施肥對青貯玉米營養品質和飼用價值的影響

徐敏云 謝 帆 李運起 李建國 伊 霞 曹玉鳳

(河北農業大學動物科技學院,保定 071000)

青貯玉米營養價值和生物學產量較高[1],是奶、肉等畜產品生產重要的粗飼料來源[2]。合理的栽培措施是提高青貯玉米營養品質和飼用價值的非遺傳因素,營養品質和飼用價值高低與施肥有著密不可分的關系。但青貯玉米生產過程中往往存在著大水大肥、水分和養分資源利用效率不高等問題,不但造成資源浪費,而且造成環境污染,是青貯玉米生產中必須面對和解決的重要問題[3]。

氮肥施用一直是近年來的研究熱點,主要集中在如何減少氮肥用量、減少環境污染[4-5]和在減少氮肥用量的同時能確保作物產量[6-7]。青貯玉米對氮肥反應敏感[8],合理運籌氮素是實現玉米高產優質的有效措施[9],施用氮肥顯著促進青貯玉米的生長[3],顯著增高青貯玉米的生物產量以及飼用營養品質[10-11]。青貯玉米的生物產量隨著追肥次數及氮肥和磷肥的增加而增加[12-13]。但當氮素過量,會使葉綠素總量呈現飽和趨勢[14],而且會造成環境污染。氮肥用量不足或者過量,均會使葉片提前衰老,從而影響產量和品質[14]。

鋅是植物體內 200多種酶的組成成分,參與葉綠素和生長素的合成、磷和碳水化合物的代謝,并能促進核酸和蛋白質的合成,調節淀粉的合成。缺鋅導致作物生長緩慢,植株矮小,生物量明顯下降,有效穗減少,結實率和粒重下降,蛋白質合成受阻,從而影響產量和品質[15]。施鋅肥能顯著促進玉米植株生長[16]。施用適當的鋅肥,能顯著增加葉片的葉綠素含量,提高光合強度和光合作用效率[17-18]。

畜禽糞肥經過腐熟后得到的有機肥具有獨特的優勢,牲畜糞肥可以連續多年促進玉米生長[19]。為了確保產量,生產過程中需肥量較大,一般要施7.5×104kg/hm2有機肥做底肥。有機肥的施入可改善土壤結構及理化性狀[20-21],提高青貯玉米的產量和品質[22]。

對于玉米的營養需求及施肥技術研究較多[23-26],但對全株玉米青貯作飼用時肥料施用措施研究尚不夠全面[10,27-28],尤其缺少底肥、種肥及追肥對青貯玉米營養品質和飼用價值綜合效應的評價及報道。科學使用肥料,不僅能夠提高牧草及飼草作物產量,還可避免因施肥不當所造成的不必要損失和浪費[29]。

本研究以相關文獻[8,16,24,28-30]中青貯玉米生產時常用肥料的施用方式和施用量為依據,根據青貯玉米品種的生物學特性和生長發育規律,采用三因素再裂區試驗設計,系統研究底肥、種肥與追肥對青貯玉米營養品質和飼用價值的影響,在提高青貯玉米營養品質和飼用價值的同時,提高養分資源的利用效率,充分利用農村生物質資源,減少環境污染,建立資源節約型施肥模式,為青貯玉米高產高效栽培提供實踐依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗在位于河北省石家莊市西北部的 3502奶牛場進行,屬暖溫帶半濕潤季風大陸性氣候,年日照數為 2 462.0 h;年平均氣溫為 13.3℃;年降水量為 521 mm;無霜期為 210 d左右,土壤為沙壤土。 2008年 6、7、8、9月份平均氣溫分別為 24.3、27.2、25.8和 21.2℃,6月份較常年偏低 1.5℃,7、8月份均溫略比常年偏高 0.5℃左右,9月份溫度接近往年平均溫度;2008年 7、8、9月份降水量分別為 137.3、173.4、92.1mm,7月份降水接近往年,8月份增高 1成,9月份比常年顯著偏多 8成。總體上,2008年夏季降水偏多,氣溫正常,無明顯持續高溫天氣,氣象災害屬于偏重年份。

1.2 試驗材料與設計

供試品種：強盛青貯 30(國審玉 2007026),出苗至青貯收獲期平均為 106 d,山西強盛種業有限公司生產,種子含有種衣劑(克百威 7%+戊唑醇0.5%)。播種行距 50 cm,株距 25 cm,小區面積33m2(5.5 m×6.0 m),保護行距 1 m,2008年 6月 25日播種,2008年 9月 26日收獲。

