沼液对越冬期王草生产性能和品质的影响

蔺红玲，韩建成，江汉青，张华林，贾汝敏，汪 春，周汉林，江 杨，李海亮，陈永辉，张秋炎

（1. 中国热带农业科学院湛江实验站，广东 湛江 524091；2. 中国热带农业科学院南亚热带作物研究所，广东 湛江 524091；3. 广东海洋大学，广东 湛江 571101；4. 中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所，海南 儋州 571737）

王草(Pennisetum sinese)又名皇竹草、巨象草、杂交狼尾草等，属禾本科狼尾草属多年生牧草。热研4号王草是20世纪初由中国热带农业科学院培育出来的优良饲草品种之一，是由美洲狼尾草和珍珠粟杂交育成的禾本科多年生牧草，具有高产、优质和抗逆性强等特点，素有“草中之王”的美誉。一般株高1.5～3.8 m，年可刈割8次以上，每亩年产鲜草15 000～25 000 kg（约合225～375 t·hm-2)，适于广东、广西、海南等长江以南地区种植，是牛、羊、兔等草食动物的优质牧草料之一[1-3]。

热研4号王草最适的生长温度为25～35 ℃，10～20 ℃生长缓慢，8 ℃以下生长受抑制[4]。由于中国南方冬季气温下降，加之雷州半岛土地多属红土壤类型，多雨引起土壤风化和强烈的淋溶作用，引起土壤贫瘠[5]，造成冬季王草生长缓慢，产草量下降，导致了冬季饲草料短缺问题，已经严重制约了南方草地畜牧业的发展。

沼液是畜禽粪便厌氧发酵后的残留液，富含有机质、氮、磷和钾等营养物质，其中，羊粪沼液中氮、磷和钾等含量位于所有畜禽粪便沼液之首，氮含量高达730.45 g·kg-1[6-8]。有研究表明，施肥猪粪沼液对玉米(Zea may)生长具有促进的作用[9]，鸡粪沼液含有丰富的氮磷钾和有机质，可培育微藻，产生大量的生物质[10]。畜禽沼液可以增加牧草中的氮磷钾的积累量，显著提高牧草的品质[11-12]。但关于羊粪沼液对冬季牧草的生产性能及品质的影响少有报道。本研究以热研4号王草为材料，分析沼液对越冬期王草生产性能及品质的影响，以期为热研4号王草越冬、优质栽培和羊粪沼液资源化利用提供科学依据，同时可有效缓解中国南方冬季牧草季节性饲草短缺和沼液随意排放造成的资源浪费和环境污染等问题。

1 材料与方法

1.1 试验材料

热研4号王草和羊粪沼液，由中国热带农业科学院湛江实验站草畜一体化综合试验基地提供；无机肥为尿素(总氮 ≥ 46%)，购自安徽六国化工股份有限公司。

沼液制作过程：采用中国热带农业科学院湛江实验站草畜一体化试验基地生产的羊粪，通过自动刮粪机将羊粪收集至沼液池，加水稀释，充分搅匀后发酵。发酵过程中采用中温发酵，发酵时间为正常产气 90 d，充分发酵后，抽取上层发酵液体即可得到羊粪沼液，并取上层发酵液体500 mL送检测。经测定其营养成分为：全氮1.23 g·kg-1、全磷0.45 g·kg-1、全钾0.52 g·kg-1、铁1 025.10 mg·kg-1、锰 12.50 mg·kg-1、铜 3.15 mg·kg-1和锌 8.9 mg·kg-1，其pH为7.15。

1.2 试验区概况

试验区位于广东省湛江市麻章区湖秀新村，地理位置在 109°31'－110°55' E、20°00'－21°35' N；受海洋性气候调节，空气湿度大，夏季高温多雨，冬季无严寒，春季温暖潮湿；年均日照时数达1 417～1 802 h，年均降水量为1 417～1 802 mm，年均气温为23 ℃，有着丰富的光热资源，年积温为8 309～8 519 ℃·d。试验区土壤类型性质及试验期间月平均温度和月平均降水量如表1和2所列。

