引用本文
胡敏, 魏全全, 任涛, 周广生, 余陵峰, 鲁剑巍. 刈割后氮肥施用对饲料油菜地上部产量及品质的影响. 草业科学, 2017,34(10):2124-2129
Hu Min, Wei Quan-quan, Ren Tao, Zhou Guang-sheng, Yu Ling-feng, Lu Jian-wei. Effect of nitrogen application on biomass yield and quality of forage rape after clipping. Pratacultural Science,2017,34(10): 2124-2129  
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刈割后氮肥施用对饲料油菜地上部产量及品质的影响
胡敏1, 魏全全1, 任涛1, 周广生2, 余陵峰3, 鲁剑巍1
1.华中农业大学资源与环境学院/农业部长江中下游耕地保育重点实验室,湖北 武汉 430070
2.华中农业大学植物科学技术学院,湖北 武汉 430070
3湖北省畜禽育种中心,湖北 武汉 430070
通信作者：鲁剑巍(1967-),男,湖北武穴人,教授,博导,博士,主要从事作物养分管理技术研究工作。E-mail:[email protected]

第一作者:胡敏(1990-),女,湖北十堰人,在读硕士生,主要从事作物养分管理与土壤肥力研究。E-mail:[email protected]

收稿日期: 2017-04-21
基金项目: 国家油菜产业技术体系建设专项(CARS-13)
摘要

为进一步在湖北地区冬闲田推广饲料油菜( Brassica campestris)的种植,以饲料油菜1315为试验材料,在湖北省冬闲田研究刈割后氮肥施用对饲料油菜地上部产量及品质的影响。结果表明,第1次刈割后,施用氮肥能显著增加饲料油菜地上部产量( P<0.05),与不施氮肥处理(N0)相比,施用17.25 kg·hm-2(N1)和34.5 kg·hm-2(N2)饲料油菜干草产量分别增加了50.0%和75.0%,粗灰分产量分别提高了45.7%和53.2%,粗纤维产量分别提高了50.7%和90.4%,粗蛋白产量分别提高了84.5%和159.3%,粗脂肪产量分别提高了53.9%和83.8%,可溶性糖产量分别提高了64.7%和68.5%,提升了饲料油菜的生产水平。综合考虑,在湖北地区冬闲田种植饲料油菜,为了提高油菜产量和品质,建议在第1次刈割后追施30 kg·hm-2。

关键词: 氮肥用量; 冬闲田; 干草产量; 粗灰分; 粗纤维; 粗蛋白; 可溶性糖
中图分类号:S816.15 文献标志码:A 文章编号:1001-0629(2017)10-2124-06 doi: 10.11829/j.issn.1001-0629.2017-0038
Effect of nitrogen application on biomass yield and quality of forage rape after clipping
Hu Min1, Wei Quan-quan1, Ren Tao1, Zhou Guang-sheng2, Yu Ling-feng3, Lu Jian-wei1
1.College of Resources and Environment, Huazhong Agricultural University/Key Laboratory of Arable Land Conservation in the Middle and Lower Reaches of Yangtse River, Ministry of Agriculture, Wuhan 430070, Hubei, China
2.College of Plant Science and Technology, Huazhong Agricultural University, Wuhan 430070, Hubei, China
3.Animal & Domestic Breeding Center of Hubei Province, Wuhan 430070, Hubei, China;
Corresponding author: Lu Jian-wei E-mail:[email protected]
Abstract

Using 1315 plants as testing material, a field trial was conducted to study the effect of nitrogen fertiliser application on biomass yield and quality of forage rapeseed after clipping, with the ultimate aim of providing a theoretical reference for its cultivation in fallow fields of Hubei Province during winter. The results showed that after the first clipping, nitrogen fertiliser could significantly increase the biomass yield. Compared with that of the nitrogen-free control (N0), the dry weight of rape increased by 50.0% and 75.0% under N1(17.25 kg·ha-1) and N2(34.5 kg·ha-1) treatments, respectively, than that in N0. Simultaneously, the crude ash yield increased by 45.7% and 53.2%, the cellulose yield by 50.7% and 90.4%, the protein yield by 84.5% and 159.3%, the crude fat yield by 53.9% and 83.8%, and the soluble sugar yield by 64.7% and 68.5%, in the N1 and N2 treatments, respectively, than in N0. These indicated that rapeseed feed production was increased by nitrogen fertiliser application. After the first clipping, topdressing 30 kg·ha-1 is recommended for improving the yield and quality of rapeseed in the forage rapeseed test planting area.

