盐土和非盐土施氮对多花黑麦草增产改质效果差异的比较

许能祥，董臣飞，丁成龙，程云辉，张文洁，顾洪如

(江苏省农业科学院畜牧研究所，江苏 南京 210014)



盐土和非盐土施氮对多花黑麦草增产改质效果差异的比较

许能祥，董臣飞，丁成龙，程云辉，张文洁，顾洪如*

(江苏省农业科学院畜牧研究所，江苏 南京 210014)

本研究对盐土和非盐土种植多花黑麦草进行氮肥施用试验，研究施氮对不同土壤条件下多花黑麦草产量及饲用品质的影响，为提高氮肥利用效率、有效改善牧草产量品质提供依据。试验分别在江苏大丰金海农场和南京六合江苏省农业科学院试验基地进行，设置N0(对照)、N1(氮用量100 kg/hm2)、N2(氮用量150 kg/hm2)和N3(氮用量200 kg/hm2)4个处理，分别在多花黑麦草拔节期和初穗期进行刈割，测定牧草产量和饲用品质。结果表明在盐土和非盐土施用氮肥对多花黑麦草饲草品质和产量的影响存在显著差异：非盐土条件下不同施氮处理的多花黑麦草产量和饲用品质均高于盐土，其中干物质体外消化率(IVDMD)，粗蛋白(CP)和非结构性碳水化合物(NSC)含量非盐土条件下高于盐土，且第1茬高于第2茬；CP含量随着施氮量的上升而升高，而NSC含量随着施氮量的上升而下降；作为NSC主要组分的淀粉在盐土条件下的含量高于非盐土；施氮组的IVDMD高于对照，但不同施氮量间差异不显著；中性洗涤纤维(NDF)含量盐土条件下高于非盐土，第2茬高于第1茬；盐土不同茬次、不同施氮处理的干物质含量(DM)均显著高于非盐土，且第2茬高于第1茬，并随着施氮量的增加而下降；非盐土条件下的牧草产量高于盐土，且第2茬高于第1茬，随着施氮量的上升而升高，N2处理组，即氮素施用量150 kg/hm2的产量最高；但在盐土上施氮，多花黑麦草的产量增加幅度高于非盐土。

多花黑麦草；施氮；饲草产量；饲用品质；盐土；非盐土

多花黑麦草(Loliummultiflorum)是一年生冷季型优质牧草，适口性好，各种家畜喜食。多花黑麦草还具有一定的耐盐能力，是适用于沿海滩涂地区种植的主要优质牧草[1]。许能祥等[1]对不同多花黑麦草品种耐盐能力的差异及其与饲草产量和品质的关系进行了研究，表明播种期0～20 cm土壤总盐含量为0.50%时一些品种仍能获得较高的产量。江苏全省沿海滩涂面积0.51万km2，占全国相应面积的24%[2]。科学开发滩涂资源，培育盐土特色产业是江苏沿海农业开发的核心目标[3]。牧草作为滩涂利用的先锋作物，成为盐土农业发展中不可缺少的一部分。在沿海滩涂种植多花黑麦草，可以为当地畜牧业发展提供优质的粗饲料，还可以增加土壤的有机质含量，有利于加快盐碱地土壤的改良，对拓展农业发展空间有重要战略意义。

