喀斯特地區(qū)不同施肥模式對(duì)黑麥草生長的影響

黃興順，黃啟艷，文柳茜，田燕玲，黃明芝, 藍(lán)家程

(1. 貴州師范大學(xué) 地理與環(huán)境科學(xué)學(xué)院, 貴州 貴陽 550025； 2.貴州師范大學(xué) 喀斯特研究院/國家喀斯特石漠化防治工程技術(shù)研究中心, 貴州 貴陽 550001)

0 引言

【研究意義】發(fā)展草食畜牧業(yè)是兼顧生態(tài)治理、農(nóng)村扶貧和調(diào)整農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，促進(jìn)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的重要舉措，既有保持水土、涵養(yǎng)水源、增加碳匯等生態(tài)效益，同時(shí)能夠增加農(nóng)民收入、解決農(nóng)村剩余勞動(dòng)力就業(yè)等良好社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益[1]。因此，大力發(fā)展飼草生產(chǎn)是順應(yīng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的大趨勢[2]?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】西南喀斯特石漠化地區(qū)得天獨(dú)厚的氣候條件雖然有利于發(fā)展優(yōu)良高產(chǎn)人工草地[3]，但草食畜牧業(yè)的發(fā)展卻存在草畜失衡，草地生產(chǎn)力低[1]等問題。黑麥草是我國西南地區(qū)種植的主要牧草品種，因其再生性強(qiáng)、產(chǎn)量高、適口性好、營養(yǎng)豐富且易加工儲(chǔ)藏，為許多草食動(dòng)物喜食[4-5]。合理施肥是增加黑麥草產(chǎn)量、改善牧草品質(zhì)的重要方法[6]?！狙芯壳腥朦c(diǎn)】目前喀斯特石漠化地區(qū)的種草實(shí)踐中，存在施肥結(jié)構(gòu)不合理、施用化肥為主、有機(jī)肥施用率低等問題, 不僅影響黑麥草的產(chǎn)量和品質(zhì)，也影響土壤肥力的提升，并且長期施用化肥導(dǎo)致的土壤重金屬積累及其對(duì)牧草品質(zhì)和土壤污染的影響越來越受到人們的關(guān)注[7]?！緮M解決的關(guān)鍵問題】研究不同施肥處理對(duì)黑麥草發(fā)芽及生長的影響，以期探求喀斯特地區(qū)黑麥草合理施肥模式，為提高石漠化種草養(yǎng)畜效益提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

黑麥草種子為江蘇綠森林綠化工程有限公司提供，氮肥為硫酸鉀復(fù)合肥(N∶P∶K=14∶16∶15)，有機(jī)肥總養(yǎng)分(N+P2O5+K2O)≥5%，有機(jī)質(zhì)≥70%。

供試土壤取自貴州省畢節(jié)市撒拉溪石漠化治理示范區(qū)喀斯特洼地荒地，取0～20 cm表層土樣，挑去石子、根系等雜質(zhì)，于實(shí)驗(yàn)室內(nèi)自然風(fēng)干后，研磨過4 mm孔徑待用。

1.2 方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 采用盆栽試驗(yàn)方法，按150 kg/hm2的施氮水平施肥，2倍有機(jī)肥為300 kg/hm2，共設(shè)5個(gè)處理，分別為不施肥、施無機(jī)肥396 kg/667m2(硫酸鉀復(fù)合肥)、無機(jī)(50%復(fù)合肥198 kg/667m2)+ 有機(jī)肥(50%有機(jī)肥1 487 kg/667m2)、施有機(jī)肥2 974 kg/667m2和施2倍有機(jī)肥(5 948 kg/667m2)，每處理6盆，共30盆,每盆裝土3 kg,土面距盆底10 cm。將土樣和肥料充分混合后裝盆，調(diào)節(jié)土壤含水量并保持在田間持水量的60%，靜置平衡24 h后，每個(gè)盆缽播種50粒大小均勻的黑麥草種子，播種10 d后測出苗率，剔除異常植株后每盆留20株，其中2倍有機(jī)肥處理由于發(fā)芽率較低，每盆留10株。培養(yǎng)期間不添加肥料，保持無雜草生長，定期補(bǔ)充去離子水至田間持水量的60%。

