腐殖酸鈉對(duì)紫花苜蓿根系生長及生物量的影響

張麗珍，陳偉，陳本建

(1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院，草業(yè)生態(tài)系統(tǒng)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，中-美草地畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展研究中心，甘肅省草業(yè)工程實(shí)驗(yàn)室，甘肅 蘭州　730070；2.蘭州城市學(xué)院，甘肅 蘭州　730070 )

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腐殖酸鈉對(duì)紫花苜蓿根系生長及生物量的影響

張麗珍1，陳偉2，陳本建1

(1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院，草業(yè)生態(tài)系統(tǒng)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，中-美草地畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展研究中心，甘肅省草業(yè)工程實(shí)驗(yàn)室，甘肅 蘭州730070；2.蘭州城市學(xué)院，甘肅 蘭州730070 )

摘要：【目的】 探索腐殖酸鈉(SH)單施及其與磷肥(P)配施對(duì)紫花苜蓿根系生長的影響.【方法】 采用盆栽試驗(yàn)，設(shè)6個(gè)SH施肥水平(SH，SH2，SH3，SH4，SH5，SH6)和2個(gè)磷肥施用水平(P1，P2)，測定單株株高、單株地上及地下生物量、單株主根長、單株根表面積、單株根平均直徑、單株根體積及根系活力.【結(jié)果】 與對(duì)照(CK)相比，SH單施及其與P配施對(duì)紫花苜蓿主根長、根表面積、根平均直徑、根體積、根系活力、地下生物量、株高及地上生物量均有顯著地促進(jìn)作用，且促進(jìn)程度表現(xiàn)為SH-P1>SH-P2>SH；同時(shí)，紫花苜蓿地下根系性狀與地上部性狀呈極顯著正相關(guān)(P<0.01).在SH-P1處理組中，根系各形態(tài)指標(biāo)、根系活力、株高及植株生物量隨SH施用量的增加而增加，但當(dāng)其增至一定程度(SH4或SH5)后開始呈下降趨勢.綜合分析可得，SH5-P1處理綜合表現(xiàn)最好，且獲得的地下生物量與地上生物量最高.【結(jié)論】 試驗(yàn)肥效最佳的處理組合為SH5-P1，即腐殖酸鈉為11.25 g/盆，磷肥為3.41 g/盆.

關(guān)鍵詞：紫花苜蓿；腐殖酸鈉；根系；生物量

腐殖酸類肥料的主要成分為腐殖酸，配以其他生物必需元素，是一種多功能的新型有機(jī)肥[1].腐殖酸不僅能促進(jìn)作物生長，增強(qiáng)作物抗病，抗旱、抗寒、抗倒伏等抗逆能力，改善作物品質(zhì)及增產(chǎn)增收，而且能促進(jìn)土壤中團(tuán)粒結(jié)構(gòu)形成，提高堿性土壤氮、磷、鉀的有效性，改善土壤理化特性[2-3].

紫花苜蓿(Medicagosativa)是多年生豆科牧草，具有抗寒、耐旱、耐貧瘠、耐鹽堿等優(yōu)點(diǎn)，紫花苜蓿地面覆蓋率大，生產(chǎn)潛力高，營養(yǎng)豐富，可以改善和防止土壤沙化，具良好的蓄水和保持生態(tài)平衡的功能.所以，種植紫花苜蓿對(duì)發(fā)展草業(yè)、畜牧業(yè)和改善生態(tài)環(huán)境具有重要意義[4].近年來，隨著我國畜牧業(yè)的迅速發(fā)展，苜蓿種植面積逐年擴(kuò)大[5]，在一些沙化土地區(qū)也有大面積種植.合理施肥是土壤沙化地區(qū)提高苜蓿生產(chǎn)力及品質(zhì)的重要措施，因此在沙化地、鹽堿地進(jìn)行科學(xué)施肥的研究就顯得非常重要[6-7].根系是紫花苜蓿吸收、轉(zhuǎn)化和貯存營養(yǎng)物質(zhì)的重要器官[8]，根系形態(tài)發(fā)育良好與否直接影響植株的生長及其對(duì)水分和營養(yǎng)物質(zhì)的吸收.近年來，關(guān)于氮、磷、鉀等植物必需營養(yǎng)元素及干旱脅迫對(duì)根系形態(tài)影響的研究越來越多[9-12]，而關(guān)于腐殖酸類肥料對(duì)沙地植物根系影響的研究鮮見報(bào)道.鑒于此，本試驗(yàn)通過沙土盆栽研究腐殖酸鈉單施及腐殖酸鈉與磷肥配施對(duì)紫花苜蓿根系生長及生物量的影響，探索其施用效果及最佳施肥組合，以期為土壤沙化地區(qū)栽培優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)牧草提供科學(xué)指導(dǎo).

