不同钾肥施用量对羊草产量、品质及养分吸收的影响

董晓兵，郝明德，肖庆红,吴焜玥，刘公社

(1.西北农林科技大学 资源环境学院，陕西 杨凌 712100；2.西北农林科技大学水土保持研究所，陕西 杨凌 712100；3.宁夏农业综合开发办公室，宁夏 银川 750000；4.中国科学院北方资源植物重点实验室，北京 100093)

不同钾肥施用量对羊草产量、品质及养分吸收的影响

董晓兵1，郝明德2，肖庆红3,吴焜玥3，刘公社4

(1.西北农林科技大学 资源环境学院，陕西 杨凌 712100；2.西北农林科技大学水土保持研究所，陕西 杨凌 712100；3.宁夏农业综合开发办公室，宁夏 银川 750000；4.中国科学院北方资源植物重点实验室，北京 100093)

在宁夏盐池县城西滩，以中科2号羊草为材料，研究施用氮磷肥的基础上再施用不同钾肥处理对羊草干草产量、品质、种子产量及养分吸收的影响。结果表明：钾肥有效提高产草量及种子产量，施用K2O 180 kg/hm2时，产草量最高为15 320 kg/hm2，较对照增产6.1%，种子产量为474 kg/hm2，增产30.9%，钾肥对种子的增产效果优于产草量的增产效果；施用钾肥有效促进茎叶对氮、磷、钾的吸收，施用180 K2O kg/hm2时吸氮量和吸磷量最大，较对照分别增加50.1%和45.9%，施用K2O 120 kg/hm2吸钾量最大，高出对照32.1%；钾肥能够显著增加羊草粗蛋白、粗脂肪和灰分含量，降低粗纤维含量和无氮浸出物含量，提高羊草营养价值，施用K2O 180 kg/hm2时营养价值最高，且该施肥条件下经济效益最高，为34 227元/hm2，较对照增收11.1%。

羊草；干草产量；养分吸收；品质；钾肥

荒漠地区土壤贫瘠，生态环境容易遭到破坏，且长期以来由于干旱和不合理的开发利用导致羊草草原退化速度不断加快，退化面积逐年扩大[1,2]。2001年统计显示，我国约有1 000万hm2严重退化草地。宁夏盐池县是滩羊之乡，牧草需求大，牧业收入占全县农业产值的44.87%，天然草地总面积为47.75万hm2，退化草原占天然草原可利用面积的97.73%[3]。目前，正值我国西部生态环境建设，退耕还林、还草工程，恢复和重建退化草地是急需解决的问题。

羊草(Leymuschinensis)又名碱草，属禾本科赖草属多年生草本植物，根茎发达，是欧亚大陆草原区东部干旱草原上的重要建植种[4]。在我国集中分布于北方，是禾本科牧草中分布最广、利用价值最高的优良禾草[5]。环境适应性强，对于改善我国草原生态环境和治理荒漠化土地有重大意义。在实施“粮-经-饲-草”多元种植结构和立草为业的新形势下，羊草的科学施肥日益受到重视[6]。

天然羊草草地土壤多为贫瘠的盐碱地，肥力低下，不能满足羊草生长发育过程中所需养分，加之羊草成穗率、结实率、发芽率较低，种子紧缺，其作为饲料的巨大生产潜力远远不能充分发挥。地力不足是牧草生产的主要限制因素[7]，土壤生境很大程度上影响羊草生长[8]，提高退化草地的土壤肥力可加速牧草的繁衍能力[9]，草地施肥是提高土壤肥力、加速退化草地的恢复和重建技术措施之一[10，11]，建立优质高产的人工草地是缓解草畜矛盾，稳定和提高草地生产力的关键性措施之一。国内外已有学者就氮肥、磷肥等肥料类型对羊草产草量影响开展研究[12-15]，土壤钾素入不敷出，逐渐耗竭，钾不足成为限制作物高产的重要原因[16]。钾肥对黑麦草、苜蓿、柱花草等作物的产量影响效果显著[17-19]，在羊草上研究鲜见报道。试验在人工种植羊草草地条件下，通过定量研究钾肥对干草产量、种子产量、养分吸收及品质的影响，为羊草平衡施肥及优质高产提供依据。

