娜日蘇 ，梁慶偉 ，楊秀芳 ，項鍇鋒 ，郭志忠 ，胡日查 ，張晴晴

（1.赤峰市農牧科學研究院，內蒙古 赤峰 024031；2.赤峰市草原工作站，內蒙古 赤峰 024000；3.內蒙古自治區(qū)草原工作站，內蒙古 呼和浩特 010020；4.赤峰市克什克騰旗草原工作站，內蒙古 克什克騰旗 025350）

刈割既是草地利用的主要方式，也是草地管理的主要方式［1-2］。刈割對牧草的生長發(fā)育、群落結構、生產力、再生性及草地環(huán)境均會產生影響［3］。合理的刈割技術可以通過牧草的補償性生長作用和均衡生長特性獲得高產、優(yōu)質的牧草。常見的刈割方式主要包括刈割時間和留茬高度2個主要因素［4］。刈割方式不同對牧草的生物量及干草品質影響很大。刈割時間決定了草地單位面積產量、牧草總產量和再生產量的高低［5］，對于不同類型草地和不同種類的牧草來說，最佳刈割時期是不同的［6-10］。刈割留茬高度不同則草地的響應也不同［11］。刈割留茬過高，草地收獲量降低；留茬高度過低，影響牧草再生和地下器官營養(yǎng)物質的貯存，降低下一年的產量和品質［12］。

表1 不同刈割時間群落蓋度、密度與羊草高度、密度變化

近年來，不合理利用導致科爾沁草原區(qū)草地普遍存在嚴重的退化，造成群落數量減少、密度下降、生產力低下等問題出現，恢復難度較大。為此，該研究以科爾沁草原區(qū)羊草草甸草原為研究對象，探討該類型草地植被特征、地上生物量、地下生物量和干草品質等對不同刈割時間和留茬高度的響應，旨在為科爾沁草原區(qū)羊草草甸草原合理利用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 研究地自然概況

試驗草地地處大興安嶺南段東麓和科爾沁沙地北緣交匯處，內蒙古自治區(qū)赤峰市阿魯科爾沁旗北部巴彥溫都蘇木，東與通遼市扎魯特旗相連，西與赤峰市巴林左旗毗鄰，北與錫林郭勒盟西烏珠穆沁旗接壤， 地理位置為 119.531163°E、45.01907°N，海拔950m。屬中溫帶半干旱大陸性季風氣候區(qū)，冬季漫長寒冷，夏季短促炎熱，秋季氣溫下降快，年平均氣溫3.8℃，最高氣溫40.6℃，最低氣溫-42.0℃，年平均降水量為437.3mm，土壤為黑鈣土。該區(qū)草原類型屬溫性草甸草原類，山地草甸草原亞類，優(yōu)勢種為羊草（Leymus chinensis），伴生中華隱子草（Cleistogenes chinensis）、凸脈苔草（Carex lanceolata）、胡枝子 （Lespedezabicolor）、 線葉菊 （Filifoliumsibiricum）、鐵桿蒿（Artmisiagmelinii）等優(yōu)良牧草。該草場常年作為打草場被利用。

1.2 試驗設計

選擇地勢平坦，植被類型基本一致的地塊，試驗在2016年8—9月進行。試驗設刈割時間和留茬高度2個因素，刈割時間設8月1日、8月15日、9月1日，留茬高度設 0、2、5和 8cm，共12個處理，3次重復，小區(qū)數36個，隨機區(qū)組排列，小區(qū)面積5m×5m。

1.3 研究方法

每小區(qū)隨機選擇3個面積為1 m×1 m的樣方，進行群落特征描述，分別測定群落蓋度、密度，羊草高度、密度，將樣方內各物種分別裝入網袋，帶回室內，65℃烘箱烘干至恒重，稱干重，各物種干重總和為群落地上生物量（AGB）。利用直徑6.5 cm 根鉆，采集 0～10 cm、10～20 cm 和 20～30 cm 土壤，清水沖洗泥土，從根系中挑出羊草根莖，分別放置，自然陰干，稱干重。地下生物量為剩余根系與羊草根莖之和。將每個小區(qū)3個樣方的群落地上生物量烘干樣品混合為群落樣品，根據試驗處理在相應的小區(qū)取羊草樣品600 g，65℃烘箱烘干至恒重，作為羊草樣品。樣品粉碎過篩后測定其粗蛋白（CP）含量、酸性洗滌纖維（ADF）含量和中性洗滌纖維（NDF）含量。

