氮磷肥配施對高寒區(qū)垂穗披堿草飼草產(chǎn)量及營養(yǎng)品質(zhì)的影響

宋建超， 楊 航， 魚小軍*，魏孔濤，張小娟，汪海波，賀有龍

(1. 甘肅農(nóng)業(yè)大學草業(yè)學院， 草業(yè)生態(tài)系統(tǒng)教育部重點實驗室， 甘肅省草業(yè)工程實驗室， 中-美草地畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展研究中心， 甘肅 蘭州 730070； 2. 青海省果洛州草原工作站， 青海 大武 814000)

“三江源”是長江、黃河和瀾滄江的發(fā)源地，素有“亞洲水塔”之美譽[1]，是中國乃至亞洲重要的水源涵養(yǎng)生態(tài)功能調(diào)節(jié)區(qū)，其生態(tài)戰(zhàn)略地位極為重要，關乎到國家生態(tài)環(huán)境安全以及社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展[2-4]。長期以來，受人類活動和氣候變化等自然因素的影響，三江源區(qū)生態(tài)環(huán)境問題日益嚴峻[3]。當?shù)啬撩駟渭兊淖非蠼?jīng)濟利益，草地實際載畜量遠遠超過理論載畜量，草畜平衡問題嚴重，加之嚙齒動物的挖掘等因素，最終造成草地退化[5-9]。因此退化草地的修復與重建和天然草地草畜失衡問題已成為三江源區(qū)亟待解決的重要科學問題。針對極度退化草地如“黑土灘”，短期內(nèi)植被難以恢復[10]，建植人工草地是三江源區(qū)退化草地修復和治理的重要技術措施。建植人工草地不僅可以緩解天然草地的放牧壓力，還能增加裸露地表的植被覆蓋度，從而防止草地進一步退化[11-12]。隨著國家對青藏高原生態(tài)保護政策的逐步推進，人工草地栽培面積也不斷擴大，成為了該區(qū)域畜牧業(yè)發(fā)展中重要的生產(chǎn)物質(zhì)資料，對青藏高原生態(tài)保護和畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義[13]。

垂穗披堿草(Elymusnutans)為禾本科披堿草屬多年生叢生草本植物，具有抗性強、營養(yǎng)品質(zhì)高和適口性好等特性，是青藏高原等高寒牧區(qū)主要優(yōu)質(zhì)牧草品種之一[14-17]。垂穗披堿草對次生環(huán)境存在高度適應性，并且種子繁殖能力強[18]，是高寒區(qū)修復退化草地和建植人工草地的首選草種[19]。垂穗披堿草人工草地田間管理粗放、生產(chǎn)成本低，具有較好的生態(tài)和經(jīng)濟價值，但高寒區(qū)土壤貧瘠仍然是限制垂穗披堿草產(chǎn)草量提高的主要因素[20]。有研究報道，施肥可以改善土壤營養(yǎng)狀況，促進牧草生長、增加光合強度，使單位面積產(chǎn)量成倍增長[21-22]。因此施肥是提高草地生產(chǎn)力、改善土壤營養(yǎng)狀況、恢復草地生態(tài)平衡和草地可持續(xù)利用的最直接有效的措施[23-24]。

