我國主產(chǎn)區(qū)紫花苜蓿營養(yǎng)狀況分析

何 峰， 韓冬梅， 萬里強， 李向林

(中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所，北京 100193)

良好的肥料管理可以增加紫花苜蓿產(chǎn)量和利用年限，降低肥料成本進而增加經(jīng)濟效益，盲目施肥則適得其反。某種養(yǎng)分過量會限制其他養(yǎng)分的吸收，使得產(chǎn)量不升反降。例如增加土壤有效磷含量可以促進鈣、 鎂和硫的吸收，但會限制鉀素吸收，增加速效鉀則減少錳、 鋅、 鈣 和 硼的吸收[15]。因此施肥時要注意合理搭配[16]。

自漢代張騫出使西域?qū)⒆匣ㄜ俎Щ亻_始種植算起，我國的紫花苜蓿栽培歷史已有2000年。當前，我國東北、 黃淮海平原、 內(nèi)蒙古、 黃土高原、 新疆、 青藏高原以及長江流域都有種植。不同區(qū)域在種植上對肥料施用存在很大差異，為了更清楚地掌握我國紫花苜蓿肥料使用情況，對紫花苜蓿主產(chǎn)區(qū)的土壤肥料特點、 苜蓿植株主要營養(yǎng)元素含量水平以及苜蓿田肥料施用現(xiàn)狀進行了調(diào)查研究，以期在總體上對我國苜蓿產(chǎn)區(qū)的土壤肥力狀況和養(yǎng)分管理實踐有一個宏觀的了解，為進一步的科學(xué)施肥提供指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 取樣地點

表1 采樣樣點、 播種年份和苜蓿品種Table 1 Sampling sites and corresponding caltivars and sowing year

1.2 試驗方法

在各個樣地初花期時進行調(diào)查取樣。采集土壤養(yǎng)分、 第一茬產(chǎn)草量、 體內(nèi)營養(yǎng)元素含量數(shù)據(jù)，并對上一年(2011年)肥料管理情況進行調(diào)查。

1.2.1 土壤樣品采集及測定 每個樣點用土鉆鉆取0—30 cm土壤樣本。每個樣點5次重復(fù)，制備混合樣本。樣本送北京草業(yè)與環(huán)境研究發(fā)展中心進行檢測，測定指標包括pH(pH計法)、 有機質(zhì)(重鉻酸鉀氧化—外加熱法)、 陽離子交換量(乙酸鈉—火焰光度計法)、 電導(dǎo)率EC(ms/cm)、 全氮(凱氏定氮法)、 全磷(NaOH熔融—連續(xù)流動分析儀法)、 全鉀(NaOH熔融—火焰分光光度計法)、 堿解氮AN(堿解擴散法測定)、 有效磷AP(碳酸氫鈉浸提法)和速效鉀AK(采用NH4OAC浸提—原子吸收分光光度計)[17]。

1.2.2 產(chǎn)草量 每個樣點選取1 m×1 m樣方，刈割留茬5 cm，稱重。隨機選取500 g鮮樣帶回實驗室，105℃殺青，85℃烘干至恒重，稱重計算含水量，并折算單位面積干草產(chǎn)量。每個樣點重復(fù)3次。

1.2.3 植物體內(nèi)營養(yǎng)元素含量測定方法 每個樣點選取1 m×1 m樣方，從冠層頂部向下15 cm處用不銹鋼剪刀截取苜蓿植株，蒸餾水沖洗掉表面雜物，105℃殺青，65℃烘干至恒重。送北京農(nóng)林科學(xué)院植物營養(yǎng)與資源研究所中心實驗室進行檢測，測定指標包括全N(凱氏定氮法)、 全P(釩鉬黃比色法)，全K(火焰光度法)，Ca、 Mg、 Fe、 Mn、 Cu、 Zn(硝酸-高氯酸消解法，等離子體發(fā)射光譜法測定)，B(干灰化后，用等離子體發(fā)射光譜法測定)，Mo(石墨爐原子吸收分光光度法測定)。

根據(jù)Dan Undersander等 2011年出版的《紫花苜蓿管理指南》劃定的營養(yǎng)元素臨界指標[1]，對本次調(diào)研的紫花苜蓿營養(yǎng)狀況進行評價。營養(yǎng)狀況分為3級，分別為較低、 充足、 過量。

施肥情況采用調(diào)查問卷的方式對各試驗點的施肥情況進行調(diào)查。內(nèi)容包括有機肥、 氮肥、 磷肥、 鉀肥和微肥的施用情況。

1.3 數(shù)據(jù)處理

所有數(shù)據(jù)采用SPSS 17.0軟件進行回歸分析，用Excel軟件制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤養(yǎng)分狀況與施肥情況

