不同形态氮肥及施氮量对白羊草产量和品质的影响

韩世， ， 宽虎*

(1.山西农业大学动物科技学院， 山西 太谷 030801； 2.北京市科学技术情报研究所， 北京 100044)

白羊草(Bothriochloaischaemum)是禾本科孔颖草属多年生牧草，为喜暖、中旱生草本植物，具有适应性强、耐盐碱、分蘖能力强、再生性能及适口性较好等特性[1]。家畜喜食，可全年放牧，宜作家畜的优质饲草。白羊草易建植、高产、可增加肉牛的生产潜力[2]。白羊草草地作为山西主要草地类型之一，总面积为1.73×106hm2，约占全省总草地面积的46.60%[3]。合理的开发利用白羊草的资源，提高白羊草的生产性能，对山西省畜牧业发展具有重要意义。

施用氮肥是大部分禾本科牧草增产的快速通道。氮素作为植物生长必需的大量元素之一[4]，是叶绿素的重要组成成分之一，对植物进行光合作用起决定作用，是实现牧草高产、品优的重要元素，大部分需求的氮素主要来自化肥、厩肥和豆科植物，而白羊草本身不具备固氮的能力，土壤中可提供的氮并不能满足禾本科牧草的需求[5]，在生产中合理施肥是提高牧草产量最有效的方法。随着畜牧业的发展，家畜对饲草的需求量也不断增加，对牧草产量的增加提出了挑战。但对于家畜而言，真正能提高畜产品的质量和数量的关键是家畜对牧草的品质的优劣及利用程度，因此在提高牧草产量的同时更要注重牧草的营养品质。

近年来有关白羊草的研究较多，姬奇武、武路广等通过对山西太谷、平定、襄汾、平鲁等不同居群白羊草的生产性能、农艺性状、营养品质等方面的分析比较[6-7]，对于山西本土白羊草，以太谷居群的产量及品质较好一些。Robert等在研究施氮量与阉牛重量的试验中得出不同施氮量可不同程度的增加白羊草产草量和阉牛的增重[2]；Larry等在不同月份下对白羊草施氮，提高了其产量但增加幅度不同，对阉牛的日增重也不同[8]；在温室中对白羊草添加氮研究其地上和根系的形态、生理变化，结果表明施氮显著增加了白羊草的地上部分的形态特征(株高、生物量及叶面积)，在0.04g·kg-1处理时分蘖数最大(21.8枝·株)，光合速率也达到了最大，细根平均长度达到最大。施氮增加了根序的平均根长和直径，但减少了总根长、比根长和生物量，而且提高了1～4级根序的根系生长速率和直径的增粗速率[9-10]。施氮较少则达不到预期的产量。过多施氮又会带来环境污染及生产投入增加、收支不平衡等问题。在一定范围内，施氮不仅提高植物光合作用、增加牧草的产量，还可以改善牧草的品质[11-12]。对白羊草的施肥国内多见盆栽实验以及不同N、P、K配比，有机肥的施用，每种氮肥所含的氮量、氮的形态及与微量元素的不同作用，都会影响牧草对氮素的吸收，因此选择适宜形态的氮素及其最佳施氮量对实践生产有重要意义。本试验通过研究不同氮肥种类及不同施氮量对白羊草产量及营养成分的影响，综合分析白羊草增施不同氮量的尿素、硫酸铵、硝酸铵钙后其产量及营养成分的变化，旨在为白羊草生产提供科学依据，筛选能够使白羊草高产且品质优良的最佳形态的氮肥及施氮量，为白羊草生产提供理论指导。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

本试验设在山西农业大学草业科学试验田，地理位置为112°23′ E，37°25′ N，海拔799 m。年均气温9.5～10.5℃，最热月均温23.5～24.0℃，最冷月均温-6.5～-5.0℃，年均降水量在450～490 mm之间，属于暖温带气候，土壤为石灰性褐土[7]，耕层土壤(0～20 cm)的基本养分分别为：有机质19.90 g·kg-1，硝态氮13.78 mg·kg-1，铵态氮11.58 mg·kg-1，速效磷9.03 mg·kg-1，速效钾99.35 mg·kg-1，土壤含水量20.09%，pH为8.04。

1.2 试验方法

供试草种为山西农业大学草业科学系自主繁育的白羊草(Bothriochloaischaemum) ‘太行白羊草’，播种前深翻土地，并整平浇灌。2015年6月26日待土壤湿润时开沟条播，播种量为30 kg·hm-2，小区面积为5 m×2 m，行距30 cm，播种深度为2 cm。试验采用随机区组设计，采用3种不同形态的氮肥和5个施肥水平，重复3次，共45个小区。

