我国主产区紫花苜蓿营养状况分析

何 峰， 韩冬梅， 万里强， 李向林

(中国农业科学院北京畜牧兽医研究所，北京 100193)

良好的肥料管理可以增加紫花苜蓿产量和利用年限，降低肥料成本进而增加经济效益，盲目施肥则适得其反。某种养分过量会限制其他养分的吸收，使得产量不升反降。例如增加土壤有效磷含量可以促进钙、 镁和硫的吸收，但会限制钾素吸收，增加速效钾则减少锰、 锌、 钙 和 硼的吸收[15]。因此施肥时要注意合理搭配[16]。

自汉代张骞出使西域将紫花苜蓿带回开始种植算起，我国的紫花苜蓿栽培历史已有2000年。当前，我国东北、 黄淮海平原、 内蒙古、 黄土高原、 新疆、 青藏高原以及长江流域都有种植。不同区域在种植上对肥料施用存在很大差异，为了更清楚地掌握我国紫花苜蓿肥料使用情况，对紫花苜蓿主产区的土壤肥料特点、 苜蓿植株主要营养元素含量水平以及苜蓿田肥料施用现状进行了调查研究，以期在总体上对我国苜蓿产区的土壤肥力状况和养分管理实践有一个宏观的了解，为进一步的科学施肥提供指导。

1 材料与方法

1.1 取样地点

表1 采样样点、 播种年份和苜蓿品种Table 1 Sampling sites and corresponding caltivars and sowing year

1.2 试验方法

在各个样地初花期时进行调查取样。采集土壤养分、 第一茬产草量、 体内营养元素含量数据，并对上一年(2011年)肥料管理情况进行调查。

1.2.1 土壤样品采集及测定 每个样点用土钻钻取0—30 cm土壤样本。每个样点5次重复，制备混合样本。样本送北京草业与环境研究发展中心进行检测，测定指标包括pH(pH计法)、 有机质(重铬酸钾氧化—外加热法)、 阳离子交换量(乙酸钠—火焰光度计法)、 电导率EC(ms/cm)、 全氮(凯氏定氮法)、 全磷(NaOH熔融—连续流动分析仪法)、 全钾(NaOH熔融—火焰分光光度计法)、 碱解氮AN(碱解扩散法测定)、 有效磷AP(碳酸氢钠浸提法)和速效钾AK(采用NH4OAC浸提—原子吸收分光光度计)[17]。

1.2.2 产草量 每个样点选取1 m×1 m样方，刈割留茬5 cm，称重。随机选取500 g鲜样带回实验室，105℃杀青，85℃烘干至恒重，称重计算含水量，并折算单位面积干草产量。每个样点重复3次。

1.2.3 植物体内营养元素含量测定方法 每个样点选取1 m×1 m样方，从冠层顶部向下15 cm处用不锈钢剪刀截取苜蓿植株，蒸馏水冲洗掉表面杂物，105℃杀青，65℃烘干至恒重。送北京农林科学院植物营养与资源研究所中心实验室进行检测，测定指标包括全N(凯氏定氮法)、 全P(钒钼黄比色法)，全K(火焰光度法)，Ca、 Mg、 Fe、 Mn、 Cu、 Zn(硝酸-高氯酸消解法，等离子体发射光谱法测定)，B(干灰化后，用等离子体发射光谱法测定)，Mo(石墨炉原子吸收分光光度法测定)。

根据Dan Undersander等 2011年出版的《紫花苜蓿管理指南》划定的营养元素临界指标[1]，对本次调研的紫花苜蓿营养状况进行评价。营养状况分为3级，分别为较低、 充足、 过量。

施肥情况采用调查问卷的方式对各试验点的施肥情况进行调查。内容包括有机肥、 氮肥、 磷肥、 钾肥和微肥的施用情况。

1.3 数据处理

所有数据采用SPSS 17.0软件进行回归分析，用Excel软件制图。

2 结果与分析

2.1 土壤养分状况与施肥情况

我国的紫花苜蓿大面积生产主要集中在相对贫瘠的砂性土壤以及盐碱土上。本次调研数据中有11个样点的土壤有机质含量低于1.5%，超过50%，13个样点为砂性土壤。EC大于0.8的盐土有2个样点。

土壤全量养分，21个调研样地全氮平均值为0.93 g/kg，全磷为0.69 g/kg，全钾为16.13 g/kg，含量相对较低。土壤速效养分，土壤碱解氮平均为63 mg/kg； 有效磷平均值为11.92 mg/kg，在不同地点之间差异很大，从最低的2.75 mg/kg到最高的32.75 mg/kg不等；速效钾含量相对较高，平均值为173.74 mg/kg。土壤表层阳离子交换量也很高，达到了33.02 cmol/kg。

表2 调查样地的土壤情况Table 2 Physical and chemical properties of investigated soils

施肥情况，调查的21个样点中，有3个样点对肥料管理不清楚，占调查总数的14.3%；6个样点没有进行施肥，占调查总数的28.6%；施肥处理的有12个，其中施用有机肥的有3个样点，占调查总数的14.3%；所有施肥样点均施用氮肥，占调查总数的57.1%；5个样点施用磷肥，占调查总数的23.8%；3个样点施用钾肥，占调查总数的14.3%；大田中没有发现有针对性的使用微肥。

2.2 苜蓿植株营养状况

图1 苜蓿营养元素含量分布Fig.1 Distribution of nutrition levels in Alfalfas

2.3 土壤、 植物营养与产量之间的关系

2.3.1 土壤养分与产草量之间关系 土壤中全磷和速效磷含量与第一茬产量的相关系数分别为0.46和0.45，达到显著水平(P<0.05)。在调查的21个样点，随着土壤全磷和速效磷含量的增加，紫花苜蓿第一茬干草产量显著增加。氮素和钾素、 pH、 有机质、 阳离子交换量和电导率与第一茬产量的相关性不显著(表3)。

表3 土壤养分与紫花苜蓿产草量相关性Table 3 Correlations between alfalfa yield and soil nutrient levels

注(Note):r—相关系数Correlation coefficient；P—P值P-value； *—表示显著相关(P<0.05) Significant correlation atP<0.05.

