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禾本科牧草良种选育、对氮肥的响应及其在畜牧上的利用研究

黄勤楼

   禾本科牧草具有生长速度快,再生能力强,产量高,适口性好等优点,是草食动物的主要草类。本论文开展了禾本科牧草良种选育、对氮肥的响应及其在畜牧上的利用等方面研究,主要结果如下: 1、狼尾草属牧草良种的选育和基因型与品质的相关研究 采用Co~(60)-γ射线400Gy(辐射剂量率为1.6Gy/min)对杂交狼尾草的杂种一代种子进行辐射,选育出牧草良种—闽牧6号,通过RAPD、农艺性状、产量和品质分析表明,闽牧6号的基因型和性状等区别于其它16种牧草品种(品系)。闽牧6号具有株形中等,分蘖数、产草量、粗蛋白产量高,茎叶比低,粗纤维含量偏高等特点,具体为分蘖数为24.4个,为17个品种次高,比推广品种(V1)低19.5%;鲜草产量为58.07t/hm~2,比V1高35.1%,干草产量为9.04t/hm~2、比V1高50.7%;粗蛋白产量为2.78t/hm~2,比V1高19.8%;茎叶比为0.32,比V1低15.8%。 17种狼尾草属牧草(V1-V17)的大田对比试验表明:狼尾草属牧草品种(品系)间的分蘖数、株高、茎叶比、产量、粗蛋白含量差异较大,分蘖数平均为17.4个,其中最高为V1(30.3个),最低为V2(12.0个);株高平均为118.2cm,其中最高为V2(138.7cm),最低为V5(69.5cm);茎叶比平均为0.49,其中最高为V8(0.79),最低为V12和V16(0.32);干草产量平均为5.99t/hm~2,其中最高为V16(9.04t/hm~2),最低为V5(3.92t/hm~2);粗蛋白含量平均为11.95%,其中最高为V3(14.40%),最低为V16(10.34%);而品种(品系)间的粗脂肪含量、酸性洗涤纤维(ADF)、中性洗涤纤维(NDF)和酸性洗涤木质素(ADL)差异较小,粗脂肪含量平均3.06%,最高为V3(3.56%),最低为V14(2.55%);大田ADF含量平均32.50%,最高为V16(34.51%),最低为V3(30.52%);NDF含量平均53.20%,最高为V11(56.16%),最低为V1(47.46%);ADL含量平均27.85%,最高为V16(29.04%),最低为V2(25.78%)。 RAPD分析表明,17种狼尾草属牧草的协同因素较大,都在0.66以上,说明17种狼尾草属牧草遗传距离较近,而V2和V8、V5和V7、V9和V10、V14和V17这8种牧草两两间遗传距离非常近,协同因素都在0.97以上,有可能是同种不同名。 2、利用~(15)N示踪技术研究10种禾本科牧草对氮肥的吸收和转化效率利用~(15)N同位素示踪技术,研究10种禾本科牧草的粗蛋白含量、氮肥利用效率和转化小白鼠的转化效率,结果表明:饲大狗尾草和杂交狼尾草是~(15)N肥料利用率最高的2种牧草,分别达31.734%和30.568%,坚尼草达26.144%,与俯仰臂形草差异不显著,与黑籽雀稗差异也不显著,墨西哥玉米和黑麦草较低,分别为17.744%和14.816%,苏丹草最低,只有5.213%。10种~(15)N标记牧草在小白鼠体内的~(15)N消化率在27.67%~75.65%之间,从大到小为饲大狗尾草(75.65%)、饲用玉米(74.63%)、黑麦草(68.20%)、苏丹草(65.73%)、墨西哥玉米(62.10%)、杂交狼尾草(58.79%)、俯仰臂形草(57.65%)、坚尼草(55.68%)、高羊茅(51.20%)和黑籽雀稗(27.67%),鼠体中~(15)N的回收率在22.62%~43.90%之间,从大到小为苏丹草(43.90%)、饲大狗尾草(43.10%)、俯仰臂形草(43.03%)、高羊茅(42.19%)、黑麦草(31.12%)、墨西哥玉米(30.54%)、饲用玉米(30.38%)、杂交狼尾草(28.14%)、坚尼草(25.48%)和黑籽雀稗(22.62%),饲大狗尾草的~(15)N消化率和鼠体~(15)N回收率都高,而杂交狼尾草的~(15)N消化率和鼠体~(15)N回收率指标均居中。