喀斯特地区不同施肥模式对黑麦草生长的影响

黄兴顺，黄启艳，文柳茜，田燕玲，黄明芝, 蓝家程

(1. 贵州师范大学 地理与环境科学学院, 贵州 贵阳 550025； 2.贵州师范大学 喀斯特研究院/国家喀斯特石漠化防治工程技术研究中心, 贵州 贵阳 550001)

0 引言

【研究意义】发展草食畜牧业是兼顾生态治理、农村扶贫和调整农业产业结构，促进农业产业化发展的重要举措，既有保持水土、涵养水源、增加碳汇等生态效益，同时能够增加农民收入、解决农村剩余劳动力就业等良好社会经济效益[1]。因此，大力发展饲草生产是顺应经济发展的大趋势[2]。【前人研究进展】西南喀斯特石漠化地区得天独厚的气候条件虽然有利于发展优良高产人工草地[3]，但草食畜牧业的发展却存在草畜失衡，草地生产力低[1]等问题。黑麦草是我国西南地区种植的主要牧草品种，因其再生性强、产量高、适口性好、营养丰富且易加工储藏，为许多草食动物喜食[4-5]。合理施肥是增加黑麦草产量、改善牧草品质的重要方法[6]。【研究切入点】目前喀斯特石漠化地区的种草实践中，存在施肥结构不合理、施用化肥为主、有机肥施用率低等问题, 不仅影响黑麦草的产量和品质，也影响土壤肥力的提升，并且长期施用化肥导致的土壤重金属积累及其对牧草品质和土壤污染的影响越来越受到人们的关注[7]。【拟解决的关键问题】研究不同施肥处理对黑麦草发芽及生长的影响，以期探求喀斯特地区黑麦草合理施肥模式，为提高石漠化种草养畜效益提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

黑麦草种子为江苏绿森林绿化工程有限公司提供，氮肥为硫酸钾复合肥(N∶P∶K=14∶16∶15)，有机肥总养分(N+P2O5+K2O)≥5%，有机质≥70%。

供试土壤取自贵州省毕节市撒拉溪石漠化治理示范区喀斯特洼地荒地，取0～20 cm表层土样，挑去石子、根系等杂质，于实验室内自然风干后，研磨过4 mm孔径待用。

1.2 方法

1.2.1 试验设计 采用盆栽试验方法，按150 kg/hm2的施氮水平施肥，2倍有机肥为300 kg/hm2，共设5个处理，分别为不施肥、施无机肥396 kg/667m2(硫酸钾复合肥)、无机(50%复合肥198 kg/667m2)+ 有机肥(50%有机肥1 487 kg/667m2)、施有机肥2 974 kg/667m2和施2倍有机肥(5 948 kg/667m2)，每处理6盆，共30盆,每盆装土3 kg,土面距盆底10 cm。将土样和肥料充分混合后装盆，调节土壤含水量并保持在田间持水量的60%，静置平衡24 h后，每个盆钵播种50粒大小均匀的黑麦草种子，播种10 d后测出苗率，剔除异常植株后每盆留20株，其中2倍有机肥处理由于发芽率较低，每盆留10株。培养期间不添加肥料，保持无杂草生长，定期补充去离子水至田间持水量的60%。

1.2.2 测定项目及方法 株高于播种后32 d和45 d各测1次；叶长、叶宽于播种后45 d和80 d时各测1次，并计算表观叶面积；播种后80 d时测量黑麦草的根长、总分蘖数、干重和鲜重。株高为土表至黑麦草最新展开叶的距离，叶长为每株最长的叶尖至茎的距离，叶宽为叶片的最宽距离，表观叶面积为叶长和叶宽的乘积[5]，总分蘖数为所有分蘖的总和，根长为最长根尖到地上部分的距离，鲜重为用去离子水洗净滤干后用电子天平称重的重量，干重分为地上部分和地下部分，置于105℃烘箱中杀青30 min，再于80℃条件下烘干24 h取出称重后再烘1 h至恒重后的重量。

1.3 数据处理

采用Excel 2016和SPSS 17.0进行数据处理与方差分析。

2 结果与分析

2.1 不同施肥处理黑麦草的出苗率

从图1看出,有机肥处理黑麦草种子的出苗率显著高于不施肥、施无机肥和2倍有机肥处理，有机肥处理与有机+无机肥处理间差异不显著。2倍有机肥处理种子出苗率显著低于其他处理。无机+有机肥处理种子的出苗率分别比不施肥和施无机肥高8.3%和10%,但差异不显著。说明,适量施用有机肥可以促进黑麦草种子出苗，但过量施用会起抑制作用。