我國的紫花苜蓿大面積生產(chǎn)主要集中在相對貧瘠的砂性土壤以及鹽堿土上。本次調(diào)研數(shù)據(jù)中有11個樣點的土壤有機質(zhì)含量低于1.5%，超過50%，13個樣點為砂性土壤。EC大于0.8的鹽土有2個樣點。

土壤全量養(yǎng)分，21個調(diào)研樣地全氮平均值為0.93 g/kg，全磷為0.69 g/kg，全鉀為16.13 g/kg，含量相對較低。土壤速效養(yǎng)分，土壤堿解氮平均為63 mg/kg； 有效磷平均值為11.92 mg/kg，在不同地點之間差異很大，從最低的2.75 mg/kg到最高的32.75 mg/kg不等；速效鉀含量相對較高，平均值為173.74 mg/kg。土壤表層陽離子交換量也很高，達到了33.02 cmol/kg。

表2 調(diào)查樣地的土壤情況Table 2 Physical and chemical properties of investigated soils

施肥情況，調(diào)查的21個樣點中，有3個樣點對肥料管理不清楚，占調(diào)查總數(shù)的14.3%；6個樣點沒有進行施肥，占調(diào)查總數(shù)的28.6%；施肥處理的有12個，其中施用有機肥的有3個樣點，占調(diào)查總數(shù)的14.3%；所有施肥樣點均施用氮肥，占調(diào)查總數(shù)的57.1%；5個樣點施用磷肥，占調(diào)查總數(shù)的23.8%；3個樣點施用鉀肥，占調(diào)查總數(shù)的14.3%；大田中沒有發(fā)現(xiàn)有針對性的使用微肥。

2.2 苜蓿植株營養(yǎng)狀況

圖1 苜蓿營養(yǎng)元素含量分布Fig.1 Distribution of nutrition levels in Alfalfas

2.3 土壤、 植物營養(yǎng)與產(chǎn)量之間的關(guān)系

2.3.1 土壤養(yǎng)分與產(chǎn)草量之間關(guān)系 土壤中全磷和速效磷含量與第一茬產(chǎn)量的相關(guān)系數(shù)分別為0.46和0.45，達到顯著水平(P<0.05)。在調(diào)查的21個樣點，隨著土壤全磷和速效磷含量的增加，紫花苜蓿第一茬干草產(chǎn)量顯著增加。氮素和鉀素、 pH、 有機質(zhì)、 陽離子交換量和電導(dǎo)率與第一茬產(chǎn)量的相關(guān)性不顯著(表3)。

表3 土壤養(yǎng)分與紫花苜蓿產(chǎn)草量相關(guān)性Table 3 Correlations between alfalfa yield and soil nutrient levels

注(Note):r—相關(guān)系數(shù)Correlation coefficient；P—P值P-value； *—表示顯著相關(guān)(P<0.05) Significant correlation atP<0.05.

2.3.2 植物營養(yǎng)與產(chǎn)草量之間的關(guān)系 植物中Fe和B、 Mo含量與第一茬產(chǎn)量的相關(guān)系數(shù)分別為0.56、 0.49和0.67，達到顯著水平(P<0.05)。植株中N、 P、 K、 Ca、 Mg、 Mn、 Cu、 Zn含量與第一茬產(chǎn)量的相關(guān)性不顯著(表 4)。

在調(diào)查的21個樣點，植物體內(nèi)累積的Fe和B、 Mo含量越多，紫花苜蓿第一茬干草產(chǎn)量越高(圖2)。

表4 植株養(yǎng)分含量與紫花苜蓿產(chǎn)草量相關(guān)系數(shù)Table 4 Correlations between alfalfa yield and nutrient contents in plants

注(Note):r—相關(guān)系數(shù)Correlation coefficient;P—P值P-value. *—顯著相關(guān) Significant atP<0.05; **—極顯著相關(guān) Significant atP<0.01.

