不同施肥处理对谷稗生物量和品质的影响

王 艳，肖 洋

（黑龙江大学现代农业与生态环境学院，哈尔滨 150080）

0 引言

谷稗是一年生的禾谷类饲料养殖农作物，由于外形酷似稻谷，所以被称作为谷稗。谷稗是一种优质的的牲畜草料，植株高达1.9～2.5 m[1]，牧草质量属优良行列，是喂养牲畜的理想饲草之一，也是牧草中最好的饲料作物之一[2]。谷稗生长旺盛的特征是绝大多数牧草不能相比较的，茎秆上的叶片数目庞大，分蘖能力极具竞争力，生长旺盛，茎秆极为茂密粗大，草质极为柔软，口感比较爽口，营养不单一，能为牲畜提供足量的营养物质。茎干直立而粗大，叶子长而宽厚，颜色为深绿色或浅绿色。且谷稗干草和谷粒的粗蛋白、粗脂肪以及维生素的含量都较高于如栗、苞米等其他禾谷类植物[3-4]。谷稗的生长条件对土壤的品质要求并不严格，并且它对土壤中的盐和碱的能力也有很强大的抗逆性，所以在pH 5.5～6.6[5]的区域内也可种植谷稗，并且能很好的成长成粗大健康的样子。谷稗也很喜欢温暖气候条件，只有地面温度稳定在10℃以上时，种子才可以萌发生长；如果地面温度低于10℃时，谷稗便会停止生长生成。谷稗属于晚熟品种，谷稗的生育期为130天上下[4]。谷稗是家养草食性的牲畜、家禽、鱼类的优良牧草类口粮，它的营养非常丰富，适口性非常爽口[6]。在丰富饲喂类草种资源、推进草田轮作制度、豆科与禾本科牧草轮作等应用方面不仅拥有广泛的用途而且具有强大的弹性和灵活性[7]。

就目前研究状况来说，国内对牧草的研究比较广泛，从萌芽时期的开垦荒地到成长时期的推进牧区发展到现在快速发展时期的中国农业结构转型[8]，涉及了各类牧草的栽培和利用、不同种类牧草的生物量和品质的比较、牧草种子的发芽率、不同施肥处理对某种牧草的影响等。但是中国草种业的发展也受到了限制，其主要原因是由于新品种草种数量登记缓慢和专业化生产种子技术不成熟。毛培胜等[9]研究了关于中国北方牧草种子生产的限制因素，研究表明，牧草种子的生产被地域性、认证制度、收获加工和土地成本等因素所限制。尤其是牧草对气候条件和地域环境的特殊要求，牧草的品质也会被牧草种子的品质所影响，所以牧草种子的优良是牧草品质优良的基础。张兰芬等[10]研究了施肥水平对菊苣产量和品质的影响，综合各施肥水平得出，N3P3K2处理的菊苣具有较优良的品质且生物产量最高，所以该组施肥处理适用于生产实践。李小坤等[11]研究了施肥对于牧草的影响，指出针对不同的牧草采用不同的施肥处理具有重大意义。

在国外，牧草的研究也很广泛，其中也不乏关于生长环境对牧草产量和品质的研究，Martinez-Ghersa等[12]的研究则表明在土壤中的水势达到发芽要求后温度变化才能打破刚散播的稗草种子的休眠。还有Ryazantsev等[13]研究发现谷稗种子体内有参与生物胁迫天然免疫的物质。不论是国内还是国外，牧草对于人类来说都是不可缺少的，它们也许并不引人注目，但却是喂养家禽家畜不可或缺的优质饲料，不论是牧草的产量、品质，还是牧草本身含有的各种营养物质，都是挑选牧草的标准，上好的牧草也就能喂养出肉质鲜美的家畜。虽然谷稗在各个方面都不出众，但是却是最常见的牧草饲料，所以在谷稗上的研究也十分重要。不同的施肥处理方式可能会影响谷稗的生长环境的条件[14-15]，也可能会影响谷稗在生长过程中对营养物质的吸收，每一种施肥方式都可能会针对谷稗体内的某一种物质的含量来评判标准，稗草在生长发育阶段，仅仅从土壤里汲取自己所需要的营养物质是远远不够的，也需要人为补给的方式给他们补充所必需的物质，有些物质会促进另一些物质的吸收，当然，也有的物质会抑制别的物质被吸收，导致谷稗不能健康且强壮的生长，所以需要研究符合人们需求的营养物质怎样被更好的吸收利用，来提高谷稗的生物量和品质。

