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青贮玉米是世界上最重要的牲畜饲料之一,作为高能量作物的青贮玉米具有较高的生物量生产潜力[1]。青贮玉米由于可溶性糖含量高、口感好、易消化、易于青贮[2],已经成为畜牧业发展的一种必不可少的基本饲料。由于这些特性,青贮玉米多作为饲料作物进行大面积种植[3],据统计,近年来青贮玉米的种植面积在中国将达到 167 万 hm2[4-5]。因此,对青贮玉米产质量和养分吸收利用的研究可为饲料的高性价比利用和畜牧业的可持续生产提供理论依据。
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在作物种植中,为了追求产量最大化,往往会长期过多且不合理的施肥,这样不仅会使青贮玉米的产量、质量和肥料利用效率降低,而且使土壤酸化、土壤板结,使得微生物多样性降低[6-7]。在生产实践中,根据当地土壤养分状况以及作物对养分的需求合理施肥,不仅满足各阶段作物对养分的需求,提高肥料利用效率,达到增产提质的效果,还对改善土壤理化性质,促进土壤健康可持续发展具有重大意义。研究表明,合理的基肥配方肥可以显著提高土壤速效养分含量,对维持土壤有效磷和速效钾含量有着重要作用[8];控释肥作为一种新型肥料,释放养分缓慢基本上能够与作物吸收养分同步,养分利用更高效,环境更友好,替代传统、常规的低效化肥产品,对提高肥料利用率和作物产量有着重大意义。研究表明,与全量化肥相比,控释肥能显著提高作物的氮、磷、钾肥利用率[9-10],并且合理施用控释肥可以满足棉花整个生育期对氮、钾素的需求,提高棉花的产量,保持夏玉米生长中后期土壤酶活性,促进夏玉米根系生长发育,还可以实现鲜食玉米稳产提质[11-13]。因此,合理施用化肥不仅是畜牧产业发展的需要,更是改善生态环境以及保护农田土壤健康的需要[14]。
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目前玉米施肥研究大多侧重于籽粒玉米,而忽略了玉米茎、叶部分的生长利用,而关于青贮玉米施肥的研究主要集中于肥料种类、施用方式、施肥量等[15-18]。研究表明,适量增施氮肥能极显著提高青贮玉米产量[15],对提高青贮玉米鲜重产量和干物质产量的作用大于磷、钾肥,也对提高青贮玉米高营养品质呈现有益作用[16],并且缓控肥的施用可以提高肥料利用率,降低土壤的依存率[17]。长久以来,如何在减少肥料投入、合理施用肥料的同时,还能进一步提高青贮玉米的产量和品质,甚至保护土壤环境,都是各位研究者关注的话题。因此,加强施肥方式的优化改进,提高肥料利用率就十分重要。
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本试验针对饲用玉米养分吸收累积情况,设置复合肥、配方肥、控释肥 3 个施肥处理,1 个不施肥对照处理,通过分析各处理的青贮玉米农艺性状以及产质量、土壤养分含量、肥料利用效率等指标,进行全株粗饲料分级指数的比较,并且研究青贮玉米品质与肥料利用效率之间的关系,从而确定综合土壤肥力、肥料利用效率和青贮玉米产质量最佳施肥方案,为推广饲用玉米在云南红壤耕地种植合理施肥提供参考。
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1 材料与方法
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1.1 试验地概况
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定位试验于 2018 年在云南省昭通市农业科学院试验基地(27°14′N,103°33′E)进行,本试验于 2021 年 8 月作物成熟期时进行采样,该地平均海拔 1926 m,年平均气温 14℃,年平均降水量 826 mm。供试玉米品种为饲用玉米桥单 6 号,供试土壤为红壤。土壤基本理化性质见表1。
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1.2 试验设计
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采用随机区组试验设计,以等总养分量为原则,设置 4 个处理:不施肥(CK),施用 N-P2O5-K2O 为 15-15-15 的复合肥 900 kg/hm2 (T1,当地常规施肥方式),施用 N-P2O5-K2O 为 23-10-12 的配方肥 1217 kg/hm2 (T2),施用 N-P2O5-K2O 为 17-17-17 的控释肥 795 kg/hm2 (T3),并且各个施肥处理均于大喇叭口期用 300 kg/hm2 的尿素进行追肥 (表2)。每个处理 3 次重复,共 12 个小区,随机排列,小区长 10 m、宽 3 m,各小区面积 30 m2,各小区均采用宽窄行种植模式,宽行 90 cm,窄行 40 cm,株距 25 cm,种植密度为 80000 株 /hm2。控释肥(17-17-17,总养分含量为 51%)为江苏华中化肥有限公司生产,复合肥(15-15-15,总养分含量为 45%) 为湖北鄂中生态工程股份有限公司生产,配方肥所使用的肥料有尿素(N 含量为 46.3%)、过磷酸钙 (P2O5 含量为 16%)、硫酸钾(K2O 含量为 52%)。于 4 月 13 日播种,8 月 27 日收获。灌溉、中耕、除草、病虫害防治等其余田间管理措施同常规大田。
