草地施肥研究及存在问题分析

白玉婷，卫智军，刘文亭，张 爽，王天乐，肖嘉圃

(内蒙古农业大学，内蒙古呼和浩特 010018)



草地施肥研究及存在问题分析

白玉婷，卫智军*，刘文亭，张 爽，王天乐，肖嘉圃

(内蒙古农业大学，内蒙古呼和浩特 010018)

通过对我国草地进行施肥改良的综合研究分析,综述了牧草施肥的研究概况,主要内容包括牧草施肥的种类与作用。研究表明,氮、磷、钾及中微量元素肥料合理施用对牧草的产量和品质会产生明显的促进作用。同时对我国当前牧草施肥存在的问题进行了分析，最后展望了牧草施肥的发展方向。

草地；施肥；效果；采取措施

中国是草地资源非常丰富的国家，4亿多公顷草地占国土面积的40%，占世界草地总面积的13%，居世界第2位，其中牧区草地有3.1亿hm2。由于我国长期以来对草地资源采取粗放经营的方式，重利用、轻建设、轻管理，草地过牧超载，乱开滥垦、破坏严重。草地建设缺乏统一规划管理，投入少，草地退化、沙化、碱化面积日益发展，生产力不断下降的问题。草地退化加剧了草地生态环境的恶化，使得草地生态系统难以可持续利用。退化草地恢复的首要条件是排除施加给草地的超负荷和压力，使之降低到草地生态系统恢复功能的阈限，或施加行之有效的农业技术措施使其恢复和重建〔1〕。施肥是改良草地并获得高产的有效方式，通过施肥措施以改变土壤的物理性质，提高草地生态系统生产力〔2-3〕。本文是在几年研究和对近年来草地施肥种类及效果等进行归纳总结的基础上，对我国牧草施肥存在的问题进行了分析，以期为草地的科学施肥提供依据。

1 草地施肥种类及作用

1.1 有机肥料

有机肥料是我国重要的肥料资源，它在改善土壤理化性质、增强土壤肥力、改善作物品质及提高作物产量和品质等方面都具有极为重要的作用。有机肥种类很多，其中最大项是畜禽粪尿与作物秸秆，还有绿肥、饼粕、草木灰、污泥、熏土、海肥等等。秸秆与畜禽粪尿除少量用于燃料与工业原料外，大部分可用于有机肥。研究表明〔4〕，有机肥料的施用不仅能够持久的发挥其肥效，还能显著改善土壤的理化性状。

1.2 氮肥

氮在植物体内所占分量不大一般只占干重的1%-3%，但却是构成蛋白质的重要组合部分，所以氮又称为生命元素。施氮肥样地土壤氮素矿化作用大都高于未施氮肥样地〔5-7〕。施用氮肥，可促进土壤原来有机氮的分解和释放，称为正激发效应〔8〕。豆科牧草可以利用自身的根瘤菌来固氮以满足生长发育的需要，因而种植中常不需要施入氮肥，但在单播豆科牧草生长初期或豆禾混播放牧草地可少施或不施氮肥。禾本科牧草没有固氮能力，完全依靠其根系从土壤中吸收来维持它们生长发育所需要的氮素，故高产中常需要施入氮肥。氮肥能刺激植物的生长，尤能促进分蘖及枝叶发生，因禾草、莎草需氮素多，所以氮素对禾草、莎草生长高度和干草产量影响明显〔9〕。施氮可以明显提高种子的活力和质量，获得较高的生长速度，有效地促进分蘖，从而提高牧草产量。同时还可改善牧草的品质，使其质嫩、叶片多、蛋白质含量高、适口性好,提高其饲用价值。Shen等〔10〕研究发现，施用氮肥增加了土壤微生物量氮含量。在较低的施氮水平时，随氮肥用量的增加，产量逐渐增加，超过一定用量时，产量不再增加反而下降。

1.3 磷肥

磷是植物细胞原生质和细胞核的重要组成部分，磷的缺乏会影响植物体生命代谢活动，进而影响牧草生产。磷对提高抗病性、抗寒性和抗旱性也有良好作用。在豆科植物中，磷能促进根瘤的发育，提高根瘤的固氮能力。禾本科牧草缺磷时分蘖迟或不分蘖，开花成熟延迟，成穗率低，耐储藏性差。磷能促进同化作用产物在植物体内运输，刺激根系生长。增施磷肥不仅可以显著增加苜蓿对磷的吸收，而且能不同程度地促进苜蓿对钾和钙的吸收。由于磷肥施入土壤后基本没有挥发损失，淋失也相对较少，所以土壤磷素的长期盈余或亏缺必然决定土壤磷素的消长趋向〔11〕。英国洛桑〔12〕试验站的三组长期试验发现农田土壤磷平衡，肥料投入磷量减去作物带出磷量的盈亏值几乎与土壤有效磷测定值或其增减量呈直线相关。车敦仁等〔13-14〕的研究表明，随着施磷量的增加，产草量也提高。但戴国荣〔15〕在铁卜加的试验表明，以磷肥作种肥一次施入，施磷量(P2O5)150kg/hm2时5年的平均产量略低于施磷量为75kg/hm2时,这是否因为磷用量增加到一定数量时，也产生负效应，尚有待进一步研究。

