不同施肥處理對谷稗生物量和品質的影響

王 艷，肖 洋

（黑龍江大學現(xiàn)代農業(yè)與生態(tài)環(huán)境學院，哈爾濱 150080）

0 引言

谷稗是一年生的禾谷類飼料養(yǎng)殖農作物，由于外形酷似稻谷，所以被稱作為谷稗。谷稗是一種優(yōu)質的的牲畜草料，植株高達1.9～2.5 m[1]，牧草質量屬優(yōu)良行列，是喂養(yǎng)牲畜的理想飼草之一，也是牧草中最好的飼料作物之一[2]。谷稗生長旺盛的特征是絕大多數(shù)牧草不能相比較的，莖稈上的葉片數(shù)目龐大，分蘗能力極具競爭力，生長旺盛，莖稈極為茂密粗大，草質極為柔軟，口感比較爽口，營養(yǎng)不單一，能為牲畜提供足量的營養(yǎng)物質。莖干直立而粗大，葉子長而寬厚，顏色為深綠色或淺綠色。且谷稗干草和谷粒的粗蛋白、粗脂肪以及維生素的含量都較高于如栗、苞米等其他禾谷類植物[3-4]。谷稗的生長條件對土壤的品質要求并不嚴格，并且它對土壤中的鹽和堿的能力也有很強大的抗逆性，所以在pH 5.5～6.6[5]的區(qū)域內也可種植谷稗，并且能很好的成長成粗大健康的樣子。谷稗也很喜歡溫暖氣候條件，只有地面溫度穩(wěn)定在10℃以上時，種子才可以萌發(fā)生長；如果地面溫度低于10℃時，谷稗便會停止生長生成。谷稗屬于晚熟品種，谷稗的生育期為130天上下[4]。谷稗是家養(yǎng)草食性的牲畜、家禽、魚類的優(yōu)良牧草類口糧，它的營養(yǎng)非常豐富，適口性非常爽口[6]。在豐富飼喂類草種資源、推進草田輪作制度、豆科與禾本科牧草輪作等應用方面不僅擁有廣泛的用途而且具有強大的彈性和靈活性[7]。

就目前研究狀況來說，國內對牧草的研究比較廣泛，從萌芽時期的開墾荒地到成長時期的推進牧區(qū)發(fā)展到現(xiàn)在快速發(fā)展時期的中國農業(yè)結構轉型[8]，涉及了各類牧草的栽培和利用、不同種類牧草的生物量和品質的比較、牧草種子的發(fā)芽率、不同施肥處理對某種牧草的影響等。但是中國草種業(yè)的發(fā)展也受到了限制，其主要原因是由于新品種草種數(shù)量登記緩慢和專業(yè)化生產種子技術不成熟。毛培勝等[9]研究了關于中國北方牧草種子生產的限制因素，研究表明，牧草種子的生產被地域性、認證制度、收獲加工和土地成本等因素所限制。尤其是牧草對氣候條件和地域環(huán)境的特殊要求，牧草的品質也會被牧草種子的品質所影響，所以牧草種子的優(yōu)良是牧草品質優(yōu)良的基礎。張?zhí)m芬等[10]研究了施肥水平對菊苣產量和品質的影響，綜合各施肥水平得出，N3P3K2處理的菊苣具有較優(yōu)良的品質且生物產量最高，所以該組施肥處理適用于生產實踐。李小坤等[11]研究了施肥對于牧草的影響，指出針對不同的牧草采用不同的施肥處理具有重大意義。

在國外，牧草的研究也很廣泛，其中也不乏關于生長環(huán)境對牧草產量和品質的研究，Martinez-Ghersa等[12]的研究則表明在土壤中的水勢達到發(fā)芽要求后溫度變化才能打破剛散播的稗草種子的休眠。還有Ryazantsev等[13]研究發(fā)現(xiàn)谷稗種子體內有參與生物脅迫天然免疫的物質。不論是國內還是國外，牧草對于人類來說都是不可缺少的，它們也許并不引人注目，但卻是喂養(yǎng)家禽家畜不可或缺的優(yōu)質飼料，不論是牧草的產量、品質，還是牧草本身含有的各種營養(yǎng)物質，都是挑選牧草的標準，上好的牧草也就能喂養(yǎng)出肉質鮮美的家畜。雖然谷稗在各個方面都不出眾，但是卻是最常見的牧草飼料，所以在谷稗上的研究也十分重要。不同的施肥處理方式可能會影響谷稗的生長環(huán)境的條件[14-15]，也可能會影響谷稗在生長過程中對營養(yǎng)物質的吸收，每一種施肥方式都可能會針對谷稗體內的某一種物質的含量來評判標準，稗草在生長發(fā)育階段，僅僅從土壤里汲取自己所需要的營養(yǎng)物質是遠遠不夠的，也需要人為補給的方式給他們補充所必需的物質，有些物質會促進另一些物質的吸收，當然，也有的物質會抑制別的物質被吸收，導致谷稗不能健康且強壯的生長，所以需要研究符合人們需求的營養(yǎng)物質怎樣被更好的吸收利用，來提高谷稗的生物量和品質。

