施氮对高丹草产量及氮素利用分配的影响

韩 娟,刘大林,赵国琦,杨跃霞,王小山

(扬州大学动物科学与技术学院草业科学专业,江苏 扬州225009)

高丹草Sorghum hybrid是由饲用高粱和苏丹草自然杂交形成的一年生禾本科牧草,其再生和分蘖能力强,分枝多,可多次刈割利用,饲用价值高,在生产中得到了广泛的应用[1-3]。氮肥是影响禾本科牧草产量的关键因素,施氮肥可增加禾本科牧草产量。提高单位面积产量增加经济效益,是促进高丹草优质高产及产业化发展的重要途径之一。由于对高丹草施肥的研究较晚,研究不够系统深入,在许多问题上还存在争议。特别是在长江中下游地区施氮肥对高丹草产量和氮素分布影响的研究尚未见报道。因此,针对当前南方高丹草生产中存在的产量低、施氮不合理等问题,探讨施氮对高丹草产量及氮素分布的影响,对我国高丹草优质高产和产业化有重要意义。本试验通过不同水平的施氮量对高丹草产量以及植株内不同器官氮素分布的影响进行研究,并分析其经济效益,为扬州地区高丹草生产提供最佳施肥方案和科学依据。

1 材料和方法

1.1 试验地概况 试验地位于江苏省扬州大学实验农牧场,该地区处于江苏中部,长江北岸,江淮平原南端。现辖区域为东经 119°01′～119°54′、北纬 32°15′～ 33°25′。属于亚热带湿润气候,年平均气温15.6～16.1℃,7月最热,平均气温为28.5℃。1月最冷,平均气温为1.2℃,无霜期225 d。年降水量965.6 mm左右,多数年份从6月中旬到7月中旬形成雨季(即“梅雨季节”)。海拔4～8 m,常年气候温和。

试验土壤为砂壤土,土壤碱解氮为 100.6 mg/kg,速效磷为 36.4 mg/kg,速效钾为89.0 mg/kg,有机质为1.3%,全氮 0.13%,前茬作物为小麦Triticum aestivum。

1.2 试验材料

高丹草品种:超级2号,由江苏省丹农种业有限公司提供。

肥料:尿素(CON2H4),含氮量46.6%,由扬州大学试验农场提供。

1.3 试验设计 试验分N0(0)、N90(90 kg/hm2)、N180(180 kg/hm2)、N270(270 kg/hm2)、N360(360 kg/hm2)5个施氮水平处理,其中N0为对照(CK),每个处理重复4次。共20个小区,小区面积13 m×3 m,小区间距20 cm,采用随机区组排列。南、北试验地头处设保护行。

1.4 栽培管理 于2008年6月9日播种,条播,行距35 cm,播深1.5～4.0 cm。播种量45 kg/hm2,每小区播种量180 g,每个小区播种8行,每行播种量为22.5 g。基肥施用过磷酸钙300 kg/hm2,氯化钾270 kg/hm2。整个生长季节施肥3次,分为种肥和2次刈割追肥,其中种肥施用量为每个处理总氮量的25%,追肥为每个处理总氮量的37.25%,高丹草生长期间不进行任何灌溉措施[4]。

1.5 测定项目

1.5.1 产量 分别于2008年 7月 21日、9月4日、10月20日刈割,在刈割前各小区内随机选取10株测其绝对高度,然后小区中间取60 cm×60 cm的样方,以20 cm的留茬刈割,测其鲜质量,随机称取鲜草1 kg,荫干测其茎叶比。

1.5.2 植株全氮 将1 kg高丹草鲜草带回实验室,为避免鲜草含水量下降,尽快将茎、叶片、叶鞘剥离分开,装入信封,称其鲜质量,然后在烘箱内105 ℃下杀青2 h后,温度降至70 ℃烘干,称量,再分别记录茎、叶、叶鞘的干质量。最后将烘干至恒量的茎、叶、叶鞘用微型粉草机打成草粉,装入自封袋,放入4℃冰箱低温保存。采用H2SO4-H2O2法消煮样品,GB2905-82半微量凯氏定氮法测定高丹草叶片、叶鞘、茎和全株中的全氮含量。

1.5.3 经济效益核算 以2008年市场价格计算经济效益。

1.6 统计分析和数据处理 数据先采用Excel软件处理,再用SPSS11.5软件进行单因素方差分析,多重比较采用Duncan’s方法。

2 结果与分析

2.1 施氮肥对高丹草株高的影响 由表1可见,施氮肥对高丹草生长有明显的促进作用,增加其株高:在处理N360时,第1茬最高,高出对照8.59%;第2茬和第 3 茬在处理N270时最高,分别高出对照17.37%和14.5%。