1 材料和方法

1.1 研究区自然概况

试验地设在宁夏回族自治区盐池县城西滩，地理位置为N 37°48′，E 107°17′，海拔1 428 m，是典型的农牧过度地带。建植种为茵陈蒿(Artemisiacapillaris)、狗尾草(Setariaviridis)、甘草(Licorice)等。多年平均降水量为296.4 mm，大部分集中在7～9月，约占全年降水量60%～70%，并多以暴雨、冰雹等灾害形式出现，蒸发量为1 517.8 mm，气温8.3 ℃，气温日较差21.7 ℃，日照时数3 054 h，>10 ℃有效积温3 146.2 ℃，无霜期150 d，辐射量5 885.8 MJ/m2。

1.2 试验材料

选用中科2号羊草，该品种在宁夏引种成功[20]，2012年5月6日播种，播量15 kg/hm2，行距80 cm。2013年3月20日返青，返青率为98%，5月中旬为孕穗期，7月中旬种子成熟。氮尿素(N≥46.4%)，磷肥用过磷酸钙(P2O5≥44%)，钾肥用硫酸钾(K2O≥50%)。供试土壤颗粒组成为0.05～1.00 mm砂粒含量为63.22%，0.002～0.05 mm粉粒含量为23.34%，<0.002 mm粘粒含量13.44%，属砂壤土。土壤pH 8.06，有机质含量2.81 %，全氮0.49 g/kg，全磷0.52 g/kg，碱解氮18.46 mg/kg，速效磷4.15 mg/kg，速效钾86.51 mg/kg，供试土壤为中有机质、高氮、低磷、中钾的碱性土壤。4月18日灌黄河水1 800 t/hm2，6月3日灌机井水1 800 t/hm2。根据羊草、肥料实际价格和雇工费进行经济效益分析。

1.3 研究方法

1.3.1 试验设计 试验设5个处理，CK (对照，不施钾肥)；K1(K2O 60 kg/hm2)、K2(K2O 120 kg/hm2)、K3(K2O 180 kg/hm2)、K4(K2O 240 kg/hm2)，CK、K1、K2、K3、K4处理均以N 60 kg/hm2、P2O5120 kg/hm2为肥底。采用随机区组设计，3次重复，小区面积7 m×12 m，肥料于2013年4月17日以表面撒施的方法施入土壤，施肥后立即灌水。

1.3.2 样品采集及分析 7月中旬羊草种子成熟时，每小区随机选取1 m×1 m的样方，测量株高、叶长、叶宽、小穗数、小花数、千粒质量、分蘖数、总茎数等指标[21]。刈割第1茬羊草，留茬高度5 cm，收割后称鲜重，鲜草风干称重计算干草产草量，鲜草与干草晾晒比例平均为2.41。

茎基端到植株叶片竖直后的顶端的高度，为株高，每小区5株；取自茎基端起第3片叶测量叶长，每小区5株；取自茎基端起第3片叶，测量1/2叶长处的叶宽，每小区5株；自茎基端向上至第1片旗叶的所有叶片为叶数记录，每小区5株；挖出全株测定主根及匍匐茎上分蘖个数，每小区3株；刈割1 m2数茎秆总数量。

植物样品杀青、风干粉碎，钼锑抗比色法测全磷，原子吸收法测全钾，半微量凯氏定氮法测粗蛋白，索氏脂肪提取器提取法测粗脂肪，瑞典纤维分析仪测粗纤维，干灰化法测粗灰分。烘干法测定水分含量，通过测定茎秆氮磷钾含量计算羊草对氮磷钾的吸收量。

无氮浸出物(%)=100-粗蛋白质-粗脂肪-粗纤维-粗灰分-水分

1.3.3 数据处理 数据分析采用Microsoft Excel 2007制图，SPSS 17.0进行显著性分析。

2 结果与分析

2.1 钾肥对羊草生长及效益的影响

2.1.1 钾肥对羊草营养生长及牧草产量的影响 钾肥有效促进羊草生长，枝叶茂盛(表1)。株高随着钾肥施用量的增加先增加后减小，施用K2O 180 kg/hm2时最高，较对照增高5.1%，其余钾肥水平增高均未达到显著水平；叶长随着钾肥用量的增加显著提高(P<0.05)，较对照增加15.5%～39.3%；叶宽随钾肥用量增加先增加后减小，施用K2O 180 kg/hm2时最宽，为1.13 cm，高出对照48.7%；增施钾肥分蘖数先增加后减少，施K2O 180 kg/hm2时分蘖数高出对照26.6%，其余处理水平增加4.9%～19.5%；增施钾肥总茎数先增多后减少，施用K2O 120 kg/hm2时总茎数最多，高出对照7.2%，各钾肥水平之间差异不显著。钾肥施用有效促进羊草营养生长，施用K2O 180 kg/hm2(K3)效果最佳。