表1 试验地土壤理化性质Table 1 Physical and chemical properties of the soil in the test site

表2 2017年11月至2018年2月月均降水量和月均温度Table 2 Monthly average precipitation and temperature from November 2017 to February 2018

1.3 试验设计

本试验于2017年11月-2018年2月在中国热带农业科学院湛江试验站综合试验基地进行。试验采用单因素设计方法，共设2个追肥条件和1个空白对照，即施羊粪沼液(A1)、施尿素(A2)和不施肥(CK)；每个处理3个重复，每个重复区面积为3 m ×3 m，共9个试验小区。试验小区选择行间距相近、生长均匀良好的王草种植区域，每个小区周围设计有隔离带。试验期为80 d，每隔40 d刈割一次，共刈割两次，刈割时间分别为2018年1月1日和2018年2月9日。试验期间，用喷管每5 d浇一次水，确保各处理组的施水量充足且一致。每次刈割返青后王草高度达20 cm施肥一次。施肥量按羊粪沼液 166.67 t·hm-2， 尿 素 按 585.0 kg·hm-2施 入[13-15]，并定期进行除草。

1.4 试验指标测定方法

在试验小区内随机选取1 m × 1 m面积区域做标记，在距离地面5 cm处进行刈割称重，即为鲜草重；将鲜草混合均匀后随机抽取200～500 g的鲜草，在105 ℃杀青1 h，然后在65 ℃下烘干直至恒重，称重即为王草干重(本试验一共烘48 h王草达到恒重状态)；计算鲜干比。

株高测定采用定株法，每7 d测定一次，连续测80 d。每组随机选择15株作好标识，先测定基础株高(刈割高度为距离地面5 cm)，当牧草长到刈割期时测定生长速度。

粗蛋白(crude protein, CP)的采用凯氏法测定，具体步骤按照GB/T6432-94《饲料中粗蛋白测定方法》进行操作。粗脂肪(ether extract, EE)采用索氏提取法测定，具体步骤参照GB/T6433-2006《饲料中粗脂肪测定方法》。粗灰分(Ash)采用灼烧法测定，具体步骤参照GB/T6438-2007《饲料中粗灰分测定方法》。粗纤维(crude fiber, CF)用酸碱消煮法，具体步骤参照GB/T6434-2006《饲料中粗纤维的测定-过滤法》。干物质采用烘箱烘干法。鲜草水分含量=(鲜草烘干前的质量-鲜草烘干至恒重后的质量)/鲜草烘干前的质量 × 100%；无氮浸出物(nitrogen free extract, NFE)的含量=100%-粗蛋白的含量-粗灰分的含量-粗纤维的含量-粗脂肪的含量-水分。

1.5 数据处理

试验数据用Excel 2010进行分析统计，用SAS 9.0软件的ANOVA程序，进行了方差分析，结果以“平均值 ± 标准差”表示；各组数据的结果差异显著性用Duncan氏法分析比较，显著性水平为0.05。

2 结果

2.1 施肥条件对冬季王草生产性能的影响

2.1.1 施肥条件对冬季王草鲜干比的影响

传统的基础护理学实训教学采用分章节、分项目教学形式，学生练习时多是各自为政，只要自己动手会做就可以了。而学生今后走上临床工作岗位，抢救、治疗病人等工作多以团队形式开展，这种传统的基础护理学实训教学模式培养出来的学生，团队协作能力尤显不足。

冬季王草经过不同追肥处理后，第1次刈割后A1组的鲜重和干重显著均高于A2组和CK组(P＜ 0.05)；第2次刈割后A1组的鲜重和干重低于CK，鲜重高于A2组，且3组的鲜重差异显著(P＜ 0.05)；

