不同鉀肥施用量對羊草產量、品質及養分吸收的影響

董曉兵，郝明德，肖慶紅,吳焜玥，劉公社

(1.西北農林科技大學 資源環境學院，陜西 楊凌 712100；2.西北農林科技大學水土保持研究所，陜西 楊凌 712100；3.寧夏農業綜合開發辦公室，寧夏 銀川 750000；4.中國科學院北方資源植物重點實驗室，北京 100093)

不同鉀肥施用量對羊草產量、品質及養分吸收的影響

董曉兵1，郝明德2，肖慶紅3,吳焜玥3，劉公社4

(1.西北農林科技大學 資源環境學院，陜西 楊凌 712100；2.西北農林科技大學水土保持研究所，陜西 楊凌 712100；3.寧夏農業綜合開發辦公室，寧夏 銀川 750000；4.中國科學院北方資源植物重點實驗室，北京 100093)

在寧夏鹽池縣城西灘，以中科2號羊草為材料，研究施用氮磷肥的基礎上再施用不同鉀肥處理對羊草干草產量、品質、種子產量及養分吸收的影響。結果表明：鉀肥有效提高產草量及種子產量，施用K2O 180 kg/hm2時，產草量最高為15 320 kg/hm2，較對照增產6.1%，種子產量為474 kg/hm2，增產30.9%，鉀肥對種子的增產效果優于產草量的增產效果；施用鉀肥有效促進莖葉對氮、磷、鉀的吸收，施用180 K2O kg/hm2時吸氮量和吸磷量最大，較對照分別增加50.1%和45.9%，施用K2O 120 kg/hm2吸鉀量最大，高出對照32.1%；鉀肥能夠顯著增加羊草粗蛋白、粗脂肪和灰分含量，降低粗纖維含量和無氮浸出物含量，提高羊草營養價值，施用K2O 180 kg/hm2時營養價值最高，且該施肥條件下經濟效益最高，為34 227元/hm2，較對照增收11.1%。

羊草；干草產量；養分吸收；品質；鉀肥

荒漠地區土壤貧瘠，生態環境容易遭到破壞，且長期以來由于干旱和不合理的開發利用導致羊草草原退化速度不斷加快，退化面積逐年擴大[1,2]。2001年統計顯示，我國約有1 000萬hm2嚴重退化草地。寧夏鹽池縣是灘羊之鄉，牧草需求大，牧業收入占全縣農業產值的44.87%，天然草地總面積為47.75萬hm2，退化草原占天然草原可利用面積的97.73%[3]。目前，正值我國西部生態環境建設，退耕還林、還草工程，恢復和重建退化草地是急需解決的問題。

羊草(Leymuschinensis)又名堿草，屬禾本科賴草屬多年生草本植物，根莖發達，是歐亞大陸草原區東部干旱草原上的重要建植種[4]。在我國集中分布于北方，是禾本科牧草中分布最廣、利用價值最高的優良禾草[5]。環境適應性強，對于改善我國草原生態環境和治理荒漠化土地有重大意義。在實施“糧-經-飼-草”多元種植結構和立草為業的新形勢下，羊草的科學施肥日益受到重視[6]。

天然羊草草地土壤多為貧瘠的鹽堿地，肥力低下，不能滿足羊草生長發育過程中所需養分，加之羊草成穗率、結實率、發芽率較低，種子緊缺，其作為飼料的巨大生產潛力遠遠不能充分發揮。地力不足是牧草生產的主要限制因素[7]，土壤生境很大程度上影響羊草生長[8]，提高退化草地的土壤肥力可加速牧草的繁衍能力[9]，草地施肥是提高土壤肥力、加速退化草地的恢復和重建技術措施之一[10，11]，建立優質高產的人工草地是緩解草畜矛盾，穩定和提高草地生產力的關鍵性措施之一。國內外已有學者就氮肥、磷肥等肥料類型對羊草產草量影響開展研究[12-15]，土壤鉀素入不敷出，逐漸耗竭，鉀不足成為限制作物高產的重要原因[16]。鉀肥對黑麥草、苜蓿、柱花草等作物的產量影響效果顯著[17-19]，在羊草上研究鮮見報道。試驗在人工種植羊草草地條件下，通過定量研究鉀肥對干草產量、種子產量、養分吸收及品質的影響，為羊草平衡施肥及優質高產提供依據。

