渠暉，陳俊峰，程亮，陸曉燕，沈益新

(南京農(nóng)業(yè)大學動物科技學院，江蘇 南京 210095)

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施氮水平對甜高粱硝酸鹽含量和氮素利用特性的影響

渠暉，陳俊峰，程亮，陸曉燕，沈益新*

(南京農(nóng)業(yè)大學動物科技學院，江蘇 南京 210095)

摘要：試驗采用完全隨機區(qū)組設計，分別于2009和2010年在華東農(nóng)區(qū)生態(tài)條件下進行田間試驗，研究不同施氮水平(0，100，200，300，400，500 kg N/hm2)對大力士甜高粱硝酸鹽積累，粗蛋白含量和氮素利用特性的影響。結(jié)果表明，隨著生育期的推進，植株地上部硝酸鹽含量不斷降低，相比于葉片，莖稈更有利于硝酸鹽的積累。隨著施氮水平的提高，粗蛋白生產(chǎn)效率(CPPE)，氮素干物質(zhì)生產(chǎn)效率(NDMPE)，干物質(zhì)生產(chǎn)效率(DMPE)和表觀回收率(NARR)逐漸下降，說明施氮量越高，氮素利用越低，損失越大。粗蛋白(crude protein，CP)和游離氨基酸(free amino acid，F(xiàn)AA)含量均隨施氮量的增加而增加，但FAA的增幅低于CP，施氮量為500 kg N/hm2時，CP的平均增幅為6.11%，F(xiàn)AA的平均增幅為2.99%，說明施氮雖然增加了植株CP含量，但優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)比例下降。施氮提高了甜高粱硝酸鹽含量，施氮量大于400 kg N/hm2時，甜高粱硝酸鹽含量大于0.2%，青飼時易導致家畜硝酸鹽中毒。綜合考慮，大力士甜高粱在華東農(nóng)區(qū)較為適宜的施氮量為200～300 kg N/hm2，既可滿足對甜高粱高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的需求，提高氮素的利用效率，又可減少氮素流失和對土壤及地下水的污染。

關鍵詞：甜高粱；施氮水平；硝酸鹽積累；氮素利用特性

氮素是影響作物生長、發(fā)育的重要元素[1]，是作物高產(chǎn)的主要限制因子之一[2]。增施氮肥有利于提高作物的產(chǎn)量[3]，適量氮素的添加還可對土壤侵蝕性有較好的抑制作用，進而減少水土和養(yǎng)分的流失[4]。但過量氮肥的施入會降低氮素利用率，提高農(nóng)業(yè)種植成本，導致土壤退化[5]和地下水污染[6]，對環(huán)境造成不利影響[7-8]。提高氮素利用率是世界許多地區(qū)實現(xiàn)農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展的重要保證[9]，但研究表明，即使在栽培管理良好的條件下，仍有30%～50%施入的氮肥以不同的方式流失[10]，因此在實際生產(chǎn)過程中，氮肥的施用常常過量。特別對禾本科牧草而言，自身不具備固氮能力，其生長發(fā)育過程中所需的氮素主要依靠根系從土壤中吸收[11]，而通常情況下，土壤中可利用的氮素有限，難以滿足飼草高產(chǎn)栽培的需要，因此以外界施肥的方式補充氮素成為提高禾本科牧草高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的主要方式[12]。這樣就容易造成硝酸鹽在禾本科牧草植株體中的富集[13]，草食家畜采食硝酸鹽含量過高的牧草會發(fā)生中毒現(xiàn)象，每年世界各國都有此類中毒事故發(fā)生[14]。因此，研究氮肥對禾本科牧草硝酸鹽積累與氮肥利用率，對禾本科牧草合理施用氮肥，提高干物質(zhì)產(chǎn)量和飼草品質(zhì)，降低硝酸鹽積累，減輕氮素對環(huán)境造成的污染有重要意義。

