卓瑪草，楊天輝，李 廣，常生華，侯扶江

（1. 甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院，甘肅 蘭州 730070；2. 草地農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 / 農(nóng)業(yè)部草牧業(yè)創(chuàng)新重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 / 蘭州大學(xué)草地農(nóng)業(yè)科技學(xué)院，甘肅 蘭州 730020）

牧草產(chǎn)量與品質(zhì)評(píng)價(jià)是牧草育種與生產(chǎn)利用的基礎(chǔ)，營養(yǎng)品質(zhì)和消化代謝的測定是常用方法，其中前者由于簡單易行且成本低，并與消化代謝和家畜生產(chǎn)性能密切相關(guān)，因而被廣泛使用。栽培牧草品種以豆科和禾本科居多，隨著家畜生產(chǎn)的迅速發(fā)展及其引發(fā)的巨大需求，飼草品種的范圍迅速擴(kuò)大、利用水平逐漸提高。

國內(nèi)外學(xué)者對(duì)放牧利用下牧草的產(chǎn)量與品質(zhì)特征做了大量研究，放牧可以促進(jìn)牧草生長，提高產(chǎn)草量，并改善牧草的營養(yǎng)品質(zhì)[1-6]。紫花苜蓿(Medicago sativa)和高羊茅(Festuca arundinaceae)在放牧利用下的干物質(zhì)和粗蛋白產(chǎn)量更加穩(wěn)定[7]。對(duì)冬小麥(Triticum aestivum)進(jìn)行綿羊放牧可增加其總生物量，并且提高籽實(shí)產(chǎn)量[8-9]。在黃土高原多次刈割顯著提高了3 種高糖黑麥草(Lolium perenne)的粗蛋白、粗脂肪、粗灰分的含量及水分利用效率和飼用價(jià)值(P＜0.05)[10]。在揚(yáng)黃灌區(qū)，多次刈割模擬輪牧利用方式下的小麥、燕麥(Arrhenatherum elatius)和黑麥(Secale cereale)的粗蛋白產(chǎn)量顯著高于收獲干草或籽實(shí)生產(chǎn)(P＜0.05)，且輪牧降低了小谷物的中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維和纖維素含量，從而提高了其飼用價(jià)值[11]。當(dāng)前，除了禾本科和豆科牧草之外，雙子葉類牧草逐漸在草地農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中被廣泛應(yīng)用。菊苣(Cichorium intybus)是多年生菊科菊苣屬草本，原產(chǎn)于歐洲，于20 世紀(jì)80 年代引入我國[12-13]。菊苣作為一種葉量大的飼草，其適口性好，消化率高，利用周期長。目前，國內(nèi)外對(duì)菊苣的研究主要集中在播種方式、播期以及水肥對(duì)其產(chǎn)量和品質(zhì)的影響[14-20]，而利用方式對(duì)其品質(zhì)和產(chǎn)量影響的研究較少。

