噴施硼、鉬肥對滴灌紫花苜蓿生產(chǎn)性能及營養(yǎng)品質(zhì)的影響

苗曉茸，劉俊英，張前兵，李菲菲，孫艷梅，于 磊，馬春暉

(石河子大學(xué) 動物科技學(xué)院，新疆 石河子 832003)

紫花苜蓿(MedicagosativaL.)是一種多年生的高蛋白豆科牧草，在世界上廣泛種植，因具有產(chǎn)草量高、營養(yǎng)價值高、適口性好等特點(diǎn)，而被稱為“牧草之王”[1]。苜蓿多年連續(xù)種植會消耗大量的土壤營養(yǎng)，目前，我國大部分用于苜蓿種植的土壤已普遍出現(xiàn)微量元素缺乏的問題[2]。因此，開展滴灌條件下微量元素對紫花苜蓿的影響研究，對紫花苜蓿高效生產(chǎn)及液體微肥的研發(fā)具有積極的意義。

硼是作物所需的主要微量元素之一，在紫花苜蓿新陳代謝的能量運(yùn)輸和交換中起著重要作用。紫花苜蓿對硼反應(yīng)比較敏感，僅靠土壤供硼難以滿足紫花苜蓿的生長發(fā)育需要。硼素供應(yīng)不足，會在很大程度上限制紫花苜蓿生產(chǎn)潛力的正常發(fā)揮[3]。有研究表明，硼主要影響葉綠素的形成，加速植物體內(nèi)碳水化合物的運(yùn)輸，間接影響光合作用和呼吸作用[4]。同時，硼能夠增強(qiáng)紫花苜蓿的固氮作用，促進(jìn)植物體對氮的吸收和代謝，進(jìn)而提高紫花苜蓿的氮肥利用效率[5]。硼還能促進(jìn)蛋白質(zhì)的合成，促進(jìn)植物對水分的吸收，促進(jìn)分生組織生長及細(xì)胞分裂，改善根部氧的供應(yīng)，增強(qiáng)植物吸收能力，促進(jìn)根系發(fā)育[6-7]。缺硼會使葉片出現(xiàn)黃化現(xiàn)象，植物生長發(fā)育受到抑制，庫活力降低，并導(dǎo)致植株光合速率降低，嚴(yán)重時還會出現(xiàn)病害，進(jìn)而導(dǎo)致產(chǎn)量降低[8-9]。硼脅迫還會破壞蛋白質(zhì)代謝，從而給植株體內(nèi)核酸代謝帶來顯著的負(fù)效應(yīng)[10]。

施鉬可增強(qiáng)硝酸還原酶和固氮酶的活性，促進(jìn)紫花苜蓿對氮的吸收和代謝，有利于蛋白質(zhì)的形成和根瘤菌固氮能力的提高[11]。施鉬還能提高植物光合速率，有利于糖類的形成與轉(zhuǎn)化，而缺鉬則容易使光合速率下降[12]。鉬與紫花苜蓿體內(nèi)的抗壞血酸含量緊密相關(guān)。抗壞血酸可以維持植物葉綠體的穩(wěn)定性，因此施用鉬肥可以增加植物抗壞血酸含量，從而促使其光合作用正常運(yùn)行[13]。缺鉬則導(dǎo)致植物葉綠素合成過程受阻，植物體內(nèi)葉綠素含量降低，葉片出現(xiàn)斑點(diǎn)，從而無法獲得高產(chǎn)[14]。同時，缺鉬會降低紫花苜蓿的硝酸還原酶活性，阻礙硝酸鹽的還原過程，導(dǎo)致植物固氮能力下降，從而影響紫花苜蓿蛋白質(zhì)的合成，并使其根系活力下降，對根系的養(yǎng)分吸收產(chǎn)生阻礙作用[15]。由于鉬在植物韌皮部中具有強(qiáng)大的移動性，有研究認(rèn)為，葉面噴施鉬肥對作物有更好的增產(chǎn)效果[16]。

