氮復(fù)合肥種類(lèi)及施氮量對(duì)壩上地區(qū)青貯玉米產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

馬磊，袁飛，朱玲玲，王忠美，戎郁萍

（中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，北京100193）

青貯玉米（Zeamays）是草食家畜生產(chǎn)不可或缺的粗飼料資源［1］。合理施肥、平衡施肥、提高肥料利用率是保證作物高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的重要措施，大量研究表明，生物產(chǎn)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(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)化的重要手段［2］，青貯玉米對(duì)氮肥的反應(yīng)尤其敏感［3］，氮是限制青貯玉米產(chǎn)量的關(guān)鍵的因子［4］，因此氮肥的施用及施用量對(duì)青貯玉米的產(chǎn)量和品質(zhì)起著關(guān)鍵作用。王春虎等［5］報(bào)道尿素施氮量為337.5kg/hm2時(shí)，玉米產(chǎn)量最高，達(dá)到6845.0kg/hm2；繼續(xù)增施氮肥，產(chǎn)量顯著降低。施氮量為112.5和225kg/hm2時(shí)，蛋白質(zhì)含量最高，達(dá)到了8.94%，品質(zhì)最好；施氮量繼續(xù)增加，玉米品質(zhì)顯著下降，其絕對(duì)值下降了0.13%～0.56%。宋尚有等［6］對(duì)高淀粉玉米的研究得到中等氮肥水平（N 180kg/hm2）每kg氮肥增產(chǎn)量、玉米子粒粗脂肪、粗蛋白和淀粉含量都為最大。魏荔等［7］研究得出增加氮肥施用量能顯著提高青貯玉米蛋白質(zhì)含量，改善其品質(zhì)。黃紹文等［8］研究得出施氮能增加高油和高淀粉玉米子粒蛋白質(zhì)、醇溶蛋白和清蛋白含量。施氮使高油玉米子粒氨基酸和必需氨基酸含量提高0.83%和0.41%，使高淀粉玉米提高1.18%和0.36%，進(jìn)而改善了青貯玉米的品質(zhì)。

施肥方式不同，植物利用氮素的水平就有差異。陸曉燕和沈益新［9］對(duì)飼用甜高粱（Sorghumbicolor）的研究發(fā)現(xiàn)拔節(jié)期追施尿素可以提高產(chǎn)量和粗蛋白含量。劉朝巍等［10］對(duì)不同施氮方式對(duì)寬窄行交替休閑種植玉米產(chǎn)量和光合特性的影響研究中報(bào)道基肥＋拔節(jié)期追肥＋抽穗期追肥可顯著增加玉米干草產(chǎn)量。蔡曉妍等［11］研究表明拔節(jié)期追施氮肥提高了青貯玉米的生物產(chǎn)量和飼用品質(zhì)。Islam等［12］研究表明，播種前、播種后施N肥玉米粗蛋白分別是828和1124kg/hm2。

施肥種類(lèi)的不同，植物利用其能力不同，也會(huì)影響氮素利用效率，進(jìn)而影響植物的產(chǎn)量和品質(zhì)性狀。陸曉燕和沈益新［9］對(duì)飼用甜高粱的研究發(fā)現(xiàn)施用發(fā)酵牛糞可提高其干物質(zhì)產(chǎn)量，而其粗蛋白含量卻下降。徐敏云等［13］研究表明廄肥（5000kg/hm2）、種肥（鋅肥，ZnSO4·6H2O，15kg/hm2）、追肥（尿素300kg/hm2）組合可顯著增加青貯玉米產(chǎn)量，王忠美等［14］對(duì)青貯玉米的研究發(fā)現(xiàn)氮緩釋復(fù)合肥與速效肥相比對(duì)青貯玉米干草產(chǎn)量、莖葉比無(wú)顯著影響，而劉朝巍等［10］研究表明緩釋肥能提高玉米干草產(chǎn)量。趙東海等［15］研究表明氮、磷、鉀和鋅肥配施能顯著提高墨西哥玉米草產(chǎn)量，并改善其營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)。衛(wèi)麗等［16］研究得出，緩釋肥能在玉米生長(zhǎng)后期提供充足的氮素，從而可以提高籽粒的粗蛋白含量。Wuest和Cassman［17］研究表明緩釋肥可提高谷物的蛋白約0.75%。

