紫花苜蓿磷肥研究进展

摘 要：紫花苜蓿是一种在国内外广泛种植的多年生优质豆科牧草，具有产量高、抗旱性好、抗寒性强、营养价值高、适口性好等特点。但紫花苜蓿种植管理模式和肥料使用方式较为粗放，导致其有效磷含量过低，影响其健康生长。为此，阐述了磷素对紫花苜蓿的重要性，分析了施磷对紫花苜蓿生产性能的影响，包括对其产量、生理特性、根系特性、共生固氮的影响，并提出了优化施肥相关措施，为紫花苜蓿人工草地栽培中肥料管理和科学研究提供参考。

关键词：紫花苜蓿；磷肥；产量；光合特性；根系特性

中图分类号：S513 文献标志码：B 文章编号：2095–3305（2024）10–00-03

紫花苜蓿（以下简称为苜蓿）作为全球分布最广的多年生优质豆科牧草，凭借卓越的抗逆性和高产、品质优秀、耐刈割等优势，被称为“牧草之王”。就当前的苜蓿栽培和管理而言，苜蓿种植管理模式和肥料使用方式较为粗放，施加磷肥后的土壤磷含量增加，导致有效磷含量过低，进而苜蓿出现明显的缺磷症状，严重影响其品质和生长发育，这与养殖业和优质饲草的供需之间形成了巨大的矛盾[1]。优质牧草作为畜牧业发展的重要物质保证，其种植管理工作显得尤为重要。对此，研究如何科学、有效、合理施用磷肥以提高苜蓿的产量和品质，具有重要的现实意义。

1 磷元素对苜蓿的重要性

在植物中所占比例较小（0.2%～0.4%）的磷元素，是必需营养元素之一，磷的含量与氮和钾的含量比较，相差较多，但磷素影响着植株的分蘖、花序数目、干物质积累、种子产量等动态变化，在植物生长发育期间发挥重要的作用。根据我国不同地区的研究结果表明，磷元素缺乏会使苜蓿生长发育受到制约[2]。

磷元素对苜蓿的重要性主要体现在对逆境的抵抗、生长调节和有效结瘤3个方面：第一，在逆境的抵抗方面。磷元素可调节体内生命活动，提高苜蓿的抗旱和抗寒的能力。第二，在生长调节方面。在不同的生育时期，磷元素发挥着不同的作用，而缺磷会产生一系列症状（表1）。第三，在有效结瘤方面。施用磷肥对苜蓿的结瘤过程有显著促进作用，可以有效增强苜蓿的结瘤能力，提高根瘤的新鲜度和质量，促进根瘤数量的增长，同时有助于苜蓿以磷固氮，提高其氮素利用效率，增强苜蓿的生产性能和持久性[3]。

2 施磷对苜蓿生产性能的影响

磷元素是构成植物体内的核酸、磷脂、腺苷三磷酸等物质的主要元素，也是多种辅酶的主要成分之

一[4]。植物体内多数化合物的合成及各种的生理生化反应都需要磷元素的参与，是植物体生长代谢过程中不可缺少的。苜蓿作为一种喜磷作物，施加适量的磷肥可以提高苜蓿的产量及粗蛋白和粗脂肪的含量、降低粗纤维含量，提升苜蓿的营养价值。但施加过量磷肥会增强苜蓿对干旱胁迫的敏感程度，降低蒸腾速率和光合速率，最终会减少苜蓿干草产量和营养成分。

表1" 苜蓿缺磷主要的表现症状

缺磷程度 症状

少量缺磷 茎：分支减少

叶：叶片狭窄，上部展开不完全；老叶变红、紫或深绿色

根：无明显变化

中度缺磷 茎：分枝、分蘖减少，植株变矮，茎秆变细

叶：叶面积变小、叶片变厚，颜色呈暗绿色

根：主根直径变小、长度变短；侧根减少

极度缺磷 茎：老茎矮小、变细、易枯死

叶：枯死脱落

根：严重发育不良，易老化

2.1 产量

苜蓿的产量作为评价苜蓿生产性能的重要指标之一，其数值的大小及其变化规律是对苜蓿生态经济价值最重要的表现。磷元素是决定苜蓿产量的主要因素，在苜蓿的整个生育期间，苜蓿干草产量与施磷量之间具有很好的相关性。在红壤、黑土等酸性及偏酸性的地区的土壤中长期施用磷肥，土壤中的全磷、无机磷和有机磷的含量均呈现出不同幅度的增长趋势，使有效磷含量得到补充，苜蓿的养分库得到稳固，也为苜蓿的生长发育和品质提供了营养基础[5]。

