利用CNCPS評價氮肥施用對羊草養分的影響

李子勇 吳海英 才源 張春艷 成文革

(吉林省生物研究所，吉林 長春 130012)

氮是植物成長必需營養之一，是葉綠素的構成部分，適當的施用可以有效提高牧草產量及品質[1-3]。羊草作為多年生禾本科牧草，是我國內蒙古東部及東北天然草原上的優勢植物，其營養價值高且擁有出色的抗性和適口性，兼具生態和飼用價值[4，5]。本試驗采取CNCPS的原理和方法對5個梯度氮肥處理后的羊草營養成分進行分析，旨在闡述羊草在氮肥單因素影響下的營養變化，為生產實踐提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗區概況

試驗地點在乾安縣渭字村，地處E124°02′，N45°01′，屬于溫帶大陸性季風氣候，年平均氣溫4.5℃，年平均日照2879.8h，無霜期135～140d，年降水量在400～501mm。

1.2 試驗設計

2020年以隨機區組設計試驗，施氮量5個梯度：0kg·hm-2(CK)、65kg·hm-2(N1)、95kg·hm-2(N2)、125kg·hm-2(N3)、155kg·hm-2(N4)，每個處理10m×20m，3次重復，處理間留1m的過道作為間隔。N肥為含氮46%的長山牌尿素。4月28日散施后進行噴灌補透水。在8月17日每個小區3點取羊草樣品。

1.3 測定指標及方法

水分(GB/T 6435-2014)；粗灰分(GB/T 6438-2007)；粗蛋白(GB/T 6432-2018)；粗脂肪(GB/T 6433-2006)[6]；中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維、中性洗滌不溶蛋白質、酸性洗滌不溶蛋白質、酸性洗滌木質素用Van Soest等的方法測定；淀粉用寧開桂的方法測定；非蛋白氮用Licitra等的方法測定；可溶性蛋白用Sniffen等方法測定。

1.4 數據處理

采用Excel進行數據整理及作圖，SPSS 13數據處理系統進行統計分析，各處理的結果以平均數±標準誤的形式標示。

2 結果與分析

2.1 氮肥對羊草基本營養成分變化的影響

2.1.1 粗蛋白、粗脂肪、粗灰分的變化情況

由圖1可知，4個施肥處理組的粗蛋白含量均顯著提高(P<0.05)，平均值達到12.0%，遠高于對照組的9.1%。其中N3和N4處理組提高最多，分別比對照組提高了36.7%和40.3%，但兩者間無顯著差異。4個處理組的粗脂肪含量也都顯著高于對照組(P<0.05)，其中N4處理組的粗脂肪含量最高，達到2.45%。隨著施氮量增加，粗灰分先升后降，但變化不顯著。65kg·hm-2的施氮量就可以顯著提高羊草的粗蛋白及粗脂肪含量。

圖1 不同氮肥用量對粗蛋白、粗脂肪、粗灰分的影響

圖2 不同氮肥用量對中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維的影響

2.1.2 氮肥對中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維的影響

試驗結果表明，與CK相比，施用不同氮肥處理后，N2、N3、N4 3個處理組的NDF含量顯著降低(P<0.05)，而ADF含量僅在N4處理組中顯著降低(P<0.05)。此外，隨著氮肥用量增加，非蛋白氮(NPN)含量也呈現出提升趨勢，并且在施用最高濃度氮肥(N4)時達到了顯著差異(P<0.05)，見圖3。雖然4個施肥處理組中NDIP、ADIP等營養成分略有提高但無顯著差異(P>0.05)，可溶性蛋白(SCP)則隨著施氮量增加而明顯上升，在最高濃度下與CK之間存在顯著差異(P<0.05)，見圖4。干物質、淀粉以及ADL等指標則未見明顯變化，見表1。

表1 氮肥處理對羊草營養成分的影響(干物質基礎)

