陈远学，陈曦，陈新平，罗永，牟勇，吕世华，徐开未*

（1.四川农业大学资源环境学院，四川 成都611130；2.中国农业大学资源与环境学院，北京100193；3.四川省农业科学院土壤肥料研究所，四川 成都610066）

随着生活水平的提高，人们对肉、蛋、奶的需求显著增加，由此现代畜牧业发展迎来新时期。我国畜牧业生产核心区逐渐由草原牧业区向农区牧业扩展，畜牧业生产结构也从食粮型向节粮型和草食型方向发展。近年全国以奶牛、肉牛、羊等为主的草食牲畜的数量不断增多，进而对优质饲草饲料的需求不断增加。西南地区雨量充沛、气候湿润、无霜期长、热能相对丰富，但阴雨寡照，很适合营养体农业的发展，该区农业结构调整的方向之一是加快养殖业特别是草食牲畜的发展，以促进生态建设、经济结构调整和农民增收［1-2］。如在四川，奶牛存栏数从2000年的5.2万头快速增加到2008年的21.1万头。尤其近年来蒙牛、新希望、菊乐等大型乳业企业相继在四川洪雅等地建厂投产，促进了四川现代畜牧业的快速发展，由此饲草需求量猛增。在洪雅等地现代牧场的饲草结构中，除黑麦草（Lolium perenne）、牛鞭草（Hemarthria sibirica）等传统饲草外，饲草玉米（Zea mays）近年已成为该区的主要饲草来源，饲草玉米的种植面积在逐年扩大。

有关饲用玉米的研究，国外主要集中在通过品种选育来提高饲用玉米的产量和品质上［3-4］。我国现阶段优质的青饲玉米品种还不多，研究也主要集中在品种选育上［5-7］，有些青饲玉米栽培技术的研究也主要在畜牧业较发达的北方牧区［8-9］，而近年来才发展起来的南方农区畜牧业的青饲玉米种植研究还很少，一定程度上制约了南方现代畜牧业的发展。为适应生产上的需求，四川农业大学玉米研究所利用玉米四倍体多年生大刍草代换系材料作母本，四倍体多年生大刍草作父本杂交选育获得了饲草玉米（Zea mays－Zea mexicana hybrids）新品种“玉草1号”和“玉草2号”。玉草1号为多年生饲草玉米品种，可多年种植，1年可刈割多次；玉草2号为一年生饲草玉米品种，1年可复种多次，现今玉草1号和玉草2号已被广泛用于饲草种植中。但迄今还缺乏相应的种植技术研究［1，10］，影响了饲草玉米的种植效益。奶农们急需适合当地的饲草玉米栽培及施肥技术。而氮素营养是公认的影响青饲玉米产量和品质的主要因素［11-15］。为此，本研究在全国奶业十强县之一、西南地区第一个奶业强县——四川省洪雅县布置田间试验，研究不同氮肥施用量对饲草玉米的干物质产量、饲用品质及养分吸收的影响，为当地饲草玉米的优质高产种植提供依据。这对提高当地奶农的养殖效益，加快致富具有重要的现实意义。

1 材料与方法

1.1 试验时间及地点

田间试验于2009年4－7月在四川省洪雅县东溪镇团结村新希望集团奶牛养殖小区的饲草种植基地进行。当地年平均降雨量1436 mm、日照时数1006 h、无霜期307 d、年平均气温16.6℃。

1.2 试验材料

1.2.1 土壤 供试土壤为当地具有代表性的水旱轮作稻田土壤，耕层混合土壤p H 5.2、有机质29.4 g／kg、全氮0.98 g／kg、碱解氮138.5 mg／kg、有效磷13.5 mg／kg，速效钾19.0 mg／kg，土壤质地为壤质土。