不同緩釋比例緩釋肥對(duì)植物的影響研究方面還缺乏大量的數(shù)據(jù)。只有王忠美等［14］以氮緩釋復(fù)合肥對(duì)壩上地區(qū)青貯玉米產(chǎn)量研究中報(bào)道緩釋比例30%的復(fù)合肥（N：150kg/hm2）干產(chǎn)最高，但與同施氮量、緩釋比例為20%的處理干產(chǎn)量無(wú)顯著差異。綜上，國(guó)內(nèi)外對(duì)氮肥利用大都側(cè)重于速效氮施肥量、施肥方式對(duì)植物生長(zhǎng)的影響，而對(duì)緩釋氮肥的利用還較少，尤其在青貯玉米上的應(yīng)用研究報(bào)道更少。緩釋氮處理的氮表觀利用率和氮素生理利用率高于速效肥［14］。因此，緩釋肥的利用是提高氮素利用率的途徑之一。

壩上地區(qū)是農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)結(jié)合區(qū)，無(wú)霜期短、有效積溫低，生長(zhǎng)季短，不適宜種植籽實(shí)玉米，優(yōu)質(zhì)飼草料缺乏成為發(fā)展草食家畜的主要限制因素。合理施肥模式下大力種植青貯玉米，是發(fā)展優(yōu)質(zhì)高效草食畜牧業(yè)的基礎(chǔ)。因此研究旱作條件下大田青貯玉米的管理方式，研究其對(duì)施肥種類(lèi)、施肥量、施肥方式及緩釋比例的響應(yīng)，對(duì)解決壩上地區(qū)草食家畜的飼草飼料需求量和飼草品質(zhì)需求具有積極意義。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

本研究在中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)科學(xué)壩上野外科學(xué)研究站進(jìn)行。試驗(yàn)區(qū)位于河北省張家口市塞北管理區(qū)（41°52′N(xiāo)，115°49′E），海拔1367m，大針茅（Stipagrandis）－羊草（Leymuschinensis）典型草原植被［14］。年均氣溫1℃，1月平均氣溫－18.6℃，7月平均氣溫17.6℃，≥10℃的年積溫1900～2500℃，無(wú)霜期90d，年平均降水量400mm，主要集中在7－9月，年蒸發(fā)量約1735.7mm，年日照時(shí)數(shù)2930h，主要土壤類(lèi)型為栗鈣土［18－19］。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.2.1 供試品種 供試品種為巡青518（當(dāng)?shù)厣逃闷贩N），2010年5月23日進(jìn)行播種，種植密度為7.35萬(wàn)株/hm2，株距25cm，行距55cm。

1.2.2 肥料配比及田間試驗(yàn)設(shè)計(jì) 本試驗(yàn)采用完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，試驗(yàn)分為11個(gè)處理，每個(gè)處理均為4次重復(fù)，總計(jì)4個(gè)區(qū)組，44個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)為9行，面積為4.5m×8.0m，保護(hù)行距1m，試驗(yàn)區(qū)面積總計(jì)為1584 m2。

每個(gè)小區(qū)施氮量為2.4kg，空白（CK0）為不施任何肥料（表1）；對(duì)照1（CK1）施含氮量為180kg/hm2的普通氮磷鉀復(fù)合肥，播種時(shí)作為基肥一次施完；對(duì)照2（CK2）為施含氮量180kg/hm2的普通復(fù)合肥，分2次施，基肥施入60%，在玉米拔節(jié)期追肥40%；脲甲醛緩釋肥的濃度梯度分別為含氮量180kg/hm2、緩釋比例30%（緩釋Ⅰ），150kg/hm2、緩釋比例30%（緩釋ⅡB），120kg/hm2、緩釋比例30%（緩釋Ⅲ），90kg/hm2、緩釋比例30%（緩釋Ⅳ），60kg/hm2、緩釋比例30%（緩釋Ⅴ），30kg/hm2、緩釋比例30%（緩釋Ⅵ）作為基肥一次性施入，其中150 kg/hm2的處理中，根據(jù)緩釋比例的不同，又分為緩釋ⅡA（緩釋比例40%）、緩釋ⅡB（緩釋比例30%）、緩釋ⅡC（緩釋比例20%）3個(gè)類(lèi)別；各處理中P2O5、K2O施量一樣，分別為60kg/hm2和75kg/hm2。

