利用CNCPS评价氮肥施用对羊草养分的影响

李子勇 吴海英 才源 张春艳 成文革

(吉林省生物研究所，吉林 长春 130012)

氮是植物成长必需营养之一，是叶绿素的构成部分，适当的施用可以有效提高牧草产量及品质[1-3]。羊草作为多年生禾本科牧草，是我国内蒙古东部及东北天然草原上的优势植物，其营养价值高且拥有出色的抗性和适口性，兼具生态和饲用价值[4，5]。本试验采取CNCPS的原理和方法对5个梯度氮肥处理后的羊草营养成分进行分析，旨在阐述羊草在氮肥单因素影响下的营养变化，为生产实践提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验地点在乾安县渭字村，地处E124°02′，N45°01′，属于温带大陆性季风气候，年平均气温4.5℃，年平均日照2879.8h，无霜期135～140d，年降水量在400～501mm。

1.2 试验设计

2020年以随机区组设计试验，施氮量5个梯度：0kg·hm-2(CK)、65kg·hm-2(N1)、95kg·hm-2(N2)、125kg·hm-2(N3)、155kg·hm-2(N4)，每个处理10m×20m，3次重复，处理间留1m的过道作为间隔。N肥为含氮46%的长山牌尿素。4月28日散施后进行喷灌补透水。在8月17日每个小区3点取羊草样品。

1.3 测定指标及方法

水分(GB/T 6435-2014)；粗灰分(GB/T 6438-2007)；粗蛋白(GB/T 6432-2018)；粗脂肪(GB/T 6433-2006)[6]；中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维、中性洗涤不溶蛋白质、酸性洗涤不溶蛋白质、酸性洗涤木质素用Van Soest等的方法测定；淀粉用宁开桂的方法测定；非蛋白氮用Licitra等的方法测定；可溶性蛋白用Sniffen等方法测定。

1.4 数据处理

采用Excel进行数据整理及作图，SPSS 13数据处理系统进行统计分析，各处理的结果以平均数±标准误的形式标示。

2 结果与分析

2.1 氮肥对羊草基本营养成分变化的影响

2.1.1 粗蛋白、粗脂肪、粗灰分的变化情况

由图1可知，4个施肥处理组的粗蛋白含量均显著提高(P<0.05)，平均值达到12.0%，远高于对照组的9.1%。其中N3和N4处理组提高最多，分别比对照组提高了36.7%和40.3%，但两者间无显著差异。4个处理组的粗脂肪含量也都显著高于对照组(P<0.05)，其中N4处理组的粗脂肪含量最高，达到2.45%。随着施氮量增加，粗灰分先升后降，但变化不显著。65kg·hm-2的施氮量就可以显著提高羊草的粗蛋白及粗脂肪含量。

图1 不同氮肥用量对粗蛋白、粗脂肪、粗灰分的影响

图2 不同氮肥用量对中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维的影响

2.1.2 氮肥对中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维的影响

试验结果表明，与CK相比，施用不同氮肥处理后，N2、N3、N4 3个处理组的NDF含量显著降低(P<0.05)，而ADF含量仅在N4处理组中显著降低(P<0.05)。此外，随着氮肥用量增加，非蛋白氮(NPN)含量也呈现出提升趋势，并且在施用最高浓度氮肥(N4)时达到了显著差异(P<0.05)，见图3。虽然4个施肥处理组中NDIP、ADIP等营养成分略有提高但无显著差异(P>0.05)，可溶性蛋白(SCP)则随着施氮量增加而明显上升，在最高浓度下与CK之间存在显著差异(P<0.05)，见图4。干物质、淀粉以及ADL等指标则未见明显变化，见表1。

表1 氮肥处理对羊草营养成分的影响(干物质基础)