对比不同地域和不同环境下施用磷肥对苜蓿生长的效果，可总结出以下3个方面的技术观点。

第一，磷肥不易被苜蓿高效吸收和转化，导致利用率偏低，要借助科学、有效的施肥技术进行施肥，且磷肥的施加在不同地理环境和施肥水平下苜蓿产量和品质均有较大的影响。

第二，磷元素是制约苜蓿产量提高的关键因素之一，但在磷素含量中等水平的土壤环境中，磷肥的施用量应遵循适度原则，设定合理的施用水平。

第三，要想持续获得可观的饲草产量，需要在苜蓿生长的合适时期施用足量的磷肥，才能起到良好的促进作用。

2.2 生理特性

磷胁迫不仅与植物形态特征密切相关，还会引起植物在生理上的变化。面对长期的低磷条件，植物会优化根系结构，具体表现为提高根冠比例、延长根系、提升其密度及增多侧根数量，以此加强自身对土壤中磷元素的吸收与利用效能[6]。

研究发现，植物在生长期间对磷素的变化比较敏感。若磷素供给量较低时，植物体内的代谢则受阻，细胞分裂分化受限，致使植株生长发育缓慢，此时植物体将优先将光合作用产物分配至地下部分进行吸收，并抑制地上部分的生长发育，由此导致的形态特征包括植株徒长、叶面积缩减及分枝或分蘖减少等[7]。在苜蓿生长发育期间，增施磷肥能够明显促进苜蓿的植株和根系的生长。因此，通过不同的施磷水平可以满足不同时期苜蓿生长。

光合作用为植物生长发育和产量积累提供基础，也是植物最根本的生理机能，还是构成植物生产力最主要的因素之一[8]。磷元素在植物叶绿体功能的转换与代谢过程中扮演关键角色，不仅参与光合同化力和中间产物的化学反应过程，而且磷素参与后叶片光合产物的运输速率会进一步提高。磷含量较低，植物的净光合速率、气孔导度和蒸腾速率均呈现明显的下降趋势，严重影响了光合产物的有效输出，导致叶片的光合作用效率下降，表现为叶面积缩小、叶肉细胞体积减小，叶片生长速度变缓。这些变化使叶片同化面积减小，且光合作用的总碳固定量受到严重限制，不利于植物健康生长。

齐敏兴等[9]通过水培种植苜蓿实验得出结论：植株在缺磷的营养液中培养时，其叶片的光合能力会明显衰退，若此时提高营养液中的磷含量，叶片光合能力即可迅速恢复。磷借助蒸腾系统迅速进入叶片细胞，并显著增强植物叶片的光合作用及碳代谢能力，但磷含量过高又会对光合作用产生抑制作用，因此要选择合适的磷量以保证苜蓿的光合作用正常进行。

2.3 根系特性

植物根系的发育情况对整个植株的生长发育、营养元素的吸收与利用有着直接影响，同样也会对植物地上部分的生长、营养状况及产量有所影响[10]。郝凤等[11]在水培试验中也验证了这一说法，随着营养液中磷浓度的递增，苜蓿的根长、根表面积、根的平均直径和根体积均呈现出先增大后减小的变化趋势，并且各指标达到最大值时的磷浓度存在差异，结果表明在一定的磷含量范围内，适当提高磷浓度有助于刺激根系的生长，为苜蓿地上部分的生长发育提供更加充足的养分，但磷浓度过高反而会抑制苜蓿的根系活力。此外，在低磷条件下，根系的生长受到刺激，较高磷的处理条件，根长和根表面积生长更加优异。

根系作为对缺乏磷素环境最先反映的器官，不仅承担着吸收水分和养分的重要任务，而且分泌出物质发挥着适应和改善生长环境的重要作用，根系分泌物不仅具有提高土壤中有效磷含量的功能，而且还可将植物难以吸收利用的难溶态磷转化为可直接利用的磷形态，促进了土壤中的无机磷转化[12-13]。

多项研究表明，不同植物在面对低磷环境时，根系有机酸的分泌会增加，苜蓿也有相同的生理响应。不同磷处理对根系有机酸含量有明显影响，在许多处理条件下，苜蓿磷利用效率与根系酸性磷酸酶活性呈正相关，意味着低磷胁迫下会增强苜蓿的酸性磷酸酶的活性，从而提高有机磷的利用率[14]。