近年來，隨著畜牧業(yè)的快速發(fā)展，牧草施肥的相關研究受到國內(nèi)外學者的廣泛關注。Balabanli等[25]的研究表明，施用氮(N)+磷(P)+鉀(K)提高了天然草地牧草干物質(zhì)產(chǎn)量，并且施N提高了牧草粗蛋白含量，降低了NDF，ADF和酸性洗滌木質(zhì)素(Acid detergent lignin，ADL)含量。Gibson等[26]的研究顯示，在收獲青貯玉米(Zeamays)或者大豆(Glycinemax)后種植小黑麥(×TriticaleWittmack)，添加33 kg·hm-2N肥提高了其草產(chǎn)量和籽粒產(chǎn)量。關于垂穗披堿草施肥方面的研究集中在施肥對垂穗披堿草種子產(chǎn)量及構成因素[27-28]、對飼草產(chǎn)量和品質(zhì)[29]、對生物量分配和補償生長[30-31]的影響等方面。關于種子產(chǎn)量謝國平[27]研究認為施N可以增加垂穗披堿草單位面積生殖枝數(shù)，同時施N 250 kg·hm-2時垂穗披堿草的實際種子產(chǎn)量最高，種子產(chǎn)量為2 016.5 kg·hm-2。也有研究指出，施N能夠顯著提高垂穗披堿草干草產(chǎn)量，改善其營養(yǎng)品質(zhì)[29]。仁增旺姆等[32]的研究顯示施P肥能夠提高垂穗披堿草人工草地的產(chǎn)量，N+P配合施用還能有效減少碳排放量。文雅等[13]的研究指出施N量和灌溉量互作顯著影響了垂穗披堿草生長，施N量為200 mg·kg-1、灌溉量為土壤飽和持水量60%～65%時，為影響垂穗披堿草產(chǎn)量及構成因素的最佳水氮組合。有研究證實了施氮肥對垂穗披堿草生物量有顯著影響，也有研究指出施P也顯著影響了垂穗披堿草的生物量[29,32]，但對于高寒區(qū)垂穗披堿草人工草地的施肥種類及施肥量不明晰，尚未形成科學合理的施肥技術。因此，本試驗在果洛高寒區(qū)研究了氮磷肥配施對高寒區(qū)垂穗披堿草干草產(chǎn)量和營養(yǎng)品質(zhì)的影響，不僅可以解決該區(qū)域飼草料短缺問題，并為垂穗披堿草人工草地的培育技術，以及高寒區(qū)生態(tài)環(huán)境建設提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

研究區(qū)位于青海省果洛藏族自治州瑪沁縣大武鎮(zhèn)(34°23′ 03″ N,100°17′ 27″ E,海拔3 790 m)，為國家級“三江源”生態(tài)保護區(qū)，生態(tài)戰(zhàn)略位置特殊。該區(qū)屬典型的高原大陸型氣候，冷熱兩季交替，太陽輻射強，晝夜溫差大。年均溫為-3.9℃，最冷月平均氣溫為-12.6℃，最熱月平均氣溫為 9.7℃，≥5℃積溫850.3℃，年日照時間為 2 576 h，年降水量為 542.9 mm，多集中在6—9月占年降雨量的85%，年蒸發(fā)量2 471.6 mm。牧草生長季約156 d，全年無絕對無霜期[33]。土壤為高寒草甸土，pH值7.34，有機質(zhì)含量51.62 g·kg-1，全氮含量1.49 g·kg-1，全磷含量0.75 g·kg-1，全鉀含量15.7 g·kg-1[29]。

1.2 試驗材料

垂穗披堿草人工草地由果洛州草原站于2019年5月初種植，播量為 30 kg·hm-2，條播，行距 30 cm。于2021年5月進行施肥試驗，試驗地為建植第3年人工草地。

氮肥為尿素(Urea)，生產(chǎn)廠家：云南云天化股份有限公司，執(zhí)行標準：GB/T 2440-2017，凈含量：50 kg，總氮(N) ≥ 46.0%。磷肥為過磷酸鈣(Calcium superphosphate)，生產(chǎn)廠家：云南安寧強力磷化工廠，執(zhí)行標準：GB/T 20413-2017，凈含量：40 kg，有效磷(P2O5)≥12%。

1.3 試驗設計

試驗設3個施氮水平和4個施磷水平，參照謝國平[27]、宋建超等[29]和董曉兵等[34]的施肥量及施肥方法。設置不同施肥處理水平如下：施氮量(純N)為：75，125，175 kg·hm-2，分別用N75，N125，N175表示，施磷量(有效磷P2O5)為：90，135，180，225 kg·hm-2，分別用P90，P135，P180，P225表示，并設不施肥處理(N0P0)為對照CK，共13個處理(表1)，試驗采用隨機區(qū)組設計，并設3次重復。小區(qū)面積16 m2(4 m×4 m)，各小區(qū)間隔50 cm，小區(qū)四周用PVC管標記，并用土堆建成田埂，防止發(fā)生地表徑流。氮肥分2次均勻撒施，第一次在分蘗期(2021年5月底)施入，占總施氮量的70%，第二次在拔節(jié)期(2021年6月底)追施30%，以滿足不同時期植株對氮素的需求。磷肥則在分蘗期開淺溝一次性施入并覆土。施肥選擇在雨天進行，以減小肥料的損失。于2021年7月下旬進行刈割測產(chǎn)，并留取樣品進行品質(zhì)分析。

