朱倩倩, 劉國宏, 許詠梅**, 楊金鈺, 張彥紅

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水氮對(duì)新疆南部麥后復(fù)種飼料油菜產(chǎn)量和品質(zhì)的影響*

朱倩倩1, 劉國宏2, 許詠梅1**, 楊金鈺1, 張彥紅2

(1. 新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料與農(nóng)業(yè)節(jié)水研究所/農(nóng)業(yè)部西北綠洲農(nóng)業(yè)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 烏魯木齊 830091; 2. 新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院拜城農(nóng)業(yè)試驗(yàn)站 拜城 842300)

采用完全隨機(jī)區(qū)組田間試驗(yàn)研究了水氮對(duì)麥后復(fù)種飼料油菜產(chǎn)量及品質(zhì)的影響, 運(yùn)用模糊相似優(yōu)先比法分析了不同水氮處理下油菜產(chǎn)量及其4個(gè)典型飼料品質(zhì)指標(biāo)的變化特征。試驗(yàn)設(shè)置灌溉定額和施氮量2個(gè)因素: 灌溉定額設(shè)置3 000 m3?hm-2(低水)、4 500 m3?hm-2(中水)和6 000 m3?hm-2(高水)3個(gè)水平; 施氮量設(shè)置140.6 kg(N)?hm-2(低氮)、187.5 kg(N)?hm-2(中氮)和234.4 kg(N)?hm-2(高氮)3個(gè)水平。研究結(jié)果表明: 適宜的水氮供應(yīng)對(duì)飼料油菜單株鮮重、干重、產(chǎn)量、品質(zhì)有顯著的互作優(yōu)勢(shì), 水氮供應(yīng)量過量或者不足, 互作優(yōu)勢(shì)減弱。相同灌溉定額下飼料油菜單株鮮重、干重和產(chǎn)量隨著施氮量的增加而提高; 相同施氮條件下, 隨著灌水量的增加單株鮮重、干重和產(chǎn)量逐漸提高; 提高灌溉定額的增產(chǎn)效應(yīng)優(yōu)于增氮, 高水+中氮處理較低水+低氮處理產(chǎn)量提高86.90%。施氮量和水氮互作顯著影響飼料油菜品質(zhì), 中水中氮處理粗蛋白含量較高水高氮處理提高36.91%。中水低氮處理中性洗滌纖維含量最低, 為32.66%, 顯著低于高水高氮處理; 而高水低氮處理酸性洗滌纖維含量最低, 為24.74%, 較高水高氮處理低16.49%。高水高氮處理的粗脂肪含量最高(1.45%)。綜合考慮產(chǎn)量與品質(zhì), 新疆南部地區(qū)飼料油菜適宜的水氮措施為中水高氮[6 000 m3?hm-2, 187.5 kg(N)?hm-2]。

水氮; 麥后復(fù)種; 飼料油菜; 產(chǎn)量; 品質(zhì)

我國畜牧業(yè)生產(chǎn)核心區(qū)逐漸由草原牧業(yè)向農(nóng)區(qū)養(yǎng)殖擴(kuò)展, 種植結(jié)構(gòu)也從食糧型向穩(wěn)糧增草方向發(fā)展。草食牲畜數(shù)量激增, 對(duì)優(yōu)質(zhì)飼草飼料的需求逐年加大[1], 因此在穩(wěn)定糧食種植面積的同時(shí), 提高復(fù)種型飼草作物產(chǎn)量與品質(zhì), 是傳統(tǒng)放牧向現(xiàn)代養(yǎng)殖發(fā)展的必要條件。油菜()植株生長(zhǎng)速度較快、植株產(chǎn)量較高, 可作為飼草和綠肥, 對(duì)農(nóng)業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展起著非常重要的作用[2-4]。飼料油菜耐寒性較強(qiáng), 莖葉營養(yǎng)含量豐富, 品質(zhì)好[5], 飼喂牛羊效果較好[6], 可在冬季與早春彌補(bǔ)飼料缺口[7]; 且種植成本低, 效益高[8], 還能夠降低水土流失、溫室效應(yīng)和改善生態(tài)環(huán)境[9]。飼料油菜已成為新的飼料種類, 確立適宜于麥后復(fù)種飼料油菜灌溉施肥管理模式, 對(duì)農(nóng)區(qū)畜牧業(yè)發(fā)展具有重要意義。新疆南部地區(qū)現(xiàn)有冬小麥()種植面積87萬hm2, 冬小麥?zhǔn)斋@后有2~3個(gè)月的休閑期, 灌水充足、光熱資源豐富, 發(fā)展麥后復(fù)種飼草潛力巨大。