1.4 數據分析

統(tǒng)計分析采用Microsoft Excel 2007繪圖，利用SPSS 11.5軟件對數據進行ANOVA方差分析。

2 結果與分析

2.1 刈割時間的效應

2.1.1 群落特征變化：通過不同刈割時間群落蓋度、密度和羊草高度、密度的均值變化分析結果顯示（見表1），不同刈割時間群落蓋度和密度均存在顯著差異，且均以8月15日刈割群落蓋度和密度顯著大于8月1日刈割（P＜0.05），之后逐漸降低，但與9月1日刈割無顯著性差異（P＞0.05）；而不同刈割時間處理之間羊草高度和密度無顯著變化（P＞0.05）。說明8月1—15日，隨著刈割時間的推遲群落蓋度和密度趨于顯著增加趨勢，8月15日以后則出現下降趨勢，但變化不顯著。

2.1.2 群落地上生物量和羊草地上生物量變化：不同刈割時間對群落地上生物量和羊草地上生物量變化有顯著影響（見圖1），且均以8月15日刈割最高，分別為411.32 g/m2和129.00 g/m2，較8月1日刈割提高12.19%和31.42%。其次為9月1日刈割，群落地上生物量和羊草地上生物量分別為395.59 g/m2和126.53 g/m2，較8月1日刈割分別提高了7.9%和28%。8月15日—9月1日，群落地上生物量和羊草地上生物量緩慢下降，群落地上生物量降低了3.82%，羊草地上生物量降低了2.60%，群落地上生物量下降速度略大于羊草地上生物量下降速度。說明該地區(qū)羊草草甸草原8月15日左右群落地上生物量和羊草地上生物量均可達到最高值，隨后出現逐漸下降趨勢。因此，從該地區(qū)羊草草甸草原地上生物量角度考慮，8月15日左右為最佳刈割時間。

圖1 不同刈割時間群落和羊草地上生物量變化

2.1.3 群落和羊草營養(yǎng)成分變化：不同刈割時間群落和羊草營養(yǎng)成分變化結果顯示（見表2），8月1日刈割的群落和羊草CP含量顯著高于8月15日刈割和9月1日刈割 （P＜0.05），8月15日刈割的CP含量高于9月1日刈割，但二者無顯著差異（P＞0.05）；8月1日刈割的群落ADF含量顯著低于9月1日刈割（P＜0.05），與8月 15日刈割無顯著差異（P＞0.05），而8月15日刈割與9月1日刈割之間無顯著性差異（P＞0.05）；8月1日刈割的群落NDF含量顯著低于8月15日刈割和9月1日刈割 （P＜0.05），8月15日刈割與9月1日刈割間無顯著差異（P＞0.05）；羊草ADF含量和NDF含量隨著刈割時間的推遲呈增加趨勢，但各處理間均無顯著差異（P＞0.05）。表明隨著刈割時間的推遲，群落和羊草的CP含量均呈下降趨勢，且8月15日以后刈割的CP含量顯著低于8月1日刈割的CP含量；群落ADF含量和NDF含量呈逐漸增加趨勢，且8月15日以后刈割的ADF含量和NDF含量顯著高于8月1日刈割的ADF含量和NDF含量，也就是說隨著刈割時間的推遲牧草的品質逐漸下降，且試驗期內群落營養(yǎng)成分的變化為8月初到8月中旬下降幅度較大。

2.1.4 群落地下生物量和羊草根莖生物量變化：不同刈割時間群落地下生物量和羊草根莖生物量均值變化分析結果顯示（見表3），隨著刈割時間的推遲，群落地下生物量在 0～10cm、10～20cm、20～30cm 土層均呈遞增趨勢，但各處理之間無顯著差異 （P＞0.05）；羊草根莖生物量在 0～10 cm、10～20 cm、20～30 cm土層呈現降低趨勢，0～10cm土層中，不同刈割時間的羊草根莖生物量無顯著差異（P＜0.05），10～20 cm、20～30cm土層中，羊草根莖生物量8月1日刈割顯著高于8月15日刈割和9月1日刈割，8月15日刈割與9月1日刈割差異不顯著（P＞0.05）。說明不同刈割時間群落地下生物量與羊草根莖生物量在0～10cm、10～20cm 和 20～30cm 土層分布規(guī)律不同，隨著刈割時間的推遲群落地下生物量呈逐漸增加趨勢，而羊草根莖生物量呈逐漸降低趨勢。

