接種根瘤菌對(duì)林下紅三葉草產(chǎn)量與品質(zhì)及土壤特性影響

熊海琳, 毛培春, 田小霞, 鄭明利, 付娟娟, 孟 林*

(1.北京市農(nóng)林科學(xué)院草業(yè)花卉與景觀生態(tài)研究所, 北京 100097; 2. 西北農(nóng)林科技大學(xué)草業(yè)與草原學(xué)院, 陜西 楊凌 712100)

林草復(fù)合經(jīng)營(yíng)是一種重要的林下經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展模式,有利于實(shí)現(xiàn)林草立體融合發(fā)展和資源循環(huán)利用,有利于促進(jìn)和帶動(dòng)林下特色優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展[1],已在全球廣泛分布和應(yīng)用[2]。隨著林草業(yè)的高度融合滲透及對(duì)生態(tài)環(huán)境綜合治理和林草產(chǎn)業(yè)發(fā)展的客觀需要,林草復(fù)合高質(zhì)量發(fā)展受到國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者的高度重視。特別是2023年中央1號(hào)文件明確提出“發(fā)展林下種養(yǎng)”,對(duì)高效挖掘和充分合理利用林下水土資源、構(gòu)建功能結(jié)構(gòu)合理的林草復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)提出了更高要求。據(jù)第三次全國(guó)國(guó)土調(diào)查主要數(shù)據(jù)公報(bào),我國(guó)林地面積28 412.59萬hm2,園地2017.16萬hm2,但存在林下大面積土地資源開發(fā)利用不足、林草結(jié)合不緊密和林下效益低等的生態(tài)生產(chǎn)問題,迫切需要開展林下優(yōu)質(zhì)飼草的高效栽培與管理技術(shù)的試驗(yàn)研究。目前,我國(guó)林草復(fù)合種植的研究主要集中在探索林草復(fù)合系統(tǒng)的高效建植、作用關(guān)系與效益分析[3-4]及不同生態(tài)地理區(qū)域適宜林下種植的優(yōu)良草種篩選,生態(tài)適應(yīng)性評(píng)價(jià)[5],特定環(huán)境條件下部分草種如菊苣(Cichoriumintybus)[6]、白三葉(Trifoliumrepens)[7]、紫花苜蓿(Medicagosativa)和鴨茅(Dactylisglomerata)[8]等的高產(chǎn)栽培技術(shù)。