施氮是增加多花黑麦草产量、改善其饲用品质的重要栽培措施。通常条件下，仅土壤中的氮往往难以满足禾本科牧草的需求，增施氮肥是禾本科牧草高产优质的有效措施之一[4]。有研究表明随着施氮量的不断增加，不同品种多花黑麦草的干物质产量、可消化干物质产量、粗蛋白和体外消化率呈上升趋势[5]，但当施氮量超过一定量时，氮素利用效率降低[6]。但在盐土上施用氮肥对牧草等作物的效果研究较少。洪立洲等[7]对沿海滩涂种植的马齿苋(Portulacaoleracea)进行施氮试验，结果表明,随着施氮量的增加，植株氮素积累量增加，氮生理效率、氮肥效率下降，氮肥利用率等先升后降。关于盐土条件下施用氮肥对多花黑麦草产量和饲用品质的影响，以及盐土和非盐土条件下施氮对多花黑麦草增产改质效果的差异比较缺乏相应研究。因此本研究拟通过对在盐土与非盐土条件下种植的多花黑麦草施用氮肥，研究氮肥对不同土壤条件下多花黑麦草增产改质的效果进行比较，为提高氮肥利用效率及促进不同土壤条件下多花黑麦草的生产提供依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试多花黑麦草品系为苏牧1号，是2倍体晚熟品系，为江苏省农业科学院畜牧研究所育成。

1.2 试验地概况及气象条件

试验分为两地进行：盐土试验在江苏省大丰市金海农场滩涂实验基地；非盐土试验在江苏省农业科学院六合动物科学基地(南京六合)试验田。盐土土壤呈碱性，pH值8.08左右。土壤有机质含量12.64 g/kg，有效氮含量为79.3 mg/kg，速效磷为25.1 mg/kg，速效钾为188.9 mg/kg。0～20 cm土壤总盐含量为2.53～3.65 g/kg。非盐土土壤呈弱酸性，pH值6.30左右，有机质含量15.69 g/kg，有效氮含量135.14 mg/kg，速效磷含量为8.61 mg/kg，速效钾含量为91.63 mg/kg。两地的有效养分含量差异均较大。两个试验地试验期间2013年11月至2014年5月气象情况如表1，两地的气候条件类似(表1)。

1.3 试验设计与田间管理

试验采用随机区组设计，3次重复，每小区12 m2，3 m(长)×4 m(宽)，30 cm行距，多花黑麦草播种量为45 kg/hm2。共设4个处理，分别为N0(对照)、N1(N用量100 kg/hm2)、N2(N用量150 kg/hm2)和N3(N用量200 kg/hm2)。播种期为2013年11月7日，2014年3月19日和2014年4月17日两次均等追施N肥(尿素)。2014年4月17日进行第1次刈割(拔节期)，2014年5月17日进行第2次刈割(初穗期)。

1.4 测定内容与方法

1.4.1 干物质含量及叶茎比 每次样品采集后迅速茎叶分离，在烘箱中105 ℃杀青30 min，接着保持在75 ℃烘48 h至恒重，分别称重，用于计算测定叶茎比、干物质含量。然后粉碎过粒径0.38 mm的网筛，草粉存于自封袋中备用。

1.4.2 饲用品质相关性状的测定 非结构性碳水化合物(nonstructural carbohydrate, NSC)的测定参考Yoshida[8]的方法[NSC由可溶性糖(water-soluble carbohydrate, WSC)和淀粉组成]；粗蛋白(crude protein, CP)采用凯氏定氮法测定[9]；中性洗涤纤维(neutral-detergent fiber, NDF)采用范氏纤维测定法测定[10]；干物质体外消化率(invitrodry matter digestibility,IVDMD)的测定参考胃蛋白酶-纤维素酶两步法[11]。

1.4.3 干物质产量增产幅度

干物质产量增产幅度(%)=(各施氮量的干物质产量/hm2-对照干物质产量/hm2)/对照干物质产量/hm2×100

1.4.4 可消化干物质产量

可消化干物质产量=干物质产量×干物质体外消化率

1.5 数据分析

用Excel初步处理试验数据，采用SAS 8.2统计软件对数据进行两因素方差分析，并用LSD法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 氮肥对盐土和非盐土不同茬次多花黑麦草干物质产量的影响

氮肥对盐土和非盐土条件下多花黑麦草干物质产量的影响见表2。随着施氮量的增加，盐土不同刈割茬次干物质产量呈现倒“V”型，先显著增加后显著降低(P<0.05)，均以N2施氮组产量最高；非盐土不同刈割茬次干物质产量和干物质总产呈增加趋势，但N2和N3施氮组不同刈割茬次干物质产量和干物质总产均差异不显著(P>0.05)。相同施氮量的盐土干物质产量和干物质总产均显著低于非盐土(P<0.05)。

