適量氮肥對吉林西部人工建植羊草草原的種子產能與牧草品質影響的研究

才源 李子勇 于新海 張春艷 吳海英 成文革

(吉林省生物研究所，吉林 長春 130012)

吉林省西部地區地處北半球的中緯度地帶和歐亞大陸的東部，是接近亞寒帶的最北部的溫帶地區，屬于大陸性季風氣候，年降水量在400mm左右，經常出現季節性干旱。近些年來，隨著人類活動的頻繁干擾以及自然環境的不斷演變，使該區域的生態環境出現惡化，草原退化面積加劇，退化面積逐年增加[1-4]。退化區域草原的產草量不但銳減，牧草的營養價值也急速下降[5-7]，伴隨著退化的加劇，土壤的沙化與鹽堿化也相應出現[8,9]，使該區域的生態環境進一步惡化。

針對草原退化的問題，我國從20世紀80年代初就開始實施草原治理工作，到目前為止，先后在黑龍江、吉林西部、內蒙古、青海、寧夏、新疆等地紛紛建植了大量的人工羊草草地[10,11]。由于優質牧草種子的缺口較大，制約了草原退化的治理工作，因此如何提高優質牧草種子的產量，成為目前面對的新的問題與研究方向。

1 材料與方法

1.1 試驗區自然情況

試驗地點在吉林西部的乾安縣安字鎮渭字村，該地區地處E124°02′，N45°01′，年平均氣溫在4.4～4.8℃，日照時間2867.6h，無霜期平均145.3d，年平均降水量421.4mm。

2020年在安字鎮渭字村附近新建植的羊草草原開展羊草種子產能調控試驗的研究。該草原是在退化草原的基礎上，于2019年5月下旬開始實施重新建植工作，在建植前對該試驗區域進行2次旋耕并整平，在2019年5月30日進行播種，播種的品種為吉林省生物研究所自主培育的“吉生1號”羊草，播種量為15kg·hm-2，行距在60cm左右，播種結束后利用鎮壓器進行鎮壓作業，鎮壓結束后，進行噴灌補水，保證出苗。

1.2 研究方法

1.2.1 試驗設計

試驗采用隨機區組設計，本試驗共5種處理，3次重復，共計15個小區，每個小區面積為2000m2(50m×40m)。

施入的肥料為尿素(N≥46%)，施肥量設5個梯度，分別為0kg·hm-2、135kg·hm-2、195kg·hm-2、255kg·hm-2、315kg·hm-2。春秋各施入1次，每次施入量為總施入量的1/2，分別為0kg·hm-2、67.5kg·hm-2、97.5kg·hm-2、127.5kg·hm-2、157.5kg·hm-2。

1.2.2 調查、測定項目

在7月中旬，每個小區隨機選取3個1m×1m樣方進行羊草分蘗植株的數量的統計；在每個樣方中選取有代表性的20株測量株高及穗高；在選取的樣方中分蘗植株數測定完畢后，進行刈割，并測定抽穗植株的數量；在每個樣方的抽穗植株中隨機選取10株，進行穗長、小穗數/穗、小穗花數、穗粒數的測定；將每個樣方收獲的羊草自然風干后脫粒、清選、稱重，計算單位面積種子產量(kg·hm-2)；測產獲得的各小區種子風干、脫粒、清選后，隨機挑選1000粒種子稱重，重復3次，計算千粒重；本試驗采用5點式取樣法測定產草量，折算每公頃產量；在9月初收獲前取樣，每個小區取5點，將5點所取樣品進行混合、曬干、打捆，進行水分、粗蛋白、粗脂肪的測定。

1.2.3 統計分析

采用Excel和SPSS數據處理系統進行單因素方差分析，對各處理的結果以平均數±標準誤的形式進行標示。

2 結果與分析

2.1 不同施肥處理對羊草種子產量及相關因子變化的影響

2.1.1 羊草分蘗數的變化情況

從圖1可以看出，施入氮肥后，試驗區域內羊草的分蘗數都有顯著提高(P<0.05)，提高比例在33.4%～55.4%，分蘗數與N肥的施入量呈正相關。

圖1 不同處理分蘗數的變化情況

2.1.2 羊草抽穗數與抽穗率

從圖2可以看出，施入氮肥的4個處理的抽穗數提高不夠明顯，N1、N2與CK的抽穗數相比無顯著性差異(P>0.05)，只有N3與N4的抽穗數與CK相比達到顯著水平(P<0.05)。圖3中所有4個施肥處理的抽穗率比CK都有所下降，這是由于施入氮肥，在增加抽穗數的同時也增加了分蘗數，且增加的分蘗數遠遠大于增加的抽穗數，從而使抽穗率整體下降。

圖3 不同處理羊草抽穗率的變化情況

2.1.3 穗長的變化情況

如圖4所示，施用肥料后各個處理的穗長都有所增長(P<0.05)，N1、N2、N3、N4的穗長比CK增加22.2%、30.0%、38.9%、41.5%，但是N2、N3、N4間無顯著差異(P>0.05)。

