施氮和刈割對(duì)遼西北退化草地牧草產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

趙京東，宋彥濤，徐鑫磊，烏云娜

（大連民族大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院，遼寧 大連116600）

根據(jù)最新統(tǒng)計(jì)資料顯示，我國(guó)草地總面積約為2.93×108hm2［1］，其中東北草地占全國(guó)草地面積的12.97%，是我國(guó)東北地區(qū)重要的天然生態(tài)屏障和畜牧業(yè)基地［2］。然而近年來(lái)，由于草地沙化和超載放牧等一系列生態(tài)問(wèn)題，東北天然草地面積銳減，位于東北中部的科爾沁沙地，面積不斷擴(kuò)張，使得沙化問(wèn)題愈演愈烈［3］。沙地相比未退化草地生態(tài)系統(tǒng)更為脆弱，導(dǎo)致放牧的風(fēng)險(xiǎn)遠(yuǎn)高于同地帶的其他類型草地，如無(wú)科學(xué)管理，會(huì)衍生出水土流失、植被覆蓋率降低以及土地退化等一系列生態(tài)問(wèn)題［4］，而圍欄封育作為退化草地恢復(fù)的主要措施之一，因其投資少、見(jiàn)效快而被廣泛采用［5］。

遼寧省西北部地區(qū)的彰武縣位于科爾沁沙地南緣，土地沙漠化較為嚴(yán)重［6］，退化草地經(jīng)適時(shí)封育雖有利于植被功能多樣性及土壤養(yǎng)分的恢復(fù)［5］，但長(zhǎng)期圍封而不利用也會(huì)對(duì)植被恢復(fù)和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)產(chǎn)生嚴(yán)重的負(fù)面影響［7-8］。施氮作為恢復(fù)退化草地的有效措施之一，通過(guò)增加土壤中可利用氮等養(yǎng)分含量，消除資源限制作用，提高草地生產(chǎn)力和牧草營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)［9-10］。刈割是一種常見(jiàn)的草地利用措施，主要是利用植物均衡性及補(bǔ)償性的特性來(lái)改變牧草產(chǎn)量和品質(zhì)［11］，刈割措施的合理應(yīng)用對(duì)牧草的粗蛋白、粗纖維等營(yíng)養(yǎng)成分的提高具有重要意義［12］，由于沙地具有獨(dú)特的植物功能群和土壤特性，牧草產(chǎn)量和品質(zhì)對(duì)施氮和刈割的響應(yīng)可能有所不同。

牧草作為飼養(yǎng)草食動(dòng)物的重要資源，其品質(zhì)高低關(guān)乎當(dāng)?shù)匦竽翗I(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。本研究以遼西北退化草地圍封區(qū)牧草為研究對(duì)象，探討施氮和刈割兩種管理方式對(duì)牧草產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，進(jìn)一步認(rèn)識(shí)施氮和刈割在退化草地生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)過(guò)程中的作用，為退化草地的合理開(kāi)發(fā)利用和當(dāng)?shù)匦竽翗I(yè)發(fā)展提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究地概況

研究地位于遼寧省沙地治理與利用研究所（121°53′-122°58′E，42°07′-42°51′N），海拔260~330 m。屬于溫和半濕潤(rùn)的季風(fēng)大陸性氣候，年均氣溫7.3℃，年均降水量400~450 mm［13］。土壤類型主要為風(fēng)沙土。植被類型以灌叢和沙生植物為主，常見(jiàn)物種有糙隱子草（Cleistogenes squarrosa）、馬唐（Digitaria sanguinalis）、苔草（Carex）、豬毛菜（Salsola collina）、豬毛蒿（Artemisia scoparia）、虎尾草（Chloris virgata）、畫眉草（Eragrostis pilosa）和狹葉米口袋（Gueldenstaedtia stenophylla）等。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，5個(gè)區(qū)組，間隔0.8 m。各區(qū)組設(shè)置施氮和刈割兩個(gè)處理因素。施氮包括2個(gè)水平，N：0和10 g·m-2·a-1，分別記為N0和N10；刈割強(qiáng)度包括4個(gè)水平：留茬3、6、12 cm、不刈割（ND）。共計(jì)40個(gè)小區(qū)，小區(qū)面積3 m×3 m。

