不同施肥配比对多叶型紫花苜蓿产量、品质和效益的影响

张学洲 兰吉勇 张荟荟 张学沣 张一弓 王玉 李学森

摘要 针对WL343HQ多叶型紫花苜蓿品种在新疆推广种植，采用测土配方“3414”回归最优设计方案，研究不同氮、磷、钾组合对苜蓿产量、品质及效益的影响。结果表明：不同施氮、磷、钾量对苜蓿产量均有显著影响，氮肥增产效应主要表现在施纯N 30 kg/hm2水平上，随着氮肥量的增加苜蓿增产幅度呈递减趋势；磷肥对苜蓿产量的增产效应是非常明显，在施P2O5 135 kg/hm2水平时对应的苜蓿产量开始下降；钾肥对苜蓿产量的增产效应不是非常明显。N、P、K配比施用，影响苜蓿干草产量高低顺序为磷肥>氮肥>钾肥；最佳施肥量为纯N 49.3 kg/hm2、P2O5 83.4 kg/hm2、K20 33.4 kg/hm2，产量达到20 641.2 kg/hm2，氮肥、磷肥、钾肥的最佳施用比例为0.56∶1∶0.34；施肥对苜蓿品质的改善均有积极的影响。经济效益表现最好的处理为施纯N 30 kg/hm2、P2O5 90 kg/hm2、K2O 20 kg/hm2，产投比为6.1。

关键词 多叶型苜蓿；N、P、K配比施肥；施肥效应；苜蓿品质；产投比

中图分类号 S606.2；S636.9 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2016）04-0270-04

Effects of Different Fertilization Ratio on Yield，Quality and Benefit of Multifoliate Alfalfa

ZHANG Xue-zhou 1 LAN Ji-yong 1 ZHANG Hui-hui 1 ZHANG Xue-feng 2 ZHANG Yi-gong 1 WANG Yu 1 LI Xue-sen 1

（1 Grassland Research Institute of Xinjiang Academy of Animal Science，Urumqi Xinjiang 830000； 2 Information Institute of Xinjiang Academy of Animal Science）

Abstract According to promote the planting of WL343HQ multifoliate alfalfa varieties in Xinjiang，the test used soil testing formula scheme of“3414”optimized regression design to study the effect of different combined application of N，P and K on yield，quality and benefit of alfalfa.The results showed that different amount of nitrogen，phosphorus and potassium had significant effects on alfalfa yield.The yield increasing effect of nitrogen fertilizer was mainly expressed on the level of pure nitrogen amount of 30 kg/hm2，and the alfalfa yield showed a decreasing trend with the rising of nitrogen fertilizer application amount；The yield increasing effect of phosphate fertilizer was very obvious.At the level of phosphours amount of 135 kg/hm2，alfalfa yield began to decline；But the yield increasing effect of potassium fertilizer was not very obvious. According to the ratio of N、P、K fertilizer application，the yield increasing effects order was P fertilizer >N fertilizer>K fertilizer；when the optimum quantity of fertilizer applied were N 49.3 kg/hm2、P2O5 83.4 kg/hm2、K2O 33.4 kg/hm2，the yield reached up to 20 641.2 kg/hm2，the best ratio of N、P、K were 0.56∶1∶0.34. The results showed that fertilization had a positive impact on the alfollfa quality and yield quality of alfalfa，and the best economic benefit was pure N 30 kg/hm2，P2O5 90 kg/hm2，K2O 20 kg/hm2，its value to cost ratio was 6.1.

Key words multifoliate alfalfa；ratio of N、 P、K fertilizer；fertilization effect；alfalfa quality；value to cost ratio

