氮磷钾配比施肥对敖汉苜蓿产量和品质的影响

赵 云，谢开云，杨秀芳，李向林

(1.中国农业科学院北京畜牧兽医研究所，北京 100193； 2.内蒙古赤峰市农牧科学研究院，内蒙古 赤峰 024031)

紫花苜蓿(Medicagosativa)被誉为“牧草之王”，是全球广泛种植的一种优质蛋白饲料[1]，在我国畜牧业发展中发挥着极其重要的作用，在苜蓿正常的生长、发育以及繁殖的过程中需要大量的氮、磷、钾等营养元素。但是在我国受“重农轻牧”传统思想的影响，苜蓿的主要种植区为没有灌溉条件的瘠薄地[2]，盐碱地[3]，以培肥地力兼顾饲草生产为主要目的，基本不施肥或很少施肥[4]，致使苜蓿产量和品质优势不能充分发挥，严重影响了苜蓿产业的发展。

施肥是提高紫花苜蓿饲草产量的关键措施之一。大量研究表明，氮、磷、钾单施或配合施用能够显著影响苜蓿生产过程中的产量[5]、生态特性及营养品质。在山东的研究表明，磷肥可以显著提高紫花苜蓿的草产量[5]。谢勇等[6]在河北坝上通过对氮磷钾的配施研究了施肥对紫花苜蓿产量等指标的影响，得出适合坝上种植苜蓿的适合施肥量。但由于营养元素之间的相互作用比较复杂，影响因素较多，人为因素及气候条件等因素的差异，不同研究者得出的结论各不相同，有的甚至截然相反。分析其可能的原因主要是不同地区基础肥力差异以及所研究苜蓿品种的不同，另外在旱作和灌溉条件下施肥对苜蓿生长的影响也有较大差异。基于此，本研究以内蒙古赤峰地区敖汉苜蓿(M.sativacv. Aohan)为研究对象，系统深入地分析旱作条件下不同氮磷钾施肥配比处理对苜蓿产量与品质的影响，以期为该区旱作条件下苜蓿生产实践提供一定的科学指导。

1 材料与方法

1.1试验材料 试验材料为敖汉苜蓿，于2011年6月19日播种，小区面积大小为4 m × 5 m。苜蓿种植试验地位于内蒙古赤峰综合试验站牧草试验示范基地，41°17′～45°24′ N，116°21′～120°58′ E，属中温带半干旱大陆性季风气候，四季分明，年日照时数2 800～3 100 h，年平均气温4～7 ℃，无霜期120～145 d，≥10 ℃积温1 800～3 000 ℃·d，年平均降水量为350～400 mm，其中70%集中于6-9月。试验地地势平坦，光照、通风条件良好，土壤为栗钙土，pH值为7.81，有机质含量0.83%，碱解氮32.88 mg·kg-1，速效磷12.85 mg·kg-1，速效钾91.4 mg·kg-1。

1.2试验设计 本试验以肥料种类为试验因素，共3个因素，即：氮肥、磷肥、钾肥。采用完全随机区组设计，氮肥设两个处理，分别记为N0(不施氮)和N30(30 kg·hm-2)；磷肥设置4个处理，分别记为P0(不施磷)，P50(50 kg·hm-2)，P120(120 kg·hm-2)和P200(200 kg·hm-2)；钾肥设置4个水平，分别以K0(不施钾)，K50(50 kg·hm-2)，K100(100 kg·hm-2)和K150(150 kg·hm-2)标记，共32个处理组合。试验用的氮肥为尿素，磷肥为过磷酸钙，钾肥为氯化钾。施肥次数及每次用量：磷肥于春季返青时(播种当年为苗期)一次性施入，氮肥和钾肥分两次施用，每次各占设计用量的50%；第1次施肥时间为返青时(播种当年为苗期)，第2次为第2年首次刈割后。

1.3数据的采集与分析

1.3.1产量测定 在苜蓿初花期(10%开花)测定其产草量。2011年第1次刈割时间为8月26日，2012年刈割时间分别为6月17日，7月20日和8月25日。全小区齐地刈割，并将整个小区牧草称取鲜质量。再将样品充分混匀，各处理随机抽取4个样本(每个约100 g)作为重复，带回实验室，105 ℃杀青15 min，在65 ℃烘24 h至质量恒定，称其干质量，换算鲜干比。

1.3.2营养品质测定 在2012年6月17日刈割后，用测干质量的苜蓿样品粉碎过筛后分别测其粗蛋白质、酸性洗涤纤维、中性洗涤纤维以及可溶性碳水化合物的含量。样品由北京市农林科学院园林质检中心检测。