黃土高原是我國傳統(tǒng)農(nóng)耕區(qū)，也是世界上生態(tài)環(huán)境脆弱、水土流失嚴(yán)重的地區(qū)[21-22]。菊苣作為多年生牧草，通過合理的放牧利用不僅為動(dòng)物生產(chǎn)提供了低成本的優(yōu)質(zhì)飼草資源，而且常年覆蓋地表，利于黃土高原的生態(tài)保護(hù)[23-24]。為此，本研究選取兩個(gè)品種的菊苣(Puna Ⅱ和Choice)進(jìn)行田間試驗(yàn)，通過定期刈割模擬輪牧，分析菊苣產(chǎn)草量和營養(yǎng)品質(zhì)的變化規(guī)律，建立預(yù)測模型，并進(jìn)行生產(chǎn)評(píng)價(jià)，探明模擬輪牧對(duì)菊苣的產(chǎn)草量和營養(yǎng)品質(zhì)的影響，旨在為拓展菊苣的利用模式和區(qū)域草地農(nóng)業(yè)發(fā)展提供理論與實(shí)踐依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗(yàn)在蘭州大學(xué)榆中草地農(nóng)業(yè)綜合試驗(yàn)站(35°57' N，104°09' E，海拔1 720 m)進(jìn)行，試驗(yàn)地地處黃土高原中部，地勢(shì)平坦。年均降水量399 mm，70%以上集中在7 月-9 月，相對(duì)濕度63%，年均蒸發(fā)量1 406.8 mm，無霜期120 d，夏季極端高溫31.7 ℃，冬季極端低溫 -24.5 ℃，全年日照時(shí)數(shù)在2 652.4 h 以上，屬溫帶大陸季風(fēng)氣候。該區(qū)地勢(shì)平坦，土壤為黃綿土，有機(jī)質(zhì)含量4.3%，全氮含量0.145%，硝態(tài)氮含量7.08 mg·kg-1，銨態(tài)氮含量5.73 mg·kg-1，速效磷和速效鉀含量分別為76.34 和115.28 mg·kg-1。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，共計(jì)兩個(gè)處理，模擬輪牧與一次性收獲干草，模擬輪牧通過定期刈割模擬進(jìn)行。每小區(qū)面積為3 m × 5 m，間距0.5 m，區(qū)組間有1 m 間隔，4 次重復(fù)。試驗(yàn)種植的菊苣品種Puna Ⅱ和Choice 從新西蘭引進(jìn)，2012 年4 月29日播種，條播，行距25 cm，播深3 cm，播量3 kg·hm-2，施尿素300 kg·hm-2，磷酸氫二胺150 kg·hm-2作為底肥。2012 年，5 月5 日進(jìn)入出苗期，11 月18 日進(jìn)入枯黃期，首次刈割為6 月29 日，末次為10 月19 日，模擬輪牧6 次；2013 年，返青期為4 月上旬，10 月中旬枯黃，6 月1 日開始刈割，10 月1 日結(jié)束(表1)，模擬輪牧7 次。每20 d 刈割1 次，以模擬家畜輪牧，留茬高度8～10 cm。每年最后一次模擬輪牧裂區(qū)齊地面刈割，同時(shí)收獲干草的裂區(qū)也齊地面刈割。每次刈割后施尿素75 kg·hm-2，灌水52.5 mm。定期除草。

表 1 2012 和2013 年模擬輪牧試驗(yàn)小區(qū)的刈割時(shí)間Table 1 The cutting time of simulated grazing for field trials in 2012 and 2013

第1 年生長時(shí)間從播種開始計(jì)，第2 年生長時(shí)間從返青開始計(jì)。

1.3 指標(biāo)測定

≥ 0 ℃積溫指牧草在生長的時(shí)間內(nèi)逐日平均氣溫 ≥ 0 ℃持續(xù)期間日平均氣溫的總和(℃·d)。

每次刈割時(shí)，在每個(gè)小區(qū)做2 個(gè)1 m × 1 m 樣方，選取10 株測植株高度(cm)并測定分枝密度及鮮重。草樣分為兩部分，一部分105 ℃恒溫箱中烘至恒重，測干物質(zhì)產(chǎn)量；另一部分60 ℃烘48 h后，粉碎過1 mm 篩置于密封袋中，陰涼處保存，用以 后 期 營 養(yǎng) 品 質(zhì) 測 定。粗 蛋 白(crude protein, CP)、粗 脂 肪(ether extract, EE)、粗 灰 分(crude ash, Ash)、可溶性碳水化合物(water soluble carbohydrate,WSC)、中 性 洗 滌 纖 維(neutral detergent fiber, NDF)和酸性洗滌纖維(acid detergent fiber, ADF)含量等測定參照國家標(biāo)準(zhǔn)[25-26]。

利用測定的牧草營養(yǎng)指標(biāo)計(jì)算牧草干物質(zhì)消化率 (digestible dry matter, DDM, %)、總能 (gross energy,GE, MJ·kg-1)、消化能(digestible energy, DE, MJ·kg-1)、代謝能(metabolizable energy, ME, MJ·kg-1)、干物質(zhì)隨意采食量(dry matter intake, DMI, kg·d-1)、分級(jí)指數(shù)(grading index, GI, MJ)和相對(duì)飼用價(jià)值(relative feed value, RFV, %)[27-30]：

