不同形態氮肥及施氮量對白羊草產量和品質的影響

韓世， ， 寬虎*

(1.山西農業大學動物科技學院， 山西 太谷 030801； 2.北京市科學技術情報研究所， 北京 100044)

白羊草(Bothriochloaischaemum)是禾本科孔穎草屬多年生牧草，為喜暖、中旱生草本植物，具有適應性強、耐鹽堿、分蘗能力強、再生性能及適口性較好等特性[1]。家畜喜食，可全年放牧，宜作家畜的優質飼草。白羊草易建植、高產、可增加肉牛的生產潛力[2]。白羊草草地作為山西主要草地類型之一，總面積為1.73×106hm2，約占全省總草地面積的46.60%[3]。合理的開發利用白羊草的資源，提高白羊草的生產性能，對山西省畜牧業發展具有重要意義。

施用氮肥是大部分禾本科牧草增產的快速通道。氮素作為植物生長必需的大量元素之一[4]，是葉綠素的重要組成成分之一，對植物進行光合作用起決定作用，是實現牧草高產、品優的重要元素，大部分需求的氮素主要來自化肥、廄肥和豆科植物，而白羊草本身不具備固氮的能力，土壤中可提供的氮并不能滿足禾本科牧草的需求[5]，在生產中合理施肥是提高牧草產量最有效的方法。隨著畜牧業的發展，家畜對飼草的需求量也不斷增加，對牧草產量的增加提出了挑戰。但對于家畜而言，真正能提高畜產品的質量和數量的關鍵是家畜對牧草的品質的優劣及利用程度，因此在提高牧草產量的同時更要注重牧草的營養品質。

近年來有關白羊草的研究較多，姬奇武、武路廣等通過對山西太谷、平定、襄汾、平魯等不同居群白羊草的生產性能、農藝性狀、營養品質等方面的分析比較[6-7]，對于山西本土白羊草，以太谷居群的產量及品質較好一些。Robert等在研究施氮量與閹牛重量的試驗中得出不同施氮量可不同程度的增加白羊草產草量和閹牛的增重[2]；Larry等在不同月份下對白羊草施氮，提高了其產量但增加幅度不同，對閹牛的日增重也不同[8]；在溫室中對白羊草添加氮研究其地上和根系的形態、生理變化，結果表明施氮顯著增加了白羊草的地上部分的形態特征(株高、生物量及葉面積)，在0.04g·kg-1處理時分蘗數最大(21.8枝·株)，光合速率也達到了最大，細根平均長度達到最大。施氮增加了根序的平均根長和直徑，但減少了總根長、比根長和生物量，而且提高了1～4級根序的根系生長速率和直徑的增粗速率[9-10]。施氮較少則達不到預期的產量。過多施氮又會帶來環境污染及生產投入增加、收支不平衡等問題。在一定范圍內，施氮不僅提高植物光合作用、增加牧草的產量，還可以改善牧草的品質[11-12]。對白羊草的施肥國內多見盆栽實驗以及不同N、P、K配比，有機肥的施用，每種氮肥所含的氮量、氮的形態及與微量元素的不同作用，都會影響牧草對氮素的吸收，因此選擇適宜形態的氮素及其最佳施氮量對實踐生產有重要意義。本試驗通過研究不同氮肥種類及不同施氮量對白羊草產量及營養成分的影響，綜合分析白羊草增施不同氮量的尿素、硫酸銨、硝酸銨鈣后其產量及營養成分的變化，旨在為白羊草生產提供科學依據，篩選能夠使白羊草高產且品質優良的最佳形態的氮肥及施氮量，為白羊草生產提供理論指導。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

本試驗設在山西農業大學草業科學試驗田，地理位置為112°23′ E，37°25′ N，海拔799 m。年均氣溫9.5～10.5℃，最熱月均溫23.5～24.0℃，最冷月均溫-6.5～-5.0℃，年均降水量在450～490 mm之間，屬于暖溫帶氣候，土壤為石灰性褐土[7]，耕層土壤(0～20 cm)的基本養分分別為：有機質19.90 g·kg-1，硝態氮13.78 mg·kg-1，銨態氮11.58 mg·kg-1，速效磷9.03 mg·kg-1，速效鉀99.35 mg·kg-1，土壤含水量20.09%，pH為8.04。