表1 不同施肥處理組合及施肥量Table 1 Different fertilization treatment combinations and fertilization amount

1.4 測定指標與方法

1.4.1農(nóng)藝性狀 農(nóng)藝性狀指標均在開花期(2021年7月28日)刈割前進行測定：

分蘗數(shù)：各處理小區(qū)隨機選取1 m樣段，統(tǒng)計單位面積分蘗數(shù)，單位：個·m-2，重復3次；

枝條數(shù)：各處理小區(qū)隨機選取1 m樣段，統(tǒng)計單位面積枝條數(shù)，單位：個·m-2，重復3次；

株高：各處理小區(qū)隨機選取10株，于刈割前測量地面至植株頂端的高度。

莖粗：各處理小區(qū)隨機選取10株，在刈割前采用游標卡尺測量植株莖粗。

莖葉比和鮮干比：各小區(qū)分別取500 g左右的鮮草樣帶回實驗室，將莖和葉分離，置于65℃烘箱烘干至恒重，計算莖葉比(莖干重/葉干重)和鮮干比。

1.4.2產(chǎn)量的測定 測產(chǎn)時每個小區(qū)設置1 m×1 m的樣方，在垂穗披堿草開花期(2021年7月28日)進行測產(chǎn)，將樣方內(nèi)所有植株刈割，留茬高度5 cm，除去雜草稱重得到單位面積鮮草產(chǎn)量，換算為公頃產(chǎn)量。干草產(chǎn)量由鮮草產(chǎn)量和鮮干比計算得出。第二茬飼草于9月25日(秋季分蘗期)進行測產(chǎn)并測量株高，同樣采用1 m×1 m的樣方，將樣方內(nèi)所有植株刈割，除去雜草并全部帶回實驗室烘干稱重，統(tǒng)計干草產(chǎn)量。

1.4.3營養(yǎng)品質(zhì)的測定 在測產(chǎn)時從各小區(qū)隨機抽取500 g全株鮮草樣帶回實驗室，置于105℃烘箱中殺青30 min后，再65℃烘至恒重。將干草樣全株粉碎裝入自封袋中，用于牧草品質(zhì)分析。

粗蛋白(Crude protein,CP)：采用半微量凱氏定氮法測定[35]；

酸性洗滌纖維(Acid detergent fiber,ADF)和中性洗滌纖維(Neutral detergent fiber,NDF)含量：采用聚酯纖維濾網(wǎng)袋法測定[36]；

粗脂肪(Ether extract,EE)：采用FOSS全自動脂肪測定儀測定；

粗灰分(Ash)：采用高溫灼燒法測定；

粗纖維(Crude fiber,CF)：采用聚酯纖維濾網(wǎng)袋法測定[36]；

可溶性糖(Soluble sugar,SS)和淀粉(Starch)：采用蒽酮比色法進行測定[37]。

1.4.4經(jīng)濟效益計算 垂穗披堿草第二茬飼草由于生長期短，適用于冷季放牧家畜，所以僅對第一茬飼草進行經(jīng)濟效益分析。

經(jīng)濟效益(CNY·hm-2)=干草產(chǎn)量(kg·hm-2)×干草價格(CNY·kg-1)-肥料投入(CNY·hm-2)-工費(CNY·hm-2)[29]

式中：尿素價格為2.150 CNY·kg-1,過磷酸鈣價格為1.125 CNY·kg-1,干草價格為1.250 CNY·kg-1。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2019處理數(shù)據(jù)和制圖，用SPSS 26.0 軟件進行雙因素方差(Two-way ANOVA)分析和顯著性分析，并用Duncan法進行多重比較。顯著性均采用P<0.05表示，各指標數(shù)據(jù)均為 3個重復的平均值±標準誤表示。

