水氮对麦后复种饲料油菜产量及品质的影响.docx

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1、水氮对麦后复种饲料油菜产量及品质的影响摘要：采用完全随机区组田间试验研究了水氮对麦后复种饲料油菜产量及品质的影响， 运用模糊相似优先比法分析了不同水氮处理下油菜产量及其4个典型饲料品质指标的变化特征。试验设置灌溉定额和施氮量2个因素：灌溉定额设置3 000 m3.hm-2 （低水） 、4 500 m3.hm-2 （中水） 和6 000 m3.hm-2 （高水） 3个水平；施氮量设置140.6kg （N） .hm-2 （低氮） 、187.5kg （N） .hm-2 （中氮） 和234.4kg （N） .hm-2 （高氮） 3个水平。研究结果表明：适宜的水氮供应对饲料油菜单株鲜重、干重、产量、品质

2、有显着的互作优势， 水氮供应量过量或者不足， 互作优势减弱。相同灌溉定额下饲料油菜单株鲜重、干重和产量随着施氮量的增加而提高；相同施氮条件下， 随着灌水量的增加单株鲜重、干重和产量逐渐提高；提高灌溉定额的增产效应优于增氮， 高水+中氮处理较低水+低氮处理产量提高86.90%.施氮量和水氮互作显着影响饲料油菜品质， 中水中氮处理粗蛋白含量较高水高氮处理提高36.91%.中水低氮处理中性洗涤纤维含量最低， 为32.66%, 显着低于高水高氮处理；而高水低氮处理酸性洗涤纤维含量最低， 为24.74%, 较高水高氮处理低16.49%.高水高氮处理的粗脂肪含量最高 （1.45%） .综合考虑产量与品质，

3、 新疆南部地区饲料油菜适宜的水氮措施为中水高氮6 000 m3.hm-2, 187.5 kg （N） .hm-2.关键词：水氮； 麦后复种； 饲料油菜； 产量； 品质；我国畜牧业生产核心区逐渐由草原牧业向农区养殖扩展， 种植结构也从食粮型向稳粮增草方向发展。草食牲畜数量激增， 对优质饲草饲料的需求逐年加大1, 因此在稳定粮食种植面积的同时， 提高复种型饲草作物产量与品质， 是传统放牧向现代养殖发展的必要条件。油菜 （Brassica rapa） 植株生长速度较快、植株产量较高， 可作为饲草和绿肥， 对农业的持续健康发展起着非常重要的作用2,3,4.饲料油菜耐寒性较强， 茎叶营养含量丰富， 品质

4、好5, 饲喂牛羊效果较好6, 可在冬季与早春弥补饲料缺口7;且种植成本低， 效益高8, 还能够降低水土流失、温室效应和改善生态环境9.饲料油菜已成为新的饲料种类， 确立适宜于麦后复种饲料油菜灌溉施肥管理模式， 对农区畜牧业发展具有重要意义。新疆南部地区现有冬小麦 （Triticum aestivum） 种植面积87万hm2, 冬小麦收获后有23个月的休闲期， 灌水充足、光热资源丰富， 发展麦后复种饲草潜力巨大。在作物栽培管理中， 水和氮肥投入是影响作物生物量和经济产量的两个重要因子；增施氮肥能增加油菜根、茎、叶、角果等器官的重量， 特别对促进花期和抽薹期的干物质积累最为显着10.灌水量与施氮量

5、对油菜叶片数、叶面积与产量均有较大影响， 这些指标均随灌水量的增加而增加， 随施氮量的增加呈抛物线趋势11.增施氮肥能显着提高复种饲料油菜地上生物产量及其日生长量， 并随施氮量的增加而不断提高， 株高、叶面积指数以及群体生长优势明显突出12.上述研究多集中在油菜作为油料作物的菜籽产量及品质方面， 而作为饲料， 其经济产量由籽粒转变为茎秆生物量， 品质也从籽粒含油率转变为茎秆蛋白质、脂肪和中、酸性洗涤纤维等指标。但目前关于灌溉施肥对饲料油菜茎秆生物量及其饲草品质的影响研究较少， 对麦后复种饲料油菜水肥调控技术的研究鲜有报道13,14,15.本文采用完全随机区组小区试验方法， 研究了水氮对新疆南部

