引用本文
贾有余, 骆秀梅, 张永亮. 氮肥与行距对不同生育期虉草产量与品质的调控效应. 草业科学, 2016,33(11):2312-2318
Jia You-yu, Luo Xiu-mei, Zhang Yong-liang. Regulating effect of nitrogen fertilizer and row spacing on yield and quality of Phalaris arundinacea at different growth stages . Pratacultural Science,2016,33(11): 2312-2318  
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氮肥与行距对不同生育期虉草产量与品质的调控效应
贾有余1, 骆秀梅2, 张永亮2,3
1.内蒙古农牧业科学院,内蒙古 呼和浩特 010030
2.内蒙古民族大学农学院,内蒙古 通辽 028042
3.内蒙古自治区饲用作物工程技术研究中心, 内蒙古 通辽 028042
通讯作者:张永亮(1959-),男,内蒙古包头人,教授,博士,主要从事牧草栽培与种质资源评价研究。E-mail:zyl8802@163.com

第一作者:贾有余(1960-),男,内蒙古五原人,副研究员,本科,主要从事草地生态与牧草栽培研究。E-mail:jiayouyu@126.com

收稿日期: 2016-04-21
基金: 内蒙古自然科学基金(2015MS0337); 内蒙古自治区社会发展领域科技计划(20150426); 内蒙古民族大学市校合作项目(SXYB2012077); 内蒙古自治区饲用作物工程技术研究中心开放课题(MDK2016020)
摘要

以通草1号虉草( Phalaris arundinacea cv.Tongcao No.1)为供试材料,采用行距 (30、50、70 cm) 和施氮量(含氮量为0、46、92 kg·hm-2)二因素裂区试验设计,研究了行距与施氮量对不同生育时期虉草营养成分含量的影响。结果表明,氮肥与行距对虉草产量和品质影响明显。随施氮量增加,各生育时期虉草产量、粗蛋白、粗灰分、钙和磷含量升高,而无氮浸出物含量下降。抽穗期虉草粗纤维和酸性洗涤纤维含量随施氮量增加而降低,而成熟期和秋季再生期随施氮量增加反而升高。随着行距增加各生育时期虉草产量下降。在9个处理组合中,以行距30 cm、施氮量92 kg·hm-2组合抽穗期和成熟期草产量最高,以行距70 cm、施氮量92 kg·hm-2组合饲草品质最好。抽穗期是虉草刈割利用的适宜时期,种植行距30 cm、施氮92 kg·hm-2时可获得较高的饲草产量和粗蛋白质产量。

关键词: 通草1号虉草; 行距; 氮肥; 草产量; 营养成分
中图分类号:S816.11 文献标志码:A 文章编号:1001-0629(2016)11-2312-07 doi: 10.11829/j.issn.1001-0629.2016-0010
Regulating effect of nitrogen fertilizer and row spacing on yield and quality of Phalaris arundinacea at different growth stages
Jia You-yu1, Luo Xiu-mei2, Zhang Yong-liang2,3
1.Inner Mongolia Academy of Agricultural and Animal Husbandry Sciences, Hohhot 010030, China
2.Inner Mongolia University for Nationalities, Tongliao 028042, China
3.Inner Mongolia Industrial Engineering Research Center for Forage Crop, Tongliao 028042, China
Corresponding author: Zhang Yong-liang E-mail:zyl8802@163.com
Abstract

Reed canarygrass Tongcao No.1( Phalaris arundinacea cv. Tongcao No.1) was used as test material, two factors of nitrogen application level (0, 46, and 92 kg·hm-2) and row spacing (30,50 and 70 cm) were designed, a field complete split-plot experiment was conducted to study the effects of row spacing and nitrogen fertilizer application level on the yield and nutritional contents of reed canarygrass at different growth stages. The results showed that: the yield and quality of reed canarygrass were influenced significantly by nitrogen fertilizer application level and row spacing.With an increase of nitrogen level, forage yield and contents of crude protein, calcium and phosphorus of reed canarygrass increased and the nitrogen free extract contents decreased at different growth stages. CF content and ADF content of reed canarygrass at heading decreased and increased at maturity stag and regrowth stage. The yield of reed canarygrass at different growth stages decreased with an increase of row spacing. Among nine treatment combinations, there were higher forage yield in A30B92 treatment at heading and maturity stage, and there was higher forage quality in A70B92 treatment. Reed canarygrass Tongcao No.1 can obtained higher forage yield and crude protein content when the planting row spacing was 30 cm and the nitrogen rate was 92 kg·hm-2, and the period of suitable cutting utilization was heading stage.