試驗設計：采用 3因素再裂區設計,主區為追肥(C),設 2個水平：C1追肥(為攻桿肥,播種后25 d左右施入尿素 300 kg/hm2)、C2不追肥;裂區為底肥 (A),設 3個水平：A 1廄肥 (牛糞肥,25 000 kg/hm2)、A2廄肥(牛糞肥 ,50 000 kg/hm2)、A 3復合肥 (尿素 450 kg/hm2+過磷酸鈣750 kg/hm2+鉀肥 K2SO4300 kg/hm2),底肥于6月 25日播種前整地時施入;再裂區為種肥(B)(鋅肥 ,ZnSO4? 6H2O),設 4個水平：B 1(0)、B2(15 kg/hm2)、 B3(22.5 kg/hm2)、 B4(30 kg/hm2),種肥播種時拌入。

方案設計見表 1,共 24個處理,每個處理 3個重復,處理小區隨機排列。

表 1 青貯玉米高產栽培肥效試驗方案Table 1 Experimental scheme of fertilizer efficiency for high yield cu ltivation o fmaize silage

1.3 測定項目

1.3.1 常規養分分析

取樣測產后切短,抽取 1 kg,將樣品在 105℃下殺青 30 m in,后在 80℃下烘干至恒重,用粉碎機將烘干樣品粉碎,過孔直徑為 0.142 mm篩。從樣品中隨機取 15 g左右,裝入鋁盒,在干燥箱中再次烘干至恒重,然后放入干燥器中,取樣測定粗蛋白質(crude protein,CP)、粗脂肪 (ether extract,EE)、粗灰分(crude ash,CA)、中性洗滌纖維 (neutral detergent fiber,NDF)和酸性洗滌纖維(acid detergent fiber,ADF)的含量。CP測定采用半微量凱氏定氮法,EE采用殘余法,NDF和 ADF采用范式測定法,CA采用直接灰化法[31]。

1.3.2 飼料的相對值(RFV)、粗飼料分級指數(GI)計算方法

RFV計算方法[32]：

式中：RFV——飼料的相對值;

NDF(%DM)——中性洗滌纖維,以占干物質的百分數表示;

ADF(%DM)——酸性洗滌纖維,以占干物質的百分數表示;

DMI(%BW)——粗飼料干物質隨意采食量,以占體重的百分數表示;

DDM(%DM)——可消化干物質,以占干物質的百分數表示;

DM——干物質(kg);

BW——家畜體重(kg)。

GI計算方法[32,34]：

式中：GI——粗飼料分級指數(MJ);

ME——粗飼料代謝能(MJ/kg);

CP(%DM)——粗蛋白質占干物質的百分比(%)。

因該地區青貯玉米生產主要用于飼養乳牛,可使用凈能(NE)替代 ME,在奶牛上使用泌乳凈能(NEL)替代。

青貯玉米(全株)NEL的估測：

NEL(MJ/kg)=104.4-1.24ADF。

1.4 數據分析

原始數據由 Excel 2003整理,整理后的試驗數據采用 SPSS 16.0 General Linear M odel模塊進行方差分析和主效應分析;方差齊性時采用最小顯著性差異法(LSD),方差不齊時采用Tamhane's T2法進行多重比較。

2 結果與分析

2.1 不同施肥處理對青貯玉米營養物質含量的影響

CP是牧草中含氮物質的總和,是決定牧草營養品質的重要指標。CA是無機物質的總稱,在動物機體代謝中也發揮重要作用。EE富含熱能,是提供能量的重要物質,也是決定飼料營養價值高低的重要物質[35]。洗滌纖維指植物性飼料經洗滌劑分解后剩余的殘渣,洗滌纖維含量越多,牲畜吸收的營養成分越少。不同施肥處理對青貯玉米營養物質含量影響見表 2。

由表 2可知,追施氮肥(C1)處理下,青貯玉米的 CP、CA、EE含量高于不追施氮肥(C2)處理下的含量,且差異顯著(P＜0.05)。C1處理下的ADF、NDF含量和 C2處理下的 ADF、NDF含量沒有顯著差異(P＞0.05)。