6、麦后复种饲料油菜生物量及饲草关键品质指标的影响， 为提高饲料油菜产量、改善品质及提高水氮利用率， 以及科学制定适宜当地麦后复种饲料油菜高效节水节肥生产技术提供理论基础。1 材料与方法1.1 试验区概况试验于2017年的7-10月在新疆农业科学院拜城试验站 （81°54.74′E, 41°47.70′N） 进行， 海拔1 216 m, 年均气温7.6。对拜城多年气象数据统计分析结果显示， 拜城7-9月份≥10积温2 8002 950， 完全满足复种油菜种植需要。试验前茬小麦6月20日收获， 随即采集耕层020 cm土壤样品， 测试理化性质如下：有机质

7、8.1 mg.kg-1、速效磷19.6 mg.kg-1、速效钾130 mg.kg-1、碱解氮43.2 mg.kg-1、pH为7.7.土壤类型灌耕棕漠土。灌溉水源为高山冰雪消融汇集的卡普斯浪河水， 6-8月径流量占全年的50%以上， 灌溉水源充足。1.2 试验材料饲料油菜品种为华中农业大学选育的一年生专用饲用油菜品种饲油2号.试验用肥料氮肥：尿素 （含N 46.4%） ;磷肥：重过磷酸钙 （含P2O5 44%） .1.3 试验设计及实施于2017年7月3日统一全田灌水1 500 m3.hm-2, 播前深翻平地后采用小麦条播机播种， 行距15 cm, 株距5 cm, 播种量为12 kg.hm-2.

8、生育期间防治跳甲1次， 9月26日收割。全生育期设置灌水定额和氮肥施用量两个自变量， 灌水定额水平分别为：低水3 000 m3.hm-2 （W1） 、中水4 500 m3.hm-2 （W2） 和高水6 000 m3.hm-2 （W3） , 3种施氮量水平：低肥140.6 kg （N） .hm-2 （F1） 、中肥187.5 kg （N） .hm-2 （F2） 和高肥234.4 kg （N） .hm-2 （F3） ;按照随机区组试验设计， 将水分和肥料2因素全组合获得9个处理 （W1F1、W1F2、W1F3、W2F1、W2F2、W2F3、W3F1、W3F2、W3F3） , 统一施磷量P2O516

9、8.75 kg.hm-2, 灌水和施肥分3次进行， 具体分配比例如下：7月7日占30%, 7月26日占40%, 8月15日占30%.采用漫灌和人工撒施施肥方式。为了消除小区之间水分和养分侧渗， 各小区间设1 m隔离带。每个处理重复3次， 共27个小区， 小区面积10 m4 m=40 m2.1.4 测定项目与方法1.4.1 饲料油菜单株生物量及产量的测定2017年9月26日刈割 （油菜盛花期） , 每个小区饲料油菜植株单独收获后， 称取每株饲料油菜的重量， 取平均数换算为单株鲜重；然后放入烘箱105杀青1 h, 75烘干， 再称取每株饲料油菜的单株干重。对每个小区饲料油菜称鲜重， 换算为单位公顷

10、生物量。1.4.2 饲料油菜品质的测定在饲料油菜的刈割期， 分别在每个小区的前、中、后部， 选择长势均匀的植株， 每个小区采集9株地上部植株， 装入取样袋， 带回实验室， 对每株鲜饲料油菜进行称重， 测得单株重量；然后放入烘箱105杀青1 h, 75烘干， 粉样后供饲料油菜品质的测定。粗蛋白含量采用凯氏定氮法测定， 粗蛋白含量等于全氮含量6.25;采用Van Soest分析法测定酸性洗涤纤维 （ADF） 和中性洗涤纤维 （NDF） 含量；粗脂肪采用索氏提取法进行测定；粗灰分用直接灰化法测定。1.4.3 数据处理与统计分析SPSS 20数据处理软件进行方差分析， 不同处理间的多重比较采用Dunc

11、an法， 用Excel和Sigma Plot 12.0进行数据统计和作图。2 结果与分析2.1 不同水氮处理对饲料油菜单株鲜重、干重的影响图1显示， 灌水定额和氮肥施用均对麦后复种饲料油菜单株鲜重影响显着。饲料油菜单株鲜重随着灌水量和施氮量的增加而提高， 其中W3处理显着高于W1和W2处理， 蕾薹期和花期W3F2处理单株鲜重达到最大值， 分别为250.93 g和2 161.00 g;且花期比蕾薹期单株鲜重增加1 910.07 g.W1和W2处理单株鲜重随施氮量的增加而增加；W3处理随着施氮量的增加呈先升高后降低的趋势；在相同的施氮量下， 单株鲜重随灌水量增大而提高 （W3>W2>W