Keyword: nitrogen application rate; winter fallow fields; dry yield; crude ash; crude fibre; crude protein; soluble sugar

随着我国农村劳动力的转移以及经济结构的调整, 南方冬闲田的面积呈现不断增加的态势[1], 如何合理及高效利用冬闲田对于保证我国农业的可持续发展具有重要意义。饲料油菜(Brassica campestris)具有生长快、饲用效果好、产量高、技术简便、易于推广等特点, 已成为有效开发冬闲田的一项新技术[2]。一方面它可以充分利用农田空闲的地、热、水等资源, 有效增加土壤覆盖面积, 减少风蚀和水蚀, 增加土壤肥力[3]; 另一方面, 可以丰富农区饲草种类, 为畜牧业发展提供优质草料, 开辟种植业与畜牧业有机结合的新途径[2, 4]。与多年生黑麦草(Lolium perenne)相比, 饲料油菜具有较高的代谢能和粗蛋白含量, 较低的中性洗涤纤维含量[5]。双低油菜的营养化学类型与豆科饲草同属N型, 枝叶嫩绿, 适口性好, 是优良的饲草[6]。麦收后复种饲料油菜能显著或极显著地提高土壤过氧化氢酶、纤维素酶、酸性磷酸酶和脲酶的活性[7], 提高耕层土壤水稳性团聚体, 改善土壤颗粒组成状况[8]。在新疆北疆地区, 麦茬后适当密植能极显著提高复播饲料油菜的鲜草产量[9]。在甘肃武威地区, 增施氮肥能明显提高或改善复种油菜株高, 有利于油菜干物质积累和群体形态结构建成, 达到适时丰产[10]。

牧草管理和利用的重要手段之一是适宜的刈割方式。采用适宜的刈割方式, 能够提高牧草产草量, 促进其再生与分蘖, 改善营养价值[11]。近年来, 我国关于饲料油菜的研究多集中于种植技术、生态保护、营养特性和饲用价值等方面[12], 而缺乏其刈割后施肥管理方面的研究报道。因此, 本研究以饲料油菜新品种1315为试验材料, 通过田间试验探讨刈割后氮肥施用对饲料油菜地上部产量和品质的影响, 明确其刈割后采用追施氮肥措施的可行性和必要性, 以期为饲料油菜刈割后的氮肥管理方式及进一步推广饲料油菜的种植技术提供理论参考。

1 材料与方法
1.1 试验材料

试验于2014年10月21日至2015年4月1日在湖北省仙桃市沙湖镇仙桃市畜禽良种场进行。试验田块土壤为水稻土, 基本理化性质如下, pH 6.50, 有机质19.2 g· kg-1, 全氮1.23 g· kg-1, 碱解氮 145.1 mg· kg-1, 有效磷12.0 mg· kg-1, 速效钾221.0 mg· kg-1。供试冬油菜品种为华中农业大学培育的饲料油菜1315。

1.2 试验设计

整个试验示范区域共播种饲料油菜面积3.3 hm2, 种植方式为直播种植, 采用“ 黄鹤” 牌油菜精量播种机播种, 播种量为4.5 kg· hm-2, 2014年10月21日施用复合肥(15-15-15)作为基肥, 用量为750 kg· hm-2(N:112.5 kg· hm-2, P2O5:112.5 kg· hm-2, K2O:112.5), 越冬期(2014年12月28日)追施尿素(N 46%)225 kg· hm-2(纯N 103.5 kg N· hm-2)。于2015年3月1日选择其中一块长势相对一致的田块开展进一步试验研究, 具体试验设计如下:在示范田块中间选择9个小区(长5 m、宽2 m)长势一致的油菜, 将其分为3组, 在2015年3月8日进行第1次刈割, 留茬高度为10 cm, 刈割后, 分别设置3个不同氮肥用量(以纯N计)处理: N0, 不施氮肥处理; N1, 17.25 kg· hm-2; N2, 34.5 kg· hm-2, 氮肥品种为尿素, 每个处理3次重复, 随机区组排列, 并于4月1日进行第2次齐地刈割, 收获全部鲜草。除施肥措施不同外, 其它田间管理和试验进程均采用当地农业技术推广中心部门所推荐的技术。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 地上部产量 取上述各时期各小区3个有代表性的样方(3 m× 2 m)收获冬油菜植株, 105 ℃下杀青30 min, 然后在65 ℃条件下恒温干燥48 h至恒重, 记录干重。