性狀優(yōu)良的谷稗更加有利于在牧草缺乏的情況下凸顯出優(yōu)勢，能更好的被制作成飼料貯存起來，或者直接青貯[16]。而性狀優(yōu)良的谷稗包括了谷稗的生物量和品質，生物量是指植物的鮮重和干重之比的百分數(shù)含量，而品質則包括了更多的物質含量，比如植物體內的纖維含量，淀粉含量，粗脂肪含量或者蛋白質含量，而這些物質的含量是植物在生長過程中從外界環(huán)境吸收貯存的能量，只是他們各自的形態(tài)和功能不一樣，所以在植物體內所執(zhí)行的任務就有了區(qū)別，比如纖維含量與牲畜采食時的適口性有關，蛋白質、脂肪和淀粉的含量則與牧草的品質有關系，這些基本物質如果含量太低，就會導致牧草本身就缺乏營養(yǎng)，只有牧草本體的營養(yǎng)物質充足，才能更好的作為優(yōu)良飼料飼喂有經濟效益的牲畜。所以提高牧草的生物量和品質是至關重要的。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)域自然概況

拜泉縣地處黑龍江省中部、齊齊哈爾市東部、烏裕爾河與通肯河之間的小興安嶺余脈與松嫩平原過渡地帶；東部以通肯河為界與海倫市相望，南部襟臨明水縣，西部與依安縣接壤，北部連接克山縣和克東縣[17]，地理坐標為東經 125°30′—126°31′，北緯 47°20′—47°55′，總面積3597.01 km2。

拜泉縣位于新華夏構造體系第二沉降帶松嫩凹陷東北部，自白堊紀以來不斷翹起，因此中生代地層形成自西向東傾斜的構造形態(tài)[18]，造成第四紀沉積物的厚度自東北向西南逐漸增大。其地貌有丘陵狀臺地、波狀起伏臺地、緩坡傾斜平坦臺地和漫灘地4種類型。丘陵狀臺地主要分布在東部和東南部地區(qū)，占幅員面積的30.0%，波狀起伏臺地分布在中部和西北部地區(qū)，占幅員面積的47.1%，緩坡傾斜平坦臺地分布在西南部，占幅員面積的16.6%，漫灘地分布在通肯河、雙陽河、潤津河兩岸，占幅員面積的3.8%。全縣海拔高度一般為240—280 m，最高處是上升鄉(xiāng)中心村，海拔高度325.9 m，最低處是三道鎮(zhèn)群心村，海拔高度168 m。

1.2 試驗材料

本實驗已經于2018年5月初在拜泉縣上升鄉(xiāng)進步村進步小流域核心示范基地的大型穩(wěn)定侵蝕溝區(qū)種植了谷稗，設置了施用有機肥處理、有機肥+無機肥處理、無機肥處理和不施肥處理的4個施肥處理方式，試驗所用的谷稗品種為朝牧一號谷稗，有機肥為固體粒狀有機肥（含有機質45%、全氮3.5%、全磷1.8%、全鉀2.7%），無機肥由尿素(N 46%)、磷酸二銨(N 18%，P2O548%)和硫酸鉀(K2O 44.83%)3種肥料進行混合。

1.3 田間實驗設計及施肥方式

試驗方法為隨機區(qū)組方式，設置4個處理，4個重復，4個區(qū)組，16個小區(qū)。在該區(qū)域中，壟寬63 cm，壟距67 cm，壟長7.5 m，每小區(qū)面積約15 m2，共60 m2。田間設計方案見表1。

根據作物生長需求及種植面積等條件，計算肥料施用量（見表2），施肥采用開溝條施的方法，均勻施入。

1.3.1 試驗方法 種前期對試驗地進行翻耕深度約為20cm，整平耙細，在5月初進行條播，播種深度為3～4cm，覆土2 cm左右，壟溝一側開溝施肥，施肥量見表2，播種結束后需做好田間管理工作，及時除草，進行病蟲害防治，生長期間視氣候情況選擇是否澆灌及澆灌次數(shù)。7、8、9月中后期都可進行刈割，每次刈割時留茬約5 cm，各小區(qū)隨機選擇4個50 cm×50 cm的樣方進行混合取鮮重[19]，總質量約2.0 kg。取樣完畢后，將樣品帶回實驗室放進烘干箱105℃內殺青30 min，在75℃條件下烘至恒重[20]。烘至恒重后一部分直接保存，一部分用研缽磨碎，并全部過篩，本實驗測定的指標需要谷稗樣品過40目篩，過完篩后需充分混勻，標記好取樣時間并保存。