注：不同小写字母表示差异达显著水平(P<0.05)，下同。Note:Different lowercase letters indicate significance of difference at P<0.05 level. The same below.图 1 不同施肥处理黑麦草种子的出苗率Fig.1 Germination rate of ryegrass seeds under different fertilization treatments

2.2 不同施肥处理黑麦草的株高

从图2看出，盆栽32 d后，黑麦草株高有机肥处理显著高于不施肥、施无机肥和2倍有机肥处理；有机肥+无机肥处理与有机肥处理和无机肥处理差异均不显著；2倍有机肥处理显著低于其他处理。盆栽45 d后，黑麦草株高有机+无机肥配施处理显著高于其他处理，2倍有机肥处理显著低于其他处理，有机肥处理、无机肥处理和不施肥处理间差异均不显著。说明适当施用有机肥可以促进黑麦草生长，施用过量会抑制其生长；无机肥和有机肥配施为较合理的施肥方式。

图2 不同施肥处理黑麦草的株高 Fig.2 Ryegrass height under different fertilization treatments

2.3 不同施肥处理黑麦草的叶片指标

由表1看出，盆栽培养45 d后，与不施肥相比，施有机肥、有机肥+无机肥和施无机肥处理黑麦草的叶宽和表观叶面积均显著增加，以施用有机肥的增加效果最明显；有机肥+无机肥与施无机肥处理间差异不显著，效果相当；有机肥和无机肥处理对黑麦草叶长增加效果不明显，无机+有机肥处理则显著增加；施2倍有机肥处理的叶长显著低于其他处理，说明过量施用有机肥会抑制黑麦草叶长和叶宽的生长。80 d盆栽培养后，与不施肥相比，施有机肥处理和有机肥+无机肥处理黑麦草的叶宽和表观叶面积显著增加；无机肥处理、不施肥处理、2倍有机肥处理间差异不显著，说明无机肥处理后期肥效不明显；叶长2倍有机肥处理显著低于其余处理，有机肥处理与无机肥+有机肥处理间差异不显著，均显著高于无机肥处理和2倍有机肥处理，说明过量施用有机肥会抑制黑麦草叶长的生长。

表1 不同施肥处理黑麦草栽培后45 d和80 d时的叶片指标Table 1 Leaf index of ryegrass cultivated for 45 and 80 days after different fertilization treatments

2.4 不同施肥处理黑麦草的茎宽

由表2可知，45 d盆栽培养后，与不施肥相比，施有机肥和施无机肥处理黑麦草的茎宽均显著增加；有机肥+无机肥与不施肥处理差异不显著。80 d盆栽培养后，有机肥处理显著高于其余处理，不施肥、施无机肥、有机肥+无机肥处理差异不显著，施2倍有机肥处理显著低于其余处理。

表2 不同施肥处理黑麦草栽培45 d和80 d时的茎宽Table 2 Stem width of ryegrass cultivated for 45 and 80 days after different fertilization treatments cm

2.5 不同施肥处理黑麦草的根长和分蘖数

由图3看出，80 d盆栽培养后，黑麦草根长不施肥、施有机肥和施无机肥处理间差异不显著，均显著长于2倍有机肥处理和有机肥+无机肥处理，2倍有机肥处理显著低于其余处理。黑麦草总分蘖数不同施肥处理均显著高于不施肥处理，说明施肥对增加黑麦草的总分蘖数效果明显；各施肥处理中，无机肥和有机肥+无机肥处理无显著差异，效果相当。

图3 不同施肥处理黑麦草根长和总分蘖数(80 d)Table 3 Root length and total tillers of ryegrass under different fertilization treatments (80 d)

2.6 干重、鲜重与干根重

从表5可知，栽培养80 d后，各施肥处理黑麦草的干重、鲜重与干根重均高于对照，其中有机肥+无机肥处理的干重、鲜重较对照增加最多。

表3 不同施肥处理黑麦草栽培后 80 d 时的干重、鲜重与干根重 Table 3 Dry weight, fresh weight and dry root weight of ryegrass cultivated for 80 days after different fertilization treatments g