在作物栽培管理中, 水和氮肥投入是影響作物生物量和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的兩個(gè)重要因子; 增施氮肥能增加油菜根、莖、葉、角果等器官的重量, 特別對(duì)促進(jìn)花期和抽薹期的干物質(zhì)積累最為顯著[10]。灌水量與施氮量對(duì)油菜葉片數(shù)、葉面積與產(chǎn)量均有較大影響, 這些指標(biāo)均隨灌水量的增加而增加, 隨施氮量的增加呈拋物線趨勢(shì)[11]。增施氮肥能顯著提高復(fù)種飼料油菜地上生物產(chǎn)量及其日生長(zhǎng)量, 并隨施氮量的增加而不斷提高, 株高、葉面積指數(shù)以及群體生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)明顯突出[12]。上述研究多集中在油菜作為油料作物的菜籽產(chǎn)量及品質(zhì)方面, 而作為飼料, 其經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量由籽粒轉(zhuǎn)變?yōu)榍o稈生物量, 品質(zhì)也從籽粒含油率轉(zhuǎn)變?yōu)榍o稈蛋白質(zhì)、脂肪和中、酸性洗滌纖維等指標(biāo)。但目前關(guān)于灌溉施肥對(duì)飼料油菜莖稈生物量及其飼草品質(zhì)的影響研究較少, 對(duì)麥后復(fù)種飼料油菜水肥調(diào)控技術(shù)的研究鮮有報(bào)道[13-15]。本文采用完全隨機(jī)區(qū)組小區(qū)試驗(yàn)方法, 研究了水氮對(duì)新疆南部麥后復(fù)種飼料油菜生物量及飼草關(guān)鍵品質(zhì)指標(biāo)的影響, 為提高飼料油菜產(chǎn)量、改善品質(zhì)及提高水氮利用率, 以及科學(xué)制定適宜當(dāng)?shù)佧満髲?fù)種飼料油菜高效節(jié)水節(jié)肥生產(chǎn)技術(shù)提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)于2017年的7—10月在新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院拜城試驗(yàn)站(81°54.74′E, 41°47.70′N)進(jìn)行, 海拔1 216 m, 年均氣溫7.6 ℃。對(duì)拜城多年氣象數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果顯示, 拜城7—9月份≥10 ℃積溫2 800~2 950 ℃, 完全滿足復(fù)種油菜種植需要。試驗(yàn)前茬小麥6月20日收獲, 隨即采集耕層0~20 cm土壤樣品, 測(cè)試?yán)砘再|(zhì)如下: 有機(jī)質(zhì)8.1 mg?kg-1、速效磷19.6 mg?kg-1、速效鉀130 mg?kg-1、堿解氮43.2 mg?kg-1、pH為7.7。土壤類型灌耕棕漠土。灌溉水源為高山冰雪消融匯集的卡普斯浪河水, 6—8月徑流量占全年的50%以上, 灌溉水源充足。

1.2 試驗(yàn)材料

飼料油菜品種為華中農(nóng)業(yè)大學(xué)選育的一年生專用飼用油菜品種‘飼油2號(hào)’。試驗(yàn)用肥料氮肥: 尿素(含N 46.4%); 磷肥: 重過磷酸鈣(含P2O544%)。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及實(shí)施

于2017年7月3日統(tǒng)一全田灌水1 500 m3?hm-2, 播前深翻平地后采用小麥條播機(jī)播種, 行距15 cm, 株距5 cm, 播種量為12 kg?hm-2。生育期間防治跳甲1次, 9月26日收割。

全生育期設(shè)置灌水定額和氮肥施用量?jī)蓚€(gè)自變量, 灌水定額水平分別為: 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種施氮量水平: 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); 按照隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì), 將水分和肥料2因素全組合獲得9個(gè)處理(W1F1、W1F2、W1F3、W2F1、W2F2、W2F3、W3F1、W3F2、W3F3), 統(tǒng)一施磷量P2O5168.75 kg?hm-2, 灌水和施肥分3次進(jìn)行, 具體分配比例如下: 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。為了消除小區(qū)之間水分和養(yǎng)分側(cè)滲, 各小區(qū)間設(shè)1 m隔離帶。每個(gè)處理重復(fù)3次, 共27個(gè)小區(qū), 小區(qū)面積10 m′4 m=40 m2。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.4.1 飼料油菜單株生物量及產(chǎn)量的測(cè)定

