氮磷肥对扁穗雀麦鲜草产量和蛋白质含量的影响
2017-07-13田宏邵麟惠熊军波
田宏 邵麟惠 熊军波
摘要：采用二次通用旋转组合设计，研究氮磷肥对江夏扁穗雀麦（Bromus cartharticus Vahl.）鲜草产量和蛋白质含量的影响。结果表明，氮肥的影響作用大于磷肥，且差异达极显著水平（P<0.01）。随着施氮量的增加，鲜草产量表现为增加趋势，但在不同的施量水平下增加幅度略有不同；对于粗蛋白质含量而言，施氮量在108.7～434.8 kg/hm2之间表现为增加，之后随着施肥量的增加蛋白质含量降低。磷肥对江夏扁穗雀麦鲜草产量有增加作用，但影响差异不显著。磷氮肥对江夏扁穗雀麦粗蛋白质含量存在互作，当处于低氮水平时，增施磷肥可促进其蛋白质含量增加，但在中、高氮水平下则表现为先增后减的趋势。综合考虑产量和品质，江夏扁穗雀麦施氮量以中等水平为宜（217.4～434.8 kg/hm2），而施少量磷肥（250.0 kg/hm2）可与氮素共同改善牧草品质。
关键词：氮磷肥；扁穗雀麦（Bromus cartharticus Vahl.）；鲜草产量；蛋白质含量
中图分类号：S54 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2017）11-2100-05
DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2017.11.027
Abstract： The effects of nitrogen and phosphorus fertilizer on fresh yield and portion content of Bromus cartharticus Vahl. cv. Jiangxia was studied by using quadratic general rotary unitized design. The results showed that the influence of nitrogen fertilizer was greater than phosphate fertilizer and the difference was highly significant（P<0.01）. The fresh yield showed the trend of increasing with nitrogen fertilizer application， but the increasing rate was different. For the crude protein content， it showed the trend of increasing first within the nitrogen fertilizer application of 108.7 and 434.8 kg/hm2，then decreasing with the increasing of fertilizer. Phosphate fertilizer might promote the fresh yield， but the effect was not significant. The nitrogen and phosphorus fertilizer had interaction effect on the crude protein. When in low-nitrogen levels， increasing phosphorus fertilizer could promote protein content， but in middle and high nitrogen level， the trend presented increasing trend first and then decreasing. It suggested that the suitable nitrogen fertilizer was 217.4～434.8 kg/hm2 by comprehensively considered the yield and quality， and less phosphate fertilizer （250.0 kg/hm2） could be used to improve the forage quality.
Key words： Nitrogen and phosphorus fertilizer； Bromus cartharticus； Fresh yield； Portion content