12、1） .图1 不同水氮处理下饲料油菜蕾薹期 （A） 和花期 （B） 的单株鲜重变化由图2可以看出， 水氮处理对麦后复种饲料油菜单株干重影响显着。饲料油菜单株干重随灌水量和施氮量的增加而提高， 其中W3处理显着高于W1和W2处理， 且随着生育期的推移干重明显增加。蕾薹期和花期均在W3F2处理单株干重达到最大值， 分别为40.83 g和432.33 g.在蕾薹期， W3F2处理比W1F1处理高121.75%;在花期， W3F2处理比W1F1处理高110.55%.相同的灌水条件下， 单株干重的变化趋势与鲜重的变化趋势一致。在相同的施氮量下， 单株干重随灌水量增加呈逐渐增加的趋势。图2 不同水氮处理下

13、饲料油菜蕾薹期 （A） 和花期 （B） 单株干重的变化2.2 不同水氮处理对饲料油菜生物产量的影响由图3可见， 饲料油菜产量随着灌水和施氮量的增加呈逐渐升高的趋势；W1和W2处理下产量随施氮量的增加而增加， 且F3处理的饲料油菜的产量显着高于F1处理；W3灌水下饲料油菜的产量随着施氮量的增加呈先升高后降低的趋势， W3F2处理下饲料油菜的产量最大， 为9.5104 kg.hm-2, 较W1F1处理提高86.90%.表明在本试验条件下， 高水条件下过多的施氮肥会抑制植株的生长；在相同的施氮量下， 饲料油菜的产量随灌水量增大而增大。以上结果表明， 在低水和中水的灌水条件下适量增加施氮量才能有效利用

14、水氮互作效应， 提高饲料油菜的产量。由图4可以看出， 水氮处理均对麦后复种饲料油菜产量影响显着。饲料油菜产量随着灌水量和施氮量的增加而提高， 其中W3处理分别显着高于W1和W2处理57.31%和17.27%;F3和F2处理下饲料油菜产量差异不显着， 但F3和F2处理显着高于F1处理， 分别高20.11%和14.41%, 表明本试验提高灌溉定额的增产效应优于增氮。2.3 不同水氮处理对麦后复种饲料油菜品质的影响2.3.1 对饲料油菜粗蛋白含量的影响由表1可见， W1灌水下粗蛋白含量随施氮量的增加而降低；W2灌水下则随施氮量的增加先升高后降低， 其中， F2处理粗蛋白含量较F1和F3处理分别增加2

15、9.87%和8.94%;W3灌水下， 粗蛋白含量也随着施氮量的增加先升高后降低。F1处理饲料油菜粗蛋白含量随灌水量增大先降低后升高 （W1>W3>W2） ;F2处理中粗蛋白含量随灌水量的增大先增加后减少 （W2>W1>W3） ;F3处理则随灌水量的增大而减少 （W1>W2>W3） .W2F2处理含量最高为19.77%, 较W3F3高36.91%.粗蛋白含量随灌水量的增加而降低， 但随施氮量的增加先增加后降低。经方差分析的显着性检验结果可知， 灌水量、施氮量和水氮互作对粗蛋白含量的影响均达到了显着水平， 且灌水作用>水氮互作>施氮作用。图3 水与氮

16、肥互作对饲料油菜产量的影响图4 水氮处理对饲料油菜产量的影响2.3.2 对饲料油菜粗脂肪含量的影响饲料油菜粗脂肪含量如表1所示， W1和W2处理下， 粗脂肪含量F2处理显着高于F1和F3处理；W3处理下， F3处理较F1处理和F2处理分别增加21.85%和9.85%;F1和F3处理下， 粗脂肪含量随灌水量增大呈先降低后升高趋势；但F2处理随灌水量增加呈先升高后降低趋势。W3F3处理粗脂肪含量最高为1.45%, 较W3F1高21.85%.粗脂肪含量随灌水量和氮肥施用量的增加而增加；经方差分析可知， 灌水量对粗脂肪含量的影响均达到了显着水平， 且灌水作用>水氮互作>施氮作用。2.3.3

