鹽土和非鹽土施氮對多花黑麥草增產改質效果差異的比較

許能祥，董臣飛，丁成龍，程云輝，張文潔，顧洪如

(江蘇省農業科學院畜牧研究所，江蘇 南京 210014)

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鹽土和非鹽土施氮對多花黑麥草增產改質效果差異的比較

許能祥，董臣飛，丁成龍，程云輝，張文潔，顧洪如*

(江蘇省農業科學院畜牧研究所，江蘇 南京 210014)

本研究對鹽土和非鹽土種植多花黑麥草進行氮肥施用試驗，研究施氮對不同土壤條件下多花黑麥草產量及飼用品質的影響，為提高氮肥利用效率、有效改善牧草產量品質提供依據。試驗分別在江蘇大豐金海農場和南京六合江蘇省農業科學院試驗基地進行，設置N0(對照)、N1(氮用量100 kg/hm2)、N2(氮用量150 kg/hm2)和N3(氮用量200 kg/hm2)4個處理，分別在多花黑麥草拔節期和初穗期進行刈割，測定牧草產量和飼用品質。結果表明在鹽土和非鹽土施用氮肥對多花黑麥草飼草品質和產量的影響存在顯著差異：非鹽土條件下不同施氮處理的多花黑麥草產量和飼用品質均高于鹽土，其中干物質體外消化率(IVDMD)，粗蛋白(CP)和非結構性碳水化合物(NSC)含量非鹽土條件下高于鹽土，且第1茬高于第2茬；CP含量隨著施氮量的上升而升高，而NSC含量隨著施氮量的上升而下降；作為NSC主要組分的淀粉在鹽土條件下的含量高于非鹽土；施氮組的IVDMD高于對照，但不同施氮量間差異不顯著；中性洗滌纖維(NDF)含量鹽土條件下高于非鹽土，第2茬高于第1茬；鹽土不同茬次、不同施氮處理的干物質含量(DM)均顯著高于非鹽土，且第2茬高于第1茬，并隨著施氮量的增加而下降；非鹽土條件下的牧草產量高于鹽土，且第2茬高于第1茬，隨著施氮量的上升而升高，N2處理組，即氮素施用量150 kg/hm2的產量最高；但在鹽土上施氮，多花黑麥草的產量增加幅度高于非鹽土。

多花黑麥草；施氮；飼草產量；飼用品質；鹽土；非鹽土

多花黑麥草(Loliummultiflorum)是一年生冷季型優質牧草，適口性好，各種家畜喜食。多花黑麥草還具有一定的耐鹽能力，是適用于沿海灘涂地區種植的主要優質牧草[1]。許能祥等[1]對不同多花黑麥草品種耐鹽能力的差異及其與飼草產量和品質的關系進行了研究，表明播種期0～20 cm土壤總鹽含量為0.50%時一些品種仍能獲得較高的產量。江蘇全省沿海灘涂面積0.51萬km2，占全國相應面積的24%[2]。科學開發灘涂資源，培育鹽土特色產業是江蘇沿海農業開發的核心目標[3]。牧草作為灘涂利用的先鋒作物，成為鹽土農業發展中不可缺少的一部分。在沿海灘涂種植多花黑麥草，可以為當地畜牧業發展提供優質的粗飼料，還可以增加土壤的有機質含量，有利于加快鹽堿地土壤的改良，對拓展農業發展空間有重要戰略意義。

