硫肥對(duì)河西走廊紫花苜蓿植株性狀、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

賈婷婷，肖 玉，李天銀，劉 軍，張?jiān)露?/p>

（1.蘭州大學(xué) 草地農(nóng)業(yè)科技學(xué)院／草地農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅 蘭州 730020；2.甘肅省亞盛田園牧歌草業(yè)集團(tuán)公司／甘肅省國(guó)有黃花農(nóng)場(chǎng)，甘肅 玉門 735213）

紫花苜蓿（Medicagosativa）栽培歷史悠久、產(chǎn)量高、品質(zhì)好、營(yíng)養(yǎng)全而豐富，為優(yōu)良牧草，被稱為“牧草之王”［1］。其抗逆性強(qiáng)、生態(tài)幅廣，適應(yīng)性強(qiáng)，在全國(guó)各地均大面積種植［2］，紫花苜蓿不僅能作為飼草來(lái)滿足畜牧業(yè)需要，而且還可以改良土壤、固土防沙、改善生態(tài)環(huán)境［3，4］。我國(guó)紫花苜蓿種植地區(qū)以東北、華北、西北為主［2］，全國(guó)以甘肅省種植面積最大［5］，而河西走廊因其優(yōu)越的地理和氣候資源，是甘肅省種植紫花苜蓿的主體區(qū)。河西走廊紫花苜蓿生產(chǎn)正在向集約化、產(chǎn)業(yè)化方向發(fā)展。在紫花苜蓿生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)化過(guò)程中，為了保證紫花苜蓿的產(chǎn)量和品質(zhì)，根據(jù)土壤狀況進(jìn)行合理的施肥非常重要，河西走廊地區(qū)土壤有效硫含量處于較低水平，因此，在河西走廊種植紫花苜蓿時(shí)，應(yīng)合理的施用硫肥。

中量元素S是繼N、P、K之后植物所必需的第4大營(yíng)養(yǎng)元素［6］。硫在紫花苜蓿新陳代謝過(guò)程中起著非常重要的作用，與蛋白質(zhì)、糖類和脂類的代謝密切相關(guān)，是原生質(zhì)等穩(wěn)定物質(zhì)的構(gòu)成成分［7］。牧草中含有一定量的硫，可以改善羊毛品質(zhì)，提高乳牛產(chǎn)奶量［8］，牧草中硫含量過(guò)低，則導(dǎo)致牧草產(chǎn)量和品質(zhì)的降低［6］。然而，目前，有關(guān)紫花苜蓿施氮、磷、鉀肥等的報(bào)道較多［9－11］，而施硫肥對(duì)河西地區(qū)紫花苜蓿產(chǎn)量和品質(zhì)的影響則報(bào)道較少。試驗(yàn)通過(guò)研究不同硫肥水平對(duì)紫花苜蓿生物學(xué)性狀、產(chǎn)量、營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)和飼用價(jià)值的影響，探討河西走廊地區(qū)硫肥的最佳施用量，以期為紫花苜蓿優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)提供科學(xué)基礎(chǔ)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)在河西走廊西段的甘肅農(nóng)墾公司黃花農(nóng)場(chǎng)進(jìn)行，地理位置為 N 97°05′～97°21′，E 40°21′～40°28′，海拔1 245～1 393m，年降水量28.5～56.1mm，年蒸發(fā)量2 478～3 033mm，無(wú)霜期160～230d；年日照時(shí)數(shù)3 025.5h，平均日照時(shí)數(shù)為8.4h／d；年平均氣溫為6.9℃；≥10℃有效積溫2 800℃，屬溫帶荒漠氣候，土壤為灰棕土，供試土壤基本理化性狀見(jiàn)表1。