1.2.2 品种 供试饲草玉米为四川农业大学玉米研究所新近选育的一年生专用饲用玉米品种玉草2号（Yucao 2），此材料已在当地饲草基地作为主要饲草进行种植。

1.2.3 肥料 供试肥料尿素（含N 46%），过磷酸钙（含P2O512%），硫酸钾（含K2O 50%）均购于当地农资店。

1.3 试验设计及实施

试验设5个氮用量处理，分别为0，60，120，180，240 kg N／hm2（分别记为 N0、N60、N120、N180、N240），另一致施用P2O575 kg／hm2、K2O 75 kg／hm2。30%氮肥和全部磷钾肥作为底肥，于移栽时施于种植窝内；另于拔节期追施30%氮肥，于喇叭口期追施40%氮肥，都是兑清水冲施于植株旁。

小区面积4.5 m×5.6 m＝25.2 m2，小区间隔0.5 m，3次重复，共15个小区，田间随机区组排列。玉草2号种植规格为行距0.4 m，株距0.33 m，密度75000株／hm2，于2009年4月9日育苗，4月18日移栽，7月11日收获。作物生长期间进行1次杀虫和除草，其他管理同当地大田生产。

1.4 测定项目与方法

将小区一分为二，一半用于中期采样，一半用于收获测产。在饲草玉米的关键生育阶段即拔节期（5月12日）、喇叭口期（6月7日）、收获期（7月11日）分别采集地上部植株样，每小区随机采4株，样品在105℃下杀青30 min，再于65℃下烘干，称重后粉碎供养分测定。样品经浓H2SO4—H2O2消解，以凯氏定氮法测氮、钒钼黄比色法测磷、火焰光度法测钾。收获时实收计产，称植株地上部总鲜重，用水分含量折算其干物质量。收获期样品以凯氏定氮法测定粗蛋白（crude protein，CP），范氏（Van Soest）分析法测定中性洗涤纤维（neutral detergent fiber，NDF）和酸性洗涤纤维（acid detergent fiber，ADF）［16］。

1.5 统计分析

采用Excel 2007和SPSS 13.0软件进行数据处理和统计分析。

2 结果与分析

2.1 施氮对饲草玉米生长及干物质量的影响

从表1可看出，施氮显著增加了饲草玉米的分蘖数，可从N0的1.3个增加到N180或N240的1.7个，增加幅度达30.8%。施氮对饲草玉米株高无明显影响，在本试验条件下玉草2号的株高在310 cm左右。施氮对饲草玉米生物量的影响在各生育期不同，拔节期时地上总生物量很小，只0.1 t／hm2左右，且各处理间无明显差异；喇叭口期和收获期时，施氮显著增加了地上部生物量，都是随施氮量增加地上部生物量先随之增加，在N180时达最大（3.7和10.4 t／hm2，相比N0分别增加60.9%和23.8%），然后在 N240时不再增加，反而有一定下降。说明适量氮有利于饲草玉米的生长，氮用量过高对总生物产量并不利。

在生物量累积动态上，从移栽到拔节期（4月9日－5月12日，持续时间34 d），饲草玉米生物量累积仅占总生物量的1.2%～1.5%，不同施氮量之间无显著差异；从拔节到喇叭口期（5月13日－6月7日，持续时间28 d），饲草玉米生物量累积明显加快，N0、N60、N120、N180、N240的干物质累积量为2.2～3.6 t／hm2，占总生物量的26.2%～34.6%；喇叭口到收获期（6月8日－7月11日，持续时间为34 d），饲草玉米生物量累积急剧加快，N0、N60、N120、N180、N240的干物质累积量为6.2～7.4 t／hm2，占总生物量的64.4%～73.8%。表明饲草玉米在收获前的一个月左右生长最快。

2.2 不同施氮量对饲草玉米营养品质的影响

如表2所示，施氮可以提高饲草玉米植株CP含量，同时降低NDF和ADF含量。随着施氮量的增加，饲草玉米CP含量逐渐上升，N60、N120、N180、N240分别比 N0增加了11.3%，13.8%，17.5%，28.8%，其中 N240与 N0间差异达显著水平；受生物量的影响，CP产量增幅较大，N60、N120、N180、N240分别比 N0增加了25.3%，30.3%，44.4%，55.2%，其中N240和N180与N0间差异显著。ADF和NDF含量随施氮量增加呈逐渐下降的趋势，但降幅都不大，N60～N240比N0ADF含量只降低了0.7%～5.0%，NDF含量只降低了0.5%～8.9%，其中N240和N180的NDF含量下降达显著水平。说明施氮可以提高饲草玉米的饲用品质。

