施用鸡粪对特高多花黑麦草SPAD值、干草产量和蛋白质含量的影响

王文石，田雨，娄玉杰

(吉林农业大学动物科学技术学院,吉林 长春130118)



施用鸡粪对特高多花黑麦草SPAD值、干草产量和蛋白质含量的影响

王文石，田雨，娄玉杰*

(吉林农业大学动物科学技术学院,吉林 长春130118)

摘要：研究在大田条件下，施用鸡粪对特高多花黑麦草叶片SPAD值(soil plant analysis development)、干草产量和粗蛋白质含量的影响。试验设置了3个处理组，分别为：对照组(不施肥)、低氮处理组(施鸡粪13 t/hm2,即氮130.77 kg/hm2)、高氮处理组(施鸡粪26 t/hm2,即氮261.54 kg/hm2)。分别测定黑麦草拔节期、孕穗期、开花期、成熟期叶片SPAD值、干草产量和粗蛋白质。分析不同生育时期SPAD值与干草产量和粗蛋白质含量的相关性。结果表明，施用鸡粪可以显著提高孕穗期和开花期黑麦草叶片SPAD、开花期和成熟期干草产量、开花期粗蛋白质含量。相关分析表明，在各生育期黑麦草叶片SPAD值与干草产量和粗蛋白质含量均显著正相关。

关键词：鸡粪；特高多花黑麦草；SPAD值；干草产量；粗蛋白质

特高多花黑麦草(Loliummultiflorumcv. Tetragold)是一年生四倍体品种，该品种产草量高、营养均衡、适口性好[1], 不仅可以作为牛、羊、鹅等草食畜禽的青绿饲料[2]，还是猪等非草食家畜的优质青绿饲料[3]。特高多花黑麦草是一种喜水肥的牧草，施肥能显著提高鲜草产量[4]。同时合理施肥也是当今世界作物生产中获得较高目标产量的关键措施[5]。因此种植黑麦草时施肥已成为提高产量与品质的重要手段。施用化学肥料虽然对提高作物产量有显著效果，但是土壤理化性质却日益恶化。然而我国畜禽养殖业能提供大量的有机粪肥，其中含有丰富的养分，合理利用这部分资源，不但可以提高作物产量、培肥地力，更能减轻畜禽粪便对环境的污染[6]。

光合作用是作物产量形成的基础，光合器官中叶绿素的含量受土壤养分的影响，通过测定叶片叶绿素含量可以了解作物氮素供应状况及作物的生长情况[7]。虽然传统的叶绿素测定方法准确度高，但工作繁琐、耗费时间多、破坏性大。叶绿素仪是一种手持式光谱仪，可以在田间快速、无损检测植物叶片叶绿素相对含量，即SPAD值(soil plant analysis development)[8]。近年来随着叶绿素仪的广泛使用，已有试验证明叶绿素仪读数SPAD值能预测马铃薯(Solanumtuberosum)[9]、玉米(Zeamays)[10]和茶叶(Camelliasinensis)[11]等许多作物叶片的氮含量和作物产量。但利用SPAD值来预测产量和蛋白含量，进而进行施肥指导，需要建立这两者之间的线性关系。

本试验在大田条件下研究施用鸡粪对特高多花黑麦草不同生长时期叶片SPAD值、干草产量和粗蛋白质含量的影响，旨在缓解鸡粪对环境的污染和提高特高多花黑麦草的产量。同时分析不同生长时期SPAD值与干草产量和粗蛋白质含量的相关性，以确定叶片SPAD值作为衡量特高多花黑麦草干草产量和粗蛋白质含量的准确度和可行性，为预测特高多花黑麦草产量和品质提供一种便捷的途径。

1材料与方法

1.1试验地概况

试验地位于吉林省长春市吉林农业大学草业科学实验基地，位于东经25.35°，北纬43.88°，海拔250 m，最高温度39.5℃，最低温度-39.8℃，年平均气温4.8℃，最热月份(7月)平均气温23℃，日照时间2688 h。年平均降水量522～615 mm，夏季降水量占全年降水量的60%以上。

1.2试验设计与材料

试验以充分腐熟的鸡粪作为基肥，于播种前翻耕入土，施肥时间为2014年5月24日。设置对照组(不施肥)、低氮处理组(施鸡粪13 t/hm2,即氮130.77 kg/hm2)、高氮处理组(施鸡粪26 t/hm2,即氮261.54 kg/hm2)3种处理，每种处理3个重复，试验采用完全随机区组设计，小区面积4 m×5 m，小区间隔0.5 m。播种时间为2014年5月30日，播种方式为条播法，种子播后复土，行间距0.3 m，播种量15 kg/hm2。参试特高多花黑麦草种采购自种子公司。