3 结论与讨论

研究结果表明，有机肥处理黑麦草种子发芽率达80%以上，显著高于不施肥、无机肥、2倍有机肥处理，有机肥+无机与有机肥处理无显著差异，说明施用适量有机肥可促进黑麦草种子的发芽；有机肥+无机处理与有机肥处理效果相当，但施用2倍有机肥处理种子发芽率显著低于其他处理，表明过量施用有机肥会抑制种子发芽。这与孙樱萁等[8]的多花黑麦草施用生物质炭基肥料与不施肥的出苗率差异不显著结论不同。潘丹丹等[9]研究发现，饼肥处理黑麦草种子发芽指数显著低于不施肥处理，认为饼肥较高的有机质和氮含量可能是抑制种子发芽的主要原因，种子的萌发期主要靠自身的胚乳供养，外源养分过多可能导致有害微生物的滋生。因此，2倍有机肥可能是因为有机质和氮含量较高，抑制了黑麦草种子的发芽。另外，研究发现，2倍有机肥土壤表面有白色菌落出现，说明可能滋生了有害微生物。有研究表明，黑麦草生长的最佳pH为6～7[10]，而研究中2倍有机肥土壤pH为5.7，也可能是抑制种子发芽的原因之一。

合理施肥能够促进黑麦草生长。黄荣[11]研究发现，施用猪粪和牛粪可增加黑麦草的株高，并且NPK配合施肥和施机肥能够明显提高黑麦草叶片的叶绿素含量和鲜草产量。有机肥比NPK配合施肥处理的表观叶面积增加12.8%，NPK配合施肥处理比其他处理的表观叶面积均有增加，N肥增加会显著增加表观叶面积，P的缺乏则显著抑制表观叶面积，K肥对黑麦草表观叶面积没有显著影响[12]。孙樱萁等[8]研究发现，施用生物质炭及生物质炭基肥黑麦草的株高和地上部分鲜质量显著增加。牧草株高能够直接影响牧草的产草量，是反映牧草产量潜力高低的重要指标之一[13]。无论单施化肥还是有机无机配施都可以增加土壤养分容量及其供应强度，其中以高量有机肥配施效果最好[14]。本研究结果与上述研究相似，盆栽试验处理下，培养32 d时，施用有机肥处理和有机肥+无机肥处理黑麦草的株高显著增加。培养45 d时，有机肥+无机肥与不施肥处理黑麦草株高差异显著；各施肥处理黑麦草的表观叶面积均显著增加，以有机肥效果最明显，无机肥和有机肥+无机肥效果相当。

方华舟[15]研究表明，施用无机肥第1茬黑麦草产量品质高于施用有机肥，但第2茬及以后施用有机肥时黑麦草的产量及粗蛋白、粗脂肪、钙等则高于施无机肥，尤其是施用有机肥的黑麦草粗脂肪等的积累明显高于施用无机肥的黑麦草。向敬业[16]研究表明，有机肥相对无机肥营养成分更全面，并且有较强的后效，可持续供给黑麦草养分。随着培养时间的延长，有机肥对黑麦草的增长作用越来越明显，盆栽培养至80 d时，施有机肥和有机肥+无机肥显著增加了黑麦草的叶宽和表观叶面积，而施无机肥的效果不明显，并且施用有机肥对黑麦草的茎宽增加最显著。黑麦草具有较强的分蘖能力，分蘖数越大说明植株生长力越旺盛[17]。施有机肥、无机肥、有机肥+无机肥显著增加了黑麦草的分蘖数，其中有机肥3次分蘖以上最多，表明施用有机肥的黑麦草生长力更加旺盛。NPK配合施肥处理与有机肥处理的鲜草产量无显著差异，施用有机肥表现出和NPK配合施肥相当的增产效果[6]，此与研究结果相似，施肥增加了黑麦草的干重与鲜重，其中有机肥+无机肥效果最好。在黑麦草整个生长期间，2倍有机肥处理黑麦草株高、叶宽、叶长、表观叶面积、茎宽、总分蘖数、干重和鲜重均显著低于其他处理，说明过量施有机肥不利于黑麦草的生长。

致谢：贵州师范大学地理与环境科学学院姜勇祥、龙家辉、任义辉对试验给予了极大的帮助，特此致谢。