1.3.3数据处理与分析 试验数据通过Excel软件统计，SAS软件用Factorial ANOVA进行方差分析，以Mean±SD形式展示测量数据。

2 结果与分析

2.1施肥对苜蓿产量的影响 单施氮肥可以显著提高当年苜蓿的产量，苜蓿产量从2.90 t·hm-2提高至3.16 t·hm-2，提高了8.97%(表1)。但单施用氮肥对于敖汉苜蓿第2年的产量提高幅度减小，2012年不施氮肥苜蓿的总产量为13.91 t·hm-2，而单施氮肥的苜蓿总产量14.59 t·hm-2，提高了4.81%。在区组间差异不显著(P>0.05)(表3)，说明本试验地不存在显著的土壤肥力差异。对2011年和2012年N0和N30处理下紫花苜蓿产量进行t检验，结果表明：2011年和2012年施氮肥对苜蓿产量影响差异显著(2011，|t|=2.61，P=0.015 1；2012，|t|=2.58，P=0.021 0)。

表1 不同施肥处理下敖汉苜蓿的产量 Table 1 Alfalfa yield in different years under different fertilizing treatments t·hm-2

单施氮处理下播种当年和第2年苜蓿产量差异显著(P<0.05)，单施磷肥处理下当年和第2年苜蓿产量差异极显著(P<0.01)，单施钾肥处理下当年和第2年苜蓿产量差异极显著(P<0.01)(表3)。肥料之间处理一级交互作用，其中氮肥和磷肥交互作用下，2011年和2012年产量差异极显著(P<0.01)。磷肥和钾肥处理一级交互作用下，2011年苜蓿产量差异极显著(P<0.01)，2012年差异不显著。氮肥和钾肥处理交互作用下，2011年苜蓿产量差异显著(P>0.05)，2012年差异不显著(P>0.05)。氮磷钾组合二级互作效应不显著(P>0.05)。

2.2施肥对苜蓿品质的影响 施氮肥可以使苜蓿CP含量从17.75%提高至18.74%(表2)。施氮处理下苜蓿CP差异极显著(P<0.01)。磷肥处理下CP差异极显著(P<0.001)。钾肥处理下CP差异不显著。氮和磷、氮和钾一级互作效应显著(P<0.05)，磷和钾一级互作效应不显著。氮磷钾二级互作效应不显著。其中，NDF、ADF和WSC在单施氮磷钾处理下差异极显著(P<0.001)，氮磷、氮钾和磷钾一级互作效应极显著(P<0.001)，氮磷钾二级互作效应也极显著(P<0.001)(表 3)。

对N0和N30处理下紫花苜蓿的CP、NDF、ADF和WSC进行t检验，结果表明：N30处理下的CP含量极显著高于N0处理(|t|=7.32，P<0.000 1)，N30处理下的NDF极显著低于N0(|t|=4.16，P=0.000 8)，N30处理下的ADF差异不显著(|t|=1.37，P=0.191 9)。

表2 不同施肥处理下敖汉苜蓿的CP、NDF、ADF和WSCTable 2 CP, NDF, ADF, and WSC content of alfalfa under different fertilizing treatment %

表3 不同施肥处理产量、粗蛋白、NDF、ADF和WSC的方差分析Table 3 ANOVA analysis of alfalfa CP、NDF、ADF and WSC yield under different fertilizing treatment %

3 讨论与结论

3.1施肥对苜蓿产量的影响 氮对植物的生命活动以及产量的形成与品质的优劣均有着极为重要的作用[7-8]。大量研究认为，苜蓿可以借助根瘤中的共生固氮菌直接吸收空气中的分子态氮，其固氮量基本可以满足自身生长发育对氮的需求。据报道，播种当年，苜蓿的固氮量达到148～177 kg·hm-2，占总需氮量43%～62%[9]，也有研究表明，氮肥对紫花苜蓿均为负效应[10-11]。本研究发现，单施氮肥可以显著提高苜蓿当年的产量，但对于第2年的产量提高幅度不大。这可能是由于播种当年的苜蓿固氮作用很弱，不能满足苜蓿的生长需求，但即使播种第2年的苜蓿的氮素需求也不能完全依赖苜蓿自身的固氮作用。氮肥对苜蓿生产的影响是一个复杂问题，与氮的利用效率、刈割时间和苜蓿种植年限密切相关[12-13]，具体还需要进一步研究。

苜蓿属于喜磷作物，磷的临界水平为2.6～3.2 g·kg-1[14]。收获时，每吨苜蓿干草含有6～7 kg P2O5[10]。许多研究表明，施磷能有效提高苜蓿鲜干草产量[4,15]，本研究也得到类似结果。另外，施氮肥与不施氮肥处理组的苜蓿产量都与磷肥施入量之间存在明显的相关性，随着施入磷肥量的增长，所有处理的苜蓿产量都得到了明显的提升，说明施入磷肥对苜蓿产量的提高作用是显著的。