接種專一高效的根瘤菌和施肥處理是建立林下優(yōu)質(zhì)飼草高效生產(chǎn)體系的重要方法,特別是根瘤菌與豆科飼草形成的共生固氮體系具有較高的固氮效率[9],不僅能固定空氣中的游離氮形成氮化物發(fā)揮固氮作用,有利于產(chǎn)量提高與品質(zhì)改善[10],而且還可減少化肥給環(huán)境帶來的負(fù)面影響。因此,林下適宜優(yōu)質(zhì)豆科飼草品種的選擇及其高效栽培技術(shù)已成為構(gòu)建林草復(fù)合高效利用模式的重要基礎(chǔ)。紅三葉(Trifoliumpratense)又名紅車軸草,豆科車軸草屬多年生草本植物,喜溫暖濕潤(rùn)氣候,因產(chǎn)量高、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值豐富、飼料轉(zhuǎn)化率高且草質(zhì)柔軟、適口性好,已成為我國(guó)較廣泛種植的優(yōu)質(zhì)飼草之一[11]。紅三葉還是水土保持和園林綠化的理想植物。根瘤菌和紅三葉等豆科植物具有專一性選擇侵染關(guān)系[12],影響著宿主植物的生長(zhǎng)發(fā)育和土壤性質(zhì),研究表明,接種根瘤菌可提高豆科牧草生長(zhǎng)速度,促進(jìn)根系生長(zhǎng),增加草產(chǎn)量,提高粗蛋白含量并減少中性洗滌纖維含量[13],改善土壤理化性質(zhì)[14]。宋建超等[15]對(duì)高寒地區(qū)垂穗披堿草(Elymusnutans)配施氮磷肥和何飛等[16]對(duì)紫花苜蓿田配施氮磷鉀肥的研究發(fā)現(xiàn),適宜的施肥處理能夠有效提高牧草生產(chǎn)性能和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)。目前,關(guān)于接種根瘤菌和不同配比施肥復(fù)合處理對(duì)苜蓿[17]和大豆(Glycinemax)[18]等豆科植物草產(chǎn)量和土壤肥力的影響已有研究報(bào)道,但對(duì)林草復(fù)合種植體系下優(yōu)質(zhì)飼草高產(chǎn)栽培技術(shù)的研究,特別是接種根瘤菌對(duì)林下紅三葉草產(chǎn)量和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)及土壤理化性質(zhì)的影響研究尚未見報(bào)道?；诖?本研究選擇在相對(duì)較低郁閉度(約0.4)的人工生態(tài)林地,開展單一接種根瘤菌、接種根瘤菌+返青后追施NPK復(fù)合肥等不同處理對(duì)林下紅三葉‘Rustler’品種的生長(zhǎng)表型、草產(chǎn)量和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)及土壤特性的影響,以期為林下紅三葉高效栽培提供重要理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地選擇在北京房山區(qū)大石窩鎮(zhèn)辛莊林下經(jīng)濟(jì)示范園(115°80′55″E,39°55′15″N),屬于暖溫帶半濕潤(rùn)大陸季風(fēng)氣候,冬季寒冷干燥,夏季炎熱,年溫差和日溫差均很大,年均降水量600～650 mm,最高氣溫36℃,最低氣溫—13℃。試驗(yàn)地為人工楊樹林地,林分郁閉度約0.4左右,株行距4 m×4 m,地勢(shì)平坦,有良好的灌溉條件,光照及通風(fēng)條件良好。林下主要以狗尾草(Setariaviridis)、稗草(Echinochloacrusgalli)和藜(Chenopodiumalbum)等一年生草本植物為主要優(yōu)勢(shì)植物,土壤pH值為8.0～8.5,0～20 cm土層土壤有機(jī)質(zhì)含量為9.27 g·kg-1,全氮、全磷和全鉀含量分別為0.44 g·kg-1,0.53 g·kg-1和20.00 g·kg-1。

1.2 供試材料與設(shè)計(jì)

1.2.1供試材料 供試材料為紅三葉品種‘紅龍’(Rustler),草種引自美國(guó)俄勒岡州并由北京百斯特草業(yè)有限公司提供;根瘤菌(豌豆根瘤菌Rhizobiumleguminosarum)菌液含菌量達(dá)108cfu·mL-1,由甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院提供,編號(hào)為GAU-00006。NPK復(fù)合肥為谷雨三安牌腐殖酸螯合型復(fù)合肥,購(gòu)自北京綠得利工貿(mào)有限公司,NPK配比為N-P2O5-K2O=18-18-18,總養(yǎng)分≥54%。

1.2.2試驗(yàn)設(shè)計(jì) 于7月下旬實(shí)施樹行間機(jī)械條播建植林下紅三葉草地(播種量30 kg·hm-2,行距25 cm,播深2 cm左右),每個(gè)樹行間草地面積3 m×80 m,共建植9個(gè)樹行。設(shè)置紅三葉接種根瘤菌(IR)、紅三葉接種根瘤菌+次年返青追施NPK復(fù)合肥(IR+AF)和不接種根瘤菌+不施肥(對(duì)照組CK)3種處理,每個(gè)處理重復(fù)3次。隨機(jī)選取9個(gè)定位測(cè)試小區(qū),每小區(qū)面積為3 m×5 m=15 m2。其中:(1)播種前,按根瘤菌菌劑與紅三葉種子重量75 mL·kg-1的比例進(jìn)行種子均勻拌菌處理;(2)紅三葉次年返青后(3月下旬)追施NPK復(fù)合肥,施肥量150 kg·hm-2,施肥后,與其他參試小區(qū)同時(shí)澆透返青水1次。所有參試小區(qū)定期人工除草,并根據(jù)自然降水情況適時(shí)等量灌溉,其他田間管理措施保持一致。

