施肥对紫花苜蓿生产性能及营养品质的影响

王 洋，崔国文，尹 航，杨 柳，张亚玲，闫得朋，巩 林

（东北农业大学动物科学技术学院，黑龙江 哈尔滨 150030）

紫花苜蓿(Medicago sativa)是当今世界种植最广的多年生豆科牧草[1]，有较高的饲用价值及经济价值，被誉为“牧草之王”。现如今，我国畜牧业正在稳步发展当中，养殖业快速兴起，增加了对牧草的需求量。在农业生产结构由二元结构到三元结构调整时，苜蓿被纳入到了三元种植的结构当中，将为我国农业良好持续的发展奠定基础[2]。在我国东北地区，紫花苜蓿每年能刈割2～3茬，其生长过程中需要大量营养，如果一直只从土壤中汲取养分而不从外界加以补充，长期以往会导致土壤退化[3]，并且不能得到较高的产量。众多研究表明，施肥是提高牧草产量和品质的重要措施。而多年来各个地区将紫花苜蓿作为改土培肥作物，基本不施肥，管理粗放，致使其施肥量和施肥时期没有统一的标准，从而导致紫花苜蓿的生产潜力不能得到充分发挥[4]。为此探讨不同施肥量和不同施肥时期对寒地黑土农区紫花苜蓿产量及营养品质的影响，以期获得寒地黑土农区紫花苜蓿合理的施肥方案，提高紫花苜蓿的产草量和营养品质，获得较高的经济价值，为寒地黑土农区紫花苜蓿的生产实践提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于黑龙江省哈尔滨市双城区五家镇(126°23′ E，45°31′ N)，气候属寒温带大陆性季风气候，年均气温3.5～4.5 ℃，年均降水量400～600 mm，四季分明，春季多风，少雨干旱，夏季高温多雨，秋季凉爽早霜，冬季严寒少雪，≥ 10 ℃年有效积温 2 700～2 900 ℃·d，年平均无霜期 142 d左右。土壤类型为黑土，质地为壤土。试验地0-20 cm土层土壤 pH为 5.36，有机质含量 23.56 g·kg-1，全氮含量 1.45 g·kg-1，速效钾含量 135.80 mg·kg-1，速效磷含量 11.40 mg·kg-1，碱解氮含量 134.82 mg·kg-1。

1.2 试验材料

供试材料为种植第2年的东农1号紫花苜蓿，由东北农业大学提供，播种时间为2016年5月，播种量 18.75 kg·hm-2，行间距为 0.3 m。

供试肥料为东北农业大学自主研发的寒地黑土农区紫花苜蓿专用复合肥(专利号：201810193040.0)。

1.3 试验设计

采用双因素完全随机区组设计，以施肥量和施肥时期为处理因素。共设3个施肥时期，分别为返青期 (4月20日)，第1次刈割后(6月 20日)，第2次刈割后(8月5日)。设6个施肥量水平，分别为 225、300、375、450、525 和 600 kg·hm-2。以不施肥作为对照，共19个处理，每个处理3次重复，共57个试验小区，每个小区面积为1.8 m × 5 m = 9 m2，小区周围设 0.6 m 保护行。按照施肥时间及施肥水平，每个小区单独施肥，施肥方式采用地面撒施，施肥后对其进行灌溉。

1.4 收获

每茬苜蓿在初花期进行刈割，第1茬6月15日，第2茬7月30日，第3茬9月15日。留茬高度均为 10 cm。

1.5 测定项目与方法

1.5.1 紫花苜蓿生长形态的测定

植株高度(绝对高度)：每次紫花苜蓿刈割前每个小区采用随机取样的方法选择测定植株，每株自地面量至生长点测定其绝对高度，每个小区测定9株。

茎叶比：每茬次苜蓿刈割前，每个小区选9个长势相当的苜蓿一级分枝将茎叶分离，其中花序的质量计算到叶片中去。于105 ℃杀青15 min，65 ℃烘24 h至恒重，冷却后取出称量茎叶干重，茎叶比 = 茎干重 / 叶干重。