1.3测定项目和分析方法

分别在黑麦草的拔节期(7月4日)、孕穗期(7月29日)、开花期(8月29日)、成熟期(10月11日)取样，生育期均以50%植株进入该生育期为准。每个小区随机取5片叶片，每片叶分上、中、下3点用CCM-200叶绿素仪(Opti-Science Inc, Hudson, NH03051, USA)测定SPAD值，计算平均值。每个小区随机选择1 m2样方，齐地面收获，105℃杀青20 min，再于65℃烘干至恒重，称干草重。用凯式定氮法[3]测定黑麦草的粗蛋白含量。同时分析比较不同时期黑麦草叶片SPAD值与干草产量和粗蛋白质含量的相关性。

1.4数据处理及分析

采用SPSS 20.0进行单因素方差分析及回归分析(P<0.05)，采用Excel 2007作图。

2结果与分析

2.1施用鸡粪对多花黑麦草叶片SPAD值、干草产量和粗蛋白质含量的影响

2.1.1施用鸡粪对多花黑麦草叶片SPAD值的影响图1方差分析结果表明，低氮处理组的SPAD值在孕穗期与对照组存在显著差异(P<0.05)，而在拔节期、开花期和成熟期无显著差异；高氮处理组的SPAD值在孕穗期和开花期与对照组存在显著差异，而在拔节期和成熟期无显著差异；低氮处理组的SPAD值与高氮处理组在拔节期、孕穗期、开花期、成熟期均无显著差异。在孕穗期低氮处理组和高氮处理组的SPAD值分别比对照组显著提高了4.17和4.34，在开花期高氮处理组的SPAD值比对照组显著提高了5.94。

2.1.2施用鸡粪对多花黑麦草干草产量的影响

图1　施用鸡粪对多花黑麦草叶片SPAD值的影响Fig.1　Effects of chicken manure fertilizing on SPAD value of L. multiflorum　　　每个生育时期中不同字母表示差异显著(P<0.05)。下同。Data in the same stage with various lowercase superscripts differed significantly(P<0.05). The same below.

图2方差分析结果表明，低氮处理组的干草产量与对照组相比在成熟期存在显著差异(P<0.05)，高氮处理组的干草产量与对照组相比在开花期和成熟期存在显著差异。在开花期高氮处理组的干草产量比对照组显著提高了1307 kg/hm2，在成熟期低氮处理组和高氮处理组的干草产量分别比对照组显著提高了913和1096 kg/hm2。

2.1.3施用鸡粪对多花黑麦草粗蛋白质含量的影响图3方差分析结果表明，高氮处理组的粗蛋白质含量在开花期与对照组存在显著差异(P<0.05)，而在拔节期、孕穗期和成熟期无显著差异；低氮处理组的粗蛋白质含量在拔节期、孕穗期、开花期和成熟期与对照组相比均无显著差异。在开花期高氮处理组的粗蛋白质含量比对照组显著提高了2.88%。

图2　施用鸡粪对多花黑麦草干草产量的影响Fig.2　Effects of chicken manure fertilizing on hay yield of L. multiflorum

图3　施用鸡粪对多花黑麦草粗蛋白质含量的影响Fig.3　Effects of chicken manure fertilizing on crude protein content of L. multiflorum

2.2多花黑麦草叶片SPAD值与干草产量和粗蛋白质含量的相关性分析

2.2.1多花黑麦草叶片SPAD值与干草产量的相关性分析相关性分析结果表明(表1)，在拔节期、开花期和成熟期黑麦草叶片SPAD值与干草产量存在极显著的线性正相关(P<0.01)，相关系数分别为0.836，0.856和0.876；在孕穗期黑麦草叶片SPAD值与干草产量存在显著的线性正相关(P<0.05)，相关系数为0.757。

表1　多花黑麦草叶片SPAD值与干草产量的相关性分析

表2　多花黑麦草叶片SPAD值与粗蛋白质含量的相关性分析

2.2.2多花黑麦草叶片SPAD值与粗蛋白质含量的相关性分析相关性分析结果表明(表2)，在拔节期、孕穗期、开花期和成熟期黑麦草叶片SPAD值与粗蛋白质含量存在极显著的线性正相关(P<0.01)，相关系数分别为0.887，0.866，0.916和0.884。