1.3 指標(biāo)測(cè)定

1.3.1生長(zhǎng)表型 分別于紅三葉分枝期和初花期,每小區(qū)隨機(jī)選取15株,用直尺測(cè)定植株生長(zhǎng)高度,即每株莖的最底部至葉尖或花序最頂端的高度,以cm表示;用游標(biāo)卡尺測(cè)量植株基部靠近地面的主莖直徑即莖粗,以mm表示;每個(gè)植株選取5個(gè)分枝,從植株上端往下數(shù)的第3片頂葉用直尺測(cè)定葉長(zhǎng)(葉片尖端到底端的長(zhǎng)度)和葉寬(葉片中間最寬處長(zhǎng)度),以cm表示;均為3個(gè)生物學(xué)重復(fù)。

1.3.2草產(chǎn)量 于紅三葉次年返青后生長(zhǎng)至初花期,每處理的每個(gè)小區(qū)選取1 m×1 m測(cè)產(chǎn)樣方,刈割留茬高度5～8 cm,重復(fù)3次,刈割后用電子秤分別稱其鮮重,后將鮮樣帶回實(shí)驗(yàn)室,將其剪成3～4 cm長(zhǎng)的草段,置于105℃烘箱內(nèi)殺青10 min后,65℃烘48 h至恒重[16],冷卻后稱量干重并記錄。

1.3.3根系形態(tài)與根瘤數(shù)量 于紅三葉初花期,每處理每個(gè)小區(qū)隨機(jī)選取10株,以植株為中心,取周圍離地約30 cm處錐形土壤(挖土深度30 cm),抖去根系浮土,剔除周圍枯葉和雜草等,粗洗后分別編號(hào),置于冰盒內(nèi)保存帶回并及時(shí)放入4℃冰箱內(nèi)保鮮。

將洗凈的紅三葉植株(10株)分別均勻鋪開放置于干燥陰涼通風(fēng)的室內(nèi),待水分晾干,將地上部和根系分離,采用全自動(dòng)根系掃描分析儀對(duì)根樣進(jìn)行掃描,并利用Win-Rhizo根系分析軟件系統(tǒng)對(duì)根長(zhǎng)、根平均直徑、根表面積、根尖數(shù)、分枝數(shù)和交叉數(shù)進(jìn)行分析,計(jì)算其平均數(shù)。同時(shí),統(tǒng)計(jì)單一植株紅三葉根系的有效根瘤數(shù),用電子數(shù)顯游標(biāo)卡尺測(cè)量根瘤直徑大小,劃分為0～0.5 mm,0.5～1.0 mm和>1.0 mm三個(gè)類別并分別記數(shù)。

1.3.4營(yíng)養(yǎng)品質(zhì) 與草產(chǎn)量測(cè)定同步進(jìn)行,隨機(jī)選取每處理每個(gè)小區(qū)的紅三葉鮮草草樣500 g,經(jīng)烘干處理后送至北京譜尼測(cè)試集團(tuán)股份有限公司實(shí)驗(yàn)室測(cè)試營(yíng)養(yǎng)成分含量,其中,粗蛋白(Crude protein,CP)含量采用凱氏定氮法測(cè)定;粗灰分(Crude ash,ASH)含量采用馬弗爐(550℃)直接灰化法測(cè)定;粗脂肪(Crude fat,EE)含量采用索氏抽提法測(cè)定;酸性洗滌纖維(Acid detergent fiber,ADF)和中性洗滌纖維(Neutral detergent fiber,NDF)含量分別采用Van Soest法和Roberston法測(cè)定[19]。計(jì)算相對(duì)飼喂價(jià)值(Relative feed value,RFV)=DDM×DMI/1.29,式中可消化干物質(zhì)(Digestible dry matter,DDM)=88.9-0.779×ADF,干物質(zhì)采食量(Dry matter intake,DMI)=120/NDF[20];計(jì)算可消化總養(yǎng)分(Total digestible nutrient,TDN)=82.38-0.751 5×ADF[21]。