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

供試紫花苜蓿品種為‘甘農(nóng)3號(hào)’(MedicagosativaL.vs.Gannong No.3)，由甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院提供；供試肥料為市售的尿素CO(NH2)2(N ≥ 46%)、硫酸鉀K2SO4(K2O ≥ 50%)、過磷酸鈣Ca(H2PO4)2(P2O5≥14%)和甘肅華瑞農(nóng)業(yè)股份有限公司生產(chǎn)的腐殖酸鈉sodium humate(腐殖酸 ≥ 60%，NPK ≥ 5%)；供試土壤為沙土，pH值8.06，土壤有機(jī)質(zhì)0.87 g/kg，堿解氮3.27 mg/kg，有效磷1.76 mg/kg，有效鉀4.84 mg/kg；供試盆缽口徑為30.4 cm，深為20.0 cm.

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用盆栽試驗(yàn)，每盆氮鉀肥水平一致，即每盆統(tǒng)一施尿素1.04 g(N 90 kg/hm2)，硫酸鉀1.59 g(K2O 150 kg/hm2).在此基礎(chǔ)上，設(shè)3組施肥處理：1)單施腐殖酸鈉：依據(jù)腐殖酸肥料大田適宜施用量(1 500～2 250 kg/hm2)折算后，設(shè)6個(gè)施肥水平，分別記為SH1、SH2、SH3、SH4、SH5、SH6；2)腐殖酸鈉配施磷肥：腐肥設(shè)6個(gè)水平，磷肥設(shè)兩個(gè)水平，分別記為SH1-P1、SH2-P1、SH3-P1、SH4-P1、SH5-P1、SH6-P1、SH1-P2、SH2-P2、SH3-P2、SH4-P2、SH5-P2、SH6-P2；3)不施腐殖酸鈉，不施磷肥：即CK.試驗(yàn)共19個(gè)處理，每個(gè)處理重復(fù)3次，共57盆，試驗(yàn)盆缽隨機(jī)排列.施肥方案見表1.

2014年3月6日在甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)溫室進(jìn)行盆栽試驗(yàn)，每盆稱取風(fēng)干沙土7.50 kg，與肥料拌勻裝盆，灌水1.2 L，隔天開始播種，每盆播種消毒處理后的紫花苜蓿種子60粒(22.5 kg/hm2)，每天定時(shí)觀察，待出苗穩(wěn)定后，間苗至25株，生長期間按苜蓿田間試驗(yàn)常規(guī)管理.

1.3測定指標(biāo)及方法

1.3.1測定方法當(dāng)紫花苜蓿處于初花期(2014年7月2日)時(shí)，每盆隨機(jī)選取5株苜蓿植株，則每個(gè)處理有15株試驗(yàn)樣株，測定單株地上生物量、株高、單株地下生物量、單株主根長、單株根表面積、單株根平均直徑、單株根體積及根系活力.

1.3.2地上部生長性狀株高：用直尺測定植株基部至主莖葉尖或花序頂端的拉直長度[13]；地上生物量：剪取所選植株的地上部分，用電子天平稱質(zhì)量，求平均值作為單株地上生物量.

1.3.3根系性狀地下生物量：將所選植株的根系用水沖洗干凈，并用濾紙吸干根系表面水分后稱質(zhì)量，求平均值作為單株地下生物量；主根長：用直尺測量主根的拉直長度；利用根系掃描儀(LA2400 Scanner，Epson Expression 1000XL)測定根表面積、根平均直徑及根體積[14-15]；根系活力：采用TTC還原法測定[15].

表1　盆栽試驗(yàn)方案

1.4數(shù)據(jù)處理

利用Microsoft Excel 2003進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理統(tǒng)計(jì)及圖表繪制，采用SPSS 16.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行差異顯著性分析(Duncan法)及相關(guān)性分析.

