施氮對高丹草產量及氮素利用分配的影響

韓 娟,劉大林,趙國琦,楊躍霞,王小山

(揚州大學動物科學與技術學院草業科學專業,江蘇 揚州225009)

高丹草Sorghum hybrid是由飼用高粱和蘇丹草自然雜交形成的一年生禾本科牧草,其再生和分蘗能力強,分枝多,可多次刈割利用,飼用價值高,在生產中得到了廣泛的應用[1-3]。氮肥是影響禾本科牧草產量的關鍵因素,施氮肥可增加禾本科牧草產量。提高單位面積產量增加經濟效益,是促進高丹草優質高產及產業化發展的重要途徑之一。由于對高丹草施肥的研究較晚,研究不夠系統深入,在許多問題上還存在爭議。特別是在長江中下游地區施氮肥對高丹草產量和氮素分布影響的研究尚未見報道。因此,針對當前南方高丹草生產中存在的產量低、施氮不合理等問題,探討施氮對高丹草產量及氮素分布的影響,對我國高丹草優質高產和產業化有重要意義。本試驗通過不同水平的施氮量對高丹草產量以及植株內不同器官氮素分布的影響進行研究,并分析其經濟效益,為揚州地區高丹草生產提供最佳施肥方案和科學依據。

1 材料和方法

1.1 試驗地概況 試驗地位于江蘇省揚州大學實驗農牧場,該地區處于江蘇中部,長江北岸,江淮平原南端。現轄區域為東經 119°01′～119°54′、北緯 32°15′～ 33°25′。屬于亞熱帶濕潤氣候,年平均氣溫15.6～16.1℃,7月最熱,平均氣溫為28.5℃。1月最冷,平均氣溫為1.2℃,無霜期225 d。年降水量965.6 mm左右,多數年份從6月中旬到7月中旬形成雨季(即“梅雨季節”)。海拔4～8 m,常年氣候溫和。

試驗土壤為砂壤土,土壤堿解氮為 100.6 mg/kg,速效磷為 36.4 mg/kg,速效鉀為89.0 mg/kg,有機質為1.3%,全氮 0.13%,前茬作物為小麥Triticum aestivum。

1.2 試驗材料

高丹草品種:超級2號,由江蘇省丹農種業有限公司提供。

肥料:尿素(CON2H4),含氮量46.6%,由揚州大學試驗農場提供。

1.3 試驗設計 試驗分N0(0)、N90(90 kg/hm2)、N180(180 kg/hm2)、N270(270 kg/hm2)、N360(360 kg/hm2)5個施氮水平處理,其中N0為對照(CK),每個處理重復4次。共20個小區,小區面積13 m×3 m,小區間距20 cm,采用隨機區組排列。南、北試驗地頭處設保護行。

1.4 栽培管理 于2008年6月9日播種,條播,行距35 cm,播深1.5～4.0 cm。播種量45 kg/hm2,每小區播種量180 g,每個小區播種8行,每行播種量為22.5 g。基肥施用過磷酸鈣300 kg/hm2,氯化鉀270 kg/hm2。整個生長季節施肥3次,分為種肥和2次刈割追肥,其中種肥施用量為每個處理總氮量的25%,追肥為每個處理總氮量的37.25%,高丹草生長期間不進行任何灌溉措施[4]。

1.5 測定項目

1.5.1 產量 分別于2008年 7月 21日、9月4日、10月20日刈割,在刈割前各小區內隨機選取10株測其絕對高度,然后小區中間取60 cm×60 cm的樣方,以20 cm的留茬刈割,測其鮮質量,隨機稱取鮮草1 kg,蔭干測其莖葉比。

1.5.2 植株全氮 將1 kg高丹草鮮草帶回實驗室,為避免鮮草含水量下降,盡快將莖、葉片、葉鞘剝離分開,裝入信封,稱其鮮質量,然后在烘箱內105 ℃下殺青2 h后,溫度降至70 ℃烘干,稱量,再分別記錄莖、葉、葉鞘的干質量。最后將烘干至恒量的莖、葉、葉鞘用微型粉草機打成草粉,裝入自封袋,放入4℃冰箱低溫保存。采用H2SO4-H2O2法消煮樣品,GB2905-82半微量凱氏定氮法測定高丹草葉片、葉鞘、莖和全株中的全氮含量。

