北方農牧交錯區不同播期和刈割期對燕麥飼草產量和品質的影響

周 磊， 王 璐， 趙寶平， 米俊珍， 王鳳梧， 劉景輝， 張 丹， 劉燁焜

(1. 內蒙古農業大學農學院， 內蒙古 呼和浩特 010019； 2. 內蒙古烏蘭察布市農林科學研究所， 內蒙古 烏蘭察布，012000；3.內蒙古烏蘭察布市氣象與草局， 內蒙古 烏蘭察布，012000)

燕麥(AvenasativaL.)是一種糧飼兼用型作物，具有耐寒、耐干旱、耐貧瘠、耐鹽堿等特性[1]。燕麥植株高大、產草量高、營養價值高、適口性好、消化率高，是優質飼料的來源，全世界74%的燕麥生產被用作飼料[2-4]。隨著我國養殖業的快速發展、天然草地的退化，以及我國“草牧業”“糧改飼”“草田輪作”等農業供給側結構性改革的推進，燕麥飼草的需求量在不斷擴大，雖然我國燕麥飼草種植面積逐年增加，但在國內市場燕麥仍處于供不應求的狀態[5]。目前我國燕麥草進口量呈增加態勢，進口量從2008年的0.15萬噸增加到了2017年的31萬噸，燕麥草需求仍處高位，存在較大供應缺口[6]，所以研究如何提高國產燕麥飼草產量并改善其飼用品質，對于促進我國燕麥飼草產業健康持續發展具有重要意義。

內蒙古農牧交錯區是我國重要的農畜產品生產基地，也是我國優質燕麥的主產區之一。該地區畜牧業規模較大，對燕麥飼草需求逐年增加。但該地區熱量不足，降水分布不均且降雨量少，蒸發量大，氣候條件復雜多變，限制了燕麥飼草的高產優質生產[7]。燕麥飼草產量和品質除了與品種關系密切外，與栽培技術和環境條件有較大關聯。播種期是影響作物正常生長發育、產量和品質的重要栽培技術措施[8]。適宜的播期不僅能保證作物的正常出苗和壯苗[9]，而且能使作物對水熱資源的需求與供給相匹配[10]。燕麥屬喜涼作物，早播可通過使燕麥在生育時期避開高溫而提高結實率，但播種過早時，氣溫偏低，發芽受阻，而且容易遭遇倒春寒而影響苗齊和苗壯。另外，我國北方多數地區常出現春季干旱，燕麥早播常會由于土壤墑情差不利于出苗，并且導致燕麥關鍵需水期和降水量高峰期不吻合，影響產量和品質。適時晚播下由于降雨增加，氣溫逐漸升高，有利于出苗和苗期燕麥生長，但在拔節和抽穗期日平均氣溫較高，不利于燕麥生長[11]。所以，在降雨分布不均、極端氣候頻現的氣候條件下，適宜的播期選擇對于燕麥的生長尤為重要。

對于燕麥飼草生產而言，刈割期也是一個重要的影響因子，適宜的刈割期是獲得高產和保證較高營養價值重要的先決條件之一。一些研究表明在燕麥抽穗后7天左右刈割可獲得較高的生物產量和營養價值[12]，但關于最佳刈割期的確定，并未有一致的結論，主要原因是刈割期的選擇還與燕麥品種、區域氣候條件、耕作方式、田間管理、土壤類型等有關。本試驗根據內蒙古農牧交錯區降雨和積溫情況，選取了5個播期和3個刈割期，研究了不同播期及刈割期對燕麥飼草產量和品質的影響，旨在明確適宜的播期和刈割期，為飼草燕麥優質高產栽培提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地處我國北方農牧交錯區，屬溫帶大陸性季風氣候，年平均降雨量<300 mm，降水年內分配不均，7—9月的降雨量約占全年降雨量的60%～70%；年平均氣溫約為4.7℃，無霜期130 d左右。供試土壤為栗鈣土，基礎養分狀況為：有機質含量為12.55 g·kg-1；全氮含量為1.27 g·kg-1；堿解氮含量為78 mg·kg-1；全磷含量為0.63 g·kg-1；速效磷含量為13.8 mg·kg-1；全鉀含量為0.41 g·kg-1；速效鉀含量為106 g·kg-1。前茬作物為馬鈴薯。

