全 文 :书施氮水平与方式对黑麦草生物学
特性和硝酸盐含量的影响
黄勤楼,钟珍梅,陈恩,陈钟佃,黄秀声
(福建省农业科学院农业生态研究所 福建省山地草业工程技术研究中心,福建 福州350013)
摘要:禾本科牧草的产量、品质和硝酸盐含量等性状与施氮量密切相关。本试验在大田种植情况下,研究6个施氮
水平和4种施肥方式对黑麦草的农艺性状、产量、品质和氮素生产效率的影响,以及相关性状与施氮量的相关性。
结果表明,随着施氮量的增加,黑麦草的分蘖数、株高、产量、粗蛋白和氨基酸含量能显著提高,黑麦草的硝态氮含
量也随之提高,但随着施氮量的继续增加,氮肥对黑麦草农艺性状、产量和品质的作用增幅变小,氮素生产效率降
低。当每次刈割后施纯氮肥量超过100kg/hm2 时,施氮肥能较好促进黑麦草粗蛋白含量提高,而不能有效促进氨
基酸含量的提高;当每次刈割后施纯氮肥量达250kg/hm2 时,黑麦草的株高和产量还表现出降低的趋势;当每次
刈割后施纯氮肥量超过150kg/hm2 时,黑麦草的硝态氮含量明显提高,部分刈割期黑麦草的硝酸盐含量还超过
0.25%的致毒标准。黑麦草的分蘖数、株高、产量、粗蛋白含量、氨基酸含量和硝态氮含量6个测定指标相互间均
呈正相关,产量与施氮量只有在撒施情况下呈显著相关,粗蛋白和氨基酸含量与施氮量多数呈显著或极显著相关,
硝酸盐含量与施氮量呈极显著相关。深施对黑麦草的分蘖数和株高产生影响,但促进黑麦草产量、粗蛋白含量和
氨基酸含量的提高。
关键词:黑麦草;施氮水平与方式;生物学特性;硝酸盐
中图分类号:S543+.601;S143.1;Q948.12 文献标识码:A 文章编号:10045759(2010)01010310
黑麦草(犔狅犾犻狌犿狆犲狉犲狀狀犲)是冷季型禾本科牧草,原产欧洲、亚洲温带和北非,因其营养丰富,生物产量高,可
消化性高,适口性好,并具有良好的抗寒能力、不易倒伏、发芽快、再生迅速的特性而被广泛种植,为我国最重要的
冷季牧草之一[1,2],是牛、羊、兔、鹅等草食畜禽的优质青饲料,还可用作猪、鱼等的青饲料[3]。其中特高黑麦草
(TetraGold)是宽叶早熟型一年生四倍体的禾本科牧草,性喜温暖湿润的气候,在昼夜温度为27~12℃时生长最
快,其干草粗蛋白含量高达20%以上,叶片柔软亮泽、浓绿、多汁,各种畜禽和鱼类均喜食用[4]。特高黑麦草秋季
播种,冬春季刈割利用,在整个冬闲田期间可刈割4~5次,鲜草产量可达10万kg/hm2 以上,同时还能改善稻田
土壤性状,促进后作水稻(犗狉狔狕犪狊犪狋犻狏犪)生产[5]。
在草地生态系统中,氮是牧草产量的一个重要限制因子,是生产优质高产饲草极其重要的元素,对植物成分
影响很大,氮肥施用是提高牧草产量的有效手段之一[6],大量的生产实践和肥料试验均已证实施用氮肥还能显著
改善作物品质[7]。黑麦草追施一定量的氮肥同样能增加鲜草产量,提高茎叶中粗蛋白等营养品质[8,9]。但过量
的施氮不仅不能提高植物对氮的吸收效率,甚至还可能引起氮利用效率降低、植物体内硝酸盐富集和环境氮素污
染等一系列的农业问题[10,11]。当草食家畜采食硝酸盐含量过高的饲草时,可引起中毒事件发生[12]。美国家畜饲
养标准规定,饲料作物干物质中硝态氮含量(以硝酸盐计)0~0.25%安全,0.25%~0.50%警戒,0.50%~1.50%
危险,超过1.50%有毒[13]。由于硝酸盐含量超过0.25%时,对家畜均会造成不同程度的毒害,因此有的研究者
把硝酸盐含量超过0.25%作为有毒的限量指标[14]。
本试验在盆栽试验的基础上,研究不同施肥方式和不同氮肥水平下大田黑麦草的生长、硝酸盐含量和粗蛋白
含量的变化规律,旨在进一步探明大田情况下冷季型牧草施肥利用技术和氮素转化效率等方面的生理生态规律。
第19卷 第1期
Vol.19,No.1
草 业 学 报
ACTAPRATACULTURAESINICA
103-112
2010年2月
收稿日期:20090302;改回日期:20090615
基金项目:福建省发改委“五新”项目,福建省科技重点项目(2009S0103,2009R100363)和福建省财政专项———福建省农业科学院科技创新团
队建设基金(STIFY01)资助。
作者简介:黄勤楼(1964),男,福建闽清人,研究员,博士。Email:hql202@126.com
1 材料与方法
1.1 试验材料
试验于2006-2007年在福建省农业科学院生态所泉头试验地进行,试验区土壤为耕作层土壤,其成分为有
机质2.870%,全氮0.172%,全磷1.546%,全钾2.64%,pH值6.12。肥料采用过磷酸钙[CaH4(PO4)2H2O,含
P2O5≥12%]、氯化钾(K2O≥60%)和尿素(CH4N2O,含N为46.0%)。黑麦草选用特高黑麦草品种,种子由北
京百绿集团提供。
1.2 试验设计
试验地前作为墨西哥玉米(犣犲犪犿犲狓犻犮犪狀犪),每个试验小区为6m2(1.5m×4.0m),播种前每个小区统一施
基肥过磷酸钙1.5kg,氯化钾0.1kg,每小区黑麦草播种量为12.0g,采用条播,每小区播14行。
试验采用裂区设计,主区处理为6个尿素施肥水平,分别用N1、N2、N3、N4、N5和N6表示,即6个尿素施肥