1.4 钾肥

与氮和磷不同，钾不参与有机物的组成，它主要处于植物体内各种生化反应中酶的活化剂而起作用。钾是作物生长必需的大量元素之一，它在改善作物品质，提高产量和抗逆性中起着重要作用。钾可促成蛋白质的合成，是豆科牧草中第二位重要元素。钾肥施用量取决于草地生产力，由于禾本科牧草从土壤中吸收钾的能力通常比豆科牧草强，所以禾豆混播草地更需增施钾肥〔16〕。影响钾肥肥效的因素不少，如土壤钾素的供应水平，氮磷肥的配合与生产水平、耕作制度、作物种类、气候条件、钾肥品质和施用技术等。施用钾肥还可明显提高牧草对蚜虫的抵抗能力，但过量施用钾肥则对牧草的出苗产生抑制作用。

1.5 中微量元素肥料

土壤是植物所需的微量元素的主要来源，土壤中微量元素的供给水平直接关系到农作物的生长发育。随着作物产量的提高，土壤中微量元素的消耗也随之增加，微量元素肥料的应用已引起重视。土壤中的微量元素含量受到诸多因素的影响，最主要的影响因素为成土母质。气候(万洪富和钟继洪，1998)〔17〕、地形(董杰等，2006)〔18〕、人类活动(王祖伟等，2002)〔19〕等也是影响土壤中微量元素含量的重要因素。由于草地长期施用微量元素肥料，促进了作物地上部分和根系的生长，增加了还田部分的生物量，为土壤提供了较多的活性有机物质，其土壤有机质含量有所提高〔20〕。朱大鸣等〔21〕研究表明，合理使用中微量元素肥料有显著增产作用、用量少、见效快，具有显著经济效益。

2 草地施肥效果

2.1 施肥对群落特征的影响

施肥对群落结构的影响主要表现在植物的盖度、高度、密度和群落多样性等方面。在宁夏云雾山草原自然保护区研究表明，中肥区和高肥区由于肥量充足和建群种适宜周围的生态环境，生长旺盛，竞争力极强，并缩短了群落的演替阶段，改变了群落的结构。张杰琦〔22〕在氮素添加对高寒草甸的研究表明施氮肥增加了植物群落植被的高度和盖度。有研究表明，干旱地区“甘农3号”紫花苜蓿在具备灌溉条件下，种植当年施肥可显著提高产量、株高和再生速度〔23〕。

施肥对群落多样性变化主要指在不同调控策略下的植物物种多样性指数、丰富度指数和均匀度指数的变化。张大勇〔24〕研究表明，对被施肥群落来说，其物种库大小将显著下降。李晓刚〔25〕对高寒草甸草原施肥试验研究表明，施肥对其物种多样性有显著降低作用。在甘南退化高寒草甸研究中，物种多样性随着施肥增加而降低，不同施肥梯度都减少了高寒草甸物种多样性。JosephM.等〔26〕对潘诺尼亚黄土草地的施肥试验表明，与未施肥相比，多样性指数和物种丰富度增加1.5倍，可能是因为极度干旱的气候使物种有显著的再生潜力。

2.2 施肥对产量的影响

在内蒙古多伦县干沟乡施肥试验结果表明：与不施肥比较，牧草种类增多，产量增大，种群结构改善，特别是在表施控释肥的处理中出现了标志退化草地恢复进程的羊草〔27〕。在黑龙江省富裕县退化草地研究表明，化肥与有机肥配施处理的干草产量增加最多，干草产量达4500kg/hm2，为不施肥的4.9倍，施肥后植被盖度增加〔28〕。刘晓静〔23〕在施肥及刈割对干旱地区的研究中表明，施肥第2年紫花苜蓿产量显著高于第1年。Feigenbaun〔29〕等研究发现在早春第一次刈割后施肥能显著增加苜蓿产量。车敦仁〔30〕在青海玉树高寒地区的研究报道，播种当年的苜蓿施肥，不仅促进了生长，而且还使越冬率提高到77.6%。有研究表明〔31〕，在一定的施肥浓度内,其鲜草产量与施肥量成正相关。

