喷施硼、钼肥对滴灌紫花苜蓿生产性能及营养品质的影响

苗晓茸，刘俊英，张前兵，李菲菲，孙艳梅，于 磊，马春晖

(石河子大学 动物科技学院，新疆 石河子 832003)

紫花苜蓿(MedicagosativaL.)是一种多年生的高蛋白豆科牧草，在世界上广泛种植，因具有产草量高、营养价值高、适口性好等特点，而被称为“牧草之王”[1]。苜蓿多年连续种植会消耗大量的土壤营养，目前，我国大部分用于苜蓿种植的土壤已普遍出现微量元素缺乏的问题[2]。因此，开展滴灌条件下微量元素对紫花苜蓿的影响研究，对紫花苜蓿高效生产及液体微肥的研发具有积极的意义。

硼是作物所需的主要微量元素之一，在紫花苜蓿新陈代谢的能量运输和交换中起着重要作用。紫花苜蓿对硼反应比较敏感，仅靠土壤供硼难以满足紫花苜蓿的生长发育需要。硼素供应不足，会在很大程度上限制紫花苜蓿生产潜力的正常发挥[3]。有研究表明，硼主要影响叶绿素的形成，加速植物体内碳水化合物的运输，间接影响光合作用和呼吸作用[4]。同时，硼能够增强紫花苜蓿的固氮作用，促进植物体对氮的吸收和代谢，进而提高紫花苜蓿的氮肥利用效率[5]。硼还能促进蛋白质的合成，促进植物对水分的吸收，促进分生组织生长及细胞分裂，改善根部氧的供应，增强植物吸收能力，促进根系发育[6-7]。缺硼会使叶片出现黄化现象，植物生长发育受到抑制，库活力降低，并导致植株光合速率降低，严重时还会出现病害，进而导致产量降低[8-9]。硼胁迫还会破坏蛋白质代谢，从而给植株体内核酸代谢带来显著的负效应[10]。

施钼可增强硝酸还原酶和固氮酶的活性，促进紫花苜蓿对氮的吸收和代谢，有利于蛋白质的形成和根瘤菌固氮能力的提高[11]。施钼还能提高植物光合速率，有利于糖类的形成与转化，而缺钼则容易使光合速率下降[12]。钼与紫花苜蓿体内的抗坏血酸含量紧密相关。抗坏血酸可以维持植物叶绿体的稳定性，因此施用钼肥可以增加植物抗坏血酸含量，从而促使其光合作用正常运行[13]。缺钼则导致植物叶绿素合成过程受阻，植物体内叶绿素含量降低，叶片出现斑点，从而无法获得高产[14]。同时，缺钼会降低紫花苜蓿的硝酸还原酶活性，阻碍硝酸盐的还原过程，导致植物固氮能力下降，从而影响紫花苜蓿蛋白质的合成，并使其根系活力下降，对根系的养分吸收产生阻碍作用[15]。由于钼在植物韧皮部中具有强大的移动性，有研究认为，叶面喷施钼肥对作物有更好的增产效果[16]。

硼和钼是紫花苜蓿必需的微量元素，其含量丰缺将影响紫花苜蓿的产量和品质。为此，本试验通过叶面喷施硼、钼肥，对滴灌条件下紫花苜蓿的生长性状指标、干草产量和营养品质等指标进行测定，明确喷施硼、钼肥对其生产性能和营养品质的影响，旨在为改善滴灌条件下紫花苜蓿干草产量和营养品质、科学制定新疆绿洲区滴灌条件下紫花苜蓿的施肥制度提供数据参考和理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2018年在新疆石河子市天业集团农业研究所农业示范园区试验田(44°26′N，85°94′E)进行。试验地的年最高气温出现在7月，年降水量为130～215 mm，年日照时数为2 310～2 730 h，年无霜期为147～191 d。试验地的土壤类型为灰漠土。耕层(0～20 cm)土壤容重为1.46 g·cm-3，土壤含速效磷15.2 mg·kg-1、全磷0.19 g·kg-1、碱解氮71.3 mg·kg-1、有机质24.1 g·kg-1、速效钾324 mg·kg-1。

1.2 试验设计

本试验共设施钼(Mo)、施硼(B)、硼钼配施(B+Mo)，及喷施清水(CK)4个处理，每处理重复3次。所用的硼肥和钼肥分别为液体硼肥和钼酸铵[(NH4)6Mo7O24·4H2O]，施用量分别为：钼酸铵0.45 kg·hm-2，硼肥0.69 kg·hm-2。采用叶面喷施，分别在第1茬到第4茬的分枝期和现蕾期进行喷施，共施肥8次，具体喷施时间分别为2018年4月26日、5月11日、6月1日、6月14日、7月10日、8月1日、8月25日、9月10日。