圖4 不同處理羊草穗長的變化情況

2.1.4 小穗數與小花數的變化情況

如圖5所示，羊草的小穗數整體上沒有太大的變化，但是每小穗的小花數變化明顯，整體上與N肥的施入量呈正相關，除了N1外，其它3個處理的每小穗的小花數與CK相比均有顯著的提高(P<0.05)。

圖5 不同處理羊草小穗數變化情況

圖6 不同處理羊草小花數的變化情況

2.1.5 結實粒數與結實率的變化情況

從圖7可以看出，4個施肥處理的結實粒數與CK相比均有顯著提高(P<0.05)，平均結實粒數為28.5粒，遠高于CK的20.8粒，但是4個施肥處理間，結實粒數無顯著差異(P>0.05)。從結實率上來看，N1的結實率最高為33.5%，其它4個處理結實率在22.6%～28.7%。

圖7 不同處理羊草結實粒數的變化情況

圖8 不同處理羊草結實率的變化情況

2.1.6 千粒重的變化情況

千粒重是評價牧草種子產量的重要指標之一。從圖9可以看出，5個處理中羊草種子千粒重的變化不大，均在2.1～2.3g，且5個處理間無顯著性差異(P>0.05)。

圖9 不同處理羊草種子千粒重的變化情況

2.1.7 產種量的變化情況

從圖10可以看出，除了N1處理外，其它3個施肥處理的種子產量與CK相比均有顯著性的提高(P<0.05)，其中N3處理與N4處理種子產量最高，分別比CK提高75.9%和71.3%。

圖10 不同處理羊草產種量的變化情況

2.2 不同施肥處理對羊草產量及相關性狀的影響

2.2.1 羊草株高的變化情況

從圖11可以看出，4個處理的株高均顯著高于CK(P<0.05)，4個處理的整體株高的平均值為71.4cm，比對照高了15.4cm。N4的株高平均值最高達到79.3cm，比對照高出23.3cm。

圖11 不同處理羊草株高的變化情況

2.2.2 羊草穗高的變化情況

從圖12可以看出，4個處理的穗高均顯著高于CK(P<0.05)，4個處理的整體株高的平均值為57.1cm，比對照高了11.1cm。處理3與處理4的株高平均值最高分別為58.6cm和61.7cm，但通過分析，2個處理間不存在顯著性差異(P>0.05)。

圖12 不同處理羊草穗高的變化情況

2.2.3 羊草產草量的變化情況

從圖13可以看出，4個施肥處理的產草量均顯著高于CK(P<0.05)，4個施肥處理的產草量平均值為2185kg·hm-2，產草量比CK高出900kg·hm-2以上。N4處理的產草量最高為2436.6kg·hm-2，比CK提高97.6%。

圖13 不同處理羊草產草量的變化情況

2.3 不同施肥處理對羊草基本營養成分變化情況的影響

2.3.1 粗蛋白的變化情況

粗蛋白含量是評價牧草品質好壞的重要指標之一。從圖14可以看出，4個施肥處理的粗蛋白含量均有顯著的提高，粗蛋白的平均含量達到12.0%，遠遠高于CK的9.1%，其中N3與N4提高得最多，分別比CK提高36.7%和40.2%，但兩者間無顯著差異。

圖14 不同處理羊草粗蛋白的變化情況

2.3.2 粗脂肪的變化情況

如圖15所示，4個處理粗脂肪的含量也都有顯著提高，其中N4處理的粗脂肪含量最高，達到2.45%。

圖15 不同處理羊草粗脂肪的變化情況

3 討論與結論

3.1 羊草種子產量及其相關因子的變化

羊草單位面積內的種子產量與羊草單位面積內的抽穗數、種子千粒重、單株結實粒數直接相關。從試驗結果來看，施肥后對羊草種子千粒重的影響不大，5個處理間無顯著性差異(P>0.05)，但對單株結實粒數的影響較大，結實粒數具有明顯的提高(P<0.05)，也使單位面積內的抽穗數略有增加。

從產種量的測產結果上看，與CK相比，除N1處理外，其它3個處理的產種量都有顯著的提高(P<0.05)。處理1的產種量提高得最少，比CK提高了26.8%，處理3、處理4的產種量提高得最多，分別比CK提高了75.9%和71.3%。

3.2 羊草產草量的變化情況

從試驗結果來看，羊草產草量隨著N肥投入的增加而增加，對羊草產量有明顯的促進作用，這與大多數研究結果相一致，4個施肥處理的產草量與CK相比均有顯著提高(P<0.05)，N3處理和N4處理羊草產量提高最多，分別達到2.32t·hm-2和2.43t·hm-2，雖然N4處理的產草量最高，但是與N3處理的產草量不存在顯著差異(P>0.05)。

3.3 羊草品質的變化

提高牧草粗蛋白與粗脂肪含量，降低纖維素含量是提高牧草營養價值、改善牧草品質的重要內容。已有的研究證實，適量施用氮肥能夠改善禾本科牧草的品質，使粗蛋白與粗脂肪含量增加，粗纖維含量降低，從而提高牧草的適口性和消化率。從本試驗結果看，粗蛋白與粗脂肪含量隨著肥料投入的提高而升高，呈顯著正相關。