通过~(15)N肥料施用牧草并最后转化为鼠体蛋白质的效果分析,饲大狗尾草和俯仰臂形草的转化效果好,分别比杂交狼尾草提高59.7%和22.2%。 3、施氮水平对4种禾本科牧草生物学特性的动态规律研究 研究5种氮肥水平对4种禾本科牧草的生长、粗蛋白含量和氮素生产效率的影响,结果表明:施氮肥对牧草的农艺性状、生物量和粗蛋白含量都有显著的促进作用,但随着施氮量的提高,氮肥的作用减缓,施氮量超过一定水平时,有些农艺性状还表现为逐渐降低的趋势。2种夏季牧草(杂交狼尾草和墨西哥玉米)表现为移栽后30d粗蛋白含量最高,其中杂交狼尾草的N4和墨西哥玉米的N5分别达23.23%和25.80%,随着牧草的生长5个施肥水平的粗蛋白含量都降低;2种冬季牧草(黑麦草和高羊茅)则表现为移栽后40d粗蛋白平均含量最高,分别为31.70%和31.58%,同样随着牧草的生长5个施肥水平的粗蛋白含量都降低。对移栽后40d黑麦草氨基酸含量测定表明,随着施氮量提高黑麦草的氨基酸含量也提高,N5时黑麦草的氨基酸含量达33.68%,占粗蛋白含量的82.21%,N5比N1粗蛋白含量提高了215.6%,氨基酸含量提高了243.3%,说明盆栽黑麦草施用氮肥能够转化为氮基酸的效率高。 随着施氮量的提高,4种牧草的生物量和粗蛋白含量都逐步提高,但其氮素生产效率(DMPE、CPPE和NARR)却逐步降低。在红壤土栽培情况下,4种牧草的5次测定的平均粗蛋白含量高低依次为高羊茅>黑麦草>墨西哥玉米>杂交狼尾草,但由于杂交狼尾草的生物量大,因此杂交狼尾草的DMPE、CPPE和NARR大幅度高于墨西哥玉米、黑麦草和高羊茅。4种牧草的SPAD值与牧草茎叶粗蛋白含量都成正相关,其中杂交狼尾草还呈极显著相关。 4、4种禾本科牧草硝酸盐含量及氮代谢关键酶对氮肥的响应 在4种施氮水平下,研究4种禾本科牧草的粗蛋白和硝酸盐含量、硝酸还原酶(NR)和谷氨酰胺合成酶(GS)活性的变化规律,以及粗蛋白和硝酸盐含量与施氮水平和2种氮代谢酶活性的相关性。结果表明:同样施氮肥不平下,冬季牧草的硝酸盐含量高于夏季牧草,夏季牧草中墨西哥玉米的硝酸盐含量高于杂交狼尾草,冬季牧草中高羊茅的硝酸盐含量显著高于黑麦草。4种牧草的硝酸盐含量和2种氮代谢酶活性变化规律不同,同一种牧草不同施氨水平的变化趋势相近。 随着施氮水平的提高,杂交狼尾草叶NO_3~-含量、根NO_3~-含量、叶NR活性、根NR活性和根GS活性都呈逐步提高趋势,N4比N1叶NO_3~-含量提高了47.89%,根NO_3~-含量提高了51.43%,叶NR活性提高了7.79%,根NR活性提高了29.90%,根GS活性提高了12.50%,而叶GS呈先降后升趋势;墨西哥玉米叶NO_3~-含量呈先降后升趋势,根NO_3~-含量、叶NR活性、根NR活性、根GS活性都呈逐步提高趋势,N4比N1叶NO_3~-含量降低了25.20%,根NO_3~-含量提高了63.94%,叶NR活性提高了25.81%,根NR活性提高了11.39%,根GS活性提高了19.57%;而叶GS活性水平比杂交狼尾草高且都呈下降趋势;黑麦草叶NO_3~-含量呈先降后升趋势,根NO_3~-含量和叶NR活性呈逐步提高趋势,N4比N1叶NO_3~-含量提高了8.90%,根NO_3~-含量提高了77.88%,叶NR活性提高了26.69%,而根NR、叶GS活性和根GS活性都呈下降趋势,叶GS活性下降趋势明显,达23.96%;高羊茅叶NO_3~-含量和根NO_3~-含量都呈先升后降趋势,叶GS活性呈逐步提高趋势,N4比N1叶NO_3~-含量提高了68.01%,根NO_3~-含量提高了53.87%,叶GS活性提高了29.65%,而叶NR活性、根NR活性和根GS活性都呈下降趋势,叶NR活性下降趋势明显,达36.96%。 相关性分析表明,杂交狼尾草叶NO_3~-含量与施氮量和根的NO_3~-含量呈显著正相关;墨西哥玉米粗蛋白含量与施氮量呈显著相关,与叶NR活性呈极显著正相关;黑麦草粗蛋白含量与施氮量呈极显著相关,与根NO_3~-含量呈显著正相关. 5、施氮水平与方式对黑麦草生物学特性和硝酸盐含量的动态规律研究 在大田种植情况下,研究6个尿素施肥水平和4种施肥方式对黑麦草的农艺性状、产量、品质和氮素生产效率的影响,以及黑麦草的产量、粗蛋白和氨基酸含量与农艺性状和施氮量的相关性。