1.3.5土壤理化分析 于紅三葉初花期植株取樣后,每處理每個(gè)小區(qū)按照“S”形分別選取5個(gè)樣點(diǎn)并用直徑4 cm的土鉆采集0～10 cm,10～20 cm,20～30 cm土層土壤,揀去植物殘?bào)w、雜質(zhì)和石塊等,混勻,標(biāo)注標(biāo)簽,分別編號(hào)并裝入自封袋中置于冰盒內(nèi)保存帶回實(shí)驗(yàn)室,然后及時(shí)置于陰涼通風(fēng)室內(nèi)自然風(fēng)干,經(jīng)常翻動(dòng),防止污染。待土壤樣品完全風(fēng)干后,碾磨,過0.5 mm孔徑的篩子后裝袋封存,備用待測(cè)。土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、全鉀、堿解氮、速效磷和速效鉀含量等均按鮑士旦[22]的方法測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2010 對(duì)所有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理,運(yùn)用IBM SPSS Statistic 26.0進(jìn)行單因素方差分析(ANOVA),采用Pearson統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行分析變量間的相關(guān)關(guān)系,運(yùn)用Word 2010和Origin 2021進(jìn)行相關(guān)圖表繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 接種根瘤菌對(duì)林下紅三葉生長(zhǎng)表型及根系的影響

2.1.1IR和IR+AF處理對(duì)林下紅三葉生長(zhǎng)表型的影響 由表1可知,紅三葉分枝期和初花期的株高、莖粗、葉長(zhǎng)和葉寬均呈IR+AF>IR>CK的趨勢(shì)。分枝期時(shí)IR+AF處理的紅三葉株高較IR增加23.98%,較CK顯著增加 57.14%(P<0.05);初花期時(shí)IR+AF處理的紅三葉株高達(dá)114.50 cm,較CK顯著增加18.70%(P<0.05),IR處理則較CK增加7.85%。分枝期時(shí)IR+AF處理的莖粗較CK顯著增加45.31%,葉長(zhǎng)和葉寬分別較CK顯著增加35.05%和22.05%(P<0.05),IR處理的莖粗較CK顯著增加19.42%(P<0.05),葉長(zhǎng)和葉寬分別較CK增加20.90%和16.54%;初花期時(shí)IR+AF處理的莖粗較CK顯著增加19.39%(P<0.05),各處理間葉長(zhǎng)和葉寬差異不顯著。由此可見,IR+AF和IR處理均能促進(jìn)紅三葉植株的生長(zhǎng)發(fā)育,特別是IR+AF處理更利于植株地上部的生長(zhǎng)。

表1 IR和IR+AF處理對(duì)林下紅三葉株高、莖粗、葉長(zhǎng)和葉寬的影響Table 1 Effects of IR and IR+AF treatments on plant height,stem diameter,leaf length and leaf width of red clover underwood planting in woodland

