施氮对猫尾草栽培草地饲草产量和品质的影响

2015-04-11杨开虎张前兵罗良俊杨国林和海秀

草业科学 2015年12期

杨开虎，于磊，张前兵，罗良俊，杨国林，和海秀

(1．新疆石河子大学动物科技学院，新疆石河子832003;2．新疆兵团第四师76 团，新疆昭苏县835600)

栽培草地是现代畜牧业生产体系中的一个关键组成部分，栽培草地弥补了天然草地饲草生产不足的缺口，源源不断地为家畜提供量多质优的饲草，在放牧家畜饲草四季供给平衡方面担当着不可或缺的角色，并在畜牧业经济健康发展中具有重要的作用。

近年来，氮肥的增产效应和合理施用问题已成为农业可持续发展中的关键问题之一［1］。有关禾本科牧草施氮的研究比较多，研究表明，施氮肥可以显著提高狼尾草(Pennisetum alopecuroides)的株高、产量及粗蛋白的含量［2］;一定范围内的施氮量对王草(P． typhoideum)的生产和品质有显著的促进作用［3］;施氮对黑麦草(Lolium perenne)的生产也有促进作用，施氮对高寒地区混播栽培草地产量和品质也有促进作用［4］。单播猫尾草(Phleum pretense)栽培草地施氮肥研究以及施氮对猫尾草产量和品质动态影响尚未出现过相关报道，本研究以当地现有猫尾草栽培草地大田条件为基础，参考新疆伊犁昭苏县内小麦(Triticum aestivum)生产中氮肥的施入水平，采用追施氮肥技术研究不同施氮水平对猫尾草饲草产量和品质的影响作用，探寻提高饲草产量和营养品质的最佳施氮量，以期为当地栽培草地生产管理提供依据，并为猫尾草栽培草地相关研究提供参考。

1 材料与方法

1．1 试验区概括

试验区位于新疆伊犁昭苏县境西北部的沙尔套山山麓带上段现有的猫尾草栽培草地内。其地理坐标是43°08' N，80°42' E，研究区海拔1 906 m，气候属中温带山区湿润冷凉气候类型;年均气温2．0 ℃，降水量500 mm 左右［5］，研究区为建植生长第2 年的猫尾草栽培草地。2013 年春季播种，采用油菜(Brassica campestris)作保护作物，猫尾草播种量为19．5 kg·hm－2，油菜播种量为12 kg·hm－2;播种深度2 ～3 cm，行距12 cm。施底肥复合肥15 kg·hm－2。试验区无灌溉条件，依赖自然降水，土壤类型为黑钙土，土壤有机质含量为14．45%，土壤全氮、全磷、全钾含量分别为3．90、3．41、4．43 g·kg－1，速效氮、速效磷、速效钾含量分别为399．0、13．2、383．0 mg·kg－1［6］。

1．2 供试材料

试验区栽培草地播种猫尾草为引入丹麦猫尾草品种，施用氮肥为尿素，其含氮量≥46%(由新疆宜化化工有限公司生产)。

1．3 试验设计

试验于2014 年5 －10 月开展。在猫尾草栽培草地大田內随机选取地势平整、长势相近的20 m×40 m的样地3 块(间隔50 m 以上);每块样地设4 小区，各小区内土壤肥力均等，所处的坡向一致，每小区面积10 m×20 m;试验设置CK、N1、N2、N3共4 个施氮处理，施氮量分别为尿素0、90、180、270 kg·hm－2。分两次施氮肥，每次施总量的一半，在中等雨量时均匀施撒。第1 次施肥日期为2014 年6 月24 日，猫尾草处于孕穗期，第2 次施肥日期为2014 年7 月13 日，猫尾草处于抽穗期。

1．4 试验方法

1．4．1 采样时间在猫尾草抽穗期(7 月11 日)、扬花期(7 月25 日)，结实初期(8 月6 日)，结实后期(8月23 日)及再生草时期(9 月15 日)做产量测定并采集分析样。

1．4．2 饲草产量测定每个小区随机取1 m×1 m 样方，刈割留茬6 ～7 cm(模拟机械收割时的留茬高度);将剪割的草装入布袋内称量鲜重，每个样方取分析样约500 g，将茎、叶、穗分开并称重，置入室内自然风干测得干重，每个小区设3 次重复测定。

1．4．3 再生草产量测定再生草产量指猫尾草被机械收割后至家畜放牧利用前这一时期猫尾草的产量，该时期的生长牧草是放牧利用，刈割留茬1 ～2 cm(模拟家畜放牧时的采食高度)。

