施氮对紫花苜蓿生长特性的影响

张进霞，李文卿，刘晓静，叶 芳

(甘肃农业大学 草业学院/草业生态系统教育部重点实验室/甘肃省草业工程实验室/中-美草地畜牧业可持续发展研究中心，甘肃 兰州 730070)

紫花苜蓿(Medicagosativa)是优质的多年生豆科牧草，在我国栽培历史悠久，分布范围广泛[1-4]。同时也是一种优良的改土培肥植物，在干旱半干旱地区具有广泛的适应性。目前，苜蓿的种植多沿用传统方式，主要种植在没有灌溉条件的瘠薄地、盐碱地，基本不施肥或很少施肥[5，6]，管理粗放，致使苜蓿产量不高，品种退化，品质降低，作为饲草的巨大生产潜力未能充分发挥[7]。有关施氮肥对不同生长年份紫花苜蓿生长特性的影响鲜有报道，为此，通过前期大田试验的研究结果[9]，针对“甘农3号”紫花苜蓿不同生长年份(种植当年和第2年)在不同施氮水平下生长规律的观察与研究，分析了不同施氮水平下紫花苜蓿2个生长年(种植当年和第2年)干草产量、再生速度和株高的差异，探讨了氮肥施用对紫花苜蓿再生性能的影响，提出了苜蓿高产高效生产的较优施氮肥方案，为干旱地区紫花苜蓿合理施用氮肥，提高苜蓿产量和效益提供科学依据，为干旱地区苜蓿草产业开发和农业经济的发展奠定基础。

1 材料和方法

1.1 试验地概况

试验地设在兰州市安宁区甘肃农业大学校园内，海拔1 525 m，属温带半干旱大陆性气候，四季分明，气候温和干旱，光照充足，年均降水量330 mm，年均日照时数2 474.4 h，年均蒸发量1 650 mm，无霜期196 d，年均温8.9 ℃，最热月平均最高气温29.1 ℃，最冷月平均最低气温为-14.9 ℃。试验区内地势平坦，肥力均匀。土壤质地为砂壤，pH 8.33，速效氮为26.08 mg/kg，速效磷为3.75 mg/kg。

1.2 试验材料

供试紫花苜蓿品种为“甘农3号”，供试氮肥为尿素(含N 46%)，磷肥为过磷酸钙(含P2O512%)。

1.3 试验设计

试验采用完全随机区组设计，共3个处理，3次重复，小区面积为2 m×2 m，各小区间垫衬聚乙烯膜做防测渗处理。播量为30 kg/hm2，播种深度2～4 cm，条播，行距20 cm，2012年4月18日人工播种。试验中氮肥用量与前期大田试验和实验室砂培氮素水平相同[9,15]。播种前按试验设计的不同处理施肥，撒播。2013年3月下旬浇返青水，进行一般田间管理。紫花苜蓿生长两年中尿素均分3次施入，于苗期和返青期、第1次及第2次刈割后补施，施用量设不施肥(N0)，112.5 kg/hm2(N1)，225 kg/hm2(N2)(表1)。2012年和2013年分别刈割4次，其他管理同大田。

表1 施肥水平及肥料用量

1.4 测定指标及方法

产量在紫花苜蓿初花期刈割测产，面积2 m2，留茬3～5 cm。2012年于6月15日，7月20日、8月25日和9月27日刈割，2013年于6月2日、7月10日、8月12日和9月27日刈割。刈割后立即称鲜重，每个处理取500 g在105 ℃烘箱中杀青15 min，65 ℃烘干至恒重，计算干草产量。

株高(绝对高度) 在紫花苜蓿每次刈割前进行测定，每个小区随机取30株，用卷尺自地面测至其生长点植株末端，3次重复，取平均值。

再生速度 苜蓿刈割后,每7 d测定再生枝条离地面的绝对高度,直至后一茬刈割，再生速度为刈割后14 d内的平均增长高度[8]。

1.5 数据处理与分析

试验数据采用Excel 2003和SPSS 16.0软件进行数据统计分析。

2 结果与分析

2.1 施氮水平对紫花苜蓿不同生长年份产量的影响

试验期间，苜蓿两年均收获4茬，不同施氮水平下“甘农3号”紫花苜蓿的产量第1年呈先增后减的趋势，各处理在第3次刈割时有最高产量(表2)，处理 N2(N103.5 kg/hm2)产量最高，比平均值高1 921 kg/hm2，且极显著高于其余2个处理(P<0.01)。第2年“甘农3号”紫花苜蓿干草产量随刈割次数的增加逐渐减小，各处理第1茬产量最高，占全年干草总量的39.54%，其中，处理N2产量最高，为27 873 kg/hm2，比全年总产平均值高5 490 kg/hm2。可以看出，第2年“甘农3号”紫花苜蓿产量极显著高于种植当年(P<0.01)，且各处理全年总产量为第1年的2倍。说明“甘农3号”紫花苜蓿生长第1年分次施氮肥能显著促进各茬的生长，增加叶面积，提高光合作用[9]，进而提高总产量，第2年施氮肥对提高紫花苜蓿的产量仍有益。因而在苜蓿的栽培管理中，做好第1年的田间管理尤为重要，第1年的生长状况直接影响苜蓿的越冬性能和根系的健壮程度，对来年第1茬苜蓿生长有直接的影响，第1年施肥尤为重要。

