腐殖酸钠对紫花苜蓿根系生长及生物量的影响

张丽珍，陈伟，陈本建

(1.甘肃农业大学草业学院，草业生态系统教育部重点实验室，中-美草地畜牧业可持续发展研究中心，甘肃省草业工程实验室，甘肃 兰州　730070；2.兰州城市学院，甘肃 兰州　730070 )



腐殖酸钠对紫花苜蓿根系生长及生物量的影响

张丽珍1，陈伟2，陈本建1

(1.甘肃农业大学草业学院，草业生态系统教育部重点实验室，中-美草地畜牧业可持续发展研究中心，甘肃省草业工程实验室，甘肃 兰州730070；2.兰州城市学院，甘肃 兰州730070 )

摘要：【目的】 探索腐殖酸钠(SH)单施及其与磷肥(P)配施对紫花苜蓿根系生长的影响.【方法】 采用盆栽试验，设6个SH施肥水平(SH，SH2，SH3，SH4，SH5，SH6)和2个磷肥施用水平(P1，P2)，测定单株株高、单株地上及地下生物量、单株主根长、单株根表面积、单株根平均直径、单株根体积及根系活力.【结果】 与对照(CK)相比，SH单施及其与P配施对紫花苜蓿主根长、根表面积、根平均直径、根体积、根系活力、地下生物量、株高及地上生物量均有显著地促进作用，且促进程度表现为SH-P1>SH-P2>SH；同时，紫花苜蓿地下根系性状与地上部性状呈极显著正相关(P<0.01).在SH-P1处理组中，根系各形态指标、根系活力、株高及植株生物量随SH施用量的增加而增加，但当其增至一定程度(SH4或SH5)后开始呈下降趋势.综合分析可得，SH5-P1处理综合表现最好，且获得的地下生物量与地上生物量最高.【结论】 试验肥效最佳的处理组合为SH5-P1，即腐殖酸钠为11.25 g/盆，磷肥为3.41 g/盆.

关键词：紫花苜蓿；腐殖酸钠；根系；生物量

腐殖酸类肥料的主要成分为腐殖酸，配以其他生物必需元素，是一种多功能的新型有机肥[1].腐殖酸不仅能促进作物生长，增强作物抗病，抗旱、抗寒、抗倒伏等抗逆能力，改善作物品质及增产增收，而且能促进土壤中团粒结构形成，提高碱性土壤氮、磷、钾的有效性，改善土壤理化特性[2-3].

紫花苜蓿(Medicagosativa)是多年生豆科牧草，具有抗寒、耐旱、耐贫瘠、耐盐碱等优点，紫花苜蓿地面覆盖率大，生产潜力高，营养丰富，可以改善和防止土壤沙化，具良好的蓄水和保持生态平衡的功能.所以，种植紫花苜蓿对发展草业、畜牧业和改善生态环境具有重要意义[4].近年来，随着我国畜牧业的迅速发展，苜蓿种植面积逐年扩大[5]，在一些沙化土地区也有大面积种植.合理施肥是土壤沙化地区提高苜蓿生产力及品质的重要措施，因此在沙化地、盐碱地进行科学施肥的研究就显得非常重要[6-7].根系是紫花苜蓿吸收、转化和贮存营养物质的重要器官[8]，根系形态发育良好与否直接影响植株的生长及其对水分和营养物质的吸收.近年来，关于氮、磷、钾等植物必需营养元素及干旱胁迫对根系形态影响的研究越来越多[9-12]，而关于腐殖酸类肥料对沙地植物根系影响的研究鲜见报道.鉴于此，本试验通过沙土盆栽研究腐殖酸钠单施及腐殖酸钠与磷肥配施对紫花苜蓿根系生长及生物量的影响，探索其施用效果及最佳施肥组合，以期为土壤沙化地区栽培优质高产牧草提供科学指导.

1材料与方法

1.1试验材料

供试紫花苜蓿品种为‘甘农3号’(MedicagosativaL.vs.Gannong No.3)，由甘肃农业大学草业学院提供；供试肥料为市售的尿素CO(NH2)2(N ≥ 46%)、硫酸钾K2SO4(K2O ≥ 50%)、过磷酸钙Ca(H2PO4)2(P2O5≥14%)和甘肃华瑞农业股份有限公司生产的腐殖酸钠sodium humate(腐殖酸 ≥ 60%，NPK ≥ 5%)；供试土壤为沙土，pH值8.06，土壤有机质0.87 g/kg，碱解氮3.27 mg/kg，有效磷1.76 mg/kg，有效钾4.84 mg/kg；供试盆钵口径为30.4 cm，深为20.0 cm.