1.2.2 測定項(xiàng)目及方法 株高于播種后32 d和45 d各測1次；葉長、葉寬于播種后45 d和80 d時(shí)各測1次，并計(jì)算表觀葉面積；播種后80 d時(shí)測量黑麥草的根長、總分蘗數(shù)、干重和鮮重。株高為土表至黑麥草最新展開葉的距離，葉長為每株最長的葉尖至莖的距離，葉寬為葉片的最寬距離，表觀葉面積為葉長和葉寬的乘積[5]，總分蘗數(shù)為所有分蘗的總和，根長為最長根尖到地上部分的距離，鮮重為用去離子水洗凈濾干后用電子天平稱重的重量，干重分為地上部分和地下部分，置于105℃烘箱中殺青30 min，再于80℃條件下烘干24 h取出稱重后再烘1 h至恒重后的重量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2016和SPSS 17.0進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥處理黑麥草的出苗率

從圖1看出,有機(jī)肥處理黑麥草種子的出苗率顯著高于不施肥、施無機(jī)肥和2倍有機(jī)肥處理，有機(jī)肥處理與有機(jī)+無機(jī)肥處理間差異不顯著。2倍有機(jī)肥處理種子出苗率顯著低于其他處理。無機(jī)+有機(jī)肥處理種子的出苗率分別比不施肥和施無機(jī)肥高8.3%和10%,但差異不顯著。說明,適量施用有機(jī)肥可以促進(jìn)黑麥草種子出苗，但過量施用會(huì)起抑制作用。

注：不同小寫字母表示差異達(dá)顯著水平(P<0.05)，下同。Note:Different lowercase letters indicate significance of difference at P<0.05 level. The same below.圖 1 不同施肥處理黑麥草種子的出苗率Fig.1 Germination rate of ryegrass seeds under different fertilization treatments

2.2 不同施肥處理黑麥草的株高

從圖2看出，盆栽32 d后，黑麥草株高有機(jī)肥處理顯著高于不施肥、施無機(jī)肥和2倍有機(jī)肥處理；有機(jī)肥+無機(jī)肥處理與有機(jī)肥處理和無機(jī)肥處理差異均不顯著；2倍有機(jī)肥處理顯著低于其他處理。盆栽45 d后，黑麥草株高有機(jī)+無機(jī)肥配施處理顯著高于其他處理，2倍有機(jī)肥處理顯著低于其他處理，有機(jī)肥處理、無機(jī)肥處理和不施肥處理間差異均不顯著。說明適當(dāng)施用有機(jī)肥可以促進(jìn)黑麥草生長，施用過量會(huì)抑制其生長；無機(jī)肥和有機(jī)肥配施為較合理的施肥方式。

圖2 不同施肥處理黑麥草的株高 Fig.2 Ryegrass height under different fertilization treatments

2.3 不同施肥處理黑麥草的葉片指標(biāo)

由表1看出，盆栽培養(yǎng)45 d后，與不施肥相比，施有機(jī)肥、有機(jī)肥+無機(jī)肥和施無機(jī)肥處理黑麥草的葉寬和表觀葉面積均顯著增加，以施用有機(jī)肥的增加效果最明顯；有機(jī)肥+無機(jī)肥與施無機(jī)肥處理間差異不顯著，效果相當(dāng)；有機(jī)肥和無機(jī)肥處理對(duì)黑麥草葉長增加效果不明顯，無機(jī)+有機(jī)肥處理則顯著增加；施2倍有機(jī)肥處理的葉長顯著低于其他處理，說明過量施用有機(jī)肥會(huì)抑制黑麥草葉長和葉寬的生長。80 d盆栽培養(yǎng)后，與不施肥相比，施有機(jī)肥處理和有機(jī)肥+無機(jī)肥處理黑麥草的葉寬和表觀葉面積顯著增加；無機(jī)肥處理、不施肥處理、2倍有機(jī)肥處理間差異不顯著，說明無機(jī)肥處理后期肥效不明顯；葉長2倍有機(jī)肥處理顯著低于其余處理，有機(jī)肥處理與無機(jī)肥+有機(jī)肥處理間差異不顯著，均顯著高于無機(jī)肥處理和2倍有機(jī)肥處理，說明過量施用有機(jī)肥會(huì)抑制黑麥草葉長的生長。

