钙蛋白液对紫花苜蓿产量和粗蛋白含量的影响

2023-07-17崔静唐凡华郝爱琴王学博

天津农业科学 2023年6期

崔静唐凡华郝爱琴王学博

摘要：水肥管理在紫花苜蓿生长发育过程中起到至关重要的作用。为探讨钙蛋白液对紫花苜蓿生长和营养指标的影响，通过灌施的方式采用单因素试验开展钙蛋白液的应用效果、剂量效果及其與菌剂的组合效果研究，测定紫花苜蓿株高、鲜产量、干产量及粗蛋白含量。结果表明：（1）钙蛋白液的应用效果试验中，225 kg· hm-2钙蛋白处理组紫花苜蓿产量均较对照组显著提高（P<0.05），其中鲜、干产量分别提高了23.59%和24.40%；（2）钙蛋白液的剂量效果试验，225、450 kg· hm-2钙蛋白液处理均有助于紫花苜蓿增产，但剂量处理之间差异不显著，且增产效果因紫花苜蓿建植年限不同存在差异；（3）钙蛋白液与菌剂组合效果试验，钙蛋白液（225 kg· hm-2）及其与菌剂（15 kg·hm-2）的组合处理均有助于紫花苜蓿显著增产（P<0.05），其对灌施后3茬（二、三、四茬）紫花苜蓿总干产量的增幅分别可达29.37%、29.58%，但2个处理之间差异未达显著水平；（4）各年份同一茬次的处理组于对照组对紫花苜蓿粗蛋白含量差异表现均不显著。综合而言，在常规管理条件下，灌施钙蛋白液225 kg· hm-2即可实现紫花苜蓿在稳定粗蛋白含量的前提下显著增产。

关键词：钙蛋白液；紫花苜蓿；产量；粗蛋白含量

中图分类号：S541 文献标识码：A DOI 编码：10.3969/j.issn.1006－6500.2023.06.009

Abstract： Water and fertilizer management plays an important role in the growth and development of Alfalfa. In order to investigate the effects of Calcin （Liquid） on the growth and nutritional indexes of Alfalfa， the single factor test was carried out to study the application effect， dosage effect and its combination effect with microbial inoculum， the plant height， fresh matter yield， dry matter yield and crude protein content of Alfalfa were determined. The results showed as follows. （1） In the experiment of application effect of Calcin （Liquid）， the Alfalfa yield of Calcin （Liquid） treatment（225 kg· hm-2） was significantly increased compared with the control group （P<0.05）， which the fresh matter yield and dry matter yield increased by 23.59% and 24.40%， respectively. （2） In the experiment of dose effect of Calcin （Liquid）， the treatments of Calcin （Liquid） with the application amount of 225， 450 kg· hm-2 was beneficial to the yield increase of Alfalfa， but there was no significant difference between the dose treatments， and the yield increase effect was different with different planting years of Alfalfa. （3） In the experiment of Calcin （Liquid）combining with microbial inoculum， the treatment of Calcin （Liquid）（225 kg· hm-2） and its combination with microbial inoculum （15 kg· hm-2） could significantly increase the yield of Alfalfa （P<0.05）， the total dry matter yield （2-4 stubble） increased by 29.37% and 29.58% respectively， but there was no significant difference between the two treatments. （4） In the experiment， there was no significant difference in crude protein content between the treatment group and the control group in the same crop. In conclusion， under conventional management conditions， irrigating Calcin （Liquid） of 225 kg· hm-2 can significantly increase the yield of Alfalfa with stable crude protein content.

Key words： Calcin （Liquid）; Alfalfa; yield; crude protein content

紫花苜蓿（Medicago sativa），豆科苜蓿属多年生牧草，产量高、品质好、营养丰富，且具有适应性强、抗旱耐盐碱以及固氮保持水土等特点[1-3]，目前作为世界上分布最广的优质蛋白类饲草[4-5]，在我国其与青贮玉米共同构成了高产奶牛必备的优质粗饲料[6-7]。自2012年国家实施“振兴奶业苜蓿发展行动”，我国苜蓿种植面积明显增加，且苜蓿品质逐年向好。