1 材料和方法

1.1 研究區自然概況

試驗地設在寧夏回族自治區鹽池縣城西灘，地理位置為N 37°48′，E 107°17′，海拔1 428 m，是典型的農牧過度地帶。建植種為茵陳蒿(Artemisiacapillaris)、狗尾草(Setariaviridis)、甘草(Licorice)等。多年平均降水量為296.4 mm，大部分集中在7～9月，約占全年降水量60%～70%，并多以暴雨、冰雹等災害形式出現，蒸發量為1 517.8 mm，氣溫8.3 ℃，氣溫日較差21.7 ℃，日照時數3 054 h，>10 ℃有效積溫3 146.2 ℃，無霜期150 d，輻射量5 885.8 MJ/m2。

1.2 試驗材料

選用中科2號羊草，該品種在寧夏引種成功[20]，2012年5月6日播種，播量15 kg/hm2，行距80 cm。2013年3月20日返青，返青率為98%，5月中旬為孕穗期，7月中旬種子成熟。氮尿素(N≥46.4%)，磷肥用過磷酸鈣(P2O5≥44%)，鉀肥用硫酸鉀(K2O≥50%)。供試土壤顆粒組成為0.05～1.00 mm砂粒含量為63.22%，0.002～0.05 mm粉粒含量為23.34%，<0.002 mm粘粒含量13.44%，屬砂壤土。土壤pH 8.06，有機質含量2.81 %，全氮0.49 g/kg，全磷0.52 g/kg，堿解氮18.46 mg/kg，速效磷4.15 mg/kg，速效鉀86.51 mg/kg，供試土壤為中有機質、高氮、低磷、中鉀的堿性土壤。4月18日灌黃河水1 800 t/hm2，6月3日灌機井水1 800 t/hm2。根據羊草、肥料實際價格和雇工費進行經濟效益分析。

1.3 研究方法

1.3.1 試驗設計 試驗設5個處理，CK (對照，不施鉀肥)；K1(K2O 60 kg/hm2)、K2(K2O 120 kg/hm2)、K3(K2O 180 kg/hm2)、K4(K2O 240 kg/hm2)，CK、K1、K2、K3、K4處理均以N 60 kg/hm2、P2O5120 kg/hm2為肥底。采用隨機區組設計，3次重復，小區面積7 m×12 m，肥料于2013年4月17日以表面撒施的方法施入土壤，施肥后立即灌水。

1.3.2 樣品采集及分析 7月中旬羊草種子成熟時，每小區隨機選取1 m×1 m的樣方，測量株高、葉長、葉寬、小穗數、小花數、千粒質量、分蘗數、總莖數等指標[21]。刈割第1茬羊草，留茬高度5 cm，收割后稱鮮重，鮮草風干稱重計算干草產草量，鮮草與干草晾曬比例平均為2.41。

莖基端到植株葉片豎直后的頂端的高度，為株高，每小區5株；取自莖基端起第3片葉測量葉長，每小區5株；取自莖基端起第3片葉，測量1/2葉長處的葉寬，每小區5株；自莖基端向上至第1片旗葉的所有葉片為葉數記錄，每小區5株；挖出全株測定主根及匍匐莖上分蘗個數，每小區3株；刈割1 m2數莖稈總數量。

植物樣品殺青、風干粉碎，鉬銻抗比色法測全磷，原子吸收法測全鉀，半微量凱氏定氮法測粗蛋白，索氏脂肪提取器提取法測粗脂肪，瑞典纖維分析儀測粗纖維，干灰化法測粗灰分。烘干法測定水分含量，通過測定莖稈氮磷鉀含量計算羊草對氮磷鉀的吸收量。

無氮浸出物(%)=100-粗蛋白質-粗脂肪-粗纖維-粗灰分-水分

1.3.3 數據處理 數據分析采用Microsoft Excel 2007制圖，SPSS 17.0進行顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 鉀肥對羊草生長及效益的影響

