氮肥對(duì)多花黑麥草產(chǎn)量與品質(zhì)的影響

劉杰,江生泉

(滁州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)械與汽車工程學(xué)院,安徽 滁州 239000)

多花黑麥草(Loliummultiflorum),禾本科黑麥草屬,多為二年生,植株叢生型,生長(zhǎng)快,分蘗力強(qiáng),再生性能好,抗性強(qiáng),喜溫暖潮濕氣候,適于長(zhǎng)江流域及以南地區(qū)種植,能有效改善土壤結(jié)構(gòu)和提高土壤肥力[1-3]。多花黑麥草也是一種優(yōu)良的牧草,營(yíng)養(yǎng)豐富,且易于消化,可用于青割作鮮草或曬制草飼料,是南方草食家畜和魚(yú)類的優(yōu)質(zhì)飼草[4-5]。近年來(lái),隨著南方草畜產(chǎn)業(yè)的全面發(fā)展,多花黑麥草種植面積越來(lái)越大,優(yōu)化多花黑麥草的氮肥管理方式,對(duì)多花黑麥草的推廣應(yīng)用具有重要意義。

氮素是制約牧草產(chǎn)量高低的主要因素,氮肥的形式、施用量和施肥時(shí)間都會(huì)影響到產(chǎn)量[6-7]。在種子生產(chǎn)方面,蘭劍等學(xué)者[8]研究發(fā)現(xiàn),在分蘗期至拔節(jié)期期間,施用100 kgN/hm2,多花黑麥草的種子產(chǎn)量最高;周琴等學(xué)者[9]研究發(fā)現(xiàn),相同氮總量下,基肥40%、拔節(jié)肥50%、穗肥10%分施,多花黑麥草具有最高的種子產(chǎn)量;何光武學(xué)者[10]認(rèn)為春季后的穗肥能顯著提高多花黑麥草種子產(chǎn)量。在草產(chǎn)量方面,張新躍等學(xué)者[11]認(rèn)為,刈割后追施氮肥,能顯著提高鮮草產(chǎn)量;張曉佩等學(xué)者[12]研究表明,施氮量300 kg/hm2處理時(shí),多花黑麥草具有最高的產(chǎn)量;李文慶等學(xué)者[13]研究表明,在多花黑麥草盆栽試驗(yàn)中,每盆的施氮量為320 mgN時(shí)趨于產(chǎn)量穩(wěn)定,當(dāng)超過(guò)600 mgN則又逐步降低。因此,本試驗(yàn)探索不同施氮量和施用時(shí)間對(duì)多花黑麥草種子產(chǎn)量和草產(chǎn)量的影響,并分析其相關(guān)的品質(zhì),為多花黑麥草的氮肥管理提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于在滁州職業(yè)技術(shù)學(xué)院校企合作實(shí)踐基地(安徽省來(lái)安縣賈龍民族村),江淮之間丘陵地帶,為北亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候,四季分明,溫暖濕潤(rùn),氣候特征可概括為:冬季濕冷少雨,春季冷暖多變,夏季炎熱多雨,秋季晴朗氣爽。全市年平均氣溫15.4℃,年平均最高氣溫20.1℃,年平均最低氣溫11.4℃,年平均降水量1035.5 mm。

1.2 試驗(yàn)材料

供試材料為長(zhǎng)江2號(hào)多花黑麥草,氮肥為尿素(氮有效含量46%)。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用兩因素不完全區(qū)組正交設(shè)計(jì),主因素是施氮肥濃度(50、100、150、200 kg/hm2),副因素是施肥時(shí)間(三葉期、分蘗期、抽穗期),共計(jì)14個(gè)處理,4次重復(fù),每個(gè)小區(qū)面積是20 m2(5 m×4 m)。2020年10月5日播種,采用條播,行距是0.40 m。播種量為30 kg/hm2,基肥為過(guò)磷酸鈣300 kg/hm2和氯化鉀200 kg/hm2。分別在三葉期(2020年10月20日)、分蘗期(2020年12月2日)、抽穗期(2021年3月20日)三個(gè)時(shí)期施用。施肥后及時(shí)灌溉,適時(shí)進(jìn)行中耕除草,抽穗期統(tǒng)一采用0.2 g/L多效唑噴施提高抗倒伏能力。

