氮緩釋復(fù)合肥對玉米青貯品質(zhì)的影響

梁 虹，趙 敏，朱玲玲，戎郁萍

(中國農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科技學(xué)院，北京 100193)

青貯玉米(Zeamays)是以玉米莖葉為生長目標和收獲目的，用作青飼料或青貯飼料的品種[1-2]，是草食家畜特別是奶牛不可缺少的飼料組成部分，是奶牛一年四季特別是冬春季節(jié)的優(yōu)良飼料[3]。生物量的提高是作物高產(chǎn)的基礎(chǔ)，而施肥是調(diào)控生物產(chǎn)量及其組分動態(tài)轉(zhuǎn)化的重要手段，青貯玉米對氮肥的反應(yīng)敏感[4-6]，氮是限制青貯玉米產(chǎn)量的最關(guān)鍵因子[7]，因此氮肥的施用對青貯玉米的產(chǎn)量和品質(zhì)起著關(guān)鍵作用。大量研究[8-10]表明，施用氮肥不僅能顯著促進青貯玉米的生長和氮素的吸收，還能顯著提高玉米單株地上生物量和飼用品質(zhì)。Sanderson等[11]、O’learry和Rehm[12]研究表明，青貯玉米干物質(zhì)產(chǎn)量隨氮量增加而升高。緩釋氮肥是一種長效肥料，能夠在作物整個生長季節(jié)釋放養(yǎng)分[13]。曹兵等[14]報道稱，普通尿素的氮肥利用率不到1%，脲醛包衣尿素的氮肥利用率達8.9%。陳世勇等[15]研究表明，青貯玉米分期優(yōu)化管理施肥能降低氮肥對環(huán)境的污染，較傳統(tǒng)施氮方式提高氮肥利用率16%。張光旭等[16]的研究也表明，緩釋肥能顯著提高玉米株高和產(chǎn)量。Ball等[17]研究了緩釋肥對青貯牧草生產(chǎn)的影響，結(jié)果表明，施用NPK緩釋復(fù)合肥可以緩解N2O的釋放。袁嫚嫚等[18]研究表明，控釋氮肥不但可以提高玉米的產(chǎn)量，而且還能顯著提高氮肥的利用率。Tedeschi等[19]研究表明，給牛喂食施緩釋肥的青貯玉米和施尿素的青貯玉米對牛沒有顯著影響。但氮緩釋肥對玉米青貯品質(zhì)的影響鮮有報道。

壩上地區(qū)地處中國農(nóng)牧交錯帶的華北段，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以農(nóng)牧復(fù)合經(jīng)營為主，但草食家畜的飼草料品質(zhì)差、資源短缺是該區(qū)發(fā)展畜牧業(yè)的瓶頸[20]。在該區(qū)以青貯玉米生長季節(jié)不同氮緩釋肥處理為研究對象，考察不同緩釋氮比例和緩釋肥不同氮含量處理后對玉米青貯后營養(yǎng)品質(zhì)和發(fā)酵品質(zhì)的影響，以期解決該區(qū)青飼料品質(zhì)差的實際問題。

1 材料與方法

1.1試驗區(qū)概況 本研究在中國農(nóng)業(yè)大學(xué)壩上國家野外科學(xué)研究站進行。試驗區(qū)位于河北省張家口市塞北管理區(qū)(41°52′ N，115°49′ E)，海拔1 367 m。地處半干旱大陸季風(fēng)氣候帶，年均溫1 ℃，1月均溫-18.6 ℃，7月均溫17.6 ℃，≥10 ℃年積溫1 900～2 500 ℃·d，無霜期90 d，年平均降水量400 mm，主要集中在6―8月，約占全年降水量的70%，年蒸發(fā)量約1 735.7 mm，年均風(fēng)速4.3 m·s-1，年均大風(fēng)日數(shù)49 d，沙塵日數(shù)13 d，年日照時數(shù)2 930 h，主要土壤為栗鈣土[18-19]。試驗區(qū)的前茬為馬鈴薯(Solanumtuberosum)，試驗區(qū)土壤狀況如表1。