2.1.1 鉀肥對羊草營養生長及牧草產量的影響 鉀肥有效促進羊草生長，枝葉茂盛(表1)。株高隨著鉀肥施用量的增加先增加后減小，施用K2O 180 kg/hm2時最高，較對照增高5.1%，其余鉀肥水平增高均未達到顯著水平；葉長隨著鉀肥用量的增加顯著提高(P<0.05)，較對照增加15.5%～39.3%；葉寬隨鉀肥用量增加先增加后減小，施用K2O 180 kg/hm2時最寬，為1.13 cm，高出對照48.7%；增施鉀肥分蘗數先增加后減少，施K2O 180 kg/hm2時分蘗數高出對照26.6%，其余處理水平增加4.9%～19.5%；增施鉀肥總莖數先增多后減少，施用K2O 120 kg/hm2時總莖數最多，高出對照7.2%，各鉀肥水平之間差異不顯著。鉀肥施用有效促進羊草營養生長，施用K2O 180 kg/hm2(K3)效果最佳。

干草產量隨著鉀肥施用量的增加先增加后減少(圖1)，施用K2O 60 kg/hm2和K2O 120 kg/hm2干草產量與對照相比增產幅度較小，分別為1.1%和3.1%；施用K2O 180 kg/hm2時產草量最高，為15 320 kg/hm2，較對照增產6.1%，繼續增施鉀肥產量下降，施用K2O 240 kg/hm2時產草量為13 965 kg/hm2，較對照減產3.4%，施用鉀肥產量差異均未達到顯著水平，擬合最優鉀肥施用量為K2O 116 kg/hm2。

表1 施用鉀肥羊草的生物性狀Table1 Effects of potassium fertilizer on leaf of Leymus chinensis

注：表中同列不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)，下同

鉀肥效應方程：y=-0.057 6x2+13.38x+14 288(r=0.771)

圖1 施用鉀肥羊草的產量Fig.1 Effect of potassium fertilizer on hey yield

注：小寫字母表示0.05水平下差異顯著，下同

2.1.2 鉀肥對羊草生殖生長及種子產量的影響 鉀肥有效促進羊草生殖生長(表2)。穗長隨著鉀肥施用量的增加先增加后減小，施用K2O 180 kg/hm2時最長，為23.7 cm，較對照增加24.1%，繼續增施穗長稍有下降；施用鉀肥小穗數較對照增加幅度為14.1%～30.6%，施用K2O 180 kg/hm2時最多；小花數隨施鉀量增加先增加后減少，增幅在6.4%～20.5%，不同施肥水平間差異顯著(P<0.05)；施用鉀肥顯著提高穗粒數，施用K2O 180 kg/hm2時達到208個/穗，高出對照57.6%，其余施肥水平增幅在21.9%～43.2%；千粒質量受鉀肥影響效果顯著，隨施鉀量的提高先增加后減小，施用K2O 180 kg/hm2時為2.46 g，高出對照16.1%。鉀肥施用有效促進羊草生殖生長，從而增加種子產量，施用K2O 180 kg/hm2效果最佳。

表2 施用鉀肥羊草的穗部性狀Table2 Effects of potassium fertilizer on ear characters of L.chinensis

種子產量隨鉀肥施用量的增加先增加后減少(圖2)，K2O 180 kg/hm2產量最高，為474 kg/hm2，較對照增產30.9%，達到顯著水平(P<0.05)；施用K2O 120 kg/hm2和K2O 60 kg/hm2與對照相比分別增產16.9%、13.5%，增產差異未達到顯著水平；施用K2O 240 kg/hm2時種子產量有所降低，鉀肥過量施用抑制種子產量的提升，擬合結果為施用K2O 118 kg/hm2時種子產量最高。鉀肥效應方程：

y= -0.007 2x2+1.700 2x+349.94(r=0.832)

2.1.3 鉀肥對羊草經濟效益影響 對照處理經濟效益為30 804.4元/hm2，隨鉀肥用量的增加先增加后減少，隨施肥量的不同變化幅度差異較大(表3)，施K2O 180 kg/hm2時效益最好，為34 227元/hm2，較對照增收11.1%；施用K2O 120 kg/hm2和K2O 60 kg/hm2經濟效益增收效果差異不顯著，分別增收5.1%和4.7%；施用K2O 240 kg/hm2肥料投入增加，干草和種子價值有所下降；適量施用鉀肥有助于經濟效益的提高，增產增收，最優施鉀量為K2O 180 hm2。

