配方施肥對苜蓿莖葉比和鮮干比的影響

李星月，孟凱，肖燕子，韓亞瓊，富海江，米福貴

(內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)生態(tài)環(huán)境學(xué)院，內(nèi)蒙古呼和浩特 010019)

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配方施肥對苜蓿莖葉比和鮮干比的影響

李星月，孟凱，肖燕子，韓亞瓊，富海江，米福貴*

(內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)生態(tài)環(huán)境學(xué)院，內(nèi)蒙古呼和浩特 010019)

采用“3414”最優(yōu)設(shè)計試驗方案，在土默特左旗地區(qū)研究了施肥對中苜2號(紫花苜蓿)品種莖葉比和干鮮比的影響。結(jié)果表明，14個處理組合中，P2K2N0是試驗獲得莖葉比最小的組合，為1.236，P2K3N2是實驗獲得干鮮比最大的組合，為0.354；苜蓿的莖葉比隨著氮肥的添加而增大，較高水平施氮量顯著提高苜蓿莖葉比(P<0.05)，氮肥對苜蓿干鮮比沒有顯著影響；單施磷肥能夠顯著降低苜蓿莖葉比(P<0.05)，對其干鮮比沒有顯著影響；鉀肥對苜蓿莖葉比的變化作用不明顯，但過量鉀肥可以提高苜蓿干鮮比；氮鉀肥混施能顯著改變苜蓿莖葉比(P<0.05)，磷鉀肥混施能顯著改變苜蓿干鮮比(P<0.05)。因此，今后在土默特左旗地區(qū)種植苜蓿應(yīng)不施或少施氮肥，適量增加磷肥和鉀肥。

中苜2號；莖葉比；干鮮比

紫花苜蓿(MedicagosativaL.)簡稱苜蓿，苜蓿作為世界上分布最廣、最古老的豆科牧草，有“牧草之王”的美譽，因其具有耐寒、耐旱、耐鹽堿、耐瘠薄、適應(yīng)性強、產(chǎn)量高、品質(zhì)優(yōu)、耐刈割、持久性好、能夠改善羊肉品質(zhì)和乳品質(zhì)的等優(yōu)點，已成為我國重要的優(yōu)質(zhì)飼草和植物性蛋白飼料的主要來源，具有不可替代的戰(zhàn)略性地位。隨著我國以奶牛業(yè)為主的畜牧業(yè)的迅猛發(fā)展，對優(yōu)質(zhì)飼草尤其是苜蓿的需求量將會越來越大，但我國苜蓿的產(chǎn)量與品質(zhì)不能滿足市場需求〔1-4〕。施肥作為一種有效的措施，可以有效的提高苜蓿產(chǎn)量、改善苜蓿生態(tài)特性及營養(yǎng)品質(zhì)，從而提高苜蓿種植的效益〔5-6〕。關(guān)于苜蓿施肥，國內(nèi)外學(xué)者從單施氮磷鉀肥、化肥配施和微肥添加等方面對苜蓿的產(chǎn)量、品質(zhì)和生長性能等方面做了深入的研究，并取得了一系列的成果和進(jìn)展〔5，7-11〕。牧草生產(chǎn)過程中，苜蓿是以收獲莖葉為主的“營養(yǎng)體”牧草，而葉子中蛋白質(zhì)含量遠(yuǎn)高于莖，適口性也好于莖。因此，莖葉比是衡量苜蓿品質(zhì)的重要指標(biāo)〔12〕，莖葉比大，植株的纖維素和木質(zhì)素含量高，影響適口性；莖葉比小，植株營養(yǎng)成分含量高，增加植株的利用效益。干鮮比是指干草質(zhì)量與鮮草質(zhì)量的比例，它能反映牧草的干物質(zhì)積累程度和利用價值〔13〕。有研究顯示苜蓿的干鮮比與其品質(zhì)呈負(fù)相關(guān)，干鮮比越低的苜蓿其蛋白質(zhì)的含量就越高、適口性就越好〔14〕。但目前對于苜蓿配方施肥條件下莖葉比與鮮干比的研究相對較少，且涉及不深，僅對莖葉比和鮮干比進(jìn)行了初步的分析〔15-16〕?；诖?，本研究通過“3414”田間施肥試驗對氮、磷、鉀肥單因素及其兩兩一級交互作用、二級交互作用對苜蓿莖葉比和干鮮比的影響以及苜蓿干鮮比、莖葉比、莖含水率和葉含水率之間的相關(guān)性進(jìn)行了深入分析，為生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)苜蓿、提高經(jīng)濟效益及減少施肥對環(huán)境的負(fù)面影響提供科學(xué)依據(jù)和理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)自然概況

