有机肥及其与化肥配施对紫花苜蓿产量和品质的影响

白 琳，成立新，李蕴华，凤 英，岳林芳，常 静，宝 华，王志铭，于朝晖，李京淑

（1.内蒙古农业大学园艺与植物保护学院，内蒙古 呼和浩特 010019；2.内蒙古自治区农牧业科学院，内蒙古 呼和浩特 010031）

随着我国畜牧业大规模发展， 对苜蓿的需求量逐年递增。 苜蓿作为一年可刈割多次的高产饲草，因适口性好、营养全面等优势被广泛种植［1］。但目前我国苜蓿种植产量仍较低， 主要原因是苜蓿种植以培肥地力兼顾饲草生产为主， 多种植在土壤瘠薄的田块， 多次刈割还会增加土壤矿物质元素的消耗和有机质的缺失， 再加上苜蓿种植过程中基本不施肥或很少施肥，管理粗放，从而导致苜蓿的生产潜力不能得到充分发挥［2］。

有机肥配施化肥可以改善土壤结构， 增加土壤有益微生物， 减少化肥大量施用造成的生态环境污染，是增加苜蓿产量的有效途径之一［3-4］。 目前应用有机肥配施化肥，促进作物生长，增加产量的研究在粮食和蔬菜作物上比较多。 周慧等［5］应用1/2 化肥+1/2 有机肥分别配施于轻、 中度盐碱化土壤的玉米田， 结果显示玉米产量较单施化肥的对照增加12.63%和17.05%。 宋以玲等［6］在化肥减量施用15%～30%的条件下，增施生物有机肥促进了孕穗期玉米的生长。 Mandal 等［7］应用化肥和农家肥配施于大豆田， 大豆产量比对照增加了98.5%。 Wang 等［8］研究表明，减量施用化肥20%～40%后与不同有机肥配施于棉花种植田， 可以有效提高各类土壤酶活性，增加土壤有益微生物种类，促进棉花的生长和地上部干物质的积累。 除此之外，在水稻［9］、马铃薯［10］、辣椒［11］、油菜［12］、白菜［13］、萝卜［14］、烟草［15］等作物上减少化肥施用，同时配施有机肥， 各作物的产量和品质也有不同程度的提高。

该研究主要应用自制有机肥、商品有机肥、蚯蚓粪肥分别与化肥按不同比例配施于多年生紫花苜蓿种植田， 通过测定不同肥料配施下紫花苜蓿的产量、可溶性糖含量、叶绿素含量、中性洗涤纤维含量、酸性洗涤纤维含量等指标，评价有机肥与化肥配施的最佳比例， 以期为生产实践中合理减量化肥、 配施有机肥有效提高紫花苜蓿产量和品质提供参考。

1 材料与方法

1.1 供试材料

1.1.1 供试苜蓿品种紫花苜蓿中苜2 号（Medicago sativa L. cv. Zhongmu No.2），2012 年5 月中旬在内蒙古自治区农牧业科学院托克托县基地种植。

1.1.2 供试肥料自制有机肥： 在内蒙古自治区乌兰察布市四子王旗吉生太镇小南壕村基地搭建太阳暖棚， 利用自主研发的发酵菌剂和智能化翻抛机系统进行粪污堆肥发酵，30 d 左右得到有机肥。 有机质含量54%，总氮含量2.12%，磷（以P2O5计）含量1.83%，钾（以K2O 计）含量2.01%。 商品有机肥：博益润生新能源科技有限公司产品。有机质含量≥50%，N+P2O5+K2O≥6%。 蚯蚓粪肥：土默特左旗龙源生态种养殖农民合作社产品。 有机质含量≥20%，总氮含量0.52% ，磷（以P2O5计）含量0.74%，钾（以K2O 计）含量1.39%。 氮肥为尿素（N占46.3%），磷肥为过磷酸钙（P2O5≥14%），钾肥为硫酸钾（K2O 40%，苏州市元硕精细化学品有限公司产品）。

1.2 试验地概况

该试验于2020 年4 月9 日—9 月15 日在内蒙古自治区呼和浩特市托克托县开展。 托克托县位于内蒙古自治区中部、 大青山南麓的黄河上中游分界处北岸的土默川平原 （111°2′30″～111°32′21″E、40°5′55″～40°35′15″N），平均海拔1 132 m，年均气温7.3 ℃，年均降雨量362 mm。试验地土壤有机质含量9.31 g/kg，速效氮含量0.82 g/kg，速效磷含量20.86 mg/kg，速效钾含量0.10 g/kg。