表1 供試土壤基本理化性狀Table1 Soil physical and chemical properties

1.2 供試材料

供試紫花苜蓿品種為亮苜2號(hào)，供試氮肥為尿素（N 46%），磷肥為過(guò)磷酸鈣（P2O512%），鉀肥為氯化鉀（K2O 60%），硫肥為硫磺粉（S 99%）。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用田間小區(qū)試驗(yàn)方法，共設(shè)S0僅施氮、磷、鉀肥料，不施硫肥；S1在施氮、磷、鉀肥料的基礎(chǔ)上，施硫肥16.5kg／hm2；S2在施氮、磷、鉀肥料的基礎(chǔ)上，施硫肥33.0kg／hm2；S3在施氮、磷、鉀肥料的基礎(chǔ)上，增施硫肥49.5kg／hm24個(gè)處理。每個(gè)處理3次重復(fù)，共12個(gè)小區(qū)，隨機(jī)區(qū)組排列，小區(qū)面積5m×8m，小區(qū)間土壟隔離，埂寬0.6m，四周設(shè)保護(hù)行。于2014年3月初將各小區(qū)所需氮、磷、鉀肥料和硫肥作為基肥1次撒施于各小區(qū)土壤表面，并人工翻耕，翻耕深度為20cm。各處理氮、磷、鉀肥施肥量均為90kg N／hm2，P2O5120kg／hm2，K2O 200kg／hm2。所 有 小 區(qū) 于2014年3月中旬進(jìn)行播種，采用條播，行距30cm，播深1cm，播量15kg／hm2，出苗后適當(dāng)補(bǔ)苗，生長(zhǎng)期間人工除雜草，其他管理同當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶相同。

1.5 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.5.1 基礎(chǔ)土樣的采集與測(cè)定 試驗(yàn)采用“S型”取0～20cm土層，風(fēng)干后過(guò)1.0和0.25mm土篩。堿解氮測(cè)定采用堿解擴(kuò)散法［11］、速效磷采用 Olsen法［12］、速效鉀測(cè)定采用NH4OAc浸提火焰光度法、有機(jī)質(zhì)含量采用重鉻酸鉀容量法測(cè)定、有效硫采用比濁法測(cè)定［13］。

1.5.2 植株生物學(xué)性狀測(cè)定 植株性狀測(cè)定于紫花苜蓿第1茬初花期（2014年6月3日）進(jìn)行，測(cè)定主莖長(zhǎng)、側(cè)莖長(zhǎng)、分枝數(shù)、主莖節(jié)數(shù)、側(cè)莖節(jié)數(shù)、主根粗、主莖粗、葉莖比。

主莖長(zhǎng)：每小區(qū)隨機(jī)選擇10株，測(cè)定其主莖長(zhǎng)度。側(cè)莖長(zhǎng)：每小區(qū)隨機(jī)選擇10株，測(cè)定每株根頸處最長(zhǎng)分蘗長(zhǎng)度，即為側(cè)莖長(zhǎng)。分枝數(shù)：每小區(qū)隨機(jī)10株，測(cè)定時(shí)從地表輕輕的剖開(kāi)土壤，讓主根露出，以主根為基礎(chǔ)，測(cè)定每單株的分枝數(shù)。主莖節(jié)數(shù)：每小區(qū)隨機(jī)測(cè)定10株植株主枝上的節(jié)數(shù)。側(cè)莖節(jié)數(shù)：每小區(qū)隨機(jī)測(cè)定10株植株側(cè)莖上的節(jié)數(shù)。主根粗：每小區(qū)隨機(jī)測(cè)定10株紫花苜蓿的主根粗，測(cè)定時(shí)讓主根露出，用電子游標(biāo)卡尺測(cè)定植株根頸下2cm處的直徑，即為紫花苜蓿主根粗。主莖粗：每小區(qū)隨機(jī)選取10株紫花苜蓿，用電子游標(biāo)卡尺測(cè)定根頸上10cm處直徑，最后取平均值。莖葉比：每小區(qū)隨機(jī)選擇10株，將莖、葉和花序分開(kāi)，105℃殺青15min，65℃烘24h至恒重，分別稱量，花序歸為葉的部分。

莖葉比＝莖生物量／葉生物量。

1.5.3 草產(chǎn)量測(cè)定 2014年刈割3茬，每茬均在初花期（開(kāi)花10%）刈割，3茬刈割時(shí)間分別為2014年6月3日、7月13日、9月12日。選每小區(qū)密度均勻、長(zhǎng)勢(shì)中等地塊，隨機(jī)選取3個(gè)1m×1m的樣方刈割，留茬1～3cm，收獲紫花苜蓿地上部分，分別編號(hào)裝袋，實(shí)驗(yàn)室80℃烘24h，稱重，即為地上部分生物量。

1.5.4 營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)測(cè)定 測(cè)定第1茬紫花苜蓿初花期的粗蛋白（CP）、粗脂肪（EE）、粗纖維（CF）、粗灰分（Ash）、中性洗滌纖維（NDF）和酸性洗滌纖維（ADF）。粗蛋白含量測(cè)定采用凱氏定氮法，粗脂肪含量測(cè)定采用索氏抽提測(cè)定法，粗纖維含量測(cè)定采用酸堿消煮法，粗灰分采用干灰化法測(cè)定，中性和酸性洗滌纖維的測(cè)定采用 Van Soest方法［14］。