硼和鉬是紫花苜蓿必需的微量元素，其含量豐缺將影響紫花苜蓿的產(chǎn)量和品質(zhì)。為此，本試驗通過葉面噴施硼、鉬肥，對滴灌條件下紫花苜蓿的生長性狀指標(biāo)、干草產(chǎn)量和營養(yǎng)品質(zhì)等指標(biāo)進(jìn)行測定，明確噴施硼、鉬肥對其生產(chǎn)性能和營養(yǎng)品質(zhì)的影響，旨在為改善滴灌條件下紫花苜蓿干草產(chǎn)量和營養(yǎng)品質(zhì)、科學(xué)制定新疆綠洲區(qū)滴灌條件下紫花苜蓿的施肥制度提供數(shù)據(jù)參考和理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2018年在新疆石河子市天業(yè)集團(tuán)農(nóng)業(yè)研究所農(nóng)業(yè)示范園區(qū)試驗田(44°26′N，85°94′E)進(jìn)行。試驗地的年最高氣溫出現(xiàn)在7月，年降水量為130～215 mm，年日照時數(shù)為2 310～2 730 h，年無霜期為147～191 d。試驗地的土壤類型為灰漠土。耕層(0～20 cm)土壤容重為1.46 g·cm-3，土壤含速效磷15.2 mg·kg-1、全磷0.19 g·kg-1、堿解氮71.3 mg·kg-1、有機(jī)質(zhì)24.1 g·kg-1、速效鉀324 mg·kg-1。

1.2 試驗設(shè)計

本試驗共設(shè)施鉬(Mo)、施硼(B)、硼鉬配施(B+Mo)，及噴施清水(CK)4個處理，每處理重復(fù)3次。所用的硼肥和鉬肥分別為液體硼肥和鉬酸銨[(NH4)6Mo7O24·4H2O]，施用量分別為：鉬酸銨0.45 kg·hm-2，硼肥0.69 kg·hm-2。采用葉面噴施，分別在第1茬到第4茬的分枝期和現(xiàn)蕾期進(jìn)行噴施，共施肥8次，具體噴施時間分別為2018年4月26日、5月11日、6月1日、6月14日、7月10日、8月1日、8月25日、9月10日。

本試驗所用紫花苜蓿品種為WL354HQ(北京正道生態(tài)科技有限公司)，于2016年4月進(jìn)行人工條播，播種量為18 kg·hm-2，播種深度為2.0 cm，行距為20 cm，小區(qū)面積為35 m2(5 m×7 m)。本試驗于紫花苜蓿生長第3年(2018年)進(jìn)行，苜蓿生長全年刈割4茬，均在初花期(開花10%)進(jìn)行，留茬高度為5 cm。滴灌帶埋于地表8～10 cm處，間距60 cm，所用滴灌帶為內(nèi)鑲式滴灌帶(新疆普疆節(jié)水有限公司)，工作壓力為0.1 MPa，直徑為12.5 mm，滴頭之間間距為20 cm。田間管理根據(jù)當(dāng)?shù)剀俎Ｉa(chǎn)田進(jìn)行。

1.3 測定內(nèi)容及方法

1.3.1 產(chǎn)量測定

采用樣方法進(jìn)行測定。在初花期(開花10%左右)以1 m2為一個樣方，在每個小區(qū)隨機(jī)選取3個長勢均勻一致、行數(shù)相同，且能夠代表該小區(qū)長勢的苜蓿樣方，割取樣方內(nèi)的苜蓿植株，留茬高度約為5 cm；另取250 g左右鮮草樣帶回實驗室于105 ℃殺青30 min，再于65 ℃烘至恒重，折算出苜蓿干草產(chǎn)量(kg·hm-2)。

1.3.2 株高和莖粗

在測定產(chǎn)量的同時，在各處理的每個小區(qū)隨機(jī)選取20株，用鋼卷尺測定其垂直高度(cm)，取平均值，并用游標(biāo)卡尺測量其距地表5 cm處的莖粗(mm)。

1.3.3 葉莖比

將烘至恒重的紫花苜蓿樣本分莖、葉分別收集，稱其干重，計算莖葉比。

1.3.4 生長速度

根據(jù)測得的苜蓿干草產(chǎn)量，以及每茬刈割間隔的天數(shù)，計算紫花苜蓿每一茬的生長速度(kg·hm-2·d-1)。

1.3.5 營養(yǎng)品質(zhì)測定

粗蛋白(CP)含量測定，采用半微量凱氏定氮法[17]；酸性洗滌纖維(ADF)、中性洗滌纖維(NDF)含量測定，參照van Soest等[18]的方法；根據(jù)下式計算相對飼喂價值(RFV)：

