不同茬次桂牧一号营养成分对尿素和碳铵的响应

刘小飞，孟可爱

(湖南环境生物职业技术学院,湖南 衡阳 421005)

桂牧一号杂交象草(简称桂牧一号，Guimu-1 HybridPennisetumurpureum)是美国矮象草(American Pumilio elephantis foenum)和狼尾草(Pennisetum)的杂交后代，其茎叶多汁，适口性好，已成为我国南方重点推广的草种，但是该品种在不同地区及不同栽培条件下，产量和品质相差悬殊[1]，其中土壤、肥料、气候是影响其产量和品质的重要因素。红壤是湖南省地带性土壤，占全省土壤面积的51%，由于成土母质风化强度较大，加上季风气候的影响，红壤的保水保肥性能差，季节性干旱严重，已成为影响红壤区旱地农业生产的主要限制因子[2]。研究表明，不同地区不同季节牧草的营养成分存在着明显差异[3-4]，施肥措施和牧草营养成分的形成有较高的相关性[5-6]，而针对红壤地区桂牧一号杂交象草各养分的季节动态尚未见报道。因而，本研究探讨尿素和碳铵对桂牧一号炎热季节各营养成分变化的影响，评价不同时期桂牧一号的营养价值，为今后红壤地区桂牧一号生产提供科学依据。

1 材料与方法

1.1试验地点的自然概况 试验地点选择在湖南环境生物职业技术学院养殖场内牧草基地，为典型的红壤土，光、热、水资源主要集中在4-10月，土壤旱、酸、瘦、板、结，据测定，土壤pH 值为4.5，土壤有机质含量5.09 g·kg-1，全氮0.54 g·kg-1，全磷0.56 g·kg-1，全钾14.1 g·kg-1，速效氮29. 5 g·kg-1，速效磷47.9 g·kg-1，速效钾20.1 g·kg-1。

1.2试验材料 桂牧一号、尿素(氮含量为46%)、碳铵(氮含量为16.8%)。

1.3试验设计 试验采用单因素随机试验设计，共设3个处理，尿素组(施尿素304 kg·hm-2)、碳铵组(施碳铵833 kg·hm-2)、对照组(不施肥)，每茬牧草于刈割后施肥，每次施氮量为140 kg·hm-2，每处理4个重复，共12个小区，每小区栽40蔸桂牧一号，株距、行距各70 cm，小区长5.63 m，宽3.55 m。

1.4饲草的栽培与管理 试验用土按每亩施湿牛粪10 t作基肥，将土深耕20～25 cm，桂牧一号于2011年4月25日移栽，每穴栽苗两株，按正常管理中耕、除杂、抗旱，于6月5日刈割，刈割后开始试验，于6月5日、7月15和8月24日按试验方案施肥，于7月15日、8月24日、10月3日各收草一次，每茬牧草生育期为40 d。其中，再生期7月15日-8月24日气温最高。

1.5检测内容与方法

1.5.1干物质的测定 每次刈割时测定每小区鲜草产量，同时在鲜草中随机选取1 000～2 000 g 样品于烘箱中105 ℃杀青15 min，70 ℃烘至质量恒定，并计算干物质含量。

1.5.2营养成分的测定 混合取样，测定牧草干物质量后，取300～500 g样品，粉碎过0.42 mm筛，装入密封的干燥器中待测。采用丙酮比色法测定可溶性糖含量；采用Van Soest法测定中性洗涤纤维(NDF)及酸性洗涤纤维(ADF)含量；采用凯氏定氮法测定粗蛋白质含量；采用水合茚三酮显色法测定氨基酸含量[7]。

1.5.3营养物质总产量的计算 根据桂牧一号干物质产量及干物质中各营养成分含量，计算出各营养物质总产量，即营养物质总产量=干物质产量×营养物质含量。

1.6数据处理 数据采用SAS 6.12软件对桂牧一号各营养成分含量和产量进行单因素方差分析和显著性检验。

2 结果与分析

2.1不同氮肥处理下红壤土桂牧一号粗蛋白和氨基酸含量的季节变化 3种施肥处理桂牧一号6-10月粗蛋白含量均呈现先快速上升后缓慢下降的趋势(图1)，其最高值均出现在气温最高的第2茬草(生长期为7月16日-8月24日)，尿素组、碳铵组和对照组含量分别为14.16%、13.95%和13.39%，粗蛋白含量显著高于气温相对较低的第1茬草(生长期为6月5日-7月15日)(P<0.05)，主要是因为7-8月光照强，经光合作用合成的碳水化合物多，进而转化的粗蛋白量增加。而桂牧一号6-10月氨基酸含量呈现单峰(凹峰)曲线变化(图1)，其中尿素组和对照组变化幅度较大，其最低含量均出现在气温最高的第2茬草，显著低于该处理其它两个时期的再生草(P<0.05)，而碳铵组桂牧一号6-10月氨基酸含量变化相对平稳，各时期差异不显著。