1.2试验设计

采用盆栽试验，每盆氮钾肥水平一致，即每盆统一施尿素1.04 g(N 90 kg/hm2)，硫酸钾1.59 g(K2O 150 kg/hm2).在此基础上，设3组施肥处理：1)单施腐殖酸钠：依据腐殖酸肥料大田适宜施用量(1 500～2 250 kg/hm2)折算后，设6个施肥水平，分别记为SH1、SH2、SH3、SH4、SH5、SH6；2)腐殖酸钠配施磷肥：腐肥设6个水平，磷肥设两个水平，分别记为SH1-P1、SH2-P1、SH3-P1、SH4-P1、SH5-P1、SH6-P1、SH1-P2、SH2-P2、SH3-P2、SH4-P2、SH5-P2、SH6-P2；3)不施腐殖酸钠，不施磷肥：即CK.试验共19个处理，每个处理重复3次，共57盆，试验盆钵随机排列.施肥方案见表1.

2014年3月6日在甘肃农业大学温室进行盆栽试验，每盆称取风干沙土7.50 kg，与肥料拌匀装盆，灌水1.2 L，隔天开始播种，每盆播种消毒处理后的紫花苜蓿种子60粒(22.5 kg/hm2)，每天定时观察，待出苗稳定后，间苗至25株，生长期间按苜蓿田间试验常规管理.

1.3测定指标及方法

1.3.1测定方法当紫花苜蓿处于初花期(2014年7月2日)时，每盆随机选取5株苜蓿植株，则每个处理有15株试验样株，测定单株地上生物量、株高、单株地下生物量、单株主根长、单株根表面积、单株根平均直径、单株根体积及根系活力.

1.3.2地上部生长性状株高：用直尺测定植株基部至主茎叶尖或花序顶端的拉直长度[13]；地上生物量：剪取所选植株的地上部分，用电子天平称质量，求平均值作为单株地上生物量.

1.3.3根系性状地下生物量：将所选植株的根系用水冲洗干净，并用滤纸吸干根系表面水分后称质量，求平均值作为单株地下生物量；主根长：用直尺测量主根的拉直长度；利用根系扫描仪(LA2400 Scanner，Epson Expression 1000XL)测定根表面积、根平均直径及根体积[14-15]；根系活力：采用TTC还原法测定[15].

表1　盆栽试验方案

1.4数据处理

利用Microsoft Excel 2003进行试验数据的处理统计及图表绘制，采用SPSS 16.0软件对数据进行差异显著性分析(Duncan法)及相关性分析.

2结果与分析

2.1不同施肥处理对紫花苜蓿株高和生物量的影响

2.1.1对株高的影响从表2可以看出，与CK相比，各施肥处理对紫花苜蓿植株高度的影响差异显著(P<0.05)，且不同处理间差异各异.其中以SH5-P1处理株高最高，其次是SH4-P1处理，分别为50.06 cm和49.00 cm，较CK分别增加62.69%、59.25%.总体来说，腐殖酸钠单施及腐殖酸钠与磷肥配施均能促进植株的生长，且腐殖酸钠与磷肥配施的效果更显著.单施腐殖酸钠时，株高随施肥量的增加呈现先增后减的趋势；腐殖酸钠与磷肥配施条件下，当磷肥一定时，株高随腐殖酸钠施用量的增加先增后减，但当磷肥从P1增到P2时，株高的增加幅度呈下降趋势.

2.1.2对生物量的影响由表2可知，腐殖酸钠单施及腐殖酸钠与磷肥配施对盆栽紫花苜蓿地上生物量和地下生物量的影响趋势与其对紫花苜蓿株高的影响趋势基本一致.就单株地上生物量及地下生物量来看，各施肥处理中，除SH4-P1处理外，SH5-P1处理与其他处理及CK间差异显著(P<0.05).单株地上生物量最高的是SH5-P1处理，其次是SH4-P1处理，分别为1.842 2 g和1.797 5 g，较CK分别增加236.78%、228.61%.单株地下生物量以SH5-P1处理最高，SH4-P1处理次之，较CK增幅分别为245.49%和237.10%.综上所述，腐殖酸钠单施及腐殖酸钠与磷肥配施对地下生物量的影响比对地上生物量的影响明显，对根系的生长发育有更明显的促进作用.

2.2不同施肥处理对紫花苜蓿根系生长的影响

2.2.1对根系形态指标的影响由表3可见，与CK相比，腐殖酸钠单施及腐殖酸钠与磷肥配施对紫花苜蓿主根长、根表面积、根平均直径及根体积的影响显著(P<0.05)，且影响趋势表现为SH-P1>SH-P2>SH，各处理间也存在显著差异(P<0.05).