随着施氮量的增加，盐土和非盐土第1茬草干物质产量的增产幅度呈现出倒“V”型，均以N2的增产幅度最大，分别为102.08%和106.08%；盐土N2和N3施氮组第2茬干物质产量和两茬干物质总产的增产幅度分别高于非盐土。盐土第2茬干物质产量和两茬干物质总产的增产幅度呈现出倒“V”型，均以N2最高，分别为206.62%和153.04%，非盐土第2茬草干物质产量与两茬草干物质总产的增产幅度则持续增加，相同施氮量时，盐土的第2茬草与两茬草总产的增产幅度均高于非盐土。

2.2 氮肥应用对盐土和非盐土不同茬次多花黑麦草饲草品质的影响

随着施氮量的增加，第1茬草各施氮组间盐土与非盐土干物质含量差异均不显著(P>0.05)，而第2茬草对照组的盐土与非盐土的干物质含量均显著高于N3(P<0.05)(图1)。盐土与非盐土相同施氮量的第2茬草干物质含量均显著高于第1茬草(P<0.05)(图1)。随着施氮量的增加，盐土与非盐土两次刈割的多花黑麦草的叶茎比呈上升趋势，盐土第1茬草各施氮组间的差异不显著(P>0.05)，而非盐土则差异显著(P<0.05)；盐土第2茬草的对照显著低于其他施氮组(P<0.05)，非盐土的N2和N3则均显著高于对照和N1(P<0.05)。盐土与非盐土第1茬草相同施氮量的叶茎比均显著高于第2茬草(P<0.05)，而盐土条件下同茬次同施氮组的叶茎比均低于非盐土(图1)。

图1 氮肥应用对盐土和非盐土多花黑麦草饲草品质的影响Fig.1 Effect of application N on qualities of Italian ryegrass in saline soil and non-saline soil不同小写字母表示在P<0.05水平差异显著，下同。Different lowercase letters mean significant differences at P<0.05 level. The same below.

随着施氮量的增加，盐土与非盐土两次刈割的多花黑麦草CP含量呈上升趋势，在施氮量达N2后，盐土条件下两茬草的CP含量相对于非盐土条件下的增加幅度减缓，非盐土条件下各施氮组两次刈割的CP含量均差异显著(P<0.05)。施氮量相同时盐土与非盐土第1茬草的CP含量均分别高于第2茬草。施氮量对盐土和非盐土条件下多花黑麦草的IVDMD影响相对较小，盐土与非盐土第1茬草各施氮组IVDMD差异均不显著(P>0.05)，第2茬草对照组的IVDMD均显著低于各施氮组(P<0.05)；盐土与非盐土第2茬草相同施氮量的IVDMD均分别显著低于第1茬草(P<0.05)，同茬次同施氮组盐土条件下的IVDMD均低于非盐土(图1)。

非盐土条件下不同茬次的各施氮组间多花黑麦草NDF含量差异均不显著(P>0.05)，而随着施氮量的增加，盐土条件下第1茬草的NDF含量呈增加趋势，第2茬草的对照组显著高于各施氮组(P<0.05)，盐土与非盐土第1茬草相同施氮量的NDF含量均显著低于第2茬草(P<0.05)，而盐土条件下同茬次同施氮组的NDF含量均高于非盐土。随着施氮量的增加，盐土和非盐土两茬草的NSC含量呈显著下降趋势(P<0.05)，盐土第2茬草对照组的NSC含量最高，而盐土和非盐土第2茬草相同施氮量下的NSC均呈现低于第1茬草的趋势(盐土条件下第1茬CK除外)，非盐土第1茬草相同施氮量NSC含量高于盐土，而且随着施氮的增加差异变大；而非盐土第2茬草相同施氮量NSC含量与盐土差异变小(图1)。