2.2不同氮肥处理下红壤土桂牧一号可溶性糖含量的季节变化 3种处理桂牧一号6-10月可溶性糖含量均呈单峰(凸峰)曲线变化(图23)，其中施氮处理(尿素组和碳铵组)变化幅度较大，而对照组变化相对平稳，其最高值均出现在第2茬草(7月16日-8月24日)，刈割时尿素组、碳铵组和对照组可溶性糖含量分别为10.72%、10.01%和7.13%，最低值均出现在生长期为6月5日-7月15日第1茬草，刈割时可溶性糖含量分别为6.99%、6.67%和5.80%。

图1 不同氮肥条件下红壤土桂牧一号粗蛋白和氨基酸含量的季节变化Fig.1 Seasonal variations of different nitrogen fertilizers on the crude protein and amino acid content of Guimu-1 Hybrid in the red soil

图2 不同氮肥条件下红壤土桂牧一号可溶性糖含量的季节变化Fig.2 Seasonal variations of different nitrogen fertilizers on the soluble sugar content of Guimu-1 Hybrid in the red soil

2.3不同氮肥条件下红壤土桂牧一号纤维素含量的季节变化 施氮处理(尿素组和碳铵组)6-10月NDF含量呈现缓慢上升的趋势(图3)，其最高值出现在生长期8月25日-10月3日的再生草，刈割时尿素组和碳铵组NDF含量分别为29.65%和31.53%，而对照组6-10月NDF含量呈现出先上升后下降的趋势(图3)，其最高值出现在第2茬草，刈割时NDF含量为34.29%。3个处理6-10月ADF含量呈现出单峰(凸峰)曲线变化(图3)，其最高值均出现在第2茬，刈割时对照组、碳铵组、尿素组ADF含量分别为25.31%、24.25%和23.12%，分别比第1茬草提高了6.02、7.82和4.87个百分点。由此可见，气温较高时，桂牧一号NDF和ADF含量都较高，这可能与气温高、光照足时，桂牧一号生长过快，成熟早有关。

2.4同一时期桂牧一号各营养成分对不同氮肥的响应 研究结果表明，同一时期施氮处理粗蛋白含量显著高于对照组(P<0.05)，尿素组和碳铵组粗蛋白含量差异不显著。生长期为6月5日-7月15日的桂牧一号粗蛋白含量以碳铵组最高，为13.18%，分别比对照组和尿素组提高1.80和0.67个百分点；生长期为7月16日-8月24日和8月25日-10月3日的这两茬草粗蛋白含量以尿素组最高，分别为14.16%和14.13%，比对照组提高了0.77和0.86个百分点。而3茬草氨基酸的含量均以碳铵组最高，分别为6.28%、6.17%和6.35%，均显著高于对照组(P<0.05)。同一时期施氮处理可溶性糖含量显著高于对照组(P<0.05)，其含量分别为尿素组>碳铵组>对照组，增施氮肥可降低桂牧一号NDF和ADF含量。其中第1茬草，碳铵组NDF和ADF含量最低，分别为27.07%和16.43%，显著低于对照组(P<0.05)，而第2和3茬草，NDF和ADF含量均以尿素组最低，NDF含量分别为28.77%和29.65%，显著低于对照组(P<0.05)，ADF含量分别为23.12%和23.06%，但和其它两组差异不显著。

图3 不同氮肥条件下红壤土桂牧一号中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量的季节变化Fig.3 Seasonal variations of different nitrogen fertilizers on the NDF and ADF content of Guimu-1 Hybrid in the red soil

2.5不同氮肥对红壤土桂牧一号炎热季节各营养物质产量的影响 测定结果表明，同一处理，桂牧一号各营养物质产量均以气温最高的第2茬草(生长期为7月16日-8月24日)最高。不同的施氮处理对桂牧一号不同时期各营养物质产量的影响不同(表1)。其中第1茬草，干物质、可溶性糖、ADF均以施追施尿素最高，分别为10 441.03、729.83和1 905.49 kg·hm-2，而第2和3茬草上述营养物质均以追施碳铵最高；粗蛋白和氨基酸产量3茬草均以追施碳铵最高，其粗蛋白产量分别为1 324.50、1 815.05和1 551.30 kg·hm-2，氨基酸产量分别为631.20、802.79和710.73 kg·hm-2，从3茬草各营养物质总产量来看，干物质、粗蛋白、氨基酸、可溶性糖、ADF的产量依次为碳铵组>尿素组>对照组，而NDF产量则为碳铵组>对照组>尿素组。