1.5.3 經濟效益核算 以2008年市場價格計算經濟效益。

1.6 統計分析和數據處理 數據先采用Excel軟件處理,再用SPSS11.5軟件進行單因素方差分析,多重比較采用Duncan’s方法。

2 結果與分析

2.1 施氮肥對高丹草株高的影響 由表1可見,施氮肥對高丹草生長有明顯的促進作用,增加其株高:在處理N360時,第1茬最高,高出對照8.59%;第2茬和第 3 茬在處理N270時最高,分別高出對照17.37%和14.5%。

表1 不同施氮量對高丹草株高的影響

2.2 施氮肥對高丹草莖葉比[5-6]的影響 由圖1可見:施氮肥對高丹草莖葉比有一定作用,且均高于對照。其中第2茬顯著高于第1茬和第3茬。

圖1 高丹草莖葉比隨施氮量變化情況

圖2 施氮量與高丹草鮮草產量的關系

2.3 氮肥施用量對高丹草產量[7]的影響由圖2可見,施氮90 kg/hm2時,高丹草的鮮草產量達到126 838 kg/hm2;施氮180 kg/hm2時,高丹草產量為141 619 kg/hm2,與90 kg/hm2施氮量相比,產量增加14 781 kg/hm2,其增產幅度為11.65%。當施氮270 kg/hm2時,高丹草鮮草產量達到 149 912 kg/hm2,與施氮 180 kg/hm2相比較,施氮量增加2倍,而高丹草鮮草產量僅增加8 293 kg/hm2,增產幅度僅為5.86%。當施氮量達到最大值360 kg/hm2時,高丹草鮮草產量也達到最大值151 878 kg/hm2,與270 kg/hm2施氮量相比,其鮮草產量增加了2 814 kg/hm2,增產幅度1.88%。

由表2所示,施氮肥有顯著的增產[8-9]作用,各施肥處理鮮草產量均顯著高于對照[10-11],年總產量均高于對照 19.38%以上,其中施氮 360 kg/hm2時產量最高達 15 178 kg/hm2。N90、N180、N270、N3604個處理與對照相比,鮮草年產在0.05的水平上呈顯著差異。N360處理產量顯著高于其他處理,但是與N270處理差異不顯著。第1茬在施360 kg/hm2時增產效果最好,第2茬和第3茬在施270 kg/hm2時最好,由于第1茬的產量占全年產量的比重較大,故年總產量在施 360 kg/hm2時最高,即氮肥對高丹草的增產作用主要在第1茬。

表2 不同氮肥處理對高丹草鮮草產量的影響

2.4 不同施氮量對高丹草植株不同器官的氮素分配[12-13]的影響 不同施氮水平對高丹草不同器官的全氮含量的影響見表3。N90、N180、N270、N3604個氮肥處理對植株不同器官的全氮含量的影響差異顯著,而且均高于對照。在葉片、莖、全株中,N270處理的作用顯著高于其他處理;而葉鞘中,N360處理的作用顯著高于其他處理。不同茬次的葉片中各個施氮處理的效應是不同的,第 1茬:N90＞N180＞N270＞N360;第 2茬:N270＞N360＞N180＞N90;第 3茬:N90＞N270＞N360＞N180。不同茬次的葉鞘和莖中各個施氮處理的效應,第 1 茬:N360＞N270＞N90＞N180;第 2茬:N270＞N360＞N180＞N90;第 3 茬:N360＞N270＞N90＞N180。

表3 施氮量對高丹草植株不同部位的全氮含量的影響 %

在同一施氮處理下,植株不同器官的全氮含量有所不同[8-9]。葉片、葉鞘、莖和全株的全氮含量方差分析結果顯著,葉片和全株中的全氮含量明顯高于葉鞘和莖:第1茬與第3茬高丹草植株,葉片＞全株＞莖＞葉鞘;而第2茬高丹草植株,葉片＞全株＞葉鞘＞莖。