NSC的主要成分是可溶性碳水化合物(WSC)和淀粉。随着施氮量的增加，盐土和非盐土第1茬草的WSC含量呈显著下降趋势(P<0.05)，而第2茬草的变化趋势为降-升-降，在N2时WSC含量显著上升(P<0.05)，之后显著下降(P<0.05)(图2)。随着施氮的增加，盐土和非盐土两茬草的淀粉含量呈显著下降趋势(P<0.05)，盐土第2茬草对照组的淀粉含量最高，而盐土和非盐土第2茬草各施氮组的淀粉含量呈现低于第1茬草的趋势，盐土条件下同茬次同施氮量的淀粉含量均高于非盐土(第1茬盐土N3除外)。

图2 氮肥应用对盐土和非盐土多花黑麦草的WSC含量和淀粉含量的影响Fig.2 Effect of application N on water-soluble carbohydrate contents and starch contents of Italian ryegrass in saline soil and non-saline soil

2.3 氮肥对盐土和非盐土不同茬次多花黑麦草可消化干物质产量的影响

氮肥对盐土和非盐土条件下多花黑麦草可消化干物质产量的影响见表3。随着施氮量的增加，盐土不同刈割茬次可消化干物质产量和可消化干物质总产呈现出倒“V”型，先显著增加后显著降低(P<0.05)，均以N2施氮组产量最高；非盐土第2茬可消化干物质产量和可消化干物质总产呈增加趋势，第1茬N2施氮组比N3略有升高，非盐土不同刈割茬次可消化干物质产量和可消化干物质总产的N2施氮组和N3均差异不显著(P>0.05)。相同施氮量的盐土可消化干物质产量均显著低于非盐土(P<0.05)。

随着施氮量的增加，盐土和非盐土第1茬多花黑麦草可消化干物质产量的增产幅度呈现出倒“V”型，均以N2的增产幅度最大，分别为100.84%和115.75%。盐土可消化干物质产量与可消化干物质总产的增产幅度呈现出倒“V”型，均以N2最高，非盐土第2茬可消化干物质产量与可消化干物质总产的增产幅度则持续增加，相同施氮量时，盐土的第2茬可消化干物质产量与可消化干物质总产均高于非盐土。

3 讨论

3.1 施氮对盐土和非盐土多花黑麦草粗蛋白和糖分等的影响

本研究中盐土和非盐土施氮组的CP含量显著高于对照(P<0.05)，且随着施氮量的增加CP含量持续升高；随着施氮量的增加，盐土和非盐土施氮组的NSC含量显著低于对照组(P<0.05)，且随着施氮量的增加持续下降(图1和2)。董臣飞等[12]研究发现，不同地点采样的多花黑麦草的粗蛋白和可溶性糖含量显著负相关。这符合作物得氮减糖的一般规律，原因可能是碳氮代谢存在互相制约的关系。光合碳代谢为氮代谢提供能量和碳架，氮素代谢同碳素代谢竞争光反应生成的同化力及其代谢的中间产物[13]。施氮促进叶片生长及叶量的增加，增加了叶片叶绿素等粗蛋白成分，却因为旺盛的氮素代谢减少了非结构性碳水化合物在植株的积累，造成WSC含量下降的情况。

饲草中的NSC尤其是WSC含量对饲草的青贮品质非常重要[14-15]。WSC为乳酸菌提供发酵底物，促进发酵进程，但是粗蛋白含量对青贮品质的作用不显著，但因高蛋白低糖分现象的存在，使得高蛋白含量的多花黑麦草中糖分含量低，不利于快速形成稳定的青贮环境，而在青贮料pH值达到稳定前由于牧草中蛋白酶的作用，使牧草真蛋白被分解为肽、游离氨基酸及氨的过程。甚至高的粗蛋白含量会造成青贮中蛋白的分解，产生大量的非蛋白氮，降低牧草青贮品质[16]。因此在沿海滩涂种植多花黑麦草施氮，虽然牧草产量和CP含量显著提高，但含糖量下降幅度较大，不利于青贮利用，更适宜青饲或调制干草。

