施氮肥對全株玉米青貯飼料硝酸鹽含量的影響

北京市農(nóng)林科學(xué)院草業(yè)與環(huán)境研究發(fā)展中心 韓立英

中國農(nóng)業(yè)大學(xué)草地研究所 玉 柱＊

隨著種草養(yǎng)畜業(yè)的不斷發(fā)展,作物栽培過程中往往施用大量的糞尿、堆肥等肥料，使硝態(tài)氮（NO3-N）易于蓄積在牧草和作物的莖葉中。一般認(rèn)為，粗蛋白質(zhì)含量是反映飼料品質(zhì)的重要指標(biāo)（鐘小仙等，2004；陳錦新等，1998；徐寶琪和顧洪如，1986），但是粗蛋白質(zhì)含量只能表明飼料的含氮量，而不同家畜對其中無機(jī)氮的利用效率則存在差異，超過一定量甚至?xí)a(chǎn)生明顯的毒害作用。如果奶牛在短時(shí)間內(nèi)采食了大量含硝酸鹽的飼料，則會出現(xiàn)嚴(yán)重的呼吸困難癥狀，在短期內(nèi)迅速死亡（Isypako，1996）。美國家畜飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，飼料作物干物質(zhì)中硝酸鹽含量在0～0.25%時(shí)為安全，0.25% ～0.5%為警戒，0.5% ～1.5%為危險(xiǎn)，超過1.5%即為有毒（鮑樂等，2001）。當(dāng)硝酸鹽含量超過0.25%時(shí)，會對家畜造成了不同程度的毒害，因此有研究者把硝酸鹽含量超過0.25%作為有毒的限量指標(biāo)（Shannon等，1999）。合理配合施用有機(jī)肥和無機(jī)氮，不但能夠影響牧草和作物的產(chǎn)量和品質(zhì)，還可以提高經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益（Monson 和 And，1982）。

有關(guān)施肥影響農(nóng)作物硝酸鹽含量的研究較多（徐燕，2004；李博文等，2004；江立庚等，2004） ,而施氮肥對青貯飼料中硝酸鹽含量影響的研究探討較少。本試驗(yàn)以施不同水平無機(jī)氮肥的全株玉米為原料調(diào)制青貯玉米，探討其中硝酸鹽含量及變化。

1 材料與方法

1.1 青貯原料 選取種植在內(nèi)蒙古林西地區(qū)的青飼玉米，施無機(jī)氮肥（尿素50 kg/hm2）和不施氮肥（對照組）兩個(gè)處理，進(jìn)行青貯料調(diào)制，室溫放置45 d。青貯過程完成后，打開青貯袋，敞口放置，分別在打開后的 0、1、3、6、10 d 進(jìn)行硝酸鹽和亞硝酸鹽含量測定。

1.2 硝酸鹽測定 采取水楊酸法進(jìn)行硝酸鹽含量的測定。取一定量的原料或青貯材料剪碎混勻，用天平準(zhǔn)確稱取2 g，重復(fù)3次，分別放入3支刻度試管中，各加入10 mL無離子水，用玻璃泡封口，置入沸水浴中提取30 min后取出，用自來水冷卻，將提取液過濾到25 mL容量瓶中，并反復(fù)沖洗殘?jiān)?，最后定容至刻度。吸取樣品?.1 mL分別于3支刻度試管中，然后加入5%水楊酸－硫酸溶液0.4 mL，混勻后室溫下置20 min，再緩慢加入9.5 mL 8%NaOH溶液，待冷卻至室溫后，以空白作參比，在波長410 nm下測吸光度。利用標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算出硝酸鹽含量（李合生，1999）。

1.3 亞硝酸鹽測定 稱取約10.00 g經(jīng)絞碎混勻樣品，置于打碎機(jī)中，加70 mL水和12 mL氫氧化鈉溶液（20 g/L），混勻，用氫氧化鈉溶液（20 g/L）調(diào)樣品pH 8，定量轉(zhuǎn)移至200 mL容量瓶中加10 mL硫酸鋅溶液，混勻，如不產(chǎn)生白色沉淀，再補(bǔ)加2～5 mL氫氧化鈉溶液，混勻。置60℃水浴中加熱10 min，取出后冷至室溫，加水至刻度，混勻。放置0.5 h，用濾紙過濾，棄去初濾液20 mL，收集濾液備用。吸取10.0 mL上述濾液（樣品處理濾液）于25 mL帶塞比色管中，于標(biāo)準(zhǔn)管中分別加入4.5 mL氯化銨緩沖液，加2.5 mL 60%乙酸后立即加入5.0 mL顯色劑，加水至刻度，混勻，在暗處靜置25 min，于波長550 nm下測吸光度，利用標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算出亞硝酸鹽含量 （馮學(xué)勤等，1990）。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析 利用Excel對基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，再利用SPSS軟件中的One-Way ANOVADuncan’s程序進(jìn)行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 青貯飼料質(zhì)量的感官評價(jià) 全株玉米青貯飼料打開后，對其進(jìn)行感官評定后發(fā)現(xiàn)，所有青貯飼料的色澤呈青綠色、有強(qiáng)烈的酸香氣味，質(zhì)地柔軟且無粘手現(xiàn)象，均符合優(yōu)質(zhì)青貯飼料標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 青貯前后硝酸鹽及亞硝酸鹽含量 由圖1可知，青貯后，施氮肥和未施氮肥玉米的硝酸鹽含量低于玉米青貯原料，分別比青貯前降低了14.84%和34.64%；且施氮肥玉米青貯原料和青貯玉米飼料的硝酸鹽含量也顯著高于未施氮肥玉米（P＜0.05），分別較未施氮肥玉米高出20.28%和38.81%。另外，兩種處理的原料中均未檢出亞硝酸鹽。