在試驗(yàn)開(kāi)始之前，研究地點(diǎn)草地的利用方式為自由放牧，以放牧牛、羊?yàn)橹?，載畜量為2個(gè)羊單位·hm-2［14］。2017年6月開(kāi)始圍封，2017年開(kāi)始每年8月進(jìn)行留茬高度處理，2018年開(kāi)始每年5月進(jìn)行施氮處理。

1.3 牧草樣品采集與前處理

于2018和2019年每年8月上旬地上生物量高峰期進(jìn)行取樣。每一個(gè)小區(qū)隨機(jī)選取1個(gè)0.5 m×1.0 m樣方，對(duì)植物地上部分進(jìn)行齊地面刈割，除去黏附的土粒、砂石、雜質(zhì)后，裝入紙袋帶回實(shí)驗(yàn)室，于65℃烘干24 h，至恒重后進(jìn)行稱重，粉碎并標(biāo)記，保存待測(cè)。

1.4 牧草營(yíng)養(yǎng)成分測(cè)定

由藍(lán)德雷飼草·飼料品質(zhì)檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室測(cè)定。采用NIRS近紅外檢測(cè)方法（FOSS福斯DS2500）測(cè)定牧草營(yíng)養(yǎng)成分：粗蛋白（crude protein，CP）、粗灰分（ash）、粗脂肪（ether extract，EE）、木質(zhì)素（lignin）、可溶性碳水化合物（water soluble carbohydrate，WSC）、非纖維性碳水化合物（non-fibrous carbohydrate，NFC）、酸性洗滌纖維（acid detergent fiber，ADF）、中性洗滌纖維（neutral detergent fiber，NDF）；礦質(zhì)元素：鈣（Ca）、磷（P）、鎂（Mg）、鉀（K）；飼喂價(jià)值：可消化中性洗滌纖維（digestible neutral detergent fiber，d NDF，48 h）、中性洗滌纖維消化率（neutral detergent fiber digestibility，NDFD，48 h）、體外干物質(zhì)消化率（in vitrodry-matter digestibility，IVDMD，48 h）、產(chǎn)奶凈能（net energy lactation，NEL）、維持凈能（net energy maintenance，NEm）、增重凈能（net energy gain，NEg）、總可消化養(yǎng)分（total digestible nutrients，TDN）、奶噸指數(shù)（kg milk·t-1DM，MT）［15］、相對(duì)飼草品質(zhì)（relative forage quality，RFQ）以及相對(duì)飼喂價(jià)值（relative feeding value，RFV）共22項(xiàng)營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用三因素方差分析檢驗(yàn)?zāi)攴?、施氮以及刈割?duì)牧草產(chǎn)量和品質(zhì)各指標(biāo)的作用，采用LSD檢驗(yàn)方法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行多重比較，顯著性水平α=0.05，采用皮爾遜相關(guān)系數(shù)度量營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)之間的相關(guān)性，粗蛋白與其他營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)之間的關(guān)系進(jìn)行線性回歸分析，所有統(tǒng)計(jì)分析在SPSS 26.0中完成，采用SigmaPlot 12.5和Excel 2018作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 施氮和刈割對(duì)產(chǎn)草量的影響

年份變化對(duì)產(chǎn)草量影響達(dá)到極顯著水平（P<0.01），施氮處理對(duì)產(chǎn)草量的影響達(dá)到顯著水平（P<0.05），刈割處理以及交互作用對(duì)產(chǎn)草量影響不顯著（圖1）。隨著氮肥的添加，產(chǎn)草量呈增加趨勢(shì)，但在不同留茬高度和不同年份，施氮對(duì)產(chǎn)草量的影響不同。2018年在留茬12 cm處理時(shí)，施氮和不施氮處理間差異顯著（P<0.05），2019年在留茬3和6 cm處理時(shí)，施氮和不施氮處理間差異顯著（P<0.05）。