2.3.2 植物营养与产草量之间的关系 植物中Fe和B、 Mo含量与第一茬产量的相关系数分别为0.56、 0.49和0.67，达到显著水平(P<0.05)。植株中N、 P、 K、 Ca、 Mg、 Mn、 Cu、 Zn含量与第一茬产量的相关性不显著(表 4)。

在调查的21个样点，植物体内累积的Fe和B、 Mo含量越多，紫花苜蓿第一茬干草产量越高(图2)。

表4 植株养分含量与紫花苜蓿产草量相关系数Table 4 Correlations between alfalfa yield and nutrient contents in plants

注(Note):r—相关系数Correlation coefficient;P—P值P-value. *—显著相关 Significant atP<0.05; **—极显著相关 Significant atP<0.01.

图2 紫花苜蓿产量与植株硼、 钼含量的关系Fig.2 Correlations between alfalfa yield and B and Mo contents

3 讨论

3.1 氮素营养

3.2 磷素和钾素营养

主产区土壤磷素含量较低，土壤中速效磷平均值为11.92 mg/kg，最低为2.75 mg/kg。苜蓿植物组织分析显示有8个样地植物磷素含量处于较低水平。相关性分析表明土壤全磷和速效磷都与产量具有显著的正相关关系，说明使用磷肥具有显著的增产效果。调查中只有23.8%的样点施用了磷肥，黑龙江哈尔滨兰西取样点土壤有效磷含量仅为2.75 mg/kg，然而肥料管理中并没有施用磷肥，苜蓿植物组织中磷素含量为0.23%，也处于较低水平，说明磷素施用在生产中没有得到足够的重视。

紫花苜蓿对钾素的需要量很大，收获每吨苜蓿干草从土壤中移出钾素(K2O)26 kg 左右[1]。钾素含量与第一茬产草量相关性不明显，但钾素可提高植物的抗病性和寿命[2-3]，还可以提高对高强度刈割的耐受能力以及越冬能力[4]。我国主产区土壤中钾素含量较高，速效钾的平均值达到了173.74 mg/kg，生产者很少施用钾肥，只有14.3%的样点单独施用了钾肥。然而苜蓿植物组织分析中有19个样点钾素含量处于亏缺状态，说明土壤钾素的供应不能满足苜蓿的钾素营养。苜蓿对钾素的吸收还受土壤阳离子交换量的影响。美国苜蓿钾肥的推荐施肥量就是综合考虑土壤速效钾、 阳离子交换量以及目标产量来确定的[23]。我国苜蓿主产区的土壤阳离子交换量均值为33.02 cmol/kg，处于较高水平，一定程度上影响了苜蓿对钾素的吸收，因此应加大相关研究，增加钾肥的使用。

3.3 苜蓿体内中、 微量元素营养

苜蓿种植的土壤属于碱性和盐土，土壤中的Ca、 Mg含量丰富，苜蓿组织分析结果也显示Ca和Mg较为充足，因此，土壤中的钙、 镁可以满足苜蓿的生长需要。有机质含量低和砂质土壤上，微量元素含量一般也较低。苜蓿组织分析表明Zn、 B、 Mo元素处于缺乏状态。与产量的相关分析表明B和Mo含量增加可以提高产量水平，这与刘贵河研究结果一致[24-25]。B素缺乏新生组织生长缓慢，限制茎部伸长。钼对豆科植物非常重要，在各种植物中豆科植物需钼最多。苜蓿吸收到体内的硝酸根必须还原成氨才能合成蛋白质，而钼是硝酸还原酶的成分。同时Mo参与根瘤菌的固氮作用，还可能参与氨基酸的合成与代谢。因此，各地需要更加重视钼元素的补充。然而在调查的21个样点中没有一个样点有针对性地施用硼肥和钼肥。

4 结论

我国紫花苜蓿主产区土壤相对贫瘠，以砂性和轻度盐碱为主，有机质含量低，阳离子交换量高。紫花苜蓿组织中氮素营养处于充足水平，磷素(P)和钾素(K)普遍缺乏， 微量元素中锌(Zn)、 硼(B)、 钼(Mo)元素缺乏。

施肥管理中，生产者重视氮肥使用，磷肥和钾肥使用较少，尤其是钾肥使用严重不足，没有施用微量元素肥料。建议在紫花苜蓿大田生产上控制氮肥施用，注重P、 K肥的施用，有针对性的施用B、 Mo等微量元素。

致谢:国家牧草产业技术体系太原综合试验站、 赤峰综合试验站、 沧州综合试验站、 绥化综合试验站、 咸阳综合试验站、 东营综合试验站、 昌吉综合试验站、 塔里木综合试验站、 青岛综合试验站以及岗位科学家徐安凯老师，王成章老师，甘肃农业大学陈本建老师，北京农林科学院孟林老师，吉林省农业科学院畜牧分院王志峰老师，河南农业大学严学兵老师对调研工作提供了大力支持，在此表示衷心感谢。

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