表1 兩因素不完全區(qū)組正交設(shè)計(jì) 單位:kg/hm2

1.4 測(cè)定指標(biāo)與方法

1.4.1 生長(zhǎng)指標(biāo)測(cè)定 在抽穗期,每個(gè)小區(qū)隨機(jī)選15個(gè)植株點(diǎn)用直尺(精度1mm)測(cè)定株高和穗長(zhǎng),用游標(biāo)卡尺(精度0.02 mm)在生殖枝基部測(cè)量其直徑。

1.4.2 種子產(chǎn)量 在種子成熟期,每個(gè)處理隨機(jī)選取1m2樣方,測(cè)定單位面積生殖枝、小穗/生殖枝(個(gè))、種子/小穗(個(gè))、種子產(chǎn)量和千粒重[14-15]。經(jīng)濟(jì)效益=種子產(chǎn)量×種子市場(chǎng)單價(jià)(30.00元/kg)—氮肥費(fèi)用(氮肥用量/46%×5.00元/kg)—管理費(fèi)用(15000元/hm2)。

1.4.3 草產(chǎn)量 每個(gè)處理隨機(jī)選取1m2樣方,人工齊地面刈割地上部分,在烘箱中105℃殺青30 min,75℃下烘72 h至恒重,然后稱重。

1.4.4 品質(zhì)測(cè)定 在抽穗期施肥后7 d后取樣測(cè)定,粗蛋白質(zhì)含量采用凱氏定氮法測(cè)定,粗脂肪含量采用殘留法測(cè)定,粗纖維用酸洗滌劑法,粗灰分用干灰化法[16]。

1.5 數(shù)據(jù)分析與統(tǒng)計(jì)方法

用SPSS21.0軟件進(jìn)行差異顯著性分析,其中差異顯著性比較采用鄧肯多重范圍檢驗(yàn)法,運(yùn)用逐步引入-剔出法(stepwise)建立數(shù)學(xué)模型。

2 結(jié)果與分析

2.1 氮肥對(duì)多花黑麥草生長(zhǎng)的影響

由表2可知,多花黑麥草高度、穗長(zhǎng)、生殖枝直徑會(huì)隨著施氮量有所提高。株高最大是處理T7和T13,分別為109.52 cm、110.66 cm,與其他處理差異達(dá)到顯著水平;穗長(zhǎng)最大也是處理T7和T13,分別比對(duì)照提高20.5%、24.3%,與其他處理差異達(dá)到顯著水平;各氮肥處理的生殖枝直徑差異不顯著,與對(duì)照存在顯著差異。在相同氮肥濃度中(T1-T5處理),多花黑麥草高度、穗長(zhǎng)最大是處理T1、T2、T3,與處理T4、T5的差異達(dá)到顯著水平,也說(shuō)明在低氮肥濃度分施有利于提高其生長(zhǎng)性狀;但隨著總氮肥提升,各處理的株高、穗長(zhǎng)、生殖枝直徑增加效應(yīng)不顯著。