底肥對青貯玉米營養成分含量的效應檢驗結果表明,底肥對青貯玉米營養成分含量影響顯著(P＜0.05)。其中,以基施牛糞肥 50 000 kg/hm2,即 A 2處理下 CP含量最高,基施無機復合肥,即A 3處理下的 CP含量最低;基施牛糞肥25 000 kg/hm2,即 A 1處理下 EE、CA含量最高,A 3處理下 EE、A 2處理下的 CA含量最低;A 1處理下 ADF含量最低,A 3處理下的 ADF含量最高;A 2處理下 NDF含量最低,A 3處理下 NDF含量最高。

種肥也顯著影響青貯玉米營養成分含量水平(P＜0.05),其中,以 B 2處理下的 CP、CA含量最高,B4處理下的 EE含量最高,B 4處理下的 ADF含量最低,B 2處理下 NDF含量最低。

各因素互作對青貯玉米營養成分的效應檢驗結果表明,A、B互作,A、C互作,以及 A、B、C互作顯著影響 CP含量(P＜0.05);B、C互作以及 A、B、C互作顯著影響 CA含量(P＜0.05);A、B互作顯著影響 EE、ADF、NDF含量(P＜0.05)。

2.2 不同施肥處理對青貯玉米 RFV和 GI的影響

粗飼料的品質包括兩方面內容：一是粗飼料本身質量的好壞,即其養分含量的高低;二是動物對粗飼料的采食和利用。科學評定粗飼料營養價值的技術應將牧草因素及動物因素綜合加以考慮,才能對該種粗飼料進行準確的評價,從而對其進行合理利用[32]。在粗飼料評定上,有營養指數(nutritive value index,NVI)、可消化能進食量(digestible energy intake,DEI)、質量指數 (quality index,QI)、RFV、粗飼料相對質量 (relative forage quality,RFQ)等[36]。本研究采用了應用較多的RFV以及盧德勛[34]提出的 GI對不同肥料處理下的青貯玉米飼用價值進行了比較。

表 2 底肥、種肥、追肥處理對青貯玉米營養物質含量的影響Tab le 2 Effects of base fertilizer,seedmanure and topdressing on nutrient contents ofmaize silage %

RFV是美國飼草和草原理事會下屬的干草市場特別工作組于 1978年提出的,是目前美國唯一廣泛使用的粗飼料質量評定指數,其定義為相對于 1種特定標準粗飼料(盛花期苜蓿),某種粗飼料的可消化干物質的采食量。GI把影響粗飼料品質的兩大因素：粗蛋白質和纖維物質指標進行綜合,同時把動物對該種粗飼料的隨意采食量作為一個主要評定指標,全面、系統綜合地反映粗飼料在動物生產中的實際營養價值[32]。

不同施肥水平下,青貯玉米的 RFV和 GI見表3。主效應分析及多重比較分析結果見表 4。結果表明,底肥、種肥和追肥均顯著影響 RFV和 GI(P＜0.05)。 A、B互作,A、C互作,B、C互作,A、B、C互作均對青貯玉米的 GI均有顯著影響(P＜0.05)。對于 RFV,只有 A、B互作顯著影響 RFV(P＜0.05),其他因素之間的互作對 RFV沒有顯著影響(P＞0.05)。

表 3 底肥、種肥、追肥處理對青貯玉米 RFV和 G I的影響Tab le 3 Effects of base fertilizer,seed manure and topd ressing on RFV and GIofmaize silage

對于 RFV而言,A 2B1(B 2)C1處理組合的RFV值最高,A 2B1C1下的 RFV為 112.39,A 2B2C1下的 RFV為 109.31,RFV分級均為 2級。對于 GI而言,A 2B2C1處理組合的 GI最高(31.13),GI分級為 2級。

3 討 論

氮素是影響玉米產量和品質的重要礦質元素,氮素供應水平顯著影響葉綠素含量和光合作用速率,進而影響生物產量[37-38]。施用的時期分為基施[39-40]和追施[41],不同的氮肥施用時期均會影響青貯玉米的產量[42]及飼用品質[43-44]。盆栽試驗[2,45-46]的研究結果也表明氮肥對整株玉米飼用品質有影響。

普遍認為青貯玉米應條施 150～300 kg/hm2氮肥,可以獲得較高的產量和品質。一般在玉米生長期的苗期、拔節期和吐絲期追肥,也有人認為在拔節期和吐絲期追肥即可獲得高產[30]。

本試驗只設置了 2個氮素水平,施用方法為追施,分別為追肥尿素 300 kg/hm2和不追肥,沒有對氮肥的施用方法進行研究,而追施的水平也只有 2個,最佳追施水平仍需進一步試驗。