1.3.2 植株品质指标 取上述各时期各小区3个有代表性的样方(0.6 m× 0.6 m)收获冬油菜植株, 105 ℃下杀青30 min, 然后在65 ℃条件下恒温干燥48 h至恒重, 干燥样品制样后保存留作品质指标测定。粗灰分含量采用直接灰化法测定[13], 粗纤维含量采用酸-消煮法测定[13], 粗蛋白含量采用凯氏定氮法测定[13], 粗脂肪含量采用索氏提取法测定[13], 可溶性糖采用蒽酮比色法测定[14], 淀粉采用蒽酮硫酸法测定[14]。

1.4 数据处理与分析

所有试验数据采用MS Excel 2003软件进行计算处理, 其中对油菜品质数据采用OriginPro 8.5软件绘图, 并对饲料油菜第2次刈割后的鲜重、干重、品质及粗灰分、粗纤维、粗蛋白、粗脂肪、可溶性糖和淀粉的产量采用最小显著差数法(LSD)进行差异显著性分析。

2 结果与分析
2.1 刈割后氮肥施用对油菜地上部产量的影响

刈割后施用氮肥能明显促进油菜的生长, 从第2次刈割的产量来看(表1), 随着氮肥用量的增加, 饲料油菜地上部产量逐渐增加, 与N0处理相比, N1和N2处理饲料油菜的鲜重、干重分别增加了43.5%、50.0%和79.7%、75.0%。尽管饲料油菜前期的长势较差, 但施用氮肥后油菜的生长得到了明显改善, N1和N2处理的鲜重总产量达到46.5和51.5 t· hm-2。

表1 刈割后氮肥施用对饲料油菜地上部产量的影响 Table 1 The effect of nitrogen fertiliser application on forage rapeseed yield after clipping
2.2 刈割后氮肥施用对油菜品质的影响

氮肥施用后对饲料油菜的粗纤维、粗脂肪、可溶性糖和淀粉的含量影响不大, N0、N1和N2处理间没有显著差异(P> 0.05)(图1)。但饲料油菜粗蛋白含量随着氮肥用量的增加呈现递增的趋势, 施氮处理的粗蛋白含量显著高于N0处理(P< 0.05), 而N1和N2处理间差异不显著。与第1次刈割相比, 第2次刈割的粗灰分含量有所增加, 而可溶性糖的含量则呈降低趋势, 粗纤维、粗脂肪和淀粉的含量两次刈割的差异不大, 施用氮肥提高了第2次刈割的粗蛋白含量。

图1 刈割后氮肥施用对油菜品质的影响Fig. 1 Effect of nitrogen fertiliser application on quality of forage rapeseed after clipping

2.3 刈割后氮肥施用对油菜品质指标产量的影响

从粗灰分、粗纤维、粗蛋白、粗脂肪、可溶性糖、淀粉的产量来看(表2), 氮肥施用均能显著提高油菜各营养成分的产量(P< 0.05)。与N0处理相比, N1和N2处理粗灰分产量增加了45.7%和53.2%(P< 0.05), 粗纤维产量增加了50.7%和90.4%(P< 0.05), 粗蛋白产量增加了84.5%和159.3%(P< 0.05), 粗脂肪产量增加了53.9%和83.8%(P< 0.05), 可溶性糖产量增加了64.7%和68.5%(P< 0.05), 淀粉产量增加了56.4%和63.6%(P< 0.05)。

表2 刈割后氮肥施用对饲料油菜品质指标产量的影响 Table 2 The effect of nitrogen fertiliser application on quality indices of forage rapeseed yield after clipping
3 讨论