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注:T1—复合肥、T2—配方肥、T3—控释肥作基肥,尿素作追肥。
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1.3 测定项目及方法
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农艺性状测定:于作物成熟期采集植株地上部,各小区选取 3 株长势一致的植株,从植株地上部的 20 cm 茎秆处进行整株收割,测定株高、茎粗、全株叶面积、穗位高、穗长等农艺性状。叶面积的测定按照 Montgomery 法[19]进行计算,即单叶面积 = 叶长 × 最大叶宽 ×0.75,累计求和得整株青贮玉米总叶面积。
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植株鲜重产量和干物质重测量:取成熟期各处理 3 株长势一致的青贮玉米地上部分,及时对地上部全株青贮玉米进行测产。将全株青贮玉米置于烘箱 105℃下杀青 30 min 后,于 80℃烘干至恒重,称取干物质重。
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植株氮、磷、钾含量及品质测定:将烘干植株样籽、叶、茎粉碎充分混匀后过 0.5 mm 筛,装入自封袋常温保存,用于植株氮、磷、钾含量及品质的测定。植株样品采用 H2SO4-H2O2 联合消煮,凯氏定氮法测定全氮含量,钼锑抗比色法测定全磷含量,火焰光度法测定全钾含量[20]。青贮玉米全株品质(收割地上部的全株青贮玉米包含茎、叶、籽) 测定中,粗蛋白采用半微量凯氏法测定,粗灰分采用直接灰化法测定,粗脂肪采用残余法测定,中性洗涤纤维与酸性洗涤纤维利用范式洗涤纤维测定法测定[21]。
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土壤养分测定:土壤样品在玉米成熟期采集,在每个小区取植株周围挖长、宽、深均 15 cm 的耕层土。每个小区土样混合为一份后,去除明显的杂质,用四分法取部分土样装袋作为该小区土样带回。将样品自然风干后研磨过 1 mm 的筛备用。按照常规方法测定青贮玉米各生育期土壤碱解氮、有效磷、速效钾含量等土壤指标。
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1.4 相关参数计算
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地上部植株氮(磷、钾)积累总量(kg/hm2)= 植株氮(磷、钾)含量 × 成熟期干物质总量[22];
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式中,PFP 为肥料偏生产力(kg/kg),AE 为肥料农学效率(kg/kg),F 代表施肥量,Y 为施肥后所获得的作物产量;Y0 为不施氮条件下作物的产量。
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同时参考邹娟等[25]的方法计算肥料贡献率和地力贡献率,计算公式如下:
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式中,FCR 为肥料贡献率(%),SCR 为地力贡献率(%),其中 Y 为施肥后所获得的作物产量;Y0 为不施肥条件下作物的产量。
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相对饲喂价值(RFV)计算公式如下[26]:
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式中,DMI 为干物质采食量(%);DDM 为可消化干物质(%);NDF 为饲草中性洗涤纤维含量(%); ADF 为饲草酸性洗涤纤维含量(%)。
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全株粗饲料分级指数(GI2001 值)的计算公式如下[27]:
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式中,GI2001 为粗饲料分级指数(MJ/d);NEL 为青贮玉米全株粗饲料泌乳净能值(MJ/kg);VDMI 为饲草干物质随意采食量(kg/d);CP 为饲草中粗蛋白含量(%)。BW 为奶牛体质量,本试验 VDMI 计算中,以 600 kg 标准奶牛体质量计算得出[28]。