表1 不同氮肥处理饲草玉米生长及干物质产量Table 1 Growth and dry matter yield of forage maize under different nitrogen rates

表2 施氮对饲草玉米营养品质的影响Table 2 Effect of different N levels on nutritional quality of forage maize

2.3 不同施氮量对饲草玉米植株氮、磷、钾养分吸收的影响

2.3.1 氮 从表3可看出，饲草玉米整株氮含量随生育期进程而逐渐降低，拔节期平均3.74%，喇叭口期平均2.21%，而收获期的氮含量降到了平均1.46%。氮吸收量随生育期进程而逐渐增大，拔节期的氮吸收量平均只有4.5 kg／hm2，而喇叭口期、收获期的氮吸收量分别平均达到了64.8和142.0 kg／hm2，喇叭口期比拔节期增加了13.4倍，收获期又比喇叭口期增加了1.2倍。随施氮量的增加，饲草玉米在拔节期、喇叭口期和收获期的氮含量和氮吸收量都有随之增大的趋势，如收获期的氮含量和氮吸收量都在N240处理最大，分别为1.65%和167.80 kg／hm2；但N120、N180、N240处理间除喇叭口期的氮吸收量在N180处理比N120和N240处理有显著增大外，其他时期的氮含量和氮吸收量在3个处理间差异不显著。

2.3.2 磷 如表3所示，饲草玉米整株磷含量（P2O5）随生育期进程逐渐降低，拔节期平均0.456%，喇叭口期平均0.238%，而收获期降到了平均0.184%。磷吸收量（P2O5）随生育期进程而逐渐增大，拔节期的磷吸收量平均只有0.55 kg／hm2，而喇叭口期、收获期的磷吸收量分别平均达到了6.84和17.8 kg／hm2，喇叭口期比拔节期增加了11.5倍，收获期又比喇叭口期增加了1.6倍。施氮微弱促进了饲草玉米对磷的吸收，拔节期磷含量从N0的0.40%增加到N240的0.52%，增加幅度达30%，且差异显著；喇叭口期磷含量从N0的0.24%增加到N180的0.26%，收获期磷含量从N0的0.16%增加到N180的0.20%，但都没有显著差异。随施氮量的增加，饲草玉米在拔节期、喇叭口期和收获期的磷吸收量有随之增大的趋势，拔节期从N0的0.45 kg／hm2增加到N240的0.63 kg／hm2，增加幅度为40.0%；喇叭口期从N0的5.59 kg／hm2增加到N180的9.42 kg／hm2，增加幅度为68.5%；收获期从 N0的13.40 kg／hm2增加到 N180的20.50 kg／hm2，增加幅度为53.5%；差异都显著。

2.3.3 钾 与氮、磷一样，饲草玉米整株钾含量（K2O）随生育期进程逐渐降低（表3），拔节期平均2.50%，喇叭口期平均2.32%，而收获期降到了平均1.08%。钾吸收量（K2O）随生育期进程而逐渐增大，拔节期的钾吸收量平均只有3.0 kg／hm2，而喇叭口期、收获期的钾吸收量分别平均达到了66.3和103.3 kg／hm2，喇叭口期比拔节期增加了21.0倍，收获期又比喇叭口期增加了56%。施氮微弱降低了饲草玉米对钾的吸收，拔节期钾含量从N0的2.51%降到N180的2.46%，但差异不显著；喇叭口期钾含量从N0的2.60%降到N180的2.10%，差异达显著，降幅为19.2%；收获期钾含量从N0的1.23%降到N180的1.00%，但差异不显著。随施氮量的增加，饲草玉米在拔节期、喇叭口期和收获期的钾吸收量变化不大，只有喇叭口期从N0的59.80 kg／hm2增加到N180的77.40 kg／hm2，增加幅度为29.4%，差异达显著外，其余处理间钾吸收量都没显著差异。

