锌、锰微肥配施对紫花苜蓿草产量和质量影响

2017-10-17李天银李元昊侯建荣

草原与草业 2017年3期

关键词：茎叶比微肥苜蓿

李天银,李元昊,侯建荣

(甘肃亚盛田园牧歌牧草科技研究院，甘肃酒泉 735000)

锌、锰微肥配施对紫花苜蓿草产量和质量影响

李天银,李元昊,侯建荣

(甘肃亚盛田园牧歌牧草科技研究院，甘肃酒泉 735000)

微量元素锌、锰是维系紫花苜蓿(Medicagosativa)栽培草地高产优质的必需营养元素，本研究通过叶面喷施的方法，研究了锌、锰微量元素配施对紫花苜蓿草产量和质量的影响。结果表明，锌、锰配施组合Mn1Zn2(低锰高锌)条件下，紫花苜蓿的产量、植株性状以及质量都达到各个处理的最优，且与对照(Mn0Zn0)具有显著性差异(P<0.05)。其中配施组合Mn1Zn2的产量最高，较对照增产18.97%，此处理下株高达到最大，为65.19cm；粗蛋白最高的处理是Mn1Zn2和Mn2Zn2，含量同为18.3%，且Mn1Zn2处理下茎叶比最低为0.97。

紫花苜蓿；产量；质量

Abstract：Zinc and manganese are essential nutrient elements to maintain high yield and quality of alfalfa (Medicagosativa) cultivars. In this study, the effects of zinc and manganese trace elements on the yield and quality of alfalfa were studied by using foliar spraying method. The results showed that the yield, plant traits and quality of alfalfa were the best in the treatment of Mn1Zn2(low manganese and high zinc), and there was significant difference at 0.05 level with control (Mn0Zn0). The yield of Mn1Zn2was the highest, which was 18.17% higher than that of the control. The highest plant height was 65.19cm.The crude protein content of Mn1Zn2and Mn2Zn2was the highest and the content is 18.3%. The ratio of stem and leaf under Mn1Zn2was minimum of 0.97.

Keywords:alfalfa; grass yield; quality

紫花苜蓿(Medicagosativa)是一种多年生优质豆科牧草，适应性广，固氮能力强，草质优良，产量高，具有良好品质和生态经济效益，素有“牧草之王”之美称〔1-3〕。目前，由于国内紫花苜蓿种植分散，管理粗放，其产量和营养物质含量普遍很低，产品的商品率则更差，因而无法形成足以影响市场供求的商品量，从而严重制约了我国紫花苜蓿产业的发展。质量是紫花苜蓿产业发展的关键，是保证紫花苜蓿产业良性发展的根本〔4〕。优质紫花苜蓿的正常生长发育，不仅需要K、N、P、Ca和S等大量元素，还需要Zn、B、Mn、Fe和Cu等多种微量营养元素。施肥能够明显促进苜蓿生长〔5〕，为生产优质高产牧草，在合理施用N、P和K等大量元素肥料的基础上，应配合施用微量元素的肥料。苜蓿草的产量高，长期种植可从土壤中带走大量营养，尤其是微量元素，造成土壤养分平衡失调，苜蓿产量、品质和可持续生产能力下降。研究表明，紫花苜蓿生长过程中对许多微量元素比较敏感〔6-7〕。有关苜蓿施肥，国内外研究人员做了大量工作，但主要集中在氮、磷、钾肥料的研究上〔8-10〕，对微量元素施肥效果也有一些研究〔11〕，但在这些研究中，主要都是围绕其对氮代谢、产量影响等方面，而且配施较少，多为单独施用。王克武等〔12〕在紫花苜蓿上施用硼、锌、钼肥的结果表明，施用钼肥能提高其株丛数、改善结瘤、促进分枝、增加株高，适当施用钼肥能够提高苜蓿粗蛋白质含量；在河西走廊玉门轻黏土地区，这2种微量元素比较缺乏，但它们不仅是植物生长发育所必需的，同样也是动物所必需的。因此，为提高苜蓿的产量和品质，本研究通过田间试验，采用叶面喷施的方法，研究锰、锌不同含量单施、配施对紫花苜蓿产草量、营养品质的影响，为种植紫花苜蓿施用微量元素肥料提供科学依据。