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1.5 统计分析
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用 Excel 2010 进行最初数据的整理,用 SPSS 27.0 对各组数据进行处理,以单因素方差分析进行统计学分析,P<0.05 表示差异显著;再用 Origin 2021 进行图形的绘制。
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2 结果与分析
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2.1 不同施肥处理对土壤化学性质的影响
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不同施肥处理对土壤化学性质的影响各异(表3)。T2 处理对土壤碱解氮、速效钾和有机质含量的提升效果最明显,较 T1 处理分别显著提升 15.83%、10.47% 和 1.95%,但 T2 处理使得土壤 pH 略有下降;而 T3 处理更有利于土壤有效磷含量和 pH 的提升,较 T1 处理分别显著增加了 9.52% 和 1.38%。配方肥与控释肥的施用均在不同程度上提高了土壤的速效养分含量。
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注:数据为平均值 ± 标准差,同列数据后不同小写字母表示各处理间差异显著(P<0.05)。下同。
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2.2 不同施肥处理对青贮玉米农艺性状及产量的影响
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不同施肥处理对青贮玉米农艺性状和产量的影响各不相同(表4)。T3 处理获得最高的干物质量和鲜物质量,分别为 38.06 和 126.53 t/hm2,较 T1 处理分别显著提高了 7.30% 和 16.49%,较 T2 处理分别提高了 1.09% 和 3.71%;T2 处理下的鲜物质量和干物质量次之,较 T1 处理分别提高了 12.32% 和 6.15%,但与 T3 处理之间的差异不显著;T3 处理的株高、叶面积和穗粗最大,与 T1 处理相比分别显著提高 6.07%、5.78% 和 1.25%; 而 T2 处理的茎粗最大,较 T1 处理显著提高 15.50%;各施肥处理间的穗长无显著性差异(P>0.05)。可见,相比于常规施肥来说,配方肥和控释肥施用对于提高青贮玉米的产量和农艺性状有较好的影响。
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2.3 不同施肥处理对青贮玉米地上部养分吸收和肥料利用率的影响
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不同施肥处理均显著影响了成熟期青贮玉米植株氮、磷和钾的累积量(图1)。不同处理间青贮玉米氮、磷、钾养分累积情况均表现为 T3>T2>T1>CK,并且控释肥的施用更加有利于青贮玉米成熟期地上部的氮、磷和钾吸收量的提高,其次为 T2 处理,但 T3 与 T2 处理之间的养分吸收量差异性不显著,T2 和 T3 处理与 T1 处理相比,氮累积吸收量分别提高 26.24% 和 27.67%,磷累积吸收量分别提高 3.68% 和 8.29%,钾累积吸收量分别提高 10.18% 和 13.82%。
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图1 不同施肥处理对青贮玉米植株养分累积量的影响
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注:柱上不同小写字母表示不同处理间差异显著(P<0.05)。下同。
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不同施肥处理均显著影响了青贮玉米的肥料偏生产力和肥料农学效率(表5),其中 T3 处理获得了最大的肥料偏生产力和肥料农学效率。T3 处理较 T1 和 T2 处理的肥料偏生产力分别显著提高 27.65% 和 43.69%,而 T2 处理较 T1 处理显著降低 11.16%;与 T1 处理相比,T2 和 T3 处理的肥料农学效率分别显著提高 48.58% 和 138.43%。T3 处理的肥料贡献率最高,较 T1 处理显著提高 23.23%; 地力贡献率表现为 T1>T2>T3(图2)。
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图2 不同施肥处理的肥料贡献率(a)和地力贡献率(b)
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2.4 不同施肥处理对青贮玉米饲用品质的影响