2017年9月26日刈割(油菜盛花期), 每個(gè)小區(qū)飼料油菜植株單獨(dú)收獲后, 稱取每株飼料油菜的重量, 取平均數(shù)換算為單株鮮重; 然后放入烘箱105 ℃殺青1 h, 75 ℃烘干，再稱取每株飼料油菜的單株干重。對(duì)每個(gè)小區(qū)飼料油菜稱鮮重, 換算為單位公頃生物量。

1.4.2 飼料油菜品質(zhì)的測(cè)定

在飼料油菜的刈割期, 分別在每個(gè)小區(qū)的前、中、后部, 選擇長(zhǎng)勢(shì)均勻的植株, 每個(gè)小區(qū)采集9株地上部植株, 裝入取樣袋, 帶回實(shí)驗(yàn)室, 對(duì)每株鮮飼料油菜進(jìn)行稱重, 測(cè)得單株重量; 然后放入烘箱105 ℃殺青1 h, 75 ℃烘干, 粉樣后供飼料油菜品質(zhì)的測(cè)定。粗蛋白含量采用凱氏定氮法測(cè)定, 粗蛋白含量等于全氮含量×6.25; 采用Van Soest分析法測(cè)定酸性洗滌纖維(ADF)和中性洗滌纖維(NDF)含量; 粗脂肪采用索氏提取法進(jìn)行測(cè)定; 粗灰分用直接灰化法測(cè)定。

1.4.3 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析

SPSS 20數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行方差分析, 不同處理間的多重比較采用Duncan法, 用Excel和Sigma Plot 12.0進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同水氮處理對(duì)飼料油菜單株鮮重、干重的影響

圖1顯示, 灌水定額和氮肥施用均對(duì)麥后復(fù)種飼料油菜單株鮮重影響顯著。飼料油菜單株鮮重隨著灌水量和施氮量的增加而提高, 其中W3處理顯著高于W1和W2處理, 蕾薹期和花期W3F2處理單株鮮重達(dá)到最大值, 分別為250.93 g和2 161.00 g; 且花期比蕾薹期單株鮮重增加1 910.07 g。W1和W2處理單株鮮重隨施氮量的增加而增加; W3處理隨著施氮量的增加呈先升高后降低的趨勢(shì); 在相同的施氮量下, 單株鮮重隨灌水量增大而提高(W3>W2>W1)。

圖1 不同水氮處理下飼料油菜蕾薹期(A)和花期(B)的單株鮮重變化

W1: 低水處理; W2: 中水處理; W3: 高水處理; F1: 低氮處理; F2: 中氮處理; F3: 高氮處理。不同小寫字母表示在同一灌水量不同施氮量間差異顯著(<0.05)。W1: low irrigation treatment; W2: medium irrigation treatment; W3: high irrigation treatment; F1: low nitrogen treatment; F2: medium nitrogen treatment; F3: high nitrogen treatment. Different lowercase letters show significant differences at 0.05 level among different nitrogen rates at the same irrigation quota.

由圖2可以看出, 水氮處理對(duì)麥后復(fù)種飼料油菜單株干重影響顯著。飼料油菜單株干重隨灌水量和施氮量的增加而提高, 其中W3處理顯著高于W1和W2處理, 且隨著生育期的推移干重明顯增加。蕾薹期和花期均在W3F2處理單株干重達(dá)到最大值, 分別為40.83 g和432.33 g。在蕾薹期, W3F2處理比W1F1處理高121.75%; 在花期, W3F2處理比W1F1處理高110.55%。相同的灌水條件下, 單株干重的變化趨勢(shì)與鮮重的變化趨勢(shì)一致。在相同的施氮量下, 單株干重隨灌水量增加呈逐漸增加的趨勢(shì)。

圖2 不同水氮處理下飼料油菜蕾薹期(A)和花期(B)單株干重的變化

W1: 低水處理; W2: 中水處理; W3: 高水處理; F1: 低氮處理; F2: 中氮處理; F3: 高氮處理。不同小寫字母表示在同一灌水量不同施氮量間差異顯著(<0.05)。W1: low irrigation treatment; W2: medium irrigation treatment; W3: high irrigation treatment; F1: low nitrogen treatment; F2: medium nitrogen treatment; F3: high nitrogen treatment. Different lowercase letters show significant differences at 0.05 level among different nitrogen rates at the same irrigation quota.