1.5.2 紫花苜蓿产量的测定

在紫花苜蓿初花期(10%开花时)，分别对每个小区用随机取样法取3行，每行刈割2 m，行间距为0.3 m，留茬10 cm高度进行刈割，取样后，试验样品带回试验室于105 ℃杀青15 min，调至65 ℃烘24 h至恒重，称其干重，折合成每公顷干草产量。年草产量为每次刈割产量之和。

1.5.3 营养成分的测定

将称重过后的干草样品粉碎，过0.425 mm筛，置干燥处备用。进行各处理营养成分的测定，具体测定方法如下[5]。牧草粗蛋白质(CP)含量采用Foss 8600型全自动凯式定氮仪测定；中性洗涤纤维(NDF)采用范式中性洗涤纤维法测定；酸性洗涤纤维(ADF)采用范式酸性洗涤纤维法测定；粗脂肪(EE)釆用索氏乙醚浸提法测定。

1.6 数据统计分析

运用Excel 2010进行数据整理，运用IBM SPSS Statistics 19进行数据统计分析，不同处理水平间作方差分析，差异显著则进一步用Duncan法对各测定数据进行多重比较。结果用平均值±标准误表示。

2 结果与分析

2.1 不同施肥时期和不同施肥量对紫花苜蓿株高、茎叶比和产草量的影响

2.1.1 对第1茬紫花苜蓿株高、茎叶比和产草量的影响

施肥时期和施肥量及两者交互作用对第1茬紫花苜蓿的株高、茎叶比、干重均具有极显著影响(P＜0.01)(表 1)。紫花苜蓿返青期施肥后，第 1 茬紫花苜蓿的株高和干重均随施肥量的增加呈先增加后减少的趋势，施肥量为375 kg·hm-2时，紫花苜蓿的株高和干重达到最大值，分别为75.11 cm和5.76 t·hm-2，施肥处理的株高和干重均显著高于对照 (P＜0.05)，比对照提高了 25.64%和 34.27%，相反的，第1茬紫花苜蓿的茎叶比随施肥量的增加呈先减少后增加的趋势，施肥处理的茎叶比均显著低于对照 (P＜0.05)，施肥 450 kg·hm-2时降到最低，为0.85。

表 1 不同施肥时期和不同施肥量对第1茬紫花苜蓿株高、茎叶比和产草量的影响Table 1 Effect of different fertilization periods and different fertilization amount on plant height,stem leaf ratio and yield of first crop alfalfa

2.1.2 对第2茬紫花苜蓿株高、茎叶比和产草量的影响

施肥时期和施肥量及两者交互作用对第2茬紫花苜蓿的株高、茎叶比、干重均具有极显著影响(P＜0.01)(表2)。同一施肥时期，第2茬苜蓿返青期施肥株高随施肥量的增加呈上升趋势。第1次刈割后施肥，第2茬紫花苜蓿株高随施肥量增加呈先增加后减少的趋势。其中，第2次刈割后施肥300 kg·hm-2时，第2茬紫花苜蓿株高达到最高，为56.33 cm。施肥量 225、300 和 375 kg·hm-2时，第 1 次刈割后施肥株高显著高于返青期施肥(P＜0.05)，反之，施肥量600 kg·hm-2时，显著低于返青期施肥。

返青期和第1次刈割后施肥，第2茬紫花苜蓿茎叶比均随施肥量的增加呈先减少后增加的趋势。施肥量为 225、300、375 和 450 kg·hm-2时，第 1 次刈割后施肥茎叶比显著低于返青期施肥(P＜0.05)， 相反的，施肥量为525和600 kg·hm-2时，返青期施肥茎叶比低于第1次刈割后施肥，但无显著差异 (P＞0.05)。其中第 1 次刈割后施肥 450 kg·hm-2时，第2茬紫花苜蓿茎叶比最低，为0.77。