施氮是增加多花黑麥草產量、改善其飼用品質的重要栽培措施。通常條件下，僅土壤中的氮往往難以滿足禾本科牧草的需求，增施氮肥是禾本科牧草高產優質的有效措施之一[4]。有研究表明隨著施氮量的不斷增加，不同品種多花黑麥草的干物質產量、可消化干物質產量、粗蛋白和體外消化率呈上升趨勢[5]，但當施氮量超過一定量時，氮素利用效率降低[6]。但在鹽土上施用氮肥對牧草等作物的效果研究較少。洪立洲等[7]對沿海灘涂種植的馬齒莧(Portulacaoleracea)進行施氮試驗，結果表明,隨著施氮量的增加，植株氮素積累量增加，氮生理效率、氮肥效率下降，氮肥利用率等先升后降。關于鹽土條件下施用氮肥對多花黑麥草產量和飼用品質的影響，以及鹽土和非鹽土條件下施氮對多花黑麥草增產改質效果的差異比較缺乏相應研究。因此本研究擬通過對在鹽土與非鹽土條件下種植的多花黑麥草施用氮肥，研究氮肥對不同土壤條件下多花黑麥草增產改質的效果進行比較，為提高氮肥利用效率及促進不同土壤條件下多花黑麥草的生產提供依據。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試多花黑麥草品系為蘇牧1號，是2倍體晚熟品系，為江蘇省農業科學院畜牧研究所育成。

1.2 試驗地概況及氣象條件

試驗分為兩地進行：鹽土試驗在江蘇省大豐市金海農場灘涂實驗基地；非鹽土試驗在江蘇省農業科學院六合動物科學基地(南京六合)試驗田。鹽土土壤呈堿性，pH值8.08左右。土壤有機質含量12.64 g/kg，有效氮含量為79.3 mg/kg，速效磷為25.1 mg/kg，速效鉀為188.9 mg/kg。0～20 cm土壤總鹽含量為2.53～3.65 g/kg。非鹽土土壤呈弱酸性，pH值6.30左右，有機質含量15.69 g/kg，有效氮含量135.14 mg/kg，速效磷含量為8.61 mg/kg，速效鉀含量為91.63 mg/kg。兩地的有效養分含量差異均較大。兩個試驗地試驗期間2013年11月至2014年5月氣象情況如表1，兩地的氣候條件類似(表1)。

1.3 試驗設計與田間管理

試驗采用隨機區組設計，3次重復，每小區12 m2，3 m(長)×4 m(寬)，30 cm行距，多花黑麥草播種量為45 kg/hm2。共設4個處理，分別為N0(對照)、N1(N用量100 kg/hm2)、N2(N用量150 kg/hm2)和N3(N用量200 kg/hm2)。播種期為2013年11月7日，2014年3月19日和2014年4月17日兩次均等追施N肥(尿素)。2014年4月17日進行第1次刈割(拔節期)，2014年5月17日進行第2次刈割(初穗期)。

1.4 測定內容與方法

1.4.1 干物質含量及葉莖比 每次樣品采集后迅速莖葉分離，在烘箱中105 ℃殺青30 min，接著保持在75 ℃烘48 h至恒重，分別稱重，用于計算測定葉莖比、干物質含量。然后粉碎過粒徑0.38 mm的網篩，草粉存于自封袋中備用。

1.4.2 飼用品質相關性狀的測定 非結構性碳水化合物(nonstructural carbohydrate, NSC)的測定參考Yoshida[8]的方法[NSC由可溶性糖(water-soluble carbohydrate, WSC)和淀粉組成]；粗蛋白(crude protein, CP)采用凱氏定氮法測定[9]；中性洗滌纖維(neutral-detergent fiber, NDF)采用范氏纖維測定法測定[10]；干物質體外消化率(invitrodry matter digestibility,IVDMD)的測定參考胃蛋白酶-纖維素酶兩步法[11]。

1.4.3 干物質產量增產幅度

干物質產量增產幅度(%)=(各施氮量的干物質產量/hm2-對照干物質產量/hm2)/對照干物質產量/hm2×100

1.4.4 可消化干物質產量

可消化干物質產量=干物質產量×干物質體外消化率

1.5 數據分析

用Excel初步處理試驗數據，采用SAS 8.2統計軟件對數據進行兩因素方差分析，并用LSD法進行多重比較。

2 結果與分析

2.1 氮肥對鹽土和非鹽土不同茬次多花黑麥草干物質產量的影響

氮肥對鹽土和非鹽土條件下多花黑麥草干物質產量的影響見表2。隨著施氮量的增加，鹽土不同刈割茬次干物質產量呈現倒“V”型，先顯著增加后顯著降低(P<0.05)，均以N2施氮組產量最高；非鹽土不同刈割茬次干物質產量和干物質總產呈增加趨勢，但N2和N3施氮組不同刈割茬次干物質產量和干物質總產均差異不顯著(P>0.05)。相同施氮量的鹽土干物質產量和干物質總產均顯著低于非鹽土(P<0.05)。