表3 不同鉀肥處理經濟效益分析Table3 Economic analysis on different potassium treatments

注：干草價格為1.25元/kg

圖2 施用鉀肥羊草的種子產量Fig.2 Effects of potassium fertilizer on seed yield

2.2 鉀肥對羊草氮、磷、鉀吸收量的影響

2.2.1 鉀肥對氮吸收量的影響 氮是植物體內蛋白質、葉綠素、酶等多種重要有機化合物的組分，對產量、品質的提升有重要作用，氮素的吸收反映羊草的生長狀況。隨著鉀肥用量的增加，對照處理氮吸收量為139.7 kg/hm2，氮吸收先增加后減小，增幅明顯(圖3)，施用K2O 180 kg/hm2時吸氮量最大，為210 kg/hm2，較對照增加50.1%；施用K2O 120 kg/hm2和K2O 240 kg/hm2吸氮量與對照相比分別增加15.1%和8.6%，表明適當施用鉀肥有利于提高羊草的吸氮量，施鉀量太高也會使吸氮量下降。

圖3 施用鉀肥羊草的氮吸收量Fig.3 Effect of potassium fertilizer on nitrogen uptake

2.2.2 鉀肥對磷吸收量的影響 磷吸收量隨著鉀肥量的增加先增加后減小，變化幅度較大，對照處理磷吸收量為20.7 kg/hm2(圖4)，增加幅度與對照比均達到顯著水平(P<0.05)。施用K2O 180 kg/hm2時吸磷量最大，達到30.2 kg/hm2，較對照增加45.9%，施用K2O 60 kg/hm2和K2O 240 kg/hm2吸磷量較對照增加幅度差異不顯著，分別高出對照7.2%和7.3%。

圖4 施用鉀肥羊草的磷吸收量Fig.4 Effect of potassium fertilizer on phosphorus uptake

2.2.3 鉀肥對鉀吸收量的影響 施用鉀肥顯著促進羊草對鉀素的吸收(圖5)，吸鉀量隨鉀肥用量的增加先增加后減小，增加減小幅度均一，對照處理鉀吸收量為290.5 kg/hm2，施用K2O 120 kg/hm2時最大，為383 kg/hm2，高出對照32.1%；施用K2O 60 kg/hm2和施用K2O 180 kg/hm2、K2O 240 kg/hm2吸鉀量較對照顯著提高，三者之間差異不顯著。畜牧業對牧草含鉀量要求為1.1%[22]，施用鉀肥莖葉全鉀含量在2.4%～2.6%。

2.3 鉀肥對羊草營養價值的影響

隨鉀肥施用量的增加粗蛋白先增加后減少，施用K2O 180 kg/hm2時最高，為8.57%，高出對照2.53%，其余施鉀水平增加0.11%～0.75%；粗纖維含量過高造成羊草消化率降低，影響其他養分的消化吸收，粗纖維含量隨鉀肥施用量的增加先減小后增加，差異未達到顯著水平，施用K2O 180 kg/hm2時最低，為30.77%，較對照降低了3.20%；粗脂肪含量隨鉀肥用量變化趨勢與粗蛋白相同，增加0.56%～0.91%，施用K2O 180 kg/hm2時最高，為3.13%；灰分隨著施鉀量的增加而增加，施用K2O 180 kg/hm2時最高，為7.14%，高出對照0.74%；無氮浸出物隨施鉀量的不同差異不顯著，施用K2O 120 kg/hm2時最低，為42.53%，較對照降低了0.60%。因此，試驗條件下鉀肥顯著增加羊草粗蛋白、粗脂肪和灰分含量，降低粗纖維和無氮浸出物含量，提高羊草營養價值，施用K2O 180 kg/hm2時營養價值最好。

圖5 施用鉀肥羊草的鉀吸收量Fig.5 Effect of potassium fertilizer on potassium uptake

表4 施用鉀肥羊草的飼用營養價值Tab.4 Effect of potassium fertilizer on forage nutritional value of L.chinensis %