2.2 不同水氮處理對(duì)飼料油菜生物產(chǎn)量的影響

由圖3可見, 飼料油菜產(chǎn)量隨著灌水和施氮量的增加呈逐漸升高的趨勢(shì); W1和W2處理下產(chǎn)量隨施氮量的增加而增加, 且F3處理的飼料油菜的產(chǎn)量顯著高于F1處理; W3灌水下飼料油菜的產(chǎn)量隨著施氮量的增加呈先升高后降低的趨勢(shì), W3F2處理下飼料油菜的產(chǎn)量最大, 為9.5×104kg?hm-2, 較W1F1處理提高86.90%。表明在本試驗(yàn)條件下, 高水條件下過多的施氮肥會(huì)抑制植株的生長(zhǎng); 在相同的施氮量下, 飼料油菜的產(chǎn)量隨灌水量增大而增大。以上結(jié)果表明, 在低水和中水的灌水條件下適量增加施氮量才能有效利用水氮互作效應(yīng), 提高飼料油菜的產(chǎn)量。

由圖4可以看出, 水氮處理均對(duì)麥后復(fù)種飼料油菜產(chǎn)量影響顯著。飼料油菜產(chǎn)量隨著灌水量和施氮量的增加而提高, 其中W3處理分別顯著高于W1和W2處理57.31%和17.27%; F3和F2處理下飼料油菜產(chǎn)量差異不顯著, 但F3和F2處理顯著高于F1處理, 分別高20.11%和14.41%, 表明本試驗(yàn)提高灌溉定額的增產(chǎn)效應(yīng)優(yōu)于增氮。

2.3 不同水氮處理對(duì)麥后復(fù)種飼料油菜品質(zhì)的影響

2.3.1 對(duì)飼料油菜粗蛋白含量的影響

由表1可見, W1灌水下粗蛋白含量隨施氮量的增加而降低; W2灌水下則隨施氮量的增加先升高后降低, 其中, F2處理粗蛋白含量較F1和F3處理分別增加29.87%和8.94%; W3灌水下, 粗蛋白含量也隨著施氮量的增加先升高后降低。

F1處理飼料油菜粗蛋白含量隨灌水量增大先降低后升高(W1>W3>W2); F2處理中粗蛋白含量隨灌水量的增大先增加后減少(W2>W1>W3); F3處理則隨灌水量的增大而減少(W1>W2>W3)。W2F2處理含量最高為19.77%, 較W3F3高36.91%。粗蛋白含量隨灌水量的增加而降低, 但隨施氮量的增加先增加后降低。經(jīng)方差分析的顯著性檢驗(yàn)結(jié)果可知, 灌水量、施氮量和水氮互作對(duì)粗蛋白含量的影響均達(dá)到了顯著水平, 且灌水作用>水氮互作>施氮作用。

圖3 水與氮肥互作對(duì)飼料油菜產(chǎn)量的影響

W1: 低水處理; W2: 中水處理; W3: 高水處理; F1: 低氮處理; F2: 中氮處理; F3: 高氮處理。不同小寫字母表示在同一灌水量不同施氮量間差異顯著(<0.05)。W1: low irrigation treatment; W2: medium irrigation treatment; W3: high irrigation treatment; F1: low nitrogen treatment; F2: medium nitrogen treatment; F3: high nitrogen treatment. Different lowercase letters show significant differences at 0.05 level among different nitrogen rates at the same irrigation quota.

圖4 水氮處理對(duì)飼料油菜產(chǎn)量的影響

W1: 低水處理; W2: 中水處理; W3: 高水處理; F1: 低氮處理; F2: 中氮處理; F3: 高氮處理。不同小寫字母表示不同處理間差異顯著(<0.05)。W1: low irrigation treatment; W2: medium irrigation treatment; W3: high irrigation treatment; F1: low nitrogen treatment; F2: medium nitrogen treatment; F3: high nitrogen treatment. Different lowercase letters show significant differences at 0.05 level among different treatments.