结果表明:施氮肥能明显提高黑麦草分蘖数、株高、产量、粗蛋白和氨基酸含量,且与不施氮肥间差异均显著.随着施氮量的增加,氮肥对黑麦草的作用增幅变小,氮素生产效率降低,当每次刈割后施纯氮肥量超过100kg/hm~2时,氮肥还能较好促进黑麦草粗蛋白含量提高,而不能有较促进氨基酸含量的提高,氨基酸含量基本趋于稳定,提高的粗蛋白含量不是以氨基酸形式存在,多数是以其它氮形式存在;当每次刈割施氮肥量达250kg/hm~2时,黑麦草的株高和产量还表现出降低的趋势。同时,随着施氮量的增加,黑麦草的硝态氮含量也随之提高,特加是当每次刈割后施氮肥量超过150kg/hm~2时,黑麦草的硝态氮含量明显提高,部分刈割期的黑麦草的硝酸盐含量还超过0.25%的致毒标准。黑麦草的分蘖数、株高、产量、粗蛋白含量、氨基酸含量和硝态氮含量6个测定指标相互间均呈正相关,黑麦草的产量与施氮量只有在撒施情况下呈显著相关,粗蛋白和氨基酸含量与施氮量多数呈显著或极显著相关,硝酸盐含量与施氮量呈极显著相关。深施对黑麦草的分蘖数和株高产生影响,但能同时促进黑麦草产量、粗蛋白含量和氨基酸含量的提高。 综合分析认为黑麦草以深施的施肥方式为好,施肥水平以每次刈割后施氮肥量为100kg/hm~2即可满足黑麦草高产优质的生产需求。 6、施氮水平对杂交狼尾革生物学特性的动态规律研究 在大田种植情况下,研究4种施氮水平对杂交狼尾草产量、粗蛋白含量和氮素生产效率的影响,以及牧草产量、粗蛋白含量与施氮量和各种农艺性状的相关性.结果表明:施氮肥能显著提高杂交狼尾草的分蘖数、株高、产量和粗蛋白含量,N2-N4处理间分蘖数差异不显著,N3-N4处理间株高、干草产量和粗蛋白含量差异不显著。杂交狼尾草鲜草产量、干草产量、粗蛋白含量、分蘖数、株高和施氮量相互间都呈正相关,其中鲜草产量与施氮量、分蘖数和粗蛋白含量呈显著相关,与株高和干草产量呈极显著相关;干草产量与施氮量和分蘖数呈显著相关,与株高呈极显著相关;粗蛋白含量与施氮量也呈显著相关。杂交狼尾草在一定的施氮量范围内,随着施氮量增加牧草的干物质积累总量、粗蛋白质产量和氮素积累总量也越多,而牧草的氮素干物质生产效率、干物质生产效率、粗蛋白质生产效率、氮素农艺效率和氮素表观回收率都逐渐降低。在施纯氮量为100kg/hm~2~300kg/hm~2时,杂交狼尾草的氮素表观回收率为25.73%~45.12%,氮素回收率只有16.68%~20.35%。 7、杂交狼尾草对不同类型肥料的响应及其在畜牧和治污上的利用研究 采用“猪—沼—草”生态模式,研究杂交狼尾草对不同类型肥料的响应及其在饲养育肥猪和治污上的效果。结果表明,杂交狼尾草在每次刈割后施用150t/hm~2的沼液后粗蛋白含量可达13.78%,比不施肥的提高46.75%,在施沼液的基础上再增施一定量的尿素后杂交狼尾草的粗蛋白含量可达15.84%,比只施沼液的还提高14.95%。 杂交狼尾草打浆后饲喂育肥猪效果表明,处理Ⅱ(基础日粮+施沼液的草浆0.25kg/头.d)、Ⅲ(基础日粮十施沼液的草浆0.5kg/头.d)、Ⅳ(基础日粮+施沼液和尿素的草浆0.5kg/头.d)比处理Ⅰ(基础日粮)平均日增重分别提高了22.4g,40.4g和48.4g,料肉比分别降低了4.62%、3.96%和7.26%,每头猪效益分别提高了26.0元、34.3元和44.6元,猪肉氨基酸含量也有不同程度的提高,以添加增施尿素的牧草浆后,肥育猪的日增重、料肉比和经济效益最好。 利用“猪—沼—草”生态模式,猪场配套种植一定面积耐肥的杂交狼尾草,在牧草生长季节内每公顷草地可消纳1400头左右肥育猪产生的沼液,同时施沼液能起到很好的改良土壤效果,连续三年施用沼肥的草地比不施肥的有机质提高了182.096,全N提高了58.7%,全P提高了166.3%,但全K降低了36.7%。因此,长期种植牧草且只施沼肥的草地缺K,需要补施K肥以弥补土壤K养分过度流失。……   
[关键词]:禾本科牧草;选育;氮代谢;生长性能;牧草品质
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:福建农林大学2008年