摘要:以根莖冰草(Agropyron michnoi)為試驗材料,采用“3414”不完全正交回歸設計,研究了氮、磷、鉀不同施肥條件對根莖冰草的產(chǎn)量及營養(yǎng)成分的影響。結(jié)果表明, 氮、磷、鉀配施均顯著提高根莖冰草產(chǎn)量及營養(yǎng)成分的含量。施用氮磷鉀肥,分別為17.4、66.7、8.0 g/m2時,產(chǎn)量最高為1.01 kg/m2;只施用氮鉀肥,分別為34.8、16.0 g/m2時,粗蛋白含量最高,為15.83%;施用氮磷鉀肥,分別為17.4、66.7、8.0 g/m2時,粗脂肪含量最高,為7.22%;施用氮磷鉀肥,分別為52.2、66.7、16.0 g/m2時,粗灰分含量最高,為7.44%;施用氮磷鉀肥,分別為34.8、100.0、16.0 g/m2時,鈣含量最高,為0.274%,磷含量最高,為0.279%,產(chǎn)量及營養(yǎng)成分含量最高施肥處理均顯著高于其他施肥處理及空白對照。以產(chǎn)量、粗蛋白、粗脂肪、粗灰分、鈣、磷的含量為評價標準,根據(jù)氮磷鉀配施三元二次多項式回歸模型計算結(jié)果,得出最佳施肥量:氮為28.11 g/m2,磷為74.99 g/m2,鉀為15.35 g/m2。氮磷鉀最佳施肥組合為2.8∶7.5∶1.5。
關(guān)鍵詞:根莖冰草(Agropyron michnoi);氮、磷、鉀;產(chǎn)量;營養(yǎng)成分
中圖分類號:S812.4 文獻標識碼:A 文章編號:0439-8114(2016)03-0692-03
DOI:10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.03.036
Abstract: Agropyron michnoi,was investigated using design of “3414” incomplete orthogonal regression,effect of yield and nutritional components of Agropyron michnoi under nitrogen;phosphorus and potassium different fertilization condition was studied.Research results showed that NPK fertilizer combined both significantly increased the yield of Agropyron michnoi and nutrition constituents in it. Applying N,P,K treatment were 17.4, 66.7, 8.0 g/m2, the highest yield was 1.01 kg/m2; applying NK treatment were 34.8, 16.0 g/m2,peak crude protein content was 15.83%; applying N,P,K treatment were 17.4, 66.7, 8.0 g/m2,the highest crude fat content was 7.22%; applying N,P,K treatment were 52.2, 66.7, 16.0 g/m2,peak crude ash content was 7.44%;applying N,P,K treatment were 34.8 g,100.0 g,16.0 g per m2,maximum calcium content and phosphorus content were 0.274% and 0.279%,production and nutritional components content were significantly higher than CK and others. Comparing by crude protein,crude fat,crude ash,calcium,phosphorus,as evaluation standards. The result was calculated by ternary quadratic polynomial regression model.Optimum amount of fertilization is N∶28.11 g/m2,P∶74.99 g/m2,K∶15.35 g/m2 (N∶P∶K=2.8∶7.5∶1.5).