2.3.2 對(duì)飼料油菜粗脂肪含量的影響

飼料油菜粗脂肪含量如表1所示, W1和W2處理下, 粗脂肪含量F2處理顯著高于F1和F3處理; W3處理下, F3處理較F1處理和F2處理分別增加21.85%和9.85%; F1和F3處理下, 粗脂肪含量隨灌水量增大呈先降低后升高趨勢(shì); 但F2處理隨灌水量增加呈先升高后降低趨勢(shì)。W3F3處理粗脂肪含量最高為1.45%, 較W3F1高21.85%。粗脂肪含量隨灌水量和氮肥施用量的增加而增加; 經(jīng)方差分析可知, 灌水量對(duì)粗脂肪含量的影響均達(dá)到了顯著水平, 且灌水作用>水氮互作>施氮作用。

2.3.3 對(duì)飼料油菜中性洗滌纖維(NDF)含量的影響

W1灌水條件下, NDF含量隨施氮量增加而逐漸降低, 且F3處理NDF含量較F1和F2處理降低了14.76%、10.65%; W2和W3灌水下, NDF含量隨施氮量的增加呈逐漸升高的趨勢(shì); F1處理中NDF含量隨灌水量的增加先降低后增加, F2處理中NDF含量隨灌水量的增加先增加后降低, 而F3處理呈逐漸增加的趨勢(shì)。W2F1處理飼料油菜的NDF含量最低, 為32.66%, 較W3F3降低20.81%。經(jīng)方差分析可知, 施氮量和水氮互作對(duì)NDF含量的影響都達(dá)到顯著水平, 且水氮互作>施肥作用>灌水作用(表1)。

2.3.4 對(duì)飼料油菜酸性洗滌纖維(ADF)含量的影響

W1灌水處理, ADF含量隨施氮量的增加逐漸降低; W2和W3灌水條件下, ADF含量隨施氮量的增加逐漸升高。F1處理ADF含量隨灌水量的增加先降低后增加, F2處理ADF含量隨灌水量的增加逐漸降低, 其中W3F2比W1F2和W2F2分別降低0.65%和0.11%。F3處理ADF含量隨灌水量的增加呈逐漸升高的趨勢(shì); W2F1處理飼料油菜的ADF含量最低, 為24.74%, 較W3F3低14.16%。經(jīng)方差分析可知, 灌水量、施氮量和水氮互作對(duì)ADF含量的影響都達(dá)到了顯著水平(表1)。

2.3.5 麥后復(fù)種飼料油菜產(chǎn)量和品質(zhì)綜合評(píng)價(jià)

在評(píng)價(jià)飼料油菜產(chǎn)量和品質(zhì)時(shí), 單項(xiàng)指標(biāo)很難判斷飼料油菜品質(zhì)優(yōu)劣, 因而采用多目標(biāo)綜合評(píng)價(jià)方法來評(píng)價(jià)飼料油菜的產(chǎn)量和綜合品質(zhì)。基于模糊相似優(yōu)先比法對(duì)各品質(zhì)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)是很有必要的。模糊相似優(yōu)先比法是模糊度量的一種形式, 它是以所要評(píng)價(jià)的樣本與一個(gè)固定樣本做比較, 而固定樣本的各指標(biāo)值為一理想序列, 這一序列可以來源于現(xiàn)成的標(biāo)準(zhǔn), 也可從評(píng)價(jià)的所有對(duì)象中選取最優(yōu)值得出, 評(píng)價(jià)樣本與固定樣本各指標(biāo)值越接近就表明兩者越相似, 即被評(píng)價(jià)者越接近理想狀態(tài)。根據(jù)上述原理, 以4個(gè)品質(zhì)指標(biāo)和產(chǎn)量作為評(píng)價(jià)樣本, 以4個(gè)品質(zhì)各指標(biāo)中的最優(yōu)值和產(chǎn)量最優(yōu)值作為固定樣本, 待評(píng)價(jià)樣本與固定樣本的相似程度的序號(hào)值越小, 則該樣本與固定樣本(最優(yōu)樣本)越接近。由表2、表3可見, 對(duì)各水氮處理進(jìn)行評(píng)價(jià)后, 依據(jù)各水氮處理與固定樣本間所測(cè)得指標(biāo)的相似序號(hào)之和, 可得出其綜合產(chǎn)量、粗蛋白、粗脂肪、NDF、ADF的排序結(jié)果, 水氮處理所對(duì)應(yīng)的序號(hào)值越小, 則表明該水氮處理與理想水氮處理的綜合品質(zhì)性狀越接近。根據(jù)序號(hào)由小到大得出的排序結(jié)果為: W2F3>W3F2>W1F3>W2F1>W2F2>W3F3>W3F1> W1F2>W1F1。結(jié)果表明W2F3處理下, 麥后復(fù)種飼料油菜產(chǎn)量和品質(zhì)達(dá)到最佳。