DDM = 88.9-0.779 × ADF；

GE = 4 413 + 0.15CP + 0.56EE-44Ash；

DE = GE × DDM；

ME = DE × 0.815；

DMI = 120/NDF；

GI = ME × DMI × CP/NDF；

RFV = DMI × DDM/1.29。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

使用SPSS 19.0 對(duì)兩種菊苣的生長時(shí)間、≥ 0 ℃積溫和產(chǎn)量、CP、EE、NDF、ADF、Ash、WSC進(jìn)行相關(guān)性分析，以及各產(chǎn)量和品質(zhì)的回歸方程斜率和截距的差異顯著性比較。利用線性模型擬合各產(chǎn)量與品質(zhì)的預(yù)測方程，用Logistic 曲線方程對(duì)其產(chǎn)量進(jìn)行擬合，對(duì)其進(jìn)行一階、二階導(dǎo)數(shù)運(yùn)算，得(x 為牧 草 生 長 最 快 點(diǎn)，0 → x1為 漸 增 期、x1→ x2為 快增期、x2→ ∞為緩增期)[31]。比較兩品種間、兩年間擬合曲線斜率和截距的差異顯著性，若差異性不顯著，則將數(shù)據(jù)單獨(dú)擬合。

用Origin 8.0 和Microsoft Excel 2016 作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 菊苣牧草生長與產(chǎn)量和品質(zhì)的相關(guān)性

除了2012 年菊苣Puna Ⅱ的Ash 與NDF，菊苣Choice 的CP 與AT 外，2012 和2013 年，模擬輪牧下兩種菊苣CP、Ash、EE 與GT、AT、FY、NDF顯 著 負(fù) 相 關(guān)(P＜0.05) (表2、表3)。菊 苣Puna Ⅱ在兩年間，除了2012 年的Ash 與NDF、CP，EE 與ADF 以及WSC 與其余各指標(biāo)無顯著相關(guān)性外，其他指標(biāo)兩兩之間極顯著相關(guān)(P＜0.01)。菊苣Choice在兩年間，除了2012 年的EE 與CP，2013 年的WSC 與AT、NDF，Ash 與CP，EE 與ADF 之間的相關(guān)性不顯著，其他指標(biāo)兩兩之間極顯著相關(guān)。

收獲干草的Puna Ⅱ與Choice，利用4 個(gè)重復(fù)的數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性分析。2012 年，菊苣Puna Ⅱ的FY與CP 顯著正相關(guān)，與Ash 顯著負(fù)相關(guān)；2013 年，F(xiàn)Y 與ADF、CP 顯著正相關(guān)(P＜0.05)，其余指標(biāo)之間相關(guān)性均不顯著(表4)。2012 年，Choice 的NDF與ADF、WSC 與FY 極 顯 著 正 相 關(guān)(P＜0.01)；2013 年，僅NDF 與ADF 顯著正相關(guān) (表5)。

2.2 基于生長時(shí)間和積溫的產(chǎn)量預(yù)測

2.2.1 生長時(shí)間對(duì)產(chǎn)草量預(yù)測

2012 年、2013 年 兩 種 菊 苣Puna Ⅱ與Choice 的產(chǎn)草量在模擬輪牧下均隨著生長時(shí)間的延長呈Logistics 模型遞增(圖1)，第1 年和第2 年Choice 產(chǎn)量分別高于Puna Ⅱ 19.5%和27.7%。2012 年，Puna Ⅱ和Choice 分別在生長72 和74 d 時(shí)由漸增期進(jìn)入快增期，其中生長速度均在97 d 時(shí)達(dá)到最大，分別在121 和122 d 時(shí)由快增期進(jìn)入緩增期。2013 年，Puna Ⅱ和Choice 分別在生長43 和46 d時(shí)由漸增期進(jìn)入快增期，其中生長速度分別在75 和89 d 時(shí)達(dá)到最大，在生長106 和131 d 時(shí)由快增期進(jìn)入緩增期。2013 年，Puna Ⅱ和Choice 的產(chǎn)草量較2012 年分別減少了4.9%和增加了1.8%。