1 材料与方法

1.1试验区自然概况

试验地在甘肃河西走廊玉门市境内国营黄花农场，地理坐标E97°05′，N40°21′，平均海拔1 245-1 395m。光热资源丰富，年日照总时数3 025.5h左右，平均日照数8.4h，太阳总辐射为年153.8千卡/cm2，大于0 ℃的积温3 157 ℃，大于10℃的积温2 800℃。多年平均降雨量28.5-56.1mm，蒸发量2 478-3 033mm，属严重干旱区〔13〕。无霜期140d左右，土壤以轻盐碱轻粘土为主。试验地土壤脱盐良好、平整度良好，肥力中等，灌溉管理方便，其基础理化性状见表1。

表1 土壤基础理化性状

1.2供试材料

供试紫花苜蓿为亮苜2号，所用肥料为尿素〔CO(NH2)2，含N46%〕；硫酸钾(K2MO4，含K2O50%)；过磷酸钙〔Ca(H2PO4)2·H2O，含P2O512%〕；锌肥为七水硫酸锌〔ZnMO4·7H2O，AR级〕，含锌量为22.6%；锰肥为硫酸锰〔MnMO4·H2O，AR级〕，含锰量为31.5%。

1.3试验设计

1.3.1 本试验采用大田小区试验，为2因子3水平的双因子随机设计试验。锰肥用Mn表示，锌肥用Zn表示。施肥量见表2，设对照(Mn0Zn0)、低锰(Mn1Zn0)、高锰(Mn2Zn0)、低锌(Mn0Zn1)、高锌(Mn0Zn2)、低锰低锌(Mn1Zn1)、低锰高锌(Mn1Zn2)、高锰低锌(Mn2Zn1)、高锰高锌(Mn2Zn2)等9个处理。供试锰肥为硫酸锰(MnMO4·H2O，AR级)，用量为Mn1∶4.5kg/hm2，Mn2∶7.5 kg/hm2；供试锌肥为七水硫酸锌(ZnMO4·7H2O，AR级)，用量为Zn1∶15kg/hm2，Zn2∶30 kg/hm2。小区随机排列，3次重复，共27个小区，小区面积为5m×4m，小区间距离为1m。2016年开始试验，每茬在苜蓿株高15cm时开始喷施，每茬一次，喷洒时，为增加液肥的粘附性，加入适量的中性洗衣粉。

1.3.2 各小区大田肥施用量一致，各项田间管理统一，收获时间统一，观察记录标准统一。其它管理同大田一致，于2016年5月4日灌溉头水；7月1日灌溉二水；7月28日灌溉三水；8月8日灌溉四水。

表2 各处理锰肥和锌肥用量

1.4指标测定

1.4.1 植株性状测定

在第一茬紫花苜蓿蕾期(6月4日)各个小区随机选择一个面积为1m2的样方取样，测定紫花苜蓿的株高、茎粗和茎叶比。株高：样方内随机选择10株植株，用卷尺齐地面测量植株的高度，取其平均值作为株高；茎粗：测完株高后，用小铁锹慢慢挖出10株植株的整株(保证植株的完整性)，然后用电子游标卡尺测定其根茎上10cm处植株的直径，取其10株的平均值作为植株的茎粗；茎叶比：测定完茎粗后，将10株植株的地上部分全部带回化验室烘干称重，然后计算茎生物量与叶生物量的比值作为茎叶比〔14〕。