1．4．4 株高测定每个小区内随机选取具有代表性的10 株猫尾草株丛用卷尺测量自然生长的高度。

1．4．5 粗蛋白含量测定将采取的分析样采置入105 ℃的烘箱内烘6 h 后再放入干燥器内冷却30 min。采用凯氏定氮法测定［7］，粗蛋白含量等于全氮含量×6．25。

1．4．6 酸性洗涤纤维和中性洗涤纤维测定将采取的分析样采置入105 ℃的烘箱内烘6 h 后再放入干燥器内冷却30 min，采用van Soest 分析法［8］测定酸性洗涤纤维和中性洗涤纤维含量。

1．4．7 氮素生产效率评价指标参考王永军等［9］的方法，评价指标为干物质生产效率(Dry Matter Production Effiency，DMPE)，等于每公顷干物质的产量与施氮量之比;粗蛋白生产效率(Crude Protein Production Effiency，CPPE)等于粗蛋白产量与施氮量之比。计算方法为:

DMPE=每公顷干物质产量/施氮量×100%;

CPPE=每公顷粗蛋白产量/施氮量×100%。

1．5 数据处理与分析

用Microsoft Excel 2003 处理试验数据，用SPSS 20．0 对饲草产量、营养物质含量及氮素利用效率进行单因素(One-way ANOVA)方差分析，比较不同施氮水平之间的差异性。

2 结果与分析

2．1 不同施氮水平对猫尾草饲草产量及株高的影响

2．1．1 饲草产量的分析与比较随着施氮量的增加，猫尾草各生育期风干草产量均有不同程度的提高(表1)。从抽穗期到结实后期，风干草产量不断增加，各施氮处理猫尾草风干草产量均在结实后期达到最大值;这是因为该时期猫尾草完全成熟，干物质积累量最大，其中N3处理(270 kg·hm－2)的产量最高，为7 133．6 kg·hm－2，比对照处理4 952．2 kg·hm－2高出44．1%。抽穗期N1、N2、N3处理分别较CK 增长了850．9、1 348．6 和2 158．8 kg·hm－2;扬花期N1、N2、N3处理分别较CK 增长了1 216．5、1 351．9和2 272．2 kg·hm－2;结实初期N1、N2、N3处理分别较CK 增长了1 064．2、1 267．1和2 377．2 kg·hm－2;结实后期N1、N2、N3处理分别较CK 增长了623． 1、1 126． 2 和2 181．4 kg·hm－2。由此可得，随着施氮量的增加，饲草增长量也在提高，其中N3处理增幅最大;但是各物候期对氮肥的响应程度不同，N1、N2处理下，扬花期的增幅最大，N3处理下，结实初期增幅最大。

2．1．2 再生草饲草产量的影响再生草的产量是指猫尾草被机械收割后(8 月20 日)至家畜进入栽培草地自由放牧时(9 月15 日)所生长的再生饲草量，产量测定为模拟牲畜采食的留茬高度(1 ～2 cm)，该时期再生草的生长时间短，水热条件差，猫尾草所累积生长的产量十分低。各施氮处理下均对再生草的生长及产量积累具有促进作用，但不同施氮水平再生饲草产量之间有差异性;N3处理(270 kg·hm－2)风干草产量最高，为761 kg·hm－2，比CK(279 kg·hm－2)高出172．8%，N1、CK 之间差异不显著(P ＞0．05)，其他各处理差异显著(P ＜0．05)(图1)。

2．1．3 猫尾草饲草产量构成动态变化与分析猫尾草饲草的产量由茎秆、叶片、穗序3 部分组成，不同生育期各部分占饲草产量的比例不同(图2)。随着生育期的推进，叶片占饲草产量的比例越来越低，茎秆和花穗占饲草产量的比例越来越高。在各生育期，施氮都增加了饲草的产量;在抽穗期，施氮对猫尾草茎秆、叶片、穗序的产量都有所提高;在扬花期、结实初期和结实后期，施氮主要是增加了茎秆和穗序的产量比重，且随着施氮水平的提高其茎秆和穗序产量所占比重在增加。

表1 不同施氮水平下风干草产量的比较Table 1 Yield comparison under different nitrogen treatments kg·hm －2

图1 不同施氮水平下再生草产量的比较Fig．1 Regeneration hay yield under different nitrogen treatments

2．1．4 株高施肥可以明显促进猫尾草株高的增加(表2)。处在同一生长时期，随着施氮量的增加猫尾草株高也逐渐增加，各生育期都呈现这一变化趋势。全生育期内株高增长幅度抽穗期－扬花期(38 cm)较扬花期－结实期(4．5 cm)要大，这是由于处在抽穗和扬花时期水热条件俱佳，猫尾草生长速度加快。处理N3(270 kg·hm－2)在结实后期株高达到最大值(126．7 cm)，比CK(112．4 cm)高14．3 cm。分析结果表明，全生育期内不同施氮量处理猫尾草的生长株高与未施肥处理之间均差异显著(P ＜0．05)。

