水氮耦合对王草产量和品质的影响

摘要 采用盆栽试验的方法，以热研4号王草为材料，研究不同水氮条件对王草生长性状的影响及生理响应机制，为王草生产的合理水氮配合施用提供科学依据。结果表明，在W1（35%～45%）、W2（55%～65%）和W3（75%～85%）土壤水分条件下，王草的最高产量相应施氮量分别为271.78、355.05和329.06 kg/hm2，粗蛋白含量最高时对应的施氮量为361.54 、505.44 、647.88 kg/hm2。随着水分胁迫的加深，脯氨酸积累量增加，且在相同水分条件下随着施氮量的增加而增加。CAT酶活力则随着水分胁迫的加剧而显著降低，且在相同水分条件下随施氮量的增加而增加。土壤水分条件对王草产量及品质的影响程度高于施氮量的影响，且它们之间存在明显的协同效应，故水氮搭配得当，便能获得较高的产量和品质。在该试验条件下，最佳的水氮条件为土壤含水量W3（75%～85%）、施氮量329.06 kg/hm2，此配比可显著提高王草的产量和品质。

关键词 水氮耦合；王草；生长性状；脯氨酸；过氧化氢酶

中图分类号 S543+.9  文献标识码 A  文章编号 0517-6611（2024）10-0164-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.10.036

Effects of Water and Nitrogen Coupling on Yield and Quality of King Grass

WEN Cui-ping

（Guangdong  Meizhou Vocational and Technical  College，Meizhou， Guangdong 514011）

Abstract By using the method of pot culture experiment， the effect of growth and the mechanism of physiological response of king grass under different water and nitrogen conditions was studied， to provide the reference about the rational using of water and nitrogen in planting king grass. The results showed that during the soil moisture conditions of W1 （35%-45%）， W2 （55%-65%） and W3 （75%-85%） ，the application rate of nitrogen of corresponding maximum yield were 271.78 ， 355.05 and 329.06 kg/hm2， and application rate of nitrogen of the highest protein content were 361.54， 505.44， 647.88 kg/hm2. With the deepening of water stress， the accumulation of proline increased， and it increased when application rate of nitrogen increased in the same moisture conditions. CAT enzyme was as water stress intensified that significantly reduced， and it increased when application rate of nitrogen increased in the same moisture conditions. The effect of soil moisture conditions on yield and quality of king grass was higher than application rate of nitrogen， and they existed obviously synergy effect， so only if collocation of water and nitrogen was proper， higher yield and quality could be obtain. In this experiment condition， the best conditions of water and nitrogen were that the content of soil moisture was during 75%-85% of field capacity，and the application rate of nitrogen was 329.06 kg/hm2，the yield and quality of king grass could be significantly improved in this ratio .

Key words Coupling of water and nitrogen;King grass;Growth performance;Proline;Catalase

基金项目 国家牧草产业体系项目。

作者简介 温翠平（1987—），女，广东梅县人，讲师，硕士，从事植物营养研究。

收稿日期 2023-06-20

王草［Ponnisetum purpureum Schumacher×P.Glaucum（Linnaeus）R.Brown］又名皇竹草，是多年生禾草类植物，由象草和非洲狼尾草杂交育成，原产于哥伦比亚［1］，因其优质高产，被誉为“草中之王”，故得名王草［2］。王草最早是为改善生态环境从哥伦比亚引入我国海南省。王草具有生长期短、产量极高、分蘖多、再生能力强等特性。在中等水肥条件下，王草每年的生长期可达9个月［3］，鲜草产量为2.25×105 kg/hm2，蔸分蘖达50～80株，第二年的鲜草产量高达（3.00～3.75）×105 kg/hm2。王草不仅产量高，而且营养丰富，1 hm2王草的蛋白质含量与8～10 hm2玉米的蛋白质总含量相当。此外，王草叶软汁多，适口性好，是各种草食性牲畜和鱼类的最佳饲料之一［4］。

水肥是农业生产中必不可少的两大主要因素，也是可以调控的两大重要技术措施。水分和养分对作物生长的作用不是孤立的，而是相互影响。作物生产中的水肥资源不合理利用，不仅浪费水肥资源，而且对环境构成严重威胁。因此，对水肥的合理施用方面的研究不容忽视。目前对粮食类作物水肥耦合方面的研究已引起关注，周明耀等［5］通过研究水肥耦合对水稻地上部分生长与生理性状的影响，探讨了水稻的水肥多因子耦合效应与机理；张凤翔等［6］通过盆栽试验对冬小麦生物学特性及产量影响进行了研究，揭示了水肥耦合对冬小麦生理性状及产量的影响和机制，得出水、氮存在显著耦合效应，沈荣开等［7］在2年的冬小麦和夏玉米田间试验中也得到了类似结论。目前对王草的研究主要集中于施氮量对其产量或品质的影响，而对水氮耦合对其产量及品质的影响研究较为缺乏，故笔者设置了土壤水分和施氮量2个试验因子，通过盆栽试验分析了水氮耦合对王草生长性状的影响，并初步研究了脯氨酸和过氧化氢酶（CAT）等生理性状在不同水氮条件下的响应，通过建立回归模型，探明王草水氮耦合规律，以期为王草在生产上的节水节肥提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试材料为热研4号王草，供试土壤为花岗岩砖红壤，质地为砂质壤土，土壤主要的理化性状：pH 5.91，有机质6.88 g/kg，碱解氮101.5 mg/kg，速效磷7.23 mg/kg，速效钾47.07 mg/kg。