圖1 2018和2019年施氮和刈割對(duì)產(chǎn)草量的影響Fig.1 Effect of nitrogen application and mowing on forage yield in 2018 and 2019

2.2 施氮和刈割對(duì)牧草營(yíng)養(yǎng)成分的影響

年份變化對(duì)Lignin、EE、NFC、ADF以及NDF影響達(dá)到顯著水平（P<0.05）；施氮處理對(duì)CP、Ash以及ADF影響達(dá)到極顯著水平（P<0.01）；刈割處理對(duì)Ash、EE、NFC以及NDF影響達(dá)到顯著水平（P<0.05）；年份變化和施氮處理交互作用對(duì)CP和ADF影響達(dá)到顯著水平（P<0.05）；施氮和刈割處理交互作用對(duì)CP和Ash影響達(dá)到極顯著水平（P<0.01），年份變化和刈割處理交互作用以及三因子交互作用對(duì)8種營(yíng)養(yǎng)成分影響未達(dá)到顯著水平（表1）。

表1 2018和2019年施氮和刈割對(duì)牧草營(yíng)養(yǎng)成分含量的方差分析Table 1 Variance analysis of nutrient composition content of herbage by nitrogen application and mowing in 2018 and 2019

隨著氮肥的添加，牧草ADF呈降低的趨勢(shì)（圖2），但在不同年份和刈割處理下，施氮對(duì)ADF的影響不同，僅在2019年留茬3 cm和12 cm處理下，施氮和不施氮處理間差異顯著（P<0.05）。

隨著刈割強(qiáng)度的增加，牧草NFC呈增加的趨勢(shì)，NDF呈降低的趨勢(shì)，但在不同年份，刈割對(duì)NFC和NDF的影響不同。在2018年，留茬3和12 cm較不刈割處理顯著降低了牧草NDF含量（P<0.05），與留茬6 cm間無(wú)顯著差異；2019年，留茬3和6 cm較不刈割處理顯著提高了牧草NFC含量（P<0.05），降低了NDF含量（P<0.05），與留茬12 cm間無(wú)顯著差異（圖2）。

在不同年份間的施氮和刈割共同作用下，牧草CP和Ash的變化趨勢(shì)不同。在2018年，施氮區(qū)留茬3 cm處理下CP含量顯著高于其他處理（P<0.01），在2019年，施氮區(qū)留茬3和12 cm處理下CP含量顯著高于其他處理（P<0.001）；而2018和2019年Ash含量均在不施氮區(qū)留茬3 cm處理下達(dá)到峰值（P<0.05）（圖2）。

2.3 施氮和刈割對(duì)牧草礦質(zhì)元素的影響

年份變化對(duì)K元素影響達(dá)到顯著水平（P<0.05）；刈割處理對(duì)Ca、P以及Mg元素影響達(dá)到顯著水平（P<0.05）；施氮處理以及交互作用對(duì)4種礦質(zhì)元素影響未達(dá)到顯著水平（表2）。

表2 2018和2019年施氮和刈割對(duì)牧草礦質(zhì)元素含量的方差分析Table 2 Variance analysis of the content of mineral elements in herbage by nitrogen application and mowing in 2018 and 2019

隨著刈割強(qiáng)度的增加，不同年份間牧草Ca、P以及Mg元素含量變化趨勢(shì)不同。在2018年，Ca、P以及Mg元素含量均呈先增加后降低再增加的趨勢(shì)，留茬3和12 cm處理下Ca元素含量顯著高于留茬6 cm和不刈割處理（P<0.01），留茬3 cm處理下P和Mg元素含量顯著高于留茬6 cm和不刈割處理（P<0.05），與留茬12 cm間無(wú)顯著差異；在2019年，Ca和P元素含量呈增加的趨勢(shì)，留茬3和6 cm處理下Ca元素含量顯著高于不刈割處理（P<0.01），與留茬12 cm間無(wú)顯著性差異，而不同留茬處理下P元素含量均顯著高于不刈割處理（P<0.01）（圖3）。