扁穗雀麦（Bromus cartharticus Vahl.）属禾本科雀麦属越年生或短期多年生植物，在中国四川、贵州、湖北等地以散逸种广泛分布，适应性强、再生和分蘖能力好，是解决长江流域及以南地区冬春青绿饲料短缺的优良牧草[1]。当前，随着南方系列项目的实施，扁穗雀麦种植面积逐年增加，但生产中普遍存在重种植、轻管理的现象，尤其在施肥方面多以当地农作物为参照，难以发挥品种优势。
氮、磷是植物生长所必需的大量元素，也是植物许多重要化合物的组分，以多种途径参与体内的各种代谢过程，属限制植物生长的主要因子[2]。通常情况下，这些元素如单靠土壤提供有时远远不够，还需外界肥料输入，而合理配施各种肥料不但可提高牧草产量，还可改善其品质[3-6]。截至目前，关于增施肥料对扁穗雀麦影响的研究寥寥无几[7，8]，而氮磷互作对其品质影响的研究尚未见报道。为指导种植企业或养殖户科学种植管理，消除经验性施肥（以小麦或水稻等农作物施肥为标准）和盲目认为增施氮肥越多越好的误区，本试验以江夏扁穗雀麦为供试材料，采取二次通用旋转组合设计，研究不同氮磷施肥水平对其鲜草产量和粗蛋白质含量的影响，以期为扁穗雀麦在实际生产中的高效种植利用提供科学依据。
1 材料与方法
1.1 试验地概况
试验地位于湖北省农业科学院畜牧兽医研究所试验基地，东经114°10′，北纬30°18′，海拔31 m，亚热带湿润季风气候，属江汉平原区。年均温16.7 ℃，年降水量1 277 mm，无霜期210～250 d。土质为丘陵黄壤，瘠薄，黏性重。pH 5.6，呈酸性，有机质1.86%，碱解氮91.8 mg/kg，有效磷20.0 mg/kg，有效钾128 mg/kg。
1.2 试验材料
试验材料为江夏扁穗雀麦（Bromus cartharticus Vahl.cv. Jiangxia），湖北省农业科学院畜牧兽医研究所选育，2012年通过国家草品种审定委员会审定，登记号为445。
1.3 试验设计
试验运用二因素（氮肥、磷肥）二次通用旋转组合设计，各因素上下限及零水平设计见表1。试验时按氮磷含量换算成尿素（N含量46%）和过磷酸钙（P2O5含量12%）施量。播前施750 kg/hm2石灰，旋耕后耙平待播。按设计共13个处理，3次重复，小区面积6 m2（3 m×2 m），间距50 cm，播种量30.0 kg/hm2，行距25 cm，播种时间2013年9月20日，磷肥于播种时全部施入条播的沟内，氮肥50%作为基肥施入，其余分两次作为追肥施用。
1.4 测定方法
当植株高度为50～60 cm时进行刈割，留茬高度5～8 cm，产草量包括第一次刈割产量和再生草产量，因长江流域及以南地区冬春季对牧草的利用以鲜草为主，为此仅对鲜草产量进行了统计分析。同時，对第一茬草样采用Tecator1030型全自动凯式定氮仪测其粗蛋白质含量。
1.5 数据分析
采用DPS v7.05数据处理软件进行二次通用旋转组合试验设计，以鲜草产量和粗蛋白质含量为评价指标，建立数学模型，对试验数据进行方差分析和相关性分析。
2 结果与分析
2.1 数学模型的建立与检验
江夏扁穗雀麦在各处理下鲜草产量和株高见表2。由表2可见，多次刈割中第一茬鲜草产量最高，随后两茬逐渐降低。在前两茬鲜草产量中，高氮处理下（处理1，处理2和处理6）整体较其他处理产量高；但在第三茬时，各处理间差异不大。
依据试验设计的纯氮和纯磷量，转化为施用的尿素和过磷酸钙量，根据二次通用旋转组合设计试验方案利用DPSv7.05数据处理软件对各处理下的鲜草总产量及第一茬牧草风干样的粗蛋白质含量进行分析，结果见表3。得到二次回归模型：Y1=56 525.95+5 909.27X1+1 968.73X2+2 493.94X12+734.30X22-1 040.77X1X2，根据试验结果进行方差分析，结果见表4。由表4可知，Y1回归方程失拟检验F1=3.88 017
以第一茬鲜草为样品，对其风干样粗蛋白质含量进行分析，得到二次回归模型：Y2=21.10+2.29X1-0.17X2-1.17X12+0.14X22-0.96X1X2，根据结果进行方差分析，见表5。由表5可知，Y2回归方程失拟检验F1=3.166 54
2.2 单因素效应分析
由试验结果得知，在氮磷肥互作中，对于江夏扁穗雀麦鲜草产量和粗蛋白质含量而言，均与氮肥施用量表现为正相关，且差异达极显著水平，P值分别为0.003 2和0.000 1，为此在单因素效应分析中，只分析氮肥与鲜草产量和粗蛋白质含量的关系，结果见图1和图2。
