施肥对黑麦草生长和产量的影响

占丽平,鲁剑巍,杨 娟,李文西,李小坤,刘晓伟

(华中农业大学资源与环境学院，湖北 武汉 430070)

饲草生产是养殖业持续稳定发展的必要条件，是完善农业生产系统和优化农田生态系统的重要组成部分[1]。在我国南方地区大力发展草业生产，种植鱼用饲草，对促进渔业生产持续健康发展具有重要作用[2]。一年生黑麦草(Loliummultiflorum)是一种喜温、喜湿牧草[3]，具有抗逆性强、分蘖力高、生长快、产量高、品质好等优点[4]，在我国南方广泛种植，是各种家畜、养鱼的好饲料[4-5]。随着养殖业结构的优化和调整，退耕还林还草政策的实施，种草养畜的全面发展，黑麦草种植面积近年不断扩大[6]。由于黑麦草的产量潜力大，所需的养分量也很大，因此施肥能显著提高黑麦草产量，尤其是氮肥的施用见效快，已成为农民种植黑麦草的主要管理措施之一[7]。目前在生产实践中，黑麦草种植还存在许多养分管理不合理的现象[8]；例如施肥结构不合理、养分不平衡、基本上不施用有机肥等，这样不仅会影响黑麦草的产量和生产效率，而且一些过量的养分，如氮，还会直接从田间流向鱼池及水网中，导致环境污染严重[9-10]。针对目前施肥不合理的现象，进行了氮磷钾肥及有机肥效果试验，研究不同施肥措施对黑麦草生长、叶绿素和草产量的影响，以期掌握不同施肥条件下黑麦草各生长指标的变化规律，为科学施肥、合理提高产草量提供依据。

1 材料与方法

1.1试验区自然概况 试验布置在位于湖北省武汉市洪山区的华中农业大学资源与环境学院试验基地，属亚热带大陆性湿润季风气候。供试土壤为黄棕壤，土壤基本性状如下：pH值5.79，有机质7.82 g/kg，全氮0.53 g/kg，速效磷10.6 mg/kg，速效钾199.2 mg/kg。

1.2供试品种 供试牧草为“邦德”一年生黑麦草(Abundant)。购于湖北省种子集团公司。

1.3试验设计 试验设6个处理，分别为：不施肥 (CK)、氮磷钾配施(NPK)、不施氮(PK)、不施磷(NK)、不施钾(NP)和等氮量的有机肥(OM)。NPK配施处理的施肥量为N 240 kg/hm2，P2O5120 kg/hm2，K2O 150 kg/hm2，N、K肥总用量的1/2作基肥，余下N、K肥均分为3次，在每次刈割后追施(最后1次刈割后不追肥)，P肥全部作基施。含与化肥相等氮量的OM施肥总量为4 890 kg/hm2，相当于施N 240 kg/hm2，P2O5137 kg/hm2，K2O 63 kg/hm2。OM总量的1/2作基肥，余下的分3次追施；N、P、K肥分别使用尿素(46%N)、过磷酸钙(12%P2O5)、氯化钾(60%K2O)。OM使用“德隆”牌有机生物肥，有机质含量为27.4%，氮含量为4.90%，磷含量为2.80%，钾含量为1.28%。小区面积为2 m×2 m，4次重复，随机区组排列。

1.4试验管理 于2007年10月10日施基肥后播种(撒播)，播种量为60 kg/hm2，播种后覆盖无纺布，并采用自动喷水装置雾状喷水，根据黑麦草的生长状况分别于2008年2月27日、3月24日、4月17日、5月6日分4次刈割。

1.5测定项目与方法 生长动态：分别于2007年11月4日、11日、18日、25日和12月3日分5次调查了不同施肥处理对黑麦草生长的动态变化情况。每次各小区随机取样6株，观测项目有：单株分蘖数、株高(从植株底部到最新展开叶的距离)、最大叶片长度与宽度(叶长为最长的叶片的叶尖到茎的距离，该叶片的最宽距离为叶宽)，表观叶面积=叶长×叶宽；数据用平均值表示。

叶绿素：于2007年12月15日，各小区随机多点选取长势一致的黑麦草叶片(下部倒数第2片叶)测定叶绿素含量，采用无水乙醇法[11](95%的乙醇提取，在波长665 nm和649 nm下测定吸光度，计算叶绿素a、b的含量)。