2結(jié)果與分析

2.1不同施肥處理對(duì)紫花苜蓿株高和生物量的影響

2.1.1對(duì)株高的影響從表2可以看出，與CK相比，各施肥處理對(duì)紫花苜蓿植株高度的影響差異顯著(P<0.05)，且不同處理間差異各異.其中以SH5-P1處理株高最高，其次是SH4-P1處理，分別為50.06 cm和49.00 cm，較CK分別增加62.69%、59.25%.總體來說，腐殖酸鈉單施及腐殖酸鈉與磷肥配施均能促進(jìn)植株的生長，且腐殖酸鈉與磷肥配施的效果更顯著.單施腐殖酸鈉時(shí)，株高隨施肥量的增加呈現(xiàn)先增后減的趨勢；腐殖酸鈉與磷肥配施條件下，當(dāng)磷肥一定時(shí)，株高隨腐殖酸鈉施用量的增加先增后減，但當(dāng)磷肥從P1增到P2時(shí)，株高的增加幅度呈下降趨勢.

2.1.2對(duì)生物量的影響由表2可知，腐殖酸鈉單施及腐殖酸鈉與磷肥配施對(duì)盆栽紫花苜蓿地上生物量和地下生物量的影響趨勢與其對(duì)紫花苜蓿株高的影響趨勢基本一致.就單株地上生物量及地下生物量來看，各施肥處理中，除SH4-P1處理外，SH5-P1處理與其他處理及CK間差異顯著(P<0.05).單株地上生物量最高的是SH5-P1處理，其次是SH4-P1處理，分別為1.842 2 g和1.797 5 g，較CK分別增加236.78%、228.61%.單株地下生物量以SH5-P1處理最高，SH4-P1處理次之，較CK增幅分別為245.49%和237.10%.綜上所述，腐殖酸鈉單施及腐殖酸鈉與磷肥配施對(duì)地下生物量的影響比對(duì)地上生物量的影響明顯，對(duì)根系的生長發(fā)育有更明顯的促進(jìn)作用.

2.2不同施肥處理對(duì)紫花苜蓿根系生長的影響

2.2.1對(duì)根系形態(tài)指標(biāo)的影響由表3可見，與CK相比，腐殖酸鈉單施及腐殖酸鈉與磷肥配施對(duì)紫花苜蓿主根長、根表面積、根平均直徑及根體積的影響顯著(P<0.05)，且影響趨勢表現(xiàn)為SH-P1>SH-P2>SH，各處理間也存在顯著差異(P<0.05).

表2　不同施肥處理對(duì)紫花苜蓿株高和生物量的影響

同列數(shù)據(jù)肩標(biāo)不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05).

表3　不同施肥處理對(duì)紫花苜蓿根系形態(tài)指標(biāo)的影響

同列數(shù)據(jù)肩標(biāo)不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05).

不同施肥處理下單株主根長的變化范圍為13.33～29.38 cm，其中以SH5-P1處理的主根長最長，達(dá)到29.38 cm，與除SH4-P1處理外的其他處理差異顯著(P<0.05).單株根體積與單株主根長的變化趨勢基本一致，根體積以SH5-P1處理最大，SH4-P1處理次之，分別為0.850 1 cm3和0.834 7 cm3.不同施肥處理下單株根表面積與根平均直徑的變化趨勢基本一致，在SH4-P1處理下，單株根表面積和根平均直徑均達(dá)到最大值，分別為73.67 cm2、0.957 5 mm，但與SH5-P1處理差異不顯著(P>0.05)，與其他處理差異顯著(P<0.05).綜上可知，腐殖酸鈉與磷肥適量配施對(duì)植株根系的發(fā)育有明顯的促進(jìn)作用，但施用量過高則會(huì)抑制根系的生長.

2.2.2對(duì)根系活力的影響如圖1所示，不同施肥處理下紫花苜蓿根系活力變化明顯，變化趨勢為SH-P1>SH-P2>SH，根系活力變化范圍為0.419 6～0.822 8 mg/(g·h).與CK相比，各施肥處理對(duì)根系活力的影響顯著，其中SH4-P1處理效果最佳，但與SH5-P1處理和SH4-P2處理差異不顯著(P>0.05)，與其他處理差異顯著(P<0.05)；SH4-P1、SH5-P1和SH4-P23個(gè)處理中，以SH4-P1處理根系活力最高，其次是SH5-P1處理，分別為0.822 8、0.815 9 mg/(g·h)，較CK分別增加了96.09%和94.45%.

