夏季刈割对油莎豆产量及品质的影响

张修业 古丽尼尕尔·艾依斯热洪 万江春 刘满领 艾比布拉·伊马木

摘    要：为探讨夏季刈割对油莎豆分蘖、地下块茎和地上茎叶产量以及茎叶营养品质的影响。在油莎豆大田内设夏秋季2次刈割及秋季1次刈割（对照）区进行比较研究。研究结果表明，与秋季刈割区相比，夏秋季刈割区的油莎豆分蘖数提升了64.7%;且地上茎叶增产效果显著，鲜、干茎叶增产水平分别为133%，97.3%，地下块茎产量无显著差异（P>0.05），但夏秋季刈割区油莎豆的块茎百粒质量显著低于秋季刈割区（P<0.05）。夏秋季2次刈割区茎叶营养成分、相对饲用价值、氨基酸和矿质元素含量均高于秋季1次刈割区。试验结果证明，夏季刈割对提升油莎豆分蘖数、提高地上茎叶产量和品质具有重要意义。

关键词：刈割;油莎豆;产量;品质

中图分类号：S363         文献标识码：A        DOI 编码：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、铁荸荠和祖鲁坚果，是莎草科（Cyperaceae）莎草属（Cyperus）多年生草本植物[1]，原产于非洲地中海地区，20世纪初经阿拉伯人传至世界各地，目前在西班牙、意大利、美国和中国等众多国家均有种植。我国对油莎豆的引种栽培最早从1952年开始，由前苏联传入我国，此后，在1960年中国科学院植物研究所从保加利亚再次引种，在北京植物园试种成功，并进一步在全国推广种植，目前我国有20多个省、市、自治区进行了种植[2]。关于油莎豆的开发利用在欧洲和非洲地区起步较早，发展较快，它们被加工成各种食品，诸如糕点、咖啡替代品、酒类以及饮料等，其中，在西班牙地区，以其为原料生产的油莎豆果奶“Horchata”深受当地人喜爱[3]。目前，我国对油莎豆的研究和利用主要集中在块茎的榨油工艺、食品加工以及有效成分分析等方面。晏小欣等[4]以产自新疆的油莎豆为原料，通过研究料液比、浸提温度、浸提时间对提取率的影响，确定了油莎豆油提取的最佳工艺条件;曹凯光等[5]开发了银杏叶油莎豆保健乳，陈星等[6]则以油莎豆和花生为原料生产出外部感官、内部稠度和黏度指标均达到市售花生露指标的花生-油莎豆蛋白饮料;王盈希等[7]通过比较氨基酸组成发现，油莎豆蛋白的必需氨基酸组成与WHO/FAO推荐蛋白质模式中的必需氨基酸组成相似，且油莎豆蛋白的氨基酸比值系数分与鸡蛋蛋白接近，是一种天然高营养蛋白。

油莎豆性喜温暖湿润气候，耐旱、耐涝、耐贫瘠且耐盐碱[8];在沙质土、白浆土、盐碱地、黑土及荒地山坡等低、中、高肥力土地上均可种植，最适宜沙壤土。新疆地处我国西北，属温带大陆性气候，尤以南疆地区光热条件与油莎豆的原产地最为相似[9]，所在地区的沙性土壤更是能够满足油莎豆的生长发育。因此，在油莎豆种植方面，新疆有着得天独厚的优势。景永元等[10]首次在阿克苏地区进行了油莎豆引种试验，研究发现油莎豆虽然适应性强，对土壤要求不高，但不同土壤条件下块茎产量变幅较大，在通气状况好的沙质土或沙壤土种植可获较高产量;杨敏[11]通过对5个不同来源油莎豆品种在新疆干旱气候区内覆膜滴灌条件下的产量表现和品质差异研究发现，河南圆粒品种块茎整齐度最好，产量和含油量最高，分别高达17 513.25 kg·hm-2和26.79%。

油莎豆在生产上作为一年生作物栽培，是一种优质、高产和综合利用前景广阔的集粮、经、草于一体的作物。国内外对油莎豆的研究主要集中在其块茎的利用方面，针对其粮食及经济作物特性已有研究，但未见对其地上部分的系统研究。本试验对春播油莎豆分别进行夏秋2次刈割和秋季1次刈割处理，观察分析刈割对油莎豆的分蘖、块茎大小和产量以及地上茎叶产量和品质的影响，以期为油莎豆在新疆地区的推广种植及地上茎叶的开发利用提供理论支持。