表 2 模擬輪牧下菊苣Puna Ⅱ的各指標(biāo)間相關(guān)性分析Table 2 Correlationship among the indices of Puna Ⅱ under the utilization method of simulated rotational grazing

表 3 模擬輪牧下菊苣Choice 的各指標(biāo)間相關(guān)性分析Table 3 Correlationship among the indices of Choice under the utilization method of simulated rotational grazing

表 4 收獲干草下菊苣Puna Ⅱ的各指標(biāo)間相關(guān)性分析Table 4 Correlationship among the indices of Puna Ⅱ under the utilization method of making hay

表 5 收獲干草下菊苣Choice 的各指標(biāo)間相關(guān)性分析Table 5 Correlationship among the indices of Choice under the utilization method of making hay

圖 1 2012 年和2013 年生長時(shí)間與產(chǎn)草量關(guān)系Figure 1 Relationship between growth time and forage yield in 2012 and 2013

收獲干草的利用方式下，2012 年和2013 年P(guān)una Ⅱ和Choice 的 產(chǎn) 草 量 分 別 為899.98、756.53 kg·hm-2和3 139.83、3 465.58 kg·hm-2。

2.2.2 基于 ≥ 0 ℃積溫的產(chǎn)草量預(yù)測

兩年間，兩種菊苣Puna Ⅱ與Choice 的草產(chǎn)量隨 ≥ 0 ℃積溫的變化趨勢(shì)基本一致，均隨著 ≥ 0 ℃積溫的累積呈Logistics 模型遞增(圖2)。2012 年與2013年產(chǎn)草量分別在 ≥ 0 ℃積溫2 720.5 與2 850.8 ℃·d左右出現(xiàn)峰值，2013 年的變化趨勢(shì)相對(duì)2012 年更為平緩。2012 年，Puna Ⅱ與Choice 于 ≥ 0 ℃積溫1 250～2 191 ℃·d 時(shí)處于產(chǎn)草量快速增長期，其中生長速度均在 ≥ 0 ℃積溫1 720 ℃·d 時(shí)達(dá)到最大。第2 年，Puna Ⅱ與Choice 于 ≥ 0 ℃積 溫523～1 804 ℃·d 時(shí)處于快速增長期，其生長速度分別在 ≥0 ℃積溫1 057 和1 270 ℃·d 時(shí)達(dá)到最大。

圖 2 2012 年和2013 年 ≥ 0 °C 積溫與產(chǎn)草量關(guān)系Figure 2 Relationship between ≥ 0 °C accumulated temperature and forage yield in 2012 and 2013

2.3 基于生長時(shí)間、積溫和產(chǎn)量的品質(zhì)預(yù)測

2.3.1 基于生長時(shí)間的營養(yǎng)品質(zhì)含量預(yù)測

由2012、2013 年模擬輪牧條件下兩個(gè)菊苣試驗(yàn)品種營養(yǎng)品質(zhì)含量隨生長時(shí)間變化規(guī)律的散點(diǎn)圖可以看出，兩個(gè)品種CP、Ash 隨著生長時(shí)間的累積均呈線性降低，兩個(gè)品種之間斜率(降幅)差異不顯著(圖3)。2012 年P(guān)una Ⅱ與Choice 的CP 的日均降幅均為0.06%和0.05%，2013 年均為0.04%和0.05%；兩年間Puna Ⅱ與Choice 的Ash 的日均降幅均為0.05%。粗脂肪EE 表現(xiàn)出隨生長時(shí)間的增加呈對(duì)數(shù)降低的趨勢(shì)。當(dāng)生長時(shí)間超過140 d 時(shí)，粗脂肪下降趨勢(shì)減緩。模擬輪牧下所有品種菊苣ADF、NDF 含量均呈對(duì)數(shù)上升規(guī)律。菊苣Choice 的NDF、ADF 含量2012 年分別高于Puna Ⅱ 12.4%和33.5%，2013 年ADF 低于Puna Ⅱ 2.3%、NDF 高于Puna Ⅱ 10.8%。收獲干草的利用方式下，2013 年P(guān)una Ⅱ和Choice 的各營養(yǎng)指標(biāo)的含量除NDF、ADF 外，均低于2012 年。