3讨论

施肥可以提高黑麦草叶片叶绿素含量，从而有效改善了黑麦草的光合特征，进而影响其生长发育和产量的形成。施用氮磷钾肥均可以显著提高黑麦草叶片叶绿素含量，但施氮还可以提高光合速率，其效果明显高于施磷钾肥[12]。氮磷钾3种养分的施用效果顺序为N>P>K，有机肥氮素施用量为240 kg/hm2时，可以显著提高叶绿素含量和鲜草产量[13]。因此本试验根据鸡粪中氮素含量设置3个施肥梯度。试验结果表明，施用鸡粪可以显著提高孕穗期和开花期黑麦草叶片SPAD值、开花期和成熟期干草产量、开花期粗蛋白质含量。造成只提高生育中后期黑麦草各项指标的主要原因可能是由于鸡粪的施用模式。本试验以充分腐熟的鸡粪作为基肥一次性翻耕入土，这种方式可以一次性提高土壤的肥力，但由于淋溶等因素的作用会造成土壤肥力的逐渐损失。在作物生育初期土壤肥力很高，但作物此时并不需要大量的养分，若施肥量过高还可能抑制作物的生长发育；而在生育后期，作物快速生长需要大量的养分，因此施用过鸡粪的土壤提高了此时黑麦草的各项指标。有研究显示，分别在播种后1个月和每次刈割后平均施用氮肥，随着施氮量的增加黑麦草的产量、粗蛋白含量能显著提高，且在施氮量为200 kg/hm2时达到最高[14]。张斐斐等[15]试验也表明，分5次在不同时期平均施用氮肥，在0～250 kg/hm2施氮范围内，草坪黑麦草地上生物量和叶绿素含量均随施氮量的增加而增加，施氮量达350 kg/hm2时各指标均开始下降。由此可见施加鸡粪可以提高特高多花黑麦草叶片SPAD值、干草产量和粗蛋白质含量，但要合理制定施肥的模式，避免不必要的肥力流失。

吕玉兰等[16]研究表明，特高多花黑麦草叶片SPAD值与鲜草产量呈显著正相关。李杰勤等[17]试验表明，蓝天堂和长江2号两种黑麦草叶片SPAD值与粗蛋白质含量呈显著正相关。在本试验条件下，黑麦草叶片SPAD值在拔节期、孕穗期、开花期和成熟期与干草产量和粗蛋白质含量均显著正相关，但在不同时期的相关系数并不相同。朱新开等[18]研究表明，不同生育时期小麦(Triticumaestivum)叶片的SPAD值与全氮含量之间的关系有明显差异。黄勤楼等[19]试验结果也表明，不同生育时期杂交狼尾草(Pennisetumamericanum×P.purpureum)的SPAD值与其产量和茎叶粗蛋白含量的相关性存在差异。造成不同时期存在一定变化的原因可能是：一方面在不同生育时期叶片光合作用对植物生长发育和产量的形成存在差异；另一方面可能是因为在每个时期土壤、气候条件等因素各不相同，也导致叶片光合作用对植物生长发育和产量的形成有一定不同。此外张贤等[20]也指出叶绿素计不但可以预测叶绿素含量，而且在饲草产量和蛋白质品质筛选方面得到了应用。因此以特高多花黑麦草叶片SPAD值来预测干草产量和粗蛋白质含量是可行的，但要考虑到特高多花黑麦草的生长时期和当地的土壤、气候条件等因素，对回归方程做相应的调整。

4结论

1)以充分腐熟的鸡粪作为基肥种植特高多花黑麦草，可以显著提高孕穗期和开花期黑麦草叶片SPAD、开花期和成熟期干草产量、开花期粗蛋白质含量。

2)特高多花黑麦草叶片SPAD值在拔节期、孕穗期、开花期和成熟期与干草产量和粗蛋白质含量均显著正相关。

References：

[1]Zhang L, Liu D Y, Shao T. The feeding value and utilization prospect ofLoliummultiflorum. Pratacultural Science, 2008, 25(4): 64-69.

[2]Zhan J S, Xia C, Liu S J,etal. Effects of ryegrass on growth, carcass traits and blood biochemical indexes of Yangzhou geese. Acta Prataculturae Sinica, 2015, 24(2): 168-175.

[3]Zhang X Y, Li Y H, Ye Z S. Studies on the efficiency of Italian ryegrass utilization in pig feeding. Acta Prataculturae Sinica, 2001, 10(3): 72-78.

