紫花苜蓿磷肥研究進(jìn)展

摘 要：紫花苜蓿是一種在國內(nèi)外廣泛種植的多年生優(yōu)質(zhì)豆科牧草，具有產(chǎn)量高、抗旱性好、抗寒性強(qiáng)、營養(yǎng)價(jià)值高、適口性好等特點(diǎn)。但紫花苜蓿種植管理模式和肥料使用方式較為粗放，導(dǎo)致其有效磷含量過低，影響其健康生長。為此，闡述了磷素對(duì)紫花苜蓿的重要性，分析了施磷對(duì)紫花苜蓿生產(chǎn)性能的影響，包括對(duì)其產(chǎn)量、生理特性、根系特性、共生固氮的影響，并提出了優(yōu)化施肥相關(guān)措施，為紫花苜蓿人工草地栽培中肥料管理和科學(xué)研究提供參考。

關(guān)鍵詞：紫花苜蓿；磷肥；產(chǎn)量；光合特性；根系特性

中圖分類號(hào)：S513 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號(hào)：2095–3305（2024）10–00-03

紫花苜蓿（以下簡稱為苜蓿）作為全球分布最廣的多年生優(yōu)質(zhì)豆科牧草，憑借卓越的抗逆性和高產(chǎn)、品質(zhì)優(yōu)秀、耐刈割等優(yōu)勢(shì)，被稱為“牧草之王”。就當(dāng)前的苜蓿栽培和管理而言，苜蓿種植管理模式和肥料使用方式較為粗放，施加磷肥后的土壤磷含量增加，導(dǎo)致有效磷含量過低，進(jìn)而苜蓿出現(xiàn)明顯的缺磷癥狀，嚴(yán)重影響其品質(zhì)和生長發(fā)育，這與養(yǎng)殖業(yè)和優(yōu)質(zhì)飼草的供需之間形成了巨大的矛盾[1]。優(yōu)質(zhì)牧草作為畜牧業(yè)發(fā)展的重要物質(zhì)保證，其種植管理工作顯得尤為重要。對(duì)此，研究如何科學(xué)、有效、合理施用磷肥以提高苜蓿的產(chǎn)量和品質(zhì)，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 磷元素對(duì)苜蓿的重要性

在植物中所占比例較小（0.2%～0.4%）的磷元素，是必需營養(yǎng)元素之一，磷的含量與氮和鉀的含量比較，相差較多，但磷素影響著植株的分蘗、花序數(shù)目、干物質(zhì)積累、種子產(chǎn)量等動(dòng)態(tài)變化，在植物生長發(fā)育期間發(fā)揮重要的作用。根據(jù)我國不同地區(qū)的研究結(jié)果表明，磷元素缺乏會(huì)使苜蓿生長發(fā)育受到制約[2]。

磷元素對(duì)苜蓿的重要性主要體現(xiàn)在對(duì)逆境的抵抗、生長調(diào)節(jié)和有效結(jié)瘤3個(gè)方面：第一，在逆境的抵抗方面。磷元素可調(diào)節(jié)體內(nèi)生命活動(dòng)，提高苜蓿的抗旱和抗寒的能力。第二，在生長調(diào)節(jié)方面。在不同的生育時(shí)期，磷元素發(fā)揮著不同的作用，而缺磷會(huì)產(chǎn)生一系列癥狀（表1）。第三，在有效結(jié)瘤方面。施用磷肥對(duì)苜蓿的結(jié)瘤過程有顯著促進(jìn)作用，可以有效增強(qiáng)苜蓿的結(jié)瘤能力，提高根瘤的新鮮度和質(zhì)量，促進(jìn)根瘤數(shù)量的增長，同時(shí)有助于苜蓿以磷固氮，提高其氮素利用效率，增強(qiáng)苜蓿的生產(chǎn)性能和持久性[3]。

2 施磷對(duì)苜蓿生產(chǎn)性能的影響

磷元素是構(gòu)成植物體內(nèi)的核酸、磷脂、腺苷三磷酸等物質(zhì)的主要元素，也是多種輔酶的主要成分之

一[4]。植物體內(nèi)多數(shù)化合物的合成及各種的生理生化反應(yīng)都需要磷元素的參與，是植物體生長代謝過程中不可缺少的。苜蓿作為一種喜磷作物，施加適量的磷肥可以提高苜蓿的產(chǎn)量及粗蛋白和粗脂肪的含量、降低粗纖維含量，提升苜蓿的營養(yǎng)價(jià)值。但施加過量磷肥會(huì)增強(qiáng)苜蓿對(duì)干旱脅迫的敏感程度，降低蒸騰速率和光合速率，最終會(huì)減少苜蓿干草產(chǎn)量和營養(yǎng)成分。