式中：VRFV、VNDF和VADF分別表示RFV、NDF和ADF的值。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

采用WPS 2016對數(shù)據(jù)進(jìn)行整理；利用DPS 7.05軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，采用Duncan法對有顯著差異(P<0.05)的處理做多重比較；運(yùn)用SPSS 19.0軟件中的Pearson相關(guān)分析來分析干草產(chǎn)量與各營養(yǎng)指標(biāo)之間的相關(guān)性；用Origin 8.0做苜蓿干草產(chǎn)量與各生長性狀的關(guān)系圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對紫花苜蓿干草產(chǎn)量的影響

如表1所示，在各茬次中，施微肥處理(Mo、B、B+Mo)的紫花苜蓿干草產(chǎn)量均顯著(P<0.05)大于不施肥處理，不同處理紫花苜蓿各茬次及總干草產(chǎn)量依次為B+Mo>B>Mo>CK處理，Mo處理比CK處理增加了4.19%～8.51%，B處理比CK處理增加了8.54%～11.13%，B+Mo處理比CK處理增加了12.33%～15.79%。除第1茬外，B+Mo與B處理的產(chǎn)量差異不顯著；除第3茬外，B+Mo處理的產(chǎn)量顯著(P<0.05)大于Mo處理。

2.2 不同處理對紫花苜蓿CP、ADF、NDF含量和RFV的影響

由表2可知，各茬次下B+Mo處理的紫花苜蓿CP含量和RFV均最高，ADF和NDF含量均最低。

從CP含量來看，各茬次下均以CK處理的最低、B+Mo處理的最高，且B+Mo處理的比CK處理顯著(P<0.05)增加了13.96%～27.64%。各茬次中，B+Mo處理與B處理的CP含量差異不顯著，CK處理的CP含量顯著(P<0.05)小于B+Mo處理和B處理。前3茬中，B+Mo處理的CP含量顯著(P<0.05)大于Mo處理。

表1 不同處理紫花苜蓿的干草產(chǎn)量

Table1Hay yield of alfalfa under different treatments kg·hm-2

處理Treatment第1茬Firstcut第2茬Secondcut第3茬Thirdcut第4茬Fourthcut總干草產(chǎn)量TotalhayyieldCK4669.24±48.04d4557.91±112.04c3014.40±98.67b2857.32±54.24c15098.87Mo4874.69±46.51c4749.02±102.65b3270.80±94.56a3058.67±73.14b15953.18B5188.89±43.20b5064.39±95.56a3313.26±58.98a3101.48±81.63ab16668.02B+Mo5406.66±85.52a5173.32±93.37a3396.74±74.68a3209.69±48.63a17186.41

同列數(shù)據(jù)后無相同字母的表示處理間差異顯著(P<0.05)。下同。

Data marked without the same letters in the same column indicated significant difference atP<0.05. The same as below.

紫花苜蓿的ADF、NDF含量表現(xiàn)為B+Mo處理顯著(P<0.05)低于CK。B+Mo處理的ADF含量與B處理之間差異不顯著，Mo處理與B處理、CK處理的ADF含量差異不顯著。除第2茬外，B+Mo處理的NDF含量與B處理之間差異不顯著。在第2茬和第4茬中，Mo處理和B處理的NDF含量顯著(P<0.05)低于CK處理。

各茬次下， B+Mo處理的RFV均顯著(P<0.05)大于Mo處理和CK處理。除第4茬外，Mo處理與B處理、CK處理的RFV差異不顯著；除第2茬外，B處理的RFV均顯著(P<0.05)大于CK處理。

2.3 紫花苜蓿干草產(chǎn)量與各指標(biāo)性狀的關(guān)系

如圖1所示，在4個生長性狀(株高、莖粗、葉莖比、生長速度)中，與干草產(chǎn)量(Y)關(guān)聯(lián)度最高的是株高，其擬合方程為Y=123.039 4X-4 266.420 2(R2=0.937 6)；關(guān)聯(lián)度最低的是葉莖比，其擬合方程為Y=1 670.813 0X+2 545.790 6(R2=-0.002 9)。根據(jù)P值可知，株高、莖粗和生長速度與干草產(chǎn)量呈極顯著(P<0.01)正相關(guān)。根據(jù)4個生長性狀與干草產(chǎn)量的相關(guān)系數(shù)可以得出，株高和莖粗與干草產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)度較高，葉莖比和生長速度與干草產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)度較低。