圖 3 2012 年和2013 年生長時(shí)間與品質(zhì)含量的關(guān)系Figure 3 Relationship between growth time and quality content in 2012 and 2013

2.3.2 基于生長時(shí)間的營養(yǎng)品質(zhì)產(chǎn)量預(yù)測

圖 4 2012 年和2013 年生長時(shí)間與品質(zhì)產(chǎn)量的關(guān)系Figure 4 Relationship between growth time and quality yield in 2012 and 2013

2012 年、2013 年 兩 種 菊 苣Puna Ⅱ與Choice的營養(yǎng)品質(zhì)產(chǎn)量在模擬輪牧下均隨著生長時(shí)間的增長呈Logistics 模型遞增(圖4)，2012 和2013 年Choice 的CP 產(chǎn)量分別高于Puna Ⅱ 33%和28.8% 。2012 年，Choice 和Puna Ⅱ分別在生長71 和74 d 時(shí)由緩慢生長期進(jìn)入快速生長期，均于97 d 時(shí)粗蛋白產(chǎn)量增加速度最快，于122 d 時(shí)由快速生長期進(jìn)入緩慢增長期，并逐漸接近最高產(chǎn)量680.14 和509.18 kg·hm-2。 2012 年 和 2013 年， Choice 的NDF 產(chǎn)量高于Puna Ⅱ 25.95%和34.87%，ADF 產(chǎn)量高于Puna Ⅱ 31.75%和42.54%。2013 年，兩個(gè)品種在收獲干草的利用方式下，除CP 外，其余營養(yǎng)品質(zhì)產(chǎn)量顯著高于2012年(P＜0.01)。

2.3.3 基于 ≥ 0 ℃積溫的營養(yǎng)品質(zhì)含量預(yù)測

通過 ≥ 0 ℃積溫建立兩種菊苣的營養(yǎng)成分的預(yù)測模型(圖5)，兩個(gè)品種之間每次輪牧各指標(biāo)含量差異不顯著。NDF、ADF 隨 ≥ 0 ℃積溫的累積呈顯著對(duì)數(shù)上升，而CP、Ash 隨 ≥ 0 ℃積溫的累積呈線性下降趨勢(shì)，EE 呈對(duì)數(shù)函數(shù)下降趨勢(shì)。2013 年兩種菊苣NDF、ADF 的含量顯著高于2012 年，且兩年間牧草菊苣NDF 含量明顯高于ADF。2012 年，≥ 0 ℃積溫每增加100 ℃·d，Puna Ⅱ與Choice 的CP分別降低0.34%和0.28%，Ash 降低0.33%和0.30%。2013 年，≥ 0 ℃積 溫 每 增 加100 ℃·d，Puna Ⅱ與Choice 的CP 分別降低0.22%和0.29%，Ash 降低0.27%和0.25%。兩個(gè)品種各營養(yǎng)指標(biāo)含量在收獲干草利用方式下差異不顯著。

2.3.4 基于 ≥ 0 ℃積溫的營養(yǎng)品質(zhì)產(chǎn)量預(yù)測

圖 5 2012 年和2013 年 ≥ 0 ℃積溫與營養(yǎng)品質(zhì)含量的關(guān)系Figure 5 Relationship between ≥ 0 ℃ accumulated temperature and quality content in 2012 and 2013

兩年間，兩種菊苣Puna Ⅱ與Choice 的各營養(yǎng)指標(biāo)產(chǎn)量隨 ≥ 0 ℃積溫的變化趨勢(shì)基本一致，均隨著 ≥ 0 ℃積溫的累積呈Logistics 方程遞增(圖6)，呈現(xiàn)出輪牧前期增長速率高于后期的趨勢(shì)。輪牧前期，Puna Ⅱ與Choice 各營養(yǎng)指標(biāo)產(chǎn)量無顯著差異，均于 ≥ 0 ℃積溫累計(jì)至2 000 ℃·d 前后呈現(xiàn)出顯著差異。兩個(gè)品種的各營養(yǎng)指標(biāo)產(chǎn)量在收獲干草利用方式下差異不顯著。