[4]Zhang X Y, Li Y H, Gou W L,etal. Research development of Italian ryegrass. Pratacultural Science, 2009, 26(1): 55-60.

[5]Ju X T. The concept and meanings of nitrogen fertilizer availability ratio. Acta Pedologica Sinica, 2014, 51(5): 921-933.

[6]Qin C L, Wang L Y, Liu F,etal. Status and prospects of livestock manure utilization of biomass resources. Journal of Agricultural Mechanization Research, 2015, (6): 234-238.

[7]Liu X J, Ju X T, Chen X P,etal. Nitrogen recommendations for summer maize in Northern China using the Nmin test rapid plant tests. Pedosphere, 2005, 15(2): 246-254.

[8]Peng S, Garcia F V, Laza R C,etal. Adjustment for specific leaf weight improves chlorophyll meter’s estimate of rice leaf nitrogen concentration. Agronomy Journal, 1993, 85(5): 987-990.

[9]Su Y S, Guo H C, Chen Y L. Relationship between SPAD readings chlorophyll contents and yield of potato (SolanumtuberosumL.). Southwest China Journal of Agricultural Sciences, 2007, 20(4): 690-693.

[10]Yu Y L, Jia W K, Wang C H,etal. Study on the relationship of SPAD readings to nitrogen content and to yield in spring maize. Journal of Maize Sciences, 2011, 19(4): 89-92.

[11]Yang Y Y, Ma L F, Shi Y Z,etal. Evaluation of nitrogen status in tea plants by SPAD. Journal of Tea Science, 2008, 28(4): 301-308.

[12]Liu X W, Yang J, Li W X,etal. Effect of N, P and K fertilizers on physiological indicators and yield related to wintering period of ryegrass. Acta Agrestia Sinica, 2010, 18(4): 584-588.

[13]Zhan L P, Lu J W, Yang J,etal. Effect of fertilization on growth and yield ofLoliummultiflorum. Pratacultural Science, 2011, 28(2): 260-265.

[14]Huang Q L, Zhong Z M, Chen E,etal. Effects of different N application methods and levels on the biological characteristics and nitrate content of ryegrass. Acta Prataculturae Sinica, 2010, 19(1): 103-112.

[15]Zhang F F, Bai L, Wang X H,etal. Effects of different nitrogen application on turf growth ofLoliumperenneand nitrate residue in soil. Pratacultural Science, 2013, 30(8): 1143-1148.

[16]Lu Y L, Wang Y Q, Yang P,etal. Effects of nitrogen fertilizing on the leaf chlorophyll content and fresh forage yield ofLoliummultiflorumcv. Tetragold. Pratacultural Science, 2013, 30(4): 606-609.

[17]Li J Q, Wang L H, Zhan Q W,etal. The correlation study of SPAD value, chlorophyll content and crude protein content in two varieties ofLoliumperenne. Pratacultural Science, 2010, 27(10): 39-42.

[18]Zhu X K, Sheng H J, Gu J,etal. Primary study on application of SPAD value to estimate chlorophyll and nitrogen content in wheat leaves. Journal of Triticeae Crops, 2005, 25(2): 46-50.

[19]Huang Q L, Huang X S, Zhong Z M,etal. Relation of SPAD reading with traits and protein content ofPennisetumhybridapplied with various levels of nitrogen. Chinese Journal of Tropical Crops, 2008, 29(2): 159-163.

[20]Zhang X, Yan R, Cao W J,etal. Rapid selection of white clover germplasms’ crude protein traits by SPAD and fourier transform near-infrared reflectance spectroscopy. Spectroscopy and Spectral Analysis, 2009, 29(9): 2388-2391.

参考文献：

[1]张磊, 刘东燕, 邵涛. 黑麦草的饲用价值及其应用前景. 草业科学, 2008, 25(4): 64-69.

[2]占今舜, 夏晨, 刘苏娇, 等. 黑麦草对扬州鹅生长性能、屠宰性能和血液生化指标的影响. 草业学报, 2015, 24(2): 168-175.

[3]张新跃, 李元华, 叶志松. 多花黑麦草饲喂肉猪效果的研究. 草业学报, 2001, 10(3): 72-78.

[4]张新跃, 李元华, 苟文龙, 等. 多花黑麦草研究进展. 草业科学, 2009, 26(1): 55-60.

[5]巨晓棠. 氮肥有效率的概念及意义. 土壤学报, 2014, 51(5): 921-933.