1.2 試驗設計

本試驗供試品種為糧飼兼用燕麥品種‘白燕2號’，該品種由吉林省白城市農業科學院選育，生育期85～90 d，屬早熟品種，分蘗能力強，適宜在我國北方農牧交錯區及西北高寒冷涼地區種植。

試驗于2018年4月—2019年9月在內蒙古自治區烏蘭察布市農牧業科學研究院試驗基地進行。試驗采用隨機區組試驗，共5個處理，即5個播期，分別為4月18 日、4月28日、5月8日、5月18日和5月28日，分別用S1，S2，S3，S4和S5表示，每個處理重復3次，共15個小區。每個小區長10 m，寬3 m，面積為30 m2。燕麥采用人工條播方式，行距25 cm，播深3～4 cm，每個小區種植12行，播種量為120 kg·hm-2。氮肥為尿素(總氮≥46.4%)，折合含氮量為75 kg·hm-2，磷肥為過磷酸鈣(有效磷≥12.0%)，折合P2O5為37.5 kg·hm-2，整個燕麥生育時期無灌溉，定期除草和防治病蟲害。燕麥播種后，分別觀察和記錄各處理進入抽穗期、灌漿期和成熟期的時間，在各時期下分別從每個小區取1 m2樣方齊地刈割，進行產量和品質測定。

1.3 測定指標與方法

1.3.1物候期考察與記錄 燕麥播種后，分別觀察記載不同播期處理下進入苗期、分蘗期、拔節期、抽穗期、灌漿期和成熟期的時間，結合當地氣象數據分別計算不同播期下相鄰兩個生育時期的積溫和降雨量。

1.3.2飼草產量 在抽穗期、灌漿期和成熟期每小區取1 m2樣方齊地刈割，刈割后剔除雜草后，稱重測定鮮草產量(Fresh forage yield,FY)。然后隨機選取1 000 g左右的鮮草，剪成4～5 cm長，置于烘箱在105℃下殺青30 min后，再調至80℃烘干至恒重，稱量干重，并換算成干草產量(Dry forage yield,DY)，將干草樣品留樣測定飼草品質。

1.3.3飼草品質 將干樣經粉碎機粉碎后，過40目篩，置于塑封袋密封保存，以供常規營養成分測定。總氮(Total nitrogen content，TN)含量采用凱氏定氮儀測定,粗蛋白(Crude protein，CP)含量用凱氏定氮法測定[13]；粗脂肪(Crude fat，CF)含量采用索氏抽提法測定[14]；可溶性糖(Soluble sugar，SS)含量依據蒽酮法進行測定[15]；中性洗滌纖維(Neutral detergent fiber，NDF)含量和酸性洗滌纖維(Acid detergent fiber，ADF)含量采用濾袋法測定[16]，利用北京安科博瑞科技有限公司生產的ANKOM 200i半自動纖維分析儀測定。

1.4 氣象資料

由內蒙古烏蘭察布市氣象局提供氣象資料，包括燕麥生育時期內的積溫(Accumulated temperature，AT)和降雨量(Precipitation，P)。

1.5 數據處理

數據基本處理采用Microsoft Excel 2016，利用R語言進行方差分析、相關性分析和主成分分析，作圖采用Sigmaplot 14和R Studio。

2 結果與分析

2.1 燕麥生育時期氣象數據

由圖1的2年的日平均降雨量和氣溫可知，在4月至6月間，日平均氣溫波動較大，且溫度較低，有些情況下可降至零度左右；降雨則表現為頻率低且降雨量較小。表明在該地區4月至6月間氣溫低降雨少，對作物出苗及苗期生長不利影響風險較大。

圖1 2018—2019年試驗地燕麥生育期內日平均氣溫和日降雨量變化Fig.1 Daily mean temperature and daily precipitation distribution during oat-growing season in 2018-2019

2.2 播期和刈割期對燕麥飼草產量的影響

由方差分析結果(表1)可知，年份(Y)、刈割時期(C)和播期(S)均顯著影響燕麥飼草的鮮草和干草產量(P<0.001)，互作影響均不顯著。各播期下，燕麥鮮草和干草產量變化均表現為隨刈割期的推遲呈先升高后降低的趨勢，在灌漿期產量達到最大，成熟期次之，抽穗期最小。在灌漿期各處理間的差異也最大，此時刈割，可獲得最高產量，灌漿期的鮮草產量分別比抽穗期和成熟期平均高100.02%和48.72%，干草產量分別高14.00%和9.32%。兩年中，S5處理下的燕麥干鮮重在各時期均表現最好，S1處理的燕麥鮮干重最小。以灌漿期為例，S5的平均鮮草產量較S1高37.11%，平均干草產量則高19.84%(圖2)。