众所周知，合理的水肥管理有助于提高紫花苜蓿产量和品质[8]。据报道，相关指标中的株高与牧草产量正相关，株高在一定程度上能够反映紫花苜蓿的产量潜力[8]；而作为蛋白类牧草，紫花苜蓿的粗蛋白含量是其重要的品质评价指标[4]。因此，株高、产量和粗蛋白含量可以作为衡量紫花苜蓿施肥效果的重要经济指标[8]。目前，有关氮肥[9-11]、磷肥[11-13]、微量元素肥料[14-15]，以及单施或配施微生物菌肥[13，16]对紫花苜蓿生产性能影响的研究报道较多，但有关化肥基础上增施蛋白类肥料的研究报道较少。

有机钙蛋白多肽水溶液（以下简称“钙蛋白液”）是以城市市政污水厂产生的市政污泥为原料，经过高温热碱水解工艺，将污泥中微生物细胞内的蛋白类物质以氨基酸、多肽的形式提取回收的产品，产品中含有丰富的氮、钾、钙等营养元素，其中氮元素是以氨基酸、多肽形式存在，富含16种作物生长必需的氨基酸，总粗蛋白含量为20%～25%，钙则以有机螯合钙的形式存在。

本研究通过灌施的方式设置不同的处理开展田间肥效试验，旨在探讨钙蛋白液对紫花苜蓿生长和主要营养指标——粗蛋白含量的影响，为其在紫花苜蓿种植过程中的合理应用提供借鉴与参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

本试验于2022年4—11月在天津市静海区锦绣家园农作物种植专业合作社的苜蓿田中开展，所选试验区域内紫花苜蓿分别已建植4年、2年和1年，即分别于2018、2020和2021年9月底播种（秋播）的紫花苜蓿，品种为‘龙威6010，播种量为30 kg·hm-2，行距为12 cm。2022年4月2日，所有地块均同步追施复合肥（17-17-17）750 kg·hm-2；5月20日，追施尿素225 kg·hm-2。合作社苜蓿田的每个地块面积约0.4 hm2。试验用钙蛋白液由天津市裕川微生物制品有限公司提供，本试验用钙蛋白液粗蛋白含量25%，其中游离氨基酸含量为101 g·L-1，钙含量为103.9 g·L-1，钾（以氧化钾计）含量43.8 g·L-1；菌剂（芽孢杆菌）、复合肥、尿素等均为市售。

1.2 试验设计

1.2.1 钙蛋白液的应用效果试验试验设置钙蛋白液处理组和对照组，在建植2年的紫花苜蓿地块开展试验，每个处理3个地块即3个重复。处理组在紫花苜蓿返青后（4月16日）、第一茬紫花苜蓿刈割后（6月2日），均按225 kg·hm-2的剂量随灌溉施入钙蛋白液；对照组只同期进行同等条件的灌溉，不添加钙蛋白液。

1.2.2 钙蛋白液的剂量效果试验试验分别选择建植4年、2年和1年的紫花苜蓿地块，其中建植1年的地块试验设置225、300、450 kg·hm-2 3个钙蛋白液处理组和对照组，建植4年和2年的地块分别设置225、450 kg·hm-2 2个钙蛋白液处理组和对照组，每个处理3个地块即3个重复。处理组在第一茬紫花苜蓿刈割后（6月2日）按剂量随灌溉施入钙蛋白液；对照组只同期进行同等条件的灌溉，不添加钙蛋白液。

1.2.3 钙蛋白液与菌剂组合效果试验试验选择建植2年的紫花苜蓿地块，分别设置225 kg·hm-2钙蛋白液（225Ca）、225 kg·hm-2钙蛋白液+菌剂15 kg·hm-2（225Ca+15M）和225 kg·hm-2钙蛋白液+菌剂30 kg·hm-2（225Ca+37.5M）3个处理组及对照组，每个处理3个地块即3个重复。处理组分别在第二次紫花苜蓿刈割后（6月2日）按剂量随灌溉施入钙蛋白液或其与菌剂的组合；对照组只同期进行同等条件的灌溉，不添加钙蛋白液和菌剂。

1.3 数据采集及样品分析

監测各试验处理在各茬次或对应茬次紫花苜蓿的产量和重要营养指标——粗蛋白含量。刈割前随机选择20个点位分别测量处理组和对照组紫花苜蓿株高，并以“S”型取样法进行样品采集，每个地块采集9个点，每个点选取4个50 cm的样段，留茬5 cm刈割，测定4个样段紫花苜蓿的总鲜质量，并随机选择200 g样品，105 ℃杀青0.5 h后于80 ℃烘干至恒质量，测量其干质量，计算干物质含量，并进一步计算样段的干质量及单位面积的干草产量，烘干后的样品进行后续的粗蛋白含量测定。