2.2 留茬高度的效應

2.2.1 群落地上生物量和羊草地上生物量變化：不同留茬高度間群落地上生物量和羊草地上生物量平均值分析表明（見圖2），群落地上生物量隨著留茬高度的增加而顯著下降（P＜0.05）。留茬高度0 cm處理的群落地上生物量為438.92 g/m2，顯著高于留茬高度5 cm和8 cm處理（P＜0.05），與留茬高度2 cm處理間無顯著性差異（P＞0.05）；留茬高度2 cm處理的群落地上生物量為420.08 g/m2，顯著高于留茬高度8 cm處理（P＜0.05），與留茬高度5 cm之間無顯著性差異（P＞0.05）；留茬高度5 cm處理和留茬高度8 cm處理間無顯著性差異（P＞0.05）。留茬高度與群落地上生物量之間的相關關系有一定的規(guī)律性，隨著留茬高度的增加群落地上生物量呈線性下降，相關系數R2=0.9769。羊草地上生物量的變化趨勢與群落地上生物量變化趨勢基本一致，留茬高度0 cm處理的羊草地上生物量為180.19 g/m2，留茬高度2 cm處理的羊草地上生物量為154.34 g/m2，二者顯著高于留茬高度5 cm和8 cm處理（P＜0.05）；留茬高度 5 cm處理的羊草地上生物量為113.97 g/m2，顯著高于留茬高度8 cm處理（P＜0.05）。羊草地上生物量與留茬高度也存在線性相關關系，相關系數R2=0.9884。該結果與仲延凱等［13］的研究結果一致。群落地上生物量在留茬2 cm與留茬5 cm之間下降速度較快，可能是因為草地群落中的星毛委陵菜、中華隱子草等低矮草種隨著留茬高度的提高收割不起來或者僅收割到很少的部分有關。在不同留茬高度間，羊草地上生物量下降幅度大于群落，說明羊草對不同留茬高度的響應較群落反應迅速。

表2 不同刈割時間群落和羊草營養(yǎng)成分變化

表3 不同刈割時間群落地下生物量和羊草根莖生物量變化

表4 不同留茬高度群落和羊草營養(yǎng)成分變化

圖2 不同留茬高度群落和羊草地上生物量變化

2.2.2 群落和羊草營養(yǎng)成分變化：對不同留茬高度群落與羊草CP、ADF、NDF含量均值分析表明（見表4），隨著留茬高度的增加，群落和羊草CP含量逐漸增加，而ADF和DNF含量逐漸下降。留茬高度8 cm和5 cm處理的群落CP含量顯著高于留茬高度 0 cm處理（P＜0.05），與留茬高度 2 cm處理間無顯著性差異（P＞0.05）；群落ADF含量在各留茬高度處理間無顯著性差異（P＞0.05）；留茬高度8 cm處理的群落NDF含量顯著低于留茬高度0 cm和2 cm處理（P＜0.05），與留茬高度5 cm處理間無顯著性差異（P＞0.05）。留茬高度8 cm處理的羊草CP含量顯著高于留茬高度0 cm處理（P＜0.05），與其他處理間均無顯著性差異（P＞0.05）；羊草 ADF含量之間無顯著性差異（P＞0.05）；留茬高度 8 cm處理的羊草NDF含量顯著低于留茬高度0 cm和2 cm處理 （P＜0.05），與留茬高度5 cm處理間無顯著性差異（P＞0.05）。

2.2.3 群落地上生物量與營養(yǎng)成分動態(tài)變化：不同留茬高度群落地上生物量與營養(yǎng)成分動態(tài)變化顯示（見圖3），群落地上生物量的變化趨勢為隨著留茬高度的增加而下降，CP含量的變化趨勢為隨著留茬高度的增加而增加。由圖2和表4可知，留茬高度2 cm處理的群落地上生物量顯著高于留茬高度8 cm處理（P＜0.05），與留茬高度5 cm處理間無顯著差異（P＞0.05），留茬高度 2 cm、5 cm 和8 cm處理的群落CP含量無顯著差異（P＞0.05），因此，留茬高度在2～5 cm為宜。

圖3 不同留茬高度群落地上生物量和營養(yǎng)成分動態(tài)變化

3 討論

3.1 刈割對群落特征的影響

研究表明，刈割時間對羊草草甸草原群落蓋度、群落密度有顯著影響，8月1—15日間隨著刈割時間的推遲群落蓋度和密度趨于顯著增加趨勢，8月15日以后則出現下降趨勢。其原因可能是8月初至8月中旬該地區(qū)溫度和水分等外界環(huán)境條件良好，促進了植物生長，增加了某些物種的分蘗能力，進而增加了群落的蓋度和密度；而8月中旬以后，外界溫度開始逐漸下降，物種生長緩慢下降，甚至停止生長，逐漸凋落，群落蓋度和密度也隨之下降［11］。羊草的密度隨著刈割時間的推遲逐漸增加，但未達到顯著水平，其可能是隨著刈割時間的推遲羊草完成了有性生殖過程，無性生殖過程還在進行中，從而羊草密度有小幅增加［14］。