水平为:N1施纯氮量0kg/hm2、N2施纯氮量50kg/hm2、N3施纯氮量100kg/hm2、N4施纯氮量150kg/hm2、
N5施纯氮量200kg/hm2、N6施纯氮量250kg/hm2。黑麦草全生育期共施肥5次,分别在播种后1个月和每次
刈割后第2天进行,每次施肥分4次进行,每7d施1次,每次施总量的1/4。副区为4种施肥方式,即尿素撒施
后浇水、尿素挖穴深施后浇水、尿素溶液浇灌和尿素溶液地下设施渗灌,分别用P1、P2、P3和P4代表4种施肥方式。
1.3 试验测定与分析
黑麦草全生育期共刈割5次,分别用T1、T2、T3、T4和T5表示。刈割前在每个小区的不同对称处随机选择
9株黑麦草测定分蘖数和株高,取其平均值作为分蘖数和株高测定值,用同样方法取样后称鲜重,然后置65℃烘
箱烘干至恒重后称干重,测定黑麦草干物质含量,粉碎后测定粗蛋白和氨基酸含量。每个小区黑麦草全部刈割称
重作为鲜草产量,根据干物质含量计算黑麦草的干草产量。
黑麦草硝态氮含量测定采用水杨酸法[15],取一定量的植物材料剪碎混匀,精确称取2g,分别放入刻度试管
中,加入10mL去离子水,用玻璃泡封口,置入沸水浴中30min后取出,用自来水冷却,6000r/min离心15min,
吸取上清液0.1mL于刻度试管中,然后加入5%水杨酸-浓硫酸溶液0.4mL,混匀后置室温下20min,再加入
8%NaOH溶液9.5mL,冷却至室温后,以空白作对比,在410nm波长上测定光密度(opticaldelnsity,OD)值。
在标准曲线上查得或回归方程计算硝态氮浓度。
全氮含量测定采用半微量凯氏定氮法[16],粗蛋白质含量按照全氮含量×6.25折算。氨基酸测定采用日立
L8800氮基酸自动分析仪。
黑麦草氮素吸收与利用效率评价指标参考王永军等[17]和江立庚等[18]的方法,具体评价指标为:氮素积累总
量(totalNaccumulation,TNA),单位面积植株(茎叶和穗)氮积累量的总和。氮素干物质生产效率(Ndrymat
terproductionefficiency,NDMPE),单位面积植株干物质积累量与单位面积植株氮积累量(TNA)的比值。干物
质生产效率(drymatterproductionefficiency,DMPE),单位面积植株干物质积累总量与施氮量之比。粗蛋白质
生产效率(crudeproteinproductionefficiency,CPPE),单位面积植株粗蛋白质产量与施氮量之比。氮素农艺效
率(Nagronomyefficiency,NAE),施氮肥区与不施氮肥区植株产量之差与施氮水平之比。氮素表观回收率
(nitrogenapparentrecoveryratio,NARR),单位面积植株收获的总氮量占施氮量的百分比。氮素回收率(Nre
coveryefficiency,NRE),施氮肥区与不施氮肥区植株氮素积累量之差占施氮量的百分比。
1.4 数据处理与统计分析
用 MicrosoftExcel进行数据处理,用DPS8.50统计软件进行二因素无重复试验统计分析 (LSD法)和相关
性分析。
2 结果与分析
2.1 施氮水平与方式对黑麦草分蘖数的影响
黑麦草的分蘖数随着施氮水平的提高而逐步提高(表1),N6处理黑麦草的分蘖数与N5差异不显著(犘>
0.05),但都极显著高于N1~N4(犘<0.01),N2~N4三种处理的黑麦草分蘖数差异不显著(犘>0.05),但也极显
著高于对照N1(犘<0.01),说明氮肥对黑麦草的分蘖具有显著的促进作用。施氮方式对黑麦草的分蘖数也产生
401 ACTAPRATACULTURAESINICA(2010) Vol.19,No.1
影响,P1对促进黑麦草的分蘖效果最好,与P3施氮方式差异不显著(犘>0.05),但显著高于P2(犘<0.05)且极
显著高于P4(犘<0.01)。
2.2 施氮水平与方式对黑麦草株高的影响
黑麦草的株高随着施氮水平的提高而逐步提高(表2),当每次刈割施纯氮量高于100kg/hm2(N3)时,黑麦
草的株高趋于稳定,即N3~N6处理黑麦草的株高差异不显著(犘>0.05),但都显著和极显著高于N2(犘<0.05)
和N1(犘<0.01),说明适量的氮肥对黑麦草的株高具有促进作用,但进一步提高施氮量不会提高黑麦草的株高,
甚至还会对株高造成影响。施氮方式对黑麦草的株高也会造成一定影响,P3施肥方式对黑麦草的株高效果最
好,与P1和P4施氮方式差异不显著(犘>0.05),但显著高于P2(犘<0.05)。
表1 施氮水平与方式对黑麦草分蘖数的影响
犜犪犫犾犲1 犈犳犳犲犮狋狅犳犱犻犳犳犲狉犲狀狋犖犪狆狆犾犻犮犪狋犻狅狀犾犲狏犲犾狊犪狀犱
犿犲狋犺狅犱狊狅狀狋犻犾犲狉狀狌犿犫犲狉狅犳狉狔犲犵狉犪狊狊 个Plant
项目Item P1 P2 P3 P4 均值Average
N1 8.80 8.80 8.80 8.80 8.80dD
N2 13.40 14.04 12.91 13.18 13.38cC
N3 14.53 14.02 14.62 13.07 14.06cBC
N4 15.60 13.96 14.74 13.36 14.42bcBC
N5 16.33 13.87 16.64 14.89 15.43abAB
