氮复合肥种类及施氮量对坝上地区青贮玉米产量和品质的影响

马磊，袁飞，朱玲玲，王忠美，戎郁萍

（中国农业大学动物科技学院，北京100193）

青贮玉米（Zeamays）是草食家畜生产不可或缺的粗饲料资源［1］。合理施肥、平衡施肥、提高肥料利用率是保证作物高产稳产的重要措施，大量研究表明，生物产量的提高是作物高产的基础，而施肥是调控生物产量及其组分动态转化的重要手段［2］，青贮玉米对氮肥的反应尤其敏感［3］，氮是限制青贮玉米产量的关键的因子［4］，因此氮肥的施用及施用量对青贮玉米的产量和品质起着关键作用。王春虎等［5］报道尿素施氮量为337.5kg/hm2时，玉米产量最高，达到6845.0kg/hm2；继续增施氮肥，产量显著降低。施氮量为112.5和225kg/hm2时，蛋白质含量最高，达到了8.94%，品质最好；施氮量继续增加，玉米品质显著下降，其绝对值下降了0.13%～0.56%。宋尚有等［6］对高淀粉玉米的研究得到中等氮肥水平（N 180kg/hm2）每kg氮肥增产量、玉米子粒粗脂肪、粗蛋白和淀粉含量都为最大。魏荔等［7］研究得出增加氮肥施用量能显著提高青贮玉米蛋白质含量，改善其品质。黄绍文等［8］研究得出施氮能增加高油和高淀粉玉米子粒蛋白质、醇溶蛋白和清蛋白含量。施氮使高油玉米子粒氨基酸和必需氨基酸含量提高0.83%和0.41%，使高淀粉玉米提高1.18%和0.36%，进而改善了青贮玉米的品质。

施肥方式不同，植物利用氮素的水平就有差异。陆晓燕和沈益新［9］对饲用甜高粱（Sorghumbicolor）的研究发现拔节期追施尿素可以提高产量和粗蛋白含量。刘朝巍等［10］对不同施氮方式对宽窄行交替休闲种植玉米产量和光合特性的影响研究中报道基肥＋拔节期追肥＋抽穗期追肥可显著增加玉米干草产量。蔡晓妍等［11］研究表明拔节期追施氮肥提高了青贮玉米的生物产量和饲用品质。Islam等［12］研究表明，播种前、播种后施N肥玉米粗蛋白分别是828和1124kg/hm2。

施肥种类的不同，植物利用其能力不同，也会影响氮素利用效率，进而影响植物的产量和品质性状。陆晓燕和沈益新［9］对饲用甜高粱的研究发现施用发酵牛粪可提高其干物质产量，而其粗蛋白含量却下降。徐敏云等［13］研究表明厩肥（5000kg/hm2）、种肥（锌肥，ZnSO4·6H2O，15kg/hm2）、追肥（尿素300kg/hm2）组合可显著增加青贮玉米产量，王忠美等［14］对青贮玉米的研究发现氮缓释复合肥与速效肥相比对青贮玉米干草产量、茎叶比无显著影响，而刘朝巍等［10］研究表明缓释肥能提高玉米干草产量。赵东海等［15］研究表明氮、磷、钾和锌肥配施能显著提高墨西哥玉米草产量，并改善其营养品质。卫丽等［16］研究得出，缓释肥能在玉米生长后期提供充足的氮素，从而可以提高籽粒的粗蛋白含量。Wuest和Cassman［17］研究表明缓释肥可提高谷物的蛋白约0.75%。

不同缓释比例缓释肥对植物的影响研究方面还缺乏大量的数据。只有王忠美等［14］以氮缓释复合肥对坝上地区青贮玉米产量研究中报道缓释比例30%的复合肥（N：150kg/hm2）干产最高，但与同施氮量、缓释比例为20%的处理干产量无显著差异。综上，国内外对氮肥利用大都侧重于速效氮施肥量、施肥方式对植物生长的影响，而对缓释氮肥的利用还较少，尤其在青贮玉米上的应用研究报道更少。缓释氮处理的氮表观利用率和氮素生理利用率高于速效肥［14］。因此，缓释肥的利用是提高氮素利用率的途径之一。