表1 不同施氮量对高丹草株高的影响

2.2 施氮肥对高丹草茎叶比[5-6]的影响 由图1可见:施氮肥对高丹草茎叶比有一定作用,且均高于对照。其中第2茬显著高于第1茬和第3茬。

图1 高丹草茎叶比随施氮量变化情况

图2 施氮量与高丹草鲜草产量的关系

2.3 氮肥施用量对高丹草产量[7]的影响由图2可见,施氮90 kg/hm2时,高丹草的鲜草产量达到126 838 kg/hm2;施氮180 kg/hm2时,高丹草产量为141 619 kg/hm2,与90 kg/hm2施氮量相比,产量增加14 781 kg/hm2,其增产幅度为11.65%。当施氮270 kg/hm2时,高丹草鲜草产量达到 149 912 kg/hm2,与施氮 180 kg/hm2相比较,施氮量增加2倍,而高丹草鲜草产量仅增加8 293 kg/hm2,增产幅度仅为5.86%。当施氮量达到最大值360 kg/hm2时,高丹草鲜草产量也达到最大值151 878 kg/hm2,与270 kg/hm2施氮量相比,其鲜草产量增加了2 814 kg/hm2,增产幅度1.88%。

由表2所示,施氮肥有显著的增产[8-9]作用,各施肥处理鲜草产量均显著高于对照[10-11],年总产量均高于对照 19.38%以上,其中施氮 360 kg/hm2时产量最高达 15 178 kg/hm2。N90、N180、N270、N3604个处理与对照相比,鲜草年产在0.05的水平上呈显著差异。N360处理产量显著高于其他处理,但是与N270处理差异不显著。第1茬在施360 kg/hm2时增产效果最好,第2茬和第3茬在施270 kg/hm2时最好,由于第1茬的产量占全年产量的比重较大,故年总产量在施 360 kg/hm2时最高,即氮肥对高丹草的增产作用主要在第1茬。

表2 不同氮肥处理对高丹草鲜草产量的影响

2.4 不同施氮量对高丹草植株不同器官的氮素分配[12-13]的影响 不同施氮水平对高丹草不同器官的全氮含量的影响见表3。N90、N180、N270、N3604个氮肥处理对植株不同器官的全氮含量的影响差异显著,而且均高于对照。在叶片、茎、全株中,N270处理的作用显著高于其他处理;而叶鞘中,N360处理的作用显著高于其他处理。不同茬次的叶片中各个施氮处理的效应是不同的,第 1茬:N90＞N180＞N270＞N360;第 2茬:N270＞N360＞N180＞N90;第 3茬:N90＞N270＞N360＞N180。不同茬次的叶鞘和茎中各个施氮处理的效应,第 1 茬:N360＞N270＞N90＞N180;第 2茬:N270＞N360＞N180＞N90;第 3 茬:N360＞N270＞N90＞N180。

表3 施氮量对高丹草植株不同部位的全氮含量的影响 %

在同一施氮处理下,植株不同器官的全氮含量有所不同[8-9]。叶片、叶鞘、茎和全株的全氮含量方差分析结果显著,叶片和全株中的全氮含量明显高于叶鞘和茎:第1茬与第3茬高丹草植株,叶片＞全株＞茎＞叶鞘;而第2茬高丹草植株,叶片＞全株＞叶鞘＞茎。

2.5 高丹草生产施肥经济效益[14]核算 研究表明,不同水平的氮肥处理均可提高高丹草种植经济效益,施氮量越高,净增收就越多(表4)。施氮360 kg/hm2的净增收为最大,达到6 046元/hm2。施氮90 kg/hm2时,净增收达到2 946元/hm2;增加 2倍的施氮量,净增收为 4 964元/hm2,而增加3倍的施氮量,净增收达到5 943元/hm2。

表4 不同氮肥处理高丹草种植经济效益核算 元/hm2

3 讨论与结论

在同一氮肥处理下,不同茬次最高产量出现在不同施量下,可能高丹草在不同茬次对养分的需求量是不同的,这一问题有待进一步研究。

施氮肥可明显增加高丹草产量,提高其经济效益[15],最高达6 046元/hm2。产量变化规律与株高的变化基本一致,即随施氮量的增加产量也增加,说明株高是构成产量的主要经济性状之一。

不同施氮处理时,高丹草植株不同器官的全氮含量的差异显著,不同茬次的植株同一个生长部位出现在不同的施氮量下[16];在同一施氮处理下,植株不同器官的全氮含量有所不同,叶片和全株中的全氮含量显著高于叶鞘和茎,即氮素分配多集中在叶(包括叶鞘和叶片)中,茎中相对较少。

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