甜高粱(Sorghumbicolor)具有抗逆性強[15]，適應性廣[16-17]，生物量大[18]等優(yōu)良特性，是優(yōu)質(zhì)的飼料作物[19]。有關甜高粱對氮素利用的研究已有很多報道。Wortmann等[20]研究認為，甜高粱的需氮量低于玉米(Zeamays)，主要由于甜高粱對氮素的吸收率較低。Almodares和Darany[21]研究發(fā)現(xiàn)，氮肥在營養(yǎng)生長階段對株高，莖粗和干物質(zhì)產(chǎn)量的影響高于生殖生長階段對各參數(shù)的影響。Smith和Buxton[22]研究甜高粱對不同施氮水平的響應后發(fā)現(xiàn)，在北美地區(qū)灌溉或非灌溉條件下，施氮對甜高粱的糖產(chǎn)量沒有顯著影響。不同的高粱品種間由于遺傳基礎，進化差異和生理代謝的不同，對氮素的吸收利用存在極大差異[23]。與粒用高粱相比，甜高粱莖稈含糖量高，生育后期物質(zhì)積累速率快，對氮素的吸收較多[20]。氮肥與甜高粱關系的研究多集中在氮素利用和吸收方面，對甜高粱硝酸鹽積累和氮肥關系的研究較少，且大多集中在干旱半干旱地區(qū)，在高溫多雨條件下的研究鮮有報道。因此本試驗以極晚熟甜高粱品種大力士為試驗材料，研究了在華東農(nóng)區(qū)高溫多雨環(huán)境下，施氮量對甜高粱氮素利用和硝酸鹽含量的影響，以期為甜高粱在該地區(qū)的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)提供科學的施肥依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗區(qū)概況

試驗于2009和2010年在江蘇省常州春暉乳業(yè)有限公司農(nóng)場(31°51′ N，119°49′ E)進行，該試驗地屬于北亞熱帶季風性濕潤氣候，土壤類型為粘壤土。試驗地土壤具體特性及氣象條件見表1和圖1。

1.2試驗材料與設計

試驗材料為甜高粱品種大力士(S.bicolorcv. Hunnigreen)，由百綠(北京)國際草業(yè)有限公司提供。試驗采用完全隨機區(qū)組設計，共設6個氮肥處理(0，100，200，300，400，500 kg N/hm2)，3次重復，18個小區(qū)。小區(qū)面積為12 m2(4 m×3 m)，行距30 cm，株距25 cm，每小區(qū)種植10行。試驗地播前深翻20 cm，并施入腐熟的牛糞75 t/hm2(干物質(zhì)含量為25%，總氮含量為0.55% DM)作基肥。播種方式為人工播種，每穴播3～4粒，三葉期按設計株距定苗。氮肥以純氮水平換算成尿素分兩次施入，播種時施入1/3尿素，六葉期結(jié)合中耕追施余下2/3尿。耕前噴施2.5 L/hm2阿特拉津并配以播后1周噴施2, 4-D用來防除雜草。兩年的播種時間和取樣收獲時間見表1。

1.3試驗測定項目和方法

由于大力士甜高粱是極晚熟品種，在長江中下游地區(qū)不抽穗，因此按播種后的生長天數(shù)進行取樣。播種后46～50 d，大力士進入拔節(jié)期開始取樣，每隔20 d取樣，總共取樣4次，具體播種及取樣時間見表1。將小區(qū)一分為二，一半用于中期采樣，一半用于收獲測產(chǎn)。每次取樣時，每小區(qū)選取3株長勢一致植株，分離莖葉(包括葉鞘)，分別剪碎混勻，各稱10 g保存冰盒，帶回實驗室測定硝酸鹽含量。采用水楊酸-濃硫酸法[24]，準確稱取2 g待測材料，分別放入3只刻度試管中，加入10 mL去離子水，玻璃泡封口后置于沸水浴中30 min后取出，用自來水冷卻。將提取液在6000 r/min下離心15 min，吸取上清液0.1 mL于刻度試管中，加入5%水楊酸-濃硫酸溶液0.4 mL，混勻后置于室溫20 min，再緩慢加入9.5 mL 8% NaOH溶液，待冷卻至室溫后，以空白作對比在410 nm波長下測吸光度。利用標準曲線分別計算莖稈和葉片的硝酸鹽含量(以鮮重計)。