Keyword: Phalaris arundinacea cv. Tongcao No.1; row spacing; nitrogen fertilizer; forage yield; nutritional content

氮素是植物生长发育中最重要的矿质元素之一, 禾本科牧草生长发育所需的氮主要依靠根系从土壤中吸收。施氮肥能提高牧草产量和粗蛋白质含量, 但对其他养分含量的影响结果不尽一致。施氮显著提高了猫尾草(Phleum pretense)[1]和羊草(Leymus chinensis)[2]的产量和粗蛋白质含量, 降低了羊草粗纤维、灰分和无氮浸出物含量, 提高了羊草品质。行距不同会导致植物群落在光能利用、水分利用、土壤营养元素利用等方面的变化。有学者认为行距对小麦(Triticum aestivum)籽粒蛋白质含量有显著影响[3, 4]; 但也有学者认为行距对小麦和柳枝稷(Panicum virgatum)蛋白质含量无显著影响[5, 6]。可见, 生态条件和作物种类不同, 行距对作物营养成分含量的影响也不尽一致。

虉草(Phalaris arundinacea)适应性广, 饲草产量和粗蛋白质含量高[7, 8], 可用来放牧、调制干草或青贮[9], 是一种很有开发利用价值的多年生禾本科牧草。目前有关氮肥与行距对虉草营养成分含量影响的研究鲜见报道, 为此, 本试验设置不同行距和氮肥水平, 研究行距和氮肥对不同生育时期虉草营养成分含量的影响, 以期为虉草科学栽培与利用提供依据。

1 材料与方法
1.1 试验地自然概况

试验地位于通辽市内蒙古民族大学农学院试验农场, 地理位置为43°36' N, 122°22' E, 海拔178 m, 年均温6.8 ℃, ≥10 ℃年活动积温为3 220 ℃·d, 多年平均降水量398 mm, 无霜期154 d。土壤为灰色草甸土, 耕层土壤有机质含量12.43 g·kg-1, 速效钾含量84.03 mg·kg-1, 速效磷含量30.07 mg·kg-1, 碱解氮含量65.8 mg·kg-1, pH值为8.2。

1.2 供试材料与试验设计

供试材料为通草1号虉草(P. arundinacea cv.Tongcao No.1), 氮肥采用尿素(含N 46%)。试验设行距和施氮量两个因素。行距设定为30、50、70 cm 3个水平, 分别用A30、A50和A70表示。施氮量(纯N)设定为0、46、92 kg·hm-2 3个水平, 分别用B0、B46和B92表示, 3次重复。试验按裂区设计, 主区为行距, 副区为施氮水平, 主区间隔1 m, 副区间隔0.5 m。小区面积为4 m×5 m。2011年5月22日播种, 播种量为15 kg·hm-2, 同一小区每行播种量相同, 播种时施磷酸二铵200 kg·hm-2。第2年春季返青后(2012年5月10日)进行追施氮肥处理, 用小区总施肥量/行数算出每行的施肥量, 按行人工开沟施肥, 施肥后覆土, 灌水。干旱时灌水, 人工锄杂草。在种子成熟期对全部小区进行刈割, 留茬7 cm, 刈割后的再生草称为再生期草。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 草产量 分别在虉草抽穗期(6月11日)、种子成熟期(6月30日)和再生期(成熟期刈割后的再生时期, 9月15日), 每个小区随机选择3个1 m样段齐地面刈割地上部分, 在65 ℃鼓风干燥箱中干燥24 h后称干重, 计算单位面积草产量。