2.3.5 基于產(chǎn)量的營養(yǎng)品質(zhì)預(yù)測

利用線性模型進(jìn)行預(yù)測均可通過產(chǎn)量預(yù)測兩種菊苣的NDF、ADF、Ash、CP 和EE 含量(圖7、圖8)。兩年間，菊苣Puna Ⅱ與Choice 的NDF、ADF 均隨草產(chǎn)量的累積呈線性增長，菊苣Puna Ⅱ的草產(chǎn)量每增加1 000 kg，NDF 含量分別增加6.5%和11.3%，ADF 含量分別增加3.6%和11.5%；菊苣Choice 的草產(chǎn)量每增加1 000 kg，NDF 含量分別增加5.6%和7.1%，ADF 含量分別增加4.0%和9.1%。2013 年NDF、ADF 含量的增幅顯著高于2012 年(P＜0.05)，菊苣Puna Ⅱ的增幅顯著高于菊苣Choice (P＜0.05)。兩年間，菊苣Puna Ⅱ與Choice 的草產(chǎn)量與WSC 無顯著相關(guān)，Ash、CP、EE 均隨草產(chǎn)量的累積呈線性降低，菊苣Puna Ⅱ的草產(chǎn)量每增加1 000 kg，Ash分別降低2.3%和3.2%，CP 分別降低2.2%和2.4%，EE 分別降低0.7%和1.0%；菊苣Choice 的草產(chǎn)量每增加1 000 kg，Ash 分別降低1.6%和2.2%，CP分別降低1.5%和2.5%，EE 分別降低0.5%和1.0%。2013 年Ash、CP、EE 的降幅顯著高于2012 年(P ＜0.05)，菊苣Puna Ⅱ的降幅顯著高于菊苣Choice (P ＜0.05)。通過產(chǎn)草量建立的NDF、ADF、EE 的模型方程R2高，說明在模擬輪牧條件下菊苣產(chǎn)草量與NDF、ADF、EE 的相關(guān)性高。

圖 6 2012 年和2013 年 ≥ 0 °C 積溫與營養(yǎng)品質(zhì)產(chǎn)量的關(guān)系Figure 6 elationship between ≥ 0 °C accumulated temperature and quality yield in 2012 and 2013

2.4 營養(yǎng)價(jià)值評(píng)價(jià)

2012-2013 年，模擬輪牧下，兩種菊苣的營養(yǎng)價(jià)值(GI)分級(jí)指數(shù)及相對(duì)飼用價(jià)值(RFV)呈明顯的下降趨勢(shì)(圖9)。2012 年P(guān)una Ⅱ的分級(jí)指數(shù)從113.38 MJ 下降至18.47 MJ，相對(duì)飼用價(jià)值從499.91%下降至223.24%；Choice 的分級(jí)指數(shù)從90.81 MJ 下降至15.03 MJ，相對(duì)飼用價(jià)值從432.28%下降至186.26%。2013 年P(guān)una Ⅱ的分級(jí)指數(shù)從70.93 MJ 下降至8.92 MJ，相對(duì)飼用價(jià)值從409.92%下降至143.88%；Choice 的 分 級(jí) 指 數(shù) 從58.16 MJ 下 降 至8.83 MJ，相對(duì)飼用價(jià)值從352.58%下降至141.47%。2013 年菊苣在兩種利用方式下的分級(jí)指數(shù)及相對(duì)飼用價(jià)值顯著低于2012 年(P＜0.05)。2012 年、2013 年模擬輪牧下兩種菊苣的能量指標(biāo)及GI 分級(jí)指數(shù)、相對(duì)飼用價(jià)值均優(yōu)于收獲干草。2012 年，收獲干草GI 分級(jí)指數(shù)與相對(duì)飼用價(jià)值分別于151 與133 d后高于模擬輪牧，2013 年始終低于模擬輪牧。Puna Ⅱ隨著生長時(shí)間的累積，其分級(jí)指數(shù)及相對(duì)飼用價(jià)值高于Choice，可見Puna Ⅱ的營養(yǎng)價(jià)值更優(yōu)。