采用模糊數(shù)學隸屬函數(shù)法對各施肥處理下垂穗披堿草飼草的干草產(chǎn)量和營養(yǎng)品質(zhì)進行綜合評價。首先計算每個飼用價值指標的隸屬函數(shù)值，然后求得同一處理下不同指標的隸屬函數(shù)平均值，其數(shù)值越大，表明該處理下的垂穗披堿草的飼用價值越高。隸屬函數(shù)相關計算公式如下:

(1)

(2)

式中：Xj表示垂穗披堿草第一茬飼草第j個營養(yǎng)指標的測定值；Xjmax表示第j個營養(yǎng)指標的最大值；Xjmin表示第j個營養(yǎng)指標的最小值。采用U(Xj1)式計算所測指標與飼草營養(yǎng)品質(zhì)呈正相關的隸屬函數(shù)值，U(Xj2)式計算所測指標與飼草營養(yǎng)品質(zhì)呈負相關的隸屬函數(shù)值。

2 結果與分析

2.1 氮磷肥配施對垂穗披堿草農(nóng)藝性狀的影響

由表2可知，氮磷肥配施處理下，氮肥對垂穗披堿草的分蘗數(shù)、枝條數(shù)、莖粗和株高的影響較大，均達到極顯著水平(P<0.01)，磷肥和氮磷互作對其農(nóng)藝性狀指標影響均不顯著。隨施氮量的增加，垂穗披堿草分蘗數(shù)、枝條數(shù)、莖粗和株高呈遞增趨勢，且與CK(N0P0)相比，差異顯著(表3)。枝條數(shù)在N125處理下，隨施磷量的增加，枝條數(shù)呈“先升后降”趨勢。垂穗披堿草分蘗數(shù)在N175P180處理下最高，與CK相比提高了80.95%；枝條數(shù)和莖粗均在N175P225處理下最高，分別較CK提高了75.33%和37.56%；第一茬和第二茬株高分別在N175P180和N175P225處理下最高，分別較CK分別提高了36.55%和75.85%。并且除莖葉比外，各施肥處理下垂穗披堿草分蘗數(shù)、枝條數(shù)、莖粗、第一茬株高和第二茬株高均顯著高于CK。

表2 氮肥和磷肥交互作用下垂穗披堿草生產(chǎn)性能指標的方差分析Table 2 Analysis of variance of agronomic traits of Elymus nutans under the interaction of nitrogen and phosphorus fertilizer

表3 氮磷肥配施對垂穗披堿草農(nóng)藝性狀的影響Table 3 Effects of combined application of nitrogen and phosphorus fertilizer on agronomic traits of Elymus nutans

2.2 氮磷肥配施對垂穗披堿草飼草干草產(chǎn)量的影響

雙因素方差分析結果顯示，氮磷肥配施處理下，氮肥對垂穗披堿草第一茬和第二茬飼草干草產(chǎn)量影響較大，均達到極顯著水平(P<0.01)，磷肥和氮磷肥互作對垂穗披堿草2茬干草產(chǎn)量的影響不顯著(表2)。施氮磷肥處理下垂穗披堿草第一茬和第二茬干草產(chǎn)量顯著高于CK(圖1)。垂穗披堿草第一茬干草產(chǎn)量隨施氮量的增加而增加，且在不同施氮量處理下第一茬干草產(chǎn)量差異顯著(P<0.05)，均顯著高于對照CK。在施氮量一致的情況下，垂穗披堿草第一茬干草產(chǎn)量在不同施磷處理下有增產(chǎn)效果，但差異不顯著。其中，垂穗披堿草第一茬干草產(chǎn)量在N175P180處理下最高，干草產(chǎn)量為14 037.18 kg·hm-2，與CK相比提高了104.36%。垂穗披堿草第一茬飼草增產(chǎn)范圍為3 310.59～7 168.29 kg·hm-2，增產(chǎn)率為48.20%～104.36%。