圖2 紫花苜蓿產(chǎn)量與植株硼、 鉬含量的關(guān)系Fig.2 Correlations between alfalfa yield and B and Mo contents

3 討論

3.1 氮素營養(yǎng)

3.2 磷素和鉀素營養(yǎng)

主產(chǎn)區(qū)土壤磷素含量較低，土壤中速效磷平均值為11.92 mg/kg，最低為2.75 mg/kg。苜蓿植物組織分析顯示有8個樣地植物磷素含量處于較低水平。相關(guān)性分析表明土壤全磷和速效磷都與產(chǎn)量具有顯著的正相關(guān)關(guān)系，說明使用磷肥具有顯著的增產(chǎn)效果。調(diào)查中只有23.8%的樣點施用了磷肥，黑龍江哈爾濱蘭西取樣點土壤有效磷含量僅為2.75 mg/kg，然而肥料管理中并沒有施用磷肥，苜蓿植物組織中磷素含量為0.23%，也處于較低水平，說明磷素施用在生產(chǎn)中沒有得到足夠的重視。

紫花苜蓿對鉀素的需要量很大，收獲每噸苜蓿干草從土壤中移出鉀素(K2O)26 kg 左右[1]。鉀素含量與第一茬產(chǎn)草量相關(guān)性不明顯，但鉀素可提高植物的抗病性和壽命[2-3]，還可以提高對高強度刈割的耐受能力以及越冬能力[4]。我國主產(chǎn)區(qū)土壤中鉀素含量較高，速效鉀的平均值達到了173.74 mg/kg，生產(chǎn)者很少施用鉀肥，只有14.3%的樣點單獨施用了鉀肥。然而苜蓿植物組織分析中有19個樣點鉀素含量處于虧缺狀態(tài)，說明土壤鉀素的供應(yīng)不能滿足苜蓿的鉀素營養(yǎng)。苜蓿對鉀素的吸收還受土壤陽離子交換量的影響。美國苜蓿鉀肥的推薦施肥量就是綜合考慮土壤速效鉀、 陽離子交換量以及目標產(chǎn)量來確定的[23]。我國苜蓿主產(chǎn)區(qū)的土壤陽離子交換量均值為33.02 cmol/kg，處于較高水平，一定程度上影響了苜蓿對鉀素的吸收，因此應(yīng)加大相關(guān)研究，增加鉀肥的使用。

3.3 苜蓿體內(nèi)中、 微量元素營養(yǎng)

苜蓿種植的土壤屬于堿性和鹽土，土壤中的Ca、 Mg含量豐富，苜蓿組織分析結(jié)果也顯示Ca和Mg較為充足，因此，土壤中的鈣、 鎂可以滿足苜蓿的生長需要。有機質(zhì)含量低和砂質(zhì)土壤上，微量元素含量一般也較低。苜蓿組織分析表明Zn、 B、 Mo元素處于缺乏狀態(tài)。與產(chǎn)量的相關(guān)分析表明B和Mo含量增加可以提高產(chǎn)量水平，這與劉貴河研究結(jié)果一致[24-25]。B素缺乏新生組織生長緩慢，限制莖部伸長。鉬對豆科植物非常重要，在各種植物中豆科植物需鉬最多。苜蓿吸收到體內(nèi)的硝酸根必須還原成氨才能合成蛋白質(zhì)，而鉬是硝酸還原酶的成分。同時Mo參與根瘤菌的固氮作用，還可能參與氨基酸的合成與代謝。因此，各地需要更加重視鉬元素的補充。然而在調(diào)查的21個樣點中沒有一個樣點有針對性地施用硼肥和鉬肥。

4 結(jié)論

我國紫花苜蓿主產(chǎn)區(qū)土壤相對貧瘠，以砂性和輕度鹽堿為主，有機質(zhì)含量低，陽離子交換量高。紫花苜蓿組織中氮素營養(yǎng)處于充足水平，磷素(P)和鉀素(K)普遍缺乏， 微量元素中鋅(Zn)、 硼(B)、 鉬(Mo)元素缺乏。

施肥管理中，生產(chǎn)者重視氮肥使用，磷肥和鉀肥使用較少，尤其是鉀肥使用嚴重不足，沒有施用微量元素肥料。建議在紫花苜蓿大田生產(chǎn)上控制氮肥施用，注重P、 K肥的施用，有針對性的施用B、 Mo等微量元素。

致謝:國家牧草產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系太原綜合試驗站、 赤峰綜合試驗站、 滄州綜合試驗站、 綏化綜合試驗站、 咸陽綜合試驗站、 東營綜合試驗站、 昌吉綜合試驗站、 塔里木綜合試驗站、 青島綜合試驗站以及崗位科學(xué)家徐安凱老師，王成章老師，甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)陳本建老師，北京農(nóng)林科學(xué)院孟林老師，吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院畜牧分院王志峰老師，河南農(nóng)業(yè)大學(xué)嚴學(xué)兵老師對調(diào)研工作提供了大力支持，在此表示衷心感謝。

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