試驗地位于土默特左旗溝子板蒙草抗旱苜蓿試驗基地(北緯40°26′到40°56′，東經(jīng)110°47′到110°48′)。氣候類型為溫帶大陸性季風(fēng)氣候，無霜期118～128d，年均氣溫3.3℃，年極端最高氣溫32.1℃，年極端最低氣溫-32.6℃，境內(nèi)空氣較為濕潤，年相對濕度50%～57%。春季，氣溫升高，土壤解凍，青草露頭，播種開始；夏季，雨季開始，氣溫高，多雷雨、山洪、冰雹；秋季，牧草變黃，“三秋大忙”，天氣漸涼；冬季約在(11月-翌年2月)，冬季開始，土壤凍結(jié)，樹葉完全脫落。平均降水量為379.4mm，全年降水日約為50d，春季平均降水量在48.7mm，夏季為247.5mm，秋季為67.8mm，冬季為15.4mm。蒸發(fā)量平均為1851.7mm，蒸發(fā)量大于降水量，約是降水量的5倍。土壤以栗褐土為主，鹽土、沼澤土、栗鈣土和灰褐土零星分布。試驗地的土壤狀況如表1。

表1 土壤養(yǎng)分測定結(jié)果

1.2 試驗材料

供試材料為金河農(nóng)業(yè)公司提供紫花苜蓿品種中苜2號。氮肥為陜化化肥股份有限公司生產(chǎn)的尿素(有效N≥46%)；磷肥為寧夏魯西化工化肥有限公司生產(chǎn)的過磷酸鈣(有效P≥16%)；鉀肥為上海嘉吉化肥集團國際有限公司生產(chǎn)的硫酸鉀(有效K≥41%)。

1.3 試驗設(shè)計

按農(nóng)業(yè)部《測土配方施肥技術(shù)規(guī)范(試行)》中推薦采用“3414”實肥方案設(shè)計(表2)。“3414”是指氮、磷、鉀3個因素，4個水平,共14個處理，四次重復(fù)，共56個小區(qū)，各處理隨機排列，小區(qū)面積為20m2(5m×4m)。

表2 “3414”施肥試驗設(shè)計

Note:Mean of fertilization level, 0-no fertilizer, 2-optimal fertilizer,1-2level*0.5(lowerfertilizer),3-2level*1.5(higher fertilizer).

1.4 試驗方法

2014年7月12日播種，將化肥作為基肥一次性施入，考慮到化肥為速效肥，2015年4月返青時施入設(shè)計用量的50%，每茬苜蓿初花期時，在每個小區(qū)各選取10株長勢相當(dāng)?shù)能俎沃?，齊地面刈割，進(jìn)行莖葉分離，分別稱量莖、葉鮮重(總鮮重是二者相加之和)，帶回實驗室，105℃殺青1h，之后65℃下烘48h至恒重(總干重是二者相加之和)。并計算苜蓿干鮮比、莖葉比、莖含水率和葉含水率。

干鮮比(DFR)=苜蓿干重(kg)/苜蓿鮮重(kg)×100%

莖葉比(SLR)=莖干重(kg)/葉干重(kg)×100%

莖含水率(SWR)=(莖鮮重(kg)-莖干重(kg))/莖鮮重(kg)×100%

葉含水率(LWR)=(葉鮮重(kg)-葉干重(kg))/葉鮮重(kg)×100%

1.5 數(shù)據(jù)分析

使用Microsoft Office Excel 2010對數(shù)據(jù)進(jìn)行初步分析和作圖。運用SAS 9.0(SAS Institute Inc.,2002,Cary,NC)軟件對7月份不同處理下苜蓿莖葉比、干鮮比進(jìn)行方差分析；對苜蓿莖葉比、干鮮比、莖含水率、葉含水率進(jìn)行相關(guān)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 單肥對苜蓿莖葉比、干鮮比的影響

2.1.1 氮肥對苜蓿莖葉比、干鮮比的影響

當(dāng)K肥和P肥為2水平時，不同N肥水平下苜蓿的莖葉比和干鮮比不同(圖1)，莖葉比表現(xiàn)為處理8(1.236)<處理10(1.495)、處理6(1.522)，即不施氮肥莖葉比最小，氮肥施加水平為2和3時，莖葉比顯著大于對照(P<0.05)。干鮮比表現(xiàn)為氮肥為2水平時干鮮比最大(0.312)，但與其他處理沒有顯著差異(P>0.05)。

圖1 不同氮肥水平下莖葉比與干鮮比

Note: Different letters means significant differences of different treatment, the same as below.

