適量氮肥對(duì)吉林西部人工建植羊草草原的種子產(chǎn)能與牧草品質(zhì)影響的研究

才源 李子勇 于新海 張春艷 吳海英 成文革

(吉林省生物研究所，吉林 長(zhǎng)春 130012)

吉林省西部地區(qū)地處北半球的中緯度地帶和歐亞大陸的東部，是接近亞寒帶的最北部的溫帶地區(qū)，屬于大陸性季風(fēng)氣候，年降水量在400mm左右，經(jīng)常出現(xiàn)季節(jié)性干旱。近些年來(lái)，隨著人類活動(dòng)的頻繁干擾以及自然環(huán)境的不斷演變，使該區(qū)域的生態(tài)環(huán)境出現(xiàn)惡化，草原退化面積加劇，退化面積逐年增加[1-4]。退化區(qū)域草原的產(chǎn)草量不但銳減，牧草的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值也急速下降[5-7]，伴隨著退化的加劇，土壤的沙化與鹽堿化也相應(yīng)出現(xiàn)[8,9]，使該區(qū)域的生態(tài)環(huán)境進(jìn)一步惡化。

針對(duì)草原退化的問(wèn)題，我國(guó)從20世紀(jì)80年代初就開(kāi)始實(shí)施草原治理工作，到目前為止，先后在黑龍江、吉林西部、內(nèi)蒙古、青海、寧夏、新疆等地紛紛建植了大量的人工羊草草地[10,11]。由于優(yōu)質(zhì)牧草種子的缺口較大，制約了草原退化的治理工作，因此如何提高優(yōu)質(zhì)牧草種子的產(chǎn)量，成為目前面對(duì)的新的問(wèn)題與研究方向。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)自然情況

試驗(yàn)地點(diǎn)在吉林西部的乾安縣安字鎮(zhèn)渭字村，該地區(qū)地處E124°02′，N45°01′，年平均氣溫在4.4～4.8℃，日照時(shí)間2867.6h，無(wú)霜期平均145.3d，年平均降水量421.4mm。

2020年在安字鎮(zhèn)渭字村附近新建植的羊草草原開(kāi)展羊草種子產(chǎn)能調(diào)控試驗(yàn)的研究。該草原是在退化草原的基礎(chǔ)上，于2019年5月下旬開(kāi)始實(shí)施重新建植工作，在建植前對(duì)該試驗(yàn)區(qū)域進(jìn)行2次旋耕并整平，在2019年5月30日進(jìn)行播種，播種的品種為吉林省生物研究所自主培育的“吉生1號(hào)”羊草，播種量為15kg·hm-2，行距在60cm左右，播種結(jié)束后利用鎮(zhèn)壓器進(jìn)行鎮(zhèn)壓作業(yè)，鎮(zhèn)壓結(jié)束后，進(jìn)行噴灌補(bǔ)水，保證出苗。

1.2 研究方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，本試驗(yàn)共5種處理，3次重復(fù)，共計(jì)15個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)面積為2000m2(50m×40m)。

施入的肥料為尿素(N≥46%)，施肥量設(shè)5個(gè)梯度，分別為0kg·hm-2、135kg·hm-2、195kg·hm-2、255kg·hm-2、315kg·hm-2。春秋各施入1次，每次施入量為總施入量的1/2，分別為0kg·hm-2、67.5kg·hm-2、97.5kg·hm-2、127.5kg·hm-2、157.5kg·hm-2。

1.2.2 調(diào)查、測(cè)定項(xiàng)目

在7月中旬，每個(gè)小區(qū)隨機(jī)選取3個(gè)1m×1m樣方進(jìn)行羊草分蘗植株的數(shù)量的統(tǒng)計(jì)；在每個(gè)樣方中選取有代表性的20株測(cè)量株高及穗高；在選取的樣方中分蘗植株數(shù)測(cè)定完畢后，進(jìn)行刈割，并測(cè)定抽穗植株的數(shù)量；在每個(gè)樣方的抽穗植株中隨機(jī)選取10株，進(jìn)行穗長(zhǎng)、小穗數(shù)/穗、小穗花數(shù)、穗粒數(shù)的測(cè)定；將每個(gè)樣方收獲的羊草自然風(fēng)干后脫粒、清選、稱重，計(jì)算單位面積種子產(chǎn)量(kg·hm-2)；測(cè)產(chǎn)獲得的各小區(qū)種子風(fēng)干、脫粒、清選后，隨機(jī)挑選1000粒種子稱重，重復(fù)3次，計(jì)算千粒重；本試驗(yàn)采用5點(diǎn)式取樣法測(cè)定產(chǎn)草量，折算每公頃產(chǎn)量；在9月初收獲前取樣，每個(gè)小區(qū)取5點(diǎn)，將5點(diǎn)所取樣品進(jìn)行混合、曬干、打捆，進(jìn)行水分、粗蛋白、粗脂肪的測(cè)定。