1.3.2 測定項目及方法

（1）谷稗中生物量（干物質）的測定方法

烘干恒重法：刈割后，立即稱取鮮樣質量，混合均勻后取大概三分之一稱取鮮樣質量[21]，取回后，放入105℃烘干箱進行殺青處理15～30 min，75℃條件下烘干，直至葉片發(fā)干發(fā)脆，重量不變后，稱量并記錄，粉碎測定各成分的含量。

（2）谷稗中粗蛋白、粗脂肪的測定方法

粗蛋白采用凱氏定氮儀法[22]進行測定，粗脂肪使用脂肪測定儀法[23]進行測定。

（3）谷稗中酸性洗滌纖維(ADF)和中性洗滌纖維(NDF)的測定方法

運用范式(Van Soest)洗滌纖維分析法[24]進行測定。

1.4 數(shù)據處理

采用Excel 2000和SPSS 11.0軟件對數(shù)據進行統(tǒng)計分析與差異性顯著分析（LSD法）。

2 結果與分析

2.1 谷稗的生物量分析

可以從圖1看出，不同施肥處理的谷稗生物量的大小為：無機肥處理(C)＞有機肥+無機肥處理(B)＞有機肥處理(A)＞不施肥處理(D)。試驗結果表明，施用無機肥、無機肥、有機肥+無機肥對谷稗生物量的累計是有效果的，施用有機肥與不施肥對比生物量提高了130.4%，而有機肥處理的生物量比不施肥處理的生物量提高了67.8%，有機肥+無機肥混合施用的比不施肥處理的生物量提高了103.1%，由此可以看出施用無機肥可以更好的提高谷稗的生物量。由差異性顯著分析得出，A、B、C施肥措施與D處理在谷稗生物量上存在顯著性差異(P＜0.05)，各施肥處理的谷稗生物量都要顯著高于不施肥的。而A、B、C施肥措施之間差異性不顯著(P＞0.05)，且施用無機肥的生物量最高。

圖1 不同施肥處理的谷稗生物量

2.2 不同施肥處理對谷稗品質的影響

2.2.1 谷稗粗蛋白的含量分析 經過分析處理，最后得到谷稗各樣品的粗蛋白含量。由圖2的數(shù)據圖可以看出，谷稗粗蛋白含量的大小排序是無機肥處理(C)＞有機肥處理(A)＞不施肥處理(D)＞有機肥+無機肥處理(B)，試驗結果表明，無機肥處理的谷稗粗蛋白含量最高，而有機肥+無機肥處理的谷稗的粗蛋白含量最低。對谷稗施用無機肥和有機肥均會使得粗蛋白含量增大，而施用有機肥+無機肥處理的谷稗的粗蛋白含量降低。有機肥+無機肥處理的比不施肥處理的粗蛋白含量降低了7.7%，有機肥處理的比不施肥處理的提高了11.8%，無機肥處理的比不施肥處理的提高了15.2%，且無機肥處理比有機肥+無機肥處理的多了3%，所以在注重粗蛋白含量的時候，建議單獨施用有機肥或無機肥，避免混合施用，以免降低谷稗粗蛋白的含量，使得牧草品質下降。從圖2中可以看出，粗蛋白含量較高的是經過無機肥處理和有機肥處理的區(qū)域的谷稗。

圖2 谷稗粗蛋白含量分析

2.2.2 谷稗粗脂肪的含量分析 由圖3可以得到谷稗粗脂肪含量的比較是不施肥處理(D)＞無機肥處理(C)＞有機肥處理(A)＞有機肥+無機肥處理(B)，實驗結果表明，不施肥處理得到的谷稗粗脂肪含量最高，而有機肥+無機肥處理的谷稗粗脂肪含量最低。與不施肥相比，有機肥處理、無機肥處理與有機肥+無機肥處理分別使谷稗粗脂肪含量下降33%、35%、60%，可見施肥反而不能使谷稗粗脂肪含量增加。顯著性分析表明，不施肥處理與有機肥處理、無機肥處理、有機肥+無機肥處理存在顯著性差異(P＜0.05)，特別是有機肥+無機肥處理與不施肥處理，對谷稗粗脂肪含量產生很大的影響。而有機肥處理與無機肥處理之間不存在顯著性差異(P＞0.05)，說明施用有機肥和無機肥對谷稗粗脂肪的含量影響不大；但與不施肥相比，粗脂肪含量都較低。

