生長，刈割既能降低莖葉比、葉面積指數和牧草的倒伏率，又能增加莖粗和提高抗倒伏能力，可謂有利有弊；適當的刈割有利于提高鮮干比和單株分蘗數，提高飼草利用率，但過頻刈割會降低熱研4號王草的生長速度，不利于飼草生產，其中每30 d刈割1次王草的生長速度低于每40 d刈割1次，每40 d刈割1次低于每60 d刈割1次。劉震等[20]通過對牧草的刈割研究也認為適宜的刈割能促進牧草的再生和分蘗；張德強等[21]通過研究刈割時間和頻率對牧草產量和品質的影響，也認為刈割次數影響牧草的莖葉比，刈割次數少的莖葉比大于刈割次數多的，增加刈割次數，可增加葉在產量中的比例，降低莖葉比，有利于提高牧草質量，但頻繁的刈割使地上植株生活力下降，縮短牧草壽命，這與本研究結果基本一致。李德明[22]研究表明，不同刈割頻率對熱研4號王草的分蘗數和生長速度都有顯著影響，適度刈割可增加分蘗數，而過度刈割其分蘗數則有減少的趨勢，這與本試驗研究結果相似。另外，熱研4號王草是光合能力極強的C4植物，種植出苗后，生長速度呈單峰曲線，最快在6，7月份，快速生長后極易導致倒伏率增加，造成收獲困難和草質降低，刈割可顯著降低該草的倒伏率，刈割頻率越高，倒伏率越低。

4.2 刈割對熱研4號王草產草量的影響

產草量是衡量牧草生產力的重要指標，其高低對牧草經濟效益有十分重要的作用。研究表明，過頻刈割會降低熱研4號王草的生長速度，不利于飼草生產，適度刈割有利于其生長和生產，其中每60 d刈割1次王草的產草量高于全年1次性刈割，全年1次性刈割又高于每40 d刈割1次，每40 d刈割1次王草的產草量高于每30 d刈割1次，當熱研4號王草在每隔60 d刈割1次，一年刈割2次，留茬15～20 cm時增產效果突出。劉景輝等[23]通過類似研究，也認為刈割次數對牧草產量的影響較明顯，年刈割2次鮮草產量最高。許岳飛等[9]認為刈割間隔時間是影響熱研4號王草產量的主要原因，產量隨刈割間隔時間的延長而顯著提高，他通過試驗后認為每75 d刈割1次和每45 d刈割1次的產量均顯著高于每30 d刈割1次的產量，每75 d刈割1次的又顯著高于每45 d刈割1次的產量。當刈割頻率為60 ～90 d，留茬高度在15 cm刈割時，牧草產量高、適口性好、再生速度快，最適宜作為青飼料和青貯飼料。韋家少等[24-25]通過研究也認為，王草的最佳刈割時期為生長期63 d，此時刈割，既可獲得最高的鮮草產量，又可獲得最高的營養價值，在生產上達到了最大的利用效益，這與本研究的結果稍有出入，原因可能與兩地的氣候條件和利用目的差異有關。

適度刈割(適宜刈割期和留茬高度)能夠促進王草的再生與分蘗，增加產草量，改善營養價值，而過度刈割則會損害王草正常的生長發育，降低產草量，縮短壽命。因此確定合理的刈割次數、留茬高度對充分發揮熱研4號王草生產潛力，保證牧草的穩產高產至關重要。

4.3 刈割對熱研4號王草營養成分的影響

刈割對熱研4號王草營養成分含量有一定影響，刈割間隔時間的延長使牧草粗纖維含量增加，粗蛋白含量下降。張德強等[21]對熱研4號王草的研究認為刈割次數對牧草主要營養成分，如蛋白質、粗纖維等有顯著影響，刈割間隔時間的延長使牧草粗纖維含量顯著增加，粗蛋白、粗灰分、磷、鉀等的含量顯著下降，其中鉀下降的幅度最大，其次是粗灰分、粗蛋白和磷等。刈割時間對粗脂肪、鈣、鎂含量影響不大，其結果與本研究相似。劉震等[20]也認為刈割對牧草的營養有較大影響，適宜的刈割不但能提高產量，而且還能提升牧草的營養價值。另外刈割對其他禾本科牧草營養水平也有相似的結論，如劉景輝等[23]認為刈割次數對蘇丹草(Sorghumsudanense(Piper)Stapf. )粗蛋白質含量影響較明顯，隨著刈割次數的增加，粗蛋白質含量有增加的趨勢，年刈割2次的頭茬和2茬粗蛋白質含量均高于年刈割1次。許能祥[11]通過對9個飼用高粱(Sorghumbicolor(L.)Moench.) 品種的刈割試驗證明，年刈割1次的粗蛋白質含量顯著低于年刈割2次的各茬次。

4.4 生長、產量和營養的相關性

王草飼草中各營養成分之間存在密切的相關性，如粗蛋白質與粗纖維，粗蛋白質與粗灰分，粗脂肪與無氮浸出物都有密切的關系。這充分說明不同刈割處理下，要充分考慮熱研4號王草生長、生產和營養各指標的相關性，從系統和綜合措施協調各指標，才能做到高產、穩產。如多次刈割雖然能提高飼草中粗蛋白質和粗脂肪的含量，降低粗纖維的含量，卻顯著地降低熱研4號王草的產量，所以粗蛋白總產量不高；適當減少刈割次數，雖然粗蛋白含量低，但由于草總產量提高了，所以粗蛋白總產量也提高了，這在生產上要平衡利用。韋家少等[24-25]也認為，生長28 d刈割的王草粗蛋白含量最高(10.12%)，但由于此時鮮草產量低，因此,絕對干物質含量也很低，所以粗蛋白的產量也就較低，說明生長期為28 d的王草還未達到最佳利用時期,而生長期為63 d的王草粗蛋白含量雖然低于生長期為28 d的王草，但此時的鮮草產量最高，絕對干物質相應也較高，所以，此時才是最好的利用期。

河南省是我國農業與畜牧業大省，也是我國最重要的農畜產品生產基地之一，畜牧業飛速發展導致草畜矛盾比較突出，找到熱研4號王草在溫帶地區的優質化栽培與利用技術，對于緩解草畜矛盾，發展當地優質高效的草食動物業有重大作用。

5 結論

熱研4號王草能很好地適應河南省黃河灘區氣候和土壤條件，適宜在4月中旬栽植，10月下旬收獲，每隔60 d刈割1次，留茬15～20 cm，年刈割2次，此時生長快，綜合性狀良好，適宜推廣。