1.3 測(cè)定方法

青貯玉米的拔節(jié)期和成熟期測(cè)定莖葉比和全株粗蛋白含量，成熟期測(cè)定葉綠素相對(duì)值（soil and plant analyzer development，SPAD）、鮮草和干草產(chǎn)量。

1.3.1 鮮草產(chǎn)量和干草產(chǎn)量 產(chǎn)量測(cè)定：青貯玉米收獲期時(shí)，各小區(qū)選取中間2行齊地刈割后稱(chēng)重，依據(jù)小區(qū)面積估算每hm2的鮮草產(chǎn)量，利用鮮干比計(jì)算每hm2的干物質(zhì)重量。

1.3.2 莖葉比 每個(gè)小區(qū)按五點(diǎn)取樣法選取5株代表性植株，齊地刈割，將其莖葉分離稱(chēng)其鮮重，在65℃的烘箱內(nèi)烘干測(cè)定干重，計(jì)算莖葉比。

1.3.3 葉綠素相對(duì)值（SPAD） 在每個(gè)小區(qū)中間2行隨機(jī)選擇生長(zhǎng)均勻一致的玉米，選取穗位葉長(zhǎng)度1/2處上表面，避開(kāi)葉脈位置，于上午11：00用SPAD分析儀（SPAD－502）測(cè)定SPAD值。每小區(qū)測(cè)定10株，取平均值［20］。

1.3.4 全氮及粗蛋白含量 每個(gè)小區(qū)按S形取樣法選取10株代表性植株，切短在65℃的烘箱內(nèi)烘干，樣品粉碎后，過(guò)1.0mm篩，用于粗蛋白質(zhì)含量的測(cè)定。凱氏定氮儀（FOSS Kjeltec 2300）測(cè)定青貯玉米植株全株全氮含量，乘以6.25即為粗蛋白含量。

1.4 數(shù)據(jù)分析

用Excel 2010軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和作圖，用SAS 8.2進(jìn)行單因子方差分析（One－way ANOVA）檢測(cè)，多重比較按照Duncan新復(fù)極差法。

表1 肥料配比及用量Table 1 The amount and ratio of fertilizers

2 結(jié)果與分析

2.1 施氮對(duì)青貯玉米產(chǎn)量的影響

不同施氮處理均顯著提高青貯玉米鮮草和干草產(chǎn)量（P＜0.05）（圖1）。緩釋ⅡC處理鮮產(chǎn)和干產(chǎn)均最大，鮮、干產(chǎn)分別為10.58×104和2.45×104kg/hm2，比 CK0分別增加26464.24和 7617.37kg/hm2，顯 著 增 產(chǎn) 33.37% 和45.15%，鮮、干產(chǎn)顯著高于速效肥 CK1、CK2處理（P＜0.05），但與ⅡB處理無(wú)顯著差異（P＞0.05）。分次施速效肥的干產(chǎn)顯著高于一次施入（P＜0.05），但二者鮮產(chǎn)差異不顯著（P＞0.05）。緩釋ⅡA鮮、干產(chǎn)均較低，可能是其緩釋比例過(guò)高，限制了青貯玉米生長(zhǎng)對(duì)氮肥的需求。

圖1 氮肥種類(lèi)及施氮量對(duì)青貯玉米產(chǎn)量的影響Fig.1 Effect of different types of N fertilizers and their quantities on the yields of silage corn

2.2 施氮對(duì)青貯玉米莖葉比的影響

不同施氮量在拔節(jié)期的莖葉比為1.32～1.72，成熟期為2.35～2.68（表2）。拔節(jié)期和成熟期，均是ⅡB青貯玉米的莖葉較低，顯著低于CK1和CK2（P＜0.05），其與CK0無(wú)顯著差異（P＞0.05）。其他各施氮處理間差異不顯著（P＞0.05），表明緩釋氮能夠促進(jìn)青貯玉米葉片生長(zhǎng)，降低植物莖葉比。