2．2 不同施肥水平对猫尾草各生育期饲草品质的影响

图2 不同施氮水平下各生育期饲草产量动态变化分析Fig．2 Yield dynamics with growth yield under different nitrogen treatments

表2 不同施氮处理下猫尾草株高的变化Table 2 Changes of plant height under different nitrogen treatments cm

牧草中蛋白质含量的高低是衡量牧草品质的重要指标，牧草蛋白质含量越高，其品质就越好。猫尾草饲草中粗蛋白的含量随着生长发育的推移而呈现不断降低的趋势，不同施氮处理对处在不同时期饲草的粗蛋白含量差异显著不同(表 3);在抽穗期和扬花期，粗蛋白含量N3＞N2＞N1＞CK，特别是N2、N3处理，粗蛋白含量显著高于CK(P ＜0．05)，而N2、 N3处理之间差异不显著(P ＞0．05);结实初期和结实后期各处理之间表现是粗蛋白含量N2＞N3＞N1＞CK，N2处理与其他各处理均差异显著(P ＜0．05)，N3处理与CK 差异显著(P ＜0．05)，N3、N1处理之间差异不显著(P ＞0．05);在抽穗期和扬花期，粗蛋白含量随着施氮量的增加而增加，在结实期和结实后期，粗蛋白含量并不是随着施氮量增加而增加，当施氮量超过N2水平(180 kg·hm－2)时粗蛋白的含量降低。施氮在各个物候期都增加了猫尾草粗蛋白的含量，在各生育期增幅不同，在抽穗期N1、N2和N3处理分别较CK 增加了0．82%、1．42%和1．63%;在扬花期N1、N2和N3处理分别较CK 增加了0．50%、1．11%和1．21%;在结实初期N1、N2和N3处理分别较CK 增加了0．70%、1．99%和1．13%;在结实后期N1、N2、N3处理分别较CK增加了0．83%、2．02%和1．43%。这表明，不同物候期猫尾草粗蛋白含量对氮肥响应不同，N1处理在抽穗期和结实后期增幅最大，N2处理在结实后期增幅最大，N3处理在抽穗期增幅最大，抽穗期和扬花期N3处理增加的最多，结实初期和结实后期N2处理增加的最多。

在生长期内，猫尾草ADF 和NDF 的含量均呈上升趋势，结实后期猫尾草的ADF 和NDF 含量最高(表3)。施氮降低了猫尾草ADF 和NDF 的含量，抽穗期和扬花期猫尾草ADF 和NDF 的含量随着施氮水平的增加而降低，N3＜N2＜N1＜CK;在结实初期和结实后期饲草中NDF 和ADF 的含量并没有一直随着施氮的增加而降低，当施氮量超过N2(180 kg·hm－2)时出现增加趋势，除结实初期NDF 表现为N1＜N3外，其余处理表现为N2＜N3＜N1＜CK。不同施氮在各生育期内都降低猫尾草ADF 的含量，但各生育期降幅不同，抽穗期N1、N2、N3处理分别较CK 降低了1．8、2．25 和3．9 个百分点;扬花期N1、N2和N3处理分别较CK 降低了2．14、2．62 和7．17 个百分点;结实初期N1、N2和N3处理分别较CK 降低了1．45、3．69 和2．71 个百分点;结实后期N1、N2和N3处理分别较CK 降低了1．16、3．31 和2． 69 个百分点。由此可知，各生育期猫尾草ADF 含量对氮肥响应不同，其N1、N2和N3处理均在扬花期降幅最大，抽穗期和扬花期N3处理降低的最多，结实初期和结实后期N2处理降低的最多。收获时(结实后期)N2处理ADF 含量(50．43%)最低，比CK(53．74%)低3．31 个百分点。NDF 含量在各生育期降幅低于ADF 的含量，对氮肥响应的变化趋势与ADF一致。

表3 不同施氮水平下猫尾草各生育期营养物质含量的变化Table 3 Changes in content of nutrients under different nitrogen treatments %

2．3 不同施氮水平对饲草氮素生产效率的影响

氮素生产效率是评价牧草生产对氮素利用成效的一种方式。不同施氮水平下猫尾草的干物质生产效率(DMPE)随着生育期的推进均增大，至结实后期达到生育期内最大值;N1和N3施氮水平下粗蛋白生产效率(CPPE)随着牧草的生长阶段的推移而降低，抽穗期粗蛋白生产效率最高(表4)。从不同施氮水平进行比较，牧草DMPE 和CPPE 均随着施氮量的增加而降低，不同施氮水平之间差异均显著(P ＜0．05)，这说明施氮越多，氮素利用效率越低，损失率也越大。