表 2 不同施肥时期和不同施肥量对第2茬紫花苜蓿株高、茎叶比和产草量的影响Table 2 Effect of different fertilization periods and different fertilization amounts on plant height,stem leaf ratio and yield of second crop of alfalfa

返青期和第1次刈割后施肥，第2茬紫花苜蓿干重随施肥量的增加呈先增加后减少的趋势，其中第1 次刈割后施肥 300 kg·hm-2时最高，为 4.81 t·hm-2。施肥量小于450 kg·hm-2时，同一施肥量下，干草产量呈第1次刈割后施肥显著高于返青期施肥(P＜0.05)，反之，则显著低于返青期施肥 (P＜0.05)。

2.1.3 对第3茬紫花苜蓿株高、茎叶比和产草量的影响

施肥时期和施肥量及两者交互作用对第3茬紫花苜蓿的株高、茎叶比、干重均具有极显著影响(P＜0.01)(表 3)。返青期和第 1 次刈割后施肥，第3茬株高随施肥量的增加而增高。第2次刈割后施肥，第3茬紫花苜蓿株高随施肥量的增加，呈先升后降的趋势，其中第2次刈割后施肥525 kg·hm-2时，第3茬紫花苜蓿株高最高，为49.67 cm。各施肥量处理下，第3茬紫花苜蓿株高均呈第2次刈割后施肥高于其余施肥时期 (P＜0.05)。

返青期施肥的第3茬紫花苜蓿茎叶比随施肥量的增加而降低，第1次刈割后和第2次刈割后施肥的第3茬紫花苜蓿茎叶比均随施肥量增加呈先降低后升高趋势。各施肥量下，除施肥量225、375和600 kg·hm-2外，其余施肥量下第3茬紫花苜蓿茎叶比均呈第2次刈割后施肥显著低于其他施肥时期(P＜0.05)，其中施肥量为 450 kg·hm-2时，第 2 次刈割后施肥的茎叶比最低，为0.70，比对照降低28.57%。

施肥处理的第3茬紫花苜蓿干重均显著高于对照(P＜0.05)。返青期，第1次刈割后和第2次刈割后施肥的第3茬紫花苜蓿干重均随施肥量增加呈先增加后减少的趋势，其中第2次刈割后施肥450 kg·hm-2时，达到最高，为 3.33 t·hm-2。除 600 kg·hm-2外，其余各施肥量处理下，第3茬紫花苜蓿干重第2次刈割后施肥显著高于其余施肥时期(P＜0.05)。

表 3 不同施肥时期和不同施肥量对第3茬紫花苜蓿株高、茎叶比和产草量的影响Table 3 Effects of different fertilization periods and different fertilization amount on plant height,stem leaf ratio and yield of third crop of alfalfa

2.1.4 不同施肥时期和不同施肥量对紫花苜蓿全年产草量的影响

施肥时期和施肥量及两者交互作用对紫花苜蓿全年干重均具有极显著影响(P＜0.01)(表4)。所有施肥处理的紫花苜蓿全年干重均显著高于对照(P＜0.05)。3个施肥时期的紫花苜蓿全年干重均随施肥量增加呈先增加后减少的趋势，其中，返青期施肥525 kg·hm-2时，紫花苜蓿全年干重达到最高，为12.15 t·hm-2，比对照增产 38.54%。各个施肥量处理下，紫花苜蓿的全年干重在施肥量高于375 kg·hm-2时，返青期施肥显著高于其他施肥时期(P＜0.05)。

2.2 不同施肥时期和不同施肥量对紫花苜蓿营养品质的影响

2.2.1 对第1茬紫花苜蓿营养品质的影响

施肥量对第1茬紫花苜蓿粗蛋白(CP)、粗脂肪(EE)、中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤纤维(ADF)含量均具有极显著影响 (P＜0.01)(表 5)。施肥处理的第1茬紫花苜蓿CP、EE含量均显著高于对照，NDF、ADF 含量显著低于对照 (P＜0.05)。

表 4 不同施肥时期和不同施肥量对紫花苜蓿全年干草产量的影响Table 4 Effect of different fertilization periods and different fertilization amount on annual grass yield of alfafa