表1 不同施肥處理黑麥草栽培后45 d和80 d時(shí)的葉片指標(biāo)Table 1 Leaf index of ryegrass cultivated for 45 and 80 days after different fertilization treatments

2.4 不同施肥處理黑麥草的莖寬

由表2可知，45 d盆栽培養(yǎng)后，與不施肥相比，施有機(jī)肥和施無機(jī)肥處理黑麥草的莖寬均顯著增加；有機(jī)肥+無機(jī)肥與不施肥處理差異不顯著。80 d盆栽培養(yǎng)后，有機(jī)肥處理顯著高于其余處理，不施肥、施無機(jī)肥、有機(jī)肥+無機(jī)肥處理差異不顯著，施2倍有機(jī)肥處理顯著低于其余處理。

表2 不同施肥處理黑麥草栽培45 d和80 d時(shí)的莖寬Table 2 Stem width of ryegrass cultivated for 45 and 80 days after different fertilization treatments cm

2.5 不同施肥處理黑麥草的根長和分蘗數(shù)

由圖3看出，80 d盆栽培養(yǎng)后，黑麥草根長不施肥、施有機(jī)肥和施無機(jī)肥處理間差異不顯著，均顯著長于2倍有機(jī)肥處理和有機(jī)肥+無機(jī)肥處理，2倍有機(jī)肥處理顯著低于其余處理。黑麥草總分蘗數(shù)不同施肥處理均顯著高于不施肥處理，說明施肥對(duì)增加黑麥草的總分蘗數(shù)效果明顯；各施肥處理中，無機(jī)肥和有機(jī)肥+無機(jī)肥處理無顯著差異，效果相當(dāng)。

圖3 不同施肥處理黑麥草根長和總分蘗數(shù)(80 d)Table 3 Root length and total tillers of ryegrass under different fertilization treatments (80 d)

2.6 干重、鮮重與干根重

從表5可知，栽培養(yǎng)80 d后，各施肥處理黑麥草的干重、鮮重與干根重均高于對(duì)照，其中有機(jī)肥+無機(jī)肥處理的干重、鮮重較對(duì)照增加最多。

表3 不同施肥處理黑麥草栽培后 80 d 時(shí)的干重、鮮重與干根重 Table 3 Dry weight, fresh weight and dry root weight of ryegrass cultivated for 80 days after different fertilization treatments g

3 結(jié)論與討論

研究結(jié)果表明，有機(jī)肥處理黑麥草種子發(fā)芽率達(dá)80%以上，顯著高于不施肥、無機(jī)肥、2倍有機(jī)肥處理，有機(jī)肥+無機(jī)與有機(jī)肥處理無顯著差異，說明施用適量有機(jī)肥可促進(jìn)黑麥草種子的發(fā)芽；有機(jī)肥+無機(jī)處理與有機(jī)肥處理效果相當(dāng)，但施用2倍有機(jī)肥處理種子發(fā)芽率顯著低于其他處理，表明過量施用有機(jī)肥會(huì)抑制種子發(fā)芽。這與孫櫻萁等[8]的多花黑麥草施用生物質(zhì)炭基肥料與不施肥的出苗率差異不顯著結(jié)論不同。潘丹丹等[9]研究發(fā)現(xiàn)，餅肥處理黑麥草種子發(fā)芽指數(shù)顯著低于不施肥處理，認(rèn)為餅肥較高的有機(jī)質(zhì)和氮含量可能是抑制種子發(fā)芽的主要原因，種子的萌發(fā)期主要靠自身的胚乳供養(yǎng)，外源養(yǎng)分過多可能導(dǎo)致有害微生物的滋生。因此，2倍有機(jī)肥可能是因?yàn)橛袡C(jī)質(zhì)和氮含量較高，抑制了黑麥草種子的發(fā)芽。另外，研究發(fā)現(xiàn)，2倍有機(jī)肥土壤表面有白色菌落出現(xiàn)，說明可能滋生了有害微生物。有研究表明，黑麥草生長的最佳pH為6～7[10]，而研究中2倍有機(jī)肥土壤pH為5.7，也可能是抑制種子發(fā)芽的原因之一。