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各施肥处理均可显著提高青贮玉米的饲用品质(图3)。相比 T1 处理,其余施肥处理下青贮玉米的粗蛋白含量显著提高 15.94%~16.56%,其中 T2 处理获得最高粗蛋白含量; 并且 T2 处理的青贮玉米粗脂肪含量最高,相比 T1 处理显著提高 4.28%; 施用肥料后,除 T1 处理中性洗涤纤维含量提高外,降低了青贮玉米的粗灰分和中、酸性洗涤纤维的含量,并且配方肥的施用获得最低的粗灰分和中、酸性洗涤纤维的含量,较 T1 处理分别显著降低了 14.68%、12.08% 和 1.34%,各施肥处理间的酸性洗涤纤维含量无显著性差异; T2 处理的相对饲喂价值最高,为 388.21,T3 处理次之,为 369.17。整体来看,T2 处理在提高青贮玉米饲用品质方面表现较好。
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图3 不同处理对青贮玉米营养品质的影响
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注:CP—粗蛋白含量;EE—粗脂肪含量;Ash—粗灰分含量;NDF—中性洗涤纤维含量;ADF—酸性洗涤纤维含量;RFV—相对饲喂价值。
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不同施肥处理均显著提高了青贮玉米的泌乳净能、干物质随意采食量和粗饲料分级指数(表6)。不同施肥处理下青贮玉米的泌乳净能较不施肥处理显著增加 1.10%~1.35%,并且表现为 T2>T3>T1,但各处理间无显著性差异;T1 处理的干物质随意采食量低于 CK 处理,而 T2 和 T3 处理的干物质随意采食量较 T1 处理分别显著增加 13.75% 和 8.15%;在青贮玉米分级指数中,T2 处理获得了最高的粗饲料分级指数,为 290.47 MJ/d,此时青贮玉米的营养价值最高,T3 处理次之,为 253.21 MJ/d。
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注:NEL—泌乳净能;VDMI—干物质随意采食量;GI2001—粗饲料分级指数。
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2.5 成熟期青贮玉米农艺性状、生物产量和营养品质等的相关性分析
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如图4 所示,青贮玉米的农艺性状与生物产量存在正相关关系,其中叶面积与生物产量呈显著正相关;青贮玉米农艺性状与其营养品质之间存在相关性,其中茎粗、叶面积与粗蛋白含量呈显著正相关,与粗灰分含量和中、酸性洗涤纤维含量呈负相关,相关系数为-0.76~0.78;青贮玉米的生物产量与其营养品质之间显著相关,其中生物产量与其粗蛋白含量、粗脂肪含量呈正相关,与粗灰分含量和中、酸性洗涤纤维含量呈负相关,相关系数为-0.78~0.79;此外青贮玉米粗饲料分级指数与农艺性状、产量、品质指标之间也存在密切联系,其中粗饲料分级指数与茎粗、叶面积和生物产量以及粗蛋白、粗脂肪含量呈显著正相关,而与粗灰分和中、酸性洗涤纤维含量呈显著负相关。
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图4 青贮玉米农艺性状、产量和饲用品质等的相关性分析
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注:PH—株高;SD—茎粗;LA—叶面积;FW—鲜物质量;DM—干物质量; CP—粗蛋白含量;EE—粗脂肪含量;Ash—粗灰分含量;NDF—中性洗涤纤维含量;ADF—酸性洗涤纤维含量;GI2001—粗饲料分级指数。*—P ≤ 0.05。
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2.6 成熟期青贮玉米饲用品质与土壤养分、肥料利用效率之间的关系
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从图5(a)中可以看出,RDA1 和 RDA2 的解释度分别为 57.90% 和 9.78%,两轴共达 66.7% 的解释度。土壤速效养分、有机质、pH 均与青贮玉米粗蛋白、粗脂肪含量和粗饲料分级指数呈显著正相关关系,与中、酸性洗涤纤维含量和粗灰分含量呈显著负相关关系。土壤碱解氮(解释度为 39.7%,P=0.004) 是影响青贮玉米饲用品质的主导因子。肥料利用率与青贮玉米营养品质之间的相关关系如图5(b)所示,肥料贡献率和肥料农学效率均与粗蛋白含量、粗饲料分级指数呈显著正相关关系,而与粗灰分、酸性洗涤纤维含量呈显著负相关关系;肥料贡献率还与粗脂肪含量呈显著正相关关系;肥料农学效率与中性洗涤纤维含量呈显著负相关关系,肥料偏生产力与酸性洗涤纤维含量呈显著负相关关系。