Key words:Agropyron michnoi;nitrogen;phosphorus;potassium;yield;nutritional components
根莖冰草(Agropyron michnoi)是典型的根莖型的多年生禾本科草本植物,是呼倫貝爾草地的鄉(xiāng)土種,在長期的自然選擇過程中,形成對沙地環(huán)境較強的適應性,為沙化草地植被恢復初期的優(yōu)勢種,可作為草原植被恢復的先鋒種[1]。草地施肥是調(diào)節(jié)和控制草原生態(tài)系統(tǒng)營養(yǎng)物質(zhì)平衡,促進草原生產(chǎn)迅速發(fā)展的一項重要方法和措施[2]。N、P、K是植物生長發(fā)育的必需元素,對植物的生長及繁殖有重要的影響。近幾年對根莖冰草的研究多集中在種群及繁殖特性的研究[3-5],在通過施肥是否能夠提高根莖冰草的產(chǎn)量及營養(yǎng)物質(zhì)方面鮮有報道。試驗通過采用“3414”不完全正交回歸設計,研究不同施肥條件對根莖冰草產(chǎn)量及營養(yǎng)成分的影響,擬得到最佳配施方案,以提高退化草地的經(jīng)濟效益和生態(tài)效益。
1 材料與方法
1.1 試驗區(qū)基本情況
試驗區(qū)位于內(nèi)蒙古自治區(qū)東北部呼倫貝爾市鄂溫克旗大地草業(yè)公司試驗地內(nèi)。試驗地地理坐標為東經(jīng)118°48′02″-121°09′25″,北緯47°32′50″-49°15′37″。海拔 577 m。氣候?qū)僦袦貛Т箨懶约撅L氣候,冬季漫長寒冷,夏季溫和短促,年平均氣溫在 -2.4~-2.2 ℃之間。 降水主要集中在夏季,年平均降水量為350 mm左右。全年無霜期平均為100~120 d。
試驗地內(nèi)的根莖冰草為2012年播種,播種的冰草為呼倫貝爾學院選育的牧草新品種呼倫貝爾根莖冰草(N031),總面積0.13 hm2,行距40 cm,播種量22.5 kg/hm2,2013年正常返青,生長均勻。
1.2 材料與試驗設計
1.2.1 試驗設計 試驗于2013年5~9月進行。施肥試驗采用“3414”不完全正交回歸試驗設計,即3因素4水平試驗設計。3因素包括:N肥、P肥和K肥,4水平分別為每一種肥的施肥量梯度,共14個處理,如表1所示。
每個處理3個重復,共42個小區(qū),每個小區(qū)面積為9.5 m2,試驗區(qū)總面積為399 m2。
1.2.2 根莖冰草產(chǎn)量及營養(yǎng)成分測定方法 2013年6月2日,分別在42個樣地內(nèi)分別取樣。采用單位面積取樣法,面積為25 cm×25 cm,將取好的樣品稱量鮮重后裝入塑封袋中,2 h內(nèi)帶回實驗室進行殺青,并在80 ℃下烘干48 h至衡重,稱重,后用粉碎機粉碎,過0.5 mm篩,裝入密封袋中,貼標簽并保存,留待測定其營養(yǎng)成分指標。所有植物樣品在測定養(yǎng)分含量前,都要再次烘干8 h(75 ℃),冷卻后立即稱樣后進行其他操作。
粗脂肪含量的測定采用索氏提取法;粗蛋白含量的采用濃H2SO4-H2O2消煮、凱氏定氮法測定;全磷的測定采用釩鉬黃比色法;粗灰分的測定采用灰化法,即用馬弗爐高溫灼燒;鈣的測定則先灰化,后采用高錳酸鉀法。
1.3 統(tǒng)計分析方法
采用SAS 9.0對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。
2 結(jié)果與分析
2.1 不同配施方案對根莖冰草產(chǎn)量及營養(yǎng)成分的影響
由表2可知,N、P、K配施對根莖冰草產(chǎn)量具有顯著影響(P<0.05)。其中,處理13(N1P2K1)產(chǎn)量最高為1.01 kg/m2,顯著高于其他施肥處理(P<0.05)。其他施肥處理根莖冰草產(chǎn)量均顯著高于處理1(N0P0K0)。