表1 年際、刈割期和播期對燕麥飼草產量及品質的方差分析Table 1 ANOVA of effect of years,cutting time and sowing time on oat forage yield and forage quality

圖2 2018—2019年燕麥飼草在不同刈割期的產量Fig.2 Yield and quality of forage oat at different cutting time in 2018—2019注：小寫字母代表在0.05水平下的顯著水平。*，**，***分別表示在0.05,0.01和0.001水平下差異顯著，NS代表差異不顯著。下同Note：Lowercase letters indicate significant difference at the 0.05 level. *，**，***indicates significant difference at the 0.05,0.01 and 0.001 level,NS means no significant difference. The same as below

2.3 播期和刈割期對燕麥飼草品質的影響

粗蛋白是牲畜必需的營養物質，也是飼草營養價值的重要體現。方差分析可知，年份(Y)、刈割時期(C)和播期(S)對燕麥飼草粗蛋白含量影響顯著(P<0.001)，年份和刈割時期的互作極顯著影響燕麥飼草粗蛋白含量(P<0.001)，年份和播期的互作及刈割時期和播期的互作顯著影響了燕麥飼草粗蛋白含量(P<0.05)，但年份、播期和刈割時期的互作對燕麥飼草粗蛋白含量影響不顯著(表1)。

飼草粗蛋白含量在3個刈割時期表現為：抽穗期>灌漿期>成熟期。不同播期下，基本表現為S4處理下的粗蛋白含量最大，但與S5之間差異不顯著，S1處理的粗蛋白含量最低，粗蛋白含量雖并未表現出隨播期的推遲而逐漸增加的趨勢，但是總體呈現為S4和S5處理下的粗蛋白含量顯著高于S1，說明適當大幅推后播種，可顯著提高燕麥飼草粗蛋白含量(表2)。

表2 2018和2019年燕麥飼草在不同刈割期的品質Table 2 Forage quality of oat at different cutting time in 2018 and 2019

粗脂肪則與牧草的適口性密切相關，其含量越高，牧草適口性越好。燕麥飼草粗脂肪含量受年份和播期的顯著影響(P<0.001)，不受刈割期的影響。只有年份和播期的互作對粗脂肪含量影響達到極顯著(P<0.001)水平，其他互作對其無顯著影響。同一刈割期下，粗脂肪含量大致呈現兩個水平，S1，S2和S3處理下的粗脂肪含量為一組，S4和S5則為另一組，但S4和S5之間差異不顯著，說明小幅度推遲播種，雖對粗脂肪含量無顯著影響，但推后一個月播種時顯著提高了燕麥飼草的粗脂肪含量。

可溶性糖含量可促進反芻動物對蛋白的的利用和干物質的吸收。各因素中只有年份和播期對可溶性糖含量影響顯著(P<0.001)，刈割期對可溶性糖含量無顯著影響。隨著播期的延遲，同一時期下各處理的可溶性糖含量逐漸提高，在S3處理達到最大，繼續延遲播種，其含量逐漸降低。說明在5月8日左右播種，可溶性糖含量達到最大。

洗滌纖維含量是反映反芻動物采食量的重要指標，飼草中的中性洗滌纖維含量與適口性成反比，酸性洗滌纖維含量與消化率成反比，洗滌纖維含量的升高影響動物的采食量和消化率。年份(P<0.001)和播期(P<0.05)均顯著影響中性洗滌纖維含量，雖然推遲播種一定程度上提高了其含量，但增幅較小，約為3%，且處理間并未呈現處一定的變化規律。年份、播期和其兩者的互作對酸性洗滌纖維含量影響顯著(P<0.05)，2018年，在抽穗期和灌漿期中，各播期處理下的酸性洗滌纖維含量無顯著差異，在成熟期時，S1的酸性洗滌纖維含量最低，S2最高；2019年，三個刈割期下，S1含量最低，S4含量最高。雖然推遲播種一定程度提高了中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維的含量，但是中性洗滌纖維含量增幅較小，且處理間無特定規律；推遲播種也提高了酸性洗滌纖維含量，但受年際和刈割期影響大。

