为了有效地保存天然草地牧草营养物质,厘清其收获过程中的营养耗损机制,改变传统打草模式,保证牧民可以收获到营养价值高的天然牧草。本研究以巴林左旗典型草原天然草地牧草为材料,对不同刈割期的牧草营养品质进行系统研究,明晰了不同收获期对牧草营养水平的影响;选择降雨量、收获时间、留茬高度和刈割次数四个因素,通过四因素三水平(34)正交试验,研究了不同收获条件下牧草营养品质、消化率和返青率的变化,确定了当地最适收获条件;以建群种(针茅)和优势种(羊草)为材料,利用代谢组学技术分析不同收获期牧草代谢物表达差异,厘清不同收获期牧草品质差异机理;同时研究不同刈割频度对牧草相对生长高度、盖度、密度等指标的影响,明确了牧草补偿性生长规律。研究不同收获期主要牧草挥发性物质的异质性,为今后牧草收获、调制和品质评定提供新的方向和思路。在整个研究过程中,本试验通过样线调查、正交试验设计和代谢组学研究,结合类平均聚类法、极差法、单因素方差分析、最优母序列及模糊评价等数据分析办法,得到以下结果:(1)巴林左旗典型草原共有33种牧草,其中20种牧草属于高纤维含量牧草,13种牧草属于低纤维含量牧草。在综合对比分析不同收获期牧草干物质(DM)、粗蛋白(CP)、粗脂肪(EE)、中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤纤维(ADF)和可溶性糖(WSC)含量变化,确定当地天然草地牧草的最适收获期为8月20日左右。(2)对适时收获时间(8月20日)与传统收获时间(9月20日)收获的针茅和羊草的代谢组学研究结果分析可知,晚于适时收获期收获牧草,与蛋白质合成相关的苯乙酰胺、赖氨酸、丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸、嘌呤、嘧啶等相关代谢物的表达水平显著下调,导致蛋白质含量下降;而异谷氨酰胺、苯丙氨酸、L-谷氨酸和糖类等物质的表达水平显著上调,导致纤维类物质含量上升。这不仅揭示了牧草收获期延迟导致粗蛋白质含量下降,纤维性物质含量上升的内在机制,也进一步验证了牧草适时收获的重要性。(3)刈割频度对牧草当年、翌年相对生长高度、盖度、密度、生物量和返青率有显著影响(P<0.05)。随着天然草地牧草刈割频度的增加,将会降低刈割后的牧草补偿性生长能力,相对生长高度、盖度、密度、生物量和返青率下降,所以一年刈割2次和两年刈割3次的刈割模式不适合在巴林左旗典型草原打草场实施。综合考虑生态和经济因素,当地天然草地最适刈割频度为一年刈割1次。(4)巴林左旗典型草原主要牧草中共有挥发性物质以烯烃类、酮类、脂类、醇类和烷烃类为主;醛类、酚类、苯类、萘类和酸类物质为辅。牧草收获期推迟,导致影响牧草适口性的酚类和苯类物质含量增加,降低牧草利用率。(5)通过综合研究对比,确定巴林左旗天然牧草最适收获模式为:收获时间为8月20日左右,刈割留茬高度为5 cm,刈割次数为1年刈割1次。该模式下不仅可以收获粗蛋白质、可溶性糖、脂肪含量高,纤维含量低的高品质牧草,同时对天然草地生态无负面影响。