圖1 施氮肥對全株玉米青貯前后硝酸鹽含量的影響

2.3 青貯開袋后硝酸鹽及亞硝酸鹽含量動(dòng)態(tài)變化 由圖2可知，所有玉米青貯飼料的硝酸鹽含量在開袋后均呈下降趨勢，且整個(gè)過程中施氮肥玉米青貯飼料的硝酸鹽含量明顯高于未施氮肥玉米硝酸鹽含量。其中，施氮肥玉米青貯飼料從打開前3天下降較緩慢，從第3～10天呈現(xiàn)明顯下降，到第6天硝酸鹽含量只占開袋時(shí)的42.14%，第10天占打開當(dāng)天的20.01%；未施氮肥玉米青貯飼料前1 d變化不明顯，隨后明顯下降，第3、6、10天的硝酸鹽含量分別僅為開袋當(dāng)天的81.45%、62.92%和34.14%。

由圖3可知，施氮肥玉米的亞硝酸鹽含量在青貯開袋前3 d略有增長，第3～6天明顯增加，第6天的亞硝酸鹽含量較開袋當(dāng)天增加了2.13倍，隨后增加趨勢變緩；未施氮肥玉米在青貯打開的前2 d上升不顯著（P＜0.05），隨后的4 d明顯增加，第3天和第6天分別較開袋當(dāng)天增加了2.25倍和5.0倍，從第6～10天變化又不明顯。青貯開袋當(dāng)天和第1天，施氮肥玉米亞硝酸鹽含量顯著高于未施氮肥玉米（P＜0.05）；第3天，未施氮肥玉米亞硝酸鹽含量顯著增加（P＜0.05），且高于施氮肥玉米；第6天和第10天，兩個(gè)施肥水平玉米中亞硝酸鹽含量無顯著差異（P＞0.05）。

3 討論

減少青貯過程中硝酸鹽生成的因素很多，大部分硝酸鹽是由青貯早期的需氧菌還原所生成。青貯過程中的一些乳酸菌如植物乳桿菌也能夠還原硝酸鹽，而其他如短乳桿菌、糞鏈球菌和片球菌屬的少數(shù)菌種對硝酸鹽卻沒有作用。夏巖石和孫春鳳（2008）通過組培試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，乳酸菌對亞硝酸鹽也存在分解作用，其降解過程主要分為酶降解和酸降解兩個(gè)階段：在發(fā)酵的前期，培養(yǎng)液pH值＞4.5時(shí)，乳酸菌對亞硝酸鹽降解以酶降解為主；發(fā)酵后期，由于乳酸菌本身產(chǎn)酸，使培養(yǎng)液pH值降低，當(dāng)pH＜4.0后，亞硝酸鹽的降解主要以酸降解為主。

硝酸鹽的代謝方式是先形成亞硝酸鹽，接著亞硝酸鹽還原成氨。但是在青貯飼料中還存在另一條途徑，即硝酸鹽與有機(jī)酸結(jié)合形成一氧化二氮，進(jìn)而分解為水和氧化氮的混合物。王慶（2000）認(rèn)為，保存良好的青貯飼料中有少量的硝酸鹽還原成亞硝酸鹽，大多數(shù)以氣體的形式消失，而青貯不好的青貯飼料較大量的硝酸鹽還原成亞硝酸鹽并進(jìn)一步還原成氨。

無機(jī)氮肥水平直接影響牧草的氮素供應(yīng)，也影響植株體內(nèi)的硝酸鹽含量。鐘小仙等（2004）認(rèn)為，無機(jī)氮水平越高，植株體內(nèi)的硝酸鹽含量越高。本試驗(yàn)中，原料中的硝酸鹽含量顯著高于青貯飼料，說明青貯過程中微生物的活動(dòng)能夠降低原料中硝酸鹽的含量；另外，施氮肥玉米青貯飼料的硝酸鹽含量顯著高于未施氮肥玉米青貯飼料，說明施無機(jī)氮肥會增加玉米中硝酸鹽含量的積累。

青貯飼料開袋后，硝酸鹽含量的下降趨勢與亞硝酸鹽含量的上升趨勢相似，說明硝酸鹽與亞硝酸鹽二者之間發(fā)生了代謝轉(zhuǎn)化。但是這種趨勢中又存在著變化，如施氮肥玉米青貯飼料開袋第1天，以及兩個(gè)處理中的第6～10天，硝酸鹽下降速度較快，而亞硝酸鹽增加速度卻較平緩，存在兩個(gè)可能性，一是這一時(shí)期中的硝酸鹽被青貯飼料中的有機(jī)酸結(jié)合為其他化合物，進(jìn)一步降解為含氮?dú)怏w，從而消失；二是乳酸菌在這一過程中發(fā)揮了作用，將產(chǎn)生的亞硝酸鹽降解掉。

亞硝酸鹽對家畜造成的危害更甚于硝酸鹽。于炎湖等（2004）建議將青貯飼料中亞硝酸鹽含量的安全范圍規(guī)定為10 mg/kg。本次試驗(yàn)中所測得的硝酸鹽含量和亞硝酸鹽含量均低于此安全劑量，不會對家畜造成危害，原因在于氮肥的使用量較小，尚未導(dǎo)致硝酸鹽在植物體內(nèi)的大量蓄積。

4 小結(jié)

施無機(jī)氮肥會增加玉米青貯飼料中硝酸鹽含量；青貯過程能夠降解掉部分硝酸鹽，增加飼喂安全性。另外，玉米青貯飼料存放過程中，存在硝酸鹽向亞硝酸鹽的轉(zhuǎn)化，開袋后應(yīng)盡快使用。

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