1.5.5 飼用價(jià)值評(píng)定 不同處理的飼用價(jià)值采用相對(duì)飼用價(jià)值（RFV）、干物質(zhì)采食量（DMI）、可消化干物質(zhì)（DDM）進(jìn)行評(píng)定，并計(jì)算：

式中：DMI（Dry）為飼料干物質(zhì)采食量，單位為占體重的百分比即%BM；DDM為可消化的干物質(zhì)，單位為占干物質(zhì)的百分比即%DM。

1.6 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)采用 Excel 2003整理，采用SPSS 21.0軟件統(tǒng)計(jì)分析，對(duì)紫花苜蓿植株性狀、產(chǎn)量和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)進(jìn)行單因素方差分析，用Duncan法進(jìn)行多重比較，所有數(shù)據(jù)均以平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤表示，以P＜0.05為顯著性水平檢測(cè)。

2 結(jié)果與分析

2.1 硫肥對(duì)紫花苜蓿生物學(xué)性狀的影響

施用硫肥以后，4個(gè)處理下紫花苜蓿主莖長(zhǎng)介于58.60～72.60cm，S1和S2的紫花苜蓿主莖長(zhǎng)顯著高于S0和S3處理（P＜0.05）。紫花苜蓿側(cè)莖長(zhǎng)度為55.00～71.20cm，S1和S2的側(cè)莖長(zhǎng)顯著高于S0和S3處理（P＜0.05）。說(shuō)明施用一定量的硫肥對(duì)紫花苜蓿主莖長(zhǎng)和側(cè)莖長(zhǎng)有著顯著的促進(jìn)作用。不同硫肥水平下，紫花苜蓿分枝數(shù)為3.00～6.20個(gè)／株，S1的紫花苜蓿分枝數(shù)顯著高于S2和S3處理（P＜0.05）。紫花苜蓿主莖節(jié)數(shù)和側(cè)莖節(jié)數(shù)分別在9.60～12.60和9.00～10.80個(gè)／株，S1處理紫花苜蓿主莖節(jié)數(shù)和側(cè)莖節(jié)數(shù)最多，但4個(gè)處理的主莖節(jié)數(shù)和側(cè)莖節(jié)數(shù)差異不顯著（P＞0.05）。紫花苜蓿主根粗0.70～0.89cm，S3的主根粗顯著低于S0，S1和S2處理（P＜0.05）。紫花苜蓿主莖粗在0.32～0.41cm，S1處理的主莖粗最粗，和S2處理的主莖粗間差異不顯著（P＞0.05），但顯著大于S0和S3處理的主莖粗（P＜0.05）。施硫以后，紫花苜蓿莖葉比在1.18%～1.88%，S1處理下莖葉比為1.18%，顯著低于其他處理的莖葉比（P＜0.05）（表2）。

表2 施不同硫肥下紫花苜蓿的生物性狀Table2 The influence of different sulfur levels on biological characters of alfalfa

2.2 硫肥對(duì)紫花苜蓿干草產(chǎn)量的影響

不同硫肥水平下，紫花苜蓿第1茬干草產(chǎn)量變化5 150.26～6 307.88kg／hm2（表3），S1紫花苜蓿第1茬干草產(chǎn)量最高，顯著高于S0干草產(chǎn)量（P＜0.05），但和S2、S3處理相比紫花苜蓿第1茬干草產(chǎn)量差異不顯著（P＞0.05）；紫花苜蓿第2茬干草產(chǎn)量在4 263.56～5 901.96kg／hm2，S1紫花苜蓿第2茬干草產(chǎn)量顯著高于S2和S3處理（P＜0.05），和S0處理的紫花苜蓿第2茬干草產(chǎn)量差異不顯著（P＞0.05）；紫花苜蓿第3茬干草產(chǎn)量在4 172.23～5 016.92kg／hm2，S1處理下紫花苜蓿第三茬干草產(chǎn)量最高，但和其他處理間差異不顯著（P＞0.05）。紫花苜蓿3茬總產(chǎn)量變化范圍在14 253.06～17 266.76kg／hm2，S1紫花苜蓿總干草產(chǎn)量顯著高于S0，S2和S3處理（P＜0.05）。