2016年春浇返青水后开始施肥实验，试验前将过磷酸钙(含有效磷，P2O5≥16%)100 kg P·hm-2和氯化钾(含有效钾，K2O≥62%)50 kg K·hm-2一次性施入，3种形态的氮肥为尿素(Urea，U，N≥46.4%)、硫酸铵(Ammonium Sulfate，AS，N≥21.0%)和硝酸铵钙(Calcium Ammonium Nitrate，CAN，N ≥ 15.5%)，设5个施氮水平，分别为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)。为防止一次性施入氮肥后出现烧苗现象，分别于4月14日、5月15日、6月15日3个时期按照30%、40%和30%的比例均匀喷入小区，对照组喷施等量的自来水。并在整个生育期间进行不定期人工中耕、锄草与灌溉。

1.3 样品的采集与测定

待白羊草处于抽穗期时刈割，留茬5 cm，测定鲜草产量后随机取1 kg样品放入烘箱，105℃杀青30 min后，65℃烘干至恒重，并用微型植物粉碎机粉碎，过40目筛后贮存，用于营养成分测定。

株高：指牧草从地表面到植株最高点的高度，从分蘖期至抽穗期每10天测定一次。

茎叶比：测产时随机称取200 g白羊草自叶鞘按茎、叶分离，烘干后称重，计算茎干重与叶干重的比值。

干鲜比：随机称取1 000 g白羊草烘干后称重，计算干草重与鲜草重的比值。

干草产量：测定鲜草产量后随机取1 kg样品放入烘箱，105℃杀青30 min后，65℃烘干至恒重后称重，测定白羊草干草产量。

粗蛋白质(crude protein，CP)采用凯氏定氮法测定；粗脂肪(crude fat，EE)采用索氏抽提法测定；中性洗涤纤维(neutral detergent fiber，NDF)和酸性洗涤纤维(acid detergent fiber，ADF)采用范式(Van Soest)的洗涤纤维法测定[13]。

1.4 数据分析

用Excel 2010进行数据整理，采用SPSS 20.0软件对白羊草的生产性能、营养指标进行单因素方差分析，并运用Duncan法进行多重比较，采用Sigmaplot 12.5软件作图。

2 结果与分析

2.1 不同形态氮肥及施氮量对白羊草株高的变化

由表1可以看出，植株高度在各不同生长阶段存在显著差异，在5月10日时施U和CAN各施氮量的株高无显著变化，施AS时尤以AS-N120、AS-N240植株最高；3种形态的氮肥及其不同施氮量在5月20日、7月19日时对白羊草株高均无显著影响，在5月30日、7月9日时分别以U-N60和U-N120最高，且均显著高于对照组，而施AS、CAN的各施肥量对株高变化无显著影响。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水平时，施尿素的植株高度显著高于硝酸铵钙的。在其他时期3种不同形态氮对株高的影响不明显。

整体上植株生长呈逐渐递增的趋势，从5月10日开始分蘖到6月9日进入拔节过程中，白羊草生长缓慢。从拔节期开始，在6月9日、6月19日、6月29日3个时期白羊草迅速生长，尤其在6月29日逐渐开始孕穗、抽穗时，白羊草的生长速度达到了最快，期间3种形态氮的各个施氮量均显著高于其对照组。待抽穗刈割时，最高可生长至81.10～90.31 cm。

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

注：同列不同小写字母表示同一形态氮的各施氮量差异显著，同列不同大写字母表示同一施氮量下3种形态氮肥间差异显著(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 不同形态氮肥及施氮量对茎叶比、干鲜比及干草产量的影响

施用不同形态的氮肥及各施氮量，促进了白羊草茎、叶的生长，但是尤以AS-N60和CAN-N60最小，其次为U-N30(见表2)。茎叶比为2.92～3.79，施用U时四个施肥处理的茎叶比均显著低于其对照组。施用AS时在N60水平上的白羊草茎叶比显著低于对照组、N30和N60，而施用CAN时白羊草的茎叶比在N60、N120水平上均显著低于其对照组和N240。在N120施肥水平时，施用AS、CAN的白羊草显著低于施U。在其他施肥水平上各形态氮间的产草量均无显著性差异。白羊草施用不同的形态氮及施肥量，对于其干鲜比均无显著性差异。