表3 不同施氮量下饲草玉米对养分的吸收Table 3 Nutrient uptake of forage maize as affected by different N levels

总体上看，饲草玉米对氮磷钾的吸收规律是：氮、磷、钾含量随生育期进程而逐渐降低；各生育阶段饲草玉米植株对N、P、K养分吸收动态与生物累积量呈正相关，吸收量大小顺序为N＞K2O＞P2O5，氮、钾吸收量远大于磷素吸收量，N∶P2O5∶K2O在拔节期为8.2∶1∶5.5，在喇叭口期为9.5∶1∶9.7，在收获期为8.0∶1∶5.8。

3 讨论与结论

四川省洪雅县地处四川盆地西南边缘，属中亚热带湿润气候，很适合优质饲草的生长，已发展成为西南地区主要的奶牛生产与加工基地。近年专门用于饲草种植的玉米品种相继推出，饲草玉米的种植面积在生产中也逐年增大，但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氮肥施用对饲草玉米生长、产量、品质及营养特征的影响研究具有生产指导意义。

饲草玉米为营养体农业，以收获茎叶等营养体为目的，在整个生长期内任何时候都可以收获而获得经济产量，但以营养体的可利用产量越高越好。营养体农业生产是充分利用了植物的S型曲线生长规律，在其完成对数生长期和直线生长期时刈割收获，避免了生长速度下降直至停止的衰老期的营养物质消耗，从而获得最高生长效率和生产效率［17-18］。本试验条件下，玉草2号从播种（4月9日）至收获（7月11日）共生长92 d，收获时正值吐丝期，此时植株高达3.1 m，地上部干物质量达10.4 t／hm2，但从播种到拔节期的34 d里生物量累积仅占总生物量的1.2%～1.5%，从拔节到喇叭口期的28 d里生物量累积占总生物量的26.2%～34.6%，从喇叭口到收获期的34 d里，生物量累积占总生物量的64.4%～73.8%，即玉草2号在喇叭口期至灌浆初期收获的一个多月时间里生长了近70%的生物量。由此可知，饲草玉米的施肥关键期在拔节期和喇叭口期，以促进拔节—喇叭口期和喇叭口—吐丝期这两时段的营养体快速生长［11-12］。

已有研究表明，随着收获期推迟，植株营养成分含量降低，青贮饲料的氨态氮、CP、NDF含量和有机物体外降解率降低［19-20］。本研究也同样表明，玉草2号植株氮、磷、钾含量都随生育期进程而逐渐降低，从拔节期—喇叭口期—收获期（吐丝期），植株氮含量是从3.74%降到2.21%再降到1.46%，磷含量（P2O5）是从0.456%降到0.238%再降到0.184%，钾含量（K2O）是从2.50%降到2.32%再降到1.08%。