2.1.2IR和IR+AF處理對(duì)林下紅三葉根系形態(tài)和結(jié)瘤影響 植物根長(zhǎng)、根表面積及根系直徑是衡量和決定根系形態(tài)的主要指標(biāo)。由表2可知,紅三葉生長(zhǎng)至初花期時(shí),總根長(zhǎng)呈IR>CK>IR+AF的趨勢(shì),處理間呈顯著差異(P<0.05),其中IR處理較CK顯著增加38.33%,為IR+AF處理下的2.04倍;而根表面積則呈IR>IR+AF>CK的趨勢(shì),其中IR處理分別較CK和IR+AF處理顯著增加79.01%和31.19%(P<0.05);IR和IR+AF處理下的根平均直徑分別為3.50 mm和2.34 mm,較CK增加86.17%和24.47%。豆科牧草根系根尖數(shù)、分枝數(shù)及交叉數(shù)可以反映出根系的生長(zhǎng)和延伸狀態(tài),也是衡量根系性狀的重要指標(biāo)。初花期時(shí)IR和IR+AF處理后的紅三葉根尖數(shù)較CK有顯著增加(P<0.05),其中IR根尖數(shù)為CK的3.72倍,為IR+AF處理的1.77倍;IR和IR+AF處理分枝數(shù)均顯著高于CK(P<0.05),交叉數(shù)則分別增至CK的2.54和2.49倍(P<0.05),而IR相較于IR+AF分枝數(shù)和交叉數(shù)分別增加6.19%和1.76%。由此可見,IR處理更有利于促進(jìn)紅三葉根系性狀的生長(zhǎng)發(fā)育。

表2 IR和IR+AF處理對(duì)林下紅三葉根系形態(tài)的影響Table 2 Effects of IR and IR + AF treatments on root morphological traits of red clover underwood planting in woodland

由表3所示,IR和IR+AF處理的紅三葉植株的總根瘤數(shù)均大于CK,IR處理的結(jié)瘤總數(shù)(92.33個(gè)·株-1)約為CK的2倍(P<0.01),而IR+AF處理(34.67個(gè)·株-1)則較CK減少27.27%;IR,IR+AF和CK處理下單株有效根瘤數(shù)從多到少的次序均為0～0.5 mm,0.5～1.0 mm,1.0 mm,IR處理分別較CK顯著提高46.80%,155.57%和384.36%。由此可見,IR處理顯著促進(jìn)紅三葉結(jié)瘤,根瘤質(zhì)量好,而IR+AF復(fù)合處理并不能顯著提高紅三葉根瘤數(shù)(表3)。

表3 IR和IR+AF處理對(duì)林下紅三葉結(jié)瘤數(shù)的影響Table 3 Effects of IR and IR + AF treatments on nodule number of red clover underwood planting in woodland

2.2 IR和IR+AF處理對(duì)林下紅三葉初花期草產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

于紅三葉初花期刈割,IR和IR+AF處理后的紅三葉鮮草產(chǎn)量分別較CK顯著提高69.49%和65.27%(P<0.05),干草產(chǎn)量分別較CK顯著提高75.15%和76.31%(P<0.05),但I(xiàn)R和IR+AF處理間無顯著差異(表4);與CK相比,IR和IR+AF處理下的CP含量(17.99%和19.05%)分別提高7.15%和13.46%,Ash含量分別提高19.13%和22.67%,ADF含量分別降低11.83%和16.22%(P<0.05),NDF含量分別降低9.88%和14.57%(P<0.05),RFV分別顯著提高18.65%和28.29%(P<0.05),TDN分別提高7.52%和10.30%(P<0.05)(表4)。

表4 IR和IR+AF處理對(duì)林下紅三葉初花期草產(chǎn)量和品質(zhì)的影響Table 4Effects of IR and IR + AF on yield and nutritional quality of red clover underwood planting in woodland

2.3 林下紅三葉生長(zhǎng)表型與營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)間相關(guān)性分析

由表5可知,林下紅三葉株高與ADF和NDF含量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系,與其他營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量及RFV呈正相關(guān)關(guān)系,但相關(guān)性均不顯著;莖粗與Ash和EE含量呈顯著正相關(guān)關(guān)系(P<0.05),與CP含量呈極顯著正相關(guān)關(guān)系(P<0.01);鮮草重與Ash,CP和EE含量之間均呈極顯著正相關(guān)關(guān)系(P<0.01),與RFV呈顯著正相關(guān)關(guān)系(P<0.05),與ADF和NDF含量均呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系(P<0.05)(表5);而根瘤數(shù)僅與RFV呈正相關(guān)關(guān)系。