1.2 試驗方法

供試草種為山西農業大學草業科學系自主繁育的白羊草(Bothriochloaischaemum) ‘太行白羊草’，播種前深翻土地，并整平澆灌。2015年6月26日待土壤濕潤時開溝條播，播種量為30 kg·hm-2，小區面積為5 m×2 m，行距30 cm，播種深度為2 cm。試驗采用隨機區組設計，采用3種不同形態的氮肥和5個施肥水平，重復3次，共45個小區。

2016年春澆返青水后開始施肥實驗，試驗前將過磷酸鈣(含有效磷，P2O5≥16%)100 kg P·hm-2和氯化鉀(含有效鉀，K2O≥62%)50 kg K·hm-2一次性施入，3種形態的氮肥為尿素(Urea，U，N≥46.4%)、硫酸銨(Ammonium Sulfate，AS，N≥21.0%)和硝酸銨鈣(Calcium Ammonium Nitrate，CAN，N ≥ 15.5%)，設5個施氮水平，分別為0 kg N·hm-2(N0)，30 kg N·hm-2(N30)，60 kg N·hm-2(N60)，120 kg N·hm-2(N120)和240 kg N·hm-2(N240)。為防止一次性施入氮肥后出現燒苗現象，分別于4月14日、5月15日、6月15日3個時期按照30%、40%和30%的比例均勻噴入小區，對照組噴施等量的自來水。并在整個生育期間進行不定期人工中耕、鋤草與灌溉。

1.3 樣品的采集與測定

待白羊草處于抽穗期時刈割，留茬5 cm，測定鮮草產量后隨機取1 kg樣品放入烘箱，105℃殺青30 min后，65℃烘干至恒重，并用微型植物粉碎機粉碎，過40目篩后貯存，用于營養成分測定。

株高：指牧草從地表面到植株最高點的高度，從分蘗期至抽穗期每10天測定一次。

莖葉比：測產時隨機稱取200 g白羊草自葉鞘按莖、葉分離，烘干后稱重，計算莖干重與葉干重的比值。

干鮮比：隨機稱取1 000 g白羊草烘干后稱重，計算干草重與鮮草重的比值。

干草產量：測定鮮草產量后隨機取1 kg樣品放入烘箱，105℃殺青30 min后，65℃烘干至恒重后稱重，測定白羊草干草產量。

粗蛋白質(crude protein，CP)采用凱氏定氮法測定；粗脂肪(crude fat，EE)采用索氏抽提法測定；中性洗滌纖維(neutral detergent fiber，NDF)和酸性洗滌纖維(acid detergent fiber，ADF)采用范式(Van Soest)的洗滌纖維法測定[13]。

1.4 數據分析

用Excel 2010進行數據整理，采用SPSS 20.0軟件對白羊草的生產性能、營養指標進行單因素方差分析，并運用Duncan法進行多重比較，采用Sigmaplot 12.5軟件作圖。

2 結果與分析

2.1 不同形態氮肥及施氮量對白羊草株高的變化

由表1可以看出，植株高度在各不同生長階段存在顯著差異，在5月10日時施U和CAN各施氮量的株高無顯著變化，施AS時尤以AS-N120、AS-N240植株最高；3種形態的氮肥及其不同施氮量在5月20日、7月19日時對白羊草株高均無顯著影響，在5月30日、7月9日時分別以U-N60和U-N120最高，且均顯著高于對照組，而施AS、CAN的各施肥量對株高變化無顯著影響。但5月10日施用120 kg N·hm-2水平上及6月19日施用60 kg N·hm-2水平時，施尿素的植株高度顯著高于硝酸銨鈣的。在其他時期3種不同形態氮對株高的影響不明顯。