圖 7 2012 年兩種菊苣產(chǎn)草量與品質(zhì)的關(guān)系Figure 7 Relationship between hay yield and nutrition of Puna Ⅱ and Choice in 2012

圖 8 2013 年兩種菊苣產(chǎn)草量與品質(zhì)的關(guān)系Figure 8 Relationship between hay yield and nutrition of Puna Ⅱ and Choice in 2013

圖 9 2012 年和2013 年生長時(shí)間與分級(jí)指數(shù)、相對(duì)飼用價(jià)值的關(guān)系Figure 9 Relationship between growth time and grading index (GI), relative feed value (RFV) in 2012 and 2013

3 討論

3.1 用生長時(shí)間和積溫預(yù)測產(chǎn)草量和營養(yǎng)品質(zhì)

黃土高原菊苣的生長時(shí)間、草產(chǎn)量與營養(yǎng)成分之間有顯著的相關(guān)性(表2) (P＜0.01)，能夠相互預(yù)測。菊苣的生長時(shí)間、≥ 0 ℃積溫和產(chǎn)草量指標(biāo)相較于營養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)來說更易獲取，故在黃土高原地區(qū)用單一因子對(duì)菊苣的產(chǎn)量和品質(zhì)進(jìn)行預(yù)測，可以節(jié)約大量時(shí)間及成本[32]。

牧草的營養(yǎng)變化直接影響其品質(zhì)的優(yōu)劣[33]。菊苣在模擬輪牧下粗蛋白、粗脂肪和粗灰分含量呈下降趨勢(shì)，中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量呈明顯的上升趨勢(shì)，這與前人研究[34-36]牧草對(duì)輪牧方式下產(chǎn)量與品質(zhì)響應(yīng)的結(jié)論一致。總體來看，模擬輪牧下植株的生長隨著生長時(shí)間的變化有所差異，這可能是因?yàn)榫哲脑诓煌纳L階段對(duì)模擬輪牧的敏感性不同所致。其產(chǎn)量經(jīng)歷了兩個(gè)階段的明顯變化，從出苗期(返青期)到拔節(jié)期進(jìn)入快速增長的營養(yǎng)生長階段，營養(yǎng)價(jià)值含量高，拔節(jié)期到成熟期進(jìn)入較快速增長的營養(yǎng)生長與生殖生長并行階段，營養(yǎng)價(jià)值含量減少。故對(duì)牧草進(jìn)行早期刈割，粗蛋白和其他營養(yǎng)元素較高，但牧草低矮，導(dǎo)致其產(chǎn)草量相對(duì)較低；反之，刈割過晚，其體內(nèi)纖維素、木質(zhì)素等結(jié)構(gòu)性多糖含量不斷累積，導(dǎo)致牧草的品質(zhì)不佳，適口性降低[37]。對(duì)牧草進(jìn)行合理利用的最佳刈割時(shí)間依據(jù)牧草營養(yǎng)含量的變化規(guī)律來確定[38]。因此，可以在菊苣產(chǎn)量與品質(zhì)達(dá)到較高水平的時(shí)期，適當(dāng)?shù)脑黾幽M輪牧的頻率，進(jìn)而提高牧草菊苣的利用率，維持其高產(chǎn)高品質(zhì)。

3.2 輪牧對(duì)產(chǎn)草量與品質(zhì)的影響

牧草的產(chǎn)草量與品質(zhì)決定著草地農(nóng)業(yè)系統(tǒng)生產(chǎn)功能與生態(tài)功能的可持續(xù)性，是生產(chǎn)中確定牧草利用時(shí)間和方式的決定因素[34]。菊苣生產(chǎn)力在模擬輪牧和收獲干草兩種利用方式下顯著不同，模擬輪牧下的菊苣產(chǎn)草量與營養(yǎng)價(jià)值顯著高于一次性收獲干草(P＜0.01)，而年際間營養(yǎng)品質(zhì)變化較為一致，且模擬輪牧使菊苣的產(chǎn)草量、粗蛋白、粗脂肪、粗灰分維持在較高水平，降低其NDF、ADF含量，可能因?yàn)槟M輪牧下，牧草冠層結(jié)構(gòu)和微氣候改善，增強(qiáng)光合作用，促進(jìn)補(bǔ)償性生長，加快牧草生長與營養(yǎng)元素吸收，提高有機(jī)質(zhì)的累積進(jìn)而影響牧草品質(zhì)[39-43]。本研究中菊苣產(chǎn)草量和營養(yǎng)品質(zhì)對(duì)輪牧響應(yīng)與多年生黑麥草(Lolium perenne)[34]、紫花苜蓿(Medicago sativa)[32]、燕麥(Avena sativa)[44]類似。