氮素是牧草产量和品质形成的关键要素之一, 其主要作用是提高生物总量和经济产量, 改善营养品质[15]。饲料油菜是一种优质的饲草来源[6], 其需肥量较大, 尤其对氮肥需求较多。一般对于作物高产优质的需求而言, 土壤中供应的氮素很难满足。基于此, 采用施肥对土壤中氮素含量加以补充的方法是提高作物产量, 优化品质的有效途径。因此, 本研究以刈割后饲料油菜为研究对象, 分析刈割后追施尿素对饲料油菜地上部产量和品质的影响。结果表明, 在第1次刈割后, 与不施氮处理相比, 施用氮肥可以明显提高第2次刈割饲料油菜的产量。这与在南方红壤丘陵区的[16]研究结果类似, 在最高限度内, 随着氮肥用量的增加, 油菜产量也随之提高, 但当氮肥用量超过最高限度后, 油菜的增产效果不再显著, 甚至出现减产趋势。这说明, 适宜的氮肥用量在促进作物进行营养生长的同时也促进了其生殖生长, 但不合理的施用氮肥(过量施用)会过度促进营养生长, 使其生长过于旺盛, 从而抑制生殖生长的进行, 最终导致作物产量的减少[17]。与前人研究不同的是, 本研究由于氮肥设置梯度有限, 还未达到氮肥过量施用导致油菜减产的阈值, 所以随着氮肥用量的增加油菜产量呈递增趋势, 在后续试验开展中会进一步设置不同氮肥用量梯度, 监测刈割后油菜生长所需的最佳氮肥用量。

牧草的营养价值主要取决于饲用部分所含营养成分的种类和数量[18]。牧草营养价值的重要指标是粗纤维和蛋白质含量, 因而改善牧草品质, 提高其营养价值的主要内容是使牧草的粗蛋白含量提高, 并且同时降低其粗纤维含量[19]。本研究表明, 随着氮肥用量的增加, 饲料油菜粗蛋白含量呈现逐渐增加的趋势, 这与前人的研究结果一致[20]。氮肥的施用能有效增加牧草的粗蛋白含量, 主要是因为氮是形成蛋白质的基本元素之一, 因此, 氮素供应较多可增加粗蛋白含量。研究表明, 施氮可减少牧草粗纤维含量, 提高饲草的适口性, 如, 狼尾草属的Pennisetum flaccidum的中性洗涤纤维浓度随着施氮量增加呈线性下降趋势, 且其纤维素、半纤维和酸性洗漆纤维的浓度也显著下降[21]。但车敦仁等[22]研究认为, 粗纤维含量与氮肥施用无明显关联。本研究结果与车敦仁等[22]研究相同, 饲料油菜粗纤维含量随着氮肥的施用, 并没有出现显著差异, 这可能与氮肥品种、牧草种类及土壤地力、区域不同有关。从研究结果还可以看出, 氮肥的施用能够提高饲料油菜粗灰分、淀粉含量, 降低可溶性糖含量, 这与前人研究结果[23, 24]基本一致。施氮可显著影响牧草的品质, 主要是由于氮素形态对牧草的代谢、光合作用及根系吸收利用方式产生了影响[24]。

本研究只探讨了刈割后氮肥管理对饲料油菜地上部产量及品质的影响, 许多研究表明[25, 26], 刈割次数、刈割时期、留茬高度和氮肥形态也显著影响牧草产量和品质。因此, 在以后的研究中要进一步探讨不同刈割次数、刈割时期、留茬高度、氮肥用量梯度及形态对饲料油菜生长规律、再生性及产量和品质的影响, 并进一步探讨其产生变化的机理研究, 以期为湖北地区饲料油菜氮肥管理调控及种植技术的大面积推广应用提供理论依据和技术支撑。

4 结论

在第1次刈割后, 施用氮肥可以显著提高第2次刈割饲料油菜地上部产量和品质, 增加饲料油菜粗蛋白含量和粗灰分、粗纤维、粗蛋白、粗脂肪、可溶性糖及淀粉产量, 综合考虑, 在湖北仙桃市, 建议在第1次刈割后追施氮肥(以纯N计)30 kg· hm-2。

The authors have declared that no competing interests exist.

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