配方施肥对苜蓿茎叶比和鲜干比的影响

李星月，孟凯，肖燕子，韩亚琼，富海江，米福贵

(内蒙古农业大学生态环境学院，内蒙古呼和浩特 010019)



配方施肥对苜蓿茎叶比和鲜干比的影响

李星月，孟凯，肖燕子，韩亚琼，富海江，米福贵*

(内蒙古农业大学生态环境学院，内蒙古呼和浩特 010019)

采用“3414”最优设计试验方案，在土默特左旗地区研究了施肥对中苜2号(紫花苜蓿)品种茎叶比和干鲜比的影响。结果表明，14个处理组合中，P2K2N0是试验获得茎叶比最小的组合，为1.236，P2K3N2是实验获得干鲜比最大的组合，为0.354；苜蓿的茎叶比随着氮肥的添加而增大，较高水平施氮量显著提高苜蓿茎叶比(P<0.05)，氮肥对苜蓿干鲜比没有显著影响；单施磷肥能够显著降低苜蓿茎叶比(P<0.05)，对其干鲜比没有显著影响；钾肥对苜蓿茎叶比的变化作用不明显，但过量钾肥可以提高苜蓿干鲜比；氮钾肥混施能显著改变苜蓿茎叶比(P<0.05)，磷钾肥混施能显著改变苜蓿干鲜比(P<0.05)。因此，今后在土默特左旗地区种植苜蓿应不施或少施氮肥，适量增加磷肥和钾肥。

中苜2号；茎叶比；干鲜比

紫花苜蓿(MedicagosativaL.)简称苜蓿，苜蓿作为世界上分布最广、最古老的豆科牧草，有“牧草之王”的美誉，因其具有耐寒、耐旱、耐盐碱、耐瘠薄、适应性强、产量高、品质优、耐刈割、持久性好、能够改善羊肉品质和乳品质的等优点，已成为我国重要的优质饲草和植物性蛋白饲料的主要来源，具有不可替代的战略性地位。随着我国以奶牛业为主的畜牧业的迅猛发展，对优质饲草尤其是苜蓿的需求量将会越来越大，但我国苜蓿的产量与品质不能满足市场需求〔1-4〕。施肥作为一种有效的措施，可以有效的提高苜蓿产量、改善苜蓿生态特性及营养品质，从而提高苜蓿种植的效益〔5-6〕。关于苜蓿施肥，国内外学者从单施氮磷钾肥、化肥配施和微肥添加等方面对苜蓿的产量、品质和生长性能等方面做了深入的研究，并取得了一系列的成果和进展〔5，7-11〕。牧草生产过程中，苜蓿是以收获茎叶为主的“营养体”牧草，而叶子中蛋白质含量远高于茎，适口性也好于茎。因此，茎叶比是衡量苜蓿品质的重要指标〔12〕，茎叶比大，植株的纤维素和木质素含量高，影响适口性；茎叶比小，植株营养成分含量高，增加植株的利用效益。干鲜比是指干草质量与鲜草质量的比例，它能反映牧草的干物质积累程度和利用价值〔13〕。有研究显示苜蓿的干鲜比与其品质呈负相关，干鲜比越低的苜蓿其蛋白质的含量就越高、适口性就越好〔14〕。但目前对于苜蓿配方施肥条件下茎叶比与鲜干比的研究相对较少，且涉及不深，仅对茎叶比和鲜干比进行了初步的分析〔15-16〕。基于此，本研究通过“3414”田间施肥试验对氮、磷、钾肥单因素及其两两一级交互作用、二级交互作用对苜蓿茎叶比和干鲜比的影响以及苜蓿干鲜比、茎叶比、茎含水率和叶含水率之间的相关性进行了深入分析，为生产优质苜蓿、提高经济效益及减少施肥对环境的负面影响提供科学依据和理论基础。