坝上地区是农牧业生产结合区，无霜期短、有效积温低，生长季短，不适宜种植籽实玉米，优质饲草料缺乏成为发展草食家畜的主要限制因素。合理施肥模式下大力种植青贮玉米，是发展优质高效草食畜牧业的基础。因此研究旱作条件下大田青贮玉米的管理方式，研究其对施肥种类、施肥量、施肥方式及缓释比例的响应，对解决坝上地区草食家畜的饲草饲料需求量和饲草品质需求具有积极意义。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

本研究在中国农业大学草业科学坝上野外科学研究站进行。试验区位于河北省张家口市塞北管理区（41°52′N，115°49′E），海拔1367m，大针茅（Stipagrandis）－羊草（Leymuschinensis）典型草原植被［14］。年均气温1℃，1月平均气温－18.6℃，7月平均气温17.6℃，≥10℃的年积温1900～2500℃，无霜期90d，年平均降水量400mm，主要集中在7－9月，年蒸发量约1735.7mm，年日照时数2930h，主要土壤类型为栗钙土［18－19］。

1.2 试验设计

1.2.1 供试品种 供试品种为巡青518（当地商用品种），2010年5月23日进行播种，种植密度为7.35万株/hm2，株距25cm，行距55cm。

1.2.2 肥料配比及田间试验设计 本试验采用完全随机区组设计，试验分为11个处理，每个处理均为4次重复，总计4个区组，44个小区，每个小区为9行，面积为4.5m×8.0m，保护行距1m，试验区面积总计为1584 m2。

每个小区施氮量为2.4kg，空白（CK0）为不施任何肥料（表1）；对照1（CK1）施含氮量为180kg/hm2的普通氮磷钾复合肥，播种时作为基肥一次施完；对照2（CK2）为施含氮量180kg/hm2的普通复合肥，分2次施，基肥施入60%，在玉米拔节期追肥40%；脲甲醛缓释肥的浓度梯度分别为含氮量180kg/hm2、缓释比例30%（缓释Ⅰ），150kg/hm2、缓释比例30%（缓释ⅡB），120kg/hm2、缓释比例30%（缓释Ⅲ），90kg/hm2、缓释比例30%（缓释Ⅳ），60kg/hm2、缓释比例30%（缓释Ⅴ），30kg/hm2、缓释比例30%（缓释Ⅵ）作为基肥一次性施入，其中150 kg/hm2的处理中，根据缓释比例的不同，又分为缓释ⅡA（缓释比例40%）、缓释ⅡB（缓释比例30%）、缓释ⅡC（缓释比例20%）3个类别；各处理中P2O5、K2O施量一样，分别为60kg/hm2和75kg/hm2。

1.3 测定方法

青贮玉米的拔节期和成熟期测定茎叶比和全株粗蛋白含量，成熟期测定叶绿素相对值（soil and plant analyzer development，SPAD）、鲜草和干草产量。

1.3.1 鲜草产量和干草产量 产量测定：青贮玉米收获期时，各小区选取中间2行齐地刈割后称重，依据小区面积估算每hm2的鲜草产量，利用鲜干比计算每hm2的干物质重量。

1.3.2 茎叶比 每个小区按五点取样法选取5株代表性植株，齐地刈割，将其茎叶分离称其鲜重，在65℃的烘箱内烘干测定干重，计算茎叶比。

1.3.3 叶绿素相对值（SPAD） 在每个小区中间2行随机选择生长均匀一致的玉米，选取穗位叶长度1/2处上表面，避开叶脉位置，于上午11：00用SPAD分析仪（SPAD－502）测定SPAD值。每小区测定10株，取平均值［20］。

1.3.4 全氮及粗蛋白含量 每个小区按S形取样法选取10株代表性植株，切短在65℃的烘箱内烘干，样品粉碎后，过1.0mm筛，用于粗蛋白质含量的测定。凯氏定氮仪（FOSS Kjeltec 2300）测定青贮玉米植株全株全氮含量，乘以6.25即为粗蛋白含量。

