夏季刈割對油莎豆產量及品質的影響

張修業 古麗尼尕爾·艾依斯熱洪 萬江春 劉滿領 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量以及莖葉營養品質的影響。在油莎豆大田內設夏秋季2次刈割及秋季1次刈割（對照）區進行比較研究。研究結果表明，與秋季刈割區相比，夏秋季刈割區的油莎豆分蘗數提升了64.7%;且地上莖葉增產效果顯著，鮮、干莖葉增產水平分別為133%，97.3%，地下塊莖產量無顯著差異（P>0.05），但夏秋季刈割區油莎豆的塊莖百粒質量顯著低于秋季刈割區（P<0.05）。夏秋季2次刈割區莖葉營養成分、相對飼用價值、氨基酸和礦質元素含量均高于秋季1次刈割區。試驗結果證明，夏季刈割對提升油莎豆分蘗數、提高地上莖葉產量和品質具有重要意義。

關鍵詞：刈割;油莎豆;產量;品質

中圖分類號：S363? ? ? ? ?文獻標識碼：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]，原產于非洲地中海地區，20世紀初經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，由前蘇聯傳入我國，此后，在1960年中國科學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，并進一步在全國推廣種植，目前我國有20多個省、市、自治區進行了種植[2]。關于油莎豆的開發利用在歐洲和非洲地區起步較早，發展較快，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，以其為原料生產的油莎豆果奶“Horchata”深受當地人喜愛[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出外部感官、內部稠度和黏度指標均達到市售花生露指標的花生-油莎豆蛋白飲料;王盈希等[7]通過比較氨基酸組成發現，油莎豆蛋白的必需氨基酸組成與WHO/FAO推薦蛋白質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分與雞蛋蛋白接近，是一種天然高營養蛋白。

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，尤以南疆地區光熱條件與油莎豆的原產地最為相似[9]，所在地區的沙性土壤更是能夠滿足油莎豆的生長發育。因此，在油莎豆種植方面，新疆有著得天獨厚的優勢。景永元等[10]首次在阿克蘇地區進行了油莎豆引種試驗，研究發現油莎豆雖然適應性強，對土壤要求不高，但不同土壤條件下塊莖產量變幅較大，在通氣狀況好的沙質土或沙壤土種植可獲較高產量;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內覆膜滴灌條件下的產量表現和品質差異研究發現，河南圓粒品種塊莖整齊度最好，產量和含油量最高，分別高達17 513.25 kg·hm-2和26.79%。

油莎豆在生產上作為一年生作物栽培，是一種優質、高產和綜合利用前景廣闊的集糧、經、草于一體的作物。國內外對油莎豆的研究主要集中在其塊莖的利用方面，針對其糧食及經濟作物特性已有研究，但未見對其地上部分的系統研究。本試驗對春播油莎豆分別進行夏秋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、塊莖大小和產量以及地上莖葉產量和品質的影響，以期為油莎豆在新疆地區的推廣種植及地上莖葉的開發利用提供理論支持。

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庫爾勒市哈拉玉宮鄉（41°46′44″N、85°46′57″E），海拔為873 m。該地區地處天山南麓，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，蒸發量大，光熱資源豐富，總日照數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40 ℃。年平均降水量不到60 mm，年最大蒸發為2 800 mm左右，主導風向東北風。

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念森林果業合作社大田進行。土質為沙壤土，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，由念森林果業合作社提供。

1.3 試驗設計

本研究采用隨機區組試驗，3次重復，小區面積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2個處理組：夏、秋季刈割區（XQ）和秋季刈割區（CK）。夏、秋季刈割區：夏季（6月22日）進行第1次刈割（XQ1），秋季（9月28日）進行第2次刈割（XQ2），留茬高度為5 cm;秋季刈割區：夏季不進行刈割，僅9月28日進行刈割，留茬高度5 cm。達到成熟期時，分別采集兩處理組地下塊莖，并測定相關指標。

1.4 測定內容

1.4.1 生長特性及產量測定 分蘗數：刈割前于各小區選定進行刈割的樣方，隨后于各樣方內分別定點10株主莖，測定主莖周圍分蘗枝數并取平均值。

粒數和粒徑：在選定樣方塊莖收獲時進行，記錄各樣方內塊莖數量;粒徑測定在塊莖干燥完成后進行，隨機選取各樣方塊莖30粒，用游標卡尺進行測量，3次重復取平均值。

百粒質量：各樣方內隨機選取塊莖100粒，稱量質量，3次重復取平均值。

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

1.4.2 營養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，使用粉碎機粉碎后過40目孔篩，進行常規營養成分的測定。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，單位為占干物質的百分數，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，單位為占干物質的百分數，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 礦質元素組成及含量測定 樣品經烘干、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射光譜儀）進行元素測定。