A1组鲜干比相对于CK均得到了的改善，两次刈割后的A1组鲜干比分别为3.17和3.84，均显著低于同期A2和CK(P＜ 0.05)；同期A2与CK的鲜干比差异不显著(P＞ 0.05)(图1)。由此可知，施羊粪沼液可以显著降低王草的鲜干比，提高王草的产量，而施氮肥的效果不明显。

2.1.2 施肥条件对冬季王草株高、增长率和茎叶比的影响

不同施肥处理对越冬王草的株高、生长速度和增长率均产生了影响(表3)。两次刈割后同期王草A1组的株高和生长速度均显著高于A2组与CK(P＜0.05)，且第1次刈割的A2与CK差异显著(P＜ 0.05)，第二次刈割的A2与CK差异不显著(P＞ 0.05)。第1刈割王草各处理组的茎叶比差异不显著(P＞ 0.05)。第2次刈割后王草的各处理组茎叶比差异也不显著。同一水肥条件下，第1次刈割后试验组的茎叶比均显著高于第2次刈割后的(P＜ 0.05)。

图1 不同水肥条件对冬季王草产量和鲜干比的影响Figure 1 Effect of different fertilizer treatments on king grass yield and fresh to dry ratio in winter

2.2 施肥条件对冬季热研4号王草品质的影响

沼液追肥可有效提高越冬期热研4号王草的CP和EE含量。两次刈割后的 A1组的 CP 和 EE 含量显著高于 CK 和 A2组 (P＜ 0.05)，第一次刈割的A2组 CP 含量显著高于 CK (P＜ 0.05)，第二次刈割的A2组 CP 含量高于 CK，但差异不显著 (P＞ 0.05)；两次刈割的A2组EE含量显著低于A1组和CK(图2)。

不同水肥条件对两次刈割的热研4号王草的CF含量也产生了不同的影响(图2)。与CK相比，A1组和A2组的CF含量显著降低(P＜ 0.05)；说明施肥可以显著降低热研4号王草CF的含量；第1次刈割的A2组的CF含量显著低于A1组的含量(P＜ 0.05)；且随着1月份气温的降低，第二次刈割的A1组王草CF显著低于CK组。

与CK相比，两次刈割的A1和A2组的Ash含量均有所降低，第1次刈割的A1组显著高于A2组(P＜ 0.05)，第2次刈割的A1组和A2组差异不显著(P＞ 0.05)(图2)。说明施沼液和尿素均可降低越冬期王草中Ash的含量。

表3 施肥条件对冬季王草株高、增长率和茎叶比的影响Table 3 Effect of different fertilizer treatments on overwintering king grass height, growth rate, and stem/leaf ratio

图2 不同施肥条件对王草营养成分的影响Figure 2 Effect of different fertilizer treatments on the nutritional components of king grass

3 讨论

3.1 不同水肥条件对冬季热研4号王草鲜干比和茎叶比的影响

鲜干比是衡量牧草产量的一个重要的指标，鲜干比越低，说明牧草中干物质含量越高，营养物质的含量越高，牧草的产量也就越高。有研究发现单纯的氮肥对提高王草产量和鲜干比差异并不显著。但N、P、K肥三者配施，有辅助协同作用，能提高王草的产量[16]。沼液中除含有上述营养元素外，还含有丰富的Ca、Mg等离子，更能够促进牧草的生长。本研究通过对越冬期热研4号王草追加不同种类的肥料，发现沼液可以显著降低鲜干比，提高冬季王草的产量。此结论与沼液追肥王草、小麦(Triticum aestivum)和水稻(Oryza sativa)等可以提高产量的研究一致[17-19]。这可能是由于沼液改善了红土壤环境、有效促进了冬季王草对营养物质的吸收，从而提高了王草产量。本研究表明，单纯的氮肥对提高冬季王草产量不明显，其鲜干比与对照相比，差异不显著，这可能与冬季气温降低，王草生长较为缓慢有关，关于这方面的机制还需进一步深入研究。