表1" 苜蓿缺磷主要的表現(xiàn)癥狀

缺磷程度 癥狀

少量缺磷 莖：分支減少

葉：葉片狹窄，上部展開不完全；老葉變紅、紫或深綠色

根：無明顯變化

中度缺磷 莖：分枝、分蘗減少，植株變矮，莖稈變細(xì)

葉：葉面積變小、葉片變厚，顏色呈暗綠色

根：主根直徑變小、長度變短；側(cè)根減少

極度缺磷 莖：老莖矮小、變細(xì)、易枯死

葉：枯死脫落

根：嚴(yán)重發(fā)育不良，易老化

2.1 產(chǎn)量

苜蓿的產(chǎn)量作為評(píng)價(jià)苜蓿生產(chǎn)性能的重要指標(biāo)之一，其數(shù)值的大小及其變化規(guī)律是對(duì)苜蓿生態(tài)經(jīng)濟(jì)價(jià)值最重要的表現(xiàn)。磷元素是決定苜蓿產(chǎn)量的主要因素，在苜蓿的整個(gè)生育期間，苜蓿干草產(chǎn)量與施磷量之間具有很好的相關(guān)性。在紅壤、黑土等酸性及偏酸性的地區(qū)的土壤中長期施用磷肥，土壤中的全磷、無機(jī)磷和有機(jī)磷的含量均呈現(xiàn)出不同幅度的增長趨勢(shì)，使有效磷含量得到補(bǔ)充，苜蓿的養(yǎng)分庫得到穩(wěn)固，也為苜蓿的生長發(fā)育和品質(zhì)提供了營養(yǎng)基礎(chǔ)[5]。

對(duì)比不同地域和不同環(huán)境下施用磷肥對(duì)苜蓿生長的效果，可總結(jié)出以下3個(gè)方面的技術(shù)觀點(diǎn)。

第一，磷肥不易被苜蓿高效吸收和轉(zhuǎn)化，導(dǎo)致利用率偏低，要借助科學(xué)、有效的施肥技術(shù)進(jìn)行施肥，且磷肥的施加在不同地理環(huán)境和施肥水平下苜蓿產(chǎn)量和品質(zhì)均有較大的影響。

第二，磷元素是制約苜蓿產(chǎn)量提高的關(guān)鍵因素之一，但在磷素含量中等水平的土壤環(huán)境中，磷肥的施用量應(yīng)遵循適度原則，設(shè)定合理的施用水平。

第三，要想持續(xù)獲得可觀的飼草產(chǎn)量，需要在苜蓿生長的合適時(shí)期施用足量的磷肥，才能起到良好的促進(jìn)作用。

2.2 生理特性

磷脅迫不僅與植物形態(tài)特征密切相關(guān)，還會(huì)引起植物在生理上的變化。面對(duì)長期的低磷條件，植物會(huì)優(yōu)化根系結(jié)構(gòu)，具體表現(xiàn)為提高根冠比例、延長根系、提升其密度及增多側(cè)根數(shù)量，以此加強(qiáng)自身對(duì)土壤中磷元素的吸收與利用效能[6]。

研究發(fā)現(xiàn)，植物在生長期間對(duì)磷素的變化比較敏感。若磷素供給量較低時(shí)，植物體內(nèi)的代謝則受阻，細(xì)胞分裂分化受限，致使植株生長發(fā)育緩慢，此時(shí)植物體將優(yōu)先將光合作用產(chǎn)物分配至地下部分進(jìn)行吸收，并抑制地上部分的生長發(fā)育，由此導(dǎo)致的形態(tài)特征包括植株徒長、葉面積縮減及分枝或分蘗減少等[7]。在苜蓿生長發(fā)育期間，增施磷肥能夠明顯促進(jìn)苜蓿的植株和根系的生長。因此，通過不同的施磷水平可以滿足不同時(shí)期苜蓿生長。

光合作用為植物生長發(fā)育和產(chǎn)量積累提供基礎(chǔ)，也是植物最根本的生理機(jī)能，還是構(gòu)成植物生產(chǎn)力最主要的因素之一[8]。磷元素在植物葉綠體功能的轉(zhuǎn)換與代謝過程中扮演關(guān)鍵角色，不僅參與光合同化力和中間產(chǎn)物的化學(xué)反應(yīng)過程，而且磷素參與后葉片光合產(chǎn)物的運(yùn)輸速率會(huì)進(jìn)一步提高。磷含量較低，植物的凈光合速率、氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率均呈現(xiàn)明顯的下降趨勢(shì)，嚴(yán)重影響了光合產(chǎn)物的有效輸出，導(dǎo)致葉片的光合作用效率下降，表現(xiàn)為葉面積縮小、葉肉細(xì)胞體積減小，葉片生長速度變緩。這些變化使葉片同化面積減小，且光合作用的總碳固定量受到嚴(yán)重限制，不利于植物健康生長。