2.5 高丹草生產施肥經濟效益[14]核算 研究表明,不同水平的氮肥處理均可提高高丹草種植經濟效益,施氮量越高,凈增收就越多(表4)。施氮360 kg/hm2的凈增收為最大,達到6 046元/hm2。施氮90 kg/hm2時,凈增收達到2 946元/hm2;增加 2倍的施氮量,凈增收為 4 964元/hm2,而增加3倍的施氮量,凈增收達到5 943元/hm2。

表4 不同氮肥處理高丹草種植經濟效益核算 元/hm2

3 討論與結論

在同一氮肥處理下,不同茬次最高產量出現在不同施量下,可能高丹草在不同茬次對養分的需求量是不同的,這一問題有待進一步研究。

施氮肥可明顯增加高丹草產量,提高其經濟效益[15],最高達6 046元/hm2。產量變化規律與株高的變化基本一致,即隨施氮量的增加產量也增加,說明株高是構成產量的主要經濟性狀之一。

不同施氮處理時,高丹草植株不同器官的全氮含量的差異顯著,不同茬次的植株同一個生長部位出現在不同的施氮量下[16];在同一施氮處理下,植株不同器官的全氮含量有所不同,葉片和全株中的全氮含量顯著高于葉鞘和莖,即氮素分配多集中在葉(包括葉鞘和葉片)中,莖中相對較少。

[1] Pedersen J F,Toy J J.Forage yield,quality and fertility of sorghum×sudan grass hybrids in A1 and A3 cytoplasm[J].Crop Science,1997,37:1973-1975.

[2] 孟鋼.“先鋒”高丹草——飼用高粱和蘇丹草雜交品種[J].世界農業,2003(6):29-31.

[3] 蘇愛蓮.最新優質飼草——高丹草[J].草業科學,2002,19(2):47-49.

[4] 謝楠,趙海明,劉貴波,等.春播高丹草在河北低平原區的播期效應研究[J].草業科學,2007,24(6):36-39.

[5] 張杰,賈志寬,韓清芳.不同養分對苜蓿莖葉比和鮮干比的影響[J].西北農業學報,2007,16(4):121-125.

[6] 田玉民,龔月生.刈割期對紫花苜蓿葉粉營養成分含量、莖葉比的影響[J].家畜生態學報,2006,7(4):86-88.

[7] 袁福錦,周自瑋,羅在仁,等.不同施氮水平對象草生產性能的影響[J].草業科學,2006,23(11):46-49.

[8] 李小坤,李文西,魯劍巍,等.蘇丹草干物質積累及養分吸收規律的研究[J].草業科學,2007,24(6):32-35.

[9] 羅天瓊,劉正書,莫本田,等.草產量與土壤養分變化的關系分析[J].中國草地,1998(2):29-32.

[10] 丁成龍,顧洪如,白淑娟,等.不同施肥量、密度對美洲狼尾草產量的影響[J].中國草地,1999(5):12-14.

[11] 吳姝菊.刈割次數與施肥水平對高丹草產量和品質的影響[J].黑龍江農業科學,2006(6):36-38.

[12] 章建新,倪麗,翟云龍.施氮對高產春大豆氮素吸收分配的影響[J].大豆科學,2005(1):15-18.

[13] 史占忠.大豆植株全氮磷鉀含量分析[J].大豆科學,1989(4):19-22.

[14] 陳勇,羅富成,毛華明,等.施肥水平和不同株高刈割對王草產量和品質的影響[J].草業科學,2009,26(2):16-19.

[15] 李楠,宋建國,劉偉,等.草原施肥對牧草產量和質量的作用及其經濟效益分析[J].草業學報,2001,10(2):16-18.

[16] 李新旺,門明新,王樹濤,等.長期施肥對華北平原潮土作物產量及農田養分平衡的影響[J].草業學報,2009,18(1):9-16.