施氮肥对全株玉米青贮饲料硝酸盐含量的影响

北京市农林科学院草业与环境研究发展中心 韩立英

中国农业大学草地研究所 玉 柱＊

随着种草养畜业的不断发展,作物栽培过程中往往施用大量的粪尿、堆肥等肥料，使硝态氮（NO3-N）易于蓄积在牧草和作物的茎叶中。一般认为，粗蛋白质含量是反映饲料品质的重要指标（钟小仙等，2004；陈锦新等，1998；徐宝琪和顾洪如，1986），但是粗蛋白质含量只能表明饲料的含氮量，而不同家畜对其中无机氮的利用效率则存在差异，超过一定量甚至会产生明显的毒害作用。如果奶牛在短时间内采食了大量含硝酸盐的饲料，则会出现严重的呼吸困难症状，在短期内迅速死亡（Isypako，1996）。美国家畜饲养标准规定，饲料作物干物质中硝酸盐含量在0～0.25%时为安全，0.25% ～0.5%为警戒，0.5% ～1.5%为危险，超过1.5%即为有毒（鲍乐等，2001）。当硝酸盐含量超过0.25%时，会对家畜造成了不同程度的毒害，因此有研究者把硝酸盐含量超过0.25%作为有毒的限量指标（Shannon等，1999）。合理配合施用有机肥和无机氮，不但能够影响牧草和作物的产量和品质，还可以提高经济效益和生态效益（Monson 和 And，1982）。

有关施肥影响农作物硝酸盐含量的研究较多（徐燕，2004；李博文等，2004；江立庚等，2004） ,而施氮肥对青贮饲料中硝酸盐含量影响的研究探讨较少。本试验以施不同水平无机氮肥的全株玉米为原料调制青贮玉米，探讨其中硝酸盐含量及变化。

1 材料与方法

1.1 青贮原料 选取种植在内蒙古林西地区的青饲玉米，施无机氮肥（尿素50 kg/hm2）和不施氮肥（对照组）两个处理，进行青贮料调制，室温放置45 d。青贮过程完成后，打开青贮袋，敞口放置，分别在打开后的 0、1、3、6、10 d 进行硝酸盐和亚硝酸盐含量测定。

1.2 硝酸盐测定 采取水杨酸法进行硝酸盐含量的测定。取一定量的原料或青贮材料剪碎混匀，用天平准确称取2 g，重复3次，分别放入3支刻度试管中，各加入10 mL无离子水，用玻璃泡封口，置入沸水浴中提取30 min后取出，用自来水冷却，将提取液过滤到25 mL容量瓶中，并反复冲洗残渣，最后定容至刻度。吸取样品液0.1 mL分别于3支刻度试管中，然后加入5%水杨酸－硫酸溶液0.4 mL，混匀后室温下置20 min，再缓慢加入9.5 mL 8%NaOH溶液，待冷却至室温后，以空白作参比，在波长410 nm下测吸光度。利用标准曲线计算出硝酸盐含量（李合生，1999）。

1.3 亚硝酸盐测定 称取约10.00 g经绞碎混匀样品，置于打碎机中，加70 mL水和12 mL氢氧化钠溶液（20 g/L），混匀，用氢氧化钠溶液（20 g/L）调样品pH 8，定量转移至200 mL容量瓶中加10 mL硫酸锌溶液，混匀，如不产生白色沉淀，再补加2～5 mL氢氧化钠溶液，混匀。置60℃水浴中加热10 min，取出后冷至室温，加水至刻度，混匀。放置0.5 h，用滤纸过滤，弃去初滤液20 mL，收集滤液备用。吸取10.0 mL上述滤液（样品处理滤液）于25 mL带塞比色管中，于标准管中分别加入4.5 mL氯化铵缓冲液，加2.5 mL 60%乙酸后立即加入5.0 mL显色剂，加水至刻度，混匀，在暗处静置25 min，于波长550 nm下测吸光度，利用标准曲线计算出亚硝酸盐含量 （冯学勤等，1990）。

1.4 数据统计分析 利用Excel对基础数据进行处理，再利用SPSS软件中的One-Way ANOVADuncan’s程序进行差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 青贮饲料质量的感官评价 全株玉米青贮饲料打开后，对其进行感官评定后发现，所有青贮饲料的色泽呈青绿色、有强烈的酸香气味，质地柔软且无粘手现象，均符合优质青贮饲料标准。

2.2 青贮前后硝酸盐及亚硝酸盐含量 由图1可知，青贮后，施氮肥和未施氮肥玉米的硝酸盐含量低于玉米青贮原料，分别比青贮前降低了14.84%和34.64%；且施氮肥玉米青贮原料和青贮玉米饲料的硝酸盐含量也显著高于未施氮肥玉米（P＜0.05），分别较未施氮肥玉米高出20.28%和38.81%。另外，两种处理的原料中均未检出亚硝酸盐。