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图5 青贮玉米饲用品质与土壤养分、养分利用效率冗余分析
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注:AN—土壤碱解氮;AP—有效磷;AK—速效钾;OM—有机质;CP—粗蛋白含量;EE—粗脂肪含量;Ash—粗灰分含量;NDF—中性洗涤纤维含量; ADF—酸性洗涤纤维含量;GI2001—粗饲料分级指数;PFP—肥料偏生产力;AE—肥料农学效率;SCR—地力贡献率;FCR—肥料贡献率。*—P ≤ 0.05。
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3 讨论
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3.1 不同施肥处理对土壤化学性质的影响
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土壤耕地质量和土壤环境与肥料的施用有密切关联[29]。研究表明,施用配方肥可以显著提高土壤中的有机质、碱解氮、有效磷含量[30],同时 pH 会少量降低。本试验中,较普通肥料相比,施用配方肥的 T2 处理,土壤 pH 显著低于其他施肥处理,是因为本试验所施用的配方肥为高氮配方肥,交换吸附态的盐基离子容易被铵离子置换下来,土壤酸化过程中还伴随有机质分解产生多种有机弱酸,使得土壤 pH 下降[31]。T2 处理的土壤有机质显著高于其他施肥处理,说明合理施肥可以使得饲用玉米地上和地下部分生物量增多,提高了作物残体回归土壤的数量,从而使有机质增加[32]。土壤速效养分除从施肥肥料中的速效养分获得之外,还可以从土壤有机质矿化中得到[33],试验中施用配方肥和控释肥均可以提高土壤养分含量的保持效果,其中施用配方肥的效果最好。说明充足全面的养分供给和适当的氮磷钾配比施肥是保持土壤肥力的重要措施,也是作物获得高产的前提保障。刘瑜等[8]研究表明,基肥配方肥可以使土壤速效养分含量提高,并且对维持土壤有效磷和速效钾起着重要作用,与本研究结果具有一致性。
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3.2 不同施肥处理对青贮玉米产量的影响
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施肥是影响作物产量的主要因素,饲用玉米的农艺性状指标也可以在一定程度上反映玉米的产量[34]。研究表明,施肥可以保证玉米在生育后期具有较高的株高和叶面积指数[35],因此合理的施肥运筹对于青贮玉米生长起着重要作用,同时能够将其经济效益提高到最大。研究表明基肥配方肥、控释肥的施用均有利于土壤养分协调供应,并提高作物产量[30,36-37],还可以通过提高土壤养分水平、作物吸收利用,达到减轻环境污染的目的。本研究中施用配方肥的 T2 处理和施用控释肥的 T3 处理均可以显著提高青贮玉米株高、茎粗及叶面积和产量,因为氮磷钾合理配比施肥能够根据土壤养分和作物需肥规律设计,减少玉米的贪青晚熟或倒伏情况[38-39]。闫泽川等[40]认为,在一定范围内增加氮投入量,可以通过提高叶面积和叶片中的叶绿素进而增加光合产物,提高了玉米的最终产量。本试验中施用配方肥为高氮配方肥,使得 T2 处理的青贮玉米茎粗最大,产量也极高,高氮配方肥通过提高碱解氮、速效钾和有机质来改善土壤理化性质,从而使青贮玉米达到增产提质的效果。本试验结果表明,施用控释肥的 T3 处理产量达到最高,是因为控释肥中的氮素释放速率缓慢,养分可以随着时间的推进稳定供应,以满足青贮玉米全生育期的氮肥需求,同时可以促进玉米对氮、磷、钾养分的吸收,有效提高了肥料养分的吸收利用效率,这与史桂芳等[9]的研究结果具有一致性。
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3.3 不同施肥处理对青贮玉米植株养分积累及养分利用率的影响
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植株体内养分的积累是干物质积累的基础,而干物质积累又是玉米增产的重要前提[41]。侯云鹏等[42]研究得知玉米地上部氮、磷、钾积累与产量呈显著正相关,这与本研究结果一致。本研究表明青贮玉米养分积累趋势与产量相似,并且植株氮、磷和钾累积量均为施用控释肥的 T3 处理最高,这是因为饲用玉米在生长中期需要吸收大量养分用来供给自身的生长发育[43],而控释肥缓慢的释放规律使得植株生育后期维持较好的生长发育状态,显著提高植株氮、磷、钾积累量。
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肥料利用效率是反映土壤、肥料和作物之间关系的重要指标参数,体现出肥料的利用程度[44]。王寅等[45]的研究表明控释氮肥与尿素掺混施用可以增加植株氮素吸收,而且维持了较高的土壤氮素水平并减少损失,从而提高肥料利用率。本试验中,综合作物的肥料偏生产力和肥料农学效率来表观肥料利用效率,T3 处理的肥料偏生产力和肥料农学效率最高,这是因为控释肥通过减缓肥料养分的释放速率来维持较长时间的养分供应,从而可以满足玉米整个生育期特别是中后期对氮素的需求,从而可以有效减少氨挥发和氮素向土壤深层淋失,提高氮肥利用效率[9]。T2 处理的肥料偏生产力最低,是因为较其余肥料,等纯养分量的配方肥的肥料施用量较大,但产量并非最大,从而导致 T2 处理的肥料偏生产力最低。
