鈣蛋白液對(duì)紫花苜蓿產(chǎn)量和粗蛋白含量的影響

崔靜 唐凡華 郝愛琴 王學(xué)博

摘? ? 要：水肥管理在紫花苜蓿生長(zhǎng)發(fā)育過程中起到至關(guān)重要的作用。為探討鈣蛋白液對(duì)紫花苜蓿生長(zhǎng)和營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)的影響，通過灌施的方式采用單因素試驗(yàn)開展鈣蛋白液的應(yīng)用效果、劑量效果及其與菌劑的組合效果研究，測(cè)定紫花苜蓿株高、鮮產(chǎn)量、干產(chǎn)量及粗蛋白含量。結(jié)果表明：（1）鈣蛋白液的應(yīng)用效果試驗(yàn)中，225 kg· hm-2鈣蛋白處理組紫花苜蓿產(chǎn)量均較對(duì)照組顯著提高（P<0.05），其中鮮、干產(chǎn)量分別提高了23.59%和24.40%；（2）鈣蛋白液的劑量效果試驗(yàn)，225、450 kg· hm-2鈣蛋白液處理均有助于紫花苜蓿增產(chǎn)，但劑量處理之間差異不顯著，且增產(chǎn)效果因紫花苜蓿建植年限不同存在差異；（3）鈣蛋白液與菌劑組合效果試驗(yàn)，鈣蛋白液（225 kg· hm-2）及其與菌劑（15 kg·hm-2）的組合處理均有助于紫花苜蓿顯著增產(chǎn)（P<0.05），其對(duì)灌施后3茬（二、三、四茬）紫花苜?？偢僧a(chǎn)量的增幅分別可達(dá)29.37%、29.58%，但2個(gè)處理之間差異未達(dá)顯著水平；（4）各年份同一茬次的處理組于對(duì)照組對(duì)紫花苜蓿粗蛋白含量差異表現(xiàn)均不顯著。綜合而言，在常規(guī)管理?xiàng)l件下，灌施鈣蛋白液225 kg· hm-2即可實(shí)現(xiàn)紫花苜蓿在穩(wěn)定粗蛋白含量的前提下顯著增產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：鈣蛋白液；紫花苜蓿；產(chǎn)量；粗蛋白含量

中圖分類號(hào)：S541? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ?DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006－6500.2023.06.009

Abstract： Water and fertilizer management plays an important role in the growth and development of Alfalfa. In order to investigate the effects of Calcin （Liquid） on the growth and nutritional indexes of Alfalfa， the single factor test was carried out to study the application effect， dosage effect and its combination effect with microbial inoculum， the plant height， fresh matter yield， dry matter yield and crude protein content of Alfalfa were determined. The results showed as follows. （1） In the experiment of application effect of Calcin （Liquid）， the Alfalfa yield of Calcin （Liquid） treatment（225 kg· hm-2） was significantly increased compared with the control group （P<0.05）， which the fresh matter yield and dry matter yield increased by 23.59% and 24.40%， respectively. （2） In the experiment of dose effect of Calcin （Liquid）， the treatments of Calcin （Liquid） with the application amount of 225， 450 kg· hm-2 was beneficial to the yield increase of Alfalfa， but there was no significant difference between the dose treatments， and the yield increase effect was different with different planting years of Alfalfa. （3） In the experiment of Calcin （Liquid）combining with microbial inoculum， the treatment of Calcin （Liquid） （225 kg· hm-2） and its combination with microbial inoculum （15 kg· hm-2） could significantly increase the yield of Alfalfa （P<0.05）， the total dry matter yield （2-4 stubble） increased by 29.37% and 29.58% respectively， but there was no significant difference between the two treatments. （4） In the experiment， there was no significant difference in crude protein content between the treatment group and the control group in the same crop. In conclusion， under conventional management conditions， irrigating Calcin （Liquid） of 225 kg· hm-2 can significantly increase the yield of Alfalfa with stable crude protein content.