續(xù)表

2.2 氮肥對(duì)多花黑麥草種子產(chǎn)量的影響

表3可知,多花黑麥草種子產(chǎn)量隨施氮量提高呈現(xiàn)上升趨勢(shì),種子產(chǎn)量最高是處理T10、T11、T12、T13,分別為2218.4 kg/hm2、2273.1 kg/hm2、2228.8 kg/hm2、2192.5 kg/hm2,與其他處理達(dá)到顯著差異,但它們之間差異不顯著,說(shuō)明氮肥增產(chǎn)的閾值為300 kg/hm2?？偸┑吭?50 kg/hm2以下,處理T6的產(chǎn)量最高,為2132.60 kg/hm2,與其他處理的差異達(dá)到顯著差異。生殖枝/m2的差異性與種子產(chǎn)量基本一致,最大也是處理T10、T11、T12、T13,分別為832.1個(gè)/m2、901.61個(gè)/m2、899.31個(gè)/m2、903.81個(gè)/m2,與其他處理達(dá)到顯著差異。各氮肥處理的小穗/生殖枝、種子千粒重差異不顯著,僅與對(duì)照存在顯著差異。種子/小穗最大是處理T4和T12,分別為6.2、6.3,與其他處理達(dá)到顯著差異。在經(jīng)濟(jì)效益方面,處理T12的最大。在相同總氮量(T1-T5),種子實(shí)際產(chǎn)量最高處理是T1,為1537.50 kg/hm2,與其他四個(gè)處理差異達(dá)到顯著水平,氮肥分開(kāi)在三葉期、分蘗期、抽穗期施用是有利于種子產(chǎn)量提高;處理T10(100+50+150)和處理T9(100+0+150)的種子產(chǎn)量差異顯著,處理T2(50+0+100)、T3(0+50+100)的種子產(chǎn)量差異不顯著,說(shuō)明分蘗期氮肥與三葉期氮肥對(duì)種子增加效應(yīng)一致。

表3 氮肥對(duì)多花黑麥草種子產(chǎn)量與構(gòu)成因素的影響

2.3 氮肥施用量與種子產(chǎn)量及構(gòu)成因素的數(shù)學(xué)模型分析

由表4可知,多花黑麥草種子產(chǎn)量及與各時(shí)期氮肥用量呈現(xiàn)線性相關(guān),其回歸方程為y(種子產(chǎn)量)=690.012+6.986x1(三葉期氮肥量)+6.537x2(分蘗期氮肥量)+4.644x3(抽穗期氮肥量),其中x1、x3的回歸系數(shù)達(dá)到極顯著水平,x2回歸系數(shù)達(dá)到顯著水平,其增產(chǎn)效應(yīng)大小為三葉期氮肥>分蘗期氮肥>抽穗期氮肥。生殖枝/m2也與三葉期、分蘗期、抽穗期的氮肥用量有著顯著線性相關(guān),回歸線性方程為:

表4 氮肥施用量與種子產(chǎn)量及構(gòu)成因素的數(shù)學(xué)模型分析

y(生殖枝/m2)=384.921+3.076x1(三葉期氮肥量)+2.172x2(分蘗期氮肥量)+1.052x3(抽穗期氮肥量)。

小穗/生殖枝只與三葉期、抽穗期氮肥用量有著顯著線性相關(guān),回歸線性方程為y(小穗/生殖枝)=33.234+0.014x1(三葉期氮肥量)+0.013x2(抽穗期氮肥量)。種子千粒重都僅與抽穗期氮肥用量有著極顯著線性相關(guān),y(千粒重)=3.000+0.002x(抽穗期氮肥量)。

2.4 氮肥對(duì)多花黑麥草產(chǎn)量的影響

由表5可知,各階段的生物量隨著施氮濃度增大而增大,分蘗期生物量最大是T5,為388.03 g/m2,與其他處理達(dá)到顯著差異,主要原因是處理T5在三葉期施氮量最大,促進(jìn)多花黑麥草的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)。在抽穗期,生物量最大是處理T11,其值為603.24 g/m2,與其他處理的差異達(dá)到顯著水平,主要也是受其分蘗期施氮量最大,所形成的地上生物量最大。在種子成熟期,生物量最大是處理T11和T13,分別為1047.92 g/m2、1014.582 g/m2,與其他處理差異達(dá)到顯著水平。總體上,施氮量提高其總生物量會(huì)上升,但對(duì)于同種施氮量來(lái)說(shuō),分開(kāi)在三個(gè)時(shí)期施用有利于提高其生物量積累。

表5 氮肥對(duì)多花黑麥草產(chǎn)量的影響

2.5 氮肥對(duì)多花黑麥草品質(zhì)的影響

由圖1可知,粗蛋白、粗脂肪隨著施氮濃度增加而增加,粗纖維、粗灰分隨著施氮濃度增加而降低。粗蛋白最大是處理T12、T13,分別為23.18%、23.91%,與其他處理達(dá)到顯著差異,在相同氮量處理(T1-T5),T4的粗蛋白最大,其他處理達(dá)到顯著差異。粗脂肪差異性與粗蛋白相似,最大是處理T10、T11、T12、T13,分別為2.34%、2.41%、2.38%、2.41%,與其他處理達(dá)到顯著差異。粗纖維最小是處理T11、T13,分別為30.98%、30.08%,與其他處理的差異達(dá)到顯著水平。粗灰分最小是處理T10、T11、T12、T13,別為8.07%、8.11%、8.09%、8.02%,與其他處理達(dá)到顯著差異。

