氮肥与刈割频率协同优化提升西北地区燕麦再生能力及粗蛋白含量的研究

针对西北干旱区燕麦生产中氮肥利用效率(NUE)低、品质不佳等问题，兰州大学团队通过4年田间试验，探究氮肥用量(0-270 kg ha?1)与刈割频率(M1-M4)的交互效应。研究发现N180M3组合（180 kg N ha?1+抽穗期/孕穗期/乳熟期三刈）能显著提高干物质产量、粗蛋白(CP)含量及NUE，为干旱区燕麦可持续生产提供理论依据。

　　

论文解读

在气候变化与草地退化的双重压力下，全球畜牧业正面临优质饲草短缺的严峻挑战。作为反刍动物的重要营养来源，燕麦（Avena sativa L.）因其高再生能力和丰富的粗蛋白(CP)含量，成为中国西北干旱区如河西走廊的关键饲草作物。然而，该地区燕麦生产长期受两大瓶颈制约：一是氮肥(N)过量施用（平均305 kg ha^?1）导致氮肥利用率(NUE)不足35%，远低于全球平均水平；二是刈割管理粗放造成营养品质波动，表现为延迟刈割时CP下降而酸性洗涤纤维(ADF)升高。这些问题不仅限制产量提升，更引发土壤退化与温室气体排放等生态风险。

为破解这一难题，兰州大学草业科学团队在张掖临泽草地农业研究站开展了为期4年的系统研究。通过地下滴灌施肥技术，设置了4个氮水平（N0-N270）与4种刈割模式（M1单次刈割至M4四次刈割）的交互试验，结合TOPSIS多指标综合评价方法，首次揭示了氮-刈协同调控燕麦生长与品质的量化关系。

关键技术方法
研究采用田间控制试验设计，通过地下滴灌精准调控氮肥施用（0/90/180/270 kg N ha^?1），设置不同生育期刈割组合：M1（乳熟期）、M2（拔节+乳熟）、M3（拔节+孕穗+乳熟）、M4（四阶段全刈）。监测指标包括干物质积累量、再生强度、CP含量及NUE，结合有效积温模型分析环境响应机制。

研究结果

1. 再生强度动态
氮肥与刈割交互作用显著影响再生能力（P<0.05）。M2处理（双刈）在2021年表现最优，但随年限延长，M3（三刈）的再生稳定性凸显。N180下第二茬再生量较N270提高12.3%，证实过量氮反而抑制再生潜力。

2. 干物质与品质响应
干物质随施氮量增加呈线性增长，但CP在N180达到平台期（14.8%）。值得注意的是，N180与N270的干物质差异不显著（P>0.05），但NUE前者高出后者23.6%。刈割频率呈现单峰效应，M3使干物质和CP分别达峰值18.7 t ha^?1和15.2%。

3. 温度累积效应
有效积温与干物质积累呈显著正相关（R²=0.82），而NUE呈现二次曲线关系，表明高温环境下需降低氮投入以维持效率。

结论与意义
该研究明确N180M3为最优组合，在保证干物质产量（4年平均17.3 t ha^?1）的同时，使CP含量提升28.4%，NUE维持在42.1%。这一成果为干旱区燕麦生产建立了"减氮增效"的技术范式，其创新性体现在：① 量化了氮-刈互作对再生力的时空调控规律；② 揭示了积温驱动品质形成的阈值效应；③ 开发了基于TOPSIS的多目标优化决策模型。研究结果发表于《Field Crops Research》，为联合国可持续发展目标(SDGs)中的"负责任的氮管理"提供了典型区域实践案例。