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3.4 不同施肥处理对青贮玉米营养品质的影响
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青贮玉米对施肥的反应十分敏感,可以通过施肥对改善其品质起到积极作用[46]。粗蛋白含量作为饲料品质评价中极其重要的指标,其含量越高则饲料品质越好[47];中性洗涤纤维能够通过促进动物的咀嚼产生唾液,其含量过高会对干物质采食量产生负影响,降低适口性,因此适量的中性纤维含量饲用价值更高。而酸性洗涤纤维则很难被动物消化,其含量越低消化率越高[48]。在饲料质量的评价当中,粗蛋白、粗脂肪和粗灰分被视为正质量参数,而纤维参数(如酸性洗涤纤维和中性洗涤纤维)被视为负质量参数[49]。因此,可以通过增加植株粗蛋白及粗脂肪含量,降低洗涤纤维含量来改善玉米品质,帮助动物吸收营养。本研究发现,配方肥施用下饲用玉米的粗蛋白、粗脂肪含量最高,而粗灰分和中性、酸性洗涤纤维含量较低,说明该处理下玉米的饲用品质达到最佳,这与郭江等[16] 研究结果相同。可能是因为配方肥处理增加了氮素的投入,通过与青贮玉米的需肥规律相吻合,减少了肥料的流失;并通过改变土壤生化环境,提高了磷钾肥的肥料利用效率,从而保证了玉米全生育期的养分供给[50]。
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从动物吸收饲料的角度来考虑青贮玉米的营养价值,能更好地突出青贮玉米的使用价值。粗饲料泌乳净能是指动物采食每千克饲草,在乳液中的沉积能量,而干物质随意采食量是指在随意采食的条件下,动物在一昼夜内自愿选择采食的饲草干物质数量[51]。本研究表明,配方肥的施用显著提高了青贮玉米的泌乳净能、干物质随意采食量,原因可能是配方肥的施用改善了青贮玉米的营养品质,降低其纤维素含量,从而提高青贮玉米消化率[52],而获得更大的泌乳净能和干物质随意采食量。粗饲料分级指数是使用广泛的粗饲料饲用营养价值评价指标,它将能量与蛋白质指标统一,而且还将采食量和饲料中难消化的成分包括在内,是一个更加科学且全面的粗饲料品质评定指数[27]。本研究结果中,配方肥处理具有较高的粗饲料分级指数,且与复合肥处理、控释肥处理有显著差异,说明等养分量条件下,施用配方肥处理的饲用玉米能带来更高的饲用价值。因为配方肥处理的粗蛋白含量最高,以及最低的中、酸性洗涤纤维含量,使得该处理的粗饲料分级指数最高,粗饲料分级指数将牧草中可摄入的净能与粗蛋白相结合,并考虑了牧草中中性洗涤纤维含量,可以区分养分含量差异极小的牧草,且结果与相对饲喂价值一致,这与其其格等[53]对内蒙古地区禾本科牧草和豆科牧草的研究一致。综合考虑土壤养分与青贮玉米产量与品质的情况下,推荐施用基肥 23-10-12 配方肥和基肥 17-17-17 控释肥,大喇叭口期追施尿素,以维持作物生产所带走的土壤养分,并保证饲用玉米种植获得高产、高质量。
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4 结论
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(1)等纯养分量条件下,配方肥和控释肥施用对土壤性质的改良有一定作用,施用配方肥处理对土壤碱解氮、速效钾和有机质含量的提升效果最明显,而控释肥施用显著提高了土壤有效磷含量和 pH;
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(2)施用控释肥显著提高和改善了青贮玉米产量和农艺性状,该处理下的干物质量和鲜物质量最高,分别为 38.06 和 126.53 t/hm2;并且施用控释肥也获得了最大的株高、叶面积和穗粗;
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(3)配方肥和控释肥通过改善土壤性质来促进植株养分吸收情况,进而影响植株对肥料的利用效率。施用控释肥获得玉米成熟期地上部最高的植株氮、磷和钾累积吸收量,还显著提高了肥料偏生产力和肥料农学效率,并且施用控释肥的肥料贡献率最高,而地力贡献率最低;
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(4)配方肥处理和控释肥处理较常规施肥处理均显著提高青贮玉米的营养品质,且 T2 处理的粗蛋白和粗脂肪含量最高,而粗灰分和中、酸性洗涤纤维含量最低,所以 T2 处理的相对饲喂价值和粗饲料分级指数达到最大,分别为 388.21 和 290.47 MJ/d,施用控释肥次之。冗余分析得出土壤碱解氮是影响青贮玉米饲用品质的主导因子。