施肥能有效的提高白羊草产量(图1)，随着不同形态氮及各氮量的施用，白羊草的干草产量也存在一定的差异。产量可达10.02～13.5 t·hm-2，其中以施用U-N60的干草产量最高，可达13.5 t·hm-2，施用AS-N60和CAN-N120的次之。施用U时，以施用U-N60的干草产量最高，较对照组提高了26.64%，显著高于其对照和U-N240。施用AS时，施AS-N30、AS-N60、AS-N120时的干草产量显著高于对照组，较对照组产量分别增加了23.47%、29.70%、26.33%。施用CAN时，四个施肥处理均显著高于其对照组，以CAN-N120的干草产量最高，提高了对照组的26.15%。白羊草第一年施肥总体来说，可以提高产草量，但是各处理间的效果不是特别明显。而给予白羊草不同氮肥种类时，对产草量无显著性差异。

表2 不同形态氮肥及施氮量下白羊草的茎叶比Table 2 Stem-leaf ratio of different nitrogen forms and application rate

注：同列不同小写字母表示各施氮量间差异显著，同行不同大写字母表示各形态氮肥间差异显著，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

图1 不同形态氮肥及施氮量下白羊草的干草产量Fig.1 The hay yields of different nitrogen forms and application rate注：同一形态氮下不同小写字母表示各施氮量间差异显著，同一施氮量下不同大写字母表示各形态氮间差异显著(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 不同形态氮肥及施氮量对白羊草粗蛋白质和粗脂肪的影响

随着施氮量的变化对白羊草的粗蛋白质含量无显著性影响，但不同形态氮间，存在显著性差异(见表3)。其中以施用U-N60白羊草的粗蛋白质含量最高，达到11.39%，较对照组高17.18%，其次分别为CAN-N120、AS-N240。在施用U-N30、U-N120水平下，白羊草粗蛋白质含量最高，较对照组分别增加6%、5%；在施用AS-N240白羊草较对照组增加了4%的粗蛋白质含量；在施用CAN-N120时，粗蛋白质的含量较对照组提高了14.5%。在施N30水平时，施用U的粗蛋白质含量显著高于AS和CAN，在N60和N240水平上，3种形态氮间粗蛋白质含量无显著性差异。

白羊草在施不同形态氮肥及不同施氮量下，粗脂肪含量存在显著差异(P<0.05)。其中以施用CAN-N60达到2.72%最高，其次为施用U-N60和AS-N120的白羊草。施用U时，不同施氮量间无显著差异，处理组粗脂肪含量均大于对照组，其中施用U-N60时粗脂肪含量较对照组提高了7.9%；在施AS-N120水平上，粗脂肪的含量显著高于AS-N60(P<0.05)；施用CAN-N60时，白羊草粗脂肪含量较CAN-N30显著提高了23.1%，较对照组显著提高16.7%。3种形态氮在不施氮及N30水平时粗脂肪无显著性差异；但在N60水平上，施用CAN的粗脂肪含量显著大于施U和AS，较后两者分别增加了11.1%、30.7%；在施N120和N240水平时，施用CAN的粗脂肪含量显著高于施用AS。

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

2.4 不同形态氮肥及施氮量对白羊草中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维的影响

在对白羊草施不同形态氮肥和不同氮量下，白羊草NDF和ADF含量的方差分析结果表明(表4)，施U和AS时，NDF含量在不同施氮水平无显著性差异，但施CAN时各施氮量的NDF含量差异显著。其中以施U-N60时NDF的含量最低为64.48%，较对照组降低了2.9%；其次以施AS-N120的NDF含量较低，较对照组降低了2.5%；施CAN-N60的白羊草NDF显著低于对照组和N30。在N0、N30、N1203个施氮水平时，3种形态氮的NDF含量均无显著性差异。但在N60、N240施肥水平时，施尿素的NDF含量显著低于施AS和CAN，且在每个施氮水平上，3种氮肥的四个处理组NDF含量均低于其对照组。

同种氮肥的不同的施氮量使白羊草的ADF含量存在一定的差异，但差异不显著。同施氮量各不同形态氮间白羊草的ADF含量差异显著(P<0.05)。随着施氮量的递增，白羊草ADF的含量先减少后增加，但3种形态氮在各施氮量的ADF含量均小于其对照组。其中以施CAN-N120白羊草的ADF含量最低为38.86%，较对照组下降了7.8%。其次分别以施U-N60和AS-N120的ADF含量较低较对照组分别降低了4.5%、3.4%。除了施AS-N120的ADF含量外，其他处理均高于施U和CAN的白羊草。在N60水平上，施AS白羊草的ADF显著高于施U和CAN的白羊草，而N120水平上，施U和AS白羊草ADF的含量显著高于CAN。

表4 不同形态氮肥及施氮量下白羊草中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维的含量Table 4 Contents of NDF and ADF on different nitrogen forms and application rate/%