随施肥量增加，第1茬紫花苜蓿CP、EE含量均呈先增加后减少趋势，但NDF、ADF含量呈先减少后增加趋势。其中，返青期施肥450 kg·hm-2时，第1茬紫花苜蓿CP含量达到最高，为23.37%，比对照高19.23%，同时NDF和ADF含量最低，分别为30.83%和 22.03%，比对照低 27.98%和 28.54%。

2.2.2 对第2茬紫花苜蓿营养品质的影响

施肥时期和施肥量对第2茬紫花苜蓿CP、EE、NDF、ADF 含量具有极显著影响 (P＜0.01)(表 6)。两者交互作用显著(P＜0.05)影响EE，极显著(P＜0.01)影响CP、NDF和ADF。

施肥处理的第2茬紫花苜蓿CP含量显著高于对照(P＜0.05)。返青期和第1次刈割后施肥的第2茬紫花苜蓿CP含量均随施肥量增加呈先增加后减少的趋势，其中第1次刈割后施肥450 kg·hm-2时达到最高，为25.64%，比对照高24.95%。施肥量小于525 kg·hm-2时，同一施肥量下，第2茬紫花苜蓿CP含量返青期施肥显著低于第1次刈割后施肥，反之，则显著低于第1次刈割后施肥(P＜0.05)。

表 5 不同施肥时期和不同施肥量对第1茬紫花苜蓿营养品质的影响Table 5 Effect of different fertilization periods and different fertilization amount on the nutritional quality of the first crop of alfalfa

返青期施肥处理的第2茬紫花苜蓿EE含量随施肥量的增加而增加。第1次刈割后施肥，第2茬紫花苜蓿EE含量随施肥量增加呈先增加后减少的趋势，其中施肥525 kg·hm-2时，达到最高，为2.84%，比对照增加37.86%。各个施肥量处理下，第1次刈割后施肥的第2茬紫花苜蓿EE含量均高于返青期施肥。

施肥处理的第2茬苜蓿NDF含量均显著低于对照(P＜0.05)。返青期和第1次刈割后施肥，第2茬紫花苜蓿NDF含量均随施肥量增加呈先减少后增加的趋势，其中第 1次刈割后施肥 450 kg·hm-2时最低，为28.65%，比对照减少33.45%。各施肥量处理的NDF含量均呈第1次刈割后施肥低于返青期施肥。

除返青期施肥225 kg·hm-2外，其余施肥处理的第2茬紫花苜蓿ADF含量均显著低于对照(P＜0.05)。返青期和第1次刈割后施肥，ADF含量均随施肥量增加呈先减少后增加的趋势，其中第1次刈割后施肥450 kg·hm-2时最低，为20.28%。除施肥525和 600 kg·hm-2外，其余施肥量处理的ADF含量均呈第1次刈割后施肥显著低于返青期施肥 (P＜0.05)。

2.2.3 对第3茬紫花苜蓿营养品质的影响

施肥时期和施肥量及两者交互作用对第3茬紫花苜蓿CP、EE、NDF、ADF含量的影响具有极显著影响 (P＜0.01)(表 7)。第 3 茬紫花苜蓿 CP 含量除返青期施肥225 kg·hm-2外，其余处理均显著高于对照(P＜0.05)。返青期施肥的第 3茬紫花苜蓿CP含量随施肥量的增加而增加，第1次刈割后和第2次刈割后施肥的第3茬紫花苜蓿CP含量随施肥量增加呈先增加后减少的趋势，其中第2次刈割后施肥450 kg·hm-2时达到最高，为25.40%，比对照提高18.80%。除施肥225 kg·hm-2外，其余各施肥量的第3茬紫花苜蓿CP含量均呈第2次刈割后施肥显著高于其他施肥时期 (P＜0.05)。

表 6 不同施肥时期和不同施肥量对第2茬紫花苜蓿营养品质的影响Table 6 Effect of different fertilization periods and different fertilization amount on nutritional quality of second crop of alfalfa