Key words： Calcin （Liquid）; Alfalfa; yield; crude protein content

紫花苜蓿（Medicago sativa），豆科苜蓿屬多年生牧草，產(chǎn)量高、品質(zhì)好、營(yíng)養(yǎng)豐富，且具有適應(yīng)性強(qiáng)、抗旱耐鹽堿以及固氮保持水土等特點(diǎn)[1-3]，目前作為世界上分布最廣的優(yōu)質(zhì)蛋白類飼草[4-5]，在我國(guó)其與青貯玉米共同構(gòu)成了高產(chǎn)奶牛必備的優(yōu)質(zhì)粗飼料[6-7]。自2012年國(guó)家實(shí)施“振興奶業(yè)苜蓿發(fā)展行動(dòng)”，我國(guó)苜蓿種植面積明顯增加，且苜蓿品質(zhì)逐年向好。

眾所周知，合理的水肥管理有助于提高紫花苜蓿產(chǎn)量和品質(zhì)[8]。據(jù)報(bào)道，相關(guān)指標(biāo)中的株高與牧草產(chǎn)量正相關(guān)，株高在一定程度上能夠反映紫花苜蓿的產(chǎn)量潛力[8]；而作為蛋白類牧草，紫花苜蓿的粗蛋白含量是其重要的品質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)[4]。因此，株高、產(chǎn)量和粗蛋白含量可以作為衡量紫花苜蓿施肥效果的重要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)[8]。目前，有關(guān)氮肥[9-11]、磷肥[11-13]、微量元素肥料[14-15]，以及單施或配施微生物菌肥[13，16]對(duì)紫花苜蓿生產(chǎn)性能影響的研究報(bào)道較多，但有關(guān)化肥基礎(chǔ)上增施蛋白類肥料的研究報(bào)道較少。

有機(jī)鈣蛋白多肽水溶液（以下簡(jiǎn)稱“鈣蛋白液”）是以城市市政污水廠產(chǎn)生的市政污泥為原料，經(jīng)過高溫?zé)釅A水解工藝，將污泥中微生物細(xì)胞內(nèi)的蛋白類物質(zhì)以氨基酸、多肽的形式提取回收的產(chǎn)品，產(chǎn)品中含有豐富的氮、鉀、鈣等營(yíng)養(yǎng)元素，其中氮元素是以氨基酸、多肽形式存在，富含16種作物生長(zhǎng)必需的氨基酸，總粗蛋白含量為20%～25%，鈣則以有機(jī)螯合鈣的形式存在。

本研究通過灌施的方式設(shè)置不同的處理開展田間肥效試驗(yàn)，旨在探討鈣蛋白液對(duì)紫花苜蓿生長(zhǎng)和主要營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)——粗蛋白含量的影響，為其在紫花苜蓿種植過程中的合理應(yīng)用提供借鑒與參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

本試驗(yàn)于2022年4—11月在天津市靜海區(qū)錦繡家園農(nóng)作物種植專業(yè)合作社的苜蓿田中開展，所選試驗(yàn)區(qū)域內(nèi)紫花苜蓿分別已建植4年、2年和1年，即分別于2018、2020和2021年9月底播種（秋播）的紫花苜蓿，品種為‘龍威6010，播種量為30 kg·hm-2，行距為12 cm。2022年4月2日，所有地塊均同步追施復(fù)合肥（17-17-17）750 kg·hm-2；5月20日，追施尿素225 kg·hm-2。合作社苜蓿田的每個(gè)地塊面積約0.4 hm2。試驗(yàn)用鈣蛋白液由天津市裕川微生物制品有限公司提供，本試驗(yàn)用鈣蛋白液粗蛋白含量25%，其中游離氨基酸含量為101 g·L-1，鈣含量為103.9 g·L-1，鉀（以氧化鉀計(jì)）含量43.8 g·L-1；菌劑（芽孢桿菌）、復(fù)合肥、尿素等均為市售。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.2.1 鈣蛋白液的應(yīng)用效果試驗(yàn) 試驗(yàn)設(shè)置鈣蛋白液處理組和對(duì)照組，在建植2年的紫花苜蓿地塊開展試驗(yàn)，每個(gè)處理3個(gè)地塊即3個(gè)重復(fù)。處理組在紫花苜蓿返青后（4月16日）、第一茬紫花苜蓿刈割后（6月2日），均按225 kg·hm-2的劑量隨灌溉施入鈣蛋白液；對(duì)照組只同期進(jìn)行同等條件的灌溉，不添加鈣蛋白液。

1.2.2 鈣蛋白液的劑量效果試驗(yàn) 試驗(yàn)分別選擇建植4年、2年和1年的紫花苜蓿地塊，其中建植1年的地塊試驗(yàn)設(shè)置225、300、450 kg·hm-2 3個(gè)鈣蛋白液處理組和對(duì)照組，建植4年和2年的地塊分別設(shè)置225、450 kg·hm-2 2個(gè)鈣蛋白液處理組和對(duì)照組，每個(gè)處理3個(gè)地塊即3個(gè)重復(fù)。處理組在第一茬紫花苜蓿刈割后（6月2日）按劑量隨灌溉施入鈣蛋白液；對(duì)照組只同期進(jìn)行同等條件的灌溉，不添加鈣蛋白液。

