氮磷鉀配比施肥對敖漢苜蓿產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

趙 云，謝開云，楊秀芳，李向林

(1.中國農(nóng)業(yè)科學院北京畜牧獸醫(yī)研究所，北京 100193； 2.內(nèi)蒙古赤峰市農(nóng)牧科學研究院，內(nèi)蒙古 赤峰 024031)

紫花苜蓿(Medicagosativa)被譽為“牧草之王”，是全球廣泛種植的一種優(yōu)質(zhì)蛋白飼料[1]，在我國畜牧業(yè)發(fā)展中發(fā)揮著極其重要的作用，在苜蓿正常的生長、發(fā)育以及繁殖的過程中需要大量的氮、磷、鉀等營養(yǎng)元素。但是在我國受“重農(nóng)輕牧”傳統(tǒng)思想的影響，苜蓿的主要種植區(qū)為沒有灌溉條件的瘠薄地[2]，鹽堿地[3]，以培肥地力兼顧飼草生產(chǎn)為主要目的，基本不施肥或很少施肥[4]，致使苜蓿產(chǎn)量和品質(zhì)優(yōu)勢不能充分發(fā)揮，嚴重影響了苜蓿產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

施肥是提高紫花苜蓿飼草產(chǎn)量的關鍵措施之一。大量研究表明，氮、磷、鉀單施或配合施用能夠顯著影響苜蓿生產(chǎn)過程中的產(chǎn)量[5]、生態(tài)特性及營養(yǎng)品質(zhì)。在山東的研究表明，磷肥可以顯著提高紫花苜蓿的草產(chǎn)量[5]。謝勇等[6]在河北壩上通過對氮磷鉀的配施研究了施肥對紫花苜蓿產(chǎn)量等指標的影響，得出適合壩上種植苜蓿的適合施肥量。但由于營養(yǎng)元素之間的相互作用比較復雜，影響因素較多，人為因素及氣候條件等因素的差異，不同研究者得出的結(jié)論各不相同，有的甚至截然相反。分析其可能的原因主要是不同地區(qū)基礎肥力差異以及所研究苜蓿品種的不同，另外在旱作和灌溉條件下施肥對苜蓿生長的影響也有較大差異。基于此，本研究以內(nèi)蒙古赤峰地區(qū)敖漢苜蓿(M.sativacv. Aohan)為研究對象，系統(tǒng)深入地分析旱作條件下不同氮磷鉀施肥配比處理對苜蓿產(chǎn)量與品質(zhì)的影響，以期為該區(qū)旱作條件下苜蓿生產(chǎn)實踐提供一定的科學指導。

1 材料與方法

1.1試驗材料 試驗材料為敖漢苜蓿，于2011年6月19日播種，小區(qū)面積大小為4 m × 5 m。苜蓿種植試驗地位于內(nèi)蒙古赤峰綜合試驗站牧草試驗示范基地，41°17′～45°24′ N，116°21′～120°58′ E，屬中溫帶半干旱大陸性季風氣候，四季分明，年日照時數(shù)2 800～3 100 h，年平均氣溫4～7 ℃，無霜期120～145 d，≥10 ℃積溫1 800～3 000 ℃·d，年平均降水量為350～400 mm，其中70%集中于6-9月。試驗地地勢平坦，光照、通風條件良好，土壤為栗鈣土，pH值為7.81，有機質(zhì)含量0.83%，堿解氮32.88 mg·kg-1，速效磷12.85 mg·kg-1，速效鉀91.4 mg·kg-1。

1.2試驗設計 本試驗以肥料種類為試驗因素，共3個因素，即：氮肥、磷肥、鉀肥。采用完全隨機區(qū)組設計，氮肥設兩個處理，分別記為N0(不施氮)和N30(30 kg·hm-2)；磷肥設置4個處理，分別記為P0(不施磷)，P50(50 kg·hm-2)，P120(120 kg·hm-2)和P200(200 kg·hm-2)；鉀肥設置4個水平，分別以K0(不施鉀)，K50(50 kg·hm-2)，K100(100 kg·hm-2)和K150(150 kg·hm-2)標記，共32個處理組合。試驗用的氮肥為尿素，磷肥為過磷酸鈣，鉀肥為氯化鉀。施肥次數(shù)及每次用量：磷肥于春季返青時(播種當年為苗期)一次性施入，氮肥和鉀肥分兩次施用，每次各占設計用量的50%；第1次施肥時間為返青時(播種當年為苗期)，第2次為第2年首次刈割后。