1.2.3 統(tǒng)計(jì)分析

采用Excel和SPSS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行單因素方差分析，對(duì)各處理的結(jié)果以平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)誤的形式進(jìn)行標(biāo)示。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥處理對(duì)羊草種子產(chǎn)量及相關(guān)因子變化的影響

2.1.1 羊草分蘗數(shù)的變化情況

從圖1可以看出，施入氮肥后，試驗(yàn)區(qū)域內(nèi)羊草的分蘗數(shù)都有顯著提高(P<0.05)，提高比例在33.4%～55.4%，分蘗數(shù)與N肥的施入量呈正相關(guān)。

圖1 不同處理分蘗數(shù)的變化情況

2.1.2 羊草抽穗數(shù)與抽穗率

從圖2可以看出，施入氮肥的4個(gè)處理的抽穗數(shù)提高不夠明顯，N1、N2與CK的抽穗數(shù)相比無(wú)顯著性差異(P>0.05)，只有N3與N4的抽穗數(shù)與CK相比達(dá)到顯著水平(P<0.05)。圖3中所有4個(gè)施肥處理的抽穗率比CK都有所下降，這是由于施入氮肥，在增加抽穗數(shù)的同時(shí)也增加了分蘗數(shù)，且增加的分蘗數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于增加的抽穗數(shù)，從而使抽穗率整體下降。

圖3 不同處理羊草抽穗率的變化情況

2.1.3 穗長(zhǎng)的變化情況

如圖4所示，施用肥料后各個(gè)處理的穗長(zhǎng)都有所增長(zhǎng)(P<0.05)，N1、N2、N3、N4的穗長(zhǎng)比CK增加22.2%、30.0%、38.9%、41.5%，但是N2、N3、N4間無(wú)顯著差異(P>0.05)。

圖4 不同處理羊草穗長(zhǎng)的變化情況

2.1.4 小穗數(shù)與小花數(shù)的變化情況

如圖5所示，羊草的小穗數(shù)整體上沒(méi)有太大的變化，但是每小穗的小花數(shù)變化明顯，整體上與N肥的施入量呈正相關(guān)，除了N1外，其它3個(gè)處理的每小穗的小花數(shù)與CK相比均有顯著的提高(P<0.05)。

圖5 不同處理羊草小穗數(shù)變化情況

圖6 不同處理羊草小花數(shù)的變化情況

2.1.5 結(jié)實(shí)粒數(shù)與結(jié)實(shí)率的變化情況

從圖7可以看出，4個(gè)施肥處理的結(jié)實(shí)粒數(shù)與CK相比均有顯著提高(P<0.05)，平均結(jié)實(shí)粒數(shù)為28.5粒，遠(yuǎn)高于CK的20.8粒，但是4個(gè)施肥處理間，結(jié)實(shí)粒數(shù)無(wú)顯著差異(P>0.05)。從結(jié)實(shí)率上來(lái)看，N1的結(jié)實(shí)率最高為33.5%，其它4個(gè)處理結(jié)實(shí)率在22.6%～28.7%。

圖7 不同處理羊草結(jié)實(shí)粒數(shù)的變化情況

圖8 不同處理羊草結(jié)實(shí)率的變化情況

2.1.6 千粒重的變化情況

千粒重是評(píng)價(jià)牧草種子產(chǎn)量的重要指標(biāo)之一。從圖9可以看出，5個(gè)處理中羊草種子千粒重的變化不大，均在2.1～2.3g，且5個(gè)處理間無(wú)顯著性差異(P>0.05)。

圖9 不同處理羊草種子千粒重的變化情況

2.1.7 產(chǎn)種量的變化情況

從圖10可以看出，除了N1處理外，其它3個(gè)施肥處理的種子產(chǎn)量與CK相比均有顯著性的提高(P<0.05)，其中N3處理與N4處理種子產(chǎn)量最高，分別比CK提高75.9%和71.3%。