由表2還知,N、P、K配施對根莖冰草營養(yǎng)成分均具有顯著影響(P<0.05)。其中,處理4(N2P0K2)粗蛋白含量最高為15.83%,與其他處理均表現(xiàn)為差異顯著(P<0.05);處理13(N1P2K1)粗脂肪含量最高為7.22%,與其他處理均表現(xiàn)為差異顯著(P<0.05);處理11(N3P2K2)粗灰分含量最高為7.44%,與其他處理均表現(xiàn)為差異顯著(P<0.05);處理7(N2P3K2)鈣含量最高為0.274%,與其他處理均表現(xiàn)為差異顯著(P<0.05);處理7(N2P3K2)磷含量最高為0.279%,與其他處理均表現(xiàn)為差異顯著(P<0.05);各施肥處理營養(yǎng)成分含量均顯著高于處理1(N0P0K0)。
2.2 氮、磷、鉀肥效數(shù)學模型建立及分析
以氮肥、磷肥、鉀肥施肥量為自變量X1、X2、X3,產(chǎn)量及各營養(yǎng)成分含量為因變量Y。應用SAS統(tǒng)計軟件,建立根莖冰草肥效多項式模型及回歸方程,結(jié)果見表3。其方程模型如下所示(α0、α1、α2…表示具體參數(shù)):Y=α0+α1X1+α2X12+α3X2+α4X22+α5X3+α6X32+α7X1X2+α8X1X3+α9X2X3。
經(jīng)過對6個回歸方程的顯著性檢驗,只有氮磷鉀配施與鈣含量回歸擬合方程的F值小于F0.05=6,該方程不可用。氮磷鉀配施與其他指標回歸擬合的方程F值均大于F0.05=6,說明氮磷鉀配施與其他指標的回歸關(guān)系均達到了顯著水平,表明方程模擬效果較好。
用此模型進行方程決策,對氮、磷、鉀最佳施肥量范圍的確定均為去掉一個最大值和一個最小值,其他數(shù)值進行平均,得出最佳施肥量:氮為0~46.23 g/m2,磷為72.40~77.99 g/m2,鉀為14.70~16.25 g/m2;平均氮為28.11g/m2,磷為74.99 g/m2,鉀為15.35 g/m2。氮磷鉀最佳施肥組合為2.8∶7.5∶1.5。
3 討論
在生長末期對青藏高原高寒草原草地進行施肥處理,可以提高禾草類、雜草類生物量以及總生物量[6]。旱作條件下,氮磷鉀復合肥可提高老芒麥草種子潛在產(chǎn)量及實際產(chǎn)量;氮磷復合肥及氮磷鉀復合肥均能提高諾丹冰草種子潛在產(chǎn)量及實際產(chǎn)量[7]。單施磷肥可以促進黃芩根干重和產(chǎn)量的增加[8]。在揚州地區(qū),氮、磷、鉀推薦施肥用量分別為23、113、68 kg/hm2時,苜蓿的理論產(chǎn)草量可達22 858.25 kg/hm2[9]。在對廣金錢草施肥處理中,單施鉀肥30 g/m2,可使藥材干重達到最高94.50 g[10]。氮磷鉀合理配比施肥,對混播草地產(chǎn)草量具有明顯的效應作用,對改善牧草品質(zhì)、提高混播草地生產(chǎn)力具有積極效果[11]。由以上分析,氮磷鉀合理配施對植物的產(chǎn)量及品質(zhì)均具有一定的積極效果。
試驗中,N、P、K配施顯著提高根莖冰草產(chǎn)量。其中,處理13(N1P2K1)施用氮磷鉀肥,分別為17.4 g/m2、66.7 g/m2、8.0 g/m2時,產(chǎn)量最高為1.01 kg/m2,顯著高于其他施肥處理及空白對照。
N、P、K配施均顯著提高根莖冰草營養(yǎng)成分含量。其中,處理4(N2P0K2)只施用氮鉀肥,分別為34.8 g/m2、16.0 g/m2時,粗蛋白含量最高為15.83%,顯著高于其他處理的粗蛋白含量;處理13(N1P2K1)施用氮磷鉀肥,分別為17.4 g/m2、66.7 g/m2、8.0 g/m2時,粗脂肪含量最高為7.22%,顯著高于其他處理的粗脂肪含量;處理11(N3P2K2)施用氮磷鉀肥,分別為52.2 g/m2、66.7 g/m2、16.0 g/m2時,粗灰分含量最高為7.44%,顯著高于其他處理的粗灰分含量;處理7(N2P3K2)施用氮磷鉀肥,分別為34.8 g/m2、100.0 g/m2、16.0 g/m2時,鈣含量最高為0.241%,磷含量最高為0.279%,均顯著高于其他處理的鈣、磷含量;各施肥處理營養(yǎng)成分含量均顯著高于空白對照。
4 結(jié)論
N、P、K配施均顯著提高根莖冰草產(chǎn)量及營養(yǎng)成分含量。最佳施肥量:氮為28.11 g/m2,磷為74.99 g/m2,鉀為15.35 g/m2。氮磷鉀最佳配比為2.8∶7.5∶1.5。
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