除返青期施肥 225 和 300 kg·hm-2外，其余施肥处理的第3茬紫花苜蓿EE含量均显著高于对照(P＜0.05)。返青期、第1次刈割后和第2次刈割后施肥的第3茬紫花苜蓿EE含量均随施肥量增加而增加，其中第2次刈割后施肥600 kg·hm-2时，达到最高,为 4.12%。施肥量 450、525 和 600 kg·hm-2，呈第2次刈割后施肥显著高于其他施肥时期(P＜0.05)。

施肥处理的第3茬紫花苜蓿NDF含量均显著低于对照(P＜0.05)。返青期施肥的第3茬紫花苜蓿NDF含量随施肥量的增加呈下降趋势，第1次刈割后和第2次刈割后施肥随施肥量的增加呈先减少后增加的趋势，其中第2次刈割后施肥450 kg·hm-2时达到最低，为26.51%，比对照减少40.55%。各施肥量处理下，NDF含量均呈第2次刈割后施肥显著低于其他施肥时期 (P＜0.05)。

除返青期施肥225 kg·hm-2外，其余处理的第3茬紫花苜蓿ADF含量均显著低于对照(P＜0.05)。返青期施肥的第3茬紫花苜蓿ADF含量随施肥量的增加而减少，第1次刈割后和第2次刈割后施肥均随施肥量增加呈先减少后增加的趋势。除施肥量225 kg·hm-2外，其余各施肥量处理下第3茬紫花苜蓿ADF含量均呈第2次刈割后施肥显著低于其他施肥时期 (P＜0.05)。

表 7 不同施肥时期和不同施肥量对第3茬紫花苜蓿营养品质的影响Table 7 Effect of different fertilization periods and different fertilization amount on nutritional quality of third crop of alfalfa

3 讨论

3.1 不同施肥时期和不同施肥量对紫花苜蓿株高的影响

本研究试验材料为种植第2年的紫花苜蓿，开沟施肥会对苜蓿根系造成损伤，影响其正常生长，故采用撒施施肥的方法，该方法简单便捷，肥料靠近根部，易被吸收利用，且肥料与土壤接触面小，营养元素被固定的程度低[6-7]。本研究中，施肥处理比不施肥的紫花苜蓿株高明显增高，这与汪茜等[8]的研究结果一致，说明施肥能明显促进苜蓿生长，使株高增加。第2茬苜蓿返青期施肥，第3茬返青期和第1次刈割后施肥，株高均随施肥量增加而增加。邵成国[9]研究得出，苜蓿的株高随肥量的增加呈上升趋势，相同施肥量的氮、磷肥比氮肥株高要高，这与本研究结果部分相一致。本研究第1茬紫花苜蓿返青期施肥，第2茬苜蓿第1次刈割后施肥，第3茬第2次刈割后施肥，紫花苜蓿株高均随施肥量增加呈先上升后下降的趋势，紫花苜蓿株高有下降趋势但株高显著高于对照，可能是由于试验地气候干旱及施肥量过高导致苜蓿生长初期受到抑制，后期肥效得到发挥又促进生长。姚瑶[10]研究苜蓿施加专用控释肥，随施肥量增加，株高表现为先增后减，施肥显著提高苜蓿株高，生长速度得到提升，本研究与其结果基本一致。

本研究结果显示，施肥时期对苜蓿株高具有显著影响，返青期施肥对第1、2、3茬草均有促进作用，第1次刈割后施肥对第2、3茬草有促进作用，第2次刈割后施肥只对第3茬草有促进作用，表明不同时期施肥对紫花苜蓿株高生长均有促进作用，并且越早施肥效果越好，对苜蓿促进生长时间越长。曲善民等[11]研究不同施肥时期定量施肥对苜蓿的影响，得出不同时期施肥明显影响苜蓿株高、产量和品质，本研究结果与其相似。