隨著施氮量的增加，鹽土和非鹽土第1茬草干物質產量的增產幅度呈現出倒“V”型，均以N2的增產幅度最大，分別為102.08%和106.08%；鹽土N2和N3施氮組第2茬干物質產量和兩茬干物質總產的增產幅度分別高于非鹽土。鹽土第2茬干物質產量和兩茬干物質總產的增產幅度呈現出倒“V”型，均以N2最高，分別為206.62%和153.04%，非鹽土第2茬草干物質產量與兩茬草干物質總產的增產幅度則持續增加，相同施氮量時，鹽土的第2茬草與兩茬草總產的增產幅度均高于非鹽土。

2.2 氮肥應用對鹽土和非鹽土不同茬次多花黑麥草飼草品質的影響

隨著施氮量的增加，第1茬草各施氮組間鹽土與非鹽土干物質含量差異均不顯著(P>0.05)，而第2茬草對照組的鹽土與非鹽土的干物質含量均顯著高于N3(P<0.05)(圖1)。鹽土與非鹽土相同施氮量的第2茬草干物質含量均顯著高于第1茬草(P<0.05)(圖1)。隨著施氮量的增加，鹽土與非鹽土兩次刈割的多花黑麥草的葉莖比呈上升趨勢，鹽土第1茬草各施氮組間的差異不顯著(P>0.05)，而非鹽土則差異顯著(P<0.05)；鹽土第2茬草的對照顯著低于其他施氮組(P<0.05)，非鹽土的N2和N3則均顯著高于對照和N1(P<0.05)。鹽土與非鹽土第1茬草相同施氮量的葉莖比均顯著高于第2茬草(P<0.05)，而鹽土條件下同茬次同施氮組的葉莖比均低于非鹽土(圖1)。

圖1 氮肥應用對鹽土和非鹽土多花黑麥草飼草品質的影響Fig.1 Effect of application N on qualities of Italian ryegrass in saline soil and non-saline soil不同小寫字母表示在P<0.05水平差異顯著，下同。Different lowercase letters mean significant differences at P<0.05 level. The same below.

隨著施氮量的增加，鹽土與非鹽土兩次刈割的多花黑麥草CP含量呈上升趨勢，在施氮量達N2后，鹽土條件下兩茬草的CP含量相對于非鹽土條件下的增加幅度減緩，非鹽土條件下各施氮組兩次刈割的CP含量均差異顯著(P<0.05)。施氮量相同時鹽土與非鹽土第1茬草的CP含量均分別高于第2茬草。施氮量對鹽土和非鹽土條件下多花黑麥草的IVDMD影響相對較小，鹽土與非鹽土第1茬草各施氮組IVDMD差異均不顯著(P>0.05)，第2茬草對照組的IVDMD均顯著低于各施氮組(P<0.05)；鹽土與非鹽土第2茬草相同施氮量的IVDMD均分別顯著低于第1茬草(P<0.05)，同茬次同施氮組鹽土條件下的IVDMD均低于非鹽土(圖1)。

非鹽土條件下不同茬次的各施氮組間多花黑麥草NDF含量差異均不顯著(P>0.05)，而隨著施氮量的增加，鹽土條件下第1茬草的NDF含量呈增加趨勢，第2茬草的對照組顯著高于各施氮組(P<0.05)，鹽土與非鹽土第1茬草相同施氮量的NDF含量均顯著低于第2茬草(P<0.05)，而鹽土條件下同茬次同施氮組的NDF含量均高于非鹽土。隨著施氮量的增加，鹽土和非鹽土兩茬草的NSC含量呈顯著下降趨勢(P<0.05)，鹽土第2茬草對照組的NSC含量最高，而鹽土和非鹽土第2茬草相同施氮量下的NSC均呈現低于第1茬草的趨勢(鹽土條件下第1茬CK除外)，非鹽土第1茬草相同施氮量NSC含量高于鹽土，而且隨著施氮的增加差異變大；而非鹽土第2茬草相同施氮量NSC含量與鹽土差異變小(圖1)。