1.2.3 鈣蛋白液與菌劑組合效果試驗(yàn) 試驗(yàn)選擇建植2年的紫花苜蓿地塊，分別設(shè)置225 kg·hm-2鈣蛋白液（225Ca）、225 kg·hm-2鈣蛋白液+菌劑15 kg·hm-2（225Ca+15M）和225 kg·hm-2鈣蛋白液+菌劑30 kg·hm-2（225Ca+37.5M）3個(gè)處理組及對(duì)照組，每個(gè)處理3個(gè)地塊即3個(gè)重復(fù)。處理組分別在第二次紫花苜蓿刈割后（6月2日）按劑量隨灌溉施入鈣蛋白液或其與菌劑的組合；對(duì)照組只同期進(jìn)行同等條件的灌溉，不添加鈣蛋白液和菌劑。

1.3 數(shù)據(jù)采集及樣品分析

監(jiān)測(cè)各試驗(yàn)處理在各茬次或?qū)?yīng)茬次紫花苜蓿的產(chǎn)量和重要營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)——粗蛋白含量。刈割前隨機(jī)選擇20個(gè)點(diǎn)位分別測(cè)量處理組和對(duì)照組紫花苜蓿株高，并以“S”型取樣法進(jìn)行樣品采集，每個(gè)地塊采集9個(gè)點(diǎn)，每個(gè)點(diǎn)選取4個(gè)50 cm的樣段，留茬5 cm刈割，測(cè)定4個(gè)樣段紫花苜蓿的總鮮質(zhì)量，并隨機(jī)選擇200 g樣品，105 ℃殺青0.5 h后于80 ℃烘干至恒質(zhì)量，測(cè)量其干質(zhì)量，計(jì)算干物質(zhì)含量，并進(jìn)一步計(jì)算樣段的干質(zhì)量及單位面積的干草產(chǎn)量，烘干后的樣品進(jìn)行后續(xù)的粗蛋白含量測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

通過Microsoft Excel 2010對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行初步整理，采用IBM SPSS Statistics 20.0進(jìn)行單因素方差分析，并用Duncan法進(jìn)行多重比較。文中數(shù)據(jù)均以“均值±標(biāo)準(zhǔn)差”表示，P<0.05表示差異顯著，P<0.01表示差異極顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 鈣蛋白液對(duì)紫花苜蓿生長(zhǎng)和粗蛋白含量的影響

返青前和第1次刈割后灌施225 kg·hm-2鈣蛋白液對(duì)紫花苜蓿生長(zhǎng)指標(biāo)和粗蛋白含量的影響結(jié)果見圖1。由圖1可知，紫花苜蓿株高在各茬次均表現(xiàn)為鈣蛋白液組高于對(duì)照組，其中第二茬差異顯著（P<0.05），提高了24.78%；除第三、四茬鮮產(chǎn)量、第四茬干產(chǎn)量表現(xiàn)為對(duì)照組略高于鈣蛋白液組但差異未達(dá)顯著水平外，其他茬次紫花苜蓿鮮、干產(chǎn)量均表現(xiàn)為鈣蛋白液組高于對(duì)照組，其中第二茬差異顯著（P<0.05），分別提高了72.16%、42.31%;紫花苜蓿粗蛋白含量表現(xiàn)為各年份同一茬次的鈣蛋白處理組與對(duì)照組差異均不顯著。綜合一、二、三、四茬紫花苜?？傰r、干產(chǎn)量（圖2）可以看出，建植2年的紫花苜蓿田中，鈣蛋白處理組均較對(duì)照組顯著提高（P<0.05），其中鮮、干產(chǎn)量分別提高了23.59%、24.40%。這說明灌施鈣蛋白液在維持紫花苜蓿粗蛋白含量的前提下有助于其增產(chǎn)，增產(chǎn)效果在茬次之間存在差異。