1.3數(shù)據(jù)的采集與分析

1.3.1產(chǎn)量測定 在苜蓿初花期(10%開花)測定其產(chǎn)草量。2011年第1次刈割時間為8月26日，2012年刈割時間分別為6月17日，7月20日和8月25日。全小區(qū)齊地刈割，并將整個小區(qū)牧草稱取鮮質(zhì)量。再將樣品充分混勻，各處理隨機抽取4個樣本(每個約100 g)作為重復，帶回實驗室，105 ℃殺青15 min，在65 ℃烘24 h至質(zhì)量恒定，稱其干質(zhì)量，換算鮮干比。

1.3.2營養(yǎng)品質(zhì)測定 在2012年6月17日刈割后，用測干質(zhì)量的苜蓿樣品粉碎過篩后分別測其粗蛋白質(zhì)、酸性洗滌纖維、中性洗滌纖維以及可溶性碳水化合物的含量。樣品由北京市農(nóng)林科學院園林質(zhì)檢中心檢測。

1.3.3數(shù)據(jù)處理與分析 試驗數(shù)據(jù)通過Excel軟件統(tǒng)計，SAS軟件用Factorial ANOVA進行方差分析，以Mean±SD形式展示測量數(shù)據(jù)。

2 結(jié)果與分析

2.1施肥對苜蓿產(chǎn)量的影響 單施氮肥可以顯著提高當年苜蓿的產(chǎn)量，苜蓿產(chǎn)量從2.90 t·hm-2提高至3.16 t·hm-2，提高了8.97%(表1)。但單施用氮肥對于敖漢苜蓿第2年的產(chǎn)量提高幅度減小，2012年不施氮肥苜蓿的總產(chǎn)量為13.91 t·hm-2，而單施氮肥的苜蓿總產(chǎn)量14.59 t·hm-2，提高了4.81%。在區(qū)組間差異不顯著(P>0.05)(表3)，說明本試驗地不存在顯著的土壤肥力差異。對2011年和2012年N0和N30處理下紫花苜蓿產(chǎn)量進行t檢驗，結(jié)果表明：2011年和2012年施氮肥對苜蓿產(chǎn)量影響差異顯著(2011，|t|=2.61，P=0.015 1；2012，|t|=2.58，P=0.021 0)。

表1 不同施肥處理下敖漢苜蓿的產(chǎn)量 Table 1 Alfalfa yield in different years under different fertilizing treatments t·hm-2

單施氮處理下播種當年和第2年苜蓿產(chǎn)量差異顯著(P<0.05)，單施磷肥處理下當年和第2年苜蓿產(chǎn)量差異極顯著(P<0.01)，單施鉀肥處理下當年和第2年苜蓿產(chǎn)量差異極顯著(P<0.01)(表3)。肥料之間處理一級交互作用，其中氮肥和磷肥交互作用下，2011年和2012年產(chǎn)量差異極顯著(P<0.01)。磷肥和鉀肥處理一級交互作用下，2011年苜蓿產(chǎn)量差異極顯著(P<0.01)，2012年差異不顯著。氮肥和鉀肥處理交互作用下，2011年苜蓿產(chǎn)量差異顯著(P>0.05)，2012年差異不顯著(P>0.05)。氮磷鉀組合二級互作效應不顯著(P>0.05)。

2.2施肥對苜蓿品質(zhì)的影響 施氮肥可以使苜蓿CP含量從17.75%提高至18.74%(表2)。施氮處理下苜蓿CP差異極顯著(P<0.01)。磷肥處理下CP差異極顯著(P<0.001)。鉀肥處理下CP差異不顯著。氮和磷、氮和鉀一級互作效應顯著(P<0.05)，磷和鉀一級互作效應不顯著。氮磷鉀二級互作效應不顯著。其中，NDF、ADF和WSC在單施氮磷鉀處理下差異極顯著(P<0.001)，氮磷、氮鉀和磷鉀一級互作效應極顯著(P<0.001)，氮磷鉀二級互作效應也極顯著(P<0.001)(表 3)。

對N0和N30處理下紫花苜蓿的CP、NDF、ADF和WSC進行t檢驗，結(jié)果表明：N30處理下的CP含量極顯著高于N0處理(|t|=7.32，P<0.000 1)，N30處理下的NDF極顯著低于N0(|t|=4.16，P=0.000 8)，N30處理下的ADF差異不顯著(|t|=1.37，P=0.191 9)。

表2 不同施肥處理下敖漢苜蓿的CP、NDF、ADF和WSCTable 2 CP, NDF, ADF, and WSC content of alfalfa under different fertilizing treatment %