2.3 硫肥對(duì)紫花苜蓿營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響

紫花苜蓿粗蛋白含量在S1，S2和S3處理差異不顯著，但各硫肥處理的蛋白質(zhì)含量顯著高于S0處理（P＜0.05）。粗脂肪以S1最高，但和S0、S2處理的粗脂肪差異不顯著，卻顯著的高于S3粗脂肪含量（P＜0.05）。說(shuō)明施用硫肥可顯著提高紫花苜蓿粗蛋白和粗脂肪含量。4個(gè)硫肥處理間紫花苜蓿粗纖維含量差異不顯著（P＞0.05）。S0和S3紫花苜蓿粗灰分含量顯著低于S1和S2處理（P＜0.05）。S1中性和酸性洗滌纖維顯著低于S0，S2和S3處理（P＜0.05），S0和S3處理的中性和酸性洗滌纖維顯著高于S2處理（P＜0.05），但S0和S3處理間中性和酸性洗滌纖維含量差異不顯著（P＞0.05）。

表3 施不同硫肥對(duì)紫花苜蓿干草產(chǎn)量Table3 The influence of different sulfur levels on dry matter yield of alfalfa kg／hm2

圖1 不同硫水平下紫花苜蓿的粗蛋白、粗脂肪、粗纖維、粗灰分、中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維含量Fig.1 The influence of different sulfur levels on CP，EE，CF，ASH，NDF，ADF contents

2.4 硫肥對(duì)紫花苜蓿飼用價(jià)值的影響

施硫肥后紫花苜蓿干物質(zhì)采食量、可消化干物質(zhì)和相對(duì)飼用價(jià)值分別為2.65%～3.17%，63.57%～69.92%和130.45%～171.94%（表4）。牧草中干物質(zhì)采食量、可消化干物質(zhì)越高，牧草的品質(zhì)越好。S1的干物質(zhì)采食量、可消化干物質(zhì)和相對(duì)飼用價(jià)值都顯著的高于S0，S2和S3處理（P＜0.05），但S0和S3處理間的干物質(zhì)采食量、可消化干物質(zhì)和相對(duì)飼用價(jià)值不具有顯著的差異性（P＞0.05）。

表4 不同硫水平下紫花苜蓿的飼用價(jià)值Table4 The influence of different sulfur levels on relative feed value of alfalfa

3 討論

試驗(yàn)中施用硫肥顯著的影響紫花苜蓿生物學(xué)性狀。主莖長(zhǎng)和側(cè)莖長(zhǎng)是反映紫花苜蓿生長(zhǎng)狀況的重要指標(biāo)，也是紫花苜蓿產(chǎn)量構(gòu)成的重要因素，陳默君等［15］對(duì)紫花苜蓿的研究結(jié)果表明，施硫肥可以顯著增加初花期紫花苜蓿高度。安丹丹等［16］研究發(fā)現(xiàn)，硫肥顯著提高分枝期、現(xiàn)蕾期、初花期和盛花期的紫花苜蓿高度。S1和S2處理下紫花苜蓿主莖長(zhǎng)和側(cè)莖長(zhǎng)顯著的高于S0和S3水平，植物缺硫或者硫過(guò)剩都可導(dǎo)致植物生長(zhǎng)緩慢，株型矮小，說(shuō)明在河西走廊適當(dāng)?shù)氖┝蚍视欣谠黾幼匣ㄜ俎Ｖ旮?。分枝?shù)和牧草干草產(chǎn)量有一定的關(guān)聯(lián)度，分枝數(shù)多的紫花苜蓿產(chǎn)量較高。S1紫花苜蓿分枝數(shù)最多，而高硫水平S3紫花苜蓿分枝數(shù)最低，僅為3.00個(gè)／株。劉春艷等［17］研究發(fā)現(xiàn)，施用硫肥顯著增加了大豆的分枝數(shù)，這與此次研究結(jié)果相類似。S1的紫花苜蓿主根粗顯著的高于S0和S3處理，主根粗壯可促進(jìn)紫花苜蓿對(duì)水分的利用效率，并提高根系吸收養(yǎng)分的能力［18］，試驗(yàn)證明適當(dāng)?shù)牧蚍仕娇赡芡ㄟ^(guò)增加紫花苜蓿的主根粗來(lái)促進(jìn)根系對(duì)其他養(yǎng)分的吸收。汪詩(shī)平等［16］研究發(fā)現(xiàn)，硫肥顯著增加紫花苜蓿的主莖粗，S1紫花苜蓿主莖最粗，主莖的粗壯可能在一定程度上減少紫花苜蓿的倒伏。紫花苜蓿中30%～50%蛋白質(zhì)來(lái)自于葉片［21］，葉片中的粗蛋白含量要比莖中的高一倍以上，莖葉比是判別紫花苜蓿品質(zhì)高低的重要指標(biāo)，莖葉比值越小，牧草品質(zhì)越好。S1紫花苜蓿莖葉比顯著低于S0，S2和S3處理下的莖葉比，說(shuō)明S1水平下紫花苜蓿具有較好的品質(zhì)。施用硫肥影響紫花苜蓿生物學(xué)性狀，在河西走廊施硫水平為16.5kg／hm2時(shí)，紫花苜蓿的主莖長(zhǎng)、側(cè)莖長(zhǎng)、分枝數(shù)、主根粗、主莖粗都有一定程度的增加，莖葉比降低；但若施硫水平超過(guò)33.0kg／hm2時(shí)，紫花苜蓿主莖長(zhǎng)、側(cè)莖長(zhǎng)、分枝數(shù)、主根粗、主莖粗降低，而莖葉比增加，可能原因是施用過(guò)多硫肥，極易產(chǎn)生大量H2S氣體，影響紫花苜蓿生長(zhǎng)。