3 討論

由于我國飼料缺口大, 而油菜具有易種植、生物產(chǎn)量高、生長(zhǎng)快、飼喂效果好且較易推廣的特點(diǎn), 在飼料作物中屬于優(yōu)質(zhì)青粗飼料資源。因此油菜的飼料用途近年來得到了迅速發(fā)展。麥后復(fù)種飼料油菜可以充分利用冬小麥?zhǔn)斋@后2~3個(gè)月的空閑期, 生產(chǎn)一茬優(yōu)質(zhì)飼草, 緩解西北地區(qū)冬春飼料嚴(yán)重短缺問題, 飼料油菜應(yīng)用前景廣闊。麥后復(fù)種飼料油菜的種植面積在生產(chǎn)中也逐漸增大, 但目前缺乏相應(yīng)的栽培技術(shù), 尤其是營養(yǎng)特點(diǎn)及調(diào)控方面的技術(shù)支撐。因此, 針對(duì)生產(chǎn)實(shí)際開展的水肥用量對(duì)飼料油菜生物產(chǎn)量和品質(zhì)的影響研究具有生產(chǎn)指導(dǎo)意義。

表1 不同水氮處理對(duì)飼料油菜品質(zhì)的影響

W1: 低水處理; W2: 中水處理; W3: 高水處理; F1: 低氮處理; F2: 中氮處理; F3: 高氮處理。同列不同小寫字母表示0.05水平差異顯著; *表示在<0.05水平差異顯著。W1: low irrigation treatment; W2: medium irrigation treatment; W3: high irrigation treatment; F1: low nitrogen treatment; F2: medium nitrogen treatment; F3: high nitrogen treatment. Values followed by different lowercase letters in the same column mean significant differences at 0.05 level; * means significant differences at 0.05 level.

表2 不同水氮處理對(duì)理想處理飼料油菜產(chǎn)量和品質(zhì)變量的相似程度

W1: 低水處理; W2: 中水處理; W3: 高水處理; F1: 低氮處理; F2: 中氮處理; F3: 高氮處理。W1: low irrigation treatment; W2: medium irrigation treatment; W3: high irrigation treatment; F1: low nitrogen treatment; F2: medium nitrogen treatment; F3: high nitrogen treatment.

表3 待判水氮處理對(duì)各已知水氮處理相似度排序

本文研究了水氮對(duì)麥后復(fù)種飼料油菜生物產(chǎn)量的影響, 結(jié)果表明水氮供應(yīng)對(duì)飼料油菜產(chǎn)量有不同程度的影響。本試驗(yàn)中, 不同灌水量對(duì)飼料油菜生物產(chǎn)量有顯著性影響, 其變化隨著灌水量的增加而增加, 這與前人的研究一致[16-17]。梁銀麗[18]研究表明, 土壤水分虧缺, 首先影響根系對(duì)水分的吸收, 進(jìn)而減少對(duì)地上部營養(yǎng)物質(zhì)的供應(yīng), 使地上部生長(zhǎng)受到抑制。有研究表明油菜生物產(chǎn)量在施氮量為270 kg?hm-2時(shí)達(dá)到最高, 繼續(xù)提高施氮量反而降低油菜產(chǎn)量。而本試驗(yàn)中隨施氮量的增加呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì), 表明施肥過量反而對(duì)作物生長(zhǎng)有一定的抑制作用, 與前人研究結(jié)果相似[19]。本試驗(yàn)結(jié)果還表明在高水條件下高施氮量對(duì)油菜生物產(chǎn)量具有減產(chǎn)效應(yīng), 但已有研究中關(guān)于氮肥施用量對(duì)油菜生物產(chǎn)量的影響, 存在著不一致的報(bào)道, 如楊麗娟等[20]發(fā)現(xiàn)在低氮肥施用條件下油菜產(chǎn)量和不施肥處理沒有顯著差異, 只有氮肥施用量達(dá)到一定程度時(shí), 氮肥才能顯著提升油菜生物產(chǎn)量; 但是在氮肥施用量提高到一定程度后, 進(jìn)一步提升的氮肥施用量和油菜生物產(chǎn)量之間并不存在顯著相關(guān)關(guān)系。這可能與土壤基礎(chǔ)性質(zhì)和油菜生長(zhǎng)的外界環(huán)境因素有關(guān)。由此可見, 不同地區(qū)的施氮量和灌水量應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況而定。