性状优良的谷稗更加有利于在牧草缺乏的情况下凸显出优势，能更好的被制作成饲料贮存起来，或者直接青贮[16]。而性状优良的谷稗包括了谷稗的生物量和品质，生物量是指植物的鲜重和干重之比的百分数含量，而品质则包括了更多的物质含量，比如植物体内的纤维含量，淀粉含量，粗脂肪含量或者蛋白质含量，而这些物质的含量是植物在生长过程中从外界环境吸收贮存的能量，只是他们各自的形态和功能不一样，所以在植物体内所执行的任务就有了区别，比如纤维含量与牲畜采食时的适口性有关，蛋白质、脂肪和淀粉的含量则与牧草的品质有关系，这些基本物质如果含量太低，就会导致牧草本身就缺乏营养，只有牧草本体的营养物质充足，才能更好的作为优良饲料饲喂有经济效益的牲畜。所以提高牧草的生物量和品质是至关重要的。

1 材料与方法

1.1 试验区域自然概况

拜泉县地处黑龙江省中部、齐齐哈尔市东部、乌裕尔河与通肯河之间的小兴安岭余脉与松嫩平原过渡地带；东部以通肯河为界与海伦市相望，南部襟临明水县，西部与依安县接壤，北部连接克山县和克东县[17]，地理坐标为东经 125°30′—126°31′，北纬 47°20′—47°55′，总面积3597.01 km2。

拜泉县位于新华夏构造体系第二沉降带松嫩凹陷东北部，自白垩纪以来不断翘起，因此中生代地层形成自西向东倾斜的构造形态[18]，造成第四纪沉积物的厚度自东北向西南逐渐增大。其地貌有丘陵状台地、波状起伏台地、缓坡倾斜平坦台地和漫滩地4种类型。丘陵状台地主要分布在东部和东南部地区，占幅员面积的30.0%，波状起伏台地分布在中部和西北部地区，占幅员面积的47.1%，缓坡倾斜平坦台地分布在西南部，占幅员面积的16.6%，漫滩地分布在通肯河、双阳河、润津河两岸，占幅员面积的3.8%。全县海拔高度一般为240—280 m，最高处是上升乡中心村，海拔高度325.9 m，最低处是三道镇群心村，海拔高度168 m。

1.2 试验材料

本实验已经于2018年5月初在拜泉县上升乡进步村进步小流域核心示范基地的大型稳定侵蚀沟区种植了谷稗，设置了施用有机肥处理、有机肥+无机肥处理、无机肥处理和不施肥处理的4个施肥处理方式，试验所用的谷稗品种为朝牧一号谷稗，有机肥为固体粒状有机肥（含有机质45%、全氮3.5%、全磷1.8%、全钾2.7%），无机肥由尿素(N 46%)、磷酸二铵(N 18%，P2O548%)和硫酸钾(K2O 44.83%)3种肥料进行混合。

1.3 田间实验设计及施肥方式

试验方法为随机区组方式，设置4个处理，4个重复，4个区组，16个小区。在该区域中，垄宽63 cm，垄距67 cm，垄长7.5 m，每小区面积约15 m2，共60 m2。田间设计方案见表1。

根据作物生长需求及种植面积等条件，计算肥料施用量（见表2），施肥采用开沟条施的方法，均匀施入。

1.3.1 试验方法 种前期对试验地进行翻耕深度约为20cm，整平耙细，在5月初进行条播，播种深度为3～4cm，覆土2 cm左右，垄沟一侧开沟施肥，施肥量见表2，播种结束后需做好田间管理工作，及时除草，进行病虫害防治，生长期间视气候情况选择是否浇灌及浇灌次数。7、8、9月中后期都可进行刈割，每次刈割时留茬约5 cm，各小区随机选择4个50 cm×50 cm的样方进行混合取鲜重[19]，总质量约2.0 kg。取样完毕后，将样品带回实验室放进烘干箱105℃内杀青30 min，在75℃条件下烘至恒重[20]。烘至恒重后一部分直接保存，一部分用研钵磨碎，并全部过筛，本实验测定的指标需要谷稗样品过40目筛，过完筛后需充分混匀，标记好取样时间并保存。