表5 林下紅三葉植株生長(zhǎng)表型與營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)間的相關(guān)性分析Table 5 Correlation analysis between growth phenotype and nutritional quality of red clover under forest

2.4 IR和IR+AF處理對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)和NPK含量的影響

2.4.1IR和IR+AF處理對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)含量的變化 如圖1所示,IR+AF處理下0～10 cm和10～20 cm土壤有機(jī)質(zhì)含量(15.40和13.60 g·kg-1)分別較CK(10.90和10.03 g·kg-1)顯著增加41.28%和35.59%(P<0.05),IR處理下0～10 cm和10～20 cm土壤有機(jī)質(zhì)含量(11.80和10.80 g·kg-1)分別較CK增加8.26%和7.68%;而IR+AF和IR處理下20～30 cm土壤有機(jī)質(zhì)含量與CK相比無顯著差異。由此可見,IR+AF處理更有利于0～20 cm土壤有機(jī)質(zhì)的增加。

圖1 IR和IR+AF處理對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)含量的影響Fig.1 Effects of IR and IR + AF treatments on soil organic matter content注:不同小寫字母表示相同土層不同處理差異顯著(P<0.05)Note:Different lowercase letters indicate significant differeces at the 0.05 level between different treatment at the same soil layer

2.4.2IR和IR+AF處理對(duì)土壤NPK含量的影響 由圖2可知,IR+AF,IR和CK處理下土壤全氮含量隨土層加深呈降低趨勢(shì),其中IR+AF處理下0～10 cm和10～20 cm土壤全氮含量(0.58和0.47 g·kg-1)分別較CK顯著降低24.68%和28.79%(P<0.05),IR降幅不明顯;IR+AF處理下10～20 cm和20～30 cm土壤全磷含量(0.62和0.60 g·kg-1)分別較CK顯著增加17.65%和38.10%(P<0.05),IR+AF處理下20～30 cm土壤全鉀含量(22.00 g·kg-1)較CK顯著增加28.65%(P<0.05)。

圖2 IR和IR+AF處理對(duì)土壤NPK含量的影響Fig.2 Effects of IR and IR + AF treatments on soil NPK contents

IR+AF,IR和CK處理下土壤堿解氮含量均隨土層逐漸加深呈降低趨勢(shì),0～10 cm土層中,IR(59.70 mg·kg-1)和IR+AF處理(51.90 mg·kg-1)的堿解氮含量較CK顯著降低22.97%和33.03%(P<0.05),而IR處理下20～30 cm土壤堿解氮含量(36.10 mg·kg-1)則顯著高于CK和IR+AF(P<0.05)。IR+AF和IR處理下0～10 cm(23.40和22.40 mg·kg-1)和10～20 cm(17.30和12.40 mg·kg-1)土壤速效磷含量分別較CK增加12.50%,7.69%和51.75%,8.77%;IR+AF和IR處理下各層土壤速效鉀含量間均無顯著差異,僅在20～30 cm土層IR+AF速效鉀含量(76.30 mg·kg-1)較IR處理(67.60 mg·kg-1)增加12.87%,較CK(74.40 mg·kg-1)增加2.55%(圖2)。