表2　不同施肥处理对紫花苜蓿株高和生物量的影响

同列数据肩标不同小写字母表示差异显著(P<0.05).

表3　不同施肥处理对紫花苜蓿根系形态指标的影响

同列数据肩标不同小写字母表示差异显著(P<0.05).

不同施肥处理下单株主根长的变化范围为13.33～29.38 cm，其中以SH5-P1处理的主根长最长，达到29.38 cm，与除SH4-P1处理外的其他处理差异显著(P<0.05).单株根体积与单株主根长的变化趋势基本一致，根体积以SH5-P1处理最大，SH4-P1处理次之，分别为0.850 1 cm3和0.834 7 cm3.不同施肥处理下单株根表面积与根平均直径的变化趋势基本一致，在SH4-P1处理下，单株根表面积和根平均直径均达到最大值，分别为73.67 cm2、0.957 5 mm，但与SH5-P1处理差异不显著(P>0.05)，与其他处理差异显著(P<0.05).综上可知，腐殖酸钠与磷肥适量配施对植株根系的发育有明显的促进作用，但施用量过高则会抑制根系的生长.

2.2.2对根系活力的影响如图1所示，不同施肥处理下紫花苜蓿根系活力变化明显，变化趋势为SH-P1>SH-P2>SH，根系活力变化范围为0.419 6～0.822 8 mg/(g·h).与CK相比，各施肥处理对根系活力的影响显著，其中SH4-P1处理效果最佳，但与SH5-P1处理和SH4-P2处理差异不显著(P>0.05)，与其他处理差异显著(P<0.05)；SH4-P1、SH5-P1和SH4-P23个处理中，以SH4-P1处理根系活力最高，其次是SH5-P1处理，分别为0.822 8、0.815 9 mg/(g·h)，较CK分别增加了96.09%和94.45%.

图1　不同施肥处理对紫花苜蓿根系活力的影响Fig.1　Effects of different fertilization treatments on root activity of alfalfa

2.3紫花苜蓿根系性状与地上部性状的相关性

对紫花苜蓿根系性状与地上生长性状进行相关分析，结果见表4.盆栽试验中主根长、根表面积、根平均直径、根体积、根鲜质量、株高与地上鲜质量均呈极显著正相关(P<0.01)，说明如果保持其他因素不变，提高这6个指标中的任何一个指标，均对地上生物量的累积有促进作用.根系各性状与株高和地上鲜质量呈极显著正相关(P<0.01)，根系各指标间亦呈极显著正相关(P<0.01).由此表明，地上部生长性状与根系的生长发育有密切的相关关系.

表4　紫花苜蓿根系及地上部生长性状的相关系数

*表示显著相关(P<0.05)，**表示极显著相关(P<0.01).

3讨论与结论

本试验中，腐殖酸钠单施及腐殖酸钠与磷肥配施条件下，紫花苜蓿的单株主根长、单株根表面积、根平均直径、单株根体积、根系活力、单株地上生物量、株高及单株地下生物量均明显高于不施腐殖酸钠的CK，说明施用腐殖酸钠对紫花苜蓿的根系生长及生物量的累积具有明显的促进作用，此试验结果与前人的研究结论基本一致[16].如梁太波等[17]研究表明，施用腐殖酸钾不仅提高了生姜根系鲜质量和根系活力，也促进了根系的生长发育.何萍等[18]的研究指出，腐殖酸肥可以有效促进植物根系的生长发育及根系活力的提高.此外，与腐殖酸钠单施相比，腐殖酸钠与磷肥配施更能促进紫花苜蓿根系的发育及生物量的增加，这是由于腐殖酸钠与磷肥会形成腐殖酸-磷酸盐复合物，从而可以防止土壤对磷肥的固定，提高了磷肥的肥效.李丽等[19]通过对腐殖酸钾与速效磷结合形态对磷的有效性影响研究，也证实了腐肥与磷肥配施更能有效地促进植物的生长.