1.3 试验设计

该试验小区设计见表1。 化肥施肥量参照肖燕子［16］报道的“3414”法土肥试验优选的N、P、K施肥最佳配方，略有改动。有机肥施用量以田间建议施用量4 500 kg/hm2为基准值，进行增量和减量浮动。 共设14 个处理组：CK 为不施肥区，处理1为单施化肥区，处理2 为单施自制有机肥区，处理3 为单施蚯蚓粪肥区， 处理4 为单施商品有机肥区，处理5 为1/2 化肥+1/2 自制有机肥区，处理6为1/2 化肥+1/2 蚯蚓粪肥区， 处理7 为1/2 化肥+1/2 商品有机肥区， 处理8 为1/2 化肥+自制有机肥区，处理9 为1/2 化肥+蚯蚓粪肥区，处理10 为1/2 化肥+商品有机肥区，处理11 为1/2 化肥+2 倍自制有机肥区，处理12 为1/2 化肥+2 倍蚯蚓粪肥区，处理13 为1/2 化肥+2 倍商品有机肥区。 每个处理3 个重复，共42 个小区，每个小区面积为10 m2，小区间设0.6 m 的保护行。 N、P、K 肥与各类有机肥均在春季苜蓿开始返青时，在种植行开30 cm深的沟，将肥料均匀施于沟内，完成后盖土，施肥2～3 d 后灌溉。 分别在2020 年6 月8 日紫花苜蓿初花期、7 月12 日紫花苜蓿盛花期和9 月15 日紫花苜蓿盛花期进行3 次刈割取样， 测定植物样品的生长和营养指标。

表1 不同处理施肥量 单位：kg/10 m2

1.4 产量和品质指标测定

1.4.1 产量测定各处理留茬5 cm，刈割后立即称取鲜重，带回实验室后放入烘箱110 ℃杀青，65 ℃烘至恒重，测干重，计算干鲜比，折合干草产量。

1.4.2 株高测定紫花苜蓿刈割前， 每小区采用随机取样的方法测定植株高度， 每株自地面量至生长点［17］，每小区随机测定30 株，取平均值。

1.4.3 总叶绿素含量测定采用丙酮和乙醇2∶1混合液浸泡提取，并采用参考文献［18］报道的方法测定。

1.4.4 可溶性糖采用蒽酮比色法［19］。

1.4.5 营养成分测定将自然风干恒重的草样粉碎后过1 mm 筛，粗蛋白质含量测定采用杜马斯燃烧法［20］；酸性洗涤纤维和中性洗涤纤维含量应用滤袋法进行测定［21-22］。 计算相对饲用价值（RFV），RFV=DMI（%BW）DDM（%DM）/1.29。 DMI 与DDM分别为：干物质采食量（DMI）（%BW）=120/NDF（%DM）；可消化的干物质（DDM）（%DM）=88.9-0.779 ADF（%DM）。 NDF 为中性洗涤纤维，ADF 为酸性洗涤纤维。

1.5 数据处理

利用Excel 2016 软件对试验数据进行初步整理。应用SPSS STATISTICS 20 软件，采用新复极差法（Duncan）对数据进行差异显著性分析。 P＜0.05表示差异显著。

2 结果与分析

2.1 不同施肥处理对紫花苜蓿干草产量的影响

由表2 可知，在不同刈割茬次下，不同施肥水平处理的紫花苜蓿干草产量均显著（P＜0.05）高于CK。 与CK 相比，第1 茬紫花苜蓿的干草产量增幅为31.31%～74.63%，其中，处理1 的产量为4 550.96 kg/hm2，显著（P＜0.05）高于同茬次的其他处理；其次是处理8、处理10 及处理11，干草产量分别为4 263.44、4 245.33、4 226.44 kg/hm2，3 个处理差异不显著（P＞0.05）。与CK 相比，第2 茬紫花苜蓿的干草产量增幅为23.54%～108.48%，其中，处理8 的产量为6 476.00 kg/hm2，显著（P＜0.05）高于同茬次的其他处理。 与CK 相比，第3 茬紫花苜蓿的干草产量增幅为18.50%～91.92%，其中，处理5 的干草产量最大，为5 885.67 kg/hm2，显著（P<0.05）高于同茬次的其他处理，其次为处理2 和处理8。