1 材料和方法

1.1 试验地概况

试验地位于新疆维吾尔自治区库尔勒市哈拉玉宫乡（41°46′44″N、85°46′57″E），海拔为873 m。该地区地处天山南麓，塔里木盆地东北边缘，气候为典型的暖温带大陆性干旱荒漠气候，降水量稀少，蒸发量大，光热资源丰富，总日照数3 000 h，无霜期平均210 d，全年平均气温在11 ℃左右，最冷的1月平均气温为-7 ℃，极端最低气温-25.3 ℃，最热的7月平均气温为26 ℃，极端高温达40 ℃。年平均降水量不到60 mm，年最大蒸发为2 800 mm左右，主导风向东北风。

1.2 试验材料

本试验于2019年4月至2019年10月在新疆库尔勒市哈拉玉宫乡念森林果业合作社大田进行。土质为沙壤土，地力中等，土壤含碱解N 91.25 mg·kg-1、有效P 14.35 mg·kg-1、速效K 81.08 mg·kg-1。供试品种为‘金丰1号油莎豆，由念森林果业合作社提供。

1.3 试验设计

本研究采用随机区组试验，3次重复，小区面积10 m×10 m，播种方式为条播，播种深度5 cm，播量为90 kg·hm-2。行株距配置：行距为30 cm，株距为10 cm，灌溉方式采用地面滴灌。本试验共设2个处理组：夏、秋季刈割区（XQ）和秋季刈割区（CK）。夏、秋季刈割区：夏季（6月22日）进行第1次刈割（XQ1），秋季（9月28日）进行第2次刈割（XQ2），留茬高度为5 cm;秋季刈割区：夏季不进行刈割，仅9月28日进行刈割，留茬高度5 cm。达到成熟期时，分别采集两处理组地下块茎，并测定相关指标。

1.4 测定内容

1.4.1 生长特性及产量测定 分蘖数：刈割前于各小区选定进行刈割的样方，随后于各样方内分别定点10株主茎，测定主茎周围分蘖枝数并取平均值。

粒数和粒径：在选定样方块茎收获时进行，记录各样方内块茎数量;粒径测定在块茎干燥完成后进行，随机选取各样方块茎30粒，用游标卡尺进行测量，3次重复取平均值。

百粒质量：各样方内随机选取块茎100粒，称量质量，3次重复取平均值。

茎叶及块茎产量：刈割时，从各小区随机选取3 m×0.4 m的样方进行刈割，刈割完成后立即称质量并计算茎叶鲜产量，然后带回实验室使用烘干箱进行杀青处理并在65 ℃下干燥48 h，计算茎叶干产;块茎收获在地上部分刈割后进行，采挖深度30 cm，将挖出的含块茎土壤放入筛内，筛除土壤，获得块茎，块茎鲜产量及干产量的计算同上。

1.4.2 营养成分和相对饲用价值测定 用于分析的样品在65 ℃下干燥48 h，使用粉碎机粉碎后过40目孔筛，进行常规营养成分的测定。粗蛋白（CP）采用凯氏定氮法测定;粗脂肪（EE）采用索氏抽提法测定;中性洗涤纤维（NDF）和酸性洗涤纤维（ADF）采用Van Soest 洗涤纤维素分析法测定;粗灰分（Ash）采用灰化法测定[12]。非纤维性碳水化合物（NFC）计算公式为：

式中，NDF、CP、EE、Ash分别为为中性洗涤纤维、粗蛋白、粗脂肪和粗灰分，單位为占干物质的百分数，即%DM。

相对饲用价值（Relative Feed Value，RFV）[13]计算公式为：

式中，DMI（Dry Matter Intake，%BW）为粗饲料干物质的随意采食量，单位为占体重的百分比，即%BW;DDM（Digestible Dry Matter，%DM）为可消化的干物质，单位为占干物质的百分数，即%DM;NDF为中性洗涤纤维，单位为%DM;ADF为酸性洗涤纤维，单位为%DM。

1.4.3 氨基酸组成及含量测定 称取100.0 mg均匀样品于密封瓶中，加入10 mL 6 mol·L-1盐酸（含1%苯酚），充氮气1 min，封瓶，110 ℃水解22 h。取出冷却，加水稀释定容至50 mL，取1 mL 95 ℃下氮吹挥干，准确加入1 mL 0.01 mol·L-1盐酸溶解，使用Agilent1100液相色谱仪（配DAD检测器）测定。