鲜草产量：在不同时期刈割全小区黑麦草称鲜质量，即为该区鲜草产量。

所有结果均用LSD法检验P<0.05水平上的差异显著性。

2 结果与分析

2.1施肥对黑麦草生长的影响

2.1.1施肥对黑麦草分蘖数的影响 由图1可知，随着黑麦草的不断生长，各施肥处理的分蘖数呈增加趋势，但在出苗38 d后又趋于平缓或略有下降，CK、PK、NPK、OM和NK处理略微下降，NP处理基本不变，说明随生育期的延长，黑麦草的分蘖变慢。NP、NPK和OM处理的分蘖数相当，三者无显著差异(P>0.05)，各处理的分蘖数在距出苗38 d时达到最高，即达到最大分蘖期，与CK相比，这3个处理的分蘖数均显著增加(P<0.05)，在最大分蘖时分别比CK增加了70.5%、89.3%和86.7%，与PK相比，分别增加了114.0%、138.9%和134.3%，与NK相比分别增加了58.3%、75.8%和73.4%。说明施N、P肥能显著增加黑麦草的分蘖数(P<0.05)，促进黑麦草的生长，而且N、P任何一种元素的缺乏都会降低黑麦草的分蘖数，从而影响黑麦草的生长。整体上，PK处理的分蘖数低于CK处理。

图1 施肥对黑麦草分蘖数的影响

2.1.2施肥对黑麦草株高的影响 由图2可知，随着黑麦草的不断生长，各施肥处理的株高不断增加，在出苗38 d时，除NK处理外，其他处理的株高都达到最高，NK处理仍有缓慢增加。NP、NPK和OM处理的株高相当，三者无显著差异(P>0.05)，在出苗38 d时分别比CK增加了126.1%、118.4%和118.4%，与NK相比分别增加了77.2%、71.4%和71.2%，与PK相比分别增加了175.2%、165.9%和165.8%。说明施N和施P能显著增加黑麦草的株高(P<0.05)，K肥对黑麦草株高影响不大。出苗后，NK处理的株高一直高于PK处理，且在出苗后38 d时，NK处理的株高显著高于PK(P<0.05)，说明N肥更能影响黑麦草的株高；OM与NPK处理的株高无显著差异(P>0.05)，合理施用有机肥和化肥都能显著增加黑麦草的株高(P<0.05)。

图2 施肥对黑麦草株高的影响

2.1.3施肥对黑麦草表观叶面积的影响 由图3可知，随着黑麦草的生长，表观叶面积在不断增加，出苗后31～38 d是表观叶面积增加最快的时期，38 d以后，NPK和OM处理的表观叶面积有缓慢增加趋势，其他处理都趋于平缓，说明合理施肥的重要性。在出苗后46 d，OM比NPK处理的表观叶面积增加了12.8%，说明施用有机肥对增加黑麦草表观叶面积的效果好于NPK肥，这可能与有机肥后效长有关，NPK处理的表观叶面积分别比NP、NK、CK和PK处理增加了3.4%、79.7%、176.2%和412.7%，NK分别比CK和PK处理增加了53.7%和185.4%，施N处理的表观叶面积要显著大于不施N处理(P<0.05)，说明N肥能显著增加黑麦草的表观叶面积；P的缺乏也会显著抑制黑麦草表观叶面积的增加(P<0.05)；NP与NPK处理的表观叶面积无显著差异(P>0.05)，说明K肥对黑麦草表观叶面积的影响很小。

图3 施肥对黑麦草表观叶面积的影响

2.2施肥对黑麦草叶绿素含量的影响 不同施肥处理的黑麦草叶绿素含量如表1所示，施N和OM处理的叶绿素含量均高于CK和PK处理。OM处理的叶绿素a含量最高，分别比NPK、NP、NK、PK和CK处理增加3.0%、6.3%、33.9%、198.2%和214.8%，NPK、NP和OM处理无显著差异(P>0.05)，NPK处理的叶绿素a含量分别比NP、NK、PK和CK处理增加了3.1%、29.9%、189.5%和205.6%；CK和PK处理的叶绿素a含量最低，两者无显著差异(P>0.05)；在NP的基础上施K对叶绿素a无显著影响(P>0.05)，在NK基础上施P、PK基础上施N都能显著提高黑麦草的叶绿素a含量(P<0.05)；NK分别比PK和CK处理增加了122.8%和135.2%，说明缺N比缺P更能影响叶绿素a的含量。不同施肥处理对叶绿素b的含量也有不同程度的影响，OM处理的叶绿素b含量最高，分别比NPK、NP、NK、PK和CK处理增加了3.9%、6.0%、55.9%、231.3%和307.7%，NPK处理的叶绿素b含量分别比NP、NK、PK和CK处理增加了2.0%、50.0%、218.8%和292.3%。结果显示，N素对黑麦草叶绿素a和叶绿素b的影响最大，P次之，K素影响较小，OM与NPK肥对饲草叶绿素a和叶绿素b的含量影响效果基本一致。不同施肥处理的叶绿素a、b总量表现为：OM>NPK>NP>NK>PK>CK。