本试验所用紫花苜蓿品种为WL354HQ(北京正道生态科技有限公司)，于2016年4月进行人工条播，播种量为18 kg·hm-2，播种深度为2.0 cm，行距为20 cm，小区面积为35 m2(5 m×7 m)。本试验于紫花苜蓿生长第3年(2018年)进行，苜蓿生长全年刈割4茬，均在初花期(开花10%)进行，留茬高度为5 cm。滴灌带埋于地表8～10 cm处，间距60 cm，所用滴灌带为内镶式滴灌带(新疆普疆节水有限公司)，工作压力为0.1 MPa，直径为12.5 mm，滴头之间间距为20 cm。田间管理根据当地苜蓿生产田进行。

1.3 测定内容及方法

1.3.1 产量测定

采用样方法进行测定。在初花期(开花10%左右)以1 m2为一个样方，在每个小区随机选取3个长势均匀一致、行数相同，且能够代表该小区长势的苜蓿样方，割取样方内的苜蓿植株，留茬高度约为5 cm；另取250 g左右鲜草样带回实验室于105 ℃杀青30 min，再于65 ℃烘至恒重，折算出苜蓿干草产量(kg·hm-2)。

1.3.2 株高和茎粗

在测定产量的同时，在各处理的每个小区随机选取20株，用钢卷尺测定其垂直高度(cm)，取平均值，并用游标卡尺测量其距地表5 cm处的茎粗(mm)。

1.3.3 叶茎比

将烘至恒重的紫花苜蓿样本分茎、叶分别收集，称其干重，计算茎叶比。

1.3.4 生长速度

根据测得的苜蓿干草产量，以及每茬刈割间隔的天数，计算紫花苜蓿每一茬的生长速度(kg·hm-2·d-1)。

1.3.5 营养品质测定

粗蛋白(CP)含量测定，采用半微量凯氏定氮法[17]；酸性洗涤纤维(ADF)、中性洗涤纤维(NDF)含量测定，参照van Soest等[18]的方法；根据下式计算相对饲喂价值(RFV)：

式中：VRFV、VNDF和VADF分别表示RFV、NDF和ADF的值。

1.4 数据处理与分析

采用WPS 2016对数据进行整理；利用DPS 7.05软件对数据进行分析，采用Duncan法对有显著差异(P<0.05)的处理做多重比较；运用SPSS 19.0软件中的Pearson相关分析来分析干草产量与各营养指标之间的相关性；用Origin 8.0做苜蓿干草产量与各生长性状的关系图。

2 结果与分析

2.1 不同处理对紫花苜蓿干草产量的影响

如表1所示，在各茬次中，施微肥处理(Mo、B、B+Mo)的紫花苜蓿干草产量均显著(P<0.05)大于不施肥处理，不同处理紫花苜蓿各茬次及总干草产量依次为B+Mo>B>Mo>CK处理，Mo处理比CK处理增加了4.19%～8.51%，B处理比CK处理增加了8.54%～11.13%，B+Mo处理比CK处理增加了12.33%～15.79%。除第1茬外，B+Mo与B处理的产量差异不显著；除第3茬外，B+Mo处理的产量显著(P<0.05)大于Mo处理。

2.2 不同处理对紫花苜蓿CP、ADF、NDF含量和RFV的影响

由表2可知，各茬次下B+Mo处理的紫花苜蓿CP含量和RFV均最高，ADF和NDF含量均最低。

从CP含量来看，各茬次下均以CK处理的最低、B+Mo处理的最高，且B+Mo处理的比CK处理显著(P<0.05)增加了13.96%～27.64%。各茬次中，B+Mo处理与B处理的CP含量差异不显著，CK处理的CP含量显著(P<0.05)小于B+Mo处理和B处理。前3茬中，B+Mo处理的CP含量显著(P<0.05)大于Mo处理。

表1 不同处理紫花苜蓿的干草产量

Table1Hay yield of alfalfa under different treatments kg·hm-2

处理Treatment第1茬Firstcut第2茬Secondcut第3茬Thirdcut第4茬Fourthcut总干草产量TotalhayyieldCK4669.24±48.04d4557.91±112.04c3014.40±98.67b2857.32±54.24c15098.87Mo4874.69±46.51c4749.02±102.65b3270.80±94.56a3058.67±73.14b15953.18B5188.89±43.20b5064.39±95.56a3313.26±58.98a3101.48±81.63ab16668.02B+Mo5406.66±85.52a5173.32±93.37a3396.74±74.68a3209.69±48.63a17186.41

同列数据后无相同字母的表示处理间差异显著(P<0.05)。下同。

Data marked without the same letters in the same column indicated significant difference atP<0.05. The same as below.