干草产量随着钾肥施用量的增加先增加后减少(图1)，施用K2O 60 kg/hm2和K2O 120 kg/hm2干草产量与对照相比增产幅度较小，分别为1.1%和3.1%；施用K2O 180 kg/hm2时产草量最高，为15 320 kg/hm2，较对照增产6.1%，继续增施钾肥产量下降，施用K2O 240 kg/hm2时产草量为13 965 kg/hm2，较对照减产3.4%，施用钾肥产量差异均未达到显著水平，拟合最优钾肥施用量为K2O 116 kg/hm2。

表1 施用钾肥羊草的生物性状Table1 Effects of potassium fertilizer on leaf of Leymus chinensis

注：表中同列不同小写字母表示差异显著(P<0.05)，下同

钾肥效应方程：y=-0.057 6x2+13.38x+14 288(r=0.771)

图1 施用钾肥羊草的产量Fig.1 Effect of potassium fertilizer on hey yield

注：小写字母表示0.05水平下差异显著，下同

2.1.2 钾肥对羊草生殖生长及种子产量的影响 钾肥有效促进羊草生殖生长(表2)。穗长随着钾肥施用量的增加先增加后减小，施用K2O 180 kg/hm2时最长，为23.7 cm，较对照增加24.1%，继续增施穗长稍有下降；施用钾肥小穗数较对照增加幅度为14.1%～30.6%，施用K2O 180 kg/hm2时最多；小花数随施钾量增加先增加后减少，增幅在6.4%～20.5%，不同施肥水平间差异显著(P<0.05)；施用钾肥显著提高穗粒数，施用K2O 180 kg/hm2时达到208个/穗，高出对照57.6%，其余施肥水平增幅在21.9%～43.2%；千粒质量受钾肥影响效果显著，随施钾量的提高先增加后减小，施用K2O 180 kg/hm2时为2.46 g，高出对照16.1%。钾肥施用有效促进羊草生殖生长，从而增加种子产量，施用K2O 180 kg/hm2效果最佳。

表2 施用钾肥羊草的穗部性状Table2 Effects of potassium fertilizer on ear characters of L.chinensis

种子产量随钾肥施用量的增加先增加后减少(图2)，K2O 180 kg/hm2产量最高，为474 kg/hm2，较对照增产30.9%，达到显著水平(P<0.05)；施用K2O 120 kg/hm2和K2O 60 kg/hm2与对照相比分别增产16.9%、13.5%，增产差异未达到显著水平；施用K2O 240 kg/hm2时种子产量有所降低，钾肥过量施用抑制种子产量的提升，拟合结果为施用K2O 118 kg/hm2时种子产量最高。钾肥效应方程：

y= -0.007 2x2+1.700 2x+349.94(r=0.832)

2.1.3 钾肥对羊草经济效益影响 对照处理经济效益为30 804.4元/hm2，随钾肥用量的增加先增加后减少，随施肥量的不同变化幅度差异较大(表3)，施K2O 180 kg/hm2时效益最好，为34 227元/hm2，较对照增收11.1%；施用K2O 120 kg/hm2和K2O 60 kg/hm2经济效益增收效果差异不显著，分别增收5.1%和4.7%；施用K2O 240 kg/hm2肥料投入增加，干草和种子价值有所下降；适量施用钾肥有助于经济效益的提高，增产增收，最优施钾量为K2O 180 hm2。

表3 不同钾肥处理经济效益分析Table3 Economic analysis on different potassium treatments

注：干草价格为1.25元/kg

图2 施用钾肥羊草的种子产量Fig.2 Effects of potassium fertilizer on seed yield

2.2 钾肥对羊草氮、磷、钾吸收量的影响

2.2.1 钾肥对氮吸收量的影响 氮是植物体内蛋白质、叶绿素、酶等多种重要有机化合物的组分，对产量、品质的提升有重要作用，氮素的吸收反映羊草的生长状况。随着钾肥用量的增加，对照处理氮吸收量为139.7 kg/hm2，氮吸收先增加后减小，增幅明显(图3)，施用K2O 180 kg/hm2时吸氮量最大，为210 kg/hm2，较对照增加50.1%；施用K2O 120 kg/hm2和K2O 240 kg/hm2吸氮量与对照相比分别增加15.1%和8.6%，表明适当施用钾肥有利于提高羊草的吸氮量，施钾量太高也会使吸氮量下降。