2.2 施氮水平对紫花苜蓿不同生长年份株高的影响

第1年施肥处理下“甘农3号”紫花苜蓿各茬株高极显著(P<0.01)高于不施肥处理，其中，以N2处理株高均最大，且第2茬株高最高，全年呈先增大后减小的变化趋势。第2年也表现为施肥处理N2>N1>N0，其中，第1茬株高有最大值，全年呈逐渐减小的趋势，且第2年各茬株高均极显著(P<0.01)高于第1年(表3)。说明在“甘农3号”紫花苜蓿生长第1年分次施用氮肥能促其根系生长，进而增强第2年苜蓿对养分的吸收能力，促进其地上部的再生，增加苜蓿的株高。

表2 紫花苜蓿产量

注：同列不同小写字母表示差异显著(P<0.05)，不同大写字母表示差异极显著(P<0.01)，下同

表3 施氮水平下紫花苜蓿的株高

2.3 施氮水平对紫花苜蓿再生速度的影响

“甘农3号”紫花苜蓿再生速度与株高的变化规律相一致，两年均表现为施肥处理显著(P<0.05)高于不施肥处理，呈N2>N1>N0的变化趋势(表4)。第1年各茬均以N2生长最快，且第2茬再生速度最快，整体呈现逐渐减小的趋势。苜蓿第2年再生速度与第1年变化相一致，各茬均以 N2生长最快。两年数据对比可知，紫花苜蓿生长第2年第2茬和第3茬再生速度均显著(P<0.05)高于第1年，这与产量、株高的变化规律相一致，说明在“甘农3号”紫花苜蓿生长期施氮肥能增强其再生速度，进而增加产量。

表4 施氮水平下紫花苜蓿的再生速度

3 讨论与结论

产量是衡量草地生产性能的主要指标，也是衡量苜蓿经济价值的最重要指标。试验中，从“甘农3号”紫花苜蓿两年的生长情况分析，施氮肥均能大幅度提高种植当年和第2年产量，两年均以施氮量103.5 kg/hm2处理产量最高。第1年增幅较第2年明显，说明在紫花苜蓿生长第1年根瘤不成熟时增施外源氮肥很有必要，增产效果更明显，其他研究者[9-13]对紫花苜蓿施氮后第1年产量的研究也得出了相似的结论。另外，紫花苜蓿生长第1年施氮肥提高了苜蓿根系性能[14]，增强其养分吸收能力[15]，提高了紫花苜蓿干物质积累和营养成分[16]，促进其来年生长，对第2年产量的增加有促进作用。从第2年产量来看，施氮处理较不施氮处理产量增加显著，说明第2年施氮仍有益于紫花苜蓿的生长。

紫花苜蓿株高变化规律与产量基本一致，第1年施肥较第2年效果明显，与第1年相比，第2年株高显著增加，说明施氮能促进紫花苜蓿植株生长，增强光合作用，促进其株高的增加[17-19]，显著增加苜蓿产量[20-23]。

再生性强弱是紫花苜蓿能够多茬刈割的重要基础，也是衡量其经济性能的指标。试验中，施氮能显著提高“甘农3号”紫花苜蓿的再生速度，两年均以施氮量103.5 kg/hm2最好，并且与施氮水平正相关。从“甘农3号”紫花苜蓿不同生长年份再生速度来看，第1年施氮能提高紫花苜蓿的再生速度，说明在紫花苜蓿种植当年施氮很有必要。试验中，第2年再生速度较种植当年更快，说明第2年施肥对紫花苜蓿的再生仍有促进作用。从再生次数来看，“甘农3号”紫花苜蓿两年均可刈割4次，且第2年苜蓿各茬产草量均为种植当年的2倍，这是因为氮肥于返青期及第1次、第2次刈割后分次施用，不仅显著提高了“甘农3号”紫花苜蓿的产草量，而且提高了再生速度，从而保证了紫花苜蓿的刈割次数，提高了苜蓿产量。

综上可知，“甘农3号”紫花苜蓿种植当年及生长第2年施氮均能提高产量，第1年施氮增产效果更明显，两年均以施氮103.5 kg/hm2处理效果最好，且施氮显著提高了紫花苜蓿的再生速度，增加了刈割次数，使两年均可实现4次刈割。综合前期试验和本试验结果，当氮素水平>103.5 kg/hm2时紫花苜蓿生长减弱，因此，建议在紫花苜蓿生产通过施氮肥来提高产量，最佳较优施氮量为103.5 kg/hm2。

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