N6 17.51 15.11 17.31 15.02 16.24aA
均值
Average
14.36aA 13.30bcAB14.17abAB13.05cB -
表2 施氮水平与方式对黑麦草株高的影响
犜犪犫犾犲2 犈犳犳犲犮狋狅犳犱犻犳犳犲狉犲狀狋犖犪狆狆犾犻犮犪狋犻狅狀犾犲狏犲犾狊犪狀犱
犿犲狋犺狅犱狊狅狀狆犾犪狀狋犺犲犻犵犺狋狅犳狉狔犲犵狉犪狊狊 cm
项目Item P1 P2 P3 P4 均值Average
N1 39.09 39.09 39.09 39.09 39.09cC
N2 59.19 56.34 64.19 58.28 59.50bB
N3 64.49 62.49 65.44 63.47 63.97aA
N4 65.92 61.62 66.98 63.18 64.43aA
N5 63.64 62.54 63.78 62.68 63.16aAB
N6 64.81 63.52 61.13 66.65 64.03aA
均值
Average
59.52abA 57.60bA 60.10aA58.89abA -
注:不同小写字母表示其标示的均值差异达到0.05的显著水平,不同大写字母表示其标示的均值差异达到0.01的显著水平。下同。
Note:Thesmalletterandcapitalletterrepresentsignificantdifferenceat犘<0.05and犘<0.01,respectively.Thesamebelow.
2.3 施氮水平与方式对黑麦草产量的影响
施氮处理的黑麦草干草产量极显著高于对照(表3),且随着施氮水平的提高黑麦草产量逐步提高,N5处理
的黑麦草产量达到最高,随着施氮量的进一步提高,黑麦草产量反而降低,N3~N6处理的黑麦草产量差异不显
著(犘>0.05),但显著高于N2(犘<0.05)并极显著高于N1(犘<0.01)。施氮方式对黑麦草的产量也产生影响,
P1施肥方式对提高黑麦草的产量效果最佳,与P2施氮方式差异不显著(犘>0.05),但显著高于P3(犘<0.05)且
极显著高于P4(犘<0.01)。
2.4 施氮水平与方式对黑麦草粗蛋白含量的影响
牧草是用于饲养动物且以茎叶为收获对象,茎叶中粗蛋白含量的高低,直接关系到对动物的饲用效果。施氮
能显著提高黑麦草的粗蛋白含量,黑麦草的粗蛋白含量随着施氮水平的提高而逐步提高(表4),4种施肥方式都
是以每次刈割施纯氮量为250kg/hm2 时粗蛋白含量最高,且显著高于N5(犘<0.05),极显著高于N1~N4(犘<
0.01)。N1~N4间随着施氮量的提高,相互间粗蛋白含量都产生显著差异(犘<0.05)。施氮方式对黑麦草的粗
蛋白含量也产生影响,P4施肥方式对提高黑麦草的粗蛋白含量效果最好,与P2和P3施氮方式差异不显著(犘>
0.05),但显著高于P1(犘<0.05)。
随着黑麦草生长和刈割次数增加,黑麦草粗蛋白含量提高(图1),到T3时黑麦草的粗蛋白含量达到最高,比
T1时粗蛋白含量平均提高39.9%。随后黑麦草的粗蛋白含量开始下降,到T5时粗蛋白含量降到最低,比T1时
粗蛋白含量平均降低24.8%,比T3时粗蛋白含量平均降低46.2%。从施肥水平来分析,T3比T1粗蛋白含量
提高最多的为N3(50.05%),最少的为N6(27.11%),T5比T1粗蛋白含量降低最多的为N5(30.48%),N1还
略有提高(7.99%);从施肥方式来分析,T3比 T1粗蛋白含量提高最多的为 P3(60.70%),最少的为 P4
501第19卷第1期 草业学报2010年
(29.65%),T5比T1粗蛋白含量降低最多的为P2(30.53%),最少的为P3(11.85%)。说明生育期对牧草的粗
蛋白含量影响较大,在6种施肥水平和4种施肥方式下黑麦草的粗蛋白含量都随着牧草生长存在先升高后降低
的趋势。
2.5 施氮水平与方式对黑麦草第3次刈割时粗蛋白和氨基酸含量的影响
黑麦草第3次刈割(T3)时粗蛋白含量达到最高(图1),因此对T3的黑麦草进行粗蛋白和氨基酸含量测定
(表5),结果表明,T3的黑麦草粗蛋白含量同样随着施氮水平的提高而逐步提高,4种施肥方式在N3和N4间以
表3 施氮水平与方式对黑麦草干草产量的影响
犜犪犫犾犲3 犈犳犳犲犮狋狅犳犱犻犳犳犲狉犲狀狋犖犪狆狆犾犻犮犪狋犻狅狀犾犲狏犲犾狊犪狀犱
犿犲狋犺狅犱狊狅狀狔犻犲犾犱狅犳狉狔犲犵狉犪狊狊 t/hm2
项目Item P1 P2 P3 P4 均值Average
N1 4.93 4.93 4.93 4.93 4.93cC
N2 10.53 13.17 11.03 10.42 11.29bB
N3 13.18 13.55 12.80 11.55 12.77aAB
N4 15.27 14.20 12.45 12.78 13.68aA
N5 16.05 14.28 12.73 12.90 13.99aA
N6 15.10 13.03 11.85 11.45 12.86aAB
均值
Average
12.51aA 12.19aAB 10.97bAB 10.67bB -
表4 施氮水平与方式对黑麦草粗蛋白含量的影响
犜犪犫犾犲4 犈犳犳犲犮狋狅犳犱犻犳犳犲狉犲狀狋犖犪狆狆犾犻犮犪狋犻狅狀犾犲狏犲犾狊犪狀犱