表1 施肥对黑麦草叶绿素含量的影响 mg/g

2.3施肥对黑麦草鲜草产量的影响 由表2可知，NPK处理的黑麦草鲜草产量最高，达67.8 t/hm2，分别比OM、NP、NK、PK和CK处理增产5.3%、9.0%、37.5%、329.1%和255.0%；NPK、NP和OM处理无显著差异(P>0.05)，除PK处理外，其他的施肥处理比CK处理都能显著增加黑麦草的鲜草产量(P<0.05)；N肥、P肥和K肥施用可分别增产329.1%、37.5%和9.0%，N肥增产效果最好，P肥次之，K肥对产量的增加无显著影响(P>0.05)；PK与CK处理无显著差异(P>0.05)，且产量低于CK处理，说明N素是黑麦草的产量限制因素，OM处理分别比NP、NK、PK和CK处理增产3.5%、30.6%、307.6%和237.2%，增产效果低于NPK肥，但两者无显著差异(P>0.05)，说明合理施用有机肥能达到NPK肥配施的效果。

表2 施肥对黑麦草鲜草产量的影响 t/hm2

3 讨论与结论

N、P和K等无机元素是植物代谢及构成组织器官的重要元素[12]。有研究表明[13-15]，黑麦草平衡施用NPK肥，能显著提高黑麦草光合作用等代谢速率，积累更多植物生长所必需的营养物质，促进黑麦草不断生长发育。本研究显示，NPK肥配施能显著改善黑麦草的生长状况，分蘖数、株高、表观叶面积都有显著增加；N肥影响最大，P肥次之，K肥无显著影响，OM与NPK肥效果基本一致。在出苗38 d时，黑麦草各生长指标都达到较高水平，之后趋于平缓，但分蘖数在出苗38 d后又有降低趋势，下降的原因可能是除了施肥的影响外，分蘖还受温度、光强等的影响[16]。

叶绿素是植物吸收光能进行光合作用的重要物质，在一定范围内，叶片叶绿素含量与光合速率呈正相关[17]。叶绿素含量的多少决定了光合作用的强弱，凡影响叶绿素代谢的环境因素都将直接影响植物的生长发育及产量形成，营养元素是影响叶绿素的因素之一[18]。N素是叶绿素a、b的组成成分，N素缺乏条件下，光合作用有关酶的表达降低，蛋白质合成受限制，影响了植物代谢活动和生长发育[19]，此外，N素还是植物细胞分裂素的组分，而细胞分裂素可以促进蛋白质合成，防止叶绿素分解[20]，杜华平等[21]研究表明，随着N素的增加，叶绿素含量增加，从而反映了功能叶光合作用的增强，所以施N对于叶绿素含量的提高有显著的作用。P在ATP的反应中起关键作用，在脂类(叶绿素是脂类物质[22])的代谢中起重要作用[23]，K对多种酶是有效的活化剂，能促进叶绿素的合成与代谢[22]。本研究中，NPK处理能明显提高叶绿素水平，且对叶绿素b的增加程度要大于叶绿素a，其中，N素对叶绿素的影响最大，P次之，K没有显著影响，OM与NPK肥效果相当。

牧草产量(地上部分生物量)主要由茎、叶和穗质量构成，因牧草种类的不同，每个性状对产量的贡献率大小也不同；此外，牧草植株的高度、分蘖数及不同的管理条件(灌溉、施肥等)也会影响牧草产量[24]。黑麦草具有较强的分蘖能力，分蘖数越大，说明植株的生长力越旺盛[13,25]；株高是反映牧草产量潜力高低的一个重要指标之一，植株高低直接影响牧草的产草量[26]；叶面积影响光合作用和产量的形成[27]；叶绿素含量的多少决定了光合作用的强弱，进而影响产量的形成[18]。本研究中，NPK处理的鲜草产量分别比CK、PK、NK、NP和OM处理增加255.0%、329.1%、37.5%、9.0%和5.3%，增产效果是N>P>K，施肥对黑麦草各生长指标和叶绿素的影响与对鲜草产量的影响基本一致。氮肥是影响禾本科牧草产量的关键因素[28]，本研究条件下，土壤N素不能满足黑麦草的生长需求，PK处理中，由于N的缺乏，施用的PK肥基本没有发挥作用，这也是造成CK与PK处理的鲜草产量基本相当的原因，这与李文西等[29]研究一致。NPK与OM处理的鲜草产量无显著差异，施用有机肥表现出和配合施用NPK肥相当的增产效果。