1.3.2 营养成分 在测定草产量的同时取抽穗期、种子成熟期和再生草样品, 每小区取鲜样1 kg左右, 带回实验室内在70 ℃恒温干燥箱内烘干后粉碎备用。营养成分含量测定方法参照文献[10]中的方法测定。其中, 粗蛋白质(CP)含量的测定采用凯氏定氮法; 粗纤维素(CF)含量的测定采用酸-碱消煮法; 酸性洗涤纤维(ADF)含量测定采用范氏酸性洗涤纤维分析法; 粗脂肪(EE)含量的测定采用索氏提取法; 粗灰分(Ash)含量的测定采用灰化法; 全磷(P)含量的测定采用钒钼黄分光光度法; 钙(Ca)含量测定采用高锰酸钾法测定; 无氮浸出物(NFE)含量=干物质含量-(粗蛋白含量+粗脂肪含量+粗纤维含量+粗灰分含量)。

1.4 数据处理

采用DPS数据处理软件进行方差分析。

2 结果与分析
2.1 氮肥与行距对不同生育时期虉草产量的影响

氮肥与行距对不同生育时期虉草产量有不同影响(表1)。在9个处理组合中, A30B92组合各生育时期干草产量最高; 抽穗期、成熟期和再生期分别以A50B0、A70B0、A30B0组合草产量最低, 分别比A30B92组合低35.94%、52.53%和25.21%, 且与A30B92之间差异均达显著水平(P< 0.05)。当施氮量相同时, 不同行距间抽穗期和成熟期虉草产量差异不显著(P> 0.05)。行距相同时, 施氮与不施氮处理间干草产量差异显著(P< 0.05), 而施氮46和92 kg·hm-2处理间差异不显著(P> 0.05)。随着施氮量增加, 再生草产量上升, 表明返青期施氮对成熟期刈割后的再生草生长仍有促进作用。当行距为30 cm时, 施氮与不施氮处理间产量差异显著(P< 0.05), 当行距分别为50和70 cm时, 施氮92 kg·hm-2与不施氮处理间(B0)产量差异显著(P< 0.05)。

表1 氮肥与行距处理组合对不同生育时期虉草产量(kg·hm-2)的影响 Table 1 Effects of nitrogen fertilizer and row spacing combinations on yield of reed canarygrass(kg·hm-2) at different growth stages
2.2 氮肥与行距对不同生育时期虉草品质的影响

2.2.1 氮肥与行距对抽穗期虉草品质的影响 氮肥和行距对抽穗期虉草CP含量有不同影响(表2)。随施氮量增加虉草CP含量递增。行距30、50、70 cm下, 施氮92 kg·hm-2虉草CP含量分别比同行距下不施氮处理高17.38%、13.47%和26.31%, 且三者之间差异均达显著水平(P< 0.05)。A70B92组合CP含量最高, 而A50B0组合CP含量最低, 比A70B92低31.30%(P< 0.05)。

表2 氮肥与行距对抽穗期虉草营养成分含量的影响 Table 2 Effects of nitrogen fertilizer and row spacing combinations on nutrient contents of reed canarygrass at heading stage

氮肥与行距对抽穗期虉草CF和ADF含量影响明显(表2)。A70B92组合CF和ADF含量最低, A50B0组合CF含量最高, A30B46组合ADF含量最高, 分别比A70B92组合高14.00%和53.11%(P< 0.05)。

随施氮量增加, 抽穗期虉草NFE含量下降, EE含量上升(表2)。在30和70 cm行距下, 高氮处理与不施氮处理间差异显著(P< 0.05)。A70B92组合EE含量最高, 达到6.93%, A30B0组合最低, 为3.66%, 前者比后者高89.34%(P< 0.05); A30B0组合NFE含量最高, A70B92组合最低, 前者比后者高33.70%(P< 0.05)。