犿犲狋犺狅犱狊狅狀犮狉狌犱犲狆狉狅狋犲犻狀犮狅狀狋犲狀狋狅犳狉狔犲犵狉犪狊狊 %
项目Item P1 P2 P3 P4 均值Average
N1 12.65 12.65 12.65 12.65 12.65eE
N2 16.39 18.41 18.59 22.46 18.96dD
N3 22.14 22.05 21.05 24.03 22.32cC
N4 24.22 27.00 26.40 26.34 25.99bB
N5 27.82 27.03 28.25 26.74 27.46bAB
N6 29.06 29.75 30.28 30.01 29.78aA
均值
Average
22.05bA 22.82abA 22.87abA 23.71aA -
图1 黑麦草在不同刈割期粗蛋白含量变化
犉犻犵.1 犞犪狉犻犪狋犻狅狀狊狅犳犮狉狌犱犲狆狉狅狋犲犻狀犮狅狀狋犲狀狋狅犳狉狔犲犵狉犪狊狊犪狋犱犻犳犳犲狉犲狀狋犮狌狋狋犻狀犵狆犲狉犻狅犱狊
601 ACTAPRATACULTURAESINICA(2010) Vol.19,No.1
及N4~N6间的粗蛋白含量差异不显著(犘>0.05),但都显著高于N1~N2(犘<0.05)。施氮方式对黑麦草的粗
蛋白含量无显著影响(犘>0.05)。施氮肥同样能显著提高黑麦草的氨基酸含量,施氮肥处理的黑麦草氨基酸含
量显著高于不施氮肥处理(犘<0.05),N3~N6的黑麦草氨基酸含量差异不显著(犘>0.05),但显著高于N1~N2
(犘<0.05)。但随着施氮量的增加,粗蛋白含量提高得多,N3处理的粗蛋白含量比N1提高72.11%~99.64%,
N6处理的粗蛋白含量比N1提高116.75%~130.84%,而氨基酸含量提高得少,N3处理的氨基酸含量只比N1
提高45.38%~54.89%,N6处理的氨基酸含量只比N1提高49.97%~70.70%。从氨基酸含量占粗蛋白含量
的比例来分析,随着施氮量的提高,黑麦草氨基酸含量占粗蛋白含量的比例有逐渐降低的趋势,其中N1处理的
比例达88.01%,N2处理的比例达69.29%~83.70%,而N6处理的比例只有60.89%~65.08%。因此,说明适
量增施氮肥对黑麦草粗蛋白和氨基酸含量的提高都有显著促进作用,N3时黑麦草的粗蛋白和氨基酸含量比对照
(N1)提高72.11%~99.64%和45.38%~54.89%,继续增施氮肥能较好促进粗蛋白含量提高,从N3到N6每
hm2 施纯氮量提高了150kg,黑麦草的粗蛋白含量提高了9.00%~34.13%,而氨基酸含量只提高了3.15%~
10.75%,N3处理以后氨基酸含量基本趋于稳定,继续增施氮肥只有少量合成氨基酸,多数是以其他氮形式存在。
2.6 黑麦草的产量、粗蛋白和氨基酸含量与施氮量的二次回归模型分析
不同施肥方式对黑麦草产量、粗蛋白和氨基酸含量随施氮量变化进行二项回归曲线分析(图2),其规律与二
次多项式相吻合(表6),产量和粗蛋白含量的二次曲线模型与实测值都呈显著或极显著相关,其中产量的P1和
P4以及粗蛋白含量的P1、P2和P3的二次曲线模型与实测值达极显著相关(犘<0.01);氨基酸含量P2的二次曲
线模型与实测值呈极显著相关(犘<0.01),氨基酸含量P1的二次曲线模型与实测值呈显著相关(犘<0.05)。表
明黑麦草的产量、粗蛋白和氨基酸含量与施氮量关系多数与二次多项式相吻合。
表5 施氮水平与方式对黑麦草第3次刈割时粗蛋白和氨基酸含量的影响
犜犪犫犾犲5 犈犳犳犲犮狋狅犳犱犻犳犳犲狉犲狀狋犖犪狆狆犾犻犮犪狋犻狅狀犾犲狏犲犾狊犪狀犱犿犲狋犺狅犱狊狅狀犮狉狌犱犲狆狉狅狋犲犻狀犪狀犱
犪犿犻狀狅犪犮犻犱犮狅狀狋犲狀狋狅犳狉狔犲犵狉犪狊狊犪狋狋犺犲狋犺犻狉犱犮狌狋狋犻狀犵狆犲狉犻狅犱 %
施肥水平
Fertilization
levels
P1
粗蛋白
含量
Crude
protein
content
氨基酸
含量
Amino
acid
content
氨基酸
占粗蛋
白比例
Aminoacid
/crude
protein
P2
粗蛋白
含量
Crude
protein
content
氨基酸
含量
Amino
acid
content
氨基酸
占粗蛋
白比例
Aminoacid
/crude
protein
P3
粗蛋白
含量
Crude
protein
content
氨基酸
含量
Amino
acid
content
氨基酸
占粗蛋
白比例
Aminoacid
/crude
protein
P4
粗蛋白
含量
Crude
protein
content
氨基酸
含量
Amino
acid
content
氨基酸
占粗蛋
白比例
Aminoacid
/crude
protein
均值Average
粗蛋白
含量
Crude
protein
content
氨基酸
含量
Amino
acid
content
氨基酸
占粗蛋
白比例
Aminoacid
/crude
protein
N1 16.60 14.61 88.01 16.60 14.61 88.01 16.60 14.61 88.01 16.60 14.61 88.01 16.60d14.61c 88.01