1.4 数据分析

用Excel 2010软件进行数据整理和作图，用SAS 8.2进行单因子方差分析（One－way ANOVA）检测，多重比较按照Duncan新复极差法。

表1 肥料配比及用量Table 1 The amount and ratio of fertilizers

2 结果与分析

2.1 施氮对青贮玉米产量的影响

不同施氮处理均显著提高青贮玉米鲜草和干草产量（P＜0.05）（图1）。缓释ⅡC处理鲜产和干产均最大，鲜、干产分别为10.58×104和2.45×104kg/hm2，比 CK0分别增加26464.24和 7617.37kg/hm2，显 著 增 产 33.37% 和45.15%，鲜、干产显著高于速效肥 CK1、CK2处理（P＜0.05），但与ⅡB处理无显著差异（P＞0.05）。分次施速效肥的干产显著高于一次施入（P＜0.05），但二者鲜产差异不显著（P＞0.05）。缓释ⅡA鲜、干产均较低，可能是其缓释比例过高，限制了青贮玉米生长对氮肥的需求。

图1 氮肥种类及施氮量对青贮玉米产量的影响Fig.1 Effect of different types of N fertilizers and their quantities on the yields of silage corn

2.2 施氮对青贮玉米茎叶比的影响

不同施氮量在拔节期的茎叶比为1.32～1.72，成熟期为2.35～2.68（表2）。拔节期和成熟期，均是ⅡB青贮玉米的茎叶较低，显著低于CK1和CK2（P＜0.05），其与CK0无显著差异（P＞0.05）。其他各施氮处理间差异不显著（P＞0.05），表明缓释氮能够促进青贮玉米叶片生长，降低植物茎叶比。

2.3 施氮对叶绿素相对值的影响

速效氮和缓释氮处理均显著提高青贮玉米的SPAD值（P＜0.05）（图2）。速效CK1处理的SPAD值显著高于CK2（P＜0.05）。缓释ⅡC的SPAD值最高，为36.97，显著高于 CK0的8.96，显著高于 CK2（P＜0.05），但与CK1无显著差异（P＞0.05）。缓释肥ⅡA、ⅡB、ⅡC间无显著差异（P＞0.05）。低氮量缓释处理Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ显著低于高缓释氮处理Ⅰ、ⅡA、ⅡB、ⅡC（P＜0.05），表明SPAD值对高氮量响应更敏感。

2.4 施氮对粗蛋白含量的影响

拔节期和成熟期，施氮处理均显著提高全株粗蛋白含量（P＜0.05），成熟期全株粗蛋白含量低于拔节期（图3）。拔节期，缓释Ⅲ的粗蛋白含量最高，为14.19%。成熟期，缓释ⅡB显著高于其他施氮处理（P＜0.05），其粗蛋白含量比CK0显著增加28.67%（P＜0.05）。

表2 氮肥种类及施氮量对青贮玉米茎叶比的影响Table 2 Effect of different types of N fertilizers and their quantities on stem－leaf ratio of silage corn（Mean±SD）

图2 缓释肥施氮量对青贮玉米SPAD值的影响Fig.2 Effect of different types of N fertilizers and their quantities on SPAD of silage corn

图3 缓释肥施氮量对青贮玉米全株粗蛋白的影响Fig.3 Effect of different types of N fertilizers and their quantities on crude protein（CP）of silage corn

3 讨论

3.1 氮缓释复合肥对青贮玉米产量的影响

大量的研究表明施肥可不同程度地提高大田作物产量，其中缓释肥的效果好于普通速效肥。杨帆等［21］以热研2号柱花草（Stylosanthesguianensiscv.Reyan No.2）、黄亚萍等［22］以甘草（Glycyrrhizauralensis）的研究均表明普通复合肥可显著提高其干草产量。陆晓燕和沈益新［9］、王春虎等［5］、宋尚有等［6］、赵东海等［15］均报道速效肥可显著提高甜高粱（Sorghumbicolor）饲草和玉米干草产量。Yerokun［23］、Shoji等［24］均在玉米上做了研究，发现缓释肥可显著提高玉米的产量。徐玉鹏等［25］、朱红英［26］研究均表明缓释肥可有效提高玉米产量，王忠美等［14］对青贮玉米的研究表明氮缓释复合肥可显著提高青贮玉米株高、鲜草产量和干草产量。大量研究均集中在速效肥料对饲用玉米和其他饲用植物上，而缓释肥对饲用玉米和其他饲用植物尤其是青贮玉米的研究较少，因此，对缓释氮肥在青贮玉米生产上的研究有待加强。