圖3 谷稗粗脂肪含量分析

2.2.3 谷稗酸性洗滌纖維(ADF)的含量分析 實驗結果表明，牧草的酸性洗滌纖維(ADF)的含量會受實驗中每一種施肥類型的影響而升高。試驗結果表明，谷稗ADF的含量的比較是有機肥處理(A)＞無機肥處理(C)＞有機肥+無機肥處理(B)＞不施肥處理(D)，可得到有機肥處理比不施肥處理的多了8.4%，有機肥+無機肥處理的比不施肥處理的多了8.1%，無機肥處理的比不施肥的多了9.0%，所以有機肥處理和無機肥處理的區(qū)域是谷稗中含有酸性洗滌纖維含量較高，不施肥處理的谷稗的酸性洗滌纖維含量是所有處理區(qū)域中最低的。顯著性分析表明，有機肥處理、無機肥處理、有機肥+無機肥處理與不施肥處理具有差異顯著(P＜0.05)，而機肥處理、無機肥處理、有機肥+無機肥處理之間差異性不顯著(P＞0.05)，說明施肥處理與不施肥處理，對于谷稗酸性洗滌纖維含量有很大影響。施用有機肥、無機肥、有機肥+無機肥均可使酸性洗滌纖維含量增加，但不施肥處理會使酸性洗滌纖維含量保持在一個低水平。

圖4 ADF含量分析

2.2.4 谷稗中性洗滌纖維(NDF)含量分析 從圖5可以看出，谷稗NDF的含量的比較是有機肥+無機肥(B)＞有機肥(A)＞無機肥(C)＞不施肥(D)，不施肥處理的谷稗中性洗滌纖維含量最低，有機肥+無機肥處理的中性洗滌纖維含量最高。試驗結果表明，有機肥+無機肥處理比不施肥處理的高了3.1%，有機肥處理的比不施肥處理的高了1.6%，無機肥處理的比不施肥處理的高了0.03%。顯著性分析表明，有機肥+無機肥處理與不施肥處理存在顯著性差異(P＜0.05)，說明施用有機肥+無機肥處理對谷稗中性洗滌纖維含量有影響；但無機肥處理與不施肥處理差異性不顯著(P＞0.05)，說明施用無機肥對谷稗中性洗滌纖維的含量影響不大。

圖5 中性洗滌纖維含量分析

3 討論與結論

大量試驗研究表明，單施用有機肥、無機肥和有機肥+無機肥都有利于作物產量的提高[25]。本研究結果表明，對比不施肥，施用無機肥、有機肥+無機肥與有機肥均能使谷稗產量提高，而施用無機肥的谷稗生物量最高，有機肥處理的生物量最低。粗蛋白的含量是評價秸稈飼料品質優(yōu)劣的重要指標之一，粗蛋白含量越高，秸稈飼料的品質越好[26]。本研究發(fā)現(xiàn)，無機肥處理的谷稗粗蛋白含量最高，達到10.38%。這是由于無機肥屬于速效肥，能在短時間內被土壤和植物吸收，而有機肥是緩釋肥，需要長時間的作用才能被土壤和植物吸收。粗脂肪含量越高，飼料的品質越低，因為粗脂肪會影響反芻動物瘤胃中微生物的活動。本研究結果表明，有機肥+無機肥處理的谷稗粗脂肪含量為1.29%，是所有措施中含量最低的。酸性洗滌纖維(ADF)和中性洗滌纖維(NDF)含量是影響牲畜口感的重要因素。因為纖維含量高會增加谷稗莖稈的木質化，使得莖稈變硬，牲畜的牙口咬不斷，導致它們的采食速度會降低。但是中性洗滌纖維(NDF)也能促進動物的咀嚼和唾液的產生，所以適量的中性洗滌纖維(NDF)對牲畜來說是必不可少的。本研究發(fā)現(xiàn)，施肥反而促進了谷稗纖維含量的增多，這與大多數(shù)學者對于作物品質的研究結果均不一致，這有待于下一步研究。

綜上所訴，合理的施肥措施有利于提高谷稗的生物量和品質。本研究對谷稗合理的施肥措施進行了探究，得出如下結論：（1）在產量方面各施肥處理均提高了谷稗的生物量，以無機肥處理為最優(yōu)，生物量達到871 g/m2，有機肥+無機肥處理次之，為768 g/m2；（2）在品質方面，經過不同施肥處理后，谷稗粗蛋白含量均顯著增高，在無機肥處理下達到最大含量，為10.38%；谷稗粗脂肪含量在有機肥+無機肥處理下達到最低值1.29%，相比不施肥其含量降低2.5倍。說明在4種施肥處理中，以有機肥+無機肥處理表現(xiàn)最佳。