1.4.4 矿质元素组成及含量测定 样品经烘干、研磨粉碎处理后，采用湿法消解，用ICP-AES（电感耦合等离子体原子发射光谱仪）进行元素测定。

1.5 数据分析

试验数据采用SPSS 26软件和Excel 2003进行统计分析，利用Origin 2018进行图的绘制，数据以“均值±标准差”表示。

2 结果与分析

2.1 夏季刈割对油莎豆生长特性的影响

如表1所示，夏季刈割对油莎豆的百粒质量有显著影响（P<0.05），对分蘖有极显著影响（P<0.01），而对块茎的粒径和粒数影响不显著（P>0.05）。XQ分蘖数极显著高于CK（P<0.01），较CK提升64.7%，表明刈割对油莎豆分蘖具有积极的促进作用。块茎方面，XQ处理粒径为1.26 cm，略低于CK，但差异不显著（P>0.05）;较CK处理，XQ每平方米块茎粒数增加了10.32%，两组处理间差异不显著（P>0.05）;百粒质量方面，XQ处理百粒质量为61.62 g，显著低于CK处理组（P<0.05）。这表明，XQ处理组块茎整体偏小，但数量较多，在一定程度上弥补了粒径偏小的不足。

2.2 夏季刈割对油莎豆产量的影响

如图1所示，XQ和CK处理在茎叶产量存在显著差异（P<0.05），而在块茎产量上无显著差异（P>0.05）。其中，XQ茎叶产量显著高于CK（P<0.05），鲜产量约为23 300 kg·hm-2，较CK处理组（10 000 kg·hm-2）增产133%，干产量约7 300 kg·hm-2，较CK处理组（3 700 kg·hm-2）增产97.3%。以上结果表明，刈割对地上茎叶的增产效果明显。

块茎产量方面，CK处理地下块茎鲜产量约为14 100 kg·hm-2，干产量约为7 200 kg·hm-2，均略高于XQ，但差异未达到显著性水平（P>0.05）。这表明，刈割处理对油莎豆的影响主要表现在地上部分，对地下块茎的影响并不显著。

2.3 夏季刈割对油莎豆茎叶营养成分的影响

如表2所示，除EE外，夏季刈割对两处理组油莎豆茎叶的CP、ADF、NDF、Ash、NFC含量及RFV值均有显著影响（P<0.05）。其中，XQ处理组的CP含量均显著高于CK（P<0.05），分别提高7.96%，0.2%，CP含量依次为XQ1>XQ2>CK;EE含量不同处理组间无显著差异（P>0.05）;ADF含量上，XQ1为32.05，显著低于XQ2和CK（P<0.05），降低水平分别为8.56%，14.28%，XQ2和CK间差异并不显著（P>0.05）;XQ1和XQ2的NDF含量无显著差异（P>0.05），但均显著低于CK（P<0.05），降低水平分别为10.95%，6.96%，最低NDF含量出现在XQ1;在Ash含量方面，CK显著高于XQ1（P<0.05），但与XQ2无显著差异（P>0.05）;在NFC含量上，XQ1和XQ2间无显著差异（P>0.05），但均显著高于CK（P<0.05），最高NFC含量出现在XQ1，为14.22%。此外，在RFV值方面，XQ1显著高于XQ2和CK（P<0.05），由高到低依次为：XQ1>XQ2>CK。

2.4 夏季刈割对油莎豆茎叶氨基酸组分的影响

如表3所示，油莎豆茎叶中富含17种氨基酸，其中动物必需氨基酸包括组氨酸、苏氨酸、精氨酸、缬氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、异亮氨酸、亮氨酸和赖氨酸，共计9种;非必需氨基酸包括天门冬氨酸、谷氨酸和丝氨酸等，共计8种。

CK处理总氨基酸含量为49.42 mg·g-1，必需氨基酸含量占氨基酸总量的41.74%，非必需氨基酸含量占氨基酸总量的58.26%;XQ处理总氨基酸含量为54.24 mg·g-1，必需氨基酸含量占氨基酸总量的45.48%，非必需氨基酸含量占氨基酸总量的54.52%。CK和XQ处理组必需氨基酸含量前3位的均为亮氨酸、苯丙氨酸和缬氨酸，以亮氨酸含量最多。此外，除甘氨酸外，XQ处理其他16种氨基酸含量均高于CK，刈割处理有效维持了油莎豆茎叶中必需及非必需氨基酸含量水平。