由图1、图2可知，施氮肥对江夏扁穗雀麦的鲜草产量影响较大，随着施氮量的增加，鲜草产量整体表现为增加的趋势，但在不同的施量水平上，增加的幅度略有不同。尿素施量108.7～217.4 kg/hm2时，鲜草产量增加幅度在2.5%左右，随着施量的继续增加（217.4～434.8 kg/hm2），产量急剧上升，但当施氮量达543.5 kg/hm2以上时，产量又缓慢增加（2.0%左右）。对于江夏扁穗雀麦第一茬风干样的粗蛋白质含量而言，增施氮肥可显著提高其含量，在编码水平-1.414～1之间，随着氮肥施量的增加，其粗蛋白质含量逐渐增加，在编码为1时达最高值，之后再增加氮肥施量，其粗蛋白质含量则表现为降低的趋势。
2.3 交互效应分析
由表4和表5可知，氮磷肥配施对江夏扁穗雀麦鲜草产量不存在交互作用，但对其粗蛋白质含量存在交互作用且达显著水平（P<0.05），因此对此互作的因素进行了效应分析，结果见表6。由表6可见，当X1处于-1.414、-1的低水平时，随着X2的增加其粗蛋白质含量表现出增加的趋势，但当X1处于中、高水平时，随着X2的增加其粗蛋白质含量表现为先增后减的趋势。对于X2来说，当其处于低水平施肥量时（-1.414～-1），随着氮肥施量的增加，其粗蛋白质含量逐渐增加；而在1、1.414的高水平下，随着X1施肥量的增加其粗蛋白质含量表现为下降的趋势。由此说明，在低氮前提下，扁穗雀麦粗蛋白质含量随着磷肥施用量的增加而增加；但在高氮水平下，扁穗雀麦粗蛋白质含量随着磷肥的增施表现为先增加后降低的趋势。同时，当磷肥施用量较少时，扁穗雀麦粗蛋白质含量随着氮肥施用量的增加而增加；但在高磷水平下，增施氮肥其粗蛋白质含量表现为降低的趋势。
3 讨论
3.1 氮磷肥施用对牧草产量的影响
牧草产量的高低是评价牧草利用价值的重要指标，通过合理施肥提高牧草产量已在多个草种上得以证明。本研究发现，增施氮磷肥可促进江夏扁穗雀麦鲜草产量增加，其中受氮肥的影响较大，差异达极显著水平（P<0.01）。在尿素施用量108.7～543.5 kg/hm2之间，随施氮量的增加，鲜草产量表现为增加趋势，但在不同的施量水平下其增加的幅度略有不同，这与其他学者对墨西哥类玉米、羊草、饲用黑麦的研究基本一致[9-11]。禾本科植物不具备固氮作用，生长发育所需的氮主要依靠根系从土壤中吸收，基施氮肥在一定限度内可促进植物生育前期茎蘖数和生物量的增加，而后期追肥则有利于茎蘖成穗[12]。在退化的天然草地，施肥能补充土壤速效养分，直接供给牧草营养需要[13]，增加草群密度、盖度和频度[14]，从而提高草地生态系统生产力。但当供氮水平超过限值时，植株吸收同化的氮素在营养器官中过度集中，则不利于产量的形成和营养物质的积累。与氮肥相同，磷肥也是植物生长发育不可缺少的营养元素之一，能促进氮素和脂肪代谢，提高植物对外界环境的适应性。本试验中，增施磷肥和氮磷互作对江夏扁穗雀麦鲜草产量均有促进作用，但均未达显著水平，这与舒健虹等[8]对“黔南”扁穗雀麦的研究结果相一致，说明对于扁穗雀麦鲜草产量而言，增施磷肥不如氮肥效果明显。
3.2 氮磷肥施用对牧草品质的影响
施肥不但影响牧草产量，还有利于改善饲草品质。本试验发现，江夏扁穗雀麦第一茬风干草样的粗蛋白质含量受氮肥影响较大，随着氮肥施用量的增加，其粗蛋白质含量逐渐增加，但当施用量超过434.8 kg/hm2时，其粗蛋白质含量表现为降低趋势；而磷肥对扁穗雀麦粗蛋白质含量的影响未达显著水平，但氮磷互作效应对江夏扁穗雀麦粗蛋白质含量的影响达显著水平（P<0.05），这与Davies[15]研究表明施入大量氮肥或氮磷钾配施通常可以使禾草蛋白质含量提高20%～30%，但施量过多则增幅减少、氮肥利用率降低的结果相一致。氮素的供应水平可使植物蛋白质代谢发生变化，从而提高子粒的蛋白质含量，改变蛋白质的组成[15]，这在玉米[17]和小麦[18]作物中也得到证明，
李晨[19]对豆科牧草达乌里胡枝子的研究也发现，适量的氮磷肥能促进其粗蛋白质的合成，其中氮肥对粗蛋白质含量的影响大于磷肥，但过量氮肥会抑制其对氮的吸收。
4 结论
综合考虑产量和品质，建议在种植扁穗雀麦时要遵循测土配方的原则，如土壤贫瘠则应进行氮磷肥配施，如果土壤不缺磷，且以收获鲜草为主，则施肥以氮素为主，施量以中等施氮水平（217.4～434.8 kg/hm2）较为适宜，但增施少量磷肥可与氮肥共同促进牧草品质的提高，施量以250.0 kg/hm2为宜。
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