表4 不同施氮水平下猫尾草的氮素利用效率Table 4 Production efficiency under different nitrogen treatments %

3 讨论

禾本科牧草的生长发育所需氮素依赖根系从土壤中吸收，但土壤中可利用的氮素难以满足禾本科牧草高产优质的需要，施氮肥对于补充土壤氮素是提高牧草生产效率最有效的措施［9］。氮能显著提高牧草产量［10］，氮是叶绿素的主要成分，含氮量充足时，光合作用增强［11］，植物的株高增加［12］。因此，氮能显著提高牧草的产量;氮能刺激植物的生长，尤能促进分蘖及新生组织发育，增加物质积累量。松中照夫和顾洪如［13］认为，施氮使猫尾草单茎重增加，因而提高了产量。潘家荣等［14］研究表明，在一定施氮范围内，牧草的产量随着施氮量的提高而提高，但是当施氮超过一定范围，反而对牧草的生产不利，其原因可能是施氮肥过量时，根系活力受到显著影响，限制了牧草对氮素的吸收［15］。本研究表明，猫尾草在0 ～270 kg·hm－2的施氮范围内对猫尾草饲草产量增长在各生育期都是促进作用，但不同生育期对施氮量的响应程度不同，其中N1、N2处理下处在扬花期时增幅最大，N3处理下结实初期增幅最大。

猫尾草以收获饲草为目的，饲草粗蛋白和粗纤维含量的高低，直接关系到草食动物的饲养效果。粗蛋白和粗纤维含量是牧草品质的两项重要指标，余有贵和贺建华［16］的研究表明，提高牧草粗蛋白含量和降低纤维素含量是提高牧草营养价值、改善牧草品质的重要内容。适量的氮肥可改善禾本科牧草的品质，使其质嫩、蛋白质含量提高同时降低粗维含量［17-19］。本研究表明，不同施氮水平都能增加饲草粗蛋白的含量，并降低饲草ADF 和NDF 的含量。在抽穗期和结实期，施氮量与饲草粗蛋白的含量呈正相关，与ADF 和NDF的含量呈负相关;在结实初期和结实后期，N2处理(180 kg·hm－2)的饲草粗蛋白含量最高，当施氮量超过这个水平，饲草粗蛋白含量增长出现下降趋势。这一结论与周青平等［20］和王月福等［21］的研究结果相似，即适量增施氮肥可以提高氮肥利用效率，提高牧草蛋白质的含量，降低粗纤维的含量，而过量增施氮肥使牧草中粗蛋白质含量增加的幅度变小，氮肥利用效率降低。不同生育期猫尾草营养物质的含量对氮肥的响应也不同，猫尾草粗蛋白含量对氮肥响应不同，N1处理在抽穗期和结实后期增幅最大，N2处理在结实后期增幅最大，N3处理在抽穗期增幅最大，抽穗期和扬花期N3处理增加的最多，结实初期和结实后期N2处理增加的最多。N1、N2、N3处理ADF 含量均在扬花期降幅最大，抽穗期和扬花期N3处理降低的最多，结实初期和结实后期N2处理降低的最多。

4 结论

1)施用氮素增加了猫尾草的株高，提高了猫尾草饲草产量和再生饲草的产量，在0 ～270 kg·hm－2的施氮范围内施氮水平越高饲草产量越高。各生育期对氮的响应程度不同，其中N1、N2处理下扬花期的增幅最大，N3处理下结实初期增幅最大。

2)施用氮素提高了饲草种粗蛋白的含量，并降低了饲草ADF 和NDF 的含量，从而提高了饲草品质。但是施氮水平超过N2处理(180 kg·hm－2)时，施饲草品质呈现出下降趋势。各生育期对氮肥的响应变化不同，粗蛋白含量N1处理在抽穗期和结实后期增幅最大，N2处理在结实后期增幅最大，N3处理在抽穗期增幅最大;ADF 含量N1、N2、N3处理均在扬花期降幅最大。

3)施氮量与氮素生产效率和利用效率呈负相关，施氮量越高，氮素利用效率越低。

4)从饲草生产角度看，N3处理(270 kg·hm－2)饲草产量最大，从饲草营养品质角度分析最佳施氮水平为N2处理(180 kg·hm－2)。综合考虑各因素，在当地环境条件下以收获最多的饲草为主要生产任务并兼顾饲草品质和生产效率猫尾草的最佳收获期是结实初期，最佳施氮水平为270 kg·hm－2。

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