表2 不同處理紫花苜蓿的粗蛋白質(zhì)、酸性洗滌纖維、中性洗滌纖維含量及相對飼喂價值

Table2Crude protein， acid detergent fiber， neutral detergent fiber and relative feeding value of alfalfa under different treatments

茬次Cut處理TreatmentCPADFNDFRFV第1茬CK16.42±1.05b30.38±0.66a54.00±1.69a112.46±3.93cFirstcutMo18.35±0.97b29.46±1.27ab51.84±1.38ab118.42±4.28bcB19.57±0.55a27.57±1.87bc51.39±0.69ab122.03±1.09abB+Mo20.13±1.16a25.73±1.07c50.35±2.01b127.30±3.68a第2茬CK16.75±0.83b29.74±1.58a48.47±0.57a126.17±2.48b SecondcutMo18.28±0.16b28.91±1.87ab46.45±1.02b133.00±5.33bB20.33±1.35a28.39±0.70ab46.50±0.44b133.62±1.97bB+Mo21.38±1.10a27.05±0.59b44.43±1.36c142.11±4.86a第3茬CK17.22±1.18c28.83±0.86a47.12±0.65a131.18±1.26c ThirdcutMo18.11±0.90bc27.31±0.96ab46.49±0.98ab135.34±2.66bcB19.22±0.30ab27.37±1.53ab45.38±1.04ab138.58±4.72abB+Mo20.37±0.10a26.01±0.20b44.93±0.97b142.14±2.02a第4茬CK16.48±0.24b24.49±1.20a44.59±0.72a145.68±1.00c FourthcutMo17.59±1.15ab23.24±0.72ab42.01±1.33b156.86±4.97bB18.43±1.21a22.37±0.85b41.04±0.35b162.00±1.12abB+Mo18.78±0.75a21.83±0.54b40.39±1.03b165.66±5.03a

圖1 各生長性狀與干草產(chǎn)量的關(guān)系

Pearson相關(guān)性分析結(jié)果表明(表3)，紫花苜?？偢刹莓a(chǎn)量與CP含量、RFV呈極顯著(P<0.01)正相關(guān)，與ADF和NDF含量呈顯著(P<0.05)負(fù)相關(guān)；CP含量與RFV呈顯著正相關(guān)(P<0.05)，與ADF含量和NDF含量均呈顯著(P<0.05)負(fù)相關(guān)；ADF含量與NDF含量呈顯著(P<0.05)正相關(guān)，與RFV呈極顯著(P<0.01)負(fù)相關(guān)；NDF含量與RFV呈極顯著(P<0.01)負(fù)相關(guān)。

表3 滴灌苜蓿各指標(biāo)與干草產(chǎn)量的相關(guān)性

Table3Correlation between indexes and hay yield of alfalfa under drip irrigation

指標(biāo)Index干草產(chǎn)量HayyieldCPADFNDFCP0.999??ADF-0.987?-0.983?NDF-0.987?-0.982?0.980?RFV0.991??0.987?-0.993??-0.997??

*與**分別表示顯著(P<0.05，雙側(cè))相關(guān)和極顯著(P<0.01，雙側(cè))相關(guān)。

* and ** indicated significant correlation atP<0.05 (bilateral) andP<0.01 (bilateral)， respectively.