1 材料与方法

1.1 试验区自然概况

试验地位于土默特左旗沟子板蒙草抗旱苜蓿试验基地(北纬40°26′到40°56′，东经110°47′到110°48′)。气候类型为温带大陆性季风气候，无霜期118～128d，年均气温3.3℃，年极端最高气温32.1℃，年极端最低气温-32.6℃，境内空气较为湿润，年相对湿度50%～57%。春季，气温升高，土壤解冻，青草露头，播种开始；夏季，雨季开始，气温高，多雷雨、山洪、冰雹；秋季，牧草变黄，“三秋大忙”，天气渐凉；冬季约在(11月-翌年2月)，冬季开始，土壤冻结，树叶完全脱落。平均降水量为379.4mm，全年降水日约为50d，春季平均降水量在48.7mm，夏季为247.5mm，秋季为67.8mm，冬季为15.4mm。蒸发量平均为1851.7mm，蒸发量大于降水量，约是降水量的5倍。土壤以栗褐土为主，盐土、沼泽土、栗钙土和灰褐土零星分布。试验地的土壤状况如表1。

表1 土壤养分测定结果

1.2 试验材料

供试材料为金河农业公司提供紫花苜蓿品种中苜2号。氮肥为陕化化肥股份有限公司生产的尿素(有效N≥46%)；磷肥为宁夏鲁西化工化肥有限公司生产的过磷酸钙(有效P≥16%)；钾肥为上海嘉吉化肥集团国际有限公司生产的硫酸钾(有效K≥41%)。

1.3 试验设计

按农业部《测土配方施肥技术规范(试行)》中推荐采用“3414”实肥方案设计(表2)。“3414”是指氮、磷、钾3个因素，4个水平,共14个处理，四次重复，共56个小区，各处理随机排列，小区面积为20m2(5m×4m)。

表2 “3414”施肥试验设计

Note:Mean of fertilization level, 0-no fertilizer, 2-optimal fertilizer,1-2level*0.5(lowerfertilizer),3-2level*1.5(higher fertilizer).

1.4 试验方法

2014年7月12日播种，将化肥作为基肥一次性施入，考虑到化肥为速效肥，2015年4月返青时施入设计用量的50%，每茬苜蓿初花期时，在每个小区各选取10株长势相当的苜蓿单株，齐地面刈割，进行茎叶分离，分别称量茎、叶鲜重(总鲜重是二者相加之和)，带回实验室，105℃杀青1h，之后65℃下烘48h至恒重(总干重是二者相加之和)。并计算苜蓿干鲜比、茎叶比、茎含水率和叶含水率。

干鲜比(DFR)=苜蓿干重(kg)/苜蓿鲜重(kg)×100%

茎叶比(SLR)=茎干重(kg)/叶干重(kg)×100%

茎含水率(SWR)=(茎鲜重(kg)-茎干重(kg))/茎鲜重(kg)×100%

叶含水率(LWR)=(叶鲜重(kg)-叶干重(kg))/叶鲜重(kg)×100%

1.5 数据分析

使用Microsoft Office Excel 2010对数据进行初步分析和作图。运用SAS 9.0(SAS Institute Inc.,2002,Cary,NC)软件对7月份不同处理下苜蓿茎叶比、干鲜比进行方差分析；对苜蓿茎叶比、干鲜比、茎含水率、叶含水率进行相关分析。

2 结果与分析

2.1 单肥对苜蓿茎叶比、干鲜比的影响

2.1.1 氮肥对苜蓿茎叶比、干鲜比的影响

当K肥和P肥为2水平时，不同N肥水平下苜蓿的茎叶比和干鲜比不同(图1)，茎叶比表现为处理8(1.236)<处理10(1.495)、处理6(1.522)，即不施氮肥茎叶比最小，氮肥施加水平为2和3时，茎叶比显著大于对照(P<0.05)。干鲜比表现为氮肥为2水平时干鲜比最大(0.312)，但与其他处理没有显著差异(P>0.05)。

图1 不同氮肥水平下茎叶比与干鲜比

Note: Different letters means significant differences of different treatment, the same as below.