NSC的主要成分是可溶性碳水化合物(WSC)和淀粉。隨著施氮量的增加，鹽土和非鹽土第1茬草的WSC含量呈顯著下降趨勢(P<0.05)，而第2茬草的變化趨勢為降-升-降，在N2時WSC含量顯著上升(P<0.05)，之后顯著下降(P<0.05)(圖2)。隨著施氮的增加，鹽土和非鹽土兩茬草的淀粉含量呈顯著下降趨勢(P<0.05)，鹽土第2茬草對照組的淀粉含量最高，而鹽土和非鹽土第2茬草各施氮組的淀粉含量呈現低于第1茬草的趨勢，鹽土條件下同茬次同施氮量的淀粉含量均高于非鹽土(第1茬鹽土N3除外)。

圖2 氮肥應用對鹽土和非鹽土多花黑麥草的WSC含量和淀粉含量的影響Fig.2 Effect of application N on water-soluble carbohydrate contents and starch contents of Italian ryegrass in saline soil and non-saline soil

2.3 氮肥對鹽土和非鹽土不同茬次多花黑麥草可消化干物質產量的影響

氮肥對鹽土和非鹽土條件下多花黑麥草可消化干物質產量的影響見表3。隨著施氮量的增加，鹽土不同刈割茬次可消化干物質產量和可消化干物質總產呈現出倒“V”型，先顯著增加后顯著降低(P<0.05)，均以N2施氮組產量最高；非鹽土第2茬可消化干物質產量和可消化干物質總產呈增加趨勢，第1茬N2施氮組比N3略有升高，非鹽土不同刈割茬次可消化干物質產量和可消化干物質總產的N2施氮組和N3均差異不顯著(P>0.05)。相同施氮量的鹽土可消化干物質產量均顯著低于非鹽土(P<0.05)。

隨著施氮量的增加，鹽土和非鹽土第1茬多花黑麥草可消化干物質產量的增產幅度呈現出倒“V”型，均以N2的增產幅度最大，分別為100.84%和115.75%。鹽土可消化干物質產量與可消化干物質總產的增產幅度呈現出倒“V”型，均以N2最高，非鹽土第2茬可消化干物質產量與可消化干物質總產的增產幅度則持續增加，相同施氮量時，鹽土的第2茬可消化干物質產量與可消化干物質總產均高于非鹽土。

3 討論

3.1 施氮對鹽土和非鹽土多花黑麥草粗蛋白和糖分等的影響

本研究中鹽土和非鹽土施氮組的CP含量顯著高于對照(P<0.05)，且隨著施氮量的增加CP含量持續升高；隨著施氮量的增加，鹽土和非鹽土施氮組的NSC含量顯著低于對照組(P<0.05)，且隨著施氮量的增加持續下降(圖1和2)。董臣飛等[12]研究發現，不同地點采樣的多花黑麥草的粗蛋白和可溶性糖含量顯著負相關。這符合作物得氮減糖的一般規律，原因可能是碳氮代謝存在互相制約的關系。光合碳代謝為氮代謝提供能量和碳架，氮素代謝同碳素代謝競爭光反應生成的同化力及其代謝的中間產物[13]。施氮促進葉片生長及葉量的增加，增加了葉片葉綠素等粗蛋白成分，卻因為旺盛的氮素代謝減少了非結構性碳水化合物在植株的積累，造成WSC含量下降的情況。

飼草中的NSC尤其是WSC含量對飼草的青貯品質非常重要[14-15]。WSC為乳酸菌提供發酵底物，促進發酵進程，但是粗蛋白含量對青貯品質的作用不顯著，但因高蛋白低糖分現象的存在，使得高蛋白含量的多花黑麥草中糖分含量低，不利于快速形成穩定的青貯環境，而在青貯料pH值達到穩定前由于牧草中蛋白酶的作用，使牧草真蛋白被分解為肽、游離氨基酸及氨的過程。甚至高的粗蛋白含量會造成青貯中蛋白的分解，產生大量的非蛋白氮，降低牧草青貯品質[16]。因此在沿海灘涂種植多花黑麥草施氮，雖然牧草產量和CP含量顯著提高，但含糖量下降幅度較大，不利于青貯利用，更適宜青飼或調制干草。