整體上植株生長呈逐漸遞增的趨勢，從5月10日開始分蘗到6月9日進入拔節過程中，白羊草生長緩慢。從拔節期開始，在6月9日、6月19日、6月29日3個時期白羊草迅速生長，尤其在6月29日逐漸開始孕穗、抽穗時，白羊草的生長速度達到了最快，期間3種形態氮的各個施氮量均顯著高于其對照組。待抽穗刈割時，最高可生長至81.10～90.31 cm。

表1 不同形態氮肥及施氮量下白羊草的株高變化Table 1 Change of plant height on different nitrogen forms and application rate (day/month，cm)

注：同列不同小寫字母表示同一形態氮的各施氮量差異顯著，同列不同大寫字母表示同一施氮量下3種形態氮肥間差異顯著(P<0.05)

Note: Different lowercase letters in the same column mean significant difference between different nitrogen application rate of the same nitrogen forms, different capital letters in the same row mean significant difference between three nitrogen forms of the same nitrogen application at the 0.05 level

2.2 不同形態氮肥及施氮量對莖葉比、干鮮比及干草產量的影響

施用不同形態的氮肥及各施氮量，促進了白羊草莖、葉的生長，但是尤以AS-N60和CAN-N60最小，其次為U-N30(見表2)。莖葉比為2.92～3.79，施用U時四個施肥處理的莖葉比均顯著低于其對照組。施用AS時在N60水平上的白羊草莖葉比顯著低于對照組、N30和N60，而施用CAN時白羊草的莖葉比在N60、N120水平上均顯著低于其對照組和N240。在N120施肥水平時，施用AS、CAN的白羊草顯著低于施U。在其他施肥水平上各形態氮間的產草量均無顯著性差異。白羊草施用不同的形態氮及施肥量，對于其干鮮比均無顯著性差異。

施肥能有效的提高白羊草產量(圖1)，隨著不同形態氮及各氮量的施用，白羊草的干草產量也存在一定的差異。產量可達10.02～13.5 t·hm-2，其中以施用U-N60的干草產量最高，可達13.5 t·hm-2，施用AS-N60和CAN-N120的次之。施用U時，以施用U-N60的干草產量最高，較對照組提高了26.64%，顯著高于其對照和U-N240。施用AS時，施AS-N30、AS-N60、AS-N120時的干草產量顯著高于對照組，較對照組產量分別增加了23.47%、29.70%、26.33%。施用CAN時，四個施肥處理均顯著高于其對照組，以CAN-N120的干草產量最高，提高了對照組的26.15%。白羊草第一年施肥總體來說，可以提高產草量，但是各處理間的效果不是特別明顯。而給予白羊草不同氮肥種類時，對產草量無顯著性差異。

表2 不同形態氮肥及施氮量下白羊草的莖葉比Table 2 Stem-leaf ratio of different nitrogen forms and application rate

注：同列不同小寫字母表示各施氮量間差異顯著，同行不同大寫字母表示各形態氮肥間差異顯著，下同(P<0.05)

Note: Different lowercase letters in the same column mean significant difference among different nitrogen application rate, different capital letters in the same peer mean significant difference among nitrogen species,the same as below at the 0.05 level

圖1 不同形態氮肥及施氮量下白羊草的干草產量Fig.1 The hay yields of different nitrogen forms and application rate注：同一形態氮下不同小寫字母表示各施氮量間差異顯著，同一施氮量下不同大寫字母表示各形態氮間差異顯著(P<0.05)Note: Different lowercase letters mean significant difference among nitrogen application rate in the same nitrogen forms, different capital letters mean significant difference among nitrogen forms in the same nitrogen application rate at the 0.05 level