3.2 刈割對群落和羊草地上生物量的影響

牧草的生長量有明顯的季節(jié)性，且呈 “單峰型”變化。王明玖等［15］研究認為，從利用角度考慮，過早刈割，牧草株高較矮，生物量偏低；過晚刈割，則隨著刈割時間的推遲，草群高度、羊草高度呈下降趨勢，植株數量明顯減少。王志鋒等［16］研究認為，7月下旬至8月中旬羊草進入成熟期，生物量最高，是刈割利用的最佳時期，8月中旬以后植株逐漸進入生長末期，生物量開始下降。該研究中，8月15日左右群落地上生物量和羊草地上生物量顯著高于8月1日刈割，并達到最高值，隨后出現逐漸下降趨勢，表明刈割時間對群落和羊草生物量均有顯著影響，該結果與王明玖等［15］、王志鋒等［16］的研究結果一致。

不同的留茬高度不僅直接關系到當年牧草產量，還間接影響到下一年草地生產力水平的維持和提高。該研究中，留茬高度0 cm時群落和羊草地上生物量最高，隨著留茬高度的增加，產量顯著下降，留茬高度8 cm時，地上生物量最低，該結果與韓文祥［17］的研究結果一致。當然，高強度的刈割，會抑制群落中多年生牧草的再生，進而對下一年的草地生產力水平產生影響。該研究僅對刈割當年的群落和羊草地上生物量進行了比較分析，留茬高度對今后草地生產力的影響還需進一步研究。

3.3 刈割對群落地下生物量和羊草根莖生物量的影響

地下生物量是群落從土壤中吸收營養(yǎng)物質的主要器官，是群落總物質生產的基礎。該研究中，大部分群落地下生物量和羊草根莖生物量集中在0～10 cm土層，0～30 cm土層中群落地下生物量和羊草根莖生物量均隨著土壤深度的增加逐漸減少，該結果與張俊剛等［18］、李育中等［19］的研究結果一致。隨著刈割時間的推遲各級土層群落地下生物量呈增加趨勢，但沒達到顯著水平。從刈割時間對群落地上生物量產生了顯著影響來看，說明群落地上生物量和群落地下生物量對刈割時間均產生了響應，且刈割時間產生的效應首先反映在群落地上部分，而地下生物量則對刈割時間的反應較慢［20］，這是因為地上生物量是當年生長的牧草量，而多年生牧草地下生物量則是多年生長的積累量。白永飛［20］還認為，羊草種群在生長季節(jié)內，根莖生物量的變化有2個峰值，分別出現在7月中旬和9月中旬，而該研究結果可能是因為試驗期羊草根莖生物量正處于第1個峰值和第2個峰值之間的下降階段，因此出現了隨著刈割時間的推遲呈現出各土壤層級中羊草根莖生物量遞減的趨勢。仲延凱等［21］研究結果表明，刈割對羊草根系的生長發(fā)育有一定的負影響，根系量的減少將直接影響羊草的無性繁殖，造成羊草生物量比重的降低。因此，隨著刈割時間的推遲，羊草根莖呈逐漸下降趨勢，也說明刈割時間過遲，將影響到羊草的無性繁殖，進而影響下一年生物量的積累。

3.4 刈割處理對植被營養(yǎng)成分的影響

在牧草生長的不同時期，其體內營養(yǎng)成分含量也存在明顯差異。該研究中，隨著刈割時間的推遲，群落和羊草CP含量顯著下降，群落ADF和NDF含量顯著增加，并在8月1—15日變化顯著，該結果與楊尚明等［22］的研究結果一致。這可能是隨著生育期的推進莖葉比增大，植物體內氮含量逐漸下降，從而降低了牧草粗蛋白含量［23］；同時隨著植物的生長，其碳水化合物的合成能力逐漸加強，牧草體內多糖含量也會增加，從而同屬多聚糖的酸性洗滌纖維和中性洗滌纖維含量也逐漸增加［24］。一般來說，留茬的高低會影響牧草品質的好壞。留茬過高時割取的部分多為植株的幼嫩部分，氮含量高于下部老化莖部，但可獲得的產量很低；留茬過低，勢必會收獲上一年的枯枝，減低牧草整體的品質。該研究結果顯示，隨著留茬高度的增加，群落和羊草CP含量顯著增加，NDF含量和ADF含量呈逐漸下降趨勢，但均未達到顯著水平，該結果與展春芳［25］的研究結果一致。

4 結論

科爾沁草原區(qū)羊草草甸草原群落蓋度、群落密度、羊草高度、群落地上生物量和羊草地上生物量均在8月15日左右達到最高；8月1日—9月1日，隨著刈割時間的推遲群落和羊草CP含量顯著下降，NDF和ADF含量呈增加趨勢，且8月15日以后增加明顯；留茬高度在2～5 cm群落地上生物量及營養(yǎng)物質含量均可達到相對較高的水平。因此，科爾沁草原區(qū)羊草草甸草原區(qū)適宜刈割時間為8月15日左右，留茬高度以2～5 cm為宜。