表2 不同施肥处理对紫花苜蓿干草产量的影响 单位：kg/hm2

表3 不同施肥处理对紫花苜蓿株高的影响 单位：cm

2.2 不同施肥处理对紫花苜蓿株高的影响

由表3 可知，与CK 相比，不同施肥处理均显著（P<0.05）增加紫花苜蓿的生长高度。 与CK 相比，第1 茬株高增幅为6.50%～56.54%，其中，单施用化肥的处理1 紫花苜蓿植株平均高度最高，为61.63 cm，显著（P<0.05）高于同茬次的其他处理，其次为处理8、处理10 和处理11。 与CK 相比，第2 茬和第3 茬株高增幅分别为21.79%～56.86%和23.19%～61.25%，各施肥处理的高度分别为68.17～87.80 cm 和66.77～87.40 cm。第2 茬紫花苜蓿中，处理8 的平均株高最高，为87.80 cm，显著（P<0.05）高于同茬次的其他处理。 第3 茬紫花苜蓿中，处理5 的平均株高最高，为87.40 cm，显著（P<0.05）高于同茬次的其他处理，其次为处理2 和处理8。

2.3 不同施肥处理对紫花苜蓿可溶性糖含量的影响

由表4 可知， 施肥可以不同程度地增加紫花苜蓿的可溶性糖含量。 第1 茬紫花苜蓿可溶性糖含量最高的是处理1（2.12%），显著（P＜0.05）高于同茬次的其他处理；其次是处理8（2.03%）、处理10（2.02%）和处理11（2.00%），3 个处理的可溶性糖含量差异不显著（P＞0.05）。 第2 茬紫花苜蓿可溶性糖含量最高的是处理8 （2.42%）， 显著 （P＜0.05）高于同茬次的其他处理。 第3 茬紫花苜蓿处理5 的可溶性糖含量为2.17%，显著（P＜0.05）高于同茬次的其他处理，其次为处理2 和处理8。

表4 不同施肥处理对紫花苜蓿可溶性糖含量的影响 单位：%

2.4 不同施肥处理对紫花苜蓿总叶绿素含量的影响

由表5 可知，在不同刈割茬次下，不同施肥处理的植株总叶绿素含量均显著（P＜0.05）高于CK。第1 茬紫花苜蓿， 单施用化肥的处理1 总叶绿素含量为3.39 mg/g，显著（P＜0.05）高于同茬次的其他处理，其次为处理8。 第2 茬以施用1/2 化肥与自制有机肥配比的处理8 总叶绿素含量最高，为3.52 mg/g，显著（P＜0.05）高于同茬次的其他处理。第3 茬处理5 的紫花苜蓿总叶绿素含量显著（P＜0.05）高于同茬次的其他处理，为3.11 mg/g，其次为处理2 和处理8。

2.5 不同施肥处理对紫花苜蓿粗蛋白质含量的影响

由表6 可知，与CK 相比，不同化肥和有机肥单施或配施均显著（P<0.05）提高了3 个茬次紫花苜蓿的粗蛋白质含量。不同施肥处理后，第1 茬紫花苜蓿粗蛋白质含量的增幅为18.05%～34.23%，第2 茬和第3 茬的增幅分别为21.34%～39.12%和17.25%～38.25%。 第1 茬紫花苜蓿，处理1 的粗蛋白质含量最高，为21.41%，显著（P<0.05）高于同茬次的其他处理，其次为处理8。 第2 茬紫花苜蓿，处理8 的粗蛋白质含量最高，为23.38%，显著（P<0.05）高于同茬次的其他处理。 第3 茬紫花苜蓿，处理5 的粗蛋白质含量最高，为23.24%，显著（P<0.05）高于同茬次的其他处理，其次为处理2 和处理8。

表5 不同施肥处理对紫花苜蓿总叶绿素含量的影响 单位：mg/g

2.6 不同施肥处理对紫花苜蓿中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维含量和相对饲用价值的影响

由表7 可知，与CK 相比，相同茬次下，不同施肥处理有利于减少紫花苜蓿中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量（P<0.05），提高相对饲用价值。 紫花苜蓿种植第1 茬， 施用化肥的处理1 的中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维含量显著（P<0.05）低于相同茬次的其他处理，相对饲用价值显著（P<0.05）高于相同茬次的其他处理； 处理8 对紫花苜蓿中性洗涤纤维、 酸性洗涤纤维含量和相对饲用价值的改善效果仅次于处理1。 紫花苜蓿种植第2 茬，处理8 的中性洗涤纤维、 酸性洗涤纤维含量显著（P<0.05）低于相同茬次的其他处理，相对饲用价值显著（P<0.05）高于相同茬次的其他处理。 紫花苜蓿种植第3 茬，处理5 的中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维含量显著（P<0.05）低于相同茬次的其他处理，相对饲用价值显著（P<0.05）高于相同茬次的其他处理； 处理2 和处理8 对紫花苜蓿中性洗涤纤维、 酸性洗涤纤维含量和相对饲用价值的改善效果仅次于处理5。

表7 不同施肥处理对紫花苜蓿中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维含量和相对饲用价值的影响 单位：%