兩種菊苣生產(chǎn)力的年際間差異除了其生長特性的影響，還可能與降水等環(huán)境因素有關(guān)[45-46]。飼草中的可溶性碳水化合物含量與放牧后牧草的再生性能緊密相關(guān)[47-48]，而且促進(jìn)家畜對(duì)干物質(zhì)的消化和蛋白質(zhì)的利用率；菊苣可溶性糖含量儲(chǔ)存較多，可提升其越冬性能[49]；可見，放牧通過改善牧草品質(zhì)優(yōu)化草畜互作，提升草地農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的整體功能。

3.3 營養(yǎng)價(jià)值的評(píng)價(jià)

營養(yǎng)價(jià)值的高低是評(píng)價(jià)栽培牧草是否優(yōu)良的重要指標(biāo)，由其所含營養(yǎng)成分的種類和數(shù)量決定。不同牧草，不同生育期的營養(yǎng)價(jià)值也差異很大。牧草營養(yǎng)價(jià)值的評(píng)價(jià)一直備受國內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注，且方法有很多種[50-52]。用單一的營養(yǎng)指標(biāo)不能對(duì)牧草的營養(yǎng)品質(zhì)進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)價(jià)，該研究利用盧德勛[30]提出的粗飼料分級(jí)指數(shù)(GI)綜合考慮了牧草菊苣中的各營養(yǎng)成分指標(biāo)之間的相關(guān)程度，與總能、代謝能、干物質(zhì)采食量等能量體系相合，對(duì)菊苣的品質(zhì)進(jìn)行合理的全面評(píng)價(jià)，以了解黃土高原上菊苣的營養(yǎng)狀況和飼用價(jià)值，可填補(bǔ)牧草營養(yǎng)成分的空白[53]。通過兩種菊苣不同利用方式下的能量指標(biāo)及分級(jí)指數(shù)比較，Puna Ⅱ的營養(yǎng)價(jià)值優(yōu)于Choice，且模擬輪牧對(duì)兩種菊苣的飼用價(jià)值具有明顯的促進(jìn)作用，可以確定牧草最佳的刈割時(shí)間，使其維持高產(chǎn)高品質(zhì)。研究發(fā)現(xiàn)利用GI 法進(jìn)行牧草營養(yǎng)價(jià)值的評(píng)價(jià)可以將養(yǎng)分含量差異很小的不同牧草明顯區(qū)分，對(duì)粗飼料品質(zhì)的分級(jí)評(píng)定相比于美國粗飼料相對(duì)值(RFV)更加合理[54]，且經(jīng)濟(jì)易行，具有科學(xué)的指導(dǎo)意義。

4 結(jié)論

對(duì)黃土高原菊苣草地定期刈割模擬輪牧后，其產(chǎn)草量、營養(yǎng)品質(zhì)與相對(duì)飼用價(jià)值顯著高于一次性收獲干草(P＜0.01)，這在黃土高原栽培草地的管理與利用中具有潛在的指導(dǎo)價(jià)值。菊苣產(chǎn)草量及營養(yǎng)品質(zhì)之間存在相關(guān)關(guān)系，營養(yǎng)物質(zhì)含量是衡量飼料作物優(yōu)劣的基本指標(biāo)，其中粗蛋白含量和中性洗滌纖維含量較為重要，利用生長時(shí)間和 ≥0 ℃積溫可較好地預(yù)測菊苣的產(chǎn)草量與營養(yǎng)品質(zhì)(R2≥ 0.44)，從而獲得牧草最適宜的利用方式，獲取最高產(chǎn)量和最佳品質(zhì)的牧草。