3.2 氮缓释复合肥对青贮玉米茎叶比的影响

茎叶比反映植物叶量在生物总量中所占比例的大小，是评定不同玉米品种草质的主要参考指标，叶的纤维素含量低，叶绿素、蛋白质、类胡萝卜素含量高，大部分家畜对叶的采食率高于茎［27］。因此，茎叶比比例越低，营养物质含量就越多，适口性就越强，牧草的品质也就越好。本研究中施肥都不同程度地提高了青贮玉米的茎叶比，且随着生育期延长，茎叶比增大。拔节期，缓释ⅡB处理茎叶比最低。成熟期，施肥处理茎叶比均高于不施肥，缓释肥促进茎叶比增加的效应可能在拔节期以后逐渐表现出来。紫花苜蓿（Medicagosativa）施氮肥处理其茎叶比增加，降低其饲用价值［28－31］。刘建宁等［32］研究发现高丹草（SorghumHybrid Sudangrass）刈割越迟，茎叶比越大，饲用价值越小，本研究的结果与其一致。缓释ⅡB能显著降低青贮玉米的茎叶比（P＜0.05，表2），对坝上地区青贮玉米生产具有借鉴的价值。

3.3 氮缓释复合肥对青贮玉米叶绿素相对值的影响

叶绿素含量是衡量叶片光合能力的重要指标，叶绿素含量的增减是通过植物叶色在不同生育期的变化来反映的，SPAD值是通过叶绿素计即时读取的叶绿素相对值，国内外许多研究者已经用SPAD值作为诊断狼尾草（Pennisetumalopecuroides）等牧草氮素亏缺的重要手段［33］，且在玉米、水稻（Oryzasativa）等大田作物上应用SPAD值进行需氮预测已有很多研究［34－37］。本研究结果表明，不同种类的肥料都不同程度地提高了青贮玉米的SPAD值，且速效肥分次施入SPAD值高于一次施入。缓释ⅡC处理的SPAD值最高为36.97，高氮量处理SPAD值大于低氮量处理（图2）。Amany等［38］研究发现缓释肥处理的玉米叶绿素a、叶绿素b均高于速效肥处理，进而其SPAD值更高，本研究的结果与之一致。综上，本研究缓释氮的施用以施氮量150kg/hm2，缓释比例为20%为最佳。

3.4 氮缓释复合肥对青贮玉米全株粗蛋白含量的影响

玉米的营养品质与蛋白质含量和品质密切相关［39］，施氮可以提高青贮玉米粗蛋白的含量［40］，卫丽等［16］研究得出，缓释肥能在夏玉米生长后期提供充足的氮素，从而可以提高籽粒的粗蛋白含量，还发现控释肥的粗蛋白含量均显著高于常规施肥。本研究表明，在青贮玉米拔节期和成熟期，速效肥和缓释肥处理均显著（P＜0.05，图3）提高青贮玉米全株粗蛋白含量，缓释肥处理优于速效肥处理。但是这一方面的研究大多集中于速效肥对籽粒玉米的影响上，而针对缓释肥开展的研究尤其对青贮玉米的研究很少，因此值得关注。

4 结论

施肥处理均显著提高青贮玉米鲜草、干草产量，缓释ⅡC鲜产和干产均最大，比CK0增加鲜产和干产26464.24和7617.37kg/hm2，显著增产33.37%和45.15%，分次施速效肥的干产显著高于一次施入，但二者鲜产差异不显著。青贮玉米拔节期和成熟期，施肥处理均不同程度地提高了青贮玉米的茎叶比，但各施肥处理间差异不显著。不同施肥处理均显著提高青贮玉米的SPDA值。缓释ⅡC的SPAD值最高，为36.97，显著高于CK2，但与CK1无显著差异。拔节期和成熟期，施氮肥处理均显著提高青贮玉米全株粗蛋白含量。拔节期，缓释Ⅲ处理粗蛋白含量最高。成熟期，缓释ⅡB处理显著高于其他施氮处理。河北坝上农牧结合区，机械化水平低、劳动力有限及农牧民注重饲草饲料产量等，虽青贮玉米在抽穗初期刈割品质高于成熟期，但都集中于成熟期刈割。鉴于以上因素，在保产的前提下获取较高品质的青贮玉米，建议使用缓释ⅡC的缓释肥。

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