垂穗披堿草第二茬干草產(chǎn)量在N175處理下的增產(chǎn)效果最大(圖1)，并且N175處理下第二茬干草產(chǎn)量均顯著高于其他施肥處理和CK(P<0.05)。除N125P225處理外，第二茬干草產(chǎn)量在N75和N125處理之間的差異不顯著，N175處理下垂穗披堿草第二茬干草產(chǎn)量在施氮量一致的情況下，在不同施磷處理下有增產(chǎn)效果，但差異不顯著，第二茬干草產(chǎn)量在N175P225處理下最高，干草產(chǎn)量為1 373.40 kg·hm-2，與CK相比，提高了108.59%。垂穗披堿草第二茬飼草增產(chǎn)范圍為169.53～715.98 kg·hm-2，增產(chǎn)率為25.75%～108.59%。

圖1 氮磷肥配施對垂穗披堿飼草干草產(chǎn)量的影響Fig.1 Effects of combined application of nitrogen and phosphorus fertilizer on hay yield of Elymus nutans注：不同小寫字母分別表示各處理間第一茬和第二茬干草產(chǎn)量差異顯著(P<0.05)Note:Different small letters mean significant difference in hay yield of the first and second crop among different treatments at the 0.05 level

2.3 氮磷肥配施對垂穗披堿草飼草營養(yǎng)品質(zhì)的影響

雙因素方差分析結果顯示，氮磷肥配施處理下，氮肥對垂穗披堿草第一茬飼草粗蛋白、粗灰分和ADF含量的影響均達到極顯著水平(P<0.01)(表4)，顯著影響了粗脂肪含量(P<0.05)，磷肥僅對ADF含量有極顯著影響，氮磷互作對ADF的影響達到極顯著(P<0.01)，并顯著影響了其淀粉含量。對于第二茬飼草，氮肥極顯著影響了其粗蛋白、粗灰分、ADF和粗纖維含量(P<0.01)。磷肥顯著影響了第二茬飼草NDF含量(P<0.05)，極顯著影響了可溶性糖和粗纖維含量(P<0.01)。氮磷肥互作顯著影響了第二茬飼草NDF含量，對其可溶性糖、淀粉和粗纖維含量均達到極顯著水平(P<0.01)。

表4 氮肥和磷肥交互作用下垂穗披堿草營養(yǎng)品質(zhì)指標的方差分析Table 4 Analysis of variance of nutrient quality indexes of Elymus nutans under the interaction of nitrogen and phosphorus fertilizer

由圖2可知，氮磷肥配施顯著改善了垂穗披堿草飼草營養(yǎng)品質(zhì)(P<0.05)。隨著施氮量的增加，垂穗披堿草第一茬和第二茬飼草粗蛋白含量呈升高趨勢，且不同施氮量處理間差異顯著(P<0.05)。施氮處理下，垂穗披堿草第一茬和第二茬飼草粗蛋白含量均顯著高于CK(P<0.05)。2茬飼草粗蛋白含量均在N175P180處理下最高，分別為13.05%和20.05%，2茬飼草粗蛋白含量的增加率分別為41.39%～179.30%和14.24～83.44%。在施氮量一致的情況下，粗蛋白含量隨施磷量的增加有升高趨勢，但不同磷肥處理之間差異不顯著。

與CK相比，氮磷肥配施顯著提高了垂穗披堿草第二茬飼草的粗脂肪含量(P<0.05)，第一茬飼草的粗脂肪含量僅在N175處理下顯著高于CK(P<0.05)；2茬飼草粗灰分含量隨施氮量的增加呈上升趨勢。垂穗披堿草2茬飼草粗脂肪含量隨施肥量的增加呈上升趨勢，但第一茬粗脂肪含量增加趨勢較平緩，不同氮磷肥處理之間差異不顯著。2茬飼草粗灰分含量均在低氮N75處理下顯著低于其他施氮處理(P<0.05)，但與不施肥處理差異不顯著，并且在施氮一致的情況下不同磷肥之間差異也不顯著。