2.4 共生固氮

共生固氮是一个复杂过程。根瘤菌以侵染植物根部的形式形成根瘤，根瘤中的固氮酶发挥作用，将空气中分子态的氮固定并转化为铵态的氮提供给植物吸收利用，同时植物光合作用产生的营养物质提供给根瘤，支持根瘤的生长发育和固氮[15]。在一定范围内，磷含量增加，可增加苜蓿的根瘤数目和重量，扩大根瘤菌的侵染面积，进而增加有效根瘤数，说明了磷元素可提高根瘤的固氮水平[16]。

但是施磷肥过多时，不仅会抑制植株生长发育，还会增加农业生产过程的成本。施磷过多使得绝大多数未被利用的磷素在土壤中累积，其被淋溶进入水体，易引发水体富营养化等生态环境问题。

3 优化施肥相关措施

为促进苜蓿优质栽培，获得高产，可采取以下措施。

第一，农民应根据不同地区的土壤养分状况和苜蓿品种特性，合理确定磷肥施用量。过量施磷肥不仅会造成资源的浪费，而且对土壤造成污染，甚至影响紫花苜蓿的生长发育和品质；当磷肥供应不足时，会导致紫花苜蓿生长缓慢，产量下降。因此，科学、合理地施加磷肥是实现高产优质栽培的关键。因此，农民可通过土壤分析、植物营养诊断等手段，了解地区土壤中磷素供应能力和不同品种苜蓿对磷素的需求，制定科学的磷肥施用方案[17-18]。

第二，改变灌溉方式，提高水磷利用效率。农民在施用磷肥时可结合地下滴灌等节水灌溉方式，实现水肥的一体化管理。这不仅可以实现对灌溉量和施肥量的精准把控，保障水分和养分的充分供应，还可减少对资源的浪费，降低环境污染的风险[19]。

第三，结合苜蓿的生长发育规律，合理安排施肥时间。农民应在充分了解并掌握苜蓿的生长发育规律的基础上，安排施肥时间，如在苜蓿生长关键期及时施肥，满足其营养需求，促进苜蓿的生长发育，以保障高产和品质。

第四，积极使用新型磷肥产品和技术，进一步提高磷肥的利用率和有效性。当前，现有的新型磷肥产品较多，如缓释磷肥、微生物磷肥，这类新型磷肥产品具有效性强、稳定等特点，能够减少磷元素的流失和挥发，提高苜蓿对磷肥的利用率。施用新型磷肥可有效改善土壤结构，提高土壤肥力，为苜蓿的生长提供优质的土壤环境。

4 结束语

在苜蓿种植过程中，施入适量的磷肥可以提高苜蓿的生产性能，促进根系生长发育，以便吸收更深层的水分。然而，磷肥过量则会对植物生长产生负面影响，可能出现生育期提前、早衰等情况，进而降低牧草的产量与品质。此外，若在连续多年种植的苜蓿土地中不额外增施磷肥，土壤中的磷元素就会被大量消耗，速效磷含量降低，不易溶解的磷因大量消耗而亏损，导致苜蓿的需磷量不足，生长受限，产量和品质也会降低。

当前，众多理论与实践研究均表明，磷肥对苜蓿的生长发育具有积极的促进作用。然而，由于磷肥特殊的理化特性，导致磷肥在利用方式、增产效果等方面还存在诸多挑战。因此，农民应根据苜蓿自身的性质和不同的地域环境，以科学理论为指导，不断研究总结施用磷肥效果，规范合理化种植，进一步优化管理模式，有效且合理地利用有效磷素资源，达到可持续发展的目标要求。

未来，相关部门还需加强对苜蓿营养需求及有效施肥技术的深度研究，建立一套既满足不同地域特征和生产管理模式又适应我国国情的苜蓿施肥理论和技术流程，为生产实践中合理施磷水平指导，为我国苜蓿产业的高效化生产和现代化畜牧业高质量发展提供创新的科技力量。

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收稿日期：2024-07-09

作者简介：秦敬坤（1996—），男，山东临沂人，研究方向为牧草高产栽培与利用。#通信作者：高凯（1979—），男，吉林农安人，教授，研究方向为牧草高产栽培，E-mail：gaokai555@126.com。