1.2 试验设计

采用盆栽的方法，塑料盆高29 cm，盆口直径31 cm，盆底直径25 cm。取花岗岩发育砖红壤0～20 cm表土，过筛混匀装盆，每盆装风干土20 kg。

设置3个土壤水分水平，分别为W1，田间持水量的35%～45%；W2，田间持水量的55%～65%；W3，田间持水量的75%～85%。每天16∶30用水分测定仪进行土壤含水量监测，当水分降到设定下限时浇水补足。在上述3种土壤水分的条件下分别设4个施氮量处理：N0，0 g/kg；N1，0.067 5 g/kg；N2，0.135 g/kg；N3，0.202 5 g/kg，折合施氮量分别为0、151.875、303.750、455.625 kg/hm2。共12个处理，且每个处理设置3个重复。不同处理的磷、钾肥用量保持一致，均为P2O5

0.066 8 g/kg，K2O 0.066 8 g/kg，折合施肥量为150.19 kg/hm2。磷肥作为基肥一次性施入；钾肥分批施入，50%作为基肥，50%作为追肥。氮肥根据具体情况溶于水后分多次施用。肥料种类：氮肥用尿素，磷肥用钙镁磷肥，钾肥用氯化钾。

1.3 测定项目与方法

地上部分鲜重采用直接称重法，干重采用常压直接烘干法［8］；土壤田间持水量采用威尔科克斯法测定［9］；粗纤维采用酸碱消煮法测定；粗蛋白采用半微量凯氏定氮法［10］测定全氮含量后，按全氮量的6.25倍进行换算；脯氨酸采用磺基水杨酸提取，茚三酮比色法测定［11］；过氧化氢酶采用高锰酸钾滴定法测定［12］。

1.4 数据处理

试验数据采用SAS 9.0完成，图表采用Excel绘制。

2 结果与分析

2.1 不同水氮处理对王草产量的影响

由图1可知，在同一氮肥施用水平下，王草产量与土壤含水量呈正相关关系；在不同的水分条件下，王草产量虽然随施氮量的增大而增加，但产量增幅逐步降低，表现出肥效递减率规律。在W1水分中度亏缺情况下，王草产量随施氮量增加的增幅不大，表明此条件下水分含量是限制王草生长的主要因素；而在土壤水分轻度亏缺（W2）条件下，土壤对王草的水分供给不足可由氮肥的施用量增加而得以补偿，达到“以肥促水”的效果，从而削弱由水分供给不足引起的减产程度；在适宜水分（W3）条件下，王草产量随施氮量的增加增产显著，即使在低氮（N1）条件下，其对应处理的王草产量均极显著高于W1中度干旱条件下的各施氮量处理的王草产量，表明氮肥的供应不足可由提高土壤水分含量而加以补偿，表现出协同作用，达到“以水促肥”的效果，减少由氮肥不足而引起的王草产量降低的危害。与W1相比，W2、W3分别增产37.33%～62.41%、56.69%～76.42%，且在W3水平下，各施肥处理产量均为最高，且极显著高于其他水分水平处理，表明适宜王草生长的土壤最佳含水量为W3（75%～85%）。在W1、W2和W3供水水平下，氮肥施用量与产量的相关系数分别为0.998、0.994和0.998（n=12，P<0.001）；据不同供水水平下的施氮量和王草产量关系，可知相应水分条件下王草产量最高点的施氮量分别为2.42、3.16、2.92 g/盆，折合施肥量分别为271.78、355.05和329.06 kg/hm2。

2.2 不同水氮处理对王草粗蛋白含量的影响

不同土壤水分水平下施氮量对王草粗蛋白含量的影响程度不同（图2）。王草粗蛋白含量随土壤水分含量的增加而降低，相同供氮水平下，在中度缺水（W1）处理下的王草粗蛋白含量显著高于另外2个土壤水分含量处理，轻度缺水处理（W2）略高于适宜供水处理（W3）。在一定施氮量范围内，王草粗蛋白含量随施氮量的增加而增高。在W1、W2和W3供水水平下，氮肥施用量与粗蛋白的相关系数分别为0.937、0.868和0.939（n=12，P<0.001）；不同土壤水分含量水平下最高粗蛋白含量对应的施氮量分别为3.21、4.49和5.76 g/盆，折合为361.54、505.44和647.88 kg/hm2，其施氮量均明显高于王草最高产量对应的氮肥施用量。

2.3 不同水氮处理对王草粗纤维含量的影响

王草收获期不同水氮条件下其粗纤维含量见图3。由图3可知，在相同土壤水分含量条件下，王草粗纤维含量随施氮量的增加而降低，且超过一定施氮量后，粗纤维含量呈上升趋势，施氮量过高或过低均会导致王草粗纤维含量增加，从而降低王草品质。施氮水平在N1～N2时，王草的粗纤维含量在28.06%～30.93%，而不施氮或施氮量过高的处理粗纤维含量为28.17%～34.08%。