氮磷肥配施對垂穗披堿草第一茬飼草NDF影響不顯著，除N125P180和N175P90處理外，其ADF與CK相比差異也不顯著。氮磷肥配施顯著降低了垂穗披堿草第二茬飼草NDF和ADF(P<0.05)，不同施肥處理間存在差異。與CK相比，垂穗披堿草第二茬飼草NDF顯著降低(P<0.05)，并且隨施磷量的增加基本呈現(xiàn)“先降后升”趨勢，ADF則呈相反趨勢變化，但不同磷肥處理間差異均不顯著。

由圖2可以看出，氮磷肥配施處理下垂穗披堿草第一茬飼草可溶性糖、淀粉和粗纖維含量均與不施肥處理差異不顯著。垂穗披堿草第二茬飼草可溶性糖含量在N75P225和N125P90處理下均顯著高于CK(P<0.05)，與不施肥處理相比分別提高了15.33%和11.96%。N125P225處理下第二茬飼草淀粉含量最高，與CK相比提高了3.93%，但與CK差異不顯著。除N75P135處理外，其他施肥處理第二茬飼草粗纖維含量均顯著低于CK(P<0.05)，但不同氮磷肥處理間差異不顯著。

圖2 氮磷肥配施對垂穗披堿飼草營養(yǎng)品質(zhì)的影響Fig.2 Effects of combined application of nitrogen and phosphorus fertilizer on nutritional quality of Elymus nutans

2.4 氮磷肥配施對垂穗披堿草第一茬飼草經(jīng)濟效益的影響

由表5可知，垂穗披堿草第一茬飼草干草收入在N175處理下均顯著高于其它施肥處理，且與不CK差異顯著(P<0.05)。氮磷肥配施處理顯著提高了垂穗披堿草第一茬飼草的經(jīng)濟效益(P<0.05)。垂穗披堿草第一茬飼草經(jīng)濟效益在N175P90，N175P135，N175P180和N175P225處理下均顯著高于其它施肥處理，且與CK差異顯著(P<0.05)。其中在N175P90處理下，垂穗披堿草第一茬飼草經(jīng)濟效益最高，經(jīng)濟效益為15 025.40 CNY·hm-2，與CK(8 386.10 CNY·hm-2)相比，提高了79.17%。

表5 氮磷肥配施對垂穗披堿草第一茬飼草經(jīng)濟效益的影響Table 5 Effects of combined application of nitrogen and phosphorus fertilizer on the economic benefits of the first crop of Elymus nutans

2.5 氮磷肥配施處理下垂穗披堿草飼用價值綜合評價

利用模糊隸屬函數(shù)法對氮磷肥配施處理下垂穗披堿草飼草飼用價值指標進行綜合評價，綜合值越大，表明該施肥處理下的飼用價值越高(表6)。各處理下飼用價值綜合值依次為：N175P135>N175P180>N175P225>N125P225>N175P90>N125P135>N125P180>N125P90>N75P225>N75P180>N75P135>N75P90>N0P0。以N175P135(施氮175 kg·hm-2，施磷135 kg·hm-2)處理下飼用價值最高，N175P180處理(施氮175 kg·hm-2，施磷180 kg·hm-2)次之，并且二者飼用價值相近，N0P0處理下飼用價值最低。

表6 氮磷肥配施處理下垂穗披堿草各飼用價值指標隸屬函數(shù)值Table 6 The membership function value of the forage value indexes of Elymus nutans under the treatments of combined application of nitrogen and phosphorus fertilizer