17、 对饲料油菜中性洗涤纤维 （NDF） 含量的影响W1灌水条件下， NDF含量随施氮量增加而逐渐降低， 且F3处理NDF含量较F1和F2处理降低了14.76%、10.65%;W2和W3灌水下， NDF含量随施氮量的增加呈逐渐升高的趋势；F1处理中NDF含量随灌水量的增加先降低后增加， F2处理中NDF含量随灌水量的增加先增加后降低， 而F3处理呈逐渐增加的趋势。W2F1处理饲料油菜的NDF含量最低， 为32.66%, 较W3F3降低20.81%.经方差分析可知， 施氮量和水氮互作对NDF含量的影响都达到显着水平， 且水氮互作>施肥作用>灌水作用 （表1） .2.3.4 对饲料油菜酸性

18、洗涤纤维 （ADF） 含量的影响W1灌水处理， ADF含量随施氮量的增加逐渐降低；W2和W3灌水条件下， ADF含量随施氮量的增加逐渐升高。F1处理ADF含量随灌水量的增加先降低后增加， F2处理ADF含量随灌水量的增加逐渐降低， 其中W3F2比W1F2和W2F2分别降低0.65%和0.11%.F3处理ADF含量随灌水量的增加呈逐渐升高的趋势；W2F1处理饲料油菜的ADF含量最低为24.74%, 较W3F3低14.16%.经方差分析可知， 灌水量、施氮量和水氮互作对ADF含量的影响都达到了显着水平 （表1） .2.3.5 麦后复种饲料油菜产量和品质综合评价在评价饲料油菜产量和品质时， 单项指标

19、很难判断饲料油菜品质优劣， 因而采用多目标综合评价方法来评价饲料油菜的产量和综合品质。基于模糊相似优先比法对各品质进行综合评价是很有必要的。模糊相似优先比法是模糊度量的一种形式， 它是以所要评价的样本与一个固定样本做比较， 而固定样本的各指标值为一理想序列， 这一序列可以来源于现成的标准， 也可从评价的所有对象中选取最优值得出， 评价样本与固定样本各指标值越接近就表明两者越相似， 即被评价者越接近理想状态。根据上述原理， 以4个品质指标和产量作为评价样本， 以4个品质各指标中的最优值和产量最优值作为固定样本， 待评价样本与固定样本的相似程度的序号值越小， 则该样本与固定样本 （最优样本） 越接

20、近。由表2、表3可见， 对各水氮处理进行评价后， 依据各水氮处理与固定样本间所测得指标的相似序号之和， 可得出其综合产量、粗蛋白、粗脂肪、NDF、ADF的排序结果， 水氮处理所对应的序号值越小， 则表明该水氮处理与理想水氮处理的综合品质性状越接近。根据序号由小到大得出的排序结果为：W2F3>W3F2>W1F3>W2F1>W2F2>W3F3>W3F1>W1F2>W1F1.结果表明W2F3处理下， 麦后复种饲料油菜产量和品质达到最佳。3 讨论由于我国饲料缺口大， 而油菜具有易种植、生物产量高、生长快、饲喂效果好且较易推广的特点在饲料作物中属于优质青粗

21、饲料资源。因此油菜的饲料用途近年来得到了迅速发展。麦后复种饲料油菜可以充分利用冬小麦收获后23个月的空闲期， 生产一茬优质饲草， 缓解西北地区冬春饲料严重短缺问题， 饲料油菜应用前景广阔。麦后复种饲料油菜的种植面积在生产中也逐渐增大， 但目前缺乏相应的栽培技术， 尤其是营养特点及调控方面的技术支撑。因此， 针对生产实际开展的水肥用量对饲料油菜生物产量和品质的影响研究具有生产指导意义。表1 不同水氮处理对饲料油菜品质的影响W1:低水处理；W2:中水处理；W3:高水处理；F1:低氮处理；F2:中氮处理；F3:高氮处理。同列不同小写字母表示0.05水平差异显着；*表示在P<0.05水平差异显着

22、。表2 不同水氮处理对理想处理饲料油菜产量和品质变量的相似程度表3 待判水氮处理对各已知水氮处理相似度排序本文研究了水氮对麦后复种饲料油菜生物产量的影响， 结果表明水氮供应对饲料油菜产量有不同程度的影响。本试验中， 不同灌水量对饲料油菜生物产量有显着性影响， 其变化随着灌水量的增加而增加， 这与前人的研究一致16,17.梁银丽18研究表明， 土壤水分亏缺， 首先影响根系对水分的吸收进而减少对地上部营养物质的供应， 使地上部生长受到抑制。有研究表明油菜生物产量在施氮量为270kg.hm-2时达到最高， 继续提高施氮量反而降低油菜产量。而本试验中随施氮量的增加呈现先增加后降低的趋势， 表明施肥过量