紫花苜蓿（Medicago sativa）是世界農牧业发展中极为重要的一种豆科牧草[1]，被称为“牧草之王”，在世界范围内具有悠久的栽培历史，在改善生态环境、解决当地优质饲草料缺乏等方面起着重要的作用[2-3]。从美国引进的多叶型苜蓿是紫花苜蓿的一种，其多叶性状是指一个叶柄由多于3片以上小叶组成的复叶类型。多叶型苜蓿茎秆细，多分枝；叶子由5～7个片组成，叶量丰富；营养价值高，草质柔嫩，叶茎比中叶的比重超过50%，因此多叶型苜蓿受到许多研究人员的极大关注。多年来，我国苜蓿种植以培肥地力兼顾饲草生产为目的，基本不施肥或很少施肥，作为饲草的巨大生产潜能未能充分发挥[4-5]。在当前实施“粮-经-饲”三元种植结构和立草为业的新形势下，苜蓿的栽培技术，尤其是科学施肥的研究越来越受到重视[6-7]，施肥是保证苜蓿田持续利用和高产的有效手段。因此，探讨多叶型紫花苜蓿优化施肥方案，可以为新疆大面积种植多叶紫花苜蓿提供科学施肥参考，以达到节本增效的目的。国外学者一直十分重视苜蓿施肥的研究工作。我国相关领域的系统性研究不多，特别是涉及一些机理性的解释更少[2]。一般认为，施氮肥对提高苜蓿产草量和粗蛋白含量没有显著作用；磷、钾肥对苜蓿产量和质量影响较大，合理施用磷肥可促进苜蓿根的形成和发育，增加苜蓿体内固氮酶的积累，促进体内营养物质的合成与转化[8-11]；苜蓿对钾的需要量较其他元素多，对于苜蓿的产量和质量来说，钾是关键性的肥料元素，钾影响着与苜蓿固氮活动相关的一些生理过程[12]。氮、磷、钾按一定比例协调施入，为作物提供均衡的营养，是较优的施肥模式[13]。在实践中，氮、磷、钾的综合效应比单一元素对土壤的影响更大，氮、磷、钾3种肥料合理搭配施用是苜蓿高产、稳产和优质的关键。该试验研究不同氮、磷、钾配施对多叶型紫花苜蓿的干草产量、苜蓿草品质及经济效益的影响，通过施肥配比分析，了解多叶苜蓿品种的需肥规律和营养特性，以期为新疆建植高产优质多叶型紫花苜蓿草地提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于新疆呼图壁县农业部旱生牧草种子基地，地处北纬44°14′08″，东经86°37′41″，海拔高度616 m，年平均气温为6.7 ℃，1月和7月的平均气温分别为-16.9、25.6 ℃，无霜期170 d，≥10 ℃积温3 881 ℃，年平均降水量167 mm，年平均蒸发量为2 361.1 mm。土地开发前的原生植被以琵琶柴、驼绒藜和一年生藜科植物为主。土壤类型为灰棕色荒漠土，有机质含量为7.0 g/kg，全氮0.54 g/kg、全磷1.01 g/kg、全钾2.1%；水解性氮含量为57.2 mg/kg，有效磷含量为14.0 mg/kg，速效钾含量为478 mg/kg，pH值8.8，全盐量3.2 g/kg土壤呈碱性，轻度盐渍化，地势较平坦。

1.2 试验材料

试验品种WL343HQ（多叶型紫花苜蓿品种，多叶率78%），为美国蓝德雷公司提供；供试氮肥（尿素，N>46.4%），由中国石油乌鲁木齐石化公司生产；磷肥（过磷酸钙，P2O5≥44%），由云南省昆明市海口市三环公司生产；钾肥（硫酸钾，K2O≥52%），由北京金泽富民化肥有限公司生产。

1.3 试验设计

试验小区采用“3414”设计方案[14]；分别设氮、磷、钾3个因素，0、1、2、3 4个水平，共14个处理。3次重复，随机区组排列，小区面积15 m2（5 m×3 m），具体设计方案见表1。每小区播种10行。2013年6月8日播种，播前整地要精细，采用人工开沟条播，沟深1～3 cm，行距30 cm，试验期间，随时除草，防治病虫害。翌年3月底苜蓿返青时浇头次水开沟施肥，氮、磷、钾肥按设计要求一次性施入。

1.4 测定内容及方法

2014年分别于6月7日、7月11日、8月26日收获3茬。测产以苜蓿初花期为准，全小区测产，留茬高5 cm，各小区分别称重，最终产量为3次测产的合计；每小区随机取样0.5 kg进行茎叶比测定；在多叶型紫花苜蓿初花期分析测定刈割干物质的3种含量，按美国农业部苜蓿干草质量标进行比较。3次测产各取100 g自然风干样品混合，用于测定苜蓿草品质指标粗蛋白、中性洗涤纤维（NDF）和酸性洗涤纤维（ADF）。可消化干物质（DDM）=88.9-（0.779×ADF）；干物质采食量（DMI）=120/NDF；相对饲用价值（RFV）=DMI×DDM/1.29。