氮、磷作为饲草玉米的主要营养要素，对其产量和品质有显著影响［9，11-15］。路海东等［21］研究发现，拔节期和大喇叭口期增加氮肥的施用比例有利于饲用玉米的干物质积累和产量形成，且不同类型玉米施氮的侧重时期不同，青贮型玉米侧重于大喇叭口期，粮饲兼用型玉米侧重于拔节期。邰书静等［11］研究认为氮肥全部施为拔节肥或50%拔节肥、50%穗肥均可提高饲用玉米物质产量。张吉旺等［22］研究则发现，拔节期1次施用氮肥可以获得较高的生物产量，有利于提高作为青饲（贮）饲料玉米的饲用营养价值；在拔节、大口（或开花）期2次或拔节、大口、开花期3次施氮肥，有利于提高作为粮饲兼用玉米的饲用营养价值。李洪影等［23］还研究表明，施磷可显著提高青贮玉米中果糖、蔗糖、可溶性总糖和淀粉含量，降低NDF和ADF含量，并以施P2O5100 kg／hm2在蜡熟初期收获最佳。本研究中，氮肥是30%作为底肥，30%作为拔节期追肥，40%作为喇叭口期追肥，结果显示，施氮显著增加了玉草2号的分蘖数，显著提高了喇叭口期和收获期的地上部生物量；生物量随施氮量增加而随之增加，并在N180时达最大，相比N0分别增加60.9%和23.8%，然后在N240时又开始一定下降，说明适量氮有利于饲草玉米的生长，氮用量过高对总生物产量并不利。同时发现，施氮显著提高了玉草2号的CP含量，显著降低了NDF含量，ADF含量也呈下降趋势，从而提高了饲草玉米的饲用营养品质，这与王永军等［12］、屈绳娟和沈益新［13］、王爽等［14］、张吉旺等［22］的研究结果一致。因为玉米青贮饲料的能量价值主要是由干物质含量决定的，施用氮肥能有效提高叶绿素含量，从而提高光合速率［24］，促进玉米营养体的增长，使生物产量大大提高；CP是饲草中含氮物质的总和，含有各种必要的氨基酸，是决定玉米饲用营养价值的重要指标，增加施氮量能明显提高植株含氮量，增加各种氨基酸含量，从而提高CP含量；纤维素影响饲草适口性和消化性能，ADF也是草食动物的主要能源物质，施用氮肥能显著提高玉米功能叶片的NR、CAT、SOD、POD活性和可溶性蛋白的含量，即叶片清除活性氧的能力和酶蛋白功能增强，有利于玉米产量的提高和饲用营养品质的改善［14，22］。国内外大量研究还表明密度也是影响饲草玉米产量与品质的重要因素［25］，密度低，产量低，密度高，品质低，且易倒伏。因此，为获得较高的饲草玉米产量与品质，应适当增加氮肥用量，重视饲草玉米生育后期氮肥的投入，适当减少磷肥用量，选择适宜的种植密度与收获时期［11-13，26-27］。

已有研究表明不同类型玉米对氮磷钾养分的需求差异较大。多数研究得出，玉米对氮素吸收量最多，钾次之，磷最少［28］；随着玉米产量的提高，氮、磷、钾的吸收量增加［29］；玉米吸收养分高峰出现的时间和次数因品种而不同［30］。对于夏玉米，王忠孝等［31］研究得出成熟时 N、P2O5、K2O积累量的比例为3.7∶1∶3.5，而张智猛等［32］研究认为其三要素需肥比例为2.2∶1∶2.0。高聚林等［33］对青贮玉米的研究表明，全生育期需要的营养元素的量是钾＞氮＞磷，适宜的N∶P2O5∶K2O为（2.74±0.14）∶1∶（5.94±0.82），即青贮玉米对钾的吸收量是氮吸收量的2倍多，而氮的吸收量又是磷吸收量的近3倍。氮素运筹对饲草矿质元素含量及其矿质营养也有一定影响［34］。在本研究中，施氮显著提高了玉草2号的含氮量和氮吸收量；施氮微弱提高了磷含量，但显著增加了磷吸收量；施氮有降低钾含量的趋势，对钾吸收量无明显影响。玉草2号对氮、磷、钾的吸收量顺序是N＞K2O＞P2O5，N∶P2O5∶K2O在拔节期为8.2∶1∶5.5，在喇叭口期为9.5∶1∶9.7，在收获期为8.0∶1∶5.8。说明玉草2号对氮、钾的吸收需求量远大于对磷素的吸收需求量，氮吸收需求量为磷的8～9倍，钾吸收需求量为磷的6～9倍，而氮吸收需求量与钾吸收需求量相当，表明玉草2号种植中要注重氮、钾肥的投入。综合考虑植株生长、饲草产量品质及种植效益等因素，玉草2号在洪雅当地的推荐施氮量为180 kg／hm2。