1.5 數據分析

試驗數據采用SPSS 26軟件和Excel 2003進行統計分析，利用Origin 2018進行圖的繪制，數據以“均值±標準差”表示。

2 結果與分析

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影響不顯著（P>0.05）。XQ分蘗數極顯著高于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每平方米塊莖粒數增加了10.32%，兩組處理間差異不顯著（P>0.05）;百粒質量方面，XQ處理百粒質量為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，但數量較多，在一定程度上彌補了粒徑偏小的不足。

2.2 夏季刈割對油莎豆產量的影響

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

塊莖產量方面，CK處理地下塊莖鮮產量約為14 100 kg·hm-2，干產量約為7 200 kg·hm-2，均略高于XQ，但差異未達到顯著性水平（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元素的影響

如表4所示，油莎豆莖葉含多種礦質元素，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處理其他礦質元素含量均高于CK，以K含量最高，為11 403.48 mg·kg-1，Fe和P含量接近CK的2倍。XQ油莎豆莖葉礦質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，主要通過植物的補償性生長和均衡性生長機制來影響其產量及品質，不同的刈割頻次和時期會產生不同的影響[14]。有研究表明，油莎豆地上莖葉部分具備較強的再生能力，生育期內可進行多次刈割[15]。沈慶雷等[16]對兩種油莎豆進行不同刈割強度處理的研究表明，油莎豆葉片再生能力較強，一年三次刈割處理下，產量未出現顯著降低。本試驗結果表明，進行夏季刈割的XQ處理組分蘗數極顯著高于CK處理組，分蘗提升64.7%。分蘗數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，進而增強了剩余葉片的光合作用，而這些葉片產生的資源大部分投入到莖葉的生長上，另一方面，刈割可能導致了頂端優勢的打破，刺激了休眠芽的活動，從而產生更多的新生分蘗，進而促進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，當株高達到100 cm以上時易發生倒伏，而刈割處理能明顯減輕油莎豆倒伏發生，在延緩葉片衰老的同時也能提高最終產量[18]。有學者發現，刈割有利于地上生物量的提高[19-20]。這與本試驗結果相似，本試驗中，進行夏季刈割的XQ處理組，地上莖葉產量顯著高于CK處理，鮮、干莖葉產量提升水平分別為133%，97.3%，刈割對地上生物量的增產效果明顯。這可能是因為刈割促進了油莎豆莖葉的補償性生長，加速了莖葉分蘗，進而提高了莖葉產量。此外，本研究還發現，刈割導致油莎豆塊莖粒徑縮小、百粒質量降低，但塊莖數量明顯增加，整體塊莖產量無顯著差異。塊莖產量的形成主要依靠同化物和各種礦質營養向地下運輸積累來實現，刈割處理減少了進行光合作用的同化器官，導致總光合產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性生長，從而導致地下生產力減小[21]，但是恢復性生長使得油莎豆分蘗顯著增加，塊莖數量隨分蘗數增加，這在一定程度上彌補了塊莖縮小的負面影響。

刈割時期是影響牧草品質優劣的重要因素之一。刈割過早，雖然牧草營養品質高，但產量低;刈割過晚，牧草產量雖高，但營養品質低[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，刈割期的延遲會導致木質素含量增加，粗纖維含量升高，CP 含量與刈割期有顯著的線性關系[24]。本試驗中，XQ1處理CP含量最高，ADF和NDF含量最低，營養成分含量及RFV值處于最優水平，這可能是因為初次刈割時期較早的原因，而XQ2作為再生草，營養價值有所下降，可能是由于刈割時期相隔較長，再生草發育較為充分，營養價值隨生育期的推移逐漸下降導致，但與CK相比，XQ2依然具有較高的營養水平和飼用價值，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，以獲取較高品質的莖葉。

綜上所述，夏季刈割促進了油莎豆的分蘗，對地上莖葉增產效果明顯;刈割導致塊莖粒徑縮小、百粒質量降低，但對塊莖產量無顯著影響。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元素含量水平也有積極作用，夏季刈割可以獲得較高品質的更多油莎豆莖葉飼料。

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