紫花苜蓿的ADF、NDF含量表现为B+Mo处理显著(P<0.05)低于CK。B+Mo处理的ADF含量与B处理之间差异不显著，Mo处理与B处理、CK处理的ADF含量差异不显著。除第2茬外，B+Mo处理的NDF含量与B处理之间差异不显著。在第2茬和第4茬中，Mo处理和B处理的NDF含量显著(P<0.05)低于CK处理。

各茬次下， B+Mo处理的RFV均显著(P<0.05)大于Mo处理和CK处理。除第4茬外，Mo处理与B处理、CK处理的RFV差异不显著；除第2茬外，B处理的RFV均显著(P<0.05)大于CK处理。

2.3 紫花苜蓿干草产量与各指标性状的关系

如图1所示，在4个生长性状(株高、茎粗、叶茎比、生长速度)中，与干草产量(Y)关联度最高的是株高，其拟合方程为Y=123.039 4X-4 266.420 2(R2=0.937 6)；关联度最低的是叶茎比，其拟合方程为Y=1 670.813 0X+2 545.790 6(R2=-0.002 9)。根据P值可知，株高、茎粗和生长速度与干草产量呈极显著(P<0.01)正相关。根据4个生长性状与干草产量的相关系数可以得出，株高和茎粗与干草产量的关联度较高，叶茎比和生长速度与干草产量的关联度较低。

表2 不同处理紫花苜蓿的粗蛋白质、酸性洗涤纤维、中性洗涤纤维含量及相对饲喂价值

Table2Crude protein， acid detergent fiber， neutral detergent fiber and relative feeding value of alfalfa under different treatments

茬次Cut处理TreatmentCPADFNDFRFV第1茬CK16.42±1.05b30.38±0.66a54.00±1.69a112.46±3.93cFirstcutMo18.35±0.97b29.46±1.27ab51.84±1.38ab118.42±4.28bcB19.57±0.55a27.57±1.87bc51.39±0.69ab122.03±1.09abB+Mo20.13±1.16a25.73±1.07c50.35±2.01b127.30±3.68a第2茬CK16.75±0.83b29.74±1.58a48.47±0.57a126.17±2.48b SecondcutMo18.28±0.16b28.91±1.87ab46.45±1.02b133.00±5.33bB20.33±1.35a28.39±0.70ab46.50±0.44b133.62±1.97bB+Mo21.38±1.10a27.05±0.59b44.43±1.36c142.11±4.86a第3茬CK17.22±1.18c28.83±0.86a47.12±0.65a131.18±1.26c ThirdcutMo18.11±0.90bc27.31±0.96ab46.49±0.98ab135.34±2.66bcB19.22±0.30ab27.37±1.53ab45.38±1.04ab138.58±4.72abB+Mo20.37±0.10a26.01±0.20b44.93±0.97b142.14±2.02a第4茬CK16.48±0.24b24.49±1.20a44.59±0.72a145.68±1.00c FourthcutMo17.59±1.15ab23.24±0.72ab42.01±1.33b156.86±4.97bB18.43±1.21a22.37±0.85b41.04±0.35b162.00±1.12abB+Mo18.78±0.75a21.83±0.54b40.39±1.03b165.66±5.03a

图1 各生长性状与干草产量的关系

Pearson相关性分析结果表明(表3)，紫花苜蓿总干草产量与CP含量、RFV呈极显著(P<0.01)正相关，与ADF和NDF含量呈显著(P<0.05)负相关；CP含量与RFV呈显著正相关(P<0.05)，与ADF含量和NDF含量均呈显著(P<0.05)负相关；ADF含量与NDF含量呈显著(P<0.05)正相关，与RFV呈极显著(P<0.01)负相关；NDF含量与RFV呈极显著(P<0.01)负相关。

表3 滴灌苜蓿各指标与干草产量的相关性

Table3Correlation between indexes and hay yield of alfalfa under drip irrigation

指标Index干草产量HayyieldCPADFNDFCP0.999∗∗ADF-0.987∗-0.983∗NDF-0.987∗-0.982∗0.980∗RFV0.991∗∗0.987∗-0.993∗∗-0.997∗∗

*与**分别表示显著(P<0.05，双侧)相关和极显著(P<0.01，双侧)相关。

* and ** indicated significant correlation atP<0.05 (bilateral) andP<0.01 (bilateral)， respectively.