通過不同土壤條件多花黑麥草飼用品質的比較發現，鹽土條件下多花黑麥草的IVDMD低于非鹽土、NDF含量則高于非鹽土試驗組(圖1)。這可能是由于灘涂地存在不同程度的鹽離子脅迫，促使植株進行補償性代謝，消耗了細胞內更多的可溶性糖等物質，從而使纖維素、木質素等植株支撐結構的物質含量相對上升，進而導致干物質消化率下降。

3.2 施氮對多花黑麥草產量的影響及不同土壤條件下的效果差異

本研究發現鹽土和非鹽土施氮組的牧草干物質產量增加顯著高于對照組(P<0.05)。鹽土第1茬草干物質產量、可消化干物質產量及干物質產量總和、可消化干物質產量總和均以施氮量200 kg/hm2最高，且各施氮量間差異均顯著(P<0.05)(表2和3)。非鹽土干物質產量和可消化干物質產量則一直增加。鹽土和非鹽土同一施氮量下，第2茬干物質產量和可消化干物質產量均高于第1茬(鹽土對照除外)。因此施氮對多花黑麥草產量的提升主要表現在對第2茬草的產量影響上，氮肥效果更加促進了第2茬草的葉片生長，提高了干物質產量。

在鹽土和非鹽土上施用相同的氮肥對多花黑麥草的增產改質效果存在顯著差異。相同施氮量非鹽土條件的單次干物質產量、干物質總產量及可消化單次干物質產量、可消化干物質總產量均顯著高于鹽土(P<0.05)，非鹽土和鹽土在施氮量150 kg/hm2時的干物質總產量分別為7168.8和6635.2 kg/hm2，可消化干物質產量分別為5377.77和4525.51 kg/hm2。相對其他施氮組，N2的兩者干物質產量和可消化干物質產量差距最小。從中可以看出不同的土壤條件造成了氮肥利用效率差異，鹽分脅迫和水分脅迫一樣，降低作物的光合速率、氣孔導度和蒸騰速率[17]，從而導致作物吸氮量降低[18]。

作物的產量和品質與施肥量存在函數關系。開始施用限制因子肥料時，植物生長量曲線上升較快，常出現肥效遞增階段，隨著施肥數量增加，逐漸脫離相對最小狀態，生長量繼續上升，但單位肥料的增產量逐漸減少，于是出現了肥效遞減階段，繼續增施肥料，生長量將達到極限，若再盲目施肥，則產生毒效。顧洪如等[19]研究表明3次刈割的多花黑麥草干物質總產量和可消化干物質總產量以追施氮300 kg/hm2最高，極顯著高于對照和追施氮150 kg/hm2(P<0.01)，當追施氮450 kg/hm2以后差異不顯著(P>0.05)。陳遠學等[20]研究表明飼草玉米(Zeamays)生物量隨施氮量增加而增加，并在施氮量180 kg/hm2時達最大，相比對照增加23.8%，然后在施氮量240 kg/hm2時開始一定下降。從本研究氮肥利用效率來看，追施氮不超過150 kg/hm2時，鹽土第2茬草干物質產量、可消化干物質產量及干物質產量總和、可消化干物質產量總和的增加幅度均高于非鹽土，當追施氮超過150 kg/hm2時，鹽土的氮肥利用效率下降，而非鹽土仍然呈遞增趨勢。造成這種差異的原因與非鹽土和鹽土的理化性狀差異密切相關。鹽土土壤有機質含量和有效氮含量極顯著低于非鹽土，所以施氮效果非常明顯，當施氮超過200 kg/hm2時，由于鹽土pH值較高，鈉、鎂離子含量較高。在這種鹽漬化土壤上氮肥的氨揮發損失較非鹽漬化土壤更為嚴重[21]，造成氮效力下降，增產效果明顯下降。