3.2 不同水肥条件对热研4号王草株高、增长率和茎叶比的影响

生长速度是单位时间内植物生长高度，反映牧草生长的快慢程度。本研究发现对越冬期王草施肥可以提高其株高、增长速度和增长率，但是随着1月份气温的大幅度下降，沼液使其增长速度和株高增加更加明显。这与沼液可促进植物光合作用，加快植物生长有关[20]，这也可能是由于沼液提高了土壤中硝氮的含量[21]，进而提高了王草的株高、增长速度和增长率。

本研究发现不同施肥条件对同期冬季王草的茎叶比影响不大，由于受气温变化的影响，第2次刈割时的株高显著低于第1次刈割，第2次刈割的茎叶比显著低于第1次，这与陈勇等[22]的研究结果一致，即茎叶比受施肥条件影响较小，但与刈割高度有关，刈割株高越低，茎叶比越低，易于被动物消化利用的叶片部分就会越多。

3.3 不同水肥条件对热研4号王草的品质的影响

CP、CF、EE、Ash和NFE含量决定了牧草的品质。CP和EE是评价牧草品质的两项重要指标，高蛋白低纤维是优质牧草的标志[23]。有研究显示，添加沼液对生菜(Lactuca sativavar.ramosa)生长无不良影响，可显著提高生菜可溶性糖浓度，降低硝酸盐浓度，家禽沼液可替代50%用于水培生菜生产的矿肥，补充沼液中缺乏的营养物质，特别是镁[24-25]。羊粪沼液中丰富的营养成分、有机质和微生物，可以更好地改善冬季王草的生产性能，提高王草的品质。本研究发现，沼液显著增加了越冬期王草CP和EE的含量，降低了CF、Ash和NFE的含量，提高了王草的品质；在试验期间，1月份气温大幅度下降，导致王草生长缓慢，第2次刈割时王草仍处于较为幼嫩的时期，株高较第1次刈割时偏低，所以同一试验组的王草较第1次刈割时的NFE和CF的含量显著降低，鲜草水分、Ash和CP含量显著增加，这与郭孝等[26]研究结论一致，即王草的CP、Ash和鲜草水分含量随着刈割高度的增加而降低，而CF和NFE含量则随着刈割高度的增加而增加。

施沼液肥和尿素均可以显著提高越冬期王草CP含量，但是沼液肥对提高越冬期王草CF和EE量的效果更加显著。这也与有关学者的研究[27-28]一致，首先羊粪沼液中含有大量的氮，能刺激植物的生长，尤其能促进分蘖及新生组织发育，氮还可作为蛋白质合成的原料，促进王草蛋白质的合成；其次羊粪沼液中含有一定量的磷，可加快王草蛋白质合成的速率；沼液中的矿物质元素，可作为酶的活性中心或辅酶因子，影响王草的代谢过程；加之沼液中的大量微生物可有效改善土壤理化性质[29]，从而促进王草对土壤营养物质的吸收作用。单纯施加氮肥也可以提高CP的含量，但是与对照组相比，效果不显著。这与侯力维[30]研究发现肥料配施效果优于单施的研究结果一致。有关沼液可以降低越冬期王草CF含量以及引起Ash含量变化还有待于进一步深入研究。

总之，追肥羊粪沼液可以显著提高王草的品质，且优于施氮肥组。羊粪沼液中丰富的营养成分、有机质和微生物，可以更好地改善冬季王草的生产性能，提高王草的品质，保证王草顺利越冬，从而有效的缓解南方地区的草畜矛盾，促进该地区畜牧业健康高效绿色发展。

4 结论

越冬期王草经过沼液处理，其鲜干比明显降低，株高、生长速度和增长率均增加，茎叶比无显著变化；粗蛋白和粗脂肪显著升高，粗纤维、无氮浸出物和粗灰分显著降低。总之，沼液可以有效提高热研4号王草的生产性能，改善越冬期王草的品质，本研究结果将为雷州半岛高产量、高蛋白的越冬期热研4号王草种植提供指导意义，为雷州半岛畜牧业的快速发展提供了饲草保障。