图3 施用钾肥羊草的氮吸收量Fig.3 Effect of potassium fertilizer on nitrogen uptake

2.2.2 钾肥对磷吸收量的影响 磷吸收量随着钾肥量的增加先增加后减小，变化幅度较大，对照处理磷吸收量为20.7 kg/hm2(图4)，增加幅度与对照比均达到显著水平(P<0.05)。施用K2O 180 kg/hm2时吸磷量最大，达到30.2 kg/hm2，较对照增加45.9%，施用K2O 60 kg/hm2和K2O 240 kg/hm2吸磷量较对照增加幅度差异不显著，分别高出对照7.2%和7.3%。

图4 施用钾肥羊草的磷吸收量Fig.4 Effect of potassium fertilizer on phosphorus uptake

2.2.3 钾肥对钾吸收量的影响 施用钾肥显著促进羊草对钾素的吸收(图5)，吸钾量随钾肥用量的增加先增加后减小，增加减小幅度均一，对照处理钾吸收量为290.5 kg/hm2，施用K2O 120 kg/hm2时最大，为383 kg/hm2，高出对照32.1%；施用K2O 60 kg/hm2和施用K2O 180 kg/hm2、K2O 240 kg/hm2吸钾量较对照显著提高，三者之间差异不显著。畜牧业对牧草含钾量要求为1.1%[22]，施用钾肥茎叶全钾含量在2.4%～2.6%。

2.3 钾肥对羊草营养价值的影响

随钾肥施用量的增加粗蛋白先增加后减少，施用K2O 180 kg/hm2时最高，为8.57%，高出对照2.53%，其余施钾水平增加0.11%～0.75%；粗纤维含量过高造成羊草消化率降低，影响其他养分的消化吸收，粗纤维含量随钾肥施用量的增加先减小后增加，差异未达到显著水平，施用K2O 180 kg/hm2时最低，为30.77%，较对照降低了3.20%；粗脂肪含量随钾肥用量变化趋势与粗蛋白相同，增加0.56%～0.91%，施用K2O 180 kg/hm2时最高，为3.13%；灰分随着施钾量的增加而增加，施用K2O 180 kg/hm2时最高，为7.14%，高出对照0.74%；无氮浸出物随施钾量的不同差异不显著，施用K2O 120 kg/hm2时最低，为42.53%，较对照降低了0.60%。因此，试验条件下钾肥显著增加羊草粗蛋白、粗脂肪和灰分含量，降低粗纤维和无氮浸出物含量，提高羊草营养价值，施用K2O 180 kg/hm2时营养价值最好。

图5 施用钾肥羊草的钾吸收量Fig.5 Effect of potassium fertilizer on potassium uptake

表4 施用钾肥羊草的饲用营养价值Tab.4 Effect of potassium fertilizer on forage nutritional value of L.chinensis %

3 讨论与结论

3.1 钾肥对羊草干草及种子产量影响

大安市天然草原羊草常年干草产量为1 125～1 500 kg/hm2[21，22]，结果表明：在人工种植羊草地单施氮磷肥，产草量为14 450 kg/hm2，说明施肥有利于产草量的大幅提升。施用K2O 180 kg/hm2时产草量为15 320 kg/hm2，较对照增加6.0%，其余施钾水平增加为1.1%～3.1%，差异不显著，近年研究发现，钾肥在黑麦草上增产不显著。钾肥施用显著提高种子产量，施用K2O 180 kg/hm2时产量高出对照30.9%，与钾肥在向日葵、红花、甜荞麦上研究结果一致[23-26]；施用钾肥有效促进羊草营养生长和生殖生长，对穗部性状影响较大，在羊草草原研究上发现钾肥显著提高穗粒数，此次研究发现类似结果，穗粒数最高达到208.7粒。适量钾肥投入有助于提高经济效益，施用K2O 180 kg/hm2时效益最好，为34 227元/hm2，较对照增收11.1%。