2.4 燕麥飼草產量和品質與相關氣象因子相關性分析

綜合相關性分析表明，灌漿期刈割，拔節到抽穗期的積溫增加不利于產量的提高，該階段的積溫與粗蛋白和粗脂肪含量(P<0.05)，酸性洗滌纖維含量(P<0.01)，中性洗滌纖維含量(P<0.001)呈顯著負相關關系。出苗到分蘗間的積溫增加有助于提高粗脂肪含量，但也提高了酸性洗滌纖維的含量。粗脂肪、粗蛋白和酸性洗滌纖維與干草產量呈顯著正相關關系(表3)。

表3 燕麥播種灌漿期相關氣象因子與產量和飼草品質間的相關性分析Table 3 The correlation between meteorological factors (from sowing to filling stage) and grain yield and forage quality

2.5 播期和刈割期與燕麥飼草產量和品質的主成分分析

基于燕麥飼草產量和品質的不同播期的主成分分析中(圖3)，雖然第一和第二主成分共解釋了總變量的72.6%，但各播期并未被明顯的區分開，飼草品質與各播期間關系復雜，但S5下燕麥飼草產量表現最好，從此圖中不易判斷出適宜的播期，還應結合當地的氣象條件和實際情況作出判斷與調整。

圖3 基于燕麥飼草產量和品質的不同播期的主成分分析Fig.3 The PCA analysis based forage oat yield and quality with different sowing dates

圖4中第一和第二主成分分別解釋了總變量的45.9%和26.7%，在PC2方向上，抽穗期與其他兩個刈割期區分明顯，粗蛋白含量與抽穗期關系密切，其他飼草品質則與灌漿期聯系緊密，產量則在灌漿期和成熟期較高，產量與品質關系密切。綜合分析表明，在灌漿期刈割可獲得高產優質燕麥飼草。

圖4 基于燕麥飼草產量和品質的不同刈割期的主成分分析Fig.4 The PCA analysis based forage oat yield and quality with different cutting time

3 討論

3.1 不同播期和刈割期對燕麥飼草產量的影響

本試驗研究發現，不同播期處理下的燕麥飼草產量均表現為在灌漿期刈割時，鮮草和干草產量同時達到最大。但張瑩等人[17]研究發現，不同燕麥品種在不同時期刈割時，最大鮮草和干草產量出現的時期也不同，主要出現在拔節期和開花期；而譚秀英等[18]研究表明抽穗期為燕麥飼草的最佳刈割期；趙世峰[12]則發現鮮草產量最高的時期是在燕麥抽穗后，但不是干物質積累量最高的時期。以上相關研究說明關于燕麥最適宜的刈割期并沒有一個統一的結論，這可能與燕麥品種、播期、氣候條件等因素有關。在干旱半干旱條件下，調整播期是降低多變氣候環境對產量損失風險和維持穩產的有效手段之一[19]。本研究表明，在一定范圍內，燕麥飼草產量隨播期的后延而增加，但超過該作物在該地區的最佳播期后，產量隨之下降。如處理S4和S5，播期由5月18日推遲到5月28日，產量增加并不顯著，說明在特定環境中，一個特定的品種有其最適的播種期，繼續推遲播種，可能造成產量下降[20]。4月中旬播種產量低的原因可能是播種過早，氣溫偏低，降雨量少，土壤含水量較低，對燕麥種子發芽不利，新出的幼苗易遭受霜凍的危害[21]；而5月中旬，氣溫逐漸轉暖，降雨量和頻率增加，此時播種有利于種子萌發，提高出苗率和促進苗期生長，有助于提升產量。