1.5 数据的处理与分析

试验数据通过DPS软件进行回归分析，得到了回归方程，求得最高产量对应的最佳施肥量；分析样品由新疆农科院检测。

2 结果与分析

2.1 氮、磷、钾配施的产量效应

由表2可知，不同施肥配比对苜蓿地第2年的产量、茎叶比的试验结果表明，第1茬干草占总产量的47%左右，第2、3茬干草产量分别占总产量的32%和21%左右。苜蓿地各施肥处理干草总产量均高于不施肥处理1，施肥处理的增产率为6.0%～33.1%，其中处理13苜蓿干草产量最高，为20 179.3 kg/hm2，比处理1增产33.1%。而施肥量最多的处理7，苜蓿产量18 904.2 kg/hm2，比处理1增产24.7%。在同一栽培条件下，施肥增产效果明显，但施肥最多的处理产量却不是最高的。

2.1.1 产量模型的建立。以苜蓿地产草量为因变量（y），以不同肥料（N、P2O5、K2O）的用量为自变量（x1、x2、x3），进行多元回归分析，建立产量与N、P、K用量的二次多项式数学模型，拟合出来的回归方程为：

y=15 144.97+101.12x1+94.89x2-49.55x3-1.538x12-0.624 x22-2.18x32-0.365x1x2+2.426x1x3+0.905x2x3

回歸模型相关系数R=0.992 3，表明苜蓿产量与不同肥料用量之间呈显著正相关。经F检验，F（y）=28.84>F0.05=6.00，方差分析表明，产量模型拟合性好，可以用于决策当地地力条件下苜蓿种植的合理施肥量。

2.1.2 N、P、K各因子独立效应对产量的影响。对回归方程式y分别固定x2与x3、x1与x3、x1与x2，可获得x1、x2、x3各施肥因子对产量影响的独立降维方程：

可以看出，各施肥因子对产量的独立效应均呈二次抛物线。

由表3可知，独立效应的大小顺序为说明N、P、K对苜蓿草地干草产量效应依次为P>N>K。

2.1.3 N、P、K各因子间交互效应对产量的影响。对回归方程式y分别固定x1、x2、x3，可获得x1与x2、x1与x3、x2与x3两因子施肥试验对产量交互效应降维方程：

由表4可知，双因素交互效应大小顺序为N、P互作效应、N、K互作效应、P、K互作效应在施氮、磷、钾1水平下最大，说明在当地土壤条件下较低的氮、磷、钾水平也可以达到增产的目的。

2.1.4 N、P、K各因子最佳施肥量及配比。由回归方程计算，理论上，当达到最高产量指标时各肥料用量分别为N 49.3 kg/hm2、P2O5 83.4 kg/hm2、K2O 33.4 kg/hm2，此时，3茬草的最高产量为20 641.4 kg/hm2。由此可知氮肥、磷肥、钾肥的最佳施用比例为0.56∶1∶0.34。

2.2 氮、磷、钾配施对苜蓿品质的影响分析

2.2.1 粗蛋白质含量。由表2、5、6可知，在苜蓿地的14个N、P、K配比施肥处理中，粗蛋白质含量与茎叶比有明显的规律性，苜蓿粗蛋白主要分布在叶片中，其中30%～50%的蛋白质存在于叶绿体中，茎叶比小其粗蛋白含量高，处理6茎叶比最小，其粗蛋白含量最高，达到20.66%。粗蛋白达到优级苜蓿干草质量水平的处理有6、8、9、10、11，其粗蛋白质含量均高于20%；除处理1粗蛋白含量小于18%，在二级质量水平外；其他各处理粗蛋白质含量在一级质量水平[15]。