圖3 2018和2019年施氮和刈割對(duì)牧草礦質(zhì)元素的影響Fig.3 Effect of nitrogen application and mowing on forage mineral elements in 2018 and 2019

2.4 施氮和刈割對(duì)牧草飼喂價(jià)值的影響

年份變化對(duì)d NDF和IVDMD影響達(dá)到顯著水平（P<0.05）；施氮處理對(duì)NEL、NEm、NEg、MT以及TDN影響達(dá)到顯著水平（P≤0.05）；刈割處理對(duì)IVDMD、NEL、NEm、NEg、MT、TDN、RFQ以及RFV影響達(dá)到顯著水平（P<0.05）；年份變化和施氮處理交互作用對(duì)TDN影響達(dá)到顯著水平（P<0.05）；施氮和刈割處理交互作用對(duì)牧草NEL和MT影響達(dá)到顯著水平（P<0.05）；年份變化、施氮以及刈割處理交互作用對(duì)牧草NDFD影響達(dá)到顯著水平（P<0.05）；年份變化和刈割處理交互作用對(duì)10種飼喂價(jià)值無(wú)顯著影響（表3）。

表3 2018和2019年施氮和刈割對(duì)牧草飼喂價(jià)值含量的方差分析Table 3 Analysis of variance of feed value content of herbage by nitrogen application and mowing in 2018 and 2019

不同大寫字母表示刈割處理間差異顯著（P<0.05）；不同小寫字母表示施氮和刈割處理互作顯著（P<0.05）。下同。Different capital letters indicate the significant differences among the cutting treatments（P<0.05）；Different lowercase letters indicate significant interactions（P<0.05）between nitrogen application and clipping treatment.The same below.

隨著氮肥的添加，牧草NEm、NEg以及TDN呈增加趨勢(shì)（圖4），且均在2019年與不刈割處理呈顯著性差異（P<0.05）。

隨著刈割強(qiáng)度的增加，不同年份間不同指標(biāo)變化趨勢(shì)各異。在2018年，牧草IVDMD和RFV呈先增加后降低再增加的趨勢(shì)，留茬3 cm處理下IVDMD含量顯著高于留茬6 cm和不刈割處理（P<0.05），與留茬12 cm間無(wú)顯著差異，留茬3和12 cm處理下RFV含量顯著高于不刈割處理（P<0.05），與留茬6 cm間無(wú)顯著性差異；在2019年，牧草IVDMD、NEm、NEg、TDN、RFQ以及RFV呈增加趨勢(shì)，留茬3 cm處理下IVDMD和RFQ含量顯著高于不刈割處理（P<0.05），與留茬6和12 cm間無(wú)差異，留茬3和6 cm處理下NEm、NEg、TDN以及RFV含量顯著高于不刈割處理（P<0.05），與留茬12 cm間無(wú)顯著性差異（圖4）。

在不同年份間的施氮和刈割共同作用下，牧草NEL和MT呈不同的變化趨勢(shì)（圖4），但兩種指標(biāo)均在2019年呈顯著性差異。施氮區(qū)留茬3 cm處理下NEL含量顯著高于其他處理（P<0.01），而MT含量在留茬3、12 cm施氮區(qū)以及留茬6 cm處理下達(dá)到峰值（P<0.01）。

圖4 2018和2019年施氮和刈割對(duì)牧草飼喂價(jià)值的影響Fig.4 Effect of nitr ogen application and mowing on forage feeding value in 2018 and 2019