3.2 不同播期和刈割期對燕麥飼草品質的影響

飼草適宜的收獲期，不僅要考慮其產量大小，而且也要綜合評價其營養價值的高低。飼草品質往往與其產量之間存在相互制約的關系，刈割太早，雖然飼草營養價值高，但產量較低；刈割太晚易出現可消化的營養物質減少的現象，導致營養價值降低[22]。燕麥粗蛋白質含量是確定刈割期的一個重要指標[18]。本研究發現燕麥飼草粗蛋白含量在抽穗期達到最大，后隨著生育時期推進逐漸降低，這與李希來[23]、馬春暉[24]等人的研究結果類似，但他們的研究發現粗纖維含量隨生育時期推進而增加，本試驗發現刈割期對粗纖維含量影響不顯著。根據飼草品質的方差分析得出，刈割期只對粗蛋白含量影響顯著，粗蛋白含量在抽穗期分別平均較灌漿期和成熟期高1.3%和3.5%，同樣，在甘肅種植燕麥飼草，成熟期刈割后制成干草的粗蛋白含量比在灌漿期刈割時顯著降低，降幅約為6%，表明燕麥在營養生長期營養價值高[25]。楊云貴等[26]同樣在研究‘白燕2號’最佳刈割期時發現，在抽穗期刈割制作青貯營養成分含量較高。有研究表明麥類作物在開花前會將合成的蛋白質暫時貯存在植物體內，在灌漿時，再通過蛋白質水解將氨基酸供給種子灌漿[27]，但在作為飼草利用時，需權衡獲得最大生物量與較高蛋白質含量的刈割時間，建議在灌漿期的某個時間盡早刈割[28]。適宜的刈割期要在考慮產量的同時兼顧整體營養價值，播種和收獲過晚，可導致可消化的營養價值降低[29]。目前我國燕麥飼草產量需求量大，在保證一定品質的情況下，能獲得較高產量成為首要考慮因素。有類似的研究發現，燕麥干草的營養價值在灌漿期最高，此時收獲的干草產量和品質均相對較高[25]。總之，從生育時期來看，最佳刈割期和最佳營養價值之間有一定的矛盾，但結合實際情況，該地區最適宜的刈割期應為灌漿期。

在不同時期播種可以通過人為調控作物生育期內光、熱和降雨等的分配來影響作物品質，適宜的播期有利于作物更好的利用環境條件并提高品質。研究發現，推遲播期，小麥籽粒蛋白質和濕面筋含量均逐漸提高[30]。不同播期下，玉米籽粒產量和粗脂肪含量與積溫和降雨量均呈現極顯著相關關系[31]。在本研究中，播期均顯著(P<0.001)影響飼草的品質(表2)，適當推后播期，提高了燕麥飼草粗蛋白、粗脂肪和可溶性糖含量，但洗滌纖維含量升高，有研究表明較高的中性洗滌纖維含量并不會降低燕麥干草的干物質消化率，也不會明顯限制干物質采食量[32]，而且，本研究中推遲播種雖然提高了洗滌纖維含量，但中性洗滌纖維含量維持在55%～59%之間，干草質量屬于一級，2018年的酸性洗滌纖維含量小于33%，均屬于特級，2019年的S1的干草質量等級為特級，其他則屬于一級，略有降低[33]。另外，選擇在灌漿期刈割時，2018年，各播期下中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量之間差異不顯著，2019年，中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量最高分別比S1高2.7%和22.76%，表明洗滌纖維含量受年際影響較大。不同年際間對燕麥飼草品質影響顯著，可能是年際間氣候變化所引起的。總之，燕麥飼草品質對播期推后的響應不一，需綜合分析，才能明確最適宜的播期。

3.3 不同刈割期下氣象因子對燕麥飼草產量和品質的影響

播期對作物生長的影響主要是通過改變播種日期，使作物對光、熱和降雨資源的需求與當地氣象條件的匹配達到最佳。從灌漿期時積溫和降雨量對燕麥飼草產量和品質的影響看出，拔節到抽穗期的積溫增加不利于產量的形成，因為燕麥在抽穗期的最適溫度為18℃，若此時天氣干燥炎熱，容易破壞燕麥的受精過程而導致結實差[34]，進而影響燕麥品質形成。燕麥對水分十分敏感，但本研究中并未發現降雨量與產量呈現顯著關系，原因可能是這兩年中降雨量基本能滿足其生長需要，趙寶平等[35]在呼和浩特進行的防雨池試驗中發現，灌溉量為180 mm時，燕麥可獲得最高產量，再增加灌溉量時反而會造成減產，而本研究中各播期下燕麥生育時期總降雨量基本在260 mm左右，基本滿足了燕麥生育期間對水分的需求。

4 結論

適當調整燕麥的播期和刈割期，是獲得高產優質燕麥飼草的重要措施之一。本研究發現，在北方農牧交錯區，適當推遲播種，可提高燕麥飼草產量和品質。拔節到抽穗期的積溫增加不利于燕麥飼草產量和品質的形成，而出苗到分蘗間的積溫增加有利于提高粗脂肪和酸性洗滌纖維含量。飼草燕麥的最佳刈割期為灌漿期，可達到保質又保量的效果。飼草燕麥在北方農牧交錯區5月中下旬播種且在灌漿期刈割可獲得優質高產的燕麥飼草。