2.3 施氮對(duì)葉綠素相對(duì)值的影響

速效氮和緩釋氮處理均顯著提高青貯玉米的SPAD值（P＜0.05）（圖2）。速效CK1處理的SPAD值顯著高于CK2（P＜0.05）。緩釋ⅡC的SPAD值最高，為36.97，顯著高于 CK0的8.96，顯著高于 CK2（P＜0.05），但與CK1無(wú)顯著差異（P＞0.05）。緩釋肥ⅡA、ⅡB、ⅡC間無(wú)顯著差異（P＞0.05）。低氮量緩釋處理Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ顯著低于高緩釋氮處理Ⅰ、ⅡA、ⅡB、ⅡC（P＜0.05），表明SPAD值對(duì)高氮量響應(yīng)更敏感。

2.4 施氮對(duì)粗蛋白含量的影響

拔節(jié)期和成熟期，施氮處理均顯著提高全株粗蛋白含量（P＜0.05），成熟期全株粗蛋白含量低于拔節(jié)期（圖3）。拔節(jié)期，緩釋Ⅲ的粗蛋白含量最高，為14.19%。成熟期，緩釋ⅡB顯著高于其他施氮處理（P＜0.05），其粗蛋白含量比CK0顯著增加28.67%（P＜0.05）。

表2 氮肥種類(lèi)及施氮量對(duì)青貯玉米莖葉比的影響Table 2 Effect of different types of N fertilizers and their quantities on stem－leaf ratio of silage corn（Mean±SD）

圖2 緩釋肥施氮量對(duì)青貯玉米SPAD值的影響Fig.2 Effect of different types of N fertilizers and their quantities on SPAD of silage corn

圖3 緩釋肥施氮量對(duì)青貯玉米全株粗蛋白的影響Fig.3 Effect of different types of N fertilizers and their quantities on crude protein（CP）of silage corn

3 討論

3.1 氮緩釋復(fù)合肥對(duì)青貯玉米產(chǎn)量的影響

大量的研究表明施肥可不同程度地提高大田作物產(chǎn)量，其中緩釋肥的效果好于普通速效肥。楊帆等［21］以熱研2號(hào)柱花草（Stylosanthesguianensiscv.Reyan No.2）、黃亞萍等［22］以甘草（Glycyrrhizauralensis）的研究均表明普通復(fù)合肥可顯著提高其干草產(chǎn)量。陸曉燕和沈益新［9］、王春虎等［5］、宋尚有等［6］、趙東海等［15］均報(bào)道速效肥可顯著提高甜高粱（Sorghumbicolor）飼草和玉米干草產(chǎn)量。Yerokun［23］、Shoji等［24］均在玉米上做了研究，發(fā)現(xiàn)緩釋肥可顯著提高玉米的產(chǎn)量。徐玉鵬等［25］、朱紅英［26］研究均表明緩釋肥可有效提高玉米產(chǎn)量，王忠美等［14］對(duì)青貯玉米的研究表明氮緩釋復(fù)合肥可顯著提高青貯玉米株高、鮮草產(chǎn)量和干草產(chǎn)量。大量研究均集中在速效肥料對(duì)飼用玉米和其他飼用植物上，而緩釋肥對(duì)飼用玉米和其他飼用植物尤其是青貯玉米的研究較少，因此，對(duì)緩釋氮肥在青貯玉米生產(chǎn)上的研究有待加強(qiáng)。

3.2 氮緩釋復(fù)合肥對(duì)青貯玉米莖葉比的影響

莖葉比反映植物葉量在生物總量中所占比例的大小，是評(píng)定不同玉米品種草質(zhì)的主要參考指標(biāo)，葉的纖維素含量低，葉綠素、蛋白質(zhì)、類(lèi)胡蘿卜素含量高，大部分家畜對(duì)葉的采食率高于莖［27］。因此，莖葉比比例越低，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量就越多，適口性就越強(qiáng)，牧草的品質(zhì)也就越好。本研究中施肥都不同程度地提高了青貯玉米的莖葉比，且隨著生育期延長(zhǎng)，莖葉比增大。拔節(jié)期，緩釋ⅡB處理莖葉比最低。成熟期，施肥處理莖葉比均高于不施肥，緩釋肥促進(jìn)莖葉比增加的效應(yīng)可能在拔節(jié)期以后逐漸表現(xiàn)出來(lái)。紫花苜蓿（Medicagosativa）施氮肥處理其莖葉比增加，降低其飼用價(jià)值［28－31］。劉建寧等［32］研究發(fā)現(xiàn)高丹草（SorghumHybrid Sudangrass）刈割越遲，莖葉比越大，飼用價(jià)值越小，本研究的結(jié)果與其一致。緩釋ⅡB能顯著降低青貯玉米的莖葉比（P＜0.05，表2），對(duì)壩上地區(qū)青貯玉米生產(chǎn)具有借鑒的價(jià)值。