1.4 数据处理与分析

通过Microsoft Excel 2010对数据进行初步整理，采用IBM SPSS Statistics 20.0进行单因素方差分析，并用Duncan法进行多重比较。文中数据均以“均值±标准差”表示，P<0.05表示差异显著，P<0.01表示差异极显著。

2 结果与分析

2.1 钙蛋白液对紫花苜蓿生长和粗蛋白含量的影响

返青前和第1次刈割后灌施225 kg·hm-2钙蛋白液对紫花苜蓿生长指标和粗蛋白含量的影响结果见图1。由图1可知，紫花苜蓿株高在各茬次均表现为钙蛋白液组高于对照组，其中第二茬差异显著（P<0.05），提高了24.78%；除第三、四茬鲜产量、第四茬干产量表现为对照组略高于钙蛋白液组但差异未达显著水平外，其他茬次紫花苜蓿鲜、干产量均表现为钙蛋白液组高于对照组，其中第二茬差异显著（P<0.05），分别提高了72.16%、42.31%;紫花苜蓿粗蛋白含量表现为各年份同一茬次的钙蛋白处理组与对照组差异均不显著。综合一、二、三、四茬紫花苜蓿总鲜、干产量（图2）可以看出，建植2年的紫花苜蓿田中，钙蛋白处理组均较对照组显著提高（P<0.05），其中鲜、干产量分别提高了23.59%、24.40%。这说明灌施钙蛋白液在维持紫花苜蓿粗蛋白含量的前提下有助于其增产，增产效果在茬次之间存在差异。

2.2 钙蛋白液剂量对紫花苜蓿的影响

第一茬紫花苜蓿刈割后灌施钙蛋白液，其对紫花苜蓿第二茬鲜、干产量及粗蛋白含量和株高的影响见图3。由图3可以看出，225、450 kg·hm-2钙蛋白液对建植2年的紫花苜蓿株高及鲜、干产量有较大影响，均显著高于对照组（P<0.05），但二者之间无显著差异；建植1年和4年的紫花苜蓿田中不同钙蛋白液剂量处理与对照组之间株高及鲜、干产量差异均未达显著水平；不同建植年限的紫花苜蓿田中钙蛋白液处理与对照组紫花苜蓿粗蛋白含量均未达显著水平。这说明灌施钙蛋白液有助于紫花苜蓿增产，但试验所设的剂量处理之间差异不显著，同时亦说明增产效果因建植年限不同存在差异。

2.3 钙蛋白液与菌剂的组合对紫花苜蓿生长和粗蛋白含量的影响

第一茬紫花苜蓿刈割后灌施钙蛋白液或其与菌剂的组合，其对紫花苜蓿二、三、四茬次鲜、干产量，以及粗蛋白含量和株高的影响详见图4。由图4可知，与对照相比较，第二、三茬紫花苜蓿株高及鲜、干产量在钙蛋白液或其与菌剂的组合处理均有所提高，其中第二茬除225Ca和225Ca+37.5M处理的干产量外均达显著水平（P<0.05）；第三茬225Ca处理即钙蛋白液单独处理的干产量亦达显著水平（P<0.05），同时钙蛋白液单独处理及其与不同剂量菌剂组合处理之间差异均未达显著水平；第四茬紫花苜蓿株高及鲜、干产量在钙蛋白液或其与菌剂的组合处理有降低趋势但差异均未达显著水平；不同茬次钙蛋白液或其与菌剂的组合处理与对照组的紫花苜蓿粗蛋白含量均无显著差异。这说明钙蛋白液或其与菌剂的组合均可在维持紫花苜蓿粗蛋白含量的前提下，增加紫花苜蓿产量，且随着茬次的推进，钙蛋白液的持效性优于其与菌剂组合处理，但无论是钙蛋白液单独处理还是其与菌剂的组合处理在灌施后的第三茬（本试验中的第四茬）均无明显效应。由图5可知，与对照组相比较，钙蛋白液处理及其与菌剂的组合处理均可显著提高紫花苜蓿二、三、四茬总产量（P<0.05），其干产量分别提高了29.37%、29.58%。