每小區(qū)另取3株長勢一致植株，分離莖葉(包括葉鞘)稱鮮重。將樣品帶回實驗室置于105 ℃鼓風干燥箱下殺青30 min，再于65 ℃下烘干至恒重，稱重，計算莖葉比，鮮干比。根據(jù)莖葉比和鮮干比計算莖稈，葉片和整個植株的硝酸鹽含量(以干重計)。最后一次取樣時，在測產(chǎn)的一半小區(qū)中間,收獲長為1.5 m，寬為相鄰3行面積上的植株，測定鮮重，根據(jù)鮮干比和收獲面積計算干物質(zhì)產(chǎn)量(kg/hm2)。烘干后的植株各部分粉碎均勻混合后過1 mm篩，裝入自封袋保存供品質(zhì)分析。對粉碎后樣品進行粗蛋白(crude protein，CP)和全氮含量的測定，全氮含量測定采用凱氏定氮法[24]，粗蛋白含量按照全氮含量×6.25計算。游離氨基酸含量測定采用茚三酮比色法[25]。氮素生產(chǎn)效率評價指標計算如下：

圖1　試驗地月平均氣溫和月平均降雨量(2009年，2010年)Fig.1　Mean monthly temperature and precipitation of experimental location (2009, 2010)

氮素積累總量(total nitrogen accumulation，TNA)：單位面積植株氮素積累量的總和。具體計算方法為：干物質(zhì)產(chǎn)量×植株總氮含量，單位：kg/hm2。

粗蛋白生產(chǎn)效率(crude protein production efficiency，CPPE)：單位面積植株粗蛋白產(chǎn)量與施氮量之比。具體計算方法為：(粗蛋白含量×干物質(zhì)產(chǎn)量)/對應施氮量，單位：kg/kg DM。

氮素干物質(zhì)生產(chǎn)效率(nitrogen dry matter production efficiency，NDMPE)：單位面積植株干物質(zhì)積累量與單位面積植株氮素積累總量之比。具體計算方法為：干物質(zhì)產(chǎn)量/對應處理的氮素積累總量，單位：kg/kg DM。

干物質(zhì)生產(chǎn)效率(dry matter production efficiency，DMPE)：單位面積植株干物質(zhì)積累量與單位面積施氮量之比。具體算法為：干物質(zhì)產(chǎn)量/對應施氮量，單位：kg/kg DM。

氮素農(nóng)藝效率(nitrogen agronomy efficiency，NAE)：施氮區(qū)與不施氮區(qū)植株產(chǎn)量之差與施氮量之比。具體計算方法為：(施氮處理的干物質(zhì)產(chǎn)量-不施氮處理的干物質(zhì)產(chǎn)量)/對應施氮量，單位：kg/kg DM。

氮素表觀回收率(nitrogen apparent recovery rate，NARR)：單位面積植株收獲的總氮量與施氮量之比。具體計算方法為：(氮素積累總量/對應施氮量)×100%。

氮素回收率(nitrogen recovery efficiency，NRE)：施氮與不施氮區(qū)植株氮素積累量之差占施氮量的百分比。具體計算方法為：(施氮處理的氮素積累總量-不施氮處理的氮素積累總量)/對應施氮量×100%。

1.4數(shù)據(jù)統(tǒng)計

利用Microsoft Excel 2007處理基礎數(shù)據(jù)及作圖，采用SAS 9.1統(tǒng)計軟件包中SATA模塊的ANOVA程序進行單因素方差分析，不同參數(shù)的平均值采用Fisher’s LSD法進行多重比較(P<0.05)。