[6]秦翠兰, 王磊元, 刘飞, 等. 畜禽粪便生物质资源利用的现状与展望. 农机化研究, 2015, (6): 234-238.

[9]苏云松, 郭华春, 陈伊里. 马铃薯叶片SPAD值与叶绿素含量及产量的相关性研究. 西南农业学报, 2007, 20(4): 690-693.

[10]于亚利, 贾文凯, 王春宏, 等. 春玉米叶片SPAD值与氮含量及产量的相关性研究. 玉米科学, 2011, 19(4): 89-92.

[11]杨亦扬, 马立锋, 石元值, 等. 叶绿素仪(SPAD)在茶树氮素营养诊断中的适用性研究. 茶叶科学, 2008, 28(4): 301-308.

[12]刘晓伟, 杨娟, 李文西, 等. 氮磷钾肥施用对多花黑麦草越冬期生理指标和产草量的影响. 草地学报, 2010, 18(4): 584-588.

[13]占丽平, 鲁剑巍, 杨娟, 等. 施肥对黑麦草生长和产量的影响. 草业科学, 2011, 28(2): 260-265.

[14]黄勤楼, 钟珍梅, 陈恩, 等. 施氮水平与方式对黑麦草生物学特性和硝酸盐含量的影响. 草业学报, 2010, 19(1): 103-112.

[15]张斐斐, 白龙, 王晓红, 等. 施氮对黑麦草草坪生长及土壤硝态氮的影响. 草业科学, 2013, 30(8): 1143-1148.

[16]吕玉兰, 王跃全, 杨蓓, 等. 施氮对多花黑麦草叶片叶绿素和鲜草产量的影响. 草业科学, 2013, 30(4): 606-609.

[17]李杰勤, 王丽华, 詹秋文, 等. 2个黑麦草品种SPAD值和叶绿素及粗蛋白含量的相关性研究. 草业科学, 2010, 27(10): 39-42.

[18]朱新开, 盛海君, 顾晶, 等. 应用SPAD值预测小麦叶片叶绿素和氮含量的初步研究. 麦类作物学报, 2005, 25(2): 46-50.

[19]黄勤楼, 黄秀声, 钟珍梅, 等. SPAD值与杂交狼尾草施氮水平和农艺性状的关系. 热带作物学报, 2008, 29(2): 159-163.

[20]张贤, 晏荣, 曹文娟, 等. SPAD及FT-NIR光谱法快速筛选白三叶种质蛋白质性状. 光谱学与光谱分析, 2009, 29(9): 2388-2391.

Effect of chicken manure application on SPAD value, hay yield and protein content ofLoliummultiflorumcv. Tetragold

WANG Wen-Shi, TIAN Yu, LOU Yu-Jie*

CollegeofAnimalScienceandTechnology,JilinAgriculturalUniversity,Changchun130118,China

Abstract:The effect of chicken manure application on the chlorophyll content (SPAD value), hay yield and crude protein content of Lolium multiflorum cv. Tetragold were evaluated through a field trail. The experiment included 3 treatments with different nitrogen levels (0, 130.77 and 261.54 kg N/ha) with 3 replicates. The SPAD value was determined by using a Chlorophyll meter at different growth stages. Hay yield and crude protein content were determined simultaneously. Correlation between SPAD value and the other indexes at different growth stages were also calculated. Chicken manure application significantly improved SPAD value at the booting and flowering stages, hay yield at the flowering and maturing stages and crude protein content at flowering. There were significant positive correlations between SPAD value and hay yield, and crude protein content at all four stages.

Key words:chicken manure; Lolium multiflorum cv. Tetragold; SPAD value; hay yield; crude protein

*通信作者

Corresponding author. E-mail:lyjjlau@163.com

作者简介：王文石(1989-)，男，吉林磐石人，在读硕士。E-mail:786459971@qq.com

基金项目：现代农业产业技术体系专项经费(NYCYTX-38)和公益性行业(农业)科研专项(201303091)资助。

收稿日期：2015-05-28；改回日期：2015-06-26

DOI：10.11686/cyxb2015267

http://cyxb.lzu.edu.cn

王文石,田雨,娄玉杰.施用鸡粪对特高多花黑麦草SPAD值、干草产量和蛋白质含量的影响.草业学报, 2016, 25(3): 240-244.

WANG Wen-Shi, TIAN Yu, LOU Yu-Jie. Effect of chicken manure application on SPAD value, hay yield and protein content ofLoliummultiflorumcv. Tetragold. Acta Prataculturae Sinica, 2016, 25(3): 240-244.