齊敏興等[9]通過水培種植苜蓿實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論：植株在缺磷的營養(yǎng)液中培養(yǎng)時(shí)，其葉片的光合能力會(huì)明顯衰退，若此時(shí)提高營養(yǎng)液中的磷含量，葉片光合能力即可迅速恢復(fù)。磷借助蒸騰系統(tǒng)迅速進(jìn)入葉片細(xì)胞，并顯著增強(qiáng)植物葉片的光合作用及碳代謝能力，但磷含量過高又會(huì)對(duì)光合作用產(chǎn)生抑制作用，因此要選擇合適的磷量以保證苜蓿的光合作用正常進(jìn)行。

2.3 根系特性

植物根系的發(fā)育情況對(duì)整個(gè)植株的生長發(fā)育、營養(yǎng)元素的吸收與利用有著直接影響，同樣也會(huì)對(duì)植物地上部分的生長、營養(yǎng)狀況及產(chǎn)量有所影響[10]。郝鳳等[11]在水培試驗(yàn)中也驗(yàn)證了這一說法，隨著營養(yǎng)液中磷濃度的遞增，苜蓿的根長、根表面積、根的平均直徑和根體積均呈現(xiàn)出先增大后減小的變化趨勢(shì)，并且各指標(biāo)達(dá)到最大值時(shí)的磷濃度存在差異，結(jié)果表明在一定的磷含量范圍內(nèi)，適當(dāng)提高磷濃度有助于刺激根系的生長，為苜蓿地上部分的生長發(fā)育提供更加充足的養(yǎng)分，但磷濃度過高反而會(huì)抑制苜蓿的根系活力。此外，在低磷條件下，根系的生長受到刺激，較高磷的處理?xiàng)l件，根長和根表面積生長更加優(yōu)異。

根系作為對(duì)缺乏磷素環(huán)境最先反映的器官，不僅承擔(dān)著吸收水分和養(yǎng)分的重要任務(wù)，而且分泌出物質(zhì)發(fā)揮著適應(yīng)和改善生長環(huán)境的重要作用，根系分泌物不僅具有提高土壤中有效磷含量的功能，而且還可將植物難以吸收利用的難溶態(tài)磷轉(zhuǎn)化為可直接利用的磷形態(tài)，促進(jìn)了土壤中的無機(jī)磷轉(zhuǎn)化[12-13]。

多項(xiàng)研究表明，不同植物在面對(duì)低磷環(huán)境時(shí)，根系有機(jī)酸的分泌會(huì)增加，苜蓿也有相同的生理響應(yīng)。不同磷處理對(duì)根系有機(jī)酸含量有明顯影響，在許多處理?xiàng)l件下，苜蓿磷利用效率與根系酸性磷酸酶活性呈正相關(guān)，意味著低磷脅迫下會(huì)增強(qiáng)苜蓿的酸性磷酸酶的活性，從而提高有機(jī)磷的利用率[14]。

2.4 共生固氮

共生固氮是一個(gè)復(fù)雜過程。根瘤菌以侵染植物根部的形式形成根瘤，根瘤中的固氮酶發(fā)揮作用，將空氣中分子態(tài)的氮固定并轉(zhuǎn)化為銨態(tài)的氮提供給植物吸收利用，同時(shí)植物光合作用產(chǎn)生的營養(yǎng)物質(zhì)提供給根瘤，支持根瘤的生長發(fā)育和固氮[15]。在一定范圍內(nèi)，磷含量增加，可增加苜蓿的根瘤數(shù)目和重量，擴(kuò)大根瘤菌的侵染面積，進(jìn)而增加有效根瘤數(shù)，說明了磷元素可提高根瘤的固氮水平[16]。

但是施磷肥過多時(shí)，不僅會(huì)抑制植株生長發(fā)育，還會(huì)增加農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程的成本。施磷過多使得絕大多數(shù)未被利用的磷素在土壤中累積，其被淋溶進(jìn)入水體，易引發(fā)水體富營養(yǎng)化等生態(tài)環(huán)境問題。