2結(jié)果與分析

2.1施氮水平對甜高粱氮素吸收與利用效率的影響

兩年的試驗結(jié)果顯示(表2)，氮素積累總量(TNA)總體上隨施氮量的增加而增加，但當施氮量高于300 kg N/hm2時，TNA開始出現(xiàn)小幅下降。2009年，400 kg N/hm2施氮處理下的TNA與300和500 kg N/hm2處理間無顯著(P>0.05)差異。2010年，400與300 kg N/hm2處理下的TNA差異不顯著，但顯著(P<0.05)高于500 kg N/hm2處理。當施氮量低于300 kg N/hm2時，不同施氮處理間差異均達顯著水平。2010年試驗各施氮處理的TNA均高于2009年對應處理的氮素積累總量。

粗蛋白生產(chǎn)效率(CPPE)，氮素干物質(zhì)生產(chǎn)效率(NDMPE)和干物質(zhì)生產(chǎn)效率(DMPE)均隨施氮量的增加而下降，且兩年試驗中CPPE和DMPE的不同施氮處理間，均存在顯著(P<0.05)差異。2009年，NDMPE隨施氮量呈分段式下降，100和200 kg N/hm2處理下的NDMPE無顯著(P>0.05)差異，但顯著高于其他施氮處理；300和400 kg N/hm2處理下的NDMPE無顯著差異，但顯著高于500 kg N/hm2處理。2010年，100 kg N/hm2處理下的NDMPE顯著高于其他處理，施氮量≥300 kg N/hm2時，各處理間的NDMPE無顯著差異。

氮素農(nóng)藝效率(NAE)和氮素回收率(NRE)隨施氮量的變化趨勢與TNA一致，均在300 kg N/hm2處理下達到最大值。2009年，NAE的最大值為19.37 kg/kg，與200 kg N/hm2處理下的NAE無顯著(P>0.05)差異，但顯著(P<0.05)高于其他施氮處理；NRE的最大值為39.24%，與100和200 kg N/hm2差異不顯著，但顯著高于400和500 kg N/hm2處理。2010年，NAE的最大值為28.42 kg/kg，當施氮量≤300 kg N/hm2時，不同施氮處理間的NAE無顯著差異；NRE的最大值為47.10%，與200 kg N/hm2處理無顯著差異，但顯著高于其他施氮處理。兩年試驗中，氮素的表觀回收率(NARR)均隨施氮量的增加而降低，且不同施氮處理間均有顯著差異。

2.2施氮水平對甜高粱植株地上部含氮化合物的影響

粗蛋白(CP)含量隨施氮量的增加而增加(表3)。2009年，500 kg N/hm2處理下的CP含量最高，為65.24 g/kg DM，顯著(P<0.05)高于其他施氮處理。2010年，CP也在500 kg N/hm2處理下達最高值(71.19 g/kg DM)，但與300和400 kg N/hm2處理無顯著(P>0.05)差異。兩年試驗中，游離氨基酸(FAA)均隨施氮量的增加而增大，但不同施氮水平間的差異隨施氮量的增加而減小。2009年，當施氮量≥300 kg N/hm2時，不同施氮處理間無顯著差異；2010年，當施氮量≥200 kg N/hm2時，不同施氮處理間無顯著差異。2009年試驗中，當施氮量從300 kg N/hm2增加到500 kg N/hm2時，CP增加了8.13%，而FAA只增加了3.68%；2010年，相同條件下，CP增加了4.09%，而FAA只增加了2.29%，說明當施氮量≥300 kg N/hm2時，CP增加的部分只有很少的比例來自于氨基酸，多數(shù)以其他氮素形式存在。