有机肥是重要的土壤改良剂，长期施用能提高土壤有机质含量，改善土壤理化性质[30]。本研究中，OM与NPK肥的肥效基本一致，但OM处理的叶绿素含量要略高于NPK处理，且随着生育期的延长，分蘖数、株高、表观叶面积都略高于NPK处理，这可能与无机肥肥效快而有机肥肥效长、营养元素更齐全及能在一定程度上改良土壤等有关[31]。在发展现代农业中，有机肥具有无可代替的作用，并占据着极其重要的地位，合理增加有机肥的施入，一定程度上缓解了化学肥料对生态环境的污染，为农业的可持续发展提供了有力的保证[10]。

黑麦草每年要收获多次，其生产与养分管理不同于一般农作物，由于对黑麦草营养规律不了解，在养分管理上粗放经营，往往导致鱼草产量不高，致使渔业生产潜力得不到充分发挥[32]。合理均衡的施用肥料，有利于提高作物产量、改善农业环境以及维持农业可持续发展[33-37]。NPK肥配合施用和合理施用有机肥能显著促进黑麦草生长，在黑麦草的种植过程中，一定要根据黑麦草的生长状况进行科学的养分管理，实现黑麦草的高产优质。本研究结果表明，施用化肥与施用有机肥处理的黑麦草产量基本相当。但有研究表明单施化肥处理使土壤腐殖质含量降低，分子缩合程度和芳构化度增大，“老化”作用增强[38]，而有机肥具有增加土壤养分、增强土壤微生物活性及降低污染土壤重金属毒性等功能，与化肥配合施用后可以减少单施化肥产生的负作用，提高肥效[39-40]，所以建议无机肥和有机肥合理搭配施用，以有机肥作底肥，无机肥作追肥，这样不仅能减轻劳动强度，也能有效提高产量。

[1] 洪绂曾.饲草生产是国家食物安全与生态安全的重要保障[J].草业科学,2009,26(7):27.

[2] 李文西,鲁剑巍,杨娟.苏丹草-黑麦草轮作制中施肥对饲草产量及养分吸收的影响[J].草业学报, 2009,18(3):165-170.

[3] 陈三有,杨贤智.广东省冬种黑麦草的现状及发展前景[J].广东农业科学, 1997(6):38-40.

[4] 姜华,毕玉芬,何承刚.不同时期刈割对黑麦草生产性能、蛋白质含量及光合效率的影响[J].云南农业大学学报,2003,18(2):149-152.

[5] 徐玉鹏,武之新,赵忠祥.苏丹草的适应性及在我国农牧业生产中的发展前景[J].草业科学,2003,20(7):23-25.

[6] 陈韬,姚洪炎.优良牧草黑麦草的栽培与利用[J].贵州畜牧兽医,2009,33(4):42-43.

[7] 潘永年.一年生黑麦草的氮肥增产效益[J].草业科学,1989,8(2):55-57.

[8] 李小坤,鲁剑巍,陈防,等.苏丹草-黑麦草轮作中不同施肥措施对饲草产量及土壤性质的影响[J].植物营养与肥料学报,2008,14(3):581-586.

[9] 吕殿青,同延安,孙本华,等.氮肥施用对环境污染影响的研究[J].植物营养与肥料学报,1998,4(1):8-15.

[10] 范超,伍云卿.福建省有机肥现状及产业化发展对策[J].江西农业学报,2009,21(11):207-208.

[11] 郝建军, 刘延吉.植物生理学试验技术[M].沈阳:辽宁科学技术出版社,2001：73.

[12] 陈伦寿,陆景陵.合理施肥知识问答[M].北京:中国农业出版社，2006:3-5,7-9.

[13] 鲁剑巍,李小坤,梁友光,等.平衡施肥对黑麦草生长及产量的影响[J].水利渔业,2004,24(2):20-22.

[14] 李小坤,鲁剑巍,鲁君明,等.磷肥用量对黑麦草产量及经济效益的影响[J].草业科学,2006,23(10):18-22.