1.3.2 测定项目及方法

（1）谷稗中生物量（干物质）的测定方法

烘干恒重法：刈割后，立即称取鲜样质量，混合均匀后取大概三分之一称取鲜样质量[21]，取回后，放入105℃烘干箱进行杀青处理15～30 min，75℃条件下烘干，直至叶片发干发脆，重量不变后，称量并记录，粉碎测定各成分的含量。

（2）谷稗中粗蛋白、粗脂肪的测定方法

粗蛋白采用凯氏定氮仪法[22]进行测定，粗脂肪使用脂肪测定仪法[23]进行测定。

（3）谷稗中酸性洗涤纤维(ADF)和中性洗涤纤维(NDF)的测定方法

运用范式(Van Soest)洗涤纤维分析法[24]进行测定。

1.4 数据处理

采用Excel 2000和SPSS 11.0软件对数据进行统计分析与差异性显著分析（LSD法）。

2 结果与分析

2.1 谷稗的生物量分析

可以从图1看出，不同施肥处理的谷稗生物量的大小为：无机肥处理(C)＞有机肥+无机肥处理(B)＞有机肥处理(A)＞不施肥处理(D)。试验结果表明，施用无机肥、无机肥、有机肥+无机肥对谷稗生物量的累计是有效果的，施用有机肥与不施肥对比生物量提高了130.4%，而有机肥处理的生物量比不施肥处理的生物量提高了67.8%，有机肥+无机肥混合施用的比不施肥处理的生物量提高了103.1%，由此可以看出施用无机肥可以更好的提高谷稗的生物量。由差异性显著分析得出，A、B、C施肥措施与D处理在谷稗生物量上存在显著性差异(P＜0.05)，各施肥处理的谷稗生物量都要显著高于不施肥的。而A、B、C施肥措施之间差异性不显著(P＞0.05)，且施用无机肥的生物量最高。

图1 不同施肥处理的谷稗生物量

2.2 不同施肥处理对谷稗品质的影响

2.2.1 谷稗粗蛋白的含量分析 经过分析处理，最后得到谷稗各样品的粗蛋白含量。由图2的数据图可以看出，谷稗粗蛋白含量的大小排序是无机肥处理(C)＞有机肥处理(A)＞不施肥处理(D)＞有机肥+无机肥处理(B)，试验结果表明，无机肥处理的谷稗粗蛋白含量最高，而有机肥+无机肥处理的谷稗的粗蛋白含量最低。对谷稗施用无机肥和有机肥均会使得粗蛋白含量增大，而施用有机肥+无机肥处理的谷稗的粗蛋白含量降低。有机肥+无机肥处理的比不施肥处理的粗蛋白含量降低了7.7%，有机肥处理的比不施肥处理的提高了11.8%，无机肥处理的比不施肥处理的提高了15.2%，且无机肥处理比有机肥+无机肥处理的多了3%，所以在注重粗蛋白含量的时候，建议单独施用有机肥或无机肥，避免混合施用，以免降低谷稗粗蛋白的含量，使得牧草品质下降。从图2中可以看出，粗蛋白含量较高的是经过无机肥处理和有机肥处理的区域的谷稗。

图2 谷稗粗蛋白含量分析

2.2.2 谷稗粗脂肪的含量分析 由图3可以得到谷稗粗脂肪含量的比较是不施肥处理(D)＞无机肥处理(C)＞有机肥处理(A)＞有机肥+无机肥处理(B)，实验结果表明，不施肥处理得到的谷稗粗脂肪含量最高，而有机肥+无机肥处理的谷稗粗脂肪含量最低。与不施肥相比，有机肥处理、无机肥处理与有机肥+无机肥处理分别使谷稗粗脂肪含量下降33%、35%、60%，可见施肥反而不能使谷稗粗脂肪含量增加。显著性分析表明，不施肥处理与有机肥处理、无机肥处理、有机肥+无机肥处理存在显著性差异(P＜0.05)，特别是有机肥+无机肥处理与不施肥处理，对谷稗粗脂肪含量产生很大的影响。而有机肥处理与无机肥处理之间不存在显著性差异(P＞0.05)，说明施用有机肥和无机肥对谷稗粗脂肪的含量影响不大；但与不施肥相比，粗脂肪含量都较低。