施用硫肥對(duì)紫花苜蓿第3茬干草產(chǎn)量沒(méi)有顯著的影響，但S1水平顯著的提高了紫花苜蓿第1茬、第2茬和總干草產(chǎn)量。除了紫花苜蓿干草產(chǎn)量外，營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)也是生產(chǎn)者所追求的目標(biāo)。粗蛋白是飼草中最具有營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的物質(zhì)，紫花苜蓿粗蛋白含有20種以上的氨基酸，包括家畜所必需的全部必需氨基酸和一些稀有氨基酸［20］。硫元素參與植物體內(nèi)氨基酸和蛋白質(zhì)的合成，在硫元素供應(yīng)充足的情況下，可以增加植物體內(nèi)蛋白質(zhì)合成［21］，因此，施硫肥以后，紫花苜蓿粗蛋白含量顯著的增加。粗脂肪是維持生命活動(dòng)必須的儲(chǔ)藏物質(zhì)，粗脂肪可供給家畜必需的脂肪酸，提高飼草適口性，家畜采食含脂肪高的植物，可降低其消化過(guò)程中的能量消耗［22］。S1粗脂肪高于其他處理，說(shuō)明在S1處理下紫花苜蓿具有較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。但在試驗(yàn)中不同硫肥水平下紫花苜蓿粗纖維含量沒(méi)有顯著的差異。粗灰分主要為礦物質(zhì)氧化物和鹽類等無(wú)機(jī)物質(zhì)，其中礦物質(zhì)在植物光合作用中起著非常重要的作用，礦物質(zhì)的缺乏影響植物各種生理代謝活動(dòng)［24］。S1和S2粗灰分含量顯著高于S0和S3處理的粗灰分含量。飼料中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量的高低影響紫花苜蓿品質(zhì)及其消化率［25］，酸性洗滌纖維含量越低，可消化干物質(zhì)增加，牧草消化率越高，牧草品質(zhì)越優(yōu)，中性洗滌纖維含量越低，家畜采食量上升。S1的中性洗滌纖維含量和酸性洗滌纖維含量低于其他處理，說(shuō)明施用適當(dāng)比例的硫肥可通過(guò)降低紫花苜蓿中中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量來(lái)改善牧草的品質(zhì)。表明，施用適當(dāng)?shù)牧蚍什粌H能提高紫花苜蓿干草產(chǎn)量，還能在一定程度上改善紫花苜蓿營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)。適當(dāng)?shù)氖┯昧蚍?，不僅有利于紫花苜蓿增產(chǎn)、改善其品質(zhì)，還可以提高紫花苜蓿飼用價(jià)值。試驗(yàn)中S1處理的RFV值最高，說(shuō)明S1處理后紫花苜蓿營(yíng)養(yǎng)價(jià)值最高。

在河西走廊種植紫花苜蓿，施硫肥水平為16.5 kg／hm2時(shí)，有利于紫花苜蓿產(chǎn)量和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的提高，而當(dāng)硫肥量超過(guò)33.0kg／hm2時(shí)，紫花苜蓿生產(chǎn)性能和品質(zhì)開(kāi)始下降。

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