3 讨论

硼和钼是紫花苜蓿生长发育所必需的微量元素。施用硼肥和钼肥对促进紫花苜蓿生长发育、提高干草产量和改善品质均具有明显的效果[19]。紫花苜蓿对硼主要是被动吸收，从根系到地上部分的转运仅限于木质部；因此，紫花苜蓿对硼吸收和转运的调节比较有限。叶面喷硼不仅有利于紫花苜蓿的吸收，还会使硼具有较强的流动性[20]。在滴灌条件下，紫花苜蓿的生产性能主要表现在干草产量上。有研究表明，株高、茎粗、叶茎比和生长速度与紫花苜蓿的干草产量呈正相关关系[21]，同时施用硼肥和钼肥可以促进某些植物体内矿质营养元素的有效利用，从而提高作物产量[22-23]。本研究也表明，硼钼混合喷施可以显著提高各茬紫花苜蓿的干草产量。这可能是由于硼、钼肥的合理施用改善了紫花苜蓿的生长状况，增大了紫花苜蓿的叶片面积，而且硼和钼参与了紫花苜蓿的代谢过程，延缓了其生育后期叶绿素的衰退，提高了光合效率，促进了干物质的形成[24-25]。研究显示，喷施硼处理对滴灌苜蓿干草产量的影响大于喷施钼处理[26]，本试验也得到了类似的结论。这可能是由于硼在参与核酸代谢的过程中，促使紫花苜蓿从土壤中吸收了更多的营养元素[27]，因此，增加了干草产量。在碱性土壤中，硼很容易以B(OH)3的形式从土壤中流失，且随着土壤pH值的增加，硼对植物的有效性降低。本试验的土壤类型为灰漠土，属于偏碱性土壤，因此在本试验地上紫花苜蓿生长需要更多的硼。苜蓿对硼敏感，故相比于钼肥，喷施硼对紫花苜蓿干草的增产效果更加明显。硼缺乏很容易影响糖的运输，从而影响苜蓿的光合作用[28]。综上可见，硼对提高紫花苜蓿产量具有重要的促进作用。

紫花苜蓿中的粗蛋白、ADF、NDF含量和RFV是评估其营养品质的重要指标[29]。研究表明，喷施硼、钼后紫花苜蓿的可溶性糖、叶绿素含量显著增加，光合作用增强，粗蛋白含量也随之增加[30]。硼和钼在作物体内呈现协同作用，硼钼配施可以促进作物对各种矿物营养元素进行有效利用，共同影响体内碳和氮的代谢，比单施硼或钼的效果更好[31]。在本试验中，施硼处理的紫花苜蓿粗蛋白含量显著大于对照处理。这可能是因为硼参与了植物体内碳水化合物的运转，促进了作物对氮的吸收利用，增强了牧草的光合作用，促进了蛋白质的合成[32]。同时，硼可以通过促进蔗糖合成和糖的转运来提高叶片叶绿素含量和扩大叶面积，增强光合作用，使紫花苜蓿体内碳水化合物含量增多，最终提高作物品质[33]。但也有研究表明，施用硼肥对苜蓿粗蛋白含量并无显著影响，这可能与土壤条件、施肥方式、苜蓿品种等有关[34]。一般地，适量喷施硼、钼肥可提高细胞保护酶的活性，增强植物光合作用和呼吸作用，从而提高苜蓿的粗蛋白质含量[25]。研究表明，施钼会增强植物固氮酶的活性，从而增加苜蓿固氮量；同时，钼还可以显著加速硝酸根离子的还原，促进蛋白质的合成[35]。

在本试验中，硼钼配施处理显著降低了各茬紫花苜蓿的ADF和NDF含量，表明在一定范围内，喷施硼钼肥可以降低苜蓿中纤维素和木质素含量。

总体来看，本研究表明，叶面喷施硼钼肥能在滴灌条件下显著提高各茬次紫花苜蓿的干草产量、粗蛋白含量和相对饲喂价值。在测定的4个生长性状指标(株高、茎粗、叶茎比、生长速度)中，株高和茎粗与干草产量的关联度更高。在新疆绿洲区，叶面喷施硼钼肥更有利于提高滴灌条件下紫花苜蓿的干草产量和营养品质，若单独考虑一种元素，喷施硼肥的效果优于喷施钼肥。