3 討論

目前，建植人工草地成為了高寒區(qū)草地生態(tài)恢復和退化地重新利用的新途徑。青藏高原地區(qū)建植垂穗披堿草人工草地不僅解決了該地區(qū)草畜失衡問題，對生態(tài)環(huán)境保護和生態(tài)文明建設具有重要意義[38]。但是我國高寒區(qū)土壤氮素含量相對較低[39]，而垂穗披堿草為喜嗜氮素的禾本科植物，其生長狀況對土壤氮素的變化反應敏感[40]。氮和磷元素是植物生長發(fā)育過程中必須的營養(yǎng)元素，不同施肥配比及施肥量將直接影響植物的生長發(fā)育、產(chǎn)量和品質(zhì)[41]。研究表明，肥料配施對牧草的增產(chǎn)效果顯著優(yōu)于單施處理[42-43]。也有研究報道，在青海高寒草甸土地區(qū)磷肥的增產(chǎn)效應高于氮肥[44]。本研究結果表明，氮磷肥配施顯著提高了垂穗披堿草的分蘗數(shù)、枝條數(shù)、莖粗和株高等產(chǎn)量構成因子，并且提高了垂穗披堿草飼草第一茬和第二茬干草產(chǎn)量，氮肥對垂穗披堿草飼草的增產(chǎn)效應顯著高于磷肥處理，各施肥處理下2茬干草產(chǎn)量與不施肥處理相比平均增幅分別為74.10%和58.56%。說明長期以來，人工草地土壤養(yǎng)分狀況發(fā)生改變，隨建植年限的延長土壤肥力逐年降低[45-46]，表現(xiàn)為缺氮狀態(tài)，逐漸影響到牧草正常的生長發(fā)育，牧草生長發(fā)育對于氮素添加的響應更敏感。董曉兵等[34]的研究指出，氮磷肥配施顯著提高了羊草(Leymuschinensis)的株高、分蘗數(shù)、總莖數(shù)和干草產(chǎn)量，與本研究結果一致。氮磷肥促進了垂穗披堿草各生物構件的生長和發(fā)育，通過增加其分蘗數(shù)和枝條數(shù)，提高莖粗和株高等產(chǎn)量構成因素子，從而增加了垂穗披堿草單位面積產(chǎn)草量。上述研究還表明，在施氮量一致的情況下羊草株高、分蘗數(shù)和總莖數(shù)隨施磷量的增加呈“先增后減”趨勢，且高磷處理和低磷處理差異顯著，這與本研究垂穗披堿草株高、分蘗數(shù)和枝條數(shù)隨施磷量的升高有增加趨勢，但差異不顯著的結果不同，主要原因可能是垂穗披堿草為喜氮植物[40]，對氮素變化反應的敏感程度高于羊草等禾本科植物，對磷肥的響應不敏感。石正海等[47]的研究結果表明，氮磷肥配施通過調(diào)節(jié)葉片氣孔導度，以促進葉片與環(huán)境間水分和CO2的交換和提高光化學反應比例，進而增加西北羊茅(Festucakryloviana)開花期葉片凈光合速率，說明氮磷肥配施可以通過提高植物光合特性，有利于光合產(chǎn)物和碳水化合物的積累，增加植株單位面積的產(chǎn)草量。陳偉元等[48]的研究同樣指出，氮磷肥合施對老齡人工草地中垂穗披堿草生物量的增產(chǎn)效應均高于單施氮肥和不施肥處理。以上研究均說明，氮磷肥配施在高寒區(qū)飼草生產(chǎn)和草地培育過程中十分必要。