圖1 氮肥對(duì)多花黑麥草品質(zhì)的影響

3 小結(jié)與討論

氮肥是禾本科牧草體內(nèi)重要有機(jī)化合物的組成部分,能促進(jìn)植株分蘗,對(duì)提高產(chǎn)量起到關(guān)鍵的作用[17-18]。眾多研究表明,禾本科牧草種子產(chǎn)量主要取決于單位面積生殖枝數(shù)量和種子結(jié)實(shí)率[19-20],因此一方面要加強(qiáng)三葉期和分蘗期氮肥使用,促進(jìn)生殖枝有效分化;另一方面加強(qiáng)抽穗期氮肥施用,為種子發(fā)育提供營(yíng)養(yǎng)。本試驗(yàn)中種子產(chǎn)量最高是處理T10、T11、T12、T13,說(shuō)明氮肥對(duì)多花黑麥草種子產(chǎn)量增產(chǎn)效應(yīng)存在閾值(300 kg/hm2),這與王茹佳學(xué)者[21]研究結(jié)論相同。在相同總氮量中,氮肥在三葉期、分蘗期、抽穗期分施能提高種子產(chǎn)量,且分蘗期氮肥、三葉期氮肥對(duì)種子增加效應(yīng)一致,這與Cookson等[22]研究結(jié)論相似?；貧w分析表明,三葉期氮肥、分蘗期氮肥及抽穗期氮肥對(duì)多花黑麥草種子產(chǎn)量呈現(xiàn)極顯著相關(guān),但三者效應(yīng)不一致,其未標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)分別是6.986、6.537、4.644,其中三葉期氮肥和分蘗期氮肥的增產(chǎn)效應(yīng)大于抽穗期氮肥,表明前一年的三葉期和分蘗期施氮能夠促進(jìn)生殖枝的形成,對(duì)種子產(chǎn)量高低起到重要作用,種子千粒重都僅與春季氮肥用量有著極顯著線性相關(guān),說(shuō)明抽穗期施肥是僅滿足種子發(fā)育[23-24]。

多花黑麥草不具備自身固氮能力,主要依靠根系吸收土壤的氮素滿足生長(zhǎng)發(fā)育[25]。眾多研究表明,追施氮肥能提高多花黑麥草的草產(chǎn)量[26-27]。本試驗(yàn)中,單施150 Nkg/hm2低濃度以內(nèi),各階段的生物量隨著施氮濃度增大而增大,這與李小梅[28]學(xué)者研究結(jié)論相同。對(duì)于同種施氮量來(lái)說(shuō),分開(kāi)在三個(gè)時(shí)期施用有利于提高其草產(chǎn)量,主要原因是分施降低氮肥損失率,滿足多花黑麥草根系對(duì)氮素吸收的特點(diǎn),促進(jìn)其營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng),提高其草產(chǎn)量[29]。適宜的氮肥可以提高多花黑麥草的品質(zhì),本試驗(yàn)研究表明,在中低施氮水平(300 kg N/hm2以下),多花黑麥草粗蛋白含量和粗脂肪隨著氮肥濃度增加而顯著增加,粗纖維、粗灰分顯著降低,這與黃勤樓[30]等的研究結(jié)果一致,表明氮素能提高粗蛋白及相關(guān)化合物的合成,改善多花黑麥草品質(zhì)。本試驗(yàn)主要分析氮肥對(duì)多花黑麥草種子產(chǎn)量、草產(chǎn)量及品質(zhì)影響,下一步從氮肥利用率、經(jīng)濟(jì)效益入手,分析刈割配施氮肥對(duì)多花黑麥草產(chǎn)量的影響,優(yōu)化氮肥管理模式。