圖1　不同施肥處理對(duì)紫花苜蓿根系活力的影響Fig.1　Effects of different fertilization treatments on root activity of alfalfa

2.3紫花苜蓿根系性狀與地上部性狀的相關(guān)性

對(duì)紫花苜蓿根系性狀與地上生長性狀進(jìn)行相關(guān)分析，結(jié)果見表4.盆栽試驗(yàn)中主根長、根表面積、根平均直徑、根體積、根鮮質(zhì)量、株高與地上鮮質(zhì)量均呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)，說明如果保持其他因素不變，提高這6個(gè)指標(biāo)中的任何一個(gè)指標(biāo)，均對(duì)地上生物量的累積有促進(jìn)作用.根系各性狀與株高和地上鮮質(zhì)量呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)，根系各指標(biāo)間亦呈極顯著正相關(guān)(P<0.01).由此表明，地上部生長性狀與根系的生長發(fā)育有密切的相關(guān)關(guān)系.

表4　紫花苜蓿根系及地上部生長性狀的相關(guān)系數(shù)

*表示顯著相關(guān)(P<0.05)，**表示極顯著相關(guān)(P<0.01).

3討論與結(jié)論

本試驗(yàn)中，腐殖酸鈉單施及腐殖酸鈉與磷肥配施條件下，紫花苜蓿的單株主根長、單株根表面積、根平均直徑、單株根體積、根系活力、單株地上生物量、株高及單株地下生物量均明顯高于不施腐殖酸鈉的CK，說明施用腐殖酸鈉對(duì)紫花苜蓿的根系生長及生物量的累積具有明顯的促進(jìn)作用，此試驗(yàn)結(jié)果與前人的研究結(jié)論基本一致[16].如梁太波等[17]研究表明，施用腐殖酸鉀不僅提高了生姜根系鮮質(zhì)量和根系活力，也促進(jìn)了根系的生長發(fā)育.何萍等[18]的研究指出，腐殖酸肥可以有效促進(jìn)植物根系的生長發(fā)育及根系活力的提高.此外，與腐殖酸鈉單施相比，腐殖酸鈉與磷肥配施更能促進(jìn)紫花苜蓿根系的發(fā)育及生物量的增加，這是由于腐殖酸鈉與磷肥會(huì)形成腐殖酸-磷酸鹽復(fù)合物，從而可以防止土壤對(duì)磷肥的固定，提高了磷肥的肥效.李麗等[19]通過對(duì)腐殖酸鉀與速效磷結(jié)合形態(tài)對(duì)磷的有效性影響研究，也證實(shí)了腐肥與磷肥配施更能有效地促進(jìn)植物的生長.

不同施肥處理對(duì)紫花苜蓿株高、生物量及部分根系形態(tài)指標(biāo)均有不同程度地促進(jìn)作用，且各處理間差異較大.株高是反映苜蓿生長狀況和決定生物量的重要指標(biāo)之一[20-21]，各處理中以SH5-P1處理植株高度最高，達(dá)到50.06 cm；其單株地上生物量也相對(duì)最高，達(dá)到1.842 2 g，說明高植株通常具有相應(yīng)的高生物量，這與彭宏春[22]的研究結(jié)論一致.不同施肥處理對(duì)根系生長的影響主要表現(xiàn)在單株地下生物量、單株主根長、單株根表面積、根平均直徑、單株根體積等形態(tài)指標(biāo)上，與CK相比均有不同程度地增加，而且各形態(tài)指標(biāo)間呈極顯著正相關(guān)(P<0.01).其中，單株地下生物量、單株主根長及單株根體積的變化趨勢相似，均在SH5-P1處理下達(dá)到最高值，分別為0.992 6 g、29.38 cm和0.850 1 cm3；根平均直徑與單株根表面積隨施肥量的增加呈現(xiàn)相似的趨勢，均在SH4-P1處理下達(dá)到最大值，分別為0.957 5 mm和73.67 cm2，但與SH5-P1處理間差異不顯著.由此可見，單株主根長、單株根表面積、根平均直徑、單株根體積對(duì)單株地下生物量的貢獻(xiàn)率較大.有研究報(bào)道，紫花苜蓿根系越發(fā)達(dá)，其側(cè)根數(shù)量越多，根系體積和表面積相對(duì)越大，根系吸收水分和養(yǎng)分的能力越強(qiáng)[23-24].本試驗(yàn)相關(guān)性分析顯示，根系各形態(tài)指標(biāo)與株高和地上生物量也呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)，說明根系性狀對(duì)地上部生長性狀具有巨大的調(diào)節(jié)作用[25].一般認(rèn)為，紫花苜蓿根系活力能反映根系吸收水分和養(yǎng)分能力的強(qiáng)弱，此能力的強(qiáng)弱直接影響植株地上部的生長發(fā)育.何國軍等[26]研究證實(shí)，施用腐殖酸可以提高丹參的根系活力，增加根系的吸收能力.本試驗(yàn)條件下，各施肥處理對(duì)紫花苜蓿根系活力的影響顯著大于CK，以SH4-P1處理根系活力最大，達(dá)到0.822 8 mg/(g·h)，SH5-P1處理次之，說明SH4-P1和SH5-P1處理下植株根系發(fā)達(dá)，根系質(zhì)量高，這與上述根系各形態(tài)指標(biāo)的變化趨勢基本一致.