2.3 不同形態氮肥及施氮量對白羊草粗蛋白質和粗脂肪的影響

隨著施氮量的變化對白羊草的粗蛋白質含量無顯著性影響，但不同形態氮間，存在顯著性差異(見表3)。其中以施用U-N60白羊草的粗蛋白質含量最高，達到11.39%，較對照組高17.18%，其次分別為CAN-N120、AS-N240。在施用U-N30、U-N120水平下，白羊草粗蛋白質含量最高，較對照組分別增加6%、5%；在施用AS-N240白羊草較對照組增加了4%的粗蛋白質含量；在施用CAN-N120時，粗蛋白質的含量較對照組提高了14.5%。在施N30水平時，施用U的粗蛋白質含量顯著高于AS和CAN，在N60和N240水平上，3種形態氮間粗蛋白質含量無顯著性差異。

白羊草在施不同形態氮肥及不同施氮量下，粗脂肪含量存在顯著差異(P<0.05)。其中以施用CAN-N60達到2.72%最高，其次為施用U-N60和AS-N120的白羊草。施用U時，不同施氮量間無顯著差異，處理組粗脂肪含量均大于對照組，其中施用U-N60時粗脂肪含量較對照組提高了7.9%；在施AS-N120水平上，粗脂肪的含量顯著高于AS-N60(P<0.05)；施用CAN-N60時，白羊草粗脂肪含量較CAN-N30顯著提高了23.1%，較對照組顯著提高16.7%。3種形態氮在不施氮及N30水平時粗脂肪無顯著性差異；但在N60水平上，施用CAN的粗脂肪含量顯著大于施U和AS，較后兩者分別增加了11.1%、30.7%；在施N120和N240水平時，施用CAN的粗脂肪含量顯著高于施用AS。

表3 不同形態氮肥及施氮量下白羊草的粗蛋白質和粗脂肪的含量Table 3 Contents of CP and EE on different nitrogen forms and application rate/%

2.4 不同形態氮肥及施氮量對白羊草中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維的影響

在對白羊草施不同形態氮肥和不同氮量下，白羊草NDF和ADF含量的方差分析結果表明(表4)，施U和AS時，NDF含量在不同施氮水平無顯著性差異，但施CAN時各施氮量的NDF含量差異顯著。其中以施U-N60時NDF的含量最低為64.48%，較對照組降低了2.9%；其次以施AS-N120的NDF含量較低，較對照組降低了2.5%；施CAN-N60的白羊草NDF顯著低于對照組和N30。在N0、N30、N1203個施氮水平時，3種形態氮的NDF含量均無顯著性差異。但在N60、N240施肥水平時，施尿素的NDF含量顯著低于施AS和CAN，且在每個施氮水平上，3種氮肥的四個處理組NDF含量均低于其對照組。

同種氮肥的不同的施氮量使白羊草的ADF含量存在一定的差異，但差異不顯著。同施氮量各不同形態氮間白羊草的ADF含量差異顯著(P<0.05)。隨著施氮量的遞增，白羊草ADF的含量先減少后增加，但3種形態氮在各施氮量的ADF含量均小于其對照組。其中以施CAN-N120白羊草的ADF含量最低為38.86%，較對照組下降了7.8%。其次分別以施U-N60和AS-N120的ADF含量較低較對照組分別降低了4.5%、3.4%。除了施AS-N120的ADF含量外，其他處理均高于施U和CAN的白羊草。在N60水平上，施AS白羊草的ADF顯著高于施U和CAN的白羊草，而N120水平上，施U和AS白羊草ADF的含量顯著高于CAN。

表4 不同形態氮肥及施氮量下白羊草中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維的含量Table 4 Contents of NDF and ADF on different nitrogen forms and application rate/%