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摘要
探究不同施肥方式对云南省红壤耕地土壤理化性质、青贮玉米生长以及肥料利用效率的影响,以探明最佳施肥方式,为青贮玉米科学施肥提供依据。在云南昭通开展青贮玉米田间试验,分别设置不施肥(CK)、施用复合肥(T1,传统施肥方式)、施用配方肥(T2)、施用控释肥(T3)4 个施肥处理,研究不同施肥处理下土壤养分变化及植株养分利用对青贮玉米的农艺性状、作物产量和营养品质的影响,为探讨优质高产的青贮玉米种植施肥方式提供依据。结果显示:(1)等纯养分量条件下,配方肥和控释肥施用对土壤性质的改良有一定作用,T2 处理的土壤碱解氮、速效钾和有机质含量较 T1 处理分别显著提升 15.83%、10.47% 和 1.95%,T3 较 T1 处理显著提高了 9.51% 和 1.38% 的土壤有效磷含量和 pH;(2)T3 处理干物质量和鲜物质量最高,分别为 38.06 和 126.53 t/hm2 ,较 T1 处理分别显著提高了 7.30% 和 16.49%,较 T2 处理分别提高了 1.09% 和 3.71%;(3)T3 处理较 T1 处理的青贮玉米成熟期地上部植株氮、磷和钾吸收量的积累分别显著提高了 27.67%、8.29% 和 13.82%;T3 处理较其余处理均显著提高了肥料偏生产力和肥料农学效率,较常规施肥处理 T1 处理分别提高了 27.65% 和 138.43%,且 T3 处理的肥料贡献率最高,较 T1 处理显著提高了 23.23%;地力贡献率表现为 T1>T2>T3;(4)T2 处理的粗蛋白和粗脂肪含量最高,较 T1 处理分别显著提高了 16.56% 和 4.28%,粗灰分和中、酸性洗涤纤维的含量最低,与 T1 处理相比分别显著降低了 14.68%、12.08% 和 1.34%,所以 T2 处理的相对饲喂价值和粗饲料分级指数达到最大,分别为 388.21 和 290.47 MJ/d,施用控释肥次之。冗余分析得出土壤碱解氮是影响青贮玉米饲用品质的主导因子。综上所述,与常规施肥相比,配方肥的施用通过显著提高土壤固肥能力,促进肥料利用效率,从而提高青贮玉米的营养品质;控释肥的施用使得青贮玉米全生育期的氮素供给得到满足,避免氮素的大量流失,达到青贮玉米高产及肥料高效利用。
Abstract
The effects of different fertilization methods on soil physical and chemical properties,the growth and fertilizer use efficiency of silage maize in red soil farmland of Yunnan province,and the best fertilization method were explored,so as to provide a basis for scientific fertilization of silage maize. A field experiment of silage maize was carried out in Zhaotong, Yunnan province. Four fertilization treatments were set up:no fertilizer(CK),compound fertilizer(T1,traditional fertilization method),formula fertilizer(T2)and controlled release fertilizer(T3),The effects of soil nutrient changes and plant nutrient utilization on agronomic traits,crop yield and nutritional quality of silage maize under different fertilization treatments were studied to provide a basis for exploring high-quality and high-yield silage maize planting fertilization methods. Results showed that:(1)Under the condition of equal pure nutrient component,the application of formula fertilizer and controlled release fertilizer had a certain effect on the improvement of soil properties. Compared with T1 treatment,the contents of soil available nitrogen,available potassium and organic matter in T2 treatment were increased significantly by 15.83%,10.47% and 1.95%,respectively. Soil available phosphorus content and pH in T3 were increased significantly by 9.51% and 1.38%,respectively.