通过不同土壤条件多花黑麦草饲用品质的比较发现，盐土条件下多花黑麦草的IVDMD低于非盐土、NDF含量则高于非盐土试验组(图1)。这可能是由于滩涂地存在不同程度的盐离子胁迫，促使植株进行补偿性代谢，消耗了细胞内更多的可溶性糖等物质，从而使纤维素、木质素等植株支撑结构的物质含量相对上升，进而导致干物质消化率下降。

3.2 施氮对多花黑麦草产量的影响及不同土壤条件下的效果差异

本研究发现盐土和非盐土施氮组的牧草干物质产量增加显著高于对照组(P<0.05)。盐土第1茬草干物质产量、可消化干物质产量及干物质产量总和、可消化干物质产量总和均以施氮量200 kg/hm2最高，且各施氮量间差异均显著(P<0.05)(表2和3)。非盐土干物质产量和可消化干物质产量则一直增加。盐土和非盐土同一施氮量下，第2茬干物质产量和可消化干物质产量均高于第1茬(盐土对照除外)。因此施氮对多花黑麦草产量的提升主要表现在对第2茬草的产量影响上，氮肥效果更加促进了第2茬草的叶片生长，提高了干物质产量。

在盐土和非盐土上施用相同的氮肥对多花黑麦草的增产改质效果存在显著差异。相同施氮量非盐土条件的单次干物质产量、干物质总产量及可消化单次干物质产量、可消化干物质总产量均显著高于盐土(P<0.05)，非盐土和盐土在施氮量150 kg/hm2时的干物质总产量分别为7168.8和6635.2 kg/hm2，可消化干物质产量分别为5377.77和4525.51 kg/hm2。相对其他施氮组，N2的两者干物质产量和可消化干物质产量差距最小。从中可以看出不同的土壤条件造成了氮肥利用效率差异，盐分胁迫和水分胁迫一样，降低作物的光合速率、气孔导度和蒸腾速率[17]，从而导致作物吸氮量降低[18]。

作物的产量和品质与施肥量存在函数关系。开始施用限制因子肥料时，植物生长量曲线上升较快，常出现肥效递增阶段，随着施肥数量增加，逐渐脱离相对最小状态，生长量继续上升，但单位肥料的增产量逐渐减少，于是出现了肥效递减阶段，继续增施肥料，生长量将达到极限，若再盲目施肥，则产生毒效。顾洪如等[19]研究表明3次刈割的多花黑麦草干物质总产量和可消化干物质总产量以追施氮300 kg/hm2最高，极显著高于对照和追施氮150 kg/hm2(P<0.01)，当追施氮450 kg/hm2以后差异不显著(P>0.05)。陈远学等[20]研究表明饲草玉米(Zeamays)生物量随施氮量增加而增加，并在施氮量180 kg/hm2时达最大，相比对照增加23.8%，然后在施氮量240 kg/hm2时开始一定下降。从本研究氮肥利用效率来看，追施氮不超过150 kg/hm2时，盐土第2茬草干物质产量、可消化干物质产量及干物质产量总和、可消化干物质产量总和的增加幅度均高于非盐土，当追施氮超过150 kg/hm2时，盐土的氮肥利用效率下降，而非盐土仍然呈递增趋势。造成这种差异的原因与非盐土和盐土的理化性状差异密切相关。盐土土壤有机质含量和有效氮含量极显著低于非盐土，所以施氮效果非常明显，当施氮超过200 kg/hm2时，由于盐土pH值较高，钠、镁离子含量较高。在这种盐渍化土壤上氮肥的氨挥发损失较非盐渍化土壤更为严重[21]，造成氮效力下降，增产效果明显下降。