合理施肥能夠促進(jìn)黑麥草生長。黃榮[11]研究發(fā)現(xiàn)，施用豬糞和牛糞可增加黑麥草的株高，并且NPK配合施肥和施機(jī)肥能夠明顯提高黑麥草葉片的葉綠素含量和鮮草產(chǎn)量。有機(jī)肥比NPK配合施肥處理的表觀葉面積增加12.8%，NPK配合施肥處理比其他處理的表觀葉面積均有增加，N肥增加會(huì)顯著增加表觀葉面積，P的缺乏則顯著抑制表觀葉面積，K肥對(duì)黑麥草表觀葉面積沒有顯著影響[12]。孫櫻萁等[8]研究發(fā)現(xiàn)，施用生物質(zhì)炭及生物質(zhì)炭基肥黑麥草的株高和地上部分鮮質(zhì)量顯著增加。牧草株高能夠直接影響牧草的產(chǎn)草量，是反映牧草產(chǎn)量潛力高低的重要指標(biāo)之一[13]。無論單施化肥還是有機(jī)無機(jī)配施都可以增加土壤養(yǎng)分容量及其供應(yīng)強(qiáng)度，其中以高量有機(jī)肥配施效果最好[14]。本研究結(jié)果與上述研究相似，盆栽試驗(yàn)處理下，培養(yǎng)32 d時(shí)，施用有機(jī)肥處理和有機(jī)肥+無機(jī)肥處理黑麥草的株高顯著增加。培養(yǎng)45 d時(shí)，有機(jī)肥+無機(jī)肥與不施肥處理黑麥草株高差異顯著；各施肥處理黑麥草的表觀葉面積均顯著增加，以有機(jī)肥效果最明顯，無機(jī)肥和有機(jī)肥+無機(jī)肥效果相當(dāng)。

方華舟[15]研究表明，施用無機(jī)肥第1茬黑麥草產(chǎn)量品質(zhì)高于施用有機(jī)肥，但第2茬及以后施用有機(jī)肥時(shí)黑麥草的產(chǎn)量及粗蛋白、粗脂肪、鈣等則高于施無機(jī)肥，尤其是施用有機(jī)肥的黑麥草粗脂肪等的積累明顯高于施用無機(jī)肥的黑麥草。向敬業(yè)[16]研究表明，有機(jī)肥相對(duì)無機(jī)肥營養(yǎng)成分更全面，并且有較強(qiáng)的后效，可持續(xù)供給黑麥草養(yǎng)分。隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長，有機(jī)肥對(duì)黑麥草的增長作用越來越明顯，盆栽培養(yǎng)至80 d時(shí)，施有機(jī)肥和有機(jī)肥+無機(jī)肥顯著增加了黑麥草的葉寬和表觀葉面積，而施無機(jī)肥的效果不明顯，并且施用有機(jī)肥對(duì)黑麥草的莖寬增加最顯著。黑麥草具有較強(qiáng)的分蘗能力，分蘗數(shù)越大說明植株生長力越旺盛[17]。施有機(jī)肥、無機(jī)肥、有機(jī)肥+無機(jī)肥顯著增加了黑麥草的分蘗數(shù)，其中有機(jī)肥3次分蘗以上最多，表明施用有機(jī)肥的黑麥草生長力更加旺盛。NPK配合施肥處理與有機(jī)肥處理的鮮草產(chǎn)量無顯著差異，施用有機(jī)肥表現(xiàn)出和NPK配合施肥相當(dāng)?shù)脑霎a(chǎn)效果[6]，此與研究結(jié)果相似，施肥增加了黑麥草的干重與鮮重，其中有機(jī)肥+無機(jī)肥效果最好。在黑麥草整個(gè)生長期間，2倍有機(jī)肥處理黑麥草株高、葉寬、葉長、表觀葉面積、莖寬、總分蘗數(shù)、干重和鮮重均顯著低于其他處理，說明過量施有機(jī)肥不利于黑麥草的生長。

致謝：貴州師范大學(xué)地理與環(huán)境科學(xué)學(xué)院姜勇祥、龍家輝、任義輝對(duì)試驗(yàn)給予了極大的幫助，特此致謝。