(2)T3 treatment had the highest dry matter yield and fresh matter yield,which were 38.06 and 126.53 t/hm2 ,which were significantly higher than T1 treatment by 7.30% and 16.49%,and higher than T2 treatment by 1.09% and 3.71%,respectively.(3)Compared with T1 treatment,the accumulation of nitrogen,phosphorus and potassium in the aboveground part of silage maize at maturity stage were significantly increased by 27.67%,8.29% and 13.82%,respectively. Compared with other treatments,T3 treatment significantly increased fertilizer partial productivity and fertilizer agronomic efficiency,which were 27.65% and 138.43% higher than those of T1 treatment,respectively,and the fertilizer contribution rate of T3 treatment was the highest,which was 23.23% higher than that of T1 treatment. The contribution rate of soil fertility was T1 > T2 > T3.(4)The highest crude protein and crude fat content by T2 treatment ,which were significantly increased by 16.56% and 4.28%,respectively,while the lowest crude ash and neutral and acid detergent fiber content,which were significantly reduced by 14.68%,12.08% and 1.34%,respectively,compared with T1 treatment. Therefore,the relative feeding value and coarse feed grading index of T2 treatment reached the maximum,which were 388.21 and 290.47 MJ/d,respectively, followed by the application of controlled release fertilizer. Redundancy analysis showed that soil available nitrogen was the dominant factor affecting the feeding quality of silage maize. In summary,compared with conventional fertilization,the application of formula fertilizer significantly improved the nutrient quality of silage maize by significantly improving the soil fertility and promoting fertilizer use efficiency. The application of controlled release fertilizer provided the satisfied nitrogen supply of silage maize in the whole growth period,the loss of nitrogen could be avoided,and high yield of silage maize and efficient utilization of fertilizer could be achieved.