[15] 林洁荣,苏金水,黄仁湘,等.施肥对亚热带红壤山地人工草地的影响[J].草业科学,1995,12(3):30-32.

[16] 杜华平,江海东,周琴.氮肥对一年生黑麦草生长和产量影响的研究[J].上海农业科技,2008(4):28-29.

[17] Nakazawa F,Tunoda K,Torikura H.On the photosynthetic characteristics of high yielding rice varieties: I.Leaf photosynthetic rate[J].Japanese Journal of Crop Science，1990,59(1):72-79.

[18] 张明生,谢波,淡锋,等.甘薯可溶性蛋白、叶绿素及ATP含量变化与品种抗旱性关系的研究[J].中国农业科学,2003,36(1):13-16.

[19] Pettersson R, McDonald A J S. Effects of nitrogen supply on the acclimation of photosynthesis to eleva-ted CO2[J].Photosynthesis Research,1994,39:389-400.

[20] 郑强,王志敏,蔡永旺,等.夏玉米叶片叶绿素含量的时空动态及其与植株含氮率关系的研究[J].玉米科学,2008,16(6):75-78.

[21] 杜华平,江海东,周琴.氮肥对一年生黑麦草功能叶生理特性影响的研究[J].上海农业学报,2008,24(2):81-83.

[22] 王沙生,高荣孚,吴贯明.植物生理学[M].(第二版).北京:中国林业出版杜,1996:103,213.

[23] 潘瑞炽.植物生理学[M].北京:高等教育出版社,2004:30,61.

[24] 海棠.干旱地区优良牧草的引种筛选及产量构成因素相关性的研究[D].呼和浩特：内蒙古大学,2001:1-31.

[25] 曹卫星.作物栽培学总论[M].上海:科学技术出版社,2006.

[26] 刘小飞,李科云,江定伟.混播草场牛鞭草、三叶草及黑麦草产草量和株高的测定[J].养殖与饲料,2005(11)：13-16.

[27] 牟芝兰.刈割周期对苏丹草叶片生长的影响[J].草业科学,1994,11(6):30-31.

[28] 韩娟,刘大林,赵国琦,等.施氮对高丹草产量及氮素利用分配的影响[J].草业科学,2010,27(3):93-97.

[29] 李文西,鲁剑巍,李小坤,等.江汉平原苏丹草-黑麦草轮作中氮磷钾肥效果及养分利用率[J].草地学报,2005,15(5):460-464.

[30] 牟长明,孙爱华,唐宇红.浅谈化肥与有机肥混用的好处[J].中国农村小康科技,2005(6):48.

[31] 向敬业.冬闲田施用有机肥和无机肥对一年生黑麦草地上生物量的影响[J].现代农业科技,2009(2):200-202.

[32] 鲁剑巍,陈防,梁友光,等.磷钾肥对鱼草产量及经济效益的影响[J].水利渔业,2003,23(2):58-59.

[33] 韩发,李以康,周华坤,等.管理措施对三江源区“黑土滩”土壤肥力及土壤酶活性的影响[J].草业学报,2007,16(3):1-8.

[34] Cassman K G,Peng S,Olk D C,etal.Opportunities for increased nitrogen-use efficiency from improved resource management in irrigated rice systems[J].Field Crops Research,1998,56:7-39.

[35] 郑华平,陈子萱,王生荣,等.施肥对玛曲高寒沙化草地植物多样性和生产力的影响[J].草业学报,2007,16(5):34-39.

[36] Starnes D L,Priya P,Sahi S V.Effect of P sources on growth,P accumulation and activities of phytase and acid phosphatases in two cultivars of annual ryegrass(LoliummultiflorumL.)[J].Plant Physiology and Biochemistry,2008,46(5-6):1-10.

[37] 王兴仁,汪荣风,刘全清,等.施肥与环境的关系[J].磷肥与复肥,2007,22(5):10-14.

[38] 吕家珑,张一平,王旭东,等.长期单施化肥对土壤性状及作物产量的影响[J].应用生态学报,2001,12(4):569-572.

[39] 张建国,聂俊华,杜振宇.复合生物有机肥在烤烟生产中的应用研究[J].植物营养与肥料学报,2004,10(4):424-428.

[40] Bhadoria P B,Prakash Y S.Relative influence of organic manures in combination with chemical fertilizer in improving rice productivity of lateritic soil[J].Journal of Sustainable Agriculture，2003,23(1):77-87.