2.1.2 磷肥對苜蓿莖葉比、干鮮比的影響

當(dāng)K肥和N肥為2水平，不同P肥水平下苜蓿的莖葉比和干鮮比不同(圖2)，莖葉比表現(xiàn)為處理3(1.361)、處理6(1.522)、處理11(1.647)<處理2(1.677)，即磷肥水平為0時，莖葉比最大，顯著高于1、2、3水平(P<0.05)，表明施加磷肥可以降低莖葉比。干鮮比表現(xiàn)為磷肥水平為2時，干鮮比最大，但與其他水平?jīng)]有顯著差異(P>0.05)，表明干鮮比隨著磷肥的增加先增大后減少。

圖2 不同磷肥水平下莖葉比與干鮮比

2.1.3 鉀肥對苜蓿莖葉比、干鮮比的影響

當(dāng)P肥和N肥為2水平，不同K肥水平下苜蓿的莖葉比和干鮮比不同(圖3)，莖葉比表現(xiàn)為鉀肥水平為0時，莖葉比最小(1.469)，鉀肥水平為1時，莖葉比最大(1.645)，但四個處理間差異不顯著(P>0.05)。干鮮比為處理5(0.320)<處理7(0.354)處，即鉀肥水平為1時，干鮮比最小，鉀肥水平為3時，干鮮比最大，顯著高于1水平(P<0.05)。

圖3 不同鉀肥水平下莖葉比與干鮮比

2.2 兩兩互作對苜蓿莖葉比、干鮮比的影響

2.2.1 氮肥和磷肥互作對苜蓿莖葉比、干鮮比的影響

鉀肥固定為2水平時，對氮肥與磷肥互作效應(yīng)進(jìn)行分析，莖葉比從小到大的順序表現(xiàn)為處理8(N0P2)、處理9(N1P2)、處理10(N3P2)、處理6(N2P2)、處理3(N2P1)、處理11(N2P3)、處理2(N2P0)、處理13(N1P1)(圖4)，其中不施氮肥處理(處理8)的莖葉比顯著小于除處理9外的其他氮肥磷肥互作的處理(P<0.05)，當(dāng)?shù)屎土追侍砑铀骄鶠?時，莖葉比最大；干鮮比從小到大的順序表現(xiàn)為處理3(P1N2)、處理2(P0N2)、處理13(P1N1)、處理9(P2N1)、處理8(P2N0)、處理10(P2N3)、處理11(P3N2)、處理6(P2N2)，但各處理之間無顯著差異(P>0.05)。

圖4 氮肥和磷肥不同水平互作下莖葉比與干鮮比

2.2.2 氮肥和鉀肥互作對苜蓿莖葉比、干鮮比的影響

磷肥固定為2水平時，對氮肥與鉀肥互作效應(yīng)進(jìn)行分析，莖葉比從小到大的順序表現(xiàn)為處理8(N0K2)、處理9(N1K2)、處理4(N2K0)、處理10(N3K2)、處理6(N2K2)、處理7(N2K3)、處理5(N2K1)、處理14(N1K1)(圖5)，氮肥水平為0，莖葉比最小，顯著小于處理4和9之外的其他氮肥磷肥互作處理(P<0.05)；干鮮比沉甸甸的順序表現(xiàn)為處理14(N1K1)、處理5(N2K1)、處理9(N1K2)、處理8(N0K2)、處理10(N3K2)、處理6(N2K2)、處理4(N2K0)、處理7(N2K3)，其中處理7顯著大于處理10，但與其他的氮肥磷肥互作處理均無顯著性差異(P>0.05)。