3 優(yōu)化施肥相關(guān)措施

為促進(jìn)苜蓿優(yōu)質(zhì)栽培，獲得高產(chǎn)，可采取以下措施。

第一，農(nóng)民應(yīng)根據(jù)不同地區(qū)的土壤養(yǎng)分狀況和苜蓿品種特性，合理確定磷肥施用量。過量施磷肥不僅會(huì)造成資源的浪費(fèi)，而且對(duì)土壤造成污染，甚至影響紫花苜蓿的生長發(fā)育和品質(zhì)；當(dāng)磷肥供應(yīng)不足時(shí)，會(huì)導(dǎo)致紫花苜蓿生長緩慢，產(chǎn)量下降。因此，科學(xué)、合理地施加磷肥是實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)栽培的關(guān)鍵。因此，農(nóng)民可通過土壤分析、植物營養(yǎng)診斷等手段，了解地區(qū)土壤中磷素供應(yīng)能力和不同品種苜蓿對(duì)磷素的需求，制定科學(xué)的磷肥施用方案[17-18]。

第二，改變灌溉方式，提高水磷利用效率。農(nóng)民在施用磷肥時(shí)可結(jié)合地下滴灌等節(jié)水灌溉方式，實(shí)現(xiàn)水肥的一體化管理。這不僅可以實(shí)現(xiàn)對(duì)灌溉量和施肥量的精準(zhǔn)把控，保障水分和養(yǎng)分的充分供應(yīng)，還可減少對(duì)資源的浪費(fèi)，降低環(huán)境污染的風(fēng)險(xiǎn)[19]。

第三，結(jié)合苜蓿的生長發(fā)育規(guī)律，合理安排施肥時(shí)間。農(nóng)民應(yīng)在充分了解并掌握苜蓿的生長發(fā)育規(guī)律的基礎(chǔ)上，安排施肥時(shí)間，如在苜蓿生長關(guān)鍵期及時(shí)施肥，滿足其營養(yǎng)需求，促進(jìn)苜蓿的生長發(fā)育，以保障高產(chǎn)和品質(zhì)。

第四，積極使用新型磷肥產(chǎn)品和技術(shù)，進(jìn)一步提高磷肥的利用率和有效性。當(dāng)前，現(xiàn)有的新型磷肥產(chǎn)品較多，如緩釋磷肥、微生物磷肥，這類新型磷肥產(chǎn)品具有效性強(qiáng)、穩(wěn)定等特點(diǎn)，能夠減少磷元素的流失和揮發(fā)，提高苜蓿對(duì)磷肥的利用率。施用新型磷肥可有效改善土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤肥力，為苜蓿的生長提供優(yōu)質(zhì)的土壤環(huán)境。

4 結(jié)束語

在苜蓿種植過程中，施入適量的磷肥可以提高苜蓿的生產(chǎn)性能，促進(jìn)根系生長發(fā)育，以便吸收更深層的水分。然而，磷肥過量則會(huì)對(duì)植物生長產(chǎn)生負(fù)面影響，可能出現(xiàn)生育期提前、早衰等情況，進(jìn)而降低牧草的產(chǎn)量與品質(zhì)。此外，若在連續(xù)多年種植的苜蓿土地中不額外增施磷肥，土壤中的磷元素就會(huì)被大量消耗，速效磷含量降低，不易溶解的磷因大量消耗而虧損，導(dǎo)致苜蓿的需磷量不足，生長受限，產(chǎn)量和品質(zhì)也會(huì)降低。

當(dāng)前，眾多理論與實(shí)踐研究均表明，磷肥對(duì)苜蓿的生長發(fā)育具有積極的促進(jìn)作用。然而，由于磷肥特殊的理化特性，導(dǎo)致磷肥在利用方式、增產(chǎn)效果等方面還存在諸多挑戰(zhàn)。因此，農(nóng)民應(yīng)根據(jù)苜蓿自身的性質(zhì)和不同的地域環(huán)境，以科學(xué)理論為指導(dǎo)，不斷研究總結(jié)施用磷肥效果，規(guī)范合理化種植，進(jìn)一步優(yōu)化管理模式，有效且合理地利用有效磷素資源，達(dá)到可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)要求。

未來，相關(guān)部門還需加強(qiáng)對(duì)苜蓿營養(yǎng)需求及有效施肥技術(shù)的深度研究，建立一套既滿足不同地域特征和生產(chǎn)管理模式又適應(yīng)我國國情的苜蓿施肥理論和技術(shù)流程，為生產(chǎn)實(shí)踐中合理施磷水平指導(dǎo)，為我國苜蓿產(chǎn)業(yè)的高效化生產(chǎn)和現(xiàn)代化畜牧業(yè)高質(zhì)量發(fā)展提供創(chuàng)新的科技力量。

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收稿日期：2024-07-09

作者簡介：秦敬坤（1996—），男，山東臨沂人，研究方向?yàn)槟敛莞弋a(chǎn)栽培與利用。#通信作者：高凱（1979—），男，吉林農(nóng)安人，教授，研究方向?yàn)槟敛莞弋a(chǎn)栽培，E-mail：gaokai555@126.com。