2.1.2 磷肥对苜蓿茎叶比、干鲜比的影响

当K肥和N肥为2水平，不同P肥水平下苜蓿的茎叶比和干鲜比不同(图2)，茎叶比表现为处理3(1.361)、处理6(1.522)、处理11(1.647)<处理2(1.677)，即磷肥水平为0时，茎叶比最大，显著高于1、2、3水平(P<0.05)，表明施加磷肥可以降低茎叶比。干鲜比表现为磷肥水平为2时，干鲜比最大，但与其他水平没有显著差异(P>0.05)，表明干鲜比随着磷肥的增加先增大后减少。

图2 不同磷肥水平下茎叶比与干鲜比

2.1.3 钾肥对苜蓿茎叶比、干鲜比的影响

当P肥和N肥为2水平，不同K肥水平下苜蓿的茎叶比和干鲜比不同(图3)，茎叶比表现为钾肥水平为0时，茎叶比最小(1.469)，钾肥水平为1时，茎叶比最大(1.645)，但四个处理间差异不显著(P>0.05)。干鲜比为处理5(0.320)<处理7(0.354)处，即钾肥水平为1时，干鲜比最小，钾肥水平为3时，干鲜比最大，显著高于1水平(P<0.05)。

图3 不同钾肥水平下茎叶比与干鲜比

2.2 两两互作对苜蓿茎叶比、干鲜比的影响

2.2.1 氮肥和磷肥互作对苜蓿茎叶比、干鲜比的影响

钾肥固定为2水平时，对氮肥与磷肥互作效应进行分析，茎叶比从小到大的顺序表现为处理8(N0P2)、处理9(N1P2)、处理10(N3P2)、处理6(N2P2)、处理3(N2P1)、处理11(N2P3)、处理2(N2P0)、处理13(N1P1)(图4)，其中不施氮肥处理(处理8)的茎叶比显著小于除处理9外的其他氮肥磷肥互作的处理(P<0.05)，当氮肥和磷肥添加水平均为1时，茎叶比最大；干鲜比从小到大的顺序表现为处理3(P1N2)、处理2(P0N2)、处理13(P1N1)、处理9(P2N1)、处理8(P2N0)、处理10(P2N3)、处理11(P3N2)、处理6(P2N2)，但各处理之间无显著差异(P>0.05)。

图4 氮肥和磷肥不同水平互作下茎叶比与干鲜比

2.2.2 氮肥和钾肥互作对苜蓿茎叶比、干鲜比的影响

磷肥固定为2水平时，对氮肥与钾肥互作效应进行分析，茎叶比从小到大的顺序表现为处理8(N0K2)、处理9(N1K2)、处理4(N2K0)、处理10(N3K2)、处理6(N2K2)、处理7(N2K3)、处理5(N2K1)、处理14(N1K1)(图5)，氮肥水平为0，茎叶比最小，显著小于处理4和9之外的其他氮肥磷肥互作处理(P<0.05)；干鲜比沉甸甸的顺序表现为处理14(N1K1)、处理5(N2K1)、处理9(N1K2)、处理8(N0K2)、处理10(N3K2)、处理6(N2K2)、处理4(N2K0)、处理7(N2K3)，其中处理7显著大于处理10，但与其他的氮肥磷肥互作处理均无显著性差异(P>0.05)。

图5 氮肥和钾肥不同互作水平下茎叶比与干鲜比

2.2.3 磷肥和钾肥互作对苜蓿茎叶比、干鲜比的影响

氮肥固定为2水平时，对磷肥与钾肥互作效应进行分析，茎叶比从小到大的顺序表现为处理4(P2K0)、处理6(P2K2)、处理12(P1K1)、处理7(P2K3)、处理3(P1K2)、处理5(P2K1)、处理11(P3K2)、处理2(P0K2)(图6)，但各处理间无显著差异(P>0.05)；干鲜比从小到大的顺序表现为处理3(P1K2)、处理2(P0K2)、处理5(P2K1)、处理12(P1K1)、处理11(P3K2)、处理6(P2K2)、处理4(P2K0)、处理7(P2K3)，处理6和7显著大于处理3(P<0.05)，但与其他水平的磷肥钾肥互作处理间无显著差异(P>0.05)。