2.5 牧草營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)之間的線性擬合關(guān)系

牧草Ash、ADF、NDF、d NDF、NDFD、Mg、NEL、NEm、NEg、MT、TDN以及RFV共12項(xiàng)營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)與牧草CP之間存在顯著相關(guān)關(guān)系（圖5）。其中牧草Ash、ADF、NDF、d NDF以及NDFD與牧草CP顯著負(fù)相關(guān)（P<0.05），牧草Mg、NEL、NEm、NEg、MT、TDN以及RFV與牧草CP顯著正相關(guān)（P<0.05）（圖5）。

圖5 牧草粗蛋白與相關(guān)營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)的線性擬合關(guān)系Fig.5 Linear fitting relationship between forage crude protein and related nutrient index

3 討論

3.1 牧草營(yíng)養(yǎng)成分

粗蛋白對(duì)維持和生成牧草新組織至關(guān)重要，對(duì)粗蛋白的評(píng)價(jià)具有重要意義［16］。本研究中2018和2019年施氮區(qū)牧草粗蛋白含量顯著高于不施氮區(qū)，可能的原因是當(dāng)?shù)仫L(fēng)沙土無(wú)法為牧草提供足夠量的氮以實(shí)現(xiàn)最佳生長(zhǎng)，而氮肥的施用消除了這種不足，留茬3 cm處理下施氮區(qū)牧草粗蛋白含量最高，這是由于牧草被利用后，根系和莖基部中的貯藏含氮物質(zhì)被向上部轉(zhuǎn)移用于再生，由于短茬處理下牧草損失大量的氮，根系對(duì)土壤氮的吸收能力不足以補(bǔ)充消耗，而隨著再生的進(jìn)行，根系呼吸供能增加，對(duì)氮的吸收能力加強(qiáng)，逐漸超過(guò)再生導(dǎo)致的消耗，牧草氮含量增加，并且隨著留茬高度的降低，含氮量增加幅度越來(lái)越大［17］，另外，短茬高度處理后植物幼嫩組織占比較大，故營(yíng)養(yǎng)價(jià)值較高［18］。石岳等［19］對(duì)近131個(gè)未受刈割和放牧干擾的不同類型草地采樣點(diǎn)進(jìn)行牧草營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)分析發(fā)現(xiàn)：草甸草原、典型草原、荒漠草原、高寒草原、高寒草甸牧草粗蛋白含量平均為9.68%、12.15%、12.97%、12.35%、13.16%，本研究中未受干擾的草地牧草粗蛋白含量2018和2019年分別為10.42%和9.88%，位于草甸草原和典型草原之間，含量相對(duì)偏低，本研究中2018和2019年經(jīng)施氮和刈割干擾后最高可達(dá)13.73%和14.27%，這表明施氮和刈割是提高退化草地牧草粗蛋白含量的有效措施。

灰分為牧草飼料中的礦物質(zhì)，主要是礦質(zhì)元素和其他微量元素的化合物［20］，本研究中粗灰分和粗蛋白呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，無(wú)氮區(qū)牧草粗灰分含量較高，可達(dá)13.10%，而施氮降低了牧草2018和2019年粗灰分含量，但施氮區(qū)不同留茬高度處理下變化相對(duì)平穩(wěn)，對(duì)維持牧草中的無(wú)機(jī)養(yǎng)分穩(wěn)定起著關(guān)鍵性的作用。優(yōu)質(zhì)牧草中酸性洗滌纖維和中性洗滌纖維含量低代表牧草適口性好，易消化［21］，本研究中牧草酸性洗滌纖維和中性洗滌纖維與粗蛋白呈負(fù)相關(guān)，這與Hernández等［22］的研究結(jié)果一致，表明牧草中粗纖維的蓄積會(huì)導(dǎo)致氮濃度的下降，從而限制植物生長(zhǎng)，降低營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)［23］。在本研究中，施氮處理可通過(guò)降低牧草酸性洗滌纖維含量進(jìn)而提高牧草適口性。