表1 試驗地土壤養(yǎng)分含量Table 1 The soil nutrient contents of the trial location

1.2試驗設(shè)計

1.2.1供試品種 本試驗供試品種為巡青518(當(dāng)?shù)爻Ｓ蒙逃闷贩N)，2010年5月23日播種，種植密度約為6.75萬株·hm-2，株距20～25 cm，行距55 cm。

1.2.2肥料配比及田間試驗設(shè)計 本試驗采用完全隨機區(qū)組設(shè)計，試驗分為11個處理，每個處理均為4次重復(fù)，總計4個區(qū)組，44個小區(qū)，每個小區(qū)為9行，面積為4 m×8 m，試驗區(qū)面積總計為1 408 m2。每個小區(qū)的施肥量為2.4 kg，空白(CK0)為不施任何肥料；對照1(CK1)施含氮量為180 kg·hm-2的普通復(fù)合肥，播種時作為基肥一次施入；對照2(CK2)施含氮量為180 kg·hm-2的普通復(fù)合肥，分兩次施，基肥施入60%，在玉米拔節(jié)期施入追肥40%；脲醛緩釋肥的梯度分別為含氮量180(緩釋Ⅰ)、150(緩釋Ⅱ)、120(緩釋Ⅲ)、90(緩釋Ⅳ)、60(緩釋Ⅴ)、30 kg·hm-2(緩釋Ⅵ)，作為基肥一次性施入，其中150 kg·hm-2的處理中，根據(jù)緩釋組分和時間的不同，又分為緩釋ⅠA(緩釋比例40%)、緩釋ⅠB(緩釋比例30%)、緩釋ⅠC(緩釋比例20%)3個類別；各處理中P2O5和K2O一樣，均為60和75 kg·hm-2(表2)。

1.3測定指標及測定方法

1.3.1玉米青貯的制作 青貯玉米收獲期在每個小區(qū)隨機刈割10株全株玉米，用鍘刀把原料切成2 cm長。原料充分混合均勻后，裝入45 cm×26 cm聚乙烯塑料袋中，抽真空封口，每個施肥處理小區(qū)3次重復(fù)，共計132個青貯樣品。

1.3.2玉米青貯飼料品質(zhì)實驗室評定 45 d左右玉米青貯開袋分析，取青貯飼料樣品20 g，加入180 mL蒸餾水，用榨汁機將其榨碎，經(jīng)四層紗布過濾后靜置0.5 h，用pH計測定pH值，再用定量濾紙和孔徑40 μm濾器分別過濾，濾液用島津10A高效液相色譜儀測定玉米青貯中乳酸、乙酸、丙酸和丁酸含量[8]。

表2 肥料配比及用量Table 2 The amount and ratio of fertilizers

青貯開包后的樣品在65 ℃、48 h烘干,樣品粉碎裝入自封袋內(nèi)待測。用烘干法測干物質(zhì)(DM)含量、凱氏定氮儀測定粗蛋白(CP)含量，A200纖維測定儀測定中性洗滌纖維(NDF)和酸性洗滌纖維(ADF)含量[21]。

1.4數(shù)據(jù)分析 采用Excel 2003軟件進行數(shù)據(jù)整理和圖形繪制，使用SPSS 13.0中的ANOVA進行單因子方差分析，差異顯著時使用Duncan法進行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1不同緩釋復(fù)合肥對青貯玉米營養(yǎng)價值的影響

2.1.1緩釋氮種類對玉米青貯營養(yǎng)價值的影響 不同施肥種類處理間玉米青貯的CP差異顯著(P<0.05)(圖1)。與CK0相比，幾種施肥處理均能增加CP的含量，分次施用化肥的青貯玉米中CP含量高于一次施用的。含氮量相同的緩釋肥，隨著脲醛質(zhì)量分數(shù)的升高，CP含量逐漸升高。不同種類的肥料處理的玉米青貯的NDF、ADF和DM間的差異不顯著(P>0.05)。