图6 磷肥和钾肥不同互作水平下茎叶比与干鲜比

2.3 氮、磷、钾肥对苜蓿茎叶比、干鲜比的影响

对不同施肥水平下苜蓿的茎叶比和干鲜比进行GLM方差分析(表3)，可以看出，单施氮肥和磷肥均可以显著改变苜蓿的茎叶比(P<0.05)，但对苜蓿干鲜比没有显著影响(P>0.05)，单施钾肥对苜蓿的干鲜比和茎叶比都没有显著影响(P>0.05)；氮肥钾肥混施能显著改变苜蓿茎叶比(P<0.05)，磷肥钾肥混施能显著改变苜蓿干鲜比(P<0.05)。

表3 氮、磷、钾肥不同互作水平对苜蓿茎叶比和干鲜比影响的方差分析

Note:*significant at p<0.05.

3 讨论

通过对多年生紫花苜蓿品种——中苜2号茎叶比和干鲜比的研究发现，和不施氮肥相比，施氮肥提高了苜蓿的茎叶比，与Collins和Knapp等〔17-18〕认为的施氮肥对苜蓿没有作用，甚至产生副作用的研究结果一致，他们认为苜蓿本身具有固氮作用，施加氮肥会导致氮过量，起到抑制作用。本研究中，施氮肥对苜蓿茎叶比的影响只表现为增加，没有出现降低茎叶比的现象。

研究发现随着施氮量的增加，干鲜比呈现先减小后增大的波动趋势，表明适量的氮肥会对苜蓿产生正效应，而少量或过量的氮肥则会带来负效应。这可能是因为苜蓿本身具有固氮功能，生长过程中不需要太多的氮肥，如果氮肥添加过多，苜蓿将丧失固氮功能。因此，在苜蓿种植过程中是否需要施氮肥和施多少氮肥一直存在争议。李美〔19〕的研究表明，中等水平施氮肥对苜蓿和土壤都有利，氮是蛋白质的主要成分，是细胞质、细胞核和酶的组成成分，苜蓿在进入孕蕾期后固氮能力下降，则需要一定的氮肥，中等水平的氮也可以确保植株更好的吸收利用。

研究发现，施磷肥显著降低苜蓿茎叶比，但随着磷肥施量的增加，苜蓿茎叶比表现为增加的趋势，可以看出磷肥对紫花苜蓿茎叶比产生正效应，这与张杰〔13〕和马孝慧〔20〕研究的磷肥会降低茎叶比的结论基本吻合。同时，磷肥对紫花苜蓿的干鲜比也产生负效应，张杰〔21〕的研究也得初相似的结果，单施氮、磷肥能显著增加叶面积，从而降低茎叶比的研究结果相一致。钾肥对紫花苜蓿的茎叶比没有显著性的影响，但是过量的钾肥增加了苜蓿干鲜比，这与前人研究钾肥对苜蓿具有很多积极作用的观点相吻合〔22〕。氮肥水平为0、磷肥水平为2与氮肥水平为0、钾肥水平为2与作磷肥水平为2、钾肥水平为0配施的茎叶比最小，从而可推出光合作用强、积累的干物质多、品质佳、产量多，表明氮、磷、钾肥之间的两两互作皆表现出协同作用，与贾珺等〔23〕认为的氮磷配施可以降低茎叶比的研究结果相一致。氮肥水平为0、磷肥水平为2、钾肥水平为2时，苜蓿茎叶比最小，氮肥水平为1、磷肥水平为1、钾肥水平为2时，茎叶比最大。氮肥水平为2、磷肥水平为1、钾肥水平为2时，苜蓿的干鲜比最小，氮肥水平为2、磷肥水平为2、钾肥水平为3时，干鲜比最大，这与氮磷钾配合时，磷肥起主导作用相一致〔24〕。