2.2.2 中性洗涤纤维（NDF）。由表5可知，苜蓿干草的NDF含量小于34%的只有处理4，大于40%的只有处理7，其他各处理NDF含量均在34%～40%之间。

2.2.3 酸性洗涤纤维（ADF）。由表5可知，苜蓿干草的ADF含量大于32%的有处理1、7、10；其他各处理ADF含量均在29%～32%之间。

2.2.4 相对饲用价值（RFV）。由表5可知，苜蓿干草的RFV含量大于170的有处理4、12、14，小于150的有处理1和处理7，其他各处理RFV含量均在150～170之间。

依据美国农业部苜蓿干草质量标准进行综合考量，14个N、P、K配比施肥处理中，只有处理1、7、10达不到一级苜蓿干草质量水平，其他各处理的综合指标均可达到苜蓿干草一级质量水平。

2.3 氮、磷、钾配施对经济效益的影响

2.3.1 单项比较。由表7可知，产值排在前5位的分别是处理13、6、9、3、10；成本排在前5位的分别是处理7、10、11、6、3；纯收入排在前5位的分别是处理13、9、3、6、10；产投比排在前5位的分别是处理12、13、5、9、3、6。

2.3.2 综合比较。由表7可知，产量与产值以处理13为最高，分别达到20 179.3 kg/hm2和25 224.1元/hm2，处理6虽与其相近，但成本较处理13多247.1元/hm2，产投比低1.6，不及处理13好。处理12产投比虽较处理13高0.6，成本也低210.9元/hm2，但其纯收入却比处理13低866.1元/hm2，在当地土壤条件下速效磷的含量相对偏低，适当增加磷肥的用量可以进一步获得苜蓿高产，因此也不及处理13好。处理3与处理9各方面都比较接近，多施钾肥并不能增加产量，且该试验田土壤速效钾的含量相对较高，适当降低钾肥用量不影响苜蓿产量。

3 讨论与结论

3.1 讨论

施肥是苜蓿栽培技术中的重要一环，它对苜蓿产量的提高和苜蓿品质的改善均有积极的影响。根据氮、磷、钾单因素和双因素肥料效应对苜蓿产量的影响，不同氮、磷、钾量施用量对苜蓿产量均有显著影响，能很好地表现出产量与肥料效应，氮、磷、钾在一定的水平内，苜蓿产量随着施肥量的增加而增加，而到达一定水平后苜蓿产量增幅反而有所降低。氮、磷、钾不同肥料肥效的发挥受环境条件的影响很大。针对不同区域土壤理化指标、气候条件及苜蓿草地需肥规律应形成长期定位试验，找出适合当地条件的最佳施肥配比、施肥量、施肥时期和施肥方式，对实现新疆地区苜蓿产业和畜牧业健康、高效和可持续发展，推动全区退耕还林工程的实施，促进农民增收和农村产业结构调整有着重要的科学意义。

3.2 结论

（1）在呼图壁旱生牧草种子基地pH=8.8的灰棕色荒漠土上，影响苜蓿干草产量高低顺序为磷肥>氮肥>钾肥。

（2）通过模型方程计算，产量达到最高时，需要的N、P、K配比施用量为N 49.3 kg/hm2、P2O5 83.4 kg/hm2、K2O 33.4 kg/hm2，氮肥、磷肥、钾肥的最佳施用比例为0.56∶1∶0.34，此时3茬草的最高产量为20 641.2 kg/hm2。

（3）14个N、P、K配比施肥处理中，粗蛋白质含量与茎叶比有明显的规律性，茎叶比小其粗蛋白含量高。苜蓿干草进行综合考量，只有不施肥处理，施纯N 60 kg/hm2、P2O5 135 kg/hm2、K2O 40 kg/hm2的处理，施纯N 60 kg/hm2、P2O5 90 kg/hm2、K2O 60 kg/hm2的处理达不到一级苜蓿干草质量水平，其他各处理的综合指标均可达到苜蓿干草一级质量水平，施肥对苜蓿品质的改善均有积极的影响。

（4）N、P、K配合施用对苜蓿草地增产具有明显作用，通过投入与产出对比，施纯N 30 kg/hm2、P2O5 90 kg/hm2、K2O 20 kg/hm2的表现最好，产投比6.1，苜蓿干草产量20 179.3 kg/hm2，与模型方程计算的最佳施肥量对应的最高产量相一致。

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