飼料油菜以收獲飼草為目的, 而粗蛋白、粗脂肪和纖維含量的高低, 直接關(guān)系到草食動(dòng)物的飼喂效果。粗蛋白和粗纖維含量是牧草品質(zhì)的兩項(xiàng)重要指標(biāo), 提高牧草粗蛋白含量和降低纖維素含量是提高牧草營養(yǎng)價(jià)值、改善牧草品質(zhì)的重要內(nèi)容。有研究表明, 適量的氮肥可改善禾本科牧草的品質(zhì), 使其稚嫩、葉片多、蛋白質(zhì)含量高, 同時(shí)降低粗纖維含量, 使其適口性好, 易消化利用[21]。本研究中, 不同水氮處理對(duì)麥后復(fù)種飼料油菜品質(zhì)有顯著影響, 隨著灌水量的增加粗蛋白含量逐漸降低表現(xiàn)為“稀釋效應(yīng)”, 中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量先降低后增加, 粗脂肪含量逐漸增加。有研究表明隨著灌水量的增加, 中性洗滌纖維逐漸增加, 粗蛋白含量隨之降低[22], 這與本研究結(jié)果一致; 王云玲等[23]研究表明不同灌水處理對(duì)各茬苜蓿()的品質(zhì)均無顯著性影響。還有研究表明隨灌水量增加, 苜蓿葉和莖粗蛋白含量、粗纖維含量會(huì)顯著增加。因此, 在這方面的研究結(jié)果還存在分歧, 需進(jìn)一步試驗(yàn)研究。本研究表明, 不同施肥均能增加飼草粗蛋白和粗脂肪的含量, 并降低中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維的含量。隨著施氮量的增加粗蛋白含量先增加后降低, 粗脂肪、中性洗滌纖維含量和酸性洗滌纖維含量逐漸增加, 酸性洗滌纖維含量先降低后增加, 中氮處理粗蛋白含量最高, 當(dāng)施氮量超過這個(gè)水平, 粗蛋白出現(xiàn)下降趨勢(shì)。這一結(jié)論與王月福等[24]的研究結(jié)果相似, 即適量增施氮肥可以提高氮肥利用效率, 提高牧草蛋白質(zhì)的含量, 降低粗纖維的含量, 而過量增施氮肥使牧草中粗蛋白質(zhì)含量增加的幅度變小。

4 結(jié)論

灌水量、施氮量以及水氮互作顯著影響飼料油菜生長(zhǎng)。適宜的水氮供應(yīng)量對(duì)飼料油菜單株鮮重、干重、產(chǎn)量、粗蛋白、粗脂肪、中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維含量存在顯著的互作優(yōu)勢(shì), 水氮供應(yīng)量過高或者過低, 互作優(yōu)勢(shì)均減弱。在相同灌水條件下產(chǎn)量隨著施氮量的增加而增加, 而在相同施氮條件下, 隨著灌水量的增加逐漸增加, 當(dāng)灌水量和施氮量達(dá)到一定值時(shí)產(chǎn)量開始降低, 最大單株鮮重、干重和產(chǎn)量均在高水中氮(W3F2)處理獲得。施氮量和水氮互作顯著影響飼料油菜的品質(zhì); 基于模糊相似優(yōu)先比法, 對(duì)品質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)后, 得出W3F2處理與理想組合的綜合性狀接近。