2.2 鈣蛋白液劑量對(duì)紫花苜蓿的影響

第一茬紫花苜蓿刈割后灌施鈣蛋白液，其對(duì)紫花苜蓿第二茬鮮、干產(chǎn)量及粗蛋白含量和株高的影響見圖3。由圖3可以看出，225、450 kg·hm-2鈣蛋白液對(duì)建植2年的紫花苜蓿株高及鮮、干產(chǎn)量有較大影響，均顯著高于對(duì)照組（P<0.05），但二者之間無顯著差異；建植1年和4年的紫花苜蓿田中不同鈣蛋白液劑量處理與對(duì)照組之間株高及鮮、干產(chǎn)量差異均未達(dá)顯著水平；不同建植年限的紫花苜蓿田中鈣蛋白液處理與對(duì)照組紫花苜蓿粗蛋白含量均未達(dá)顯著水平。這說明灌施鈣蛋白液有助于紫花苜蓿增產(chǎn)，但試驗(yàn)所設(shè)的劑量處理之間差異不顯著，同時(shí)亦說明增產(chǎn)效果因建植年限不同存在差異。

2.3 鈣蛋白液與菌劑的組合對(duì)紫花苜蓿生長(zhǎng)和粗蛋白含量的影響

第一茬紫花苜蓿刈割后灌施鈣蛋白液或其與菌劑的組合，其對(duì)紫花苜蓿二、三、四茬次鮮、干產(chǎn)量，以及粗蛋白含量和株高的影響詳見圖4。由圖4可知，與對(duì)照相比較，第二、三茬紫花苜蓿株高及鮮、干產(chǎn)量在鈣蛋白液或其與菌劑的組合處理均有所提高，其中第二茬除225Ca和225Ca+37.5M處理的干產(chǎn)量外均達(dá)顯著水平（P<0.05）；第三茬225Ca處理即鈣蛋白液?jiǎn)为?dú)處理的干產(chǎn)量亦達(dá)顯著水平（P<0.05），同時(shí)鈣蛋白液?jiǎn)为?dú)處理及其與不同劑量菌劑組合處理之間差異均未達(dá)顯著水平；第四茬紫花苜蓿株高及鮮、干產(chǎn)量在鈣蛋白液或其與菌劑的組合處理有降低趨勢(shì)但差異均未達(dá)顯著水平；不同茬次鈣蛋白液或其與菌劑的組合處理與對(duì)照組的紫花苜蓿粗蛋白含量均無顯著差異。這說明鈣蛋白液或其與菌劑的組合均可在維持紫花苜蓿粗蛋白含量的前提下，增加紫花苜蓿產(chǎn)量，且隨著茬次的推進(jìn)，鈣蛋白液的持效性優(yōu)于其與菌劑組合處理，但無論是鈣蛋白液?jiǎn)为?dú)處理還是其與菌劑的組合處理在灌施后的第三茬（本試驗(yàn)中的第四茬）均無明顯效應(yīng)。由圖5可知，與對(duì)照組相比較，鈣蛋白液處理及其與菌劑的組合處理均可顯著提高紫花苜蓿二、三、四茬總產(chǎn)量（P<0.05），其干產(chǎn)量分別提高了29.37%、29.58%。

3 討論與結(jié)論

水肥管理在紫花苜蓿生長(zhǎng)發(fā)育過程中起到至關(guān)重要的作用[17]，尤其在春旱區(qū)域，合理的返青水配合施肥明顯促進(jìn)紫花苜蓿增產(chǎn)。沙栢平等[17]研究表明，適當(dāng)灌水施肥能顯著提高紫花苜蓿的株高及生長(zhǎng)速度和分枝數(shù)等，進(jìn)而促進(jìn)干草產(chǎn)量的形成與營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的積累。王德勝等[10]研究表明，合理施用氮肥可以顯著促進(jìn)苜蓿的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)并提高其產(chǎn)量和品質(zhì)。本研究中，鈣蛋白液含有豐富的氮磷鉀等營(yíng)養(yǎng)元素，其主要成分為以氮素為主，且其施用方式為灌施，即同時(shí)對(duì)紫花苜蓿田進(jìn)行了水肥管理，結(jié)果該處理的增產(chǎn)效果顯著，這與沙栢平等[17]及王德勝等[10]研究結(jié)果基本一致。但本研究亦表明，這種增產(chǎn)效果會(huì)因紫花苜蓿建植年份及收獲茬次的不同而存在差異，分析其原因主要有如下3點(diǎn)：（1）建植年份較短以及返青后的第一茬次可能因建植時(shí)的底肥或返青施用化肥的作用，導(dǎo)致紫花苜蓿對(duì)鈣蛋白液的增施反應(yīng)不敏感；（2）未施用鈣蛋白液的后續(xù)茬次在對(duì)照組與處理組之間無明顯差異，原因可能是鈣蛋白液的效應(yīng)是有限的，并不適合一次施用多茬受益；（3）不同建植年限或茬次的紫花苜蓿對(duì)于養(yǎng)分的需求亦存在差異，畢竟紫花苜蓿的收獲會(huì)帶走土壤中的相關(guān)養(yǎng)分，故在實(shí)際生產(chǎn)中的施肥還應(yīng)結(jié)合紫花苜蓿植株及其土壤養(yǎng)分狀況進(jìn)行綜合判斷，實(shí)現(xiàn)合理施肥。