表4 苜蓿初花期性状相关系数

茎叶比、干鲜比、茎含水率和叶含水率之间的相关性可反映出两个性状间的密切程度及其相关的性质。对苜蓿初花期干鲜比与茎叶比、叶含水率和茎含水率相关系数(表4)进行分析，可知苜蓿干鲜比与茎叶比呈正相关，其相关系数达到极显著水平(P<0.01)，与张杰等〔13〕对苜蓿的研究结论相一致。苜蓿干鲜比与茎含水率、叶含水率之间呈负相关关系，相关系数达到极显著水平(P<0.01)；茎叶比与茎含水率之间呈极显著负相关关系(P<0.01)，但叶含水率之间相关关系不明显，说明茎含水率对苜蓿的茎叶比和干鲜比影响较大。因此，如何降低茎含水率，可以作为今后苜蓿施肥研究的一个关键。

4 结论

4.1 14个处理组合中，P2K2N0是茎叶比最小的组合，P2K3N2是干鲜比最大的组合。

4.2 苜蓿的茎叶比随着氮肥的施量的增加而增大，较高水平施氮量能够显著减小苜蓿茎叶比(P<0.05)，单施磷肥能够显著减少苜蓿茎叶比(P<0.05)，钾肥对苜蓿茎叶比的变化作用不明显，过量钾肥可以增加苜蓿干鲜比。

4.3 相关分析表明，苜蓿干鲜比与茎叶比呈极显著正相关关系(P<0.01)，与茎含水率、叶含水率呈极显著负相关关系(P<0.01)，茎叶比与茎含水率之间也呈极显著负相关关系(P<0.01)，但叶含水率之间相关关系不明显。

4.4 土默特左旗地区种植苜蓿应不施或少施氮肥，适量增加磷肥和钾肥。

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The Effect of Fertilizing with Formula on stem leaf ratio and ratio of dry-and-wet weight of alfalfa

LI Xing-yue, Xiao Yan-zi, Meng-Kai, Mi-Fugui*

(1.College of Ecology and Environmental Science, Inner Mongolia Agricultural University, Hohhot,010019 )

The study was conducted in Tumotezuoqi,Inner Mongolia, the effect of fertilization on stem/leaf ratio (SLR) and dry/fresh ratio (DFR) of alfalfa zhongmu No.2 (MedicagosativaL) were tested by the theory of 3414 regression optimum design. The results showed that the treatment of P2K2N0had the lower SLR, which is1.236， and the treatment of P2K3N2hadthe higher DFR，which is 0.354;With the increase of N fertilizer, the SLR of alfalfa was increased, high N application can significantly increasethe SLR of alfalfa(P<0.05);P fertilizer decreased the SLR significantly(P<0.05) but no effect on DFR; And K fertilizer has no significant effect on SLR,but superfluousP can increase DWR of alfalfa;Nfertilizer mixed with K fertilizer can dramaticallychange the SLR of alfalfa(P<0.05), the same as the P fertilizer mixed with K fertilizer to the DFR of alfalfa.So, no or less N, and right amount increase P and K should be addition on planting alfalfa in Tumotezuoqi, Inner Mongolia.

Zhongmu No.2； Stem/leaf ratio； GW/DW ratio

2015-11-20

内蒙古自然科学基金“华北驼绒藜的拓植能力及生态建植的研究”200508010612

冯玉科(1989-),男,吉林省延吉市人,硕士研究生,从事植物学研究。

张力君(1957-)，男，教授，从事植物生理生态学研究，E-mail:zhanglijunyep@163.com

Q945.3

A

2095—5952(2015)04—0008—32