圖3 不同氮肥用量對非蛋白氮的影響

圖4 不同氮肥用量對中性洗滌不容蛋白質、酸性洗滌不容蛋白質(ADIP)、可溶性蛋白的影響

2.2 氮肥對羊草碳水化合物組分的影響

2.2.1 碳水化合物的變化情況

從表2可以看出，隨著施N量增加，非結構性碳水化合物(%CHO)含量也會增加。N2、N3、N4處理均比CK顯著提高(P<0.05)，其中N3處理最高(29.24%)；而中速降解碳水化合物(%CHO)變化不大，只有N4處理顯著高于CK(P<0.05)；慢速降解碳水化合物(%CHO)在4個施肥處理組間略微下降，但僅有N3處理比CK顯著下降(P<0.05)，其余3個組與CK相比無明顯差異(P>0.05)；不可利用纖維(%CHO)變動較小，在5個組間無明顯差異；快速降解碳水化合物(%CHO)含量隨著施氮量的增加先升后降，5個組間無顯著差異(P>0.05)。

表2 氮肥處理對羊草碳水化合物的影響

2.2.2 不同類型蛋白質的變化情況

從表3可以看出，4個施肥處理中非蛋白氮(PA)所占粗蛋白(CP)比例有所下降。其中N1和N3處理中，非蛋白氮(PA)所占粗蛋白(CP)比例與CK相比顯著降低(P<0.05)。4個施肥處理的快速降解真蛋白(%CP)數值有所下降，但不存在顯著性差異(P>0.05)。4個施肥處理的中速降解真蛋白(%CP)均有提高，其中N3處理的中速降解真蛋白(%CP)值為59.03%，與CK相比顯著提高(P<0.05)。4個施肥處理慢速降解真蛋白PB3(%CP)，與CK相比均無顯著變化(P>0.05)。在4個施肥處理中，只有N1處理不可利用蛋白數值與CK相比具有顯著性差異且呈現明顯下降趨勢；其它3種施肥方式則未顯示出明顯差異(P>0.05)。

表3 氮肥處理對羊草蛋白質的影響

3 討論

3.1 羊草品質的變化

適量施用氮肥能夠改善羊草的品質[7-10]，增加粗蛋白與粗脂肪含量，并降低粗纖維、ADF和NDF含量[9]。飼草中的粗脂肪含量越高適口性越好，中性洗滌纖維含量與適口性呈反相關，而酸性洗滌纖維含量則消化率呈反相關[11]。本試驗結果表明，羊草中的粗蛋白和粗脂肪含量與施氮量呈顯著正相關。在低氮條件下(65kg·hm-2)，就會產生顯著變化；當施氮量達到125～155kg·hm-2時，粗蛋白含量顯著高于65～95kg·hm-2處理組。氮肥的施入導致ADF和NDF的含量下降，這與前人研究一致。隨著施氮量緩慢增加，NPN的含量也增加，并且與粗蛋白變化成正相關。然而，試驗處理中粗蛋白提高部分是否由于NPN引起還需要進一步研究確認。

3.2 羊草CNCPS碳水化合物組分的變化情況

3.2.1 CNCPS體系中碳水化合物的變化情況

NSC在植物代謝中擔負關鍵作用，參與能量儲存和供應。其包括可溶性糖(蔗糖和果糖等)以及淀粉。試驗結果表明，在施氮量為95kg·hm-2時，NSC顯著高于CK，并在125kg·hm-2時達到最大值。施肥對淀粉含量的影響不大，主要影響的是植物中可溶性糖的含量。CB1僅在155kg·hm-2施氮量上顯著高于CK，而CB2則在125kg·hm-2時達到最小值并顯著低于CK；快速降解碳水化合物也在125kg·hm-2時達到最大值但與CK無顯著差異。不可利用纖維對氮肥不敏感。

3.2.2 CNCPS體系中蛋白類物質的變化情況

從試驗結果看，5個處理的非蛋白氮、真蛋白、不可利用蛋白3類蛋白質所占自身粗蛋白含量的比例沒有明顯的變化，也就是施肥后，植物體內的非蛋白氮、真蛋白、不可利用蛋白的含量都有所增加，而不是只單單增加某一類蛋白。

4 結論

單獨低氮肥投入可顯著提高羊草的粗蛋白和粗脂肪含量，隨著投入量的增加，中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維均有明顯降低。這說明氮素對于羊草羊草品質、適口性以及消化率具有積極的影響。建議在輕度退化草地上使用125kg·hm-2氮肥。