图3 谷稗粗脂肪含量分析

2.2.3 谷稗酸性洗涤纤维(ADF)的含量分析 实验结果表明，牧草的酸性洗涤纤维(ADF)的含量会受实验中每一种施肥类型的影响而升高。试验结果表明，谷稗ADF的含量的比较是有机肥处理(A)＞无机肥处理(C)＞有机肥+无机肥处理(B)＞不施肥处理(D)，可得到有机肥处理比不施肥处理的多了8.4%，有机肥+无机肥处理的比不施肥处理的多了8.1%，无机肥处理的比不施肥的多了9.0%，所以有机肥处理和无机肥处理的区域是谷稗中含有酸性洗涤纤维含量较高，不施肥处理的谷稗的酸性洗涤纤维含量是所有处理区域中最低的。显著性分析表明，有机肥处理、无机肥处理、有机肥+无机肥处理与不施肥处理具有差异显著(P＜0.05)，而机肥处理、无机肥处理、有机肥+无机肥处理之间差异性不显著(P＞0.05)，说明施肥处理与不施肥处理，对于谷稗酸性洗涤纤维含量有很大影响。施用有机肥、无机肥、有机肥+无机肥均可使酸性洗涤纤维含量增加，但不施肥处理会使酸性洗涤纤维含量保持在一个低水平。

图4 ADF含量分析

2.2.4 谷稗中性洗涤纤维(NDF)含量分析 从图5可以看出，谷稗NDF的含量的比较是有机肥+无机肥(B)＞有机肥(A)＞无机肥(C)＞不施肥(D)，不施肥处理的谷稗中性洗涤纤维含量最低，有机肥+无机肥处理的中性洗涤纤维含量最高。试验结果表明，有机肥+无机肥处理比不施肥处理的高了3.1%，有机肥处理的比不施肥处理的高了1.6%，无机肥处理的比不施肥处理的高了0.03%。显著性分析表明，有机肥+无机肥处理与不施肥处理存在显著性差异(P＜0.05)，说明施用有机肥+无机肥处理对谷稗中性洗涤纤维含量有影响；但无机肥处理与不施肥处理差异性不显著(P＞0.05)，说明施用无机肥对谷稗中性洗涤纤维的含量影响不大。

图5 中性洗涤纤维含量分析

3 讨论与结论

大量试验研究表明，单施用有机肥、无机肥和有机肥+无机肥都有利于作物产量的提高[25]。本研究结果表明，对比不施肥，施用无机肥、有机肥+无机肥与有机肥均能使谷稗产量提高，而施用无机肥的谷稗生物量最高，有机肥处理的生物量最低。粗蛋白的含量是评价秸秆饲料品质优劣的重要指标之一，粗蛋白含量越高，秸秆饲料的品质越好[26]。本研究发现，无机肥处理的谷稗粗蛋白含量最高，达到10.38%。这是由于无机肥属于速效肥，能在短时间内被土壤和植物吸收，而有机肥是缓释肥，需要长时间的作用才能被土壤和植物吸收。粗脂肪含量越高，饲料的品质越低，因为粗脂肪会影响反刍动物瘤胃中微生物的活动。本研究结果表明，有机肥+无机肥处理的谷稗粗脂肪含量为1.29%，是所有措施中含量最低的。酸性洗涤纤维(ADF)和中性洗涤纤维(NDF)含量是影响牲畜口感的重要因素。因为纤维含量高会增加谷稗茎秆的木质化，使得茎秆变硬，牲畜的牙口咬不断，导致它们的采食速度会降低。但是中性洗涤纤维(NDF)也能促进动物的咀嚼和唾液的产生，所以适量的中性洗涤纤维(NDF)对牲畜来说是必不可少的。本研究发现，施肥反而促进了谷稗纤维含量的增多，这与大多数学者对于作物品质的研究结果均不一致，这有待于下一步研究。

综上所诉，合理的施肥措施有利于提高谷稗的生物量和品质。本研究对谷稗合理的施肥措施进行了探究，得出如下结论：（1）在产量方面各施肥处理均提高了谷稗的生物量，以无机肥处理为最优，生物量达到871 g/m2，有机肥+无机肥处理次之，为768 g/m2；（2）在品质方面，经过不同施肥处理后，谷稗粗蛋白含量均显著增高，在无机肥处理下达到最大含量，为10.38%；谷稗粗脂肪含量在有机肥+无机肥处理下达到最低值1.29%，相比不施肥其含量降低2.5倍。说明在4种施肥处理中，以有机肥+无机肥处理表现最佳。