3 讨论与结论

水肥管理在紫花苜蓿生长发育过程中起到至关重要的作用[17]，尤其在春旱区域，合理的返青水配合施肥明显促进紫花苜蓿增产。沙栢平等[17]研究表明，适当灌水施肥能显著提高紫花苜蓿的株高及生长速度和分枝数等，进而促进干草产量的形成与营养物质的积累。王德胜等[10]研究表明，合理施用氮肥可以显著促进苜蓿的营养生长并提高其产量和品质。本研究中，钙蛋白液含有丰富的氮磷钾等营养元素，其主要成分为以氮素为主，且其施用方式为灌施，即同时对紫花苜蓿田进行了水肥管理，结果该处理的增产效果显著，这与沙栢平等[17]及王德胜等[10]研究结果基本一致。但本研究亦表明，这种增产效果会因紫花苜蓿建植年份及收获茬次的不同而存在差异，分析其原因主要有如下3点：（1）建植年份较短以及返青后的第一茬次可能因建植时的底肥或返青施用化肥的作用，导致紫花苜蓿对钙蛋白液的增施反应不敏感；（2）未施用钙蛋白液的后续茬次在对照组与处理组之间无明显差异，原因可能是钙蛋白液的效应是有限的，并不适合一次施用多茬受益；（3）不同建植年限或茬次的紫花苜蓿对于养分的需求亦存在差异，毕竟紫花苜蓿的收获会带走土壤中的相关养分，故在实际生产中的施肥还应结合紫花苜蓿植株及其土壤养分状况进行综合判断，实现合理施肥。

本研究所用钙蛋白液含有16种作物生长必需的氨基酸及有机螯合钙，故其同时具有氨基酸肥和螯合钙肥的特征。其中，氨基酸类肥料营养全面，富含速效氮，具有肥效快且氮素利用率高等特点，其在大豆[18]、西瓜[19]，以及小麦[20]等农业生产中的应用表明，氨基酸肥有助于相关农作物的增产提质；作为植物生长所必须的营养元素之一的钙，在与一些天然小分子有机物进行螯合后的螯合钙，有助于促进植物生长并改善作物品质，常被应用于农业生产中，叶面喷施和根施两种施用方式均可[21-22]。由此可见，本研究所用的钙蛋白液功能较多，且相关成分均有不同的增产效果，且考虑到不同的成分起作用的条件或范围存在差异，比如螯合钙一般在pH值6.0～6.5时才能被植物吸收[21]，故钙蛋白液对紫花苜蓿的增产机理尚有待于进一步深入研究。

微生物菌肥是由一种或数种有益微生物细菌经发酵而成的无毒害无污染的生物性肥料[23]，其有助于增加土壤肥力、改善植物环境[13]，且有促进作物生长、提质增产的效果，被广泛用于多种作物生产中[23]。本研究中，钙蛋白液与菌肥的配合灌施显著提高了紫花苜蓿的产量，但与钙蛋白液单独灌施处理的差异未达显著水平，且二者的作用均只能维持在灌施后的2茬（按天津第二、三茬的情况计算基本上是60 d左右），而灌施后的第三茬则与对照无显著差异，说明肥力在两茬内已充分释放，待灌施后的第三茬肥料已基本消耗殆尽，故对第三茬紫花苜蓿的增益有限，这与肖知新等[8]研究认为“肥力充分释放有利于提高紫花苜蓿株高及产量但后续肥料已基本消耗殆尽故对后茬作物的增益有限”的结论基本一致。因此，在本研究的鈣蛋白液灌施应用过程中，是否同时配施菌肥对紫花苜蓿产量和品质的整体影响不显著，但应注意的是钙蛋白液的持效性应该在2茬（60 d左右）或2茬以内，故在应用过程中需注意其灌施时间间隔。

综合而言，在常规管理的情况下，灌施钙蛋白液（225 kg·hm-2）及其与菌剂（15 kg·hm-2）的组合处理均可在维持紫花苜蓿蛋白品质的前提下显著增产，其对灌施后3茬（二、三、四茬）苜蓿总干产量的增幅分别可达29.37%、29.58%，但2个处理之间差异未达显著水平。考虑综合成本，在应用区域内单独灌施钙蛋白液225 kg·hm-2即可实现紫花苜蓿在稳定质量的前提下显著增产。

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