3 討論

3.1 接種根瘤菌和施肥有利于促進(jìn)林下紅三葉生長(zhǎng)和根系結(jié)瘤

根瘤菌與豆科植物共生固氮是重要的生物固氮途徑[9],接種適宜根瘤菌可有效促進(jìn)植物生長(zhǎng)和根系結(jié)瘤數(shù)量與質(zhì)量。徐玥等[23]研究表明SN7-2根瘤菌拌種處理對(duì)復(fù)播大豆根系結(jié)瘤和生長(zhǎng)發(fā)育具有促進(jìn)作用,結(jié)瘤數(shù)達(dá)58.83個(gè)·株-1,根瘤菌鮮重達(dá)2.61 g·株-1,有效促進(jìn)根系結(jié)瘤。魏?jiǎn)⑺吹萚24]報(bào)道適宜施肥條件下,接種費(fèi)氏中華根瘤菌處理有利于促進(jìn)鮮食大豆根系結(jié)瘤數(shù)和根瘤菌質(zhì)量,花莢期和采青期根瘤數(shù)分別達(dá)18.67 個(gè)·株-1和41.33 個(gè)·株-1,根瘤鮮質(zhì)量分別為0.39和1.39 g·株-1。本研究表明用豌豆根瘤菌GAU-00006進(jìn)行紅三葉拌種處理(IR)、根瘤菌拌種與配施NPK復(fù)合肥處理(IR+AF)均對(duì)林下紅三葉株高、莖粗、葉長(zhǎng)葉寬、草產(chǎn)量和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)具有一定程度的促進(jìn)作用,特別是IR+AF復(fù)合處理對(duì)其生長(zhǎng)表型和產(chǎn)量品質(zhì)的促進(jìn)作用更佳。

植物根系可分泌生長(zhǎng)素和生物堿等內(nèi)源物質(zhì),影響土壤中礦物質(zhì)和肥料有效性[25],而根瘤菌與豆科作物共生固氮可提高土壤可利用氮素含量[26-27],且結(jié)瘤量是驗(yàn)證根瘤菌效果的重要指標(biāo)。李智燕等[25]研究發(fā)現(xiàn)75%化肥+微生物專用菌肥組合處理對(duì)岷山紅三葉根系具有較好的促進(jìn)作用,能顯著促進(jìn)根系結(jié)瘤,提高結(jié)瘤率,有效減少化肥施用量。本試驗(yàn)結(jié)果表明,IR和IR+AF處理對(duì)林下紅三葉植株根系生長(zhǎng)和結(jié)瘤特性等均有不同程度的促進(jìn)作用,特別是IR處理顯著增加了林下紅三葉根系的結(jié)瘤數(shù)和根瘤菌質(zhì)量。朱鐵霞等[28]研究報(bào)道接種根瘤菌和配施磷肥處理可有效提高‘公農(nóng)1號(hào)’紫花苜蓿根系的結(jié)瘤數(shù)、根瘤重和分枝數(shù),且效果明顯優(yōu)于單施磷肥。本試驗(yàn)結(jié)果顯示接種根瘤菌IR處理顯著提高了紅三葉的根尖數(shù)、分枝數(shù)和交叉數(shù)。這可能是因?yàn)榻泳蠖箍浦参锔稻哂休^高固氮酶活性,加速根瘤菌活動(dòng)和繁殖,促進(jìn)根系生長(zhǎng),從而提高植株根系結(jié)瘤率[29]。

3.2 接種根瘤菌配施復(fù)合肥有利于提升林下紅三葉營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)