N2 21.59 17.52 81.15 24.11 20.18 83.70 29.86 22.29 74.65 29.66 20.55 69.29 26.31c20.14b 77.20
N3 33.14 22.19 66.96 28.78 22.60 78.53 28.57 22.52 78.82 33.01 21.24 64.34 30.88b22.14a 72.16
N4 33.82 21.70 64.16 34.18 23.64 69.16 37.42 22.55 60.26 31.84 20.97 65.86 34.32ab22.22a 64.86
N5 34.70 23.50 67.72 34.94 23.39 66.94 37.15 23.89 64.31 34.72 22.10 63.65 35.38a23.22a 65.66
N6 37.41 22.96 61.37 37.78 23.78 62.94 38.32 24.94 65.08 35.98 21.91 60.89 37.37a23.40a 62.57
均值Average 29.54a20.41b 71.56 29.40a21.37ab 74.88 31.32a21.80a 71.86 30.30a20.23b 68.67 30.14 20.95 71.74
N3比N1增加值
Increasedvalue
ofN3toN1
99.64 51.88 - 73.37 54.89 - 72.11 54.14 - 98.86 45.38 - 86.02 51.54 -
N6比N1增加值
Increasedvalue
ofN6toN1
125.36 57.15 - 127.59 62.77 - 130.84 70.70 - 116.75 49.97 - 125.12 60.16 -
N6比N3增加值
Increasedvalue
ofN6toN3
12.88 3.47 - 31.27 5.22 - 34.13 10.75 - 9.00 3.15 - 21.02 5.69 -
701第19卷第1期 草业学报2010年
图2 不同施肥方式黑麦草产量、粗蛋白和氨基酸含量与施氮量关系
犉犻犵.2 犞犪狉犻犪狋犻狅狀狊狅犳狔犻犲犾犱,犮狉狌犱犲狆狉狅狋犲犻狀犮狅狀狋犲狀狋犪狀犱犪犿犻狀狅犪犮犻犱犮狅狀狋犲狀狋狑犻狋犺狋犺犲犖犪狆狆犾犻犮犪狋犻狅狀
犪犿狅狌狀狋狌狀犱犲狉犱犻犳犳犲狉犲狀狋犖犪狆狆犾犻犮犪狋犻狅狀犿犲狋犺狅犱狊
表6 不同施肥方式黑麦草产量、粗蛋白和氨基酸含量与施氮量的二次曲线模型
犜犪犫犾犲6 犙狌犪犱狉犪狋犻犮犮狌狉狏犲犿狅犱犲犾狊狅犳狔犻犲犾犱,犮狉狌犱犲狆狉狅狋犲犻狀犮狅狀狋犲狀狋犪狀犱犪犿犻狀狅犪犮犻犱犮狅狀狋犲狀狋
狑犻狋犺狋犺犲犖犪狆狆犾犻犮犪狋犻狅狀犪犿狅狌狀狋狌狀犱犲狉犱犻犳犳犲狉犲狀狋犪狆狆犾犻犮犪狋犻狅狀犿犲狋犺狅犱狊狉犲狊狆犲犮狋犻狏犲犾狔
项目Item 施肥方式Fertilizationmethods 模型 Models 犚2值犚2value 犉值犉value 犘值犘value
产量
Yields
P1 狔=-0.000287狓2+0.111554狓+5.1511 犚2=0.9954 犉=321.2720 犘=0.0003
P2 狔=-0.000347狓2+0.112292狓+6.1204 犚2=0.8733 犉=10.3358 犘=0.0451
P3 狔=-0.000292狓2+0.095450狓+5.7221 犚2=0.9150 犉=16.1499 犘=0.0248
P4 狔=-0.000277狓2+0.092761狓+5.4179 犚2=0.9630 犉=39.0783 犘=0.0071
粗蛋白含量
Crudeprotein
content
P1 狔=-0.000151狓2+0.105347狓+12.3321 犚2=0.9908 犉=161.2715 犘=0.0009
P2 狔=-0.000212狓2+0.119391狓+12.7429 犚2=0.9856 犉=102.7109 犘=0.0017
P3 狔=-0.000157狓2+0.109256狓+12.8125 犚2=0.9895 犉=141.6142 犘=0.0011
P4 狔=-0.000267狓2+0.125007狓+14.1979 犚2=0.9185 犉=16.8956 犘=0.0233
氨基酸含量
Aminoacid
content
P1 狔=-0.000205狓2+0.085132狓+14.4746 犚2=0.9526 犉=30.1220 犘=0.0103
P2 狔=-0.000261狓2+0.097619狓+15.1521 犚2=0.9670 犉=43.9262 犘=0.0060
P3 狔=-0.000205狓2+0.083542狓+16.0568 犚2=0.8236 犉=7.0042 犘=0.0741
P4 狔=-0.000206狓2+0.074949狓+15.5904 犚2=0.8544 犉=8.7989 犘=0.0556
:差异显著(犘<0.05);:差异极显著(犘<0.01)。
:Significantdifference(犘<0.05);:Extremelysignificantdifference(犘<0.01).