4 結論

施氮對鹽土和非鹽土種植多花黑麥草飼草產量和品質的效率存在顯著差異：鹽土條件下多花黑麥草的IVDMD，CP和NSC含量低于非鹽土，且第1茬草高于第2茬；但NDF含量高于非鹽土，且第2茬草高于第1茬；DM顯著高于非鹽土，且第2茬草高于第1茬；CP含量隨著施氮量的增加而增加，而NSC含量隨著施氮量的增加而降低，而作為NSC主要組分的淀粉含量在鹽土條件下的含量高于非鹽土。施氮量較少時(≤150 kg/hm2)，鹽土氮的利用效率高于非鹽土，當施氮量較高時，鹽土氮的利用效率則低于非鹽土。

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Comparison of the effects of nitrogen fertilizer on the yield and feeding quality of Italian ryegrass (Loliummultiflorum) in saline and non-saline soil

XU Neng-Xiang, DONG Chen-Fei, DING Cheng-Long, CHENG Yun-Hui, ZHANG Wen-Jie, GU Hong-Ru*

InstituteofLivestockScience,JiangsuAcademyofAgriculturalSciences，Nanjing210014,China

This study investigated the effects of nitrogen fertilizer on the forage yield and quality of Italian ryegrass (Loliummultiflorum) in saline soil and non-saline soil conditions. The experiment was carried out at Jinhai Farm, Liuhe Experiment Station, Jiangsu Academy of Agricultural Sciences, Nanjing, Jiangsu Province. Nitrogen fertilizer treatments were; N0(Control), N1(100 kg/ha), N2(150 kg/ha) and N3(200 kg/ha). Pasture was sampled at the stem elongation (first cut) and heading stages (second cut) and assessed for yield and quality related straits. The results indicated that the effects of nitrogen on grass yield and forage quality in saline soil and non-saline soil were different; yield and quality of Italian ryegrass in non-saline soil were better than those in saline soil.Invitrodry matter digestibility (IVDMD), crude protein (CP) and nonstructural carbohydrates (NSC) content of Italian ryegrass in non-saline soil were higher than those in saline soil, and higher from the first cut than the second cut. The CP content increased with increasing nitrogen application while NSC content decreased with increasing nitrogen. Starch content from saline soil was higher than non-saline soil. TheIVDMD of nitrogen treatments was higher than that of the control but there were no differences between nitrogen treatments. The neutral detergent fiber (NDF) content of Italian ryegrass in saline soil was higher than that in non-saline soil and higher in the second cut than the first. Dry matter (DM) of Italian ryegrass in saline soil was significantly higher than that in non-saline soil, and that of the second cut higher than the first. The forage yield in non-saline soil was higher than that of saline soil, and that of the second cut higher than the firs. Grass yield increased with increasing nitrogen fertilizer but yield responses to nitrogen were in saline soil were higher than that in non-saline soil.

Italian ryegrass; nitrogen application; grass yield; feeding quality; saline soil; non-saline soil

10.11686/cyxb2016027

http://cyxb.lzu.edu.cn

2016-01-20；改回日期：2016-04-28

公益性行業(農業)科研專項(201303061)和國家牧草產業技術體系項目(CARS-35-31)資助。

許能祥(1976-)，男，江蘇句容人，助研，碩士。E-mail: xunengxiang97@aliyun.com*通信作者Corresponding author. E-mail: guhongru@aliyun.com

許能祥, 董臣飛, 丁成龍, 程云輝, 張文潔, 顧洪如. 鹽土和非鹽土施氮對多花黑麥草增產改質效果差異的比較. 草業學報, 2016, 25(11): 115-123.

XU Neng-Xiang, DONG Chen-Fei, DING Cheng-Long, CHENG Yun-Hui, ZHANG Wen-Jie, GU Hong-Ru. Comparison of the effects of nitrogen fertilizer on the yield and feeding quality of Italian ryegrass (Loliummultiflorum) in saline and non-saline soil. Acta Prataculturae Sinica, 2016, 25(11): 115-123.