2.3 施肥对牧草营养成分的影响

随施氮量的增加，植株全氮、蛋白氮、非蛋白氮、粗蛋白、纯蛋白质、氨基酸、硝态氮含量增加。施氮使饲草叶多质嫩，蛋白质含量高，纤维素含量低，适口性好。已有研究表明〔32〕，施用氮肥可以增加鸭茅类胡萝卜素、叶绿素、维生素、粗蛋白汁水及可消化能含量。追施氮肥能显著提高黑麦草茎叶中粗蛋白含量，且随氮肥用量的增加而递增。植株粗蛋白含量是评定牧草品质的主要指标之一，植株粗蛋白含量在不同氮肥水平间差异显著，显著高于对照区〔33〕。施肥量对草地粗蛋白总收获量的影响也达到极显著水平，但不同牧草品种对肥料的反应不同〔34〕。苏亚丽研究表明粗蛋白和干物质含量随着氮肥和磷肥用量的增加而升高，但随着灌水量的增加而降低。随着氮肥、磷肥用量和灌水量的增加，粗纤维含量降低，粗脂肪含量升高，粗灰分含量随着氮肥用量和灌水量的增加而升高，随着磷肥用量的增加。施肥也能增加紫花苜蓿粗蛋白含量，降低中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量。

2.4 施肥对土壤的影响

施肥制度不同，土壤微生物种群、数量和活性不同，导致土壤生物肥力不同，而这种差异又会对土壤结构、肥力和生产力产生重要影响。Shen等〔11〕研究发现，施用氮肥增加了土壤微生物量氮含量。李东坡等〔35〕研究表明，黑土长期NPK处理，土壤微生物量磷含量高于不施肥处理，而土壤微生物量氮含量与不施肥处理的差异很小〔36〕。McGill等〔37〕结果表明，连续50年NPKS处理，土壤微生物量氮与不施肥处理没有显著差异。

有关研究还表明，对内蒙古高原的荒漠化草原的施肥作用没有明显增加土壤呼吸〔38〕。对内蒙古3种不同类型的草地进行施肥处理后抑制了土壤呼吸、氮的矿化，减少了微生物氮含量，这种抑制作用在长期的氮施肥试验中表现更为明显〔39〕。

大量施用氮肥显著降低了土壤线虫总数和不同营养类群的数量，而施磷肥对线虫总数影响并不显著。相反，施磷肥和少量氮肥却提高了食细菌线虫的数量和比例〔40〕。豆科牧草单播草地或者豆科、禾本科牧草混播草地，由于豆科牧草根部的根瘤菌能固定大气中的氮，可显著地改善土壤结构，提高土壤肥力〔40〕。

3 草地施肥存在问题

3.1 肥料利用率较低

朱兆良〔41〕总结了中国782个田间试验得出氮肥在田间实验中的利用率在28%～41%之间。磷肥的当季利用率与氮、钾肥比起来低得多，这是由于磷肥施入土壤后，易与土壤中的铁、铝离子(南方)或钙离子发生化学反应，形成沉淀，累积在土壤中。目前，我国牧草单位面积的产量不高，生产上的不施肥或盲目施肥可能是一个主要原因。大量研究结果表明，我国氮肥利用率仅为30%～35%，而发达国家已达到70%～80%。盲目施肥导致资源浪费，引起环境污染和破坏土壤营养元素的平衡。

3.2 有机-无机肥配合的施用

有机肥料肥能够通过减缓氮素在土壤中的释放而提高肥料利用率，其肥效虽然长，但养分释放缓慢，不能及时提供作物生长所需的氮素营养，所以在等氮条件下单施有机肥料可能会延误作物的生长，影响牧草产量。无机肥料即我们常说的化肥，具有有效成分高、易溶于水、肥效快、施用方便等优点，故又称速效性肥料。近年来，化肥的单一施用带来了土壤板结、土壤缓冲性能下降、土壤营养趋单一化、土壤微生物量减少、生物机能下降等一系列问题。

有机肥料须与无机肥料结合才可以取长补短，缓急相济，充分保证作物整个生长发育期间有足够的氮素养分供给，从而提高作物产量。有机肥和无机肥配合使用，提高土壤微生物生物量，改善土壤理化性质有明显效果。徐艳丽〔42〕对有机、无机肥及其配施对苇状羊茅生长及抗寒性的影响研究表明，一定量的有机肥明显促进苇状羊茅幼苗期生长，对改善越冬期草坪色泽、缓解冬枯也有一定的作用，但对抗寒性没有明显影响，无机-有机肥配合施用的效果最好。Ndayeyamiye和Cote〔43〕的研究结果表明，施用有机肥或有机-无机肥可提高土壤细菌、真菌和放线菌数量，也能显著增加氨化细菌、硝化细菌、自生固氮菌数量。Nanda和Das等〔44〕研究表明，施用有机-无机肥增加了细菌数量，减少了真菌数量。