图1 施氮肥对全株玉米青贮前后硝酸盐含量的影响

2.3 青贮开袋后硝酸盐及亚硝酸盐含量动态变化 由图2可知，所有玉米青贮饲料的硝酸盐含量在开袋后均呈下降趋势，且整个过程中施氮肥玉米青贮饲料的硝酸盐含量明显高于未施氮肥玉米硝酸盐含量。其中，施氮肥玉米青贮饲料从打开前3天下降较缓慢，从第3～10天呈现明显下降，到第6天硝酸盐含量只占开袋时的42.14%，第10天占打开当天的20.01%；未施氮肥玉米青贮饲料前1 d变化不明显，随后明显下降，第3、6、10天的硝酸盐含量分别仅为开袋当天的81.45%、62.92%和34.14%。

由图3可知，施氮肥玉米的亚硝酸盐含量在青贮开袋前3 d略有增长，第3～6天明显增加，第6天的亚硝酸盐含量较开袋当天增加了2.13倍，随后增加趋势变缓；未施氮肥玉米在青贮打开的前2 d上升不显著（P＜0.05），随后的4 d明显增加，第3天和第6天分别较开袋当天增加了2.25倍和5.0倍，从第6～10天变化又不明显。青贮开袋当天和第1天，施氮肥玉米亚硝酸盐含量显著高于未施氮肥玉米（P＜0.05）；第3天，未施氮肥玉米亚硝酸盐含量显著增加（P＜0.05），且高于施氮肥玉米；第6天和第10天，两个施肥水平玉米中亚硝酸盐含量无显著差异（P＞0.05）。

3 讨论

减少青贮过程中硝酸盐生成的因素很多，大部分硝酸盐是由青贮早期的需氧菌还原所生成。青贮过程中的一些乳酸菌如植物乳杆菌也能够还原硝酸盐，而其他如短乳杆菌、粪链球菌和片球菌属的少数菌种对硝酸盐却没有作用。夏岩石和孙春凤（2008）通过组培试验研究发现，乳酸菌对亚硝酸盐也存在分解作用，其降解过程主要分为酶降解和酸降解两个阶段：在发酵的前期，培养液pH值＞4.5时，乳酸菌对亚硝酸盐降解以酶降解为主；发酵后期，由于乳酸菌本身产酸，使培养液pH值降低，当pH＜4.0后，亚硝酸盐的降解主要以酸降解为主。

硝酸盐的代谢方式是先形成亚硝酸盐，接着亚硝酸盐还原成氨。但是在青贮饲料中还存在另一条途径，即硝酸盐与有机酸结合形成一氧化二氮，进而分解为水和氧化氮的混合物。王庆（2000）认为，保存良好的青贮饲料中有少量的硝酸盐还原成亚硝酸盐，大多数以气体的形式消失，而青贮不好的青贮饲料较大量的硝酸盐还原成亚硝酸盐并进一步还原成氨。

无机氮肥水平直接影响牧草的氮素供应，也影响植株体内的硝酸盐含量。钟小仙等（2004）认为，无机氮水平越高，植株体内的硝酸盐含量越高。本试验中，原料中的硝酸盐含量显著高于青贮饲料，说明青贮过程中微生物的活动能够降低原料中硝酸盐的含量；另外，施氮肥玉米青贮饲料的硝酸盐含量显著高于未施氮肥玉米青贮饲料，说明施无机氮肥会增加玉米中硝酸盐含量的积累。

青贮饲料开袋后，硝酸盐含量的下降趋势与亚硝酸盐含量的上升趋势相似，说明硝酸盐与亚硝酸盐二者之间发生了代谢转化。但是这种趋势中又存在着变化，如施氮肥玉米青贮饲料开袋第1天，以及两个处理中的第6～10天，硝酸盐下降速度较快，而亚硝酸盐增加速度却较平缓，存在两个可能性，一是这一时期中的硝酸盐被青贮饲料中的有机酸结合为其他化合物，进一步降解为含氮气体，从而消失；二是乳酸菌在这一过程中发挥了作用，将产生的亚硝酸盐降解掉。

亚硝酸盐对家畜造成的危害更甚于硝酸盐。于炎湖等（2004）建议将青贮饲料中亚硝酸盐含量的安全范围规定为10 mg/kg。本次试验中所测得的硝酸盐含量和亚硝酸盐含量均低于此安全剂量，不会对家畜造成危害，原因在于氮肥的使用量较小，尚未导致硝酸盐在植物体内的大量蓄积。

4 小结

施无机氮肥会增加玉米青贮饲料中硝酸盐含量；青贮过程能够降解掉部分硝酸盐，增加饲喂安全性。另外，玉米青贮饲料存放过程中，存在硝酸盐向亚硝酸盐的转化，开袋后应尽快使用。

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