23、反而对作物生长有一定的抑制作用， 与前人研究结果相似19.本试验结果还表明在高水条件下高施氮量对油菜生物产量具有减产效应， 但已有研究中关于氮肥施用量对油菜生物产量的影响， 存在着不一致的报道， 如杨丽娟等20发现在低氮肥施用条件下油菜产量和不施肥处理没有显着差异， 只有氮肥施用量达到一定程度时， 氮肥才能显着提升油菜生物产量；但是在氮肥施用量提高到一定程度后， 进一步提升的氮肥施用量和油菜生物产量之间并不存在显着相关关系。这可能与土壤基础性质和油菜生长的外界环境因素有关。由此可见， 不同地区的施氮量和灌水量应根据实际情况而定。饲料油菜以收获饲草为目的， 而粗蛋白、粗脂肪和纤维含量的高低， 直

24、接关系到草食动物的饲喂效果。粗蛋白和粗纤维含量是牧草品质的两项重要指标， 提高牧草粗蛋白含量和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。有研究表明， 适量的氮肥可改善禾本科牧草的品质， 使其稚嫩、叶片多、蛋白质含量高， 同时降低粗纤维含量， 使其适口性好， 易消化利用21.本研究中， 不同水氮处理对麦后复种饲料油菜品质有显着影响随着灌水量的增加粗蛋白含量逐渐降低表现为“稀释效应”, 中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量先降低后增加， 粗脂肪含量逐渐增加。有研究表明随着灌水量的增加， 中性洗涤纤维逐渐增加， 粗蛋白含量随之降低22, 这与本研究结果一致；王云玲等23研究表明不同灌水处理

25、对各茬苜蓿 （Medicago sativa） 的品质均无显着性影响。还有研究表明随灌水量增加， 苜蓿叶和茎粗蛋白含量、粗纤维含量会显着增加。因此， 在这方面的研究结果还存在分歧， 需进一步试验研究。本研究表明， 不同施肥均能增加饲草粗蛋白和粗脂肪的含量， 并降低中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维的含量。随着施氮量的增加粗蛋白含量先增加后降低， 粗脂肪、中性洗涤纤维含量和酸性洗涤纤维含量逐渐增加， 酸性洗涤纤维含量先降低后增加， 中氮处理粗蛋白含量最高， 当施氮量超过这个水平， 粗蛋白出现下降趋势。这一结论与王月福等24的研究结果相似， 即适量增施氮肥可以提高氮肥利用效率， 提高牧草蛋白质的含量， 降

26、低粗纤维的含量， 而过量增施氮肥使牧草中粗蛋白质含量增加的幅度变小。4 结论灌水量、施氮量以及水氮互作显着影响饲料油菜生长。适宜的水氮供应量对饲料油菜单株鲜重、干重、产量、粗蛋白、粗脂肪、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维含量存在显着的互作优势， 水氮供应量过高或者过低， 互作优势均减弱。在相同灌水条件下产量随着施氮量的增加而增加， 而在相同施氮条件下， 随着灌水量的增加逐渐增加， 当灌水量和施氮量达到一定值时产量开始降低， 最大单株鲜重、干重和产量均在高水中氮 （W3F2） 处理获得。施氮量和水氮互作显着影响饲料油菜的品质；基于模糊相似优先比法， 对品质进行评价后， 得出W3F2处理与理想组合的综合

27、性状接近。综合考虑不同水氮供应及水氮互作处理对饲料油菜单株鲜重、干重、产量、品质、对农业环境的影响以及可持续发展， 以灌水量与施氮量控为W3F2 （6 000 m3.hm-2, 187.5 kg （N） .hm-2） 的水氮组合为基于本试验条件下较适宜南疆地区的水肥管理模式。参考文献1 陈远学， 陈曦， 陈新平， 等。不同施氮对饲草玉米产量品质及养分吸收的影响J.草业学报， 2014, 23 （3） :255-261CHEN Y X, CHEN X, CHEN X P, et al.Effects of different nitrogen additions on the yield, qu

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