綜合考慮不同水氮供應(yīng)及水氮互作處理對(duì)飼料油菜單株鮮重、干重、產(chǎn)量、品質(zhì)、對(duì)農(nóng)業(yè)環(huán)境的影響以及可持續(xù)發(fā)展, 以灌水量與施氮量控為W3F2(6 000 m3?hm-2, 187.5 kg(N)?hm-2)的水氮組合為基于本試驗(yàn)條件下較適宜南疆地區(qū)的水肥管理模式。

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Effect of water and nitrogen on the yield and quality of forage rape grown after wheat in South Xinjiang*

ZHU Qianqian1, LIU Guohong2, XU Yongmei1**, YANG Jinyu1, ZHANG Yanhong2

(1. Research Institute of Soil, Fertilizer and Agricultural Water Conservation, Xinjiang Academy of Agricultural Sciences / Key Laboratory of Northwest Oasis Agricultural Environment, Ministry of Agriculture, Urumqi 830091, China; 2. Baicheng Agricultural Experimental Station, Xinjiang Academy of Agricultural Sciences, Baicheng 842300, China)

A field randomized block experiment was conducted to investigate the effects of water and nitrogen on the yield and quality of multiple cropped forage rape after wheat harvest, by analyzing the variation characteristics of rapeseed yield and its four typical feed quality indicators under different water and nitrogen treatments through fuzzy similarity priority ratio method. The experiment included two factors: irrigation quota and nitrogen application rate; irrigation quota was 3 000 m3·hm-2(low water), 4 500 m3·hm-2(middle water), and 6 000 m3·hm-2(high water) (W1, W2, W3); nitrogen application rates were 140.6 kg(N)·hm-2(low nitrogen), 187.5 kg(N)·hm-2(medium nitrogen), and 234.4 kg(N)·hm-2(high nitrogen) (F1, F2, F3). The results showed that the suitable irrigation and nitrogen levels had significant interaction advantages on fresh weight, dry weight, yield, and quality of forage rape, while an excess or deficiency in irrigation and nitrogen levels reduced mutual advantage. The fresh weight, dry weight, and yield of forage rape under the same irrigation quota improved with the increase in nitrogen application rate. Under the same nitrogen application rate, the fresh weight, dry weight, and yield of forage rape increased with the increase in irrigation quota. Improving irrigation quota was better than increasing the nitrogen application rate. Yield under high water + medium nitrogen treatment increased by 86.90% when compared with yield under low water + low nitrogen treatment. Nitrogen application rate and irrigation-nitrogen application interaction significantly affected the quality of forage rape; in W2F2 treatment,crude protein content increased by 36.91% when compared with W3F3 treatment. The neutral-detergent fiber under W2F1 treatment was the lowest, at 32.66%, significantly lower than that under W3F3 treatment. The acid-detergent fiber under W3F1 treatment was the lowest (24.74%), which was lower than that under W3F3 treatment by 16.49%. The crude fat content was the highest under W3F3 treatment, at 1.45%. Comprehensive consideration of yield and quality revealed that the suitable water and nitrogen application measures for cultivating forage rape in South Xinjiangwas high water and high nitrogen [6 000 m3·hm-2, 187.5 kg(N)?hm-2].

Water and fertilizer; Multi-cropping after wheat harvest; Forage rape; Yield; Quality

, E-mail: xym1973@163.com

Nov. 13, 2018;

Mar. 13, 2019

S513

2096-6237(2019)07-1033-09

10.13930/j.cnki.cjea.180997

朱倩倩, 劉國宏, 許詠梅, 楊金鈺, 張彥紅. 水氮對(duì)新疆南部麥后復(fù)種飼料油菜產(chǎn)量和品質(zhì)的影響[J]. 中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)(中英文), 2019, 27(7): 1033-1041

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* 農(nóng)業(yè)部公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(xiàng)(201503120)、科技興阿項(xiàng)目(2016)和新疆兵團(tuán)重大專項(xiàng)(2018AA005)資助

許詠梅, 主要從事農(nóng)業(yè)資源高效利用研究。E-mail: xym1973@163.com

朱倩倩, 主要從事作物養(yǎng)分調(diào)控技術(shù)研究。E-mail: 1061682772@qq.com

2018-11-13

2019-03-13

* This study was supported by the Special Fund for Agro-scientific Research in the Public Interest of China (201503120), the Regional Science and Technology Xing’a Project (2016) and Xinjiang Corps Major Project (2018AA005).