關于鋅肥,大多通過葉面噴施,施用量一般為0.5～1.0 kg/hm2或土壤施肥 10～20 kg/hm2。在這個施用水平下,青貯玉米干物質產量顯著增加[47-48]。青貯玉米四葉期葉面噴施磷和鋅,可顯著提高收獲時青貯玉米淀粉含量[49]。本試驗把鋅肥作為種肥進行試驗,結果表明,鋅肥顯著影響青貯玉米的營養品質和飼料價值。

表 4 底肥、種肥、追肥處理對青貯玉米RFV和G I影響的主效應檢驗Table 4 Main effectanalysis of base fertilizer,seed manure and topdressing on RFV and GIof maize silage

畜禽糞肥經過腐熟后得到的有機肥仍具有其獨特的優勢：養分齊全,促進作物增產增收;禽畜糞尿有機肥由于含有豐富的有機質,可以全面為作物提供氮、磷、鉀及多種中微量元素,大幅提高農產品的品質;可以有效改善土壤理化性狀,疏松土壤,增強土壤透氣性,大幅提高地力;生物有機肥成分中含有如固氮菌、解磷菌、解鉀菌等,施用后可轉化土壤中的營養物質為作物所用,不斷給作物供應養分;畜糞尿有機肥的施用會使大量有益活性菌迅速繁殖,可有效抑制有害微生物的生長,同時產生多種酶,促進作物健壯生長,增強作物的抗逆和抗病蟲害能力,減少農藥施用量,緩解連作障礙;改善地力,推動循環農業發展,大量有益活性菌直接參與土壤物質和能量轉化、腐殖質形成和分解等過程,對土壤團粒結構起到膠粘作用,有效改善土壤物理性狀,增強土壤的透氣、保水、保肥能力,防止土壤板結和酸化,培肥地力,提高肥料利用率,降低施肥成本,使土地實現良性循環。化肥養分含量高,肥效快,但持續時間短,養分單一,糞肥正好相反。糞肥與化肥混用可取長補短,滿足作物各個生長期對養分的需要[50]。本試驗研究結果也表明,基施廄肥,配施種肥和追肥能顯著提高青貯玉米的飼用品質和飼料價值。

Tilm an等[51]研究指出,提高養分利用效率可以通過從時間和空間上協調植物的營養需要和土壤的供肥作用實現。本研究結果表明,輔助施用種肥可以提高青貯玉米的營養品質和飼用價值,但過高種肥反而降低了青貯玉米的營養品質。追肥促進青貯玉米營養品質的效果較好,但追肥肥效持續時間較短,應當注意追肥施用的最佳時間。

青貯玉米生產中,普遍存在大水大肥、重基肥輕追肥的傳統水肥管理方式,這不僅不能有效提高玉米產量,而且極易造成環境污染。本研究結果表明,施用廄肥的青貯玉米營養品質和飼料價值高于底肥為復合肥的處理。傳統施肥方式以基肥為主,為保證作物后期養分需要,必定要施用大量肥料,否則極易造成后期脫肥。而玉米早期需要養分數量少,根系吸收弱,大量施用基肥不能被及時充分吸收利用而損失,一方面造成肥料利用效率低,另一方面造成巨大的環境壓力。廄肥發揮肥效需要一定的時間,在以種植青貯玉米作為飼養家畜飼料的地區,廄肥資源豐富,可以用廄肥替代復合肥作為底肥,既有利于青貯玉米的生長,又充分利用了資源,還有助于減輕環境污染。

4 結 論

①青貯玉米養分含量在不同底肥、種肥和追肥水平及組合下存在顯著性差異。A 2B2C1組合下的 CP含量最高,A 1B 2C1組合下的 CA含量最高,A 1B4C1組合下的 EE含量最高,A 1(A 2)B4(B1)C1組合下的 NDF、ADF含量最低。

②底肥、種肥和追肥水平顯著影響 RFV和GI。A 2B1(B2)C1組合下的 RFV最高,RFV分級為 2級,A 2B 1C1下的 RFV為 112.39,A2B2C1下的 RFV為 109.31。A 2B2C1組合下的 GI最高(31.13),GI分級為 2級。

③本試驗條件下,基施 50 000 kg/hm2的牛糞廄肥,15 kg/hm2ZnSO4?6H2O拌種,播后 25 d追施尿素 300 kg/hm2,青貯玉米的飼用價值和飼料營養品質最高。

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