3.3 忽视微肥的使用

牧草的生长必须补充足够的肥料，并且养分比例的平衡是保证牧草正常生长的关键。但在实际牧草种植中，经常忽略了中微量元素肥料的补充，导致某种营养元素的过剩或缺乏。研究表明，铁、硼和钼肥能够促进牧草分蘖，提高叶面积指数及与杂草的竞争力，有利于牧草的光合作用〔45〕。张才骏〔46〕曾报道，在青海省环湖地区牧草和土壤中存在低锰、低铜、低锌的状况。目前青海省草地施肥的研究多停留在大量元素氮、磷的使用上,对微肥及稀土元素肥料的研究尚属空白。宇万太〔47〕等不同施肥模式长期定位试验为平台，对不同模式下土壤中微量元素的含量变化进行系统研究，表明施肥对土壤全量微量元素含量没有显著影响，但显著影响土壤有效态微量元素的含量，施肥导致土壤有效态微量元素含量增加。

4 展望

4.1 精准施肥制度的实现

传统依靠经验施肥，导致肥料效率低下，很难适应当代世界所倡导的精准农业的新形势，传统施肥将面临前所未有的考验。精准施肥技术是依据土壤养分状况，提高草地养分循环速率，最低限度地减少养分损失，最大限度地增加系统养分循环，确保充足的施肥量以补充损失量的关键技术措施。草地精准施肥的关键技术包括如下三点：一是基于施肥区域的土壤养分空间变异规律，实现土壤养分测试和作物营养诊断的精准；二是确定适宜的施肥模型，实现施肥决策的合理；三是采用合理的施肥方式，实现肥料施用的精准化。根据不同地区土壤类型的精准施肥能在很大程度上对牧草的丰产增收起决定性的作用。同时运用先进技术，如地理信息系统、差分全球定位系统、遥感等，充分了解草地具体情况的条件下，精细准确地调整施肥措施和施肥种类与数量，使施肥草地获得高产优质。

4.2 缓释/控释肥料的应用

据国内外研究结果表明，在一般情况下，氮肥施入土壤以后，仅有30-50%能被作物吸收从而造成浪费。氮肥损失的主要原因是：冲洗、淋失、硝化作用与反硝化作用。由于硝化作用，亚硝酸盐在土壤中积累，使牧草中的含量增高，影响了牲畜安全。缓效氮肥是解决这一问题的有效途径，目前正逐渐受到重视，不少国家为研制缓效肥料已作了大量工作。

缓释肥料就是通过养分的化学复合或物理作用，使其对作物的有效态养分随着时间而缓慢释放的化学肥料。控释肥料是那些养分释放率与作物需肥规律完全匹配的肥料，可以根据外界环境变化而改变释放规律的智能型肥料，也就是说控释肥料是缓释肥料的高级形式。包膜肥料是在粒状肥料表面包裹上一层包膜材料，起到减慢肥料的释放速度、延长肥料的释放时间的作用。目前包膜材料功能较单一，还仅仅停留在实现养分缓释的层面，只解决了缺什么补什么的问题，没有解决缺多少补多少的问题，更未达到根据外界环境变化的刺激而有目的的释放养分，如在天然草地进行地表施肥，需根据降雨量达到某一数值，来进行养分的释放以提高肥效。因此，探索具有刺激响应型的控释的载体是包膜肥料的前沿的技术，值得深入研究。

4.3 功能肥料的开发

功能性肥料又叫作多功能肥料，是选用多种有机物为原料，经酵素菌发酵或活化处理，配入以腐殖酸为载体的综合有益生物菌剂，再添加适量含氮、磷、钾、钙、镁、硫、硅肥以及微量元素、稀土等而生产的系列产品。经试验和大田应用，在蔬菜、瓜类等作物上施用，可防止作物多种病虫害，使作物健壮生长，与常规化肥相比，一般可提高产量16%以上，提高化肥利用率10%～30%，降低农药、化肥投入15%～30%。功能性肥料适用于各种土壤，可做基肥(随整地施入土壤)，也可穴施、条施、沟施，可与有机肥、农家肥混合施用。目前，已有几十个品种问世，这些被称为“二十一世纪的肥料”具有明显的经济高效、减少污染等特点。例如，北京坤元“第四态能源”功能肥成本低，功能多，效果好，不仅能科学调控农作物的营养生长与生殖生长，增产提质，还能促进土壤养分的释放，改造土壤的不良理化性状，增强农作物的抗旱、抗寒、抗病能力。在生产中应分别利用功能肥与传统肥料有机地结合起来，减少成本，促进草地和牧草侧重或定向的经济生产。

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S812.4

A

2095—5952(2016)02—0007—06

2016-04-08

农业部公益性行业(农业)科研专项“半干旱牧区天然打草场培育及利用技术研究与示范”(201303060)

白玉婷(1990-)，女，内蒙古呼和浩特人，主要从事草地管理和草地培育方面的科研工作。

卫智军E-mail:nmndwzj@163.com