表3 不同施肥處理產(chǎn)量、粗蛋白、NDF、ADF和WSC的方差分析Table 3 ANOVA analysis of alfalfa CP、NDF、ADF and WSC yield under different fertilizing treatment %

3 討論與結(jié)論

3.1施肥對苜蓿產(chǎn)量的影響 氮對植物的生命活動以及產(chǎn)量的形成與品質(zhì)的優(yōu)劣均有著極為重要的作用[7-8]。大量研究認為，苜?？梢越柚鲋械墓采痰苯游湛諝庵械姆肿討B(tài)氮，其固氮量基本可以滿足自身生長發(fā)育對氮的需求。據(jù)報道，播種當年，苜蓿的固氮量達到148～177 kg·hm-2，占總需氮量43%～62%[9]，也有研究表明，氮肥對紫花苜蓿均為負效應[10-11]。本研究發(fā)現(xiàn)，單施氮肥可以顯著提高苜蓿當年的產(chǎn)量，但對于第2年的產(chǎn)量提高幅度不大。這可能是由于播種當年的苜蓿固氮作用很弱，不能滿足苜蓿的生長需求，但即使播種第2年的苜蓿的氮素需求也不能完全依賴苜蓿自身的固氮作用。氮肥對苜蓿生產(chǎn)的影響是一個復雜問題，與氮的利用效率、刈割時間和苜蓿種植年限密切相關[12-13]，具體還需要進一步研究。

苜蓿屬于喜磷作物，磷的臨界水平為2.6～3.2 g·kg-1[14]。收獲時，每噸苜蓿干草含有6～7 kg P2O5[10]。許多研究表明，施磷能有效提高苜蓿鮮干草產(chǎn)量[4,15]，本研究也得到類似結(jié)果。另外，施氮肥與不施氮肥處理組的苜蓿產(chǎn)量都與磷肥施入量之間存在明顯的相關性，隨著施入磷肥量的增長，所有處理的苜蓿產(chǎn)量都得到了明顯的提升，說明施入磷肥對苜蓿產(chǎn)量的提高作用是顯著的。

苜蓿需鉀量很大，每收獲1 t苜蓿干草，大約可以得到27 kg K2O，其在苜蓿體內(nèi)的臨界濃度為2.3%～2.5%[15]。以往的研究認為，我國北方土壤速效鉀含量在100～200 mg·kg-1，部分高于300 mg·kg-1，可視為“基本不缺鉀”，一般能滿足苜蓿生長的需求[16]，因此，很少把鉀肥作為考慮要素。但是，本研究表明，對苜蓿施入鉀肥量超過100 kg·hm-2時，苜蓿的干草產(chǎn)量顯著增加。這可能主要是因為K+的移動性受土壤水分含量的影響很大，在干旱地區(qū)或干旱季節(jié)，苜蓿也會出現(xiàn)缺鉀現(xiàn)象，但鉀肥施入量對苜蓿產(chǎn)量的影響并沒有氮肥與磷肥明顯。

3.2施肥對苜蓿品質(zhì)的影響 對于新建植的苜蓿地施氮肥可以顯著提高苜蓿中的CP含量，以單施氮肥為例，苜蓿CP含量從17.74%提高至18.72%，提高了近1%，對于蛋白飼料來說，能夠提高1個百分點的粗蛋白含量說明施氮肥對苜蓿品質(zhì)的改善作用是非常顯著的[17]。同時，氮肥的施入有效降低了苜蓿NDF與ADF的含量，其NDF從45.53%下降至42.67%，而ADF從30.59%下降至27.53%，其原因可能是由于施入氮肥提高了敖漢苜蓿的CP含量[18]，苜蓿粗蛋白含量的提高，導致其纖維素所占的比重降低。此外，施入磷肥與鉀肥對敖漢苜蓿NDF與ADF含量也具有一定的影響，但是這種影響效果不明顯，也未呈現(xiàn)一致的規(guī)律，這與溫洋等[19]的研究結(jié)果一致。

肥料之間的互作比較復雜，在固定某一因素的某一水平時，找出另一因素的變化規(guī)律：在無氮的處理下，隨著施磷量的增加，敖漢苜蓿的粗蛋白含量呈單峰變化趨勢，隨著施鉀量的增大，敖漢苜蓿的粗蛋白含量無明顯的變化規(guī)律。在高氮處理下，敖漢苜蓿的CP的含量無明顯變化規(guī)律。這說明，肥料之間的互作是一個很復雜的過程，在一定范圍內(nèi)互相之間有拮抗也有替代作用。

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