适量氮肥对吉林西部人工建植羊草草原的种子产能与牧草品质影响的研究

才源 李子勇 于新海 张春艳 吴海英 成文革

(吉林省生物研究所，吉林 长春 130012)

吉林省西部地区地处北半球的中纬度地带和欧亚大陆的东部，是接近亚寒带的最北部的温带地区，属于大陆性季风气候，年降水量在400mm左右，经常出现季节性干旱。近些年来，随着人类活动的频繁干扰以及自然环境的不断演变，使该区域的生态环境出现恶化，草原退化面积加剧，退化面积逐年增加[1-4]。退化区域草原的产草量不但锐减，牧草的营养价值也急速下降[5-7]，伴随着退化的加剧，土壤的沙化与盐碱化也相应出现[8,9]，使该区域的生态环境进一步恶化。

针对草原退化的问题，我国从20世纪80年代初就开始实施草原治理工作，到目前为止，先后在黑龙江、吉林西部、内蒙古、青海、宁夏、新疆等地纷纷建植了大量的人工羊草草地[10,11]。由于优质牧草种子的缺口较大，制约了草原退化的治理工作，因此如何提高优质牧草种子的产量，成为目前面对的新的问题与研究方向。

1 材料与方法

1.1 试验区自然情况

试验地点在吉林西部的乾安县安字镇渭字村，该地区地处E124°02′，N45°01′，年平均气温在4.4～4.8℃，日照时间2867.6h，无霜期平均145.3d，年平均降水量421.4mm。

2020年在安字镇渭字村附近新建植的羊草草原开展羊草种子产能调控试验的研究。该草原是在退化草原的基础上，于2019年5月下旬开始实施重新建植工作，在建植前对该试验区域进行2次旋耕并整平，在2019年5月30日进行播种，播种的品种为吉林省生物研究所自主培育的“吉生1号”羊草，播种量为15kg·hm-2，行距在60cm左右，播种结束后利用镇压器进行镇压作业，镇压结束后，进行喷灌补水，保证出苗。

1.2 研究方法

1.2.1 试验设计

试验采用随机区组设计，本试验共5种处理，3次重复，共计15个小区，每个小区面积为2000m2(50m×40m)。

施入的肥料为尿素(N≥46%)，施肥量设5个梯度，分别为0kg·hm-2、135kg·hm-2、195kg·hm-2、255kg·hm-2、315kg·hm-2。春秋各施入1次，每次施入量为总施入量的1/2，分别为0kg·hm-2、67.5kg·hm-2、97.5kg·hm-2、127.5kg·hm-2、157.5kg·hm-2。

1.2.2 调查、测定项目

在7月中旬，每个小区随机选取3个1m×1m样方进行羊草分蘖植株的数量的统计；在每个样方中选取有代表性的20株测量株高及穗高；在选取的样方中分蘖植株数测定完毕后，进行刈割，并测定抽穗植株的数量；在每个样方的抽穗植株中随机选取10株，进行穗长、小穗数/穗、小穗花数、穗粒数的测定；将每个样方收获的羊草自然风干后脱粒、清选、称重，计算单位面积种子产量(kg·hm-2)；测产获得的各小区种子风干、脱粒、清选后，随机挑选1000粒种子称重，重复3次，计算千粒重；本试验采用5点式取样法测定产草量，折算每公顷产量；在9月初收获前取样，每个小区取5点，将5点所取样品进行混合、晒干、打捆，进行水分、粗蛋白、粗脂肪的测定。

1.2.3 统计分析

采用Excel和SPSS数据处理系统进行单因素方差分析，对各处理的结果以平均数±标准误的形式进行标示。

2 结果与分析

2.1 不同施肥处理对羊草种子产量及相关因子变化的影响

2.1.1 羊草分蘖数的变化情况

从图1可以看出，施入氮肥后，试验区域内羊草的分蘖数都有显著提高(P<0.05)，提高比例在33.4%～55.4%，分蘖数与N肥的施入量呈正相关。

图1 不同处理分蘖数的变化情况

2.1.2 羊草抽穗数与抽穗率

从图2可以看出，施入氮肥的4个处理的抽穗数提高不够明显，N1、N2与CK的抽穗数相比无显著性差异(P>0.05)，只有N3与N4的抽穗数与CK相比达到显著水平(P<0.05)。图3中所有4个施肥处理的抽穗率比CK都有所下降，这是由于施入氮肥，在增加抽穗数的同时也增加了分蘖数，且增加的分蘖数远远大于增加的抽穗数，从而使抽穗率整体下降。

图3 不同处理羊草抽穗率的变化情况

2.1.3 穗长的变化情况

如图4所示，施用肥料后各个处理的穗长都有所增长(P<0.05)，N1、N2、N3、N4的穗长比CK增加22.2%、30.0%、38.9%、41.5%，但是N2、N3、N4间无显著差异(P>0.05)。