兩年試驗中，干物質(zhì)產(chǎn)量隨施氮量呈先增加后降低的變化趨勢，均在300 kg N/hm2處理下達最大值，且顯著(P<0.05)高于其他氮肥處理。粗蛋白產(chǎn)量與干物質(zhì)產(chǎn)量有很好的一致性，均在300 kg N/hm2處理下達到最大值，但由于400 kg N/hm2處理下的CP含量高于300 kg N/hm2處理，而在干物質(zhì)產(chǎn)量方面，僅次于300 kg N/hm2處理，所以300和400 kg N/hm2處理間的粗蛋白產(chǎn)量無顯著(P>0.05)差異，兩者均顯著高于其他施氮處理。

表2　施氮水平對甜高粱氮素吸收與利用效率的影響Table 2　Effect of nitrogen fertilizer rate on nitrogen uptake and utilization efficiency in sweet sorghum

TNA： Total nitrogen accumulation；CPPE： Crude protein production efficiency；NDMPE： Nitrogen dry matter production efficiency；DMPE： Dry matter production efficiency；NAE： Nitrogen agronomy efficiency；NARR： Nitrogen apparent recovery rate；NRE：Nitrogen recovery efficiency. 同列數(shù)據(jù)后不同字母表示不同處理間差異顯著(P<0.05)，下同。Different letters in the same column indicate significant differences at the 0.05 level among different treatments, the same below.

表3　施氮水平對甜高粱含氮化合物含量的影響Table 3　Effect of nitrogen fertilizer rate on the content of nitrogen compounds in sweet sorghum

CP：粗蛋白 Crude protein；FAA：游離氨基酸 Free amino acid；DM：干物質(zhì) Dry matter.

2.3施氮水平對甜高粱植株地上部硝酸鹽含量的影響

施氮量對甜高粱植株地上部硝酸鹽含量有明顯的影響(表4)。硝酸鹽含量隨施氮量的增加而增加，不同施氮處理間硝酸鹽含量差異顯著(P<0.05)。在生長前期，硝酸鹽含量較高，兩年的最高值分別為0.486% DM和0.367% DM。隨著生育期的推進，硝酸鹽含量逐漸下降，在最后一次收獲時，500 kg N/hm2處理下甜高粱的硝酸鹽含量分別為0.213% DM和0.174% DM。兩年的變化趨勢一致。圖2進一步表明，不同生長時期，葉片和莖稈的硝酸鹽含量均隨著施氮量的增加而增大，但是均隨著甜高粱的生長發(fā)育而下降，且葉片硝酸鹽含量的降幅大于莖稈。兩年試驗中，第一次取樣時，200和300 kg N/hm2處理下，莖稈的硝酸鹽含量無顯著(P>0.05)差異，第二次取樣時，兩施氮處理下葉片的硝酸鹽含量無顯著差異，這表明適量的氮肥對處于生長旺盛階段的甜高粱硝酸鹽含量無顯著(P>0.05)影響。

表4　施氮水平對甜高粱不同生長時期植株地上部硝酸鹽含量的影響Table 4　Effect of nitrogen fertilizer rate on nitrate content in shoot of sweet sorghum at different growth stage　% DM

圖2　不同施氮量對甜高粱植株硝酸鹽含量的影響Fig.2　Effect of nitrogen fertilizer rate on the nitrate content of leaf and stem of sweet sorghum　不同字母表示差異顯著(P<0.05)。Different letters mean significant differences at P<0.05.