4 结论

施氮对盐土和非盐土种植多花黑麦草饲草产量和品质的效率存在显著差异：盐土条件下多花黑麦草的IVDMD，CP和NSC含量低于非盐土，且第1茬草高于第2茬；但NDF含量高于非盐土，且第2茬草高于第1茬；DM显著高于非盐土，且第2茬草高于第1茬；CP含量随着施氮量的增加而增加，而NSC含量随着施氮量的增加而降低，而作为NSC主要组分的淀粉含量在盐土条件下的含量高于非盐土。施氮量较少时(≤150 kg/hm2)，盐土氮的利用效率高于非盐土，当施氮量较高时，盐土氮的利用效率则低于非盐土。

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Comparison of the effects of nitrogen fertilizer on the yield and feeding quality of Italian ryegrass (Loliummultiflorum) in saline and non-saline soil

XU Neng-Xiang, DONG Chen-Fei, DING Cheng-Long, CHENG Yun-Hui, ZHANG Wen-Jie, GU Hong-Ru*

InstituteofLivestockScience,JiangsuAcademyofAgriculturalSciences，Nanjing210014,China

This study investigated the effects of nitrogen fertilizer on the forage yield and quality of Italian ryegrass (Loliummultiflorum) in saline soil and non-saline soil conditions. The experiment was carried out at Jinhai Farm, Liuhe Experiment Station, Jiangsu Academy of Agricultural Sciences, Nanjing, Jiangsu Province. Nitrogen fertilizer treatments were; N0(Control), N1(100 kg/ha), N2(150 kg/ha) and N3(200 kg/ha). Pasture was sampled at the stem elongation (first cut) and heading stages (second cut) and assessed for yield and quality related straits. The results indicated that the effects of nitrogen on grass yield and forage quality in saline soil and non-saline soil were different; yield and quality of Italian ryegrass in non-saline soil were better than those in saline soil.Invitrodry matter digestibility (IVDMD), crude protein (CP) and nonstructural carbohydrates (NSC) content of Italian ryegrass in non-saline soil were higher than those in saline soil, and higher from the first cut than the second cut. The CP content increased with increasing nitrogen application while NSC content decreased with increasing nitrogen. Starch content from saline soil was higher than non-saline soil. TheIVDMD of nitrogen treatments was higher than that of the control but there were no differences between nitrogen treatments. The neutral detergent fiber (NDF) content of Italian ryegrass in saline soil was higher than that in non-saline soil and higher in the second cut than the first. Dry matter (DM) of Italian ryegrass in saline soil was significantly higher than that in non-saline soil, and that of the second cut higher than the first. The forage yield in non-saline soil was higher than that of saline soil, and that of the second cut higher than the firs. Grass yield increased with increasing nitrogen fertilizer but yield responses to nitrogen were in saline soil were higher than that in non-saline soil.

Italian ryegrass; nitrogen application; grass yield; feeding quality; saline soil; non-saline soil

10.11686/cyxb2016027

http://cyxb.lzu.edu.cn

2016-01-20；改回日期：2016-04-28

公益性行业(农业)科研专项(201303061)和国家牧草产业技术体系项目(CARS-35-31)资助。

许能祥(1976-)，男，江苏句容人，助研，硕士。E-mail: xunengxiang97@aliyun.com*通信作者Corresponding author. E-mail: guhongru@aliyun.com

许能祥, 董臣飞, 丁成龙, 程云辉, 张文洁, 顾洪如. 盐土和非盐土施氮对多花黑麦草增产改质效果差异的比较. 草业学报, 2016, 25(11): 115-123.

XU Neng-Xiang, DONG Chen-Fei, DING Cheng-Long, CHENG Yun-Hui, ZHANG Wen-Jie, GU Hong-Ru. Comparison of the effects of nitrogen fertilizer on the yield and feeding quality of Italian ryegrass (Loliummultiflorum) in saline and non-saline soil. Acta Prataculturae Sinica, 2016, 25(11): 115-123.