苜蓿需钾量很大，每收获1 t苜蓿干草，大约可以得到27 kg K2O，其在苜蓿体内的临界浓度为2.3%～2.5%[15]。以往的研究认为，我国北方土壤速效钾含量在100～200 mg·kg-1，部分高于300 mg·kg-1，可视为“基本不缺钾”，一般能满足苜蓿生长的需求[16]，因此，很少把钾肥作为考虑要素。但是，本研究表明，对苜蓿施入钾肥量超过100 kg·hm-2时，苜蓿的干草产量显著增加。这可能主要是因为K+的移动性受土壤水分含量的影响很大，在干旱地区或干旱季节，苜蓿也会出现缺钾现象，但钾肥施入量对苜蓿产量的影响并没有氮肥与磷肥明显。

3.2施肥对苜蓿品质的影响 对于新建植的苜蓿地施氮肥可以显著提高苜蓿中的CP含量，以单施氮肥为例，苜蓿CP含量从17.74%提高至18.72%，提高了近1%，对于蛋白饲料来说，能够提高1个百分点的粗蛋白含量说明施氮肥对苜蓿品质的改善作用是非常显著的[17]。同时，氮肥的施入有效降低了苜蓿NDF与ADF的含量，其NDF从45.53%下降至42.67%，而ADF从30.59%下降至27.53%，其原因可能是由于施入氮肥提高了敖汉苜蓿的CP含量[18]，苜蓿粗蛋白含量的提高，导致其纤维素所占的比重降低。此外，施入磷肥与钾肥对敖汉苜蓿NDF与ADF含量也具有一定的影响，但是这种影响效果不明显，也未呈现一致的规律，这与温洋等[19]的研究结果一致。

肥料之间的互作比较复杂，在固定某一因素的某一水平时，找出另一因素的变化规律：在无氮的处理下，随着施磷量的增加，敖汉苜蓿的粗蛋白含量呈单峰变化趋势，随着施钾量的增大，敖汉苜蓿的粗蛋白含量无明显的变化规律。在高氮处理下，敖汉苜蓿的CP的含量无明显变化规律。这说明，肥料之间的互作是一个很复杂的过程，在一定范围内互相之间有拮抗也有替代作用。

[1] 张玉发,王庆锁.试论中国苜蓿产业化[J].中国草地,2000(1):64-69.

[2] 孙启忠,玉柱,徐春城.我国苜蓿产业亟待振兴[J].草业科学,2012,12:1.

[3] 曾庆飞,贾志宽,韩清芳,等.施肥对苜蓿生产性能及品质影响的研究综述[J].草业科学,2005,22(7):8-15.

[4] 杨恒山,曹敏建,李春龙,等.苜蓿施用磷、钾肥效应的研究[J].草业科学,2003,20(11):19-22.

[5] 姜慧新,刘栋,翟桂玉,等.氮磷钾配合施肥对紫花苜蓿产草量的影响[J].草业科学,2012,29(9):1441-1445.

[6] 谢勇,孙洪仁,张新全,等.坝上地区紫花苜蓿氮、磷、钾肥料效应与推荐施肥量[J].中国草地学报,2012,34(2):52-57.

[7] 陆景陵.植物营养学[M].北京：中国农业大学出版社,2003.

[8] 奚振邦.现代化学肥料学[M].北京：中国农业出版社,2003.

[9] Heichel G,Barnes D,Vance C.Nitrogen fixation of alfalfa in the seeding year[J].Crop Science,1981,21(2):330-335.

[10] 贾恒义,彭祥林.沙打旺、苜蓿对氮磷钾的效应[J].草业科学,1994,11(5):42-45.

[11] Nuttall W.Effect of N,P,and S fertilizers on alfalfa grown on three soil types in northeastern Saskatchewan.I.Yield and soil tests[J].Agronomy Journal,1985,77(1):41-46.

[12] Gerwig J L,Ahlgren G H.The effect of different fertility levels on yield,persistence,and chemical composition of alfalfa[J].Agronomy Journal,1958,50(6):291-294.

[13] Giddens J. Nitrogen applications to new and established stands of alfalfa[J].Agronomy Journal,1959,51(9):574-574.

[14] Miller D A. Forage Crops[M].USA: McGraw-Hill，1984.

[15] 刘贵河,章杏杏,王望,等.氮、磷、钾肥料配施对紫花苜蓿产量的影响[J].河北北方学院学报,2005,21(4):32-35.

[16] 耿华珠.中国苜蓿[M].北京：中国农业出版社,1995.

[17] 温洋.磷钾营养对紫花苜蓿(MedicagosativaL)产量和品质的影响及相关机理研究[D].北京:中国农业科学院,2005.

[18] 陈玉福,田丰.施肥对紫花苜蓿粗蛋白含量的影响[J].青海大学学报(自然科学版),2007,25(4):55-58.

[19] 温洋,金继运,黄绍文,等.不同磷水平对紫花苜蓿产量和品质的影响[J].土壤肥料,2005(2):21-24.