3.2 钾肥对羊草氮、磷、钾吸收量影响

钾肥施用促进羊草对氮、磷、钾的吸收，随着钾肥用量的增加，氮、磷、钾吸收量均呈先增加后减小趋势；施用K2O 180 kg/hm2吸氮量和吸磷量最大，较对照分别增加50.1%和45.9%，施用K2O 120 kg/hm2吸钾量最大，不同施用水平吸钾量增加达14.5%～32.1%。林明月等[22]发现，在喀斯特地区增施钾肥有利于提高牧草钾含量，对氮磷含量没有显著影响，其试验田土壤碱解氮为92.87 mg/kg，有效磷为19.28 mg/kg，研究土壤有效氮、磷含量较低，分别为18.46 mg/kg、4.15 mg/kg，施用钾肥促进氮磷养分的利用，因而羊草对氮磷的吸收效果有所增强。单施氮磷条件下羊草茎叶氮、磷、钾含量分别为0.97%，0.14%和2.01%，配施钾肥全氮含量增幅为0.01%～0.40%，全磷含量增幅为0.01%～0.06%，全钾含量增幅为0.37%～0.56%，较好的满足牲畜所需。

3.3 钾肥对羊草营养价值的影响

粗蛋白含量随着羊草生长期的延长呈下降趋势，粗纤维含量升高，孙海霞等[27]在松嫩平原农牧交错区研究发现，羊草初花期粗蛋白为10.53%，成熟期仅为5.45%，试验选用成熟期样品，施用K2O 180 kg/hm2时粗蛋白含量为8.57%，中科2号羊草新品种实现了产草量、种子产量和粗蛋白含量的协同提高[28]。

钾肥对提高羊草种子产量效果优于干草产量，育种过程建议施用K2O 180 kg/hm2的钾肥；钾肥对氮磷的吸收有明显的促进作用，且显著增加羊草粗蛋白、粗脂肪和灰分含量，降低粗纤维和无氮浸出物含量，提高羊草营养价值，施用K2O 180 kg/hm2时品质最优。

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Effect of potassium fertilization on the yield,quality and nutrients uptake ofLeymuschinensis

DONG Xiao-bing1,HAO Ming-de2,XIAO Qing-hong3,WU Kun-yue3,LIU Gong-she4

(1.ResourcesandEnvironmentCollegeofNorthwestA&FUniversity,Yangling712100,China；2.InstituteofSoilandWaterConservationofNorthwestA&FUniversity,Yangling712100,China；3.NingxiaAgriculturalComprehensiveDevelopmentOffice,Yinchuan750000,China；4.KeyLaboratoryofNorthResourcePlant,ChineseAcademyofSciences,Beijing100093,China)

The effect of different potassum fertilization treatments on the hay yield,quality,seed yield and nutrient uptake ofLeymuschinensiscv.Zhongke No.2 was studied in Yanchi County of Ningxia Hui Autonomous Region.The results showed that the hey yield and seed yield were significantly increased by potassium fertilization.The hey yield and the seed yield were the highest (15 320 kg/ha and 474 kg/ha) while the fertilizing rate was 180 kg K2O/ha,which were increased by 6.1% and 30.9% respectively compare to the control.Potassium fertilizer could effectively promote absorption of nitrogen,phosphorus and potassium.The nitrogen and phosphorus absorption reached the maximum while the fertilizing rate was 180 kg K2O/ha,increased by 50.1% and 45.9% compared to the control.Potassium absorption reached the maximum while the fertilizing rate was 120 kg K2O/ha,increased by 32.1% compared to the control.Potassium could effectively increase the contents of crude protein,crude fat and ash,and lower the contents of crude fiber and nitrogen-free extractum.The nutritional value was the best while the fertilizing rate was 180 kg K2O/ha,and the economic efficiency was increased by 11.1%.

Leymuschinensis;grass yield;nutrient uptake;quality;potassium

2014-07-21；

2014-10-13

国家重大基础研究“973”项目(2014CB138704)；国家科技支撑计划重大项目(2011BAD31B01)；宁夏农业综合开发土地治理科技推广项目[NTKJ-2013-03(1)]资助

董晓兵(1986-)，男，河南平顶山人，硕士，主要从事土壤水肥调控研究。 E-mail：xiaobingdong1022@163.com 郝明德为通讯作者。

S 147.2

A

1009-5500(2015)01-0020-07