圖5 氮肥和鉀肥不同互作水平下莖葉比與干鮮比

2.2.3 磷肥和鉀肥互作對苜蓿莖葉比、干鮮比的影響

氮肥固定為2水平時，對磷肥與鉀肥互作效應(yīng)進(jìn)行分析，莖葉比從小到大的順序表現(xiàn)為處理4(P2K0)、處理6(P2K2)、處理12(P1K1)、處理7(P2K3)、處理3(P1K2)、處理5(P2K1)、處理11(P3K2)、處理2(P0K2)(圖6)，但各處理間無顯著差異(P>0.05)；干鮮比從小到大的順序表現(xiàn)為處理3(P1K2)、處理2(P0K2)、處理5(P2K1)、處理12(P1K1)、處理11(P3K2)、處理6(P2K2)、處理4(P2K0)、處理7(P2K3)，處理6和7顯著大于處理3(P<0.05)，但與其他水平的磷肥鉀肥互作處理間無顯著差異(P>0.05)。

圖6 磷肥和鉀肥不同互作水平下莖葉比與干鮮比

2.3 氮、磷、鉀肥對苜蓿莖葉比、干鮮比的影響

對不同施肥水平下苜蓿的莖葉比和干鮮比進(jìn)行GLM方差分析(表3)，可以看出，單施氮肥和磷肥均可以顯著改變苜蓿的莖葉比(P<0.05)，但對苜蓿干鮮比沒有顯著影響(P>0.05)，單施鉀肥對苜蓿的干鮮比和莖葉比都沒有顯著影響(P>0.05)；氮肥鉀肥混施能顯著改變苜蓿莖葉比(P<0.05)，磷肥鉀肥混施能顯著改變苜蓿干鮮比(P<0.05)。

表3 氮、磷、鉀肥不同互作水平對苜蓿莖葉比和干鮮比影響的方差分析

Note:*significant at p<0.05.

3 討論

通過對多年生紫花苜蓿品種——中苜2號莖葉比和干鮮比的研究發(fā)現(xiàn)，和不施氮肥相比，施氮肥提高了苜蓿的莖葉比，與Collins和Knapp等〔17-18〕認(rèn)為的施氮肥對苜蓿沒有作用，甚至產(chǎn)生副作用的研究結(jié)果一致，他們認(rèn)為苜蓿本身具有固氮作用，施加氮肥會導(dǎo)致氮過量，起到抑制作用。本研究中，施氮肥對苜蓿莖葉比的影響只表現(xiàn)為增加，沒有出現(xiàn)降低莖葉比的現(xiàn)象。

研究發(fā)現(xiàn)隨著施氮量的增加，干鮮比呈現(xiàn)先減小后增大的波動趨勢，表明適量的氮肥會對苜蓿產(chǎn)生正效應(yīng)，而少量或過量的氮肥則會帶來負(fù)效應(yīng)。這可能是因為苜蓿本身具有固氮功能，生長過程中不需要太多的氮肥，如果氮肥添加過多，苜蓿將喪失固氮功能。因此，在苜蓿種植過程中是否需要施氮肥和施多少氮肥一直存在爭議。李美〔19〕的研究表明，中等水平施氮肥對苜蓿和土壤都有利，氮是蛋白質(zhì)的主要成分，是細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞核和酶的組成成分，苜蓿在進(jìn)入孕蕾期后固氮能力下降，則需要一定的氮肥，中等水平的氮也可以確保植株更好的吸收利用。

研究發(fā)現(xiàn)，施磷肥顯著降低苜蓿莖葉比，但隨著磷肥施量的增加，苜蓿莖葉比表現(xiàn)為增加的趨勢，可以看出磷肥對紫花苜蓿莖葉比產(chǎn)生正效應(yīng)，這與張杰〔13〕和馬孝慧〔20〕研究的磷肥會降低莖葉比的結(jié)論基本吻合。同時，磷肥對紫花苜蓿的干鮮比也產(chǎn)生負(fù)效應(yīng)，張杰〔21〕的研究也得初相似的結(jié)果，單施氮、磷肥能顯著增加葉面積，從而降低莖葉比的研究結(jié)果相一致。鉀肥對紫花苜蓿的莖葉比沒有顯著性的影響，但是過量的鉀肥增加了苜蓿干鮮比，這與前人研究鉀肥對苜蓿具有很多積極作用的觀點相吻合〔22〕。氮肥水平為0、磷肥水平為2與氮肥水平為0、鉀肥水平為2與作磷肥水平為2、鉀肥水平為0配施的莖葉比最小，從而可推出光合作用強、積累的干物質(zhì)多、品質(zhì)佳、產(chǎn)量多，表明氮、磷、鉀肥之間的兩兩互作皆表現(xiàn)出協(xié)同作用，與賈珺等〔23〕認(rèn)為的氮磷配施可以降低莖葉比的研究結(jié)果相一致。氮肥水平為0、磷肥水平為2、鉀肥水平為2時，苜蓿莖葉比最小，氮肥水平為1、磷肥水平為1、鉀肥水平為2時，莖葉比最大。氮肥水平為2、磷肥水平為1、鉀肥水平為2時，苜蓿的干鮮比最小，氮肥水平為2、磷肥水平為2、鉀肥水平為3時，干鮮比最大，這與氮磷鉀配合時，磷肥起主導(dǎo)作用相一致〔24〕。