綜上所述，腐殖酸鈉與磷肥配施更能有效地促進(jìn)紫花苜蓿根系生長，并能增加植株生物量的累積.在本試驗(yàn)中，SH-P1處理組對(duì)紫花苜蓿地上生物量、株高、地下生物量、主根長、根表面積、根平均直徑、根體積及根系活力的促進(jìn)作用均強(qiáng)于SH-P2處理組，說明腐殖酸鈉與磷肥適量配施可以更好地促進(jìn)紫花苜蓿生長發(fā)育，這與低磷條件下植株根系生長加速的結(jié)論基本一致[27-28].SH-P1配施組合下，紫花苜蓿根系各形態(tài)指標(biāo)、根系活力、株高及植株生物量隨腐殖酸鈉施用量的增加而增加，但當(dāng)其增至一定程度(SH4或SH5)時(shí)，增加幅度呈下降趨勢.從地下生物量和地上生物量來看，該試驗(yàn)肥效最佳的處理為SH5-P1，即腐殖酸鈉為11.25 g/盆，磷肥為3.41 g/盆.

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(責(zé)任編輯趙曉倩)

Effects of sodium humate on root growth and biomass ofMedicagosativa

ZHANG Li-zhen1，CHEN Wei2， CHEN Ben-jian1

(1.College of Pratacultural Science,Gansu Agricultural University,Key Laboratory of Grassland Ecosystem of the Ministry of Education,Centers for Grazingland Ecosystem Sustainability,Lanzhou,730070，China;2.Lanzhou City University ,Lanzhou 730070,China)

Abstract：【Objective】 In order to explore the effect of the single application of sodium humate (SH) and combined application with phosphorus (P) on root system ofMedicagosativa.【Method】Pot experiment was conducted to measure plant weight,aboveground and underground biomass ,main root length,root surface area，average root diameter,root volume and root activity.【Result】The single application of SH and the combined application of SH-P had a significant promotion on root length,root surface area,average root diameter,root volume,root activity,underground biomass,plant height and aboveground biomass ofMedicagosativa,compared with the control (CK) and the promoting degree appeared in the decreasing order of SH-P1,SH-P2and SH.The root traits were significantly positively correlated with those of aboveground (P<0.01).Under the fertilizer combination of SH-P1,root morphological indexes,root activity,plant height and plant biomass increased as the increasing of SH application amount and showed a declining trend when SH rose from SH1to SH4or SH5.Integrated analysis indicated that SH5-P1treatment was the best with the highest aboveground and underground biomass.【Conclusion】 SH5-P1is the optimal fertilizer combination,including sodium humate 11.25 g and phosphorus 3.41 g per pot.

Key words：Medicagosativa;sodium humate;root;biomass

通信作者：陳本建，男，副教授，碩士，研究方向?yàn)槟敛菰耘嗉安莓a(chǎn)品加工.E-mail:bjc5381@gsau.edu.cn

基金項(xiàng)目：細(xì)毛羊飼料生產(chǎn)預(yù)加工(034-036213).

收稿日期：2015-03-15；修回日期：2015-04-17

中圖分類號(hào)：S 963.22

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1003-4315(2016)03-0114-07

第一作者：張麗珍(1987-)，女，碩士研究生，研究方向?yàn)槟敛菰耘嗉安莓a(chǎn)品加工.E-mail:760036031@qq.com