3 討論

硼和鉬是紫花苜蓿生長發(fā)育所必需的微量元素。施用硼肥和鉬肥對促進(jìn)紫花苜蓿生長發(fā)育、提高干草產(chǎn)量和改善品質(zhì)均具有明顯的效果[19]。紫花苜蓿對硼主要是被動吸收，從根系到地上部分的轉(zhuǎn)運(yùn)僅限于木質(zhì)部；因此，紫花苜蓿對硼吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)的調(diào)節(jié)比較有限。葉面噴硼不僅有利于紫花苜蓿的吸收，還會使硼具有較強(qiáng)的流動性[20]。在滴灌條件下，紫花苜蓿的生產(chǎn)性能主要表現(xiàn)在干草產(chǎn)量上。有研究表明，株高、莖粗、葉莖比和生長速度與紫花苜蓿的干草產(chǎn)量呈正相關(guān)關(guān)系[21]，同時施用硼肥和鉬肥可以促進(jìn)某些植物體內(nèi)礦質(zhì)營養(yǎng)元素的有效利用，從而提高作物產(chǎn)量[22-23]。本研究也表明，硼鉬混合噴施可以顯著提高各茬紫花苜蓿的干草產(chǎn)量。這可能是由于硼、鉬肥的合理施用改善了紫花苜蓿的生長狀況，增大了紫花苜蓿的葉片面積，而且硼和鉬參與了紫花苜蓿的代謝過程，延緩了其生育后期葉綠素的衰退，提高了光合效率，促進(jìn)了干物質(zhì)的形成[24-25]。研究顯示，噴施硼處理對滴灌苜蓿干草產(chǎn)量的影響大于噴施鉬處理[26]，本試驗也得到了類似的結(jié)論。這可能是由于硼在參與核酸代謝的過程中，促使紫花苜蓿從土壤中吸收了更多的營養(yǎng)元素[27]，因此，增加了干草產(chǎn)量。在堿性土壤中，硼很容易以B(OH)3的形式從土壤中流失，且隨著土壤pH值的增加，硼對植物的有效性降低。本試驗的土壤類型為灰漠土，屬于偏堿性土壤，因此在本試驗地上紫花苜蓿生長需要更多的硼。苜蓿對硼敏感，故相比于鉬肥，噴施硼對紫花苜蓿干草的增產(chǎn)效果更加明顯。硼缺乏很容易影響糖的運(yùn)輸，從而影響苜蓿的光合作用[28]。綜上可見，硼對提高紫花苜蓿產(chǎn)量具有重要的促進(jìn)作用。

紫花苜蓿中的粗蛋白、ADF、NDF含量和RFV是評估其營養(yǎng)品質(zhì)的重要指標(biāo)[29]。研究表明，噴施硼、鉬后紫花苜蓿的可溶性糖、葉綠素含量顯著增加，光合作用增強(qiáng)，粗蛋白含量也隨之增加[30]。硼和鉬在作物體內(nèi)呈現(xiàn)協(xié)同作用，硼鉬配施可以促進(jìn)作物對各種礦物營養(yǎng)元素進(jìn)行有效利用，共同影響體內(nèi)碳和氮的代謝，比單施硼或鉬的效果更好[31]。在本試驗中，施硼處理的紫花苜蓿粗蛋白含量顯著大于對照處理。這可能是因為硼參與了植物體內(nèi)碳水化合物的運(yùn)轉(zhuǎn)，促進(jìn)了作物對氮的吸收利用，增強(qiáng)了牧草的光合作用，促進(jìn)了蛋白質(zhì)的合成[32]。同時，硼可以通過促進(jìn)蔗糖合成和糖的轉(zhuǎn)運(yùn)來提高葉片葉綠素含量和擴(kuò)大葉面積，增強(qiáng)光合作用，使紫花苜蓿體內(nèi)碳水化合物含量增多，最終提高作物品質(zhì)[33]。但也有研究表明，施用硼肥對苜蓿粗蛋白含量并無顯著影響，這可能與土壤條件、施肥方式、苜蓿品種等有關(guān)[34]。一般地，適量噴施硼、鉬肥可提高細(xì)胞保護(hù)酶的活性，增強(qiáng)植物光合作用和呼吸作用，從而提高苜蓿的粗蛋白質(zhì)含量[25]。研究表明，施鉬會增強(qiáng)植物固氮酶的活性，從而增加苜蓿固氮量；同時，鉬還可以顯著加速硝酸根離子的還原，促進(jìn)蛋白質(zhì)的合成[35]。

在本試驗中，硼鉬配施處理顯著降低了各茬紫花苜蓿的ADF和NDF含量，表明在一定范圍內(nèi)，噴施硼鉬肥可以降低苜蓿中纖維素和木質(zhì)素含量。

總體來看，本研究表明，葉面噴施硼鉬肥能在滴灌條件下顯著提高各茬次紫花苜蓿的干草產(chǎn)量、粗蛋白含量和相對飼喂價值。在測定的4個生長性狀指標(biāo)(株高、莖粗、葉莖比、生長速度)中，株高和莖粗與干草產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)度更高。在新疆綠洲區(qū)，葉面噴施硼鉬肥更有利于提高滴灌條件下紫花苜蓿的干草產(chǎn)量和營養(yǎng)品質(zhì)，若單獨(dú)考慮一種元素，噴施硼肥的效果優(yōu)于噴施鉬肥。