3討論

隨著施氮量的增加，植株氮素積累總量增加，而粗蛋白生產(chǎn)效率、氮素干物質(zhì)生產(chǎn)效率、干物質(zhì)生產(chǎn)效率和表觀回收率卻逐漸下降，說明適量的施氮可以提高甜高粱的產(chǎn)量和品質(zhì)，但是過量施肥導致甜高粱粗蛋白和干物質(zhì)產(chǎn)量的增幅變小，氮肥利用效率降低[26-27]。2009年試驗中，施氮量為100 kg N/hm2時，甜高粱的氮素表觀回收率與氮素回收率的差值為186%，說明植株處于缺氮狀態(tài)；當施氮量為200和300 kg N/hm2時，兩者的差值分別為93.2%和61.8%，表明施入氮肥只有7.8%和38.2%留在了土壤中。當施氮量為400和500 kg N/hm2時，氮素表觀回收率和氮素回收率的差值分別為46.6%和37.2%，說明施入的氮肥中有53.4%和62.8%留在了土壤中，而這些留在土壤中的氮肥，只有少部分可以被下茬作物吸收利用，大部分極有可能淋溶到地下，造成土壤和地下水體的硝酸鹽污染[28]。2010年試驗結(jié)果與2009年相似，只是在200 kg N/hm2處理下，甜高粱稍處于缺氮狀態(tài)。這表明，從氮肥利用的角度而言，當施氮量為200～300 kg N/hm2時，既能滿足甜高粱生長的需要，又有適當盈余可以增加土壤肥力。

粗蛋白含量，粗蛋白產(chǎn)量和氨基酸含量是衡量牧草營養(yǎng)價值的重要參數(shù)[29-30]。本試驗中，粗蛋白和游離氨基酸含量均隨施氮量的增加而增大，在500 kg N/hm2處理下達到最大值，但隨著施氮量的增加，游離氨基酸的增幅減小，粗蛋白生產(chǎn)效率逐漸降低，說明過多的施氮量并沒有增加優(yōu)質(zhì)蛋白的含量。粗蛋白產(chǎn)量由于受到干物質(zhì)產(chǎn)量的影響，并沒有隨施氮量的增加而增大，而是在300 kg N/hm2處理下達到最大值，之后有所下降，這一點與氮素農(nóng)藝效率和干物質(zhì)產(chǎn)量的變化相一致。

氮素對植株地上部硝酸鹽含量有明顯的促進作用，過高的施氮量容易造成硝酸鹽在植株體內(nèi)富集，家畜食用時會引起中毒現(xiàn)象[31]。美國研究者通過研究硝酸鹽含量與家畜健康的關系，提出了牧草潛在硝酸鹽毒性的一般準則：以飼用作物干物質(zhì)中硝酸鹽含量計算，0～0.25%設定為安全，0.25%～0.50%設定為警戒，0.50%～1.50%設定為危險，超過1.50%設定為有毒[32]。研究表明，當高粱硝酸鹽含量超過0.20%時，就會引起反芻動物硝酸鹽中毒[33]。本試驗中，甜高粱地上部硝酸鹽含量隨生育期的推進不斷降低，這是因為隨著干物質(zhì)的不斷積累，在作物生育后期，硝態(tài)氮含量會被稀釋[34]。整體上2009年試驗結(jié)果要高于2010年，這可能由于2009年生長季的總降水量大于2010年所致。Abayomi等[35]研究了甘蔗(Saccharumofficinarum)葉片在干旱脅迫下對不同施氮水平的響應后發(fā)現(xiàn)，硝酸還原酶活性隨干旱脅迫程度的增大而降低，當干旱脅迫進一步加大，在較高施氮水平下，硝酸還原酶活性消失。本試驗結(jié)果表明，甜高粱植株地上部硝酸鹽含量隨施氮量的增加而增加，雖然均低于0.5%的警戒線，但當施氮量為500 kg N/hm2時，硝酸鹽含量均高于0.20%(2010年最后一次取樣除外)，青飼時家畜中毒風險大幅增加。施氮量低于400 kg N/hm2時，播種70 d后飼喂較為安全。