2.1.2不同含氮施用量的緩釋肥對玉米青貯營養(yǎng)價值的影響 不同含氮量的緩釋肥處理間玉米青貯的CP差異顯著(P<0.05)(圖2)。含氮量相同的化肥和緩釋肥相比，施用化肥的玉米青貯中的CP含量高于施用緩釋肥的。不同含氮量的緩釋肥對CP含量影響呈現(xiàn)單峰趨勢，隨著緩釋肥中含氮量的增加，CP含量也隨著提高，當(dāng)緩釋肥中施氮量為90 kg·hm-2時，玉米青貯中CP含量為8.3%(以干物質(zhì)計，全文同)；緩釋肥中的含氮量繼續(xù)提高，CP含量出現(xiàn)下降趨勢。不同種類肥料處理的玉米青貯的NDF、ADF和DM間的差異不顯著(P>0.05)。含氮量相同的化肥和緩釋肥相比，施用緩釋肥的玉米青貯中的NDF、ADF和DM含量均高于施用化肥的處理；比較化肥的施用方式，分次施用化肥能夠提高玉米青貯中的CP、NDF、ADF和DM含量。施用不同含氮量緩釋肥的玉米青貯的NDF和ADF含量的規(guī)律和CP的規(guī)律相反，隨著緩釋肥中含氮量的升高，青貯玉米的NDF和ADF含量先下降后升高，當(dāng)緩釋肥的施氮量為90 kg·hm-2時青貯玉米的NDF最小，為53.5%；當(dāng)緩釋肥的含氮量為120 kg·hm-2時青貯中玉米的ADF最小，為30.1%。

2.2不同緩釋復(fù)合肥對青貯玉米發(fā)酵品質(zhì)的影響

2.2.1緩釋氮種類對青貯發(fā)酵品質(zhì)的影響 不同施肥種類處理的玉米青貯的pH值差異不顯著(P>0.05)，各處理的pH值在3.69～3.73(表3)。不同施肥種類處理間的乳酸含量差異顯著(P<0.05)，所有施肥處理的玉米青貯中的乳酸含量都高于不施肥的CK0。由此可以看出，施用氮肥能夠提高青貯中的乳酸含量。施用化肥時，一次施用比分次施用的乳酸含量提高了5.20%。不同緩釋肥間玉米青貯的乳酸含量的大小為IC>IB(UI為30%)>IA(UI為40%)，可見，含氮量相同的緩釋肥，脲醛含量越高，玉米青貯中的乳酸含量越高。玉米青貯中乙酸含量和乳酸含量有相同的規(guī)律，但不同處理間的乙酸含量差異不顯著;不同施肥種類間的丙酸和丁酸差異不顯著，且二者含量均在0.02%～0.07%。

圖1 緩釋氮種類對玉米青貯營養(yǎng)價值的影響Fig.1 Effects of different kind release N on silage nutritive quality

圖2 不同含氮施用量的緩釋肥對玉米青貯營養(yǎng)價值的影響Fig.2 Effects of different release-N contents on silage nutritive quality

表3 不同緩釋肥種類及含氮量對青貯發(fā)酵品質(zhì)的影響Table 3 Effects of kind and content of release-N on silage ferment quality

2.2.2不同含氮量的緩釋肥對玉米青貯發(fā)酵品質(zhì)的影響 不同含氮量的緩釋肥間的玉米青貯的pH值差異不顯著(P>0.05)，各處理間的pH值在3.70～3.73(表3)。不同處理間玉米青貯的乳酸含量差異顯著(P<0.05)。施肥處理的玉米青貯中的乳酸含量都高于不施肥的CK0。當(dāng)施用不同含氮量的緩釋肥時，隨緩釋肥中氮含量的增加乳酸含量增加，到處理Ⅲ施氮量為120 kg·hm-2時，達到最大，為4.60%；當(dāng)施氮量再次增加時，乳酸含量呈下降趨勢。含氮量相同的緩釋肥和化肥相比，青貯中乳酸差異不顯著，施用化肥的青貯中乳酸含量高于施用緩釋肥的(CK1>CK2>Ⅰ)。不同處理間乙酸差異不顯著，不同處理間乙酸和乳酸有相似規(guī)律，施氮量相同的化肥和緩釋肥間乙酸含量大小為CK1>Ⅰ>CK2。不同含氮量緩釋肥處理的玉米青貯中的丙酸和丁酸含量為0.04%～0.09%。