本研究所用鈣蛋白液含有16種作物生長(zhǎng)必需的氨基酸及有機(jī)螯合鈣，故其同時(shí)具有氨基酸肥和螯合鈣肥的特征。其中，氨基酸類肥料營(yíng)養(yǎng)全面，富含速效氮，具有肥效快且氮素利用率高等特點(diǎn)，其在大豆[18]、西瓜[19]，以及小麥[20]等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用表明，氨基酸肥有助于相關(guān)農(nóng)作物的增產(chǎn)提質(zhì)；作為植物生長(zhǎng)所必須的營(yíng)養(yǎng)元素之一的鈣，在與一些天然小分子有機(jī)物進(jìn)行螯合后的螯合鈣，有助于促進(jìn)植物生長(zhǎng)并改善作物品質(zhì)，常被應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，葉面噴施和根施兩種施用方式均可[21-22]。由此可見，本研究所用的鈣蛋白液功能較多，且相關(guān)成分均有不同的增產(chǎn)效果，且考慮到不同的成分起作用的條件或范圍存在差異，比如螯合鈣一般在pH值6.0～6.5時(shí)才能被植物吸收[21]，故鈣蛋白液對(duì)紫花苜蓿的增產(chǎn)機(jī)理尚有待于進(jìn)一步深入研究。

微生物菌肥是由一種或數(shù)種有益微生物細(xì)菌經(jīng)發(fā)酵而成的無毒害無污染的生物性肥料[23]，其有助于增加土壤肥力、改善植物環(huán)境[13]，且有促進(jìn)作物生長(zhǎng)、提質(zhì)增產(chǎn)的效果，被廣泛用于多種作物生產(chǎn)中[23]。本研究中，鈣蛋白液與菌肥的配合灌施顯著提高了紫花苜蓿的產(chǎn)量，但與鈣蛋白液?jiǎn)为?dú)灌施處理的差異未達(dá)顯著水平，且二者的作用均只能維持在灌施后的2茬（按天津第二、三茬的情況計(jì)算基本上是60 d左右），而灌施后的第三茬則與對(duì)照無顯著差異，說明肥力在兩茬內(nèi)已充分釋放，待灌施后的第三茬肥料已基本消耗殆盡，故對(duì)第三茬紫花苜蓿的增益有限，這與肖知新等[8]研究認(rèn)為“肥力充分釋放有利于提高紫花苜蓿株高及產(chǎn)量但后續(xù)肥料已基本消耗殆盡故對(duì)后茬作物的增益有限”的結(jié)論基本一致。因此，在本研究的鈣蛋白液灌施應(yīng)用過程中，是否同時(shí)配施菌肥對(duì)紫花苜蓿產(chǎn)量和品質(zhì)的整體影響不顯著，但應(yīng)注意的是鈣蛋白液的持效性應(yīng)該在2茬（60 d左右）或2茬以內(nèi)，故在應(yīng)用過程中需注意其灌施時(shí)間間隔。

綜合而言，在常規(guī)管理的情況下，灌施鈣蛋白液（225 kg·hm-2）及其與菌劑（15 kg·hm-2）的組合處理均可在維持紫花苜蓿蛋白品質(zhì)的前提下顯著增產(chǎn)，其對(duì)灌施后3茬（二、三、四茬）苜?？偢僧a(chǎn)量的增幅分別可達(dá)29.37%、29.58%，但2個(gè)處理之間差異未達(dá)顯著水平?？紤]綜合成本，在應(yīng)用區(qū)域內(nèi)單獨(dú)灌施鈣蛋白液225 kg·hm-2即可實(shí)現(xiàn)紫花苜蓿在穩(wěn)定質(zhì)量的前提下顯著增產(chǎn)。

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