801 ACTAPRATACULTURAESINICA(2010) Vol.19,No.1
2.7 施氮水平与方式对黑麦草硝态氮的影响
施氮肥能显著提高黑麦草的硝态氮含量,4种施
肥方式对黑麦草的硝态氮含量的影响趋势是相同的
(表7),都是随着牧草施氮量的增加而提高,N6处理
的硝态氮含量极显著高于N1~N4(犘<0.01),N4和
N5处理的硝态氮含量差异不显著(犘>0.05),但极显
著高于N1~N3(犘<0.01),N2与 N3处理的硝态氮
含量差异不显著(犘>0.05),但极显著高于N1。施肥
方式对硝态氮含量也存在影响,P3与P4差异不显著
(犘>0.05),但显著高于P1和P2(犘<0.05)。
从不同刈割期对黑麦草硝态氮含量的影响来分
析,黑麦草的硝态氮含量呈现波浪式现象,T2到 T1
的硝态氮含量降低,到T3时又明显回升达到5次刈
表7 施氮水平与方式对黑麦草硝态氮的影响
犜犪犫犾犲7 犈犳犳犲犮狋狅犳犱犻犳犳犲狉犲狀狋犖犪狆狆犾犻犮犪狋犻狅狀犾犲狏犲犾狊犪狀犱
犿犲狋犺狅犱狊狅狀狀犻狋狉犻狋犲狀犻狋狉狅犵犲狀狅犳狉狔犲犵狉犪狊狊 μg/g
项目Item P1 P2 P3 P4 均值Average
N1 70.64 70.64 70.64 70.64 70.64dD
N2 66.79 93.16 99.30 92.05 87.83cdCD
N3 102.90 110.72 108.95 131.46 113.51cC
N4 164.01 189.59 251.08 201.42 201.53bB
N5 225.93 214.14 266.75 215.12 230.49bAB
N6 293.40 254.50 295.11 241.22 271.06aA
均值
Average
153.95bA155.46bA181.97aA158.65abA -
割的平均最高值252.27μg/g,随后又开始下降,到T5时降到5次刈割的平均最低值127.70μg/g。5次刈割也
都表现为随着施氮量的增加,黑麦草的硝态氮含量提高,且有“T1P3N6、T3P1N5、T3P1N6、T3P2N4、T3P2N5、
T3P2N6、T3P3N4、T3P3N5、T3P3N6、T3P4N4、T3P4N5、T3P4N6、T4P2N6”13次高氮肥生产的黑麦草干基硝
酸盐含量超过0.25%的有毒限量指标,其中T3P4N5干基硝酸盐含量最高,达0.485%。
2.8 施氮水平与方式对黑麦草氮素生产效率的影响
黑麦草的氮素生产效率与施氮水平成反比(表8),随着施氮水平的提高黑麦草的氮素生产效率逐步降低,当
每次刈割施纯氮量为50kg/hm2(N2)时4种施肥方式的黑麦草氮素表观回收率都超过100%,说明施用的氮肥
不能完全满足黑麦草的生长需要,还从土壤中吸收氮肥补充黑麦草生长,差异性分析表明N2都极显著高于N3
~N6。当每次刈割施纯氮量为100kg/hm2(N3)和以上时,4种施肥方式的黑麦草氮素表观回收率都低于
100%,说明施用的氮肥过剩,容易造成黑麦草硝酸盐含量偏高和土壤氮素污染。从施氮方式来分析,P2的
DMPE、CPPE、NAE、NARR和NRE最高。
2.9 4种施氮方式黑麦草的产量品质、农艺性状和施氮量间的相关性分析
对4种施肥方式黑麦草的分蘖数、株高、产量、粗蛋白含量、氨基酸含量和硝态氮含量进行相关性分析表明,
黑麦草的6个测定指标相互间都呈正相关。尿素撒施情况下黑麦草产量与施氮量呈显著相关(犘<0.05),与分
蘖数和株高呈极显著相关(犘<0.01);粗蛋白含量与施氮量、分蘖数和产量呈极显著相关(犘<0.01),与株高呈显
著相关(犘<0.05);氨基酸含量与施氮量和株高呈显著相关(犘<0.05),与分蘖数、产量和粗蛋白含量呈极显著相
关(犘<0.01);硝态氮含量与施氮量呈极显著相关(犘<0.01),与粗蛋白含量呈显著相关(犘<0.05)。尿素深施
情况下黑麦草产量与分蘖数和株高呈极显著相关(犘<0.01);粗蛋白含量与施氮量呈极显著相关(犘<0.01),与
分蘖数和株高呈显著相关(犘<0.05);氨基酸含量与施氮量呈显著相关(犘<0.05),与分蘖数、株高、产量和粗蛋
白含量都呈极显著相关(犘<0.01);硝态氮含量与施氮量和粗蛋白含量都呈极显著相关(犘<0.01)。尿素溶液浇
灌情况下黑麦草产量与分蘖数呈显著相关(犘<0.05),与株高呈极显著相关(犘<0.01);粗蛋白含量与施氮量和
分蘖数呈极显著相关(犘<0.01);氨基酸含量与施氮量、株高和粗蛋白含量都呈显著相关(犘<0.05),与分蘖数和
产量呈极显著相关(犘<0.01);硝态氮含量与施氮量和粗蛋白含量呈极显著相关(犘<0.01),与分蘖数呈显著相
关(犘<0.05)。尿素溶液渗灌情况下黑麦草产量与分蘖数和株高呈极显著相关(犘<0.01);粗蛋白含量与施氮量
和产量呈显著相关(犘<0.05),与分蘖数和株高呈极显著相关(犘<0.01);氨基酸含量与分蘖数、株高、产量和粗
蛋白含量都呈极显著相关(犘<0.01);硝态氮含量与施氮量呈极显著相关(犘<0.01),与分蘖数和粗蛋白含量呈
显著相关(犘<0.05)。
901第19卷第1期 草业学报2010年
表8 施氮水平与方式对黑麦草氮素生产效率的影响
犜犪犫犾犲8 犈犳犳犲犮狋狅犳犱犻犳犳犲狉犲狀狋犖犪狆狆犾犻犮犪狋犻狅狀犾犲狏犲犾狊犪狀犱犿犲狋犺狅犱狊狅狀狋犺犲狀犻狋狉狅犵犲狀狆狉狅犱狌犮狋犻狅狀犲犳犳犻犮犻犲狀犮狔狅犳狉狔犲犵狉犪狊狊