3 討論

3.1 不同形態氮肥及施氮量對白羊草生產性能的影響

白羊草自身本沒有固氮能力，因此氮素供給的多少直接決定著牧草的產量和利用價值，牧草產量又是評定牧草生產性能和牧草選育過程中的重要指標。本實驗白羊草產量以第一茬為主，所測實際鮮草產量在29.29～39.90 t·hm-2、干草產量在10.02～13.50 t·hm-2范圍內，各處理組草產量均比韓汝旦和武路廣[14-15]研究的抽穗期太谷居群白羊草的高，不同的生境氣候條件、生育期觀測以及取樣時樣方的大小都可能影響白羊草的產草量。株高的大小反映著牧草的生長狀況，且與牧草的產量呈正相關[15]。白羊草的整個生育期間的生長動態都遵循“慢-快-慢”的特性，從拔節期開始生長速度最快，在分蘗期和生長后期較緩慢，這與韓汝旦的結果一致[16]。葉莖比是衡量牧草品質的重要指標，葉直接影響著牧草的光合作用，也是關系著整株牧草粗蛋白的含量，對家畜的適口性好。因此牧草葉的含量越大，營養品質越高。實驗中以U-N30、AS-N120、CAN-N120的莖葉比最低，均低于對照組，說明施氮肥可以使葉量的增加，改善白羊草的品質。本試驗結果表明，3種形態氮肥的所有施氮處理均比其對照組的產草量高。在U-N60水平上，白羊草干草產量達到最高，這與Berg[17-18]研究中70 kg N·hm-2·yr最佳施肥量的結果相近。由于第一年施肥各形態氮間的產草量無顯著性差異，但施U和AS時以60 kg N·hm-2的施肥量最佳，且兩者產量整體高于施CAN的白羊草。

3.2 不同形態氮肥及施氮量對白羊草營養品質的影響

牧草的常規營養成分的含量反映了牧草的品質以及動物能從中吸收的養分的多少。一般而言，牧草的產量、粗蛋白質、粗脂肪、粗灰分、鈣、磷的含量越高，NDF和ADF含量越低，牧草的利用價值和營養價值越好[19]。從營養價值看，粗蛋白與中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維是營養成分中最主要的指標，粗蛋白包括蛋白質和非蛋白質含氮化合物，可以維持動物生長和發育的需要。本實驗中粗蛋白含量的變化與產量的變化相一致，施氮量的提高促進了白羊草蛋白質的合成，其中以施U60時產量最高，與Song Cui[20]的實驗結果相近。施肥能夠增加粗蛋白質的含量與其葉量的增加也有一定的關系，實驗結果表明施AS和CAN白羊草的莖葉比和粗蛋白均以N120時最佳。用乙醚抽提出的粗脂肪中含有牧草的脂肪、游離脂肪酸、及脂溶性維生素等類脂物質。施U和CAN的白羊草以N60時的粗脂肪含量最高，施AS時以N120最高。其對照組的粗蛋白質和粗脂肪與韓世潔[21]的評比實驗的結果相近。

NDF和ADF對牧草可以起到支撐和提高硬度的作用，為反芻家畜提供纖維，但纖維含量過高會影響家畜對牧草的喜食度。姬奇武、董寬虎[6,22]等得出白羊草在抽穗期時NDF、ADF含量分別在73.58%～72.10%、43.38%～42.23%范圍內，均高于本實驗的NDF、ADF(66.43%～64.48%、43.07%～39.62%)，說明施肥可以有效的降低牧草NDF、ADF的含量，也有可能與白羊草的生長年限、種類不同有關。董曉兵研究結果表明，施肥顯著增加了羊草粗蛋白、粗脂肪含量，降低粗纖維，提高了牧草的品質[23]，這與本實驗在一定的施肥水平上具有一致性。但由于施肥時限較短，除了施用CAN時，CAN-N60的NDF含量顯著低于其它施氮水平外，其他2種氮肥的施氮水平間均無顯著差異。白羊草施用3種氮肥的各個施氮量下ADF含量也還未表現出顯著變化，但在N60水平上，尤以施用U和CAN的含量低。

4 結論

白羊草增施3種形態氮肥的產量顯著高于不施肥處理，施用U和AS時以60 kg N·hm-2施肥量最佳，且兩者產量整體高于施CAN。對于白羊草的CP、EE、NDF、ADF含量，施U時均以U-N60水平時最佳，施AS時均以AS-N120水平最高。施CAN時，其EE、NDF在60 kg N·hm-2的含量最適宜，而CP和ADF的含量在120 kg N·hm-2含量最好。結合產量、營養品質及經濟效益，以施用60 kg N·hm-2的尿素較適宜。