圖10 不同處理羊草產(chǎn)種量的變化情況

2.2 不同施肥處理對(duì)羊草產(chǎn)量及相關(guān)性狀的影響

2.2.1 羊草株高的變化情況

從圖11可以看出，4個(gè)處理的株高均顯著高于CK(P<0.05)，4個(gè)處理的整體株高的平均值為71.4cm，比對(duì)照高了15.4cm。N4的株高平均值最高達(dá)到79.3cm，比對(duì)照高出23.3cm。

圖11 不同處理羊草株高的變化情況

2.2.2 羊草穗高的變化情況

從圖12可以看出，4個(gè)處理的穗高均顯著高于CK(P<0.05)，4個(gè)處理的整體株高的平均值為57.1cm，比對(duì)照高了11.1cm。處理3與處理4的株高平均值最高分別為58.6cm和61.7cm，但通過(guò)分析，2個(gè)處理間不存在顯著性差異(P>0.05)。

圖12 不同處理羊草穗高的變化情況

2.2.3 羊草產(chǎn)草量的變化情況

從圖13可以看出，4個(gè)施肥處理的產(chǎn)草量均顯著高于CK(P<0.05)，4個(gè)施肥處理的產(chǎn)草量平均值為2185kg·hm-2，產(chǎn)草量比CK高出900kg·hm-2以上。N4處理的產(chǎn)草量最高為2436.6kg·hm-2，比CK提高97.6%。

圖13 不同處理羊草產(chǎn)草量的變化情況

2.3 不同施肥處理對(duì)羊草基本營(yíng)養(yǎng)成分變化情況的影響

2.3.1 粗蛋白的變化情況

粗蛋白含量是評(píng)價(jià)牧草品質(zhì)好壞的重要指標(biāo)之一。從圖14可以看出，4個(gè)施肥處理的粗蛋白含量均有顯著的提高，粗蛋白的平均含量達(dá)到12.0%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于CK的9.1%，其中N3與N4提高得最多，分別比CK提高36.7%和40.2%，但兩者間無(wú)顯著差異。

圖14 不同處理羊草粗蛋白的變化情況

2.3.2 粗脂肪的變化情況

如圖15所示，4個(gè)處理粗脂肪的含量也都有顯著提高，其中N4處理的粗脂肪含量最高，達(dá)到2.45%。

圖15 不同處理羊草粗脂肪的變化情況

3 討論與結(jié)論

3.1 羊草種子產(chǎn)量及其相關(guān)因子的變化

羊草單位面積內(nèi)的種子產(chǎn)量與羊草單位面積內(nèi)的抽穗數(shù)、種子千粒重、單株結(jié)實(shí)粒數(shù)直接相關(guān)。從試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，施肥后對(duì)羊草種子千粒重的影響不大，5個(gè)處理間無(wú)顯著性差異(P>0.05)，但對(duì)單株結(jié)實(shí)粒數(shù)的影響較大，結(jié)實(shí)粒數(shù)具有明顯的提高(P<0.05)，也使單位面積內(nèi)的抽穗數(shù)略有增加。

從產(chǎn)種量的測(cè)產(chǎn)結(jié)果上看，與CK相比，除N1處理外，其它3個(gè)處理的產(chǎn)種量都有顯著的提高(P<0.05)。處理1的產(chǎn)種量提高得最少，比CK提高了26.8%，處理3、處理4的產(chǎn)種量提高得最多，分別比CK提高了75.9%和71.3%。

3.2 羊草產(chǎn)草量的變化情況

從試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，羊草產(chǎn)草量隨著N肥投入的增加而增加，對(duì)羊草產(chǎn)量有明顯的促進(jìn)作用，這與大多數(shù)研究結(jié)果相一致，4個(gè)施肥處理的產(chǎn)草量與CK相比均有顯著提高(P<0.05)，N3處理和N4處理羊草產(chǎn)量提高最多，分別達(dá)到2.32t·hm-2和2.43t·hm-2，雖然N4處理的產(chǎn)草量最高，但是與N3處理的產(chǎn)草量不存在顯著差異(P>0.05)。

3.3 羊草品質(zhì)的變化

提高牧草粗蛋白與粗脂肪含量，降低纖維素含量是提高牧草營(yíng)養(yǎng)價(jià)值、改善牧草品質(zhì)的重要內(nèi)容。已有的研究證實(shí)，適量施用氮肥能夠改善禾本科牧草的品質(zhì)，使粗蛋白與粗脂肪含量增加，粗纖維含量降低，從而提高牧草的適口性和消化率。從本試驗(yàn)結(jié)果看，粗蛋白與粗脂肪含量隨著肥料投入的提高而升高，呈顯著正相關(guān)。