项目Item 施肥方式Fertilizationmethods N1 N2 N3 N4 N5 N6 平均Average
氮素积累总量
TNA(kg/hm2)
P1 96.51 269.28 440.03 566.32 678.86 656.22 451.20
P2 96.51 357.41 444.32 592.21 588.76 602.64 446.97
P3 96.51 316.93 419.78 503.57 546.05 548.68 405.25
P4 96.51 330.53 391.69 491.15 501.28 533.70 390.81
氮素干物质生产效率
NDMPE(kg/kg)
P1 51.12 39.12 29.96 26.96 23.64 23.01 32.30
P2 51.12 36.84 30.50 23.98 24.26 21.63 31.39
P3 51.12 34.81 30.49 24.72 23.32 21.60 31.01
P4 51.12 31.52 29.49 26.03 25.74 21.46 30.89
干物质生产效率
DMPE(kg/kg)
P1 - 42.14 26.37 20.36 16.05 12.08 23.40
P2 - 52.67 27.10 18.93 14.28 10.43 24.68
P3 - 44.14 25.60 16.60 12.73 9.48 21.71
P4 - 41.67 23.10 17.05 12.90 9.16 20.78
粗蛋白质生产效率
CPPE(kg/kg)
P1 - 6.73 5.50 4.72 4.24 3.28 4.90
P2 - 8.94 5.55 4.94 3.68 3.01 5.22
P3 - 7.92 5.25 4.20 3.41 2.74 4.70
P4 - 8.26 4.90 4.09 3.13 2.67 4.61
氮素农艺效率
NAE(kg/kg)
P1 - 22.40 16.50 13.78 11.12 8.13 14.39
P2 - 32.94 17.23 12.36 9.35 6.48 15.67
P3 - 24.40 15.73 10.02 7.80 5.53 12.70
P4 - 21.93 13.23 10.47 7.97 5.21 11.76
氮素表观回收率
NARR(%)
P1 - 107.71 88.01 75.51 67.89 52.50 78.32
P2 - 142.96 88.86 78.96 58.88 48.21 83.57
P3 - 126.77 83.96 67.14 54.60 43.89 75.27
P4 - 132.21 78.34 65.49 50.13 42.70 73.77
氮素回收率
NRE(%)
P1 - 69.11 68.70 62.64 58.23 44.78 60.69
P2 - 104.36 69.56 66.09 49.23 40.49 65.95
P3 - 88.17 64.65 54.28 44.95 36.17 57.65
P4 - 93.61 59.04 52.62 40.48 34.97 56.14
3 讨论与结论
3.1 氮素为植物生长必需的营养元素,其对黑麦草的生长和品质有明显的促进作用。施氮肥能明显提高黑麦草
分蘖数、株高、产量、粗蛋白和氨基酸含量,且与对照(N1)差异显著(犘<0.05),随着施氮量的增加,氮肥对黑麦草
的作用增幅变小,到每次刈割施氮肥量达250kg/hm2(N6)时,黑麦草的株高和产量还表现出降低的趋势。其结
果与巨晓棠等[19]和刘学军等[20]的结论相似,作物对肥料氮的吸收随着施氮量的增加而增加,但是随着施氮量的
继续增加,作物吸氮量增加的幅度变小,到达一定施氮水平后,增加施氮量,吸氮量并不升高甚至有降低的趋势。
3.2 随着施氮量的增加,黑麦草的硝态氮含量也随之提高,特别是当每次刈割后施氮肥量超过150kg/hm2
(N4)时,黑麦草的硝态氮含量明显提高,部分刈割期黑麦草的硝酸盐含量还超过0.25%的致毒指标。边秀举
等[21]研究也认为,随着施氮量的增加,氮素的大量损失以及氮素污染等农业生态问题加剧,这不但会降低牧草的
生物学质量,还会引起植物体内富集硝酸盐。
3.3 粗蛋白含量和氨基酸含量是衡量黑麦草营养价值的重要指标。国内外大量研究表明,施用氮肥可促进牧草
011 ACTAPRATACULTURAESINICA(2010) Vol.19,No.1
粗蛋白含量和氨基酸含量的提高[22]。本研究表明适量增施氮肥对黑麦草粗蛋白和氨基酸含量的提高都有显著
促进作用,但当每次刈割后施氮肥量超过150kg/hm2(N4)时,氮肥还能较好促进黑麦草粗蛋白含量提高,而不
能有效促进氨基酸含量的提高,氨基酸含量基本趋于稳定,提高的粗蛋白含量不是以氨基酸形式存在,多数是以
其他氮形式存在,这个结果与黑麦草盆栽试验的结果不大一致,这是盆栽与大田的区别,还是其他原因,有待进一
步深入研究。
3.4 随着施氮量的提高,黑麦草的产量和氮素积累总量都在逐步提高,但其氮素干物质生产效率、干物质生产效
率、粗蛋白质生产效率、氮素农艺效率、氮素表观回收率和氮素回收率却在逐步降低。这与前人研究结果相似,适
量增施氮肥可提高牧草产量和品质,而过量增施氮肥使牧草中粗蛋白质含量增幅变小,氮肥利用效率降低[23,24]。