随行距和施氮量增加, 抽穗期虉草Ash、Ca和P含量基本均呈增长趋势(表2)。在50和70 cm行距下, 施氮处理虉草Ash、Ca和P含量均高于同行距的不施氮处理。A70B92组合Ca和P含量显著高于其他组合(P< 0.05)。

2.2.2 氮肥与行距对成熟期虉草品质的影响 随施氮量增加虉草CP含量递增(表3)。行距30、50、70 cm下, 施氮量为92 kg·hm-2, 成熟期虉草CP含量分别比同行距下不施氮处理高98.69%、121.70%和133.33%, 差异均达显著水平(P< 0.05)。A70B92组合CP含量最高, 而A30B0组合CP含量最低, 前者比后者高193.77%(P< 0.05)。

表3 氮肥与行距对成熟期虉草营养成分含量的影响 Table 3 Effects of nitrogen fertilizer and row spacing combinations on nutrient contents of reed canarygrass at maturity stage

施氮量和行距对成熟期虉草CF和ADF含量影响明显(表3)。A30B92组合CF和ADF的含量最高, A70B92 组合CF含量最低, 比A30B92组合低13.39%(P< 0.05); A50B92组合ADF含量最低, 比A30B92组合低22.08%(P< 0.05)。

在成熟期, 虉草EE含量随施氮量增加呈上升趋势, 而NFE含量呈下降趋势(表3)。在同行距下, 施氮92 kg·hm-2处理EE含量显著高于不施氮处理(P< 0.05)。A50B92组合EE含量最高, A30B0组合最低, 前者比后者高54.95%(P< 0.05); A30B0组合NFE含量最高, A50B46组合最低, 前者比后者高22.85%(P< 0.05)。

随行距和施氮量增加, 虉草Ash、Ca和P含量均呈增长趋势(表3)。Ca和P含量施氮处理显著高于同行距下不施氮处理(P< 0.05), Ash含量在50 cm行距下, 施氮处理区显著高于不施氮处理(P< 0.05)。A70B92组合Ash和P含量最高, A50B46组合Ca含量最高, 分别比A30B0组合高100.90%、60.00%和93.62%, 差异均达显著水平(P< 0.05)。

2.2.3 氮肥与行距对再生期虉草品质的影响 施氮对30和50 cm行距下再生期虉草CP含量影响不显著(P> 0.05)(表4), 而在70 cm行距下的虉草CP含量有明显影响, 92 kg·hm-2施氮处理CP含量显著高于不施氮处理(P< 0.05)。A70B92组合CP含量最高, 而A30B0组合CP含量最低, 前者比后者高32.72%(P< 0.05)。

表4 氮肥与行距对再生期虉草营养成分含量的影响 Table 4 Effects of nitrogen fertilizer and row spacing combination on nutrient contents of reed canarygrass at regrowth stage

再生期虉草CF和ADF含量受施氮量和行距影响明显(表4)。在30和70 cm行距下, 施氮处理CF和ADF含量普遍高于同行距下的不施氮处理。在同行距下, 高氮(92 kg·hm-2)处理CF含量显著高于不施氮处理(P< 0.05)。A30B0组合CF和ADF含量最低, CF和ADF含量分别在A50B92和A70B92组合最高, 分别比A30B0组合高28.35%和34.29%(P< 0.05)。

再生期虉草EE含量随施氮量增加而升高, NFE含量随施氮量增加而下降(表4)。同行距下, 施氮处理间EE含量差异显著(P< 0.05)。高氮(92 kg·hm-2)处理下虉草NFE含量显著低于同行距下不施氮处理(P< 0.05)。EE和NFE含量分别以A70B92和A30B0组合最高, 以A30B46和A70B92组合最低, EE和NFE含量前者比后者分别高64.90%和46.25%。

随行距和施氮量增加, 虉草Ash、Ca和P含量均呈增长趋势(表4)。A70B92组合Ca和P含量最高, A30B0组合最低, 分别比A70B92组合低43.40%和32.14%(P< 0.05); Ash含量以A50B46组合最高, A30B46组合最低, 前者比后者高40.02%(P< 0.05)。