表1 不同氮肥对桂牧一号各营养物质产量的影响Table 1 Effects of different nitrogen fertilizers on various nutrients’ yield of Guimu-1

显著性分析表明，除ADF外，桂牧一号3茬草各营养物质总产量施氮处理(尿素组和碳铵组)显著高于对照组(P<0.05)，干物质、粗蛋白、可溶性糖总产量尿素组和碳铵组差异不显著，而氨基酸、ADF和NDF总产量碳铵组显著高于尿素组(P<0.05)。

3 讨论与结论

3.1充足光热有利于红壤土桂牧一号粗蛋白和可溶性糖的积累 3个处理桂牧一号6-10月粗蛋白、可溶性糖和ADF含量呈现单峰(凸峰)曲线变化，其最高值均出现在气温最高时期的第2茬草(7月16日-8月24日)，显著高于第1茬草(P<0.05)，这与王彦龙等[3]、魏小红等[4]、刘利平等[8]、徐惠风等[9]的研究相类似。这种变化趋势与光合作用紧密相关，7-8月为该年气温最高和光照最强的月份，光合作用强，糖和蛋白质的合成代谢活跃，牧草体内积累了较多的糖类物质和蛋白质，在这个时期利用青草或适时刈割调制干草和青贮饲料，可溶性糖和蛋白质的营养价值最高。

3.2增施氮肥可提高红壤土桂牧一号的营养品质 同一时期，增施氮肥可显著提高桂牧一号粗蛋白、氨基酸和可溶性糖含量，降低NDF和ADF含量(P<0.05)，一般认为，饲料有机物的消化率与粗纤维含量呈负相关，粗纤维每增加一个百分点，大约可降低反刍动物对有机物消化率0.85个百分点。其中NDF和ADF含量是评价饲草品质的重要指标，NDF含量高低直接影响家畜的采食量，含量高，则食口性差、采食量低。ADF含量则影响家畜对牧草的消化率，含量高，则牧草消化率低[10]。因此，增施氮肥很好地改善了牧草品质。追施氮肥有利于桂牧一号茎秆和叶片含氮量的增加，而叶片含氮量越多，则与大气进行水蒸气交换和对CO2的固定越强，从而促进光合产物的积累[11-12]和蛋白质的合成[13-15]；茎秆是叶片光合产物及根系吸收的养分向有关器官输送的通道，又是物质暂时贮藏的器官，茎秆含氮量越高，则根系吸收营养物质能力越强，越有利于营养物质的积累。这与黄鹏等[16]、陈丽华等[17]的研究结果相同。6月5日-7月15日的桂牧一号，碳铵组粗蛋白含量最高，NDF和ADF含量最低，这主要是因为碳铵是NH4+-N肥，为速效养分，作物能直接吸收利用，迅速发挥肥效；而7月16日-8月24日和8月24日-10月3日这两茬草，尿素组粗蛋白含量最高，NDF和ADF含量最低，这主要是因为尿素是NH2-N肥，施入土壤后，经过土壤中的脲酶作用，水解成碳酸铵或碳酸氢铵后，才能被作物吸收利用，所以肥效发挥较碳铵慢。

3.3追施氮肥可提高桂牧一号营养物质总产量，施碳铵效果优于施尿素 同一处理，桂牧一号6-10月各营养物质产量均以第2茬草最高；这与当时光照充中，气温高，光合产物多有关；从3茬草各营养物质总产量来看，施氮处理显著高于对照组(P<0.05)，因为氮肥有利于提高桂牧一号功能叶转氨酶和叶绿素含量[18]，尿素和碳铵入土后最终转化成氨基酸态氮，植物吸收氨基酸态氮后，通过转氨基作用形成其它氨基酸而合成蛋白质，叶绿素含量增加可使植物净光合速率加快，从而增加光合产物[19-20]；干物质、粗蛋白、氨基酸、可溶性糖和ADF的产量依次为碳铵组>尿素组>对照组，本试验条件下碳铵组营养物质产量大于尿素组，主要是因为碳铵中N∶C为1∶1，而尿素中N∶C为2∶1，在相同的氮素供应下，碳铵能提供更多的碳素，分解出更多的CO2，从而弥补空气中CO2的不足，提高气孔导度和胞间CO2浓度，进而合成更多的光合产物[21]，因此，从营养物质总产量来看，给桂牧一号追施碳铵效果优于施尿素。

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