1.4.2 产量测定

测定紫花苜蓿第一茬(6月4日)、第二茬(7月19日)和第三茬(9月11日)的干草产量。将样方内植株进行人工刈割取样，刈割时留茬高度5～6cm，刈割后将所有地上生物量(包括测定植株性状的10株植株)全部带回化验室，冲洗干净，并擦干，于105℃杀青15min后，在70℃烘箱内烘干至恒重，称其重量作为紫花苜蓿的干重。

1.4.3 营养成分的测定

将测完干重的样品取150g粉碎，并过40目筛，然后测定其营养成分。通过FI-NIR光谱法测定紫花苜蓿青干草的粗蛋白(CP)、中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤纤维(ADF)〔15〕，然后用公式计算相对饲用价值(RFV)〔16〕。

1.5 数据分析

数据通过Excel进行整理，运用SPSS 19.0软件中的ANOVA对各指标进行方差分析。

2 结果与分析

2.1产量

由表3可知，与对照相比，除Mn2Zn0外其它处理三茬产量均有不同程度的增产，增产幅度为3.45%～18.97%，其中产量表现最佳的是Mn1Zn2(18 400.95kg/hm2)，较对照增产18.97%，并与除Mn1Zn1之外的其它处理间都存在显著性差异(P<0.05)；其次为Mn1Zn1(17 600.85kg/hm2)，增产13.79%，并与Mn0Zn0、Mn2Zn0、Mn0Zn1、Mn1Zn0存在显著性差异(P<0.05)。

表3 锰锌微肥对产量的影响

注：同列不同小写字母表示差异显著(P<0.05)，下同。

2.2植株性状分析

不同施肥处理对株高、根粗、分枝数以及茎叶比等生长指标都有不同程度的影响〔17〕。由表4可知，株高Mn0Zn0与Mn2Zn1、Mn1Zn1、Mn1Zn0、Mn2Zn2、Mn2Zn0均存在显著性差异(P<0.05)，Mn1Zn2(65.19cm)、Mn0Zn1(64.81cm)表现较好，但是与对照均无显著性差异(P>0.05)。茎叶比个处理间存在一定的差异，最低的为Mn1Zn2(0.97)，其次为Mn1Zn0(0.98)。茎粗较粗的是Mn2Zn1(2.13mm)与Mn0Zn1、Mn1Zn0、Mn2Zn2、Mn2Zn0、Mn1Zn2均存在显著性差异(P<0.05)，其次为Mn1Zn1(2.0 mm)与Mn0Zn1存在显著性差异(P<0.05)。

表4 锰锌微肥对植株性状的影响

2.3质量检测

由表5可知，粗蛋白最好的为Mn1Zn2，其次为Mn2Zn2，为18.3%均达到一级草的标准，从方差分析得知，Mn0Zn0与Mn2Zn2和Mn1Zn2存在显著性差异(P<0.05)，其它处理间无显著性差异(P<0.05)；相对饲用价值(RFV)最高的是Mn2Zn1，其次为Mn1Zn2，分别为138.17、138.15。从方差分析得知，处理Mn0Zn2、Mn0Zn0和Mn2Zn0之间无极显著差异但与Mn2Zn1、Mn1Zn1、Mn1Zn0和Mn1Zn2之间有极显著差异，而Mn0Zn1和Mn2Zn2之间无极显著性差异(P<0.01)。