3 讨论与结论
3.1 氮肥与行距对不同生育时期虉草产量的影响

氮肥和行距对牧草生长和产量具有明显影响[11, 12, 13, 14, 15]。施氮处理的不同生育时期虉草产量均显著高于不施氮处理, 而施氮46和92 kg·hm-2间虉草产量差异不显著, 说明虉草栽培草地春季适宜施氮量为46~92 kg·hm-2。春季施氮肥对成熟期刈割的再生草生长仍有促进作用, 春季施氮肥92 kg·hm-2再生草产量增长更加明显。

适宜的行距有利于提高牧草产量[13, 14, 15]。不同生育时期虉草最高产量均出现在30 cm行距, 在相同施氮量下, 虉草产量随行距增加而下降, 这一结果与莜麦(Avena nuda)秸秆产量随着行距的增大呈下降趋势的结果[15]以及无芒雀麦(Bromus innermis)地上生物量随着行距增加而递减的结果[14]一致。值得注意的是, 通草1号虉草是多年生根茎型禾草, 其无性繁殖能力极强, 随着生长年限增加, 种群密度将增大, 行距对草产量的效应将随生长年限的延长而下降。

3.2 氮肥与行距对不同生育时期虉草品质的影响

适量的氮肥可改善禾本科牧草的品质, 使其质嫩、蛋白质含量提高的同时粗纤维含量降低[11, 12]。由于植物粗蛋白含量的高低一般是以植株体内全氮含量为依据, 春季施氮肥使植物体内含氮量增加, 所以氮肥对粗蛋白含量的影响较明显; 另外春季施氮肥显著增加了虉草营养枝数, 而对生殖枝数影响不显著[13], 使群体蛋白质含量增加, 与前人[1, 6, 16, 17]的研究结论一致。施氮肥提高了虉草粗脂肪含量, 这一结果与施肥对无芒雀麦[16]和紫花苜蓿(Medicago sativa)[18]粗脂肪的研究结果一致。许多研究表明, 施氮使柳枝稷(Panicum virgatum)[19]、粮饲兼用玉米(Zea mays)[20]、猫尾草[1]等的酸性洗涤纤维含量下降。施肥显著增加了羊草粗蛋白、粗脂肪含量, 降低了粗纤维、灰分和无氮浸出物含量, 提高了羊草品质[2]。对小黑麦(Triticale cereale)的施肥研究[12]表明, 追施氮肥处理的粗蛋白含量及产量均大于未追施氮肥的处理, 而中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维含量小于未追氮肥的处理。本研究中, 高氮处理提高了成熟期和再生期虉草粗纤维和酸性洗涤纤维含量。而有研究[11]表明, 施氮提高了高寒草甸牧草粗蛋白含量, 粗纤维和中性洗涤纤维含量先降低后增加, 过量施肥则会增加粗纤维和中性洗涤纤维含量, 从而降低饲草品质, 本研究与之一致。施氮促进了虉草的成熟老化, 使其粗纤维和中性洗涤纤维含量增加。施氮促进了再生草的生长, 使其茎的生长量和草产量增加, 而粗纤维和中性洗涤纤维含量随之增加。

关于行距对作物营养成分含量的影响研究结果不尽一致。本研究表明, 行距对虉草营养成分含量有一定影响, 宽行距下虉草粗蛋白质含量高于窄行距, 而粗纤维含量低于窄行距。这可能与宽行距下虉草分蘖旺盛, 营养枝数和叶量率高于窄行距有关。随着虉草生长期的延长, 粗蛋白含量迅速下降, 酸性洗涤纤维含量升高。

综上所述, 抽穗期是虉草刈割利用的最适时期, 种植行距30 cm, 施氮92 kg·hm-2时可获得较高的饲草产量(10 061.9 kg·hm-2)和粗蛋白质产量(1 739.7 kg·hm-2)。

The authors have declared that no competing interests exist.

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