飼草料作物營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的優(yōu)劣不僅直接影響家畜的生長(zhǎng)發(fā)育,還影響畜產(chǎn)品品質(zhì)。通常評(píng)價(jià)飼草營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)包括粗蛋白、粗灰分、粗脂肪、中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量等。粗蛋白含量越高,牧草品質(zhì)越好,NDF和ADF含量則決定了牧草采食率和消化率[30]。武慧娟等[31]研究報(bào)道施用復(fù)合菌肥+75%化肥的組合處理能顯著改善岷山紅三葉飼草營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)。本試驗(yàn)結(jié)果顯示,IR和IR+AF處理均可提高林下紅三葉Ash,CP,EE含量以及RFV,顯著降低ADF和NDF含量(P<0.05);紅三葉生長(zhǎng)表型和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)間的相關(guān)性分析表明,株高和鮮草重與CP,Ash,EE含量間均呈正相關(guān)關(guān)系,根瘤數(shù)量與營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量間均呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。錢亞斯[32]研究表明苜蓿株高與根瘤重量呈顯著正相關(guān)關(guān)系,根瘤數(shù)量、根瘤重量和單株生物量均與CP含量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。本研究結(jié)果顯示,IR處理能有效促進(jìn)紅三葉根部結(jié)瘤,IR+AF復(fù)合處理更有利于紅三葉地上部增產(chǎn),株高、莖粗、草產(chǎn)量和根瘤數(shù)均與RFV呈正相關(guān)關(guān)系,充分說明IR和IR+AF均能有效促進(jìn)林下紅三葉生長(zhǎng)和根部結(jié)瘤,提升營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)。

3.3 接種根瘤菌配施復(fù)合肥有利于改善林下紅三葉草地土壤特性

豆科牧草接種具有較高固氮酶活性的根瘤菌,可通過生物固氮途徑提高固氮效率,促進(jìn)植株生長(zhǎng)發(fā)育,改善營(yíng)養(yǎng)品質(zhì),提高土壤肥力[33]。王金華等[14]研究發(fā)現(xiàn)紅三葉接種根瘤菌處理可顯著提高石漠化土壤有機(jī)質(zhì)、速效NPK含量,促進(jìn)紅三葉根系生長(zhǎng),增加根系結(jié)瘤數(shù)量和根瘤質(zhì)量。本試驗(yàn)結(jié)果顯示IR+AF復(fù)合處理可顯著提高林下紅三葉草地0～10 cm和10～20 cm土壤有機(jī)質(zhì)含量,促進(jìn)養(yǎng)分穩(wěn)定持久供給,IR單一處理效果次之。錢亞斯[32]研究發(fā)現(xiàn)‘草原3號(hào)’雜花苜蓿和‘敖漢’紫花苜蓿經(jīng)接種根瘤菌處理后,土壤全氮、全磷、全碳和硝態(tài)氮含量有所降低,碳氮比值增加。這表明根瘤菌能通過改善土壤中元素的比例促進(jìn)植株生長(zhǎng)發(fā)育。另據(jù)研究報(bào)道,植物結(jié)瘤和保持固氮酶活性要比正常生長(zhǎng)需要更多的磷[27],接種根瘤菌可有效提高豆科牧草對(duì)磷的吸收利用效率[34-35],鉀可影響根瘤重量、根瘤數(shù)量和固氮效率,土壤中氮磷鉀含量保持一定的水平可促進(jìn)根瘤生長(zhǎng)[36]。本試驗(yàn)結(jié)果顯示,IR和IR+AF處理后紅三葉草地土壤全氮和堿解氮含量較對(duì)照CK有所降低,且IR和IR+AF處理后林下紅三葉草地10～20 cm和20～30 cm土壤全磷含量有所提高,特別是IR+AF處理可顯著提高20～30 cm土層土壤全鉀含量及10～20 cm土層土壤速效磷含量。結(jié)果充分說明接種根瘤菌和NPK復(fù)合處理能有效改善紅三葉草地土壤理化性質(zhì),促進(jìn)植株生長(zhǎng)和結(jié)瘤。

4 結(jié)論

單一接種根瘤菌處理(IR)利于促進(jìn)紅三葉植株根系生長(zhǎng)和結(jié)瘤,接種根瘤菌和NPK配施復(fù)合處理(IR+AF)可顯著提高紅三葉草產(chǎn)量和CP含量,降低ADF和NDF含量,顯著提升紅三葉RFV和TDN。同時(shí)IR和IR+AF處理均能有效改善林下紅三葉草地土壤特性,對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮含量具有正向促進(jìn)作用,研究結(jié)果可為林下紅三葉豐產(chǎn)高效栽培提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支撐。