3 討論

3.1緩釋復(fù)合肥對玉米青貯營養(yǎng)價值的影響 青貯一般要求原料中營養(yǎng)成分保存多、損失少。一般青貯玉米品種要求DM>25%、CP>7%、NDF<45%、ADF<22%[22]。白琪林等[23]研究了青貯玉米中的NDF、ADF和木質(zhì)素含量對消化率的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)消化率與NDF、ADF和木質(zhì)素呈極顯著負相關(guān)。潘金豹等[24]也認為NDF能被動物部分利用，被利用的程度與采食量有關(guān)，植物細胞的NDF含量越低，動物的采食量越高。由此可見，NDF和ADF含量的高低直接影響青貯玉米的營養(yǎng)價值。本研究發(fā)現(xiàn)，施用不同種類的緩釋肥和含氮量不同的緩釋肥對玉米青貯中的NDF和ADF含量影響不顯著；遲鳳琴等[6]研究也表明，不同氮磷鉀施用水平對NDF和ADF含量影響不大。氮肥的施用對提高牧草中含氮物質(zhì)的含量有重要作用，其中各種必需氨基酸是決定牧草營養(yǎng)品質(zhì)的重要基礎(chǔ)。研究[25-26]表明，施氮能夠明顯提高糧用玉米籽粒中CP含量。本研究得出，施用氮肥(普通復(fù)合肥或緩釋肥)能提高玉米青貯中CP含量，并且玉米青貯中的CP含量隨施氮量的增加而升高，這與蔡曉妍等[9]的結(jié)果相同。從提高玉米青貯CP的層面來看，緩釋肥的效果低于普通復(fù)合肥，可能的原因是青貯玉米的生長季節(jié)太短，緩釋肥還沒有完全釋放其肥效。

3.2緩釋復(fù)合肥對玉米青貯發(fā)酵品質(zhì)的影響 有機酸總量及其構(gòu)成可以反映青貯發(fā)酵過程及其青貯飼料品質(zhì)的優(yōu)劣，其中，最重要的是乳酸、乙酸、丙酸和丁酸，乳酸的比例越高越好[27]；而以乳酸占68%～70%、乙酸占0～20%、丙酸和丁酸少的青貯飼料品質(zhì)為好。Rooke[28]和Offer[29]認為青貯飼料乳酸的含量與采食量有關(guān)，也證明乳酸對適口性有直接影響。本試驗中，不管是化肥還是緩釋肥，都能夠提高玉米青貯中乳酸和乙酸的含量，該結(jié)果和文亦芾等[30]得研究結(jié)果相同。含氮量相同的緩釋肥和普通復(fù)合肥相比，施用普通復(fù)合肥的玉米青貯中的乳酸和乙酸都高于施用緩釋肥的青貯中的乳酸含量，這可能是在該地區(qū)青貯玉米的生長期比較短，緩釋肥肥效還沒有完全釋放的原因。當(dāng)緩釋肥中的含氮量相同時，增加緩釋肥中的脲醛含量，能夠提高青貯中有機酸的含量。不同含氮量(0～180 kg·hm-2)緩釋肥處理的玉米青貯的乳酸和乙酸含量呈單峰趨勢；當(dāng)緩釋肥Ⅲ含氮量為120 kg·hm-2時，青貯中的乳酸和乙酸含量最大，含量分別為4.60%和1.08%。不同處理的青貯的丙酸和丁酸含量差異不顯著(P>0.05)，可以看出不同的施肥處理不會對青貯的發(fā)酵產(chǎn)生不利影響。比較不同含氮量的緩釋肥，當(dāng)含氮量為120 kg·hm-2時，對改善壩上地區(qū)青貯玉米的青貯品質(zhì)有較好的效果。

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