不同施肥处理对紫花苜蓿株高、生物量及部分根系形态指标均有不同程度地促进作用，且各处理间差异较大.株高是反映苜蓿生长状况和决定生物量的重要指标之一[20-21]，各处理中以SH5-P1处理植株高度最高，达到50.06 cm；其单株地上生物量也相对最高，达到1.842 2 g，说明高植株通常具有相应的高生物量，这与彭宏春[22]的研究结论一致.不同施肥处理对根系生长的影响主要表现在单株地下生物量、单株主根长、单株根表面积、根平均直径、单株根体积等形态指标上，与CK相比均有不同程度地增加，而且各形态指标间呈极显著正相关(P<0.01).其中，单株地下生物量、单株主根长及单株根体积的变化趋势相似，均在SH5-P1处理下达到最高值，分别为0.992 6 g、29.38 cm和0.850 1 cm3；根平均直径与单株根表面积随施肥量的增加呈现相似的趋势，均在SH4-P1处理下达到最大值，分别为0.957 5 mm和73.67 cm2，但与SH5-P1处理间差异不显著.由此可见，单株主根长、单株根表面积、根平均直径、单株根体积对单株地下生物量的贡献率较大.有研究报道，紫花苜蓿根系越发达，其侧根数量越多，根系体积和表面积相对越大，根系吸收水分和养分的能力越强[23-24].本试验相关性分析显示，根系各形态指标与株高和地上生物量也呈极显著正相关(P<0.01)，说明根系性状对地上部生长性状具有巨大的调节作用[25].一般认为，紫花苜蓿根系活力能反映根系吸收水分和养分能力的强弱，此能力的强弱直接影响植株地上部的生长发育.何国军等[26]研究证实，施用腐殖酸可以提高丹参的根系活力，增加根系的吸收能力.本试验条件下，各施肥处理对紫花苜蓿根系活力的影响显著大于CK，以SH4-P1处理根系活力最大，达到0.822 8 mg/(g·h)，SH5-P1处理次之，说明SH4-P1和SH5-P1处理下植株根系发达，根系质量高，这与上述根系各形态指标的变化趋势基本一致.

综上所述，腐殖酸钠与磷肥配施更能有效地促进紫花苜蓿根系生长，并能增加植株生物量的累积.在本试验中，SH-P1处理组对紫花苜蓿地上生物量、株高、地下生物量、主根长、根表面积、根平均直径、根体积及根系活力的促进作用均强于SH-P2处理组，说明腐殖酸钠与磷肥适量配施可以更好地促进紫花苜蓿生长发育，这与低磷条件下植株根系生长加速的结论基本一致[27-28].SH-P1配施组合下，紫花苜蓿根系各形态指标、根系活力、株高及植株生物量随腐殖酸钠施用量的增加而增加，但当其增至一定程度(SH4或SH5)时，增加幅度呈下降趋势.从地下生物量和地上生物量来看，该试验肥效最佳的处理为SH5-P1，即腐殖酸钠为11.25 g/盆，磷肥为3.41 g/盆.

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(责任编辑赵晓倩)

Effects of sodium humate on root growth and biomass ofMedicagosativa

ZHANG Li-zhen1，CHEN Wei2， CHEN Ben-jian1

(1.College of Pratacultural Science,Gansu Agricultural University,Key Laboratory of Grassland Ecosystem of the Ministry of Education,Centers for Grazingland Ecosystem Sustainability,Lanzhou,730070，China;2.Lanzhou City University ,Lanzhou 730070,China)

Abstract：【Objective】 In order to explore the effect of the single application of sodium humate (SH) and combined application with phosphorus (P) on root system ofMedicagosativa.【Method】Pot experiment was conducted to measure plant weight,aboveground and underground biomass ,main root length,root surface area，average root diameter,root volume and root activity.【Result】The single application of SH and the combined application of SH-P had a significant promotion on root length,root surface area,average root diameter,root volume,root activity,underground biomass,plant height and aboveground biomass ofMedicagosativa,compared with the control (CK) and the promoting degree appeared in the decreasing order of SH-P1,SH-P2and SH.The root traits were significantly positively correlated with those of aboveground (P<0.01).Under the fertilizer combination of SH-P1,root morphological indexes,root activity,plant height and plant biomass increased as the increasing of SH application amount and showed a declining trend when SH rose from SH1to SH4or SH5.Integrated analysis indicated that SH5-P1treatment was the best with the highest aboveground and underground biomass.【Conclusion】 SH5-P1is the optimal fertilizer combination,including sodium humate 11.25 g and phosphorus 3.41 g per pot.

Key words：Medicagosativa;sodium humate;root;biomass

通信作者：陈本建，男，副教授，硕士，研究方向为牧草栽培及草产品加工.E-mail:bjc5381@gsau.edu.cn

基金项目：细毛羊饲料生产预加工(034-036213).

收稿日期：2015-03-15；修回日期：2015-04-17

中图分类号：S 963.22

文献标志码：A

文章编号：1003-4315(2016)03-0114-07

第一作者：张丽珍(1987-)，女，硕士研究生，研究方向为牧草栽培及草产品加工.E-mail:760036031@qq.com