3 讨论

3.1 不同形态氮肥及施氮量对白羊草生产性能的影响

白羊草自身本没有固氮能力，因此氮素供给的多少直接决定着牧草的产量和利用价值，牧草产量又是评定牧草生产性能和牧草选育过程中的重要指标。本实验白羊草产量以第一茬为主，所测实际鲜草产量在29.29～39.90 t·hm-2、干草产量在10.02～13.50 t·hm-2范围内，各处理组草产量均比韩汝旦和武路广[14-15]研究的抽穗期太谷居群白羊草的高，不同的生境气候条件、生育期观测以及取样时样方的大小都可能影响白羊草的产草量。株高的大小反映着牧草的生长状况，且与牧草的产量呈正相关[15]。白羊草的整个生育期间的生长动态都遵循“慢-快-慢”的特性，从拔节期开始生长速度最快，在分蘖期和生长后期较缓慢，这与韩汝旦的结果一致[16]。叶茎比是衡量牧草品质的重要指标，叶直接影响着牧草的光合作用，也是关系着整株牧草粗蛋白的含量，对家畜的适口性好。因此牧草叶的含量越大，营养品质越高。实验中以U-N30、AS-N120、CAN-N120的茎叶比最低，均低于对照组，说明施氮肥可以使叶量的增加，改善白羊草的品质。本试验结果表明，3种形态氮肥的所有施氮处理均比其对照组的产草量高。在U-N60水平上，白羊草干草产量达到最高，这与Berg[17-18]研究中70 kg N·hm-2·yr最佳施肥量的结果相近。由于第一年施肥各形态氮间的产草量无显著性差异，但施U和AS时以60 kg N·hm-2的施肥量最佳，且两者产量整体高于施CAN的白羊草。

3.2 不同形态氮肥及施氮量对白羊草营养品质的影响

牧草的常规营养成分的含量反映了牧草的品质以及动物能从中吸收的养分的多少。一般而言，牧草的产量、粗蛋白质、粗脂肪、粗灰分、钙、磷的含量越高，NDF和ADF含量越低，牧草的利用价值和营养价值越好[19]。从营养价值看，粗蛋白与中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维是营养成分中最主要的指标，粗蛋白包括蛋白质和非蛋白质含氮化合物，可以维持动物生长和发育的需要。本实验中粗蛋白含量的变化与产量的变化相一致，施氮量的提高促进了白羊草蛋白质的合成，其中以施U60时产量最高，与Song Cui[20]的实验结果相近。施肥能够增加粗蛋白质的含量与其叶量的增加也有一定的关系，实验结果表明施AS和CAN白羊草的茎叶比和粗蛋白均以N120时最佳。用乙醚抽提出的粗脂肪中含有牧草的脂肪、游离脂肪酸、及脂溶性维生素等类脂物质。施U和CAN的白羊草以N60时的粗脂肪含量最高，施AS时以N120最高。其对照组的粗蛋白质和粗脂肪与韩世洁[21]的评比实验的结果相近。

NDF和ADF对牧草可以起到支撑和提高硬度的作用，为反刍家畜提供纤维，但纤维含量过高会影响家畜对牧草的喜食度。姬奇武、董宽虎[6,22]等得出白羊草在抽穗期时NDF、ADF含量分别在73.58%～72.10%、43.38%～42.23%范围内，均高于本实验的NDF、ADF(66.43%～64.48%、43.07%～39.62%)，说明施肥可以有效的降低牧草NDF、ADF的含量，也有可能与白羊草的生长年限、种类不同有关。董晓兵研究结果表明，施肥显著增加了羊草粗蛋白、粗脂肪含量，降低粗纤维，提高了牧草的品质[23]，这与本实验在一定的施肥水平上具有一致性。但由于施肥时限较短，除了施用CAN时，CAN-N60的NDF含量显著低于其它施氮水平外，其他2种氮肥的施氮水平间均无显著差异。白羊草施用3种氮肥的各个施氮量下ADF含量也还未表现出显著变化，但在N60水平上，尤以施用U和CAN的含量低。

4 结论

白羊草增施3种形态氮肥的产量显著高于不施肥处理，施用U和AS时以60 kg N·hm-2施肥量最佳，且两者产量整体高于施CAN。对于白羊草的CP、EE、NDF、ADF含量，施U时均以U-N60水平时最佳，施AS时均以AS-N120水平最高。施CAN时，其EE、NDF在60 kg N·hm-2的含量最适宜，而CP和ADF的含量在120 kg N·hm-2含量最好。结合产量、营养品质及经济效益，以施用60 kg N·hm-2的尿素较适宜。