表4 苜蓿初花期性狀相關(guān)系數(shù)

莖葉比、干鮮比、莖含水率和葉含水率之間的相關(guān)性可反映出兩個性狀間的密切程度及其相關(guān)的性質(zhì)。對苜蓿初花期干鮮比與莖葉比、葉含水率和莖含水率相關(guān)系數(shù)(表4)進(jìn)行分析，可知苜蓿干鮮比與莖葉比呈正相關(guān)，其相關(guān)系數(shù)達(dá)到極顯著水平(P<0.01)，與張杰等〔13〕對苜蓿的研究結(jié)論相一致。苜蓿干鮮比與莖含水率、葉含水率之間呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)達(dá)到極顯著水平(P<0.01)；莖葉比與莖含水率之間呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系(P<0.01)，但葉含水率之間相關(guān)關(guān)系不明顯，說明莖含水率對苜蓿的莖葉比和干鮮比影響較大。因此，如何降低莖含水率，可以作為今后苜蓿施肥研究的一個關(guān)鍵。

4 結(jié)論

4.1 14個處理組合中，P2K2N0是莖葉比最小的組合，P2K3N2是干鮮比最大的組合。

4.2 苜蓿的莖葉比隨著氮肥的施量的增加而增大，較高水平施氮量能夠顯著減小苜蓿莖葉比(P<0.05)，單施磷肥能夠顯著減少苜蓿莖葉比(P<0.05)，鉀肥對苜蓿莖葉比的變化作用不明顯，過量鉀肥可以增加苜蓿干鮮比。

4.3 相關(guān)分析表明，苜蓿干鮮比與莖葉比呈極顯著正相關(guān)關(guān)系(P<0.01)，與莖含水率、葉含水率呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系(P<0.01)，莖葉比與莖含水率之間也呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系(P<0.01)，但葉含水率之間相關(guān)關(guān)系不明顯。

4.4 土默特左旗地區(qū)種植苜蓿應(yīng)不施或少施氮肥，適量增加磷肥和鉀肥。

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The Effect of Fertilizing with Formula on stem leaf ratio and ratio of dry-and-wet weight of alfalfa

LI Xing-yue, Xiao Yan-zi, Meng-Kai, Mi-Fugui*

(1.College of Ecology and Environmental Science, Inner Mongolia Agricultural University, Hohhot,010019 )

The study was conducted in Tumotezuoqi,Inner Mongolia, the effect of fertilization on stem/leaf ratio (SLR) and dry/fresh ratio (DFR) of alfalfa zhongmu No.2 (MedicagosativaL) were tested by the theory of 3414 regression optimum design. The results showed that the treatment of P2K2N0had the lower SLR, which is1.236， and the treatment of P2K3N2hadthe higher DFR，which is 0.354;With the increase of N fertilizer, the SLR of alfalfa was increased, high N application can significantly increasethe SLR of alfalfa(P<0.05);P fertilizer decreased the SLR significantly(P<0.05) but no effect on DFR; And K fertilizer has no significant effect on SLR,but superfluousP can increase DWR of alfalfa;Nfertilizer mixed with K fertilizer can dramaticallychange the SLR of alfalfa(P<0.05), the same as the P fertilizer mixed with K fertilizer to the DFR of alfalfa.So, no or less N, and right amount increase P and K should be addition on planting alfalfa in Tumotezuoqi, Inner Mongolia.

Zhongmu No.2； Stem/leaf ratio； GW/DW ratio

2015-11-20

內(nèi)蒙古自然科學(xué)基金“華北駝絨藜的拓植能力及生態(tài)建植的研究”200508010612

馮玉科(1989-),男,吉林省延吉市人,碩士研究生,從事植物學(xué)研究。

張力君(1957-)，男，教授，從事植物生理生態(tài)學(xué)研究，E-mail:zhanglijunyep@163.com

Q945.3

A

2095—5952(2015)04—0008—32