但黑麦草的氮素回收率6种施氮水平平均达56.14%~65.95%,比中国水稻对氮肥的平均利用率28%~37%高
28%~29%[25],且每次刈割后施氮肥量为100kg/hm2(N3)时,黑麦草的氮素回收率平均为65.49%,氮素表观回
收率为84.79%,达到施氮肥量能满足黑麦草生长的同时,适当盈余以增强土地的肥力。
因此,综合分析不同施肥水平和方式对黑麦草的产量、粗蛋白和氨基酸含量、氮素生产效率以及硝酸盐含量
的影响,笔者认为黑麦草的施肥方式以深施为好,施肥水平以每次刈割后施氮肥量为100kg/hm2(N3)即可满足
黑麦草高产优质的生产需求。
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犈犳犳犲犮狋狊狅犳犱犻犳犳犲狉犲狀狋犖犪狆狆犾犻犮犪狋犻狅狀犿犲狋犺狅犱狊犪狀犱犾犲狏犲犾狊狅狀狋犺犲犫犻狅犾狅犵犻犮犪犾
犮犺犪狉犪犮狋犲狉犻狊狋犻犮狊犪狀犱狀犻狋狉犪狋犲犮狅狀狋犲狀狋狅犳狉狔犲犵狉犪狊狊
HUANGQinlou,ZHONGZhenmei,CHENEn,CHENZhongdian,HUANGXiusheng
(AgriculturalEcologyInstitute,FujianAcademyofAgriculturalSciences;FujianEngineering
andTechnologyResearchCenterforHilyPrataculturae,Fuzhou350013,China)
犃犫狊狋狉犪犮狋:Agronomictraitssuchasyield,qualityandnitratecontentofgramineousforagesarecloselyrelatedto
nitrogenlevel.Fieldexperimentswereconductedtostudytheeffectsofsixureaapplicationlevelsandfourap
plicationmethodsontheagronomictraits,yield,quality,andnitrogenproducingefficiencyofryegrass.Corre
lationsamongyield,crudeproteincontent,aminoacidcontent,Napplicationamountandmanyagronomic
traitswerealsoinvestigated.Tilernumber,plantheight,yield,crudeproteincontent,aminoacidcontentand
nitratecontentsignificantlyincreasedwithincreasingNapplication.However,effectsofNapplicationon
ryegrassbecamelessandnitrogenproductionefficiencybecamelow withfurtherincreasingNapplication
amounts.WhenNapplicationwasover100kg/hm2aftereachcutting,Nfertilizerincreasedcrudeproteincon
tentbuthadlittleinfluenceonaminoacidcontent.WhenNapplicationreached250kg/hm2aftereachcutting,
plantheightandyieldshoweddecreasingtrends.WhenNapplicationwasover150kg/hm2,nitrateNcontent
increasedsignificantly,andevenexceededthe25%poisoningcriterion.Therewerepositivecorrelationsamong
yield,plantheight,tilernumber,crudeproteincontent,andnitrateNcontentofryegrass.Theyieldwassig
nificantlycorrelatedwiththeNapplicationamountofbroadcastapplications.Crudeproteinandaminoacidcon
tentweresignificantlyorextremelysignificantlycorrelatedwithNapplicationamount.Moreover,therewasan
extremelysignificantcorrelationbetweennitratecontentandNapplicationamount.Deepapplicationinfluenced
tilernumberandplantheight,andincreaseyield,crudeproteinandaminoacidcontent.
犓犲狔狑狅狉犱狊:ryegrass;Napplyinglevelsandmethods;thebiologicalcharacteristics;nitrate
211 ACTAPRATACULTURAESINICA(2010) Vol.19,No.1