中性洗滌纖維包括纖維素、半纖維素和木質(zhì)素，這些都是植物細(xì)胞壁的主要成分［24］。Minson［25］研究發(fā)現(xiàn)細(xì)胞壁含量低的植物具有較高的可消化非結(jié)構(gòu)性碳水化合物，一般認(rèn)為中性洗滌纖維含量20%~35%的牧草具有更高的消化率［26］，而中性洗滌纖維含量高于53%的牧草屬三級(jí)青干草［27］。本研究中，2018和2019年牧草中性洗滌纖維含量均在留茬3 cm處理下最低，分別為59%和55%，在不刈割處理下最高，兩年均為66%，可能的原因是短茬刈割處理在去除莖葉比較大的多年生叢生型禾草和多年生根莖型禾草產(chǎn)量的同時(shí)增加了莖葉比較小的多年生雜類草產(chǎn)量，牧草整體適口性顯著提高［28-29］。另外，雖然刈割降低了粗纖維含量，但當(dāng)?shù)啬敛萑蕴幱诹淤|(zhì)水平（高于50%），這可能與沙地貧瘠的養(yǎng)分供給條件相關(guān)，植物生長(zhǎng)發(fā)育大大受限，與優(yōu)質(zhì)牧草間還存在一定差距。

牧草中可溶性糖是非纖維性碳水化合物的重要成分，草食動(dòng)物更喜歡含有可溶性糖的植物［24］，而日糧中合理的非纖維性碳水化合物和中性洗滌纖維配比對(duì)反芻動(dòng)物采食、生產(chǎn)性能、瘤胃發(fā)酵、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化和生理代謝等具有重要作用［30］，由于研究區(qū)牲畜以牛、羊?yàn)橹?，研究表明，增加日糧中NFC/NDF可提高山羊瘤胃和綿羊十二指腸中微生物蛋白含量以及山羊和肉用犢牛的平均日增重［31-33］，但過(guò)量的NFC/NDF（2.58）可能會(huì)導(dǎo)致奶山羊發(fā)生亞急性瘤胃酸中毒［34］，本研究發(fā)現(xiàn)，在2019年留茬3和6 cm處理下牧草非纖維性碳水化合物含量最高，分別為21.61%和22.02%，而中性洗滌纖維含量高出同處理下非纖維性碳水化合物含量?jī)杀队杏啵琋FC/NDF遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于牲畜的需求極值，因此，在本研究中留茬3和6 cm處理下的牧草為最優(yōu)NFC/NDF水平，可增進(jìn)反芻動(dòng)物對(duì)牧草的消化與利用。

3.2 牧草礦質(zhì)元素

在草地生態(tài)系統(tǒng)中土壤-植物-動(dòng)物是一個(gè)有機(jī)整體，每個(gè)環(huán)節(jié)都不可或缺，植物作為中間體，對(duì)土壤和動(dòng)物之間營(yíng)養(yǎng)元素交換起著至關(guān)重要的作用［35］，牧草中礦物元素通常含量較低，但卻是草食動(dòng)物的必需元素［15］。本研究發(fā)現(xiàn)牧草中鎂元素與粗蛋白含量呈正相關(guān)，這與席冬梅等［36］的研究結(jié)果一致，鎂元素能夠促進(jìn)植物體內(nèi)維生素的形成，對(duì)提高產(chǎn)量改善牧草品質(zhì)有重要作用［37］，而施氮對(duì)牧草4種礦質(zhì)元素變化均無(wú)顯著影響，刈割對(duì)鉀元素含量影響未達(dá)到顯著水平，而除鉀元素外，刈割顯著提高牧草鈣、磷、鎂元素含量，且留茬3 cm處理下3種礦質(zhì)元素含量均最高。這可能是由于植物體內(nèi)礦質(zhì)元素營(yíng)養(yǎng)的“饑餓效應(yīng)”，即當(dāng)植物體內(nèi)礦質(zhì)元素營(yíng)養(yǎng)的供給不足時(shí)需要蓄積該礦質(zhì)元素以供急需時(shí)所用［38］。對(duì)樣地實(shí)施刈割，植物頂部大量的莖葉組織被移除，群落中礦質(zhì)元素含量驟降，觸發(fā)了“饑餓效應(yīng)”。綜上，刈割能顯著提高牧草中的鈣、磷以及鎂元素含量，且在留茬3 cm下最高，施氮無(wú)影響。