牧草的營養(yǎng)價值主要取決于所含營養(yǎng)成分的種類和數(shù)量。粗蛋白、NDF和ADF、粗脂肪和粗灰分等營養(yǎng)成分是評價牧草品質(zhì)優(yōu)劣的重要指標，粗蛋白含量越高牧草品質(zhì)越好，NDF和ADF則決定了牧草的采食率和消化率[49]。通常在牧草生產(chǎn)中，提高粗蛋白含量和降低纖維含量是提高牧草營養(yǎng)價值和改善牧草品質(zhì)的重要內(nèi)容，牧草品種、土壤與肥料、生長階段和莖葉比是影響牧草營養(yǎng)品質(zhì)的主要因素[50-51]。施肥改善牧草營養(yǎng)品質(zhì)方面，李小坤等[52]認為，配方施肥顯著提高了一年生黑麥草(Loliummultiflorum)粗蛋白、粗脂肪、無氮浸出物含量及總能的產(chǎn)出，游永亮等[53]認為不同施氮肥處理和不同施磷肥處理下顯著提高了飼用小黑麥粗蛋白含量，但NDF和ADF含量與對照差異不顯著，可溶性糖和淀粉變化趨勢不明顯。本研究結果表明，氮磷肥配施顯著提高了垂穗披堿草第一茬和第二茬飼草粗蛋白、粗脂肪和粗灰分含量，降低了第二茬飼草NDF，ADF和粗纖維含量，和上述研究結果基本趨同。氮素能夠促進蛋白質(zhì)和葉綠素的合成，磷肥則能夠加強光合作用和碳水化合物的合成與轉(zhuǎn)運，二者在植物的光合作用和生理生化調(diào)節(jié)過程中起著重要作用[54]。說明氮磷肥配施促進了垂穗披堿草飼草粗蛋白等營養(yǎng)成分的合成，從而一定程度上改善了飼用垂穗披堿草的營養(yǎng)品質(zhì)。并且垂穗披堿草第二茬飼草生長周期短，在秋季分蘗期的營養(yǎng)品質(zhì)均優(yōu)于第一茬飼草，說明垂穗披堿草在生長前期的營養(yǎng)品質(zhì)較好。主要原因是葉片的營養(yǎng)成分高于其他生物構件[55-56]，而第一茬飼草莖桿生物量占比大于葉片生物量占比，并且隨施氮量的增加莖葉比呈升高趨勢，隨施磷量的增加呈“先減后增”趨勢，施氮肥顯著增加了垂穗披堿草的干草產(chǎn)量，配施磷肥在改善其營養(yǎng)品質(zhì)方面具有一定的作用。

本試驗研究了氮磷肥配施對垂穗披堿草生產(chǎn)性能和營養(yǎng)品質(zhì)的影響，在降雨量較高的果洛高寒區(qū)，氮肥對垂穗披堿草的增產(chǎn)效應高于磷肥，主要原因可能有兩個，一是人工草地長期種植禾本科植物，導致土壤中N素嚴重缺乏，土壤養(yǎng)分得不到反饋，垂穗披堿草喜嗜N素，以致于其對N素的敏感程度高于磷肥[57]。二是過磷酸鈣施于土壤后，所含的水溶性磷大部分被土壤吸附或產(chǎn)生化學沉淀作用而被固定，使得過磷酸鈣的利用率降低[58]。本研究中，過磷酸鈣在改善垂穗披堿草粗蛋白和纖維含量具有一定的積極作用，并且氮磷肥配施有效降低了植株田間倒伏狀況，有利于垂穗披堿草的增產(chǎn)增質(zhì)，所以在高寒區(qū)飼草生產(chǎn)和草地培育過程中進行氮磷肥配施是十分必要的。試驗只探討了氮磷肥的增產(chǎn)效應，并沒有考慮與鉀肥互作對垂穗披堿草飼草產(chǎn)量營養(yǎng)品質(zhì)的影響，對于該地區(qū)最佳施肥配比和施肥量的研究還需進一步探討。

4 結論

氮磷肥配施顯著提高了垂穗披堿草飼草干草產(chǎn)量及營養(yǎng)品質(zhì)。與不施肥處理相比，氮磷肥配施顯著提高了垂穗披堿草2茬飼草的干草產(chǎn)量和粗蛋白含量。綜合評價認為，在果洛高寒區(qū)施175 kg·hm-2氮肥同時配施135 kg·hm-2磷肥處理下垂穗披堿草生產(chǎn)性能和營養(yǎng)品質(zhì)最佳，施175 kg·hm-2氮肥同時配施180 kg·hm-2磷肥處理次之。因此，建議在果洛高寒區(qū)，施175 kg·hm-2氮肥(尿素：380.43 kg·hm-2)，配施135～180 kg·hm-2磷肥(1 125～1 500 kg·hm-2)進行刈割型垂穗披堿草人工草地的施肥管理。本試驗區(qū)屬于三江源重要生態(tài)區(qū)，為了減少施肥的負面影響，因此建議垂穗披堿草人工草地飼草生產(chǎn)每兩年進行一次施肥。針對垂穗披堿草第二茬飼草生長周期短，產(chǎn)量低，建議進行冷季放牧，從而緩解天然草地的放牧壓力。