2.5 夏季刈割对油莎豆茎叶矿质元素的影响

如表4所示，油莎豆茎叶含多种矿质元素，其中以钙、钾、镁含量较高，其次为铁和磷，铜、锰和硒含量较少。除硒元素外，XQ处理其他矿质元素含量均高于CK，以K含量最高，为11 403.48 mg·kg-1，Fe和P含量接近CK的2倍。XQ油莎豆茎叶矿质元素含量大小依次为K>Ca>Mg>P>Fe>Mn>Cu>Zn>Se，而CK为K>Ca>Mg>Fe>P>Mn>Cu>Zn>Se。

3 结论与讨论

刈割作为一种重要的管理方式，主要通过植物的补偿性生长和均衡性生长机制来影响其产量及品质，不同的刈割频次和时期会产生不同的影响[14]。有研究表明，油莎豆地上茎叶部分具备较强的再生能力，生育期内可进行多次刈割[15]。沈庆雷等[16]对两种油莎豆进行不同刈割强度处理的研究表明，油莎豆叶片再生能力较强，一年三次刈割处理下，产量未出现显著降低。本试验结果表明，进行夏季刈割的XQ处理组分蘖数极显著高于CK处理组，分蘖提升64.7%。分蘖数的显著提升可能是因为刈割降低了油莎豆株丛的密度，使得光透射增强，进而增强了剩余叶片的光合作用，而这些叶片产生的资源大部分投入到茎叶的生长上，另一方面，刈割可能导致了顶端优势的打破，刺激了休眠芽的活动，从而产生更多的新生分蘖，进而促进了地上生物量的增加[17]。油莎豆没有真正意义上的茎秆，只有由茎鞘组成的假茎，根系为须根系，扎根较浅，当株高达到100 cm以上时易发生倒伏，而刈割处理能明显减轻油莎豆倒伏发生，在延缓叶片衰老的同时也能提高最终产量[18]。有学者发现，刈割有利于地上生物量的提高[19-20]。这与本试验结果相似，本试验中，进行夏季刈割的XQ处理组，地上茎叶产量显著高于CK处理，鲜、干茎叶产量提升水平分别为133%，97.3%，刈割对地上生物量的增产效果明显。这可能是因为刈割促进了油莎豆茎叶的补偿性生长，加速了茎叶分蘖，进而提高了茎叶产量。此外，本研究还发现，刈割导致油莎豆块茎粒径缩小、百粒质量降低，但块茎数量明顯增加，整体块茎产量无显著差异。块茎产量的形成主要依靠同化物和各种矿质营养向地下运输积累来实现，刈割处理减少了进行光合作用的同化器官，导致总光合产物及其分配到地下的部分减少，这时根系会暂停生长，将更多的碳供给地上部分的恢复性生长，从而导致地下生产力减小[21]，但是恢复性生长使得油莎豆分蘖显著增加，块茎数量随分蘖数增加，这在一定程度上弥补了块茎缩小的负面影响。

刈割时期是影响牧草品质优劣的重要因素之一。刈割过早，虽然牧草营养品质高，但产量低;刈割过晚，牧草产量虽高，但营养品质低[22]。适时刈割能有效保留CP含量，并控制纤维含量在相对较低的水平[23]。研究表明，刈割期的延迟会导致木质素含量增加，粗纤维含量升高，CP 含量与刈割期有显著的线性关系[24]。本试验中，XQ1处理CP含量最高，ADF和NDF含量最低，营养成分含量及RFV值处于最优水平，这可能是因为初次刈割时期较早的原因，而XQ2作为再生草，营养价值有所下降，可能是由于刈割时期相隔较长，再生草发育较为充分，营养价值随生育期的推移逐渐下降导致，但与CK相比，XQ2依然具有较高的营养水平和饲用价值，各处理相对饲用价值综合排序为：XQ1>XQ2>CK。此外，与CK相比，XQ处理还具有更高的氨基酸和矿质元素含量。所以对油莎豆茎叶的收获一定要充分掌握适时刈割的原则，以获取较高品质的茎叶。

综上所述，夏季刈割促进了油莎豆的分蘖，对地上茎叶增产效果明显;刈割导致块茎粒径缩小、百粒质量降低，但对块茎产量无显著影响。另外，夏季刈割不仅有效保留了茎叶的粗蛋白质含量，控制纤维含量在相对较低的水平，而且对于维持茎叶中氨基酸和矿质元素含量水平也有积极作用，夏季刈割可以获得较高品质的更多油莎豆茎叶饲料。

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