3 讨论

很多研究结果显示， 施肥能够显著增加紫花苜蓿的株高和产量，提高营养品质［23-28］。 该研究应用化肥、有机肥单施或配施于紫花苜蓿田，考查不同施肥模式对紫花苜蓿干草产量及营养品质的影响，结果显示：施肥区的紫花苜蓿株高和干草产量均显著（P<0.05）高于不施肥区，各施肥小区的紫花苜蓿可溶性糖含量、总叶绿素含量、粗蛋白质含量均高于对照， 中性洗涤纤维含量和酸性洗涤纤维含量明显减少， 证明施肥对紫花苜蓿干草产量和品质的提高具有促进作用。

化肥和有机肥合理配施， 能够有效提高作物的产量和品质［5-15］。胡华锋等［29］应用氮磷钾及微量元素与有机肥配施于紫花苜蓿田， 发现与单独施肥相比， 三者配比施肥能显著提高紫花苜蓿的粗蛋白质、粗脂肪、矿物质元素和微量元素含量。 贾珺等［30］研究发现，合理配比施肥，可以提升紫花苜蓿的营养价值。张学洲等［31］研究结果显示，合理配比施肥对苜蓿品质具有改善作用。 该研究结果显示，第1 茬单施化肥的处理1，紫花苜蓿的株高、干草产量等生长指标及可溶性糖含量、 粗蛋白质含量等营养指标均为最佳。在第2 个刈割茬次，减少一半施用量的化肥与自制有机肥配施的处理8，无论是紫花苜蓿的生长指标还是营养指标均显著（P<0.05）高于其他处理。 在第3 个刈割茬次，减少一半施用量的化肥与减少一半施用量的自制有机肥配施的处理5，紫花苜蓿各项指标均显著（P<0.05）优于其他处理。 分析原因，主要是化肥具有迅速促进植物生长的作用， 所以在第1 茬显著促进了紫花苜蓿的生长。但化肥通常不长效，往往需要在植物生长过程中不断补施才能达到较好的效果［10］。 因该研究在紫花苜蓿生长后期没有再补施化肥，到第2 茬、第3 茬时，单施化肥的小区便不再显示生长优势。 有机肥替代部分化肥可提高紫花苜蓿的产量， 其原因可能是有机肥提高了土壤的有机碳含量和活性， 为紫花苜蓿生长提供了良好的土壤条件。且有机肥肥效可以持续缓慢释放，与紫花苜蓿对营养的生理需求同步， 使紫花苜蓿在生长后期还能充分吸收所需养分， 促进其高产优质。 但有机肥替代化肥的施用量并不是越多越好，只有合适的施肥比例才能达到最佳效果。该研究发现，在减量一半化肥、双倍施用有机肥的处理11、12、13， 紫花苜蓿生长和品质增益效果反而下降。 因此，针对不同区域土壤、气候情况及苜蓿地需肥规律等进行定位试验， 找到化肥和有机肥合理配比施肥量和施肥方法对促进紫花苜蓿生长和提高品质至关重要。

蚯蚓粪肥是蚯蚓降解畜禽粪便或有机废弃物的产物，具有比面积大、孔隙度高的特点，能有效改善土壤结构，可以增加土壤N、P、K 含量和多种酶活性［32］。但与畜禽粪便形成的有机肥相比，有机质含量较低。该研究结果显示，蚯蚓粪肥无论是单施还是与化肥配施，与单施化肥相比，第1 茬对紫花苜蓿的生长促进作用不显著。 但在第2 茬和第3 茬逐渐发挥优势，尤其是1/2 化肥与蚯蚓粪肥配比施用的处理9 和处理12，对紫花苜蓿的生长和营养促进作用均显著 （P<0.05） 优于单独施用化肥，但不及1/2 化肥与自制有机肥的效果。 这可能是由于蚯蚓粪肥有机质含量不高， 且改善土壤的结构和功能需要一定的时间， 短时间内对紫花苜蓿生长促进作用不明显， 但从农业可持续发展角度出发， 蚯蚓粪肥结合化肥的田间利用是非常有研究价值的。

4 结论

1/2 化肥施用量（0.1 kg/10 m2）与自制有机肥（9 kg/10 m2）配比施肥（处理8）对第1 茬紫花苜蓿生长和营养品质各项指标的提升作用仅次于单施化肥，同时，对紫花苜蓿中后期的生长和营养品质均表现出最佳的促进作用。 从不同施肥配比对紫花苜蓿中后期生长和营养品质改善效果以及化肥减量使用方面综合考虑，推荐1/2 化肥+自制有机肥为可供选择的最优施肥方案。