在甜高粱生長發(fā)育前期，葉片中的硝酸鹽含量大于莖稈，因為在這一階段植株生長旺盛，而葉面積指數(shù)較小，葉片吸收的硝態(tài)氮不能及時還原。隨著植株的不斷生長，葉片對硝態(tài)氮的還原能力增強，葉片的硝酸鹽含量出現(xiàn)下降，莖稈的含量也出現(xiàn)下降，但是降幅要小于葉片，因為莖稈屬于輸導器官，對硝態(tài)氮的還原能力弱于葉片，此外硝態(tài)氮積累的主要場所是細胞的液泡[36]，導管和薄壁組織是構成莖稈的主要部分，而薄壁細胞的液泡大于葉肉組織中的液泡，因此莖稈更有利于硝態(tài)氮的積累。

4小結(jié)

華東農(nóng)區(qū)生態(tài)條件下，甜高粱對氮素的吸收和利用隨著施氮量的增加而增加，在施氮量為200～300 kg N/hm2時，既可滿足植株生長所需，又可以減少氮素流失。施氮對甜高粱粗蛋白和游離氨基酸含量有促進作用，但當施氮量大于400 kg N/hm2時，氨基酸增幅降低，粗蛋白中優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)的比例下降。施氮量低于400 kg N/hm2時，播種后70 d的甜高粱用于青飼，不會導致家畜硝酸鹽中毒。綜上所述，大力士甜高粱在華東農(nóng)區(qū)較為適宜的施氮量為200～300 kg N/hm2，既可滿足對甜高粱高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的需求，提高氮素的利用效率，又可最大限度地減少氮素流失和對土壤及地下水的污染。

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DOI：10.11686/cyxb2015411

*收稿日期：2015-09-07；改回日期：2015-12-10

基金項目：國家科技支撐計劃南方優(yōu)質(zhì)飼草高效生產(chǎn)加工利用關鍵技術研究與集成示范項目(2011BAD17B03)資助。

作者簡介：渠暉(1984-)，男，內(nèi)蒙古烏蘭察布人，在讀博士。E-mail: qhyulin@hotmail.com *通信作者Corresponding author. E-mail: yxshen@njau.edu.cn

* 1Effects of nitrogen fertilizer on nitrate accumulation and nitrogen use characteristics in sweet sorghum

QU Hui， CHEN Jun-Feng， CHENG Liang， LU Xiao-Yan， SHEN Yi-Xin*

CollegeofAnimalScienceandTechnology,NanjingAgriculturalUniversity,Nanjing210095,China

Abstract:A field experiment was conducted to evaluate nitrate accumulation, crude protein (CP) content and nitrogen use efficiency of sweet sorghum (Sorghum bicolor cv. Hunnigreen) under different nitrogen fertilizer rates (0, 100, 200, 300, 400, 500 kg N/ha) in 2009 and 2010 in eastern China. The experiment was laid out in randomized complete block design with three replicates. Nitrate content of shoot decreased with plant growth and nitrate accumulation was higher in stems than leaves. The crude protein production efficiency (CPPE), nitrogen dry matter production efficiency (NDMPE), dry matter production efficiency (DMPE) and nitrogen apparent recovery rate (NARR) decreased with increasing rate of nitrogen fertilizer, indicating that the higher rates of nitrogen decreased nitrogen use efficiency and increased nitrogen losses. Crude protein (CP) and free amino acid (FAA) content increased with increasing rates of nitrogen. However, the increase of FAA was much less than that of CP. Mean CP content was 6.11%, while FAA content was 2.99% when nitrogen was applied at 500 kg N/ha, indicating that the application N increased the CP content, but decreased the proportion of high quality protein. Nitrate content of sweet sorghum increased with increasing rates of nitrogen, however, it was not above toxic levels, 0.2% of DM (dry matter), until application rates were above 400 kg N/ha. The most appropriate rate of nitrogen for sweet sorghum in eastern China was 200-300 kg N/ha; these rates increased the yield and quality of sweet sorghum, improved nitrogen use efficiency and also reduce nitrogen losses and nitrate contamination in soils and groundwater.

Key words:sweet sorghum; nitrogen rate; nitrate accumulation; nitrogen use characteristic

http://cyxb.lzu.edu.cn

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