表5 锰锌微肥对品质的影响

注：同列不同大写字母表示差异显著(P<0.01)。

3 讨论

锌、锰两种微量元素作为植物体内必需的营养元素，其分别在植物以内发挥着极其重要的作用〔18〕。锌在植物体内通过改善呼吸和光合等生理生化过程影响作物的正常生长发育；更为关键的是锌还参与植物体内生长素的合成过程〔19〕，这直接制约着作物产量的高低；锰则是通过控制植物体内一系列氧化还原反应和酶促反应，并直接参加光合作用中水的光解等过程影响作物的生长〔20〕。本研究结果显示在紫花苜蓿上喷施锌锰两种微量元素，除Mn2Zn0处理外，无论是锌、锰单施还是配施都可以显著增加紫花苜蓿干草产量，其中Mn1Zn2配施组合下产量增加最大，较对照增产18.97%。杜新民等的研究结果表明土施锌肥和锰肥显著提高了小白菜的产量〔21〕，不仅如此，还有研究表明土施锌肥和锰肥显著提高了紫花苜蓿的干草产量〔12，22〕。这些研究结果都与本试验的研究结果趋同。说明锌锰不仅可以通过根施来增加作物产量，亦可以通过叶面喷施使紫花苜蓿达到增产的效果。之所以Mn2Zn0处理对紫花苜蓿的增产效果不明显，是因为植物体内锰含量受到外源锰计量效应的影响，适量锰可以促进植株生长，增加产量，但植物体内锰含量过高会产生锰毒，使作物输导组织受阻，体内激素平衡遭到破坏，阻碍作物生长，导致产量增加下降〔18〕。

株高作为紫花苜蓿产量构成要素之一，常被用来评价紫花苜蓿栽培草地生长状况和产量高低的重要指标〔23〕。本研究结果表明锌、锰单施或配施时紫花苜蓿的株高都显著增加，其中Mn1Zn2处理最高，这与郭孝等在微量元素的研究中紫花苜蓿株高对锌锰的响应结果一致〔24〕。说明低锰高锌处理可以通过增加紫花苜蓿的株高，从而提高其产量。茎粗不仅可以响应紫花苜蓿的产量，而且是反映植株抗倒伏能力强弱的重要参考〔25〕，本研究结果表明Mn2Zn1处理下紫花苜蓿的茎粗最大，其次为Mn1Zn1处理。说明低锌低锰和低锌高锰可以通过增加紫花苜蓿的茎粗来增强植株的抗倒伏能力，这有利于紫花苜蓿的健康生长，从而提高紫花苜蓿的产量。

品质的高低是紫花苜蓿栽培草地追求的重要目标之一，而茎叶比则是草品质好坏的直接性状表现。本研究结果表明，茎叶比最低的处理为Mn1Zn2，说明低锰高锌处理能够增加单位面积内紫花苜蓿叶片生物量比例，改善紫花苜蓿品质。郭孝等在河南研究的结果表明锌锰配施对紫花苜蓿茎叶比没有显著性影响〔24〕，这可能是由于河南和甘肃河西的土质不同所引起的差异性。因此，施用微肥时也应考虑到土壤状况对其的干扰作用。饲草营养成分组成比例是决定其品质优劣的重要衡量指标〔26〕，其中粗蛋白含量的高低是直接反映紫花苜蓿质量好坏的标准之一，紫花苜蓿粗蛋白含量高，则家畜对其的喜食程度好。胡华锋等〔27〕通过研究根施微量元素对紫花苜蓿品质的影响，结果显示适当配施微肥可以提高紫花苜蓿粗蛋白含量，本研究结果则证实喷施锌、锰微肥对提高紫花苜蓿粗蛋白含量效果亦十分明显，且粗蛋白最高的处理是Mn1Zn2和Mn2Zn2，含量都同为18.3%，均达到一级草的标准，说明合适的微肥配施有利于紫花苜蓿粗蛋白含量的提高，与其施用方式没有本质的区别。相对饲用价值是直接反映紫花苜蓿品质好坏的标准，本研究中相对饲用价值最高的是Mn2Zn1处理，其次为Mn1Zn2处理，分别为138.17%、138.15%。

4 结论

锌、锰配施组合Mn1Zn2条件下，紫花苜蓿的产量、植株性状以及质量都达到各个处理的最优。说明单施和配施微量元素对作物生长发育所起的作用不尽相同，不同元素配施对作物体内生理作用有可能起到相互促进作用，也有可能起到相互抑制的作用。因此，不同元素配方施用，对于提高作物的某个单项品质来说不一定最好。其原因可能是在元素吸收或体内生理生化转化过程中起着不同的作用所引起的。对作物体内各元素之间具体的互作机理尚需进一步的科学研究加以证明。

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