3.3 牧草飼喂價(jià)值

牧草消化率的高低對(duì)應(yīng)著牧草品質(zhì)的優(yōu)劣，牧草的消化率越高，其營(yíng)養(yǎng)飼喂價(jià)值越大［39］。2018和2019年牧草體外干物質(zhì)消化率變化趨勢(shì)一致，均表現(xiàn)為不刈割處理下消化率最低，這可能是由于牧草經(jīng)過(guò)刈割后，植物的補(bǔ)償性生長(zhǎng)特性得以發(fā)揮，消化率低的老葉被消化率高的新鮮嫩葉所取代，消化率提高。凈能是牧草中被牲畜真正利用的能量，維持其基本的生命活動(dòng)并進(jìn)行生產(chǎn)（包括產(chǎn)奶、生長(zhǎng)等），根據(jù)用途的不同劃分為產(chǎn)奶凈能、維持凈能以及增重凈能［40］。美國(guó)的Flatt在1969年提出奶牛凈能體系，規(guī)定飼料對(duì)奶牛的能量?jī)r(jià)值用產(chǎn)奶凈能表示，美國(guó)國(guó)家研究理事會(huì)于2001年給出的苜蓿（Medicago sativa）干草產(chǎn)奶凈能奶牛飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)為0.28 MJ·kg-1［41］，本研究中2018和2019年各個(gè)處理下牧草產(chǎn)奶凈能在0.27~0.32 MJ·kg-1，除2019年不施氮區(qū)留茬12 cm處理外，其余處理均符合優(yōu)質(zhì)牧草飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)，2018和2019年均表現(xiàn)為施氮區(qū)留茬3 cm處理下含量最高，分別為0.31、0.32 MJ·kg-1，奶噸指數(shù)與產(chǎn)奶凈能變化一致，說(shuō)明施氮結(jié)合留茬3 cm刈割可顯著提高退化草地牧草產(chǎn)奶量。另外，牧草維持凈能、增重凈能以及總可消化養(yǎng)分三者變化趨勢(shì)一致，且產(chǎn)奶凈能、維持凈能、增重凈能、總可消化養(yǎng)分以及奶噸指數(shù)與粗蛋白均存在正相關(guān)關(guān)系，進(jìn)一步說(shuō)明施氮和刈割處理后的牧草對(duì)提高牲畜體內(nèi)可利用能量和養(yǎng)分含量均有明顯的促進(jìn)作用。

基于洗滌纖維和干物質(zhì)采食量，美國(guó)飼草和草原理事會(huì)1978年提出了相對(duì)飼喂價(jià)值，是廣泛使用的粗飼料品質(zhì)評(píng)定指數(shù)［42］，本研究中牧草相對(duì)飼喂價(jià)值與粗蛋白存在正相關(guān)關(guān)系，進(jìn)一步表明相對(duì)飼喂價(jià)值是牧草品質(zhì)優(yōu)劣的重要預(yù)測(cè)指標(biāo)。而近年來(lái)為了彌補(bǔ)相對(duì)飼喂價(jià)值的一些不足，有學(xué)者又提出了相對(duì)飼草品質(zhì)這一評(píng)價(jià)指標(biāo)［41］，相對(duì)飼草品質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)是其預(yù)測(cè)模型相較于相對(duì)飼喂價(jià)值更加靈活［15］。在本研究中，刈割顯著提高了牧草相對(duì)飼喂價(jià)值和相對(duì)飼草品質(zhì)，留茬3 cm處理下牧草相對(duì)飼喂價(jià)值和相對(duì)飼草品質(zhì)均最高。在退化草地恢復(fù)一段時(shí)間后，草質(zhì)柔軟適口性好且抗旱的糙隱子草在群落中處于優(yōu)勢(shì)地位［43］，但糙隱子草多鋪散于土壤表面，而短茬刈割處理后高大的禾本科植被生態(tài)位下降，鞏固了糙隱子草和莖葉比較小的多年生雜類草的優(yōu)勢(shì)地位，牧草的整體飼喂價(jià)值也因此提高。