图4 不同处理羊草穗长的变化情况

2.1.4 小穗数与小花数的变化情况

如图5所示，羊草的小穗数整体上没有太大的变化，但是每小穗的小花数变化明显，整体上与N肥的施入量呈正相关，除了N1外，其它3个处理的每小穗的小花数与CK相比均有显著的提高(P<0.05)。

图5 不同处理羊草小穗数变化情况

图6 不同处理羊草小花数的变化情况

2.1.5 结实粒数与结实率的变化情况

从图7可以看出，4个施肥处理的结实粒数与CK相比均有显著提高(P<0.05)，平均结实粒数为28.5粒，远高于CK的20.8粒，但是4个施肥处理间，结实粒数无显著差异(P>0.05)。从结实率上来看，N1的结实率最高为33.5%，其它4个处理结实率在22.6%～28.7%。

图7 不同处理羊草结实粒数的变化情况

图8 不同处理羊草结实率的变化情况

2.1.6 千粒重的变化情况

千粒重是评价牧草种子产量的重要指标之一。从图9可以看出，5个处理中羊草种子千粒重的变化不大，均在2.1～2.3g，且5个处理间无显著性差异(P>0.05)。

图9 不同处理羊草种子千粒重的变化情况

2.1.7 产种量的变化情况

从图10可以看出，除了N1处理外，其它3个施肥处理的种子产量与CK相比均有显著性的提高(P<0.05)，其中N3处理与N4处理种子产量最高，分别比CK提高75.9%和71.3%。

图10 不同处理羊草产种量的变化情况

2.2 不同施肥处理对羊草产量及相关性状的影响

2.2.1 羊草株高的变化情况

从图11可以看出，4个处理的株高均显著高于CK(P<0.05)，4个处理的整体株高的平均值为71.4cm，比对照高了15.4cm。N4的株高平均值最高达到79.3cm，比对照高出23.3cm。

图11 不同处理羊草株高的变化情况

2.2.2 羊草穗高的变化情况

从图12可以看出，4个处理的穗高均显著高于CK(P<0.05)，4个处理的整体株高的平均值为57.1cm，比对照高了11.1cm。处理3与处理4的株高平均值最高分别为58.6cm和61.7cm，但通过分析，2个处理间不存在显著性差异(P>0.05)。

图12 不同处理羊草穗高的变化情况

2.2.3 羊草产草量的变化情况

从图13可以看出，4个施肥处理的产草量均显著高于CK(P<0.05)，4个施肥处理的产草量平均值为2185kg·hm-2，产草量比CK高出900kg·hm-2以上。N4处理的产草量最高为2436.6kg·hm-2，比CK提高97.6%。

图13 不同处理羊草产草量的变化情况

2.3 不同施肥处理对羊草基本营养成分变化情况的影响

2.3.1 粗蛋白的变化情况

粗蛋白含量是评价牧草品质好坏的重要指标之一。从图14可以看出，4个施肥处理的粗蛋白含量均有显著的提高，粗蛋白的平均含量达到12.0%，远远高于CK的9.1%，其中N3与N4提高得最多，分别比CK提高36.7%和40.2%，但两者间无显著差异。

图14 不同处理羊草粗蛋白的变化情况

2.3.2 粗脂肪的变化情况

如图15所示，4个处理粗脂肪的含量也都有显著提高，其中N4处理的粗脂肪含量最高，达到2.45%。

图15 不同处理羊草粗脂肪的变化情况

3 讨论与结论

3.1 羊草种子产量及其相关因子的变化

羊草单位面积内的种子产量与羊草单位面积内的抽穗数、种子千粒重、单株结实粒数直接相关。从试验结果来看，施肥后对羊草种子千粒重的影响不大，5个处理间无显著性差异(P>0.05)，但对单株结实粒数的影响较大，结实粒数具有明显的提高(P<0.05)，也使单位面积内的抽穗数略有增加。

从产种量的测产结果上看，与CK相比，除N1处理外，其它3个处理的产种量都有显著的提高(P<0.05)。处理1的产种量提高得最少，比CK提高了26.8%，处理3、处理4的产种量提高得最多，分别比CK提高了75.9%和71.3%。

3.2 羊草产草量的变化情况

从试验结果来看，羊草产草量随着N肥投入的增加而增加，对羊草产量有明显的促进作用，这与大多数研究结果相一致，4个施肥处理的产草量与CK相比均有显著提高(P<0.05)，N3处理和N4处理羊草产量提高最多，分别达到2.32t·hm-2和2.43t·hm-2，虽然N4处理的产草量最高，但是与N3处理的产草量不存在显著差异(P>0.05)。

3.3 羊草品质的变化

提高牧草粗蛋白与粗脂肪含量，降低纤维素含量是提高牧草营养价值、改善牧草品质的重要内容。已有的研究证实，适量施用氮肥能够改善禾本科牧草的品质，使粗蛋白与粗脂肪含量增加，粗纤维含量降低，从而提高牧草的适口性和消化率。从本试验结果看，粗蛋白与粗脂肪含量随着肥料投入的提高而升高，呈显著正相关。