图3 不同氮肥用量对非蛋白氮的影响

图4 不同氮肥用量对中性洗涤不容蛋白质、酸性洗涤不容蛋白质(ADIP)、可溶性蛋白的影响

2.2 氮肥对羊草碳水化合物组分的影响

2.2.1 碳水化合物的变化情况

从表2可以看出，随着施N量增加，非结构性碳水化合物(%CHO)含量也会增加。N2、N3、N4处理均比CK显著提高(P<0.05)，其中N3处理最高(29.24%)；而中速降解碳水化合物(%CHO)变化不大，只有N4处理显著高于CK(P<0.05)；慢速降解碳水化合物(%CHO)在4个施肥处理组间略微下降，但仅有N3处理比CK显著下降(P<0.05)，其余3个组与CK相比无明显差异(P>0.05)；不可利用纤维(%CHO)变动较小，在5个组间无明显差异；快速降解碳水化合物(%CHO)含量随着施氮量的增加先升后降，5个组间无显著差异(P>0.05)。

表2 氮肥处理对羊草碳水化合物的影响

2.2.2 不同类型蛋白质的变化情况

从表3可以看出，4个施肥处理中非蛋白氮(PA)所占粗蛋白(CP)比例有所下降。其中N1和N3处理中，非蛋白氮(PA)所占粗蛋白(CP)比例与CK相比显著降低(P<0.05)。4个施肥处理的快速降解真蛋白(%CP)数值有所下降，但不存在显著性差异(P>0.05)。4个施肥处理的中速降解真蛋白(%CP)均有提高，其中N3处理的中速降解真蛋白(%CP)值为59.03%，与CK相比显著提高(P<0.05)。4个施肥处理慢速降解真蛋白PB3(%CP)，与CK相比均无显着变化(P>0.05)。在4个施肥处理中，只有N1处理不可利用蛋白数值与CK相比具有显著性差异且呈现明显下降趋势；其它3种施肥方式则未显示出明显差异(P>0.05)。

表3 氮肥处理对羊草蛋白质的影响

3 讨论

3.1 羊草品质的变化

适量施用氮肥能够改善羊草的品质[7-10]，增加粗蛋白与粗脂肪含量，并降低粗纤维、ADF和NDF含量[9]。饲草中的粗脂肪含量越高适口性越好，中性洗涤纤维含量与适口性呈反相关，而酸性洗涤纤维含量则消化率呈反相关[11]。本试验结果表明，羊草中的粗蛋白和粗脂肪含量与施氮量呈显著正相关。在低氮条件下(65kg·hm-2)，就会产生显著变化；当施氮量达到125～155kg·hm-2时，粗蛋白含量显著高于65～95kg·hm-2处理组。氮肥的施入导致ADF和NDF的含量下降，这与前人研究一致。随着施氮量缓慢增加，NPN的含量也增加，并且与粗蛋白变化成正相关。然而，试验处理中粗蛋白提高部分是否由于NPN引起还需要进一步研究确认。

3.2 羊草CNCPS碳水化合物组分的变化情况

3.2.1 CNCPS体系中碳水化合物的变化情况

NSC在植物代谢中担负关键作用，参与能量储存和供应。其包括可溶性糖(蔗糖和果糖等)以及淀粉。试验结果表明，在施氮量为95kg·hm-2时，NSC显著高于CK，并在125kg·hm-2时达到最大值。施肥对淀粉含量的影响不大，主要影响的是植物中可溶性糖的含量。CB1仅在155kg·hm-2施氮量上显著高于CK，而CB2则在125kg·hm-2时达到最小值并显著低于CK；快速降解碳水化合物也在125kg·hm-2时达到最大值但与CK无显著差异。不可利用纤维对氮肥不敏感。

3.2.2 CNCPS体系中蛋白类物质的变化情况

从试验结果看，5个处理的非蛋白氮、真蛋白、不可利用蛋白3类蛋白质所占自身粗蛋白含量的比例没有明显的变化，也就是施肥后，植物体内的非蛋白氮、真蛋白、不可利用蛋白的含量都有所增加，而不是只单单增加某一类蛋白。

4 结论

单独低氮肥投入可显著提高羊草的粗蛋白和粗脂肪含量，随着投入量的增加，中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维均有明显降低。这说明氮素对于羊草羊草品质、适口性以及消化率具有积极的影响。建议在轻度退化草地上使用125kg·hm-2氮肥。