3.4 牧草產(chǎn)量和品質(zhì)對(duì)降水的響應(yīng)

在2018和2019年，施氮區(qū)較不施氮區(qū)產(chǎn)草量也有較大提升，分別增加了約54%和31%，施氮區(qū)較高的產(chǎn)草量和品質(zhì)可以歸因于群落結(jié)構(gòu)的改變。黃軍等［44］對(duì)退化草甸植被結(jié)構(gòu)和生物量的研究發(fā)現(xiàn)，施氮肥能夠明顯改善群落結(jié)構(gòu)，增加牧草種類，降低雜草比例的同時(shí)提高優(yōu)質(zhì)禾草比例，最高可以占到60%以上，產(chǎn)量也明顯提高，這對(duì)退化草地恢復(fù)具有重要意義。另外，兩年產(chǎn)草量也有較大差異，2019較2018年增加了約42%，且2019年牧草各項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)對(duì)施氮和刈割的響應(yīng)也更為敏感，這可能由于兩年降水不同所致。2018和2019年研究區(qū)5-9月降水量分別為391.20和531.50 mm，而在干旱少雨的科爾沁沙地，土壤中充足的水分條件是植被正常生長(zhǎng)的前提。Xu等［45］對(duì)半干旱草原群落穩(wěn)定性的研究發(fā)現(xiàn)，降水量的增加可以提升土壤水分有效度，提高群落的抗旱性，水分則可以通過(guò)促進(jìn)土壤中養(yǎng)分元素的溶解和植被根系的伸展，從而影響干物質(zhì)積累［46］，牧草對(duì)氮素的吸收能力也會(huì)隨之提升［23］。因此，在對(duì)退化草地改良時(shí)，保證水分充足的前提下，根據(jù)實(shí)際需要來(lái)適當(dāng)?shù)靥砑邮┑拓赘顑煞N人為干擾因素，牧草產(chǎn)量和品質(zhì)會(huì)有更大提升。

4 結(jié)論

施氮可以提高產(chǎn)草量，施氮、刈割及其交互作用對(duì)退化草地牧草品質(zhì)的提高均有促進(jìn)作用，不同處理下牧草品質(zhì)高低總體表現(xiàn)為施氮（N10）>不施氮（N0）、留茬3 cm>留茬6 cm≈留茬12 cm>不刈割（ND）。牧草粗蛋白與粗灰分、酸性洗滌纖維、中性洗滌纖維、可消化中性洗滌纖維以及中性洗滌纖維消化率存在顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，與鎂元素、產(chǎn)奶凈能、維持凈能、增重凈能、奶噸指數(shù)、總可消化養(yǎng)分以及相對(duì)飼喂價(jià)值存在顯著正相關(guān)關(guān)系。綜上，施氮結(jié)合留茬3 cm刈割處理下牧草產(chǎn)量和品質(zhì)最高。在退化草地的恢復(fù)過(guò)程中，只保護(hù)不利用，會(huì)造成草地資源的浪費(fèi)，而合理的管理和利用手段不僅可以對(duì)草地進(jìn)行適度的開(kāi)發(fā)利用，牧草的產(chǎn)量、營(yíng)養(yǎng)成分、礦質(zhì)元素以及飼喂價(jià)值含量也會(huì)得到較大提升，這為退化草地的可持續(xù)發(fā)展提供理論依據(jù)。