3.3 氮緩釋復(fù)合肥對(duì)青貯玉米葉綠素相對(duì)值的影響

葉綠素含量是衡量葉片光合能力的重要指標(biāo)，葉綠素含量的增減是通過(guò)植物葉色在不同生育期的變化來(lái)反映的，SPAD值是通過(guò)葉綠素計(jì)即時(shí)讀取的葉綠素相對(duì)值，國(guó)內(nèi)外許多研究者已經(jīng)用SPAD值作為診斷狼尾草（Pennisetumalopecuroides）等牧草氮素虧缺的重要手段［33］，且在玉米、水稻（Oryzasativa）等大田作物上應(yīng)用SPAD值進(jìn)行需氮預(yù)測(cè)已有很多研究［34－37］。本研究結(jié)果表明，不同種類(lèi)的肥料都不同程度地提高了青貯玉米的SPAD值，且速效肥分次施入SPAD值高于一次施入。緩釋ⅡC處理的SPAD值最高為36.97，高氮量處理SPAD值大于低氮量處理（圖2）。Amany等［38］研究發(fā)現(xiàn)緩釋肥處理的玉米葉綠素a、葉綠素b均高于速效肥處理，進(jìn)而其SPAD值更高，本研究的結(jié)果與之一致。綜上，本研究緩釋氮的施用以施氮量150kg/hm2，緩釋比例為20%為最佳。

3.4 氮緩釋復(fù)合肥對(duì)青貯玉米全株粗蛋白含量的影響

玉米的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)與蛋白質(zhì)含量和品質(zhì)密切相關(guān)［39］，施氮可以提高青貯玉米粗蛋白的含量［40］，衛(wèi)麗等［16］研究得出，緩釋肥能在夏玉米生長(zhǎng)后期提供充足的氮素，從而可以提高籽粒的粗蛋白含量，還發(fā)現(xiàn)控釋肥的粗蛋白含量均顯著高于常規(guī)施肥。本研究表明，在青貯玉米拔節(jié)期和成熟期，速效肥和緩釋肥處理均顯著（P＜0.05，圖3）提高青貯玉米全株粗蛋白含量，緩釋肥處理優(yōu)于速效肥處理。但是這一方面的研究大多集中于速效肥對(duì)籽粒玉米的影響上，而針對(duì)緩釋肥開(kāi)展的研究尤其對(duì)青貯玉米的研究很少，因此值得關(guān)注。

4 結(jié)論

施肥處理均顯著提高青貯玉米鮮草、干草產(chǎn)量，緩釋ⅡC鮮產(chǎn)和干產(chǎn)均最大，比CK0增加鮮產(chǎn)和干產(chǎn)26464.24和7617.37kg/hm2，顯著增產(chǎn)33.37%和45.15%，分次施速效肥的干產(chǎn)顯著高于一次施入，但二者鮮產(chǎn)差異不顯著。青貯玉米拔節(jié)期和成熟期，施肥處理均不同程度地提高了青貯玉米的莖葉比，但各施肥處理間差異不顯著。不同施肥處理均顯著提高青貯玉米的SPDA值。緩釋ⅡC的SPAD值最高，為36.97，顯著高于CK2，但與CK1無(wú)顯著差異。拔節(jié)期和成熟期，施氮肥處理均顯著提高青貯玉米全株粗蛋白含量。拔節(jié)期，緩釋Ⅲ處理粗蛋白含量最高。成熟期，緩釋ⅡB處理顯著高于其他施氮處理。河北壩上農(nóng)牧結(jié)合區(qū)，機(jī)械化水平低、勞動(dòng)力有限及農(nóng)牧民注重飼草飼料產(chǎn)量等，雖青貯玉米在抽穗初期刈割品質(zhì)高于成熟期，但都集中于成熟期刈割。鑒于以上因素，在保產(chǎn)的前提下獲取較高品質(zhì)的青貯玉米，建議使用緩釋ⅡC的緩釋肥。

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