3.2 不同施肥时期和不同施肥量对紫花苜蓿茎叶比的影响

研究发现，施肥能够显著降低紫花苜蓿的茎叶比，并且不同施肥量及不同施肥时期施肥处理对紫花苜蓿茎叶比的降低程度不同，这可能是由于本研究采用的是自主研制的寒地黑土农区专用复合肥的原因，多种元素组成的复合肥，对紫花苜蓿茎叶比有多重因素的影响。这与李星月等[12]研究的施氮肥苜蓿茎叶比减小，施氮量过高则会明显增加苜蓿茎叶比(P＜0.05)，单施磷肥能够显著降低苜蓿茎叶比(P＜0.05)，钾肥对苜蓿茎叶比的变化作用不明显的结果部分一致；与徐文婷[13]研究的施加磷、钾肥，紫花苜蓿叶茎比均明显增高，随磷、钾肥施入量的增加，叶茎比呈增高趋势的结论基本一致。

3.3 不同施肥时期和不同施肥量对紫花苜蓿产草量的影响

本研究表明，与不施肥相比，施肥处理均显著提高了紫花苜蓿的产草量，表明施用专用复合肥能够显著促进种植第2年的紫花苜蓿生长，徐博等[14]研究氮、磷、钾对紫花苜蓿产草量影响的结果得出，与未施肥处理相比，各施肥处理均有一定幅度增产，增产率在0.92%～138.03%，与本研究基本相一致。科学施肥能够提高牧草产量[15]，这在多地都得出相同结论[16-17]。本研究也表明，施肥能明显提高苜蓿的草产量。

本研究表明，施肥量处理下，在施肥量高于375 kg·hm-2时，紫花苜蓿全年干重呈返青期施肥显著高于其他施肥时期，第1次刈割后施肥高于第2次刈割后施肥，这可能是由寒地黑土区气候因素所导致，第3茬苜蓿生长温度下降，生长期缩短，产量降低，且第1茬与第2茬草没能得到提高，后期施肥虽提高第3茬草产量，但未能最大程度的提高全年产草量，没有前期施肥效果好，但有可能提高苜蓿越冬率，促进次年返青期生长，有待进一步研究。与马孝慧等[18]研究得出的不同肥在不同时期施肥效果不同，春夏施肥对苜蓿生长有促进作用，氮、磷、钾肥均在春季使用效果佳，而夏季施尿素能提高土壤速效磷含量，有助于苜蓿生长的结果部分相一致。

3.4 不同施肥时期和不同施肥量对紫花苜蓿营养品质的影响

本研究结果表明，不同施肥量对紫花苜蓿的CP和EE含量均有不同程度的提高，同时降低了紫花苜蓿NDF和ADF含量，显著优于对照，说明施肥处理明显的提高了紫花苜蓿品质。有研究得出，不同时期施肥对苜蓿产量、密度及品质均有提高，夏施效果较春施好[18]。氮、磷配施能极显著提高苜蓿CP含量，降低粗纤维含量[19]。适当施肥能增加紫花苜蓿CP含量，降低ADF和NDF含量[20]。施肥能显著提高紫花苜蓿产量，提高株高，改善营养品质[21]，以上研究均得出与本研究相似结果。景文等[22]研究施肥对白三叶生长和营养成分的影响，结果表明，单施磷肥或配施都显著提高了白三叶(Trifolium repens)的粗蛋白质含量和粗灰分含量。张学洲等[23]研究表明施肥对苜蓿品质的改善均有积极影响，本研究结果与其部分一致。

4 结论

施肥量和施肥时期均有效地提高了紫花苜蓿的产量和品质。其中，返青期施肥525 kg·hm-2时全年干草产量最高，为12.15 t·hm-2；其次是返青期施肥 450 kg·hm-2，达到 12.07 t·hm-2。粗蛋白含量则是第 1茬苜蓿返青期施肥 450 kg·hm-2时最高，为23.37%；第2茬苜蓿在第1次刈割后施肥450 kg·hm-2最高，为 25.64%；第 3 茬苜蓿在第 2 次刈割后施肥450 kg·hm-2达到最高，为25.40%。