3 討論與結論

3.1 鉀肥對羊草干草及種子產量影響

大安市天然草原羊草常年干草產量為1 125～1 500 kg/hm2[21，22]，結果表明：在人工種植羊草地單施氮磷肥，產草量為14 450 kg/hm2，說明施肥有利于產草量的大幅提升。施用K2O 180 kg/hm2時產草量為15 320 kg/hm2，較對照增加6.0%，其余施鉀水平增加為1.1%～3.1%，差異不顯著，近年研究發現，鉀肥在黑麥草上增產不顯著。鉀肥施用顯著提高種子產量，施用K2O 180 kg/hm2時產量高出對照30.9%，與鉀肥在向日葵、紅花、甜蕎麥上研究結果一致[23-26]；施用鉀肥有效促進羊草營養生長和生殖生長，對穗部性狀影響較大，在羊草草原研究上發現鉀肥顯著提高穗粒數，此次研究發現類似結果，穗粒數最高達到208.7粒。適量鉀肥投入有助于提高經濟效益，施用K2O 180 kg/hm2時效益最好，為34 227元/hm2，較對照增收11.1%。

3.2 鉀肥對羊草氮、磷、鉀吸收量影響

鉀肥施用促進羊草對氮、磷、鉀的吸收，隨著鉀肥用量的增加，氮、磷、鉀吸收量均呈先增加后減小趨勢；施用K2O 180 kg/hm2吸氮量和吸磷量最大，較對照分別增加50.1%和45.9%，施用K2O 120 kg/hm2吸鉀量最大，不同施用水平吸鉀量增加達14.5%～32.1%。林明月等[22]發現，在喀斯特地區增施鉀肥有利于提高牧草鉀含量，對氮磷含量沒有顯著影響，其試驗田土壤堿解氮為92.87 mg/kg，有效磷為19.28 mg/kg，研究土壤有效氮、磷含量較低，分別為18.46 mg/kg、4.15 mg/kg，施用鉀肥促進氮磷養分的利用，因而羊草對氮磷的吸收效果有所增強。單施氮磷條件下羊草莖葉氮、磷、鉀含量分別為0.97%，0.14%和2.01%，配施鉀肥全氮含量增幅為0.01%～0.40%，全磷含量增幅為0.01%～0.06%，全鉀含量增幅為0.37%～0.56%，較好的滿足牲畜所需。

3.3 鉀肥對羊草營養價值的影響

粗蛋白含量隨著羊草生長期的延長呈下降趨勢，粗纖維含量升高，孫海霞等[27]在松嫩平原農牧交錯區研究發現，羊草初花期粗蛋白為10.53%，成熟期僅為5.45%，試驗選用成熟期樣品，施用K2O 180 kg/hm2時粗蛋白含量為8.57%，中科2號羊草新品種實現了產草量、種子產量和粗蛋白含量的協同提高[28]。

鉀肥對提高羊草種子產量效果優于干草產量，育種過程建議施用K2O 180 kg/hm2的鉀肥；鉀肥對氮磷的吸收有明顯的促進作用，且顯著增加羊草粗蛋白、粗脂肪和灰分含量，降低粗纖維和無氮浸出物含量，提高羊草營養價值，施用K2O 180 kg/hm2時品質最優。

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Effect of potassium fertilization on the yield,quality and nutrients uptake ofLeymuschinensis

DONG Xiao-bing1,HAO Ming-de2,XIAO Qing-hong3,WU Kun-yue3,LIU Gong-she4

(1.ResourcesandEnvironmentCollegeofNorthwestA&FUniversity,Yangling712100,China；2.InstituteofSoilandWaterConservationofNorthwestA&FUniversity,Yangling712100,China；3.NingxiaAgriculturalComprehensiveDevelopmentOffice,Yinchuan750000,China；4.KeyLaboratoryofNorthResourcePlant,ChineseAcademyofSciences,Beijing100093,China)

The effect of different potassum fertilization treatments on the hay yield,quality,seed yield and nutrient uptake ofLeymuschinensiscv.Zhongke No.2 was studied in Yanchi County of Ningxia Hui Autonomous Region.The results showed that the hey yield and seed yield were significantly increased by potassium fertilization.The hey yield and the seed yield were the highest (15 320 kg/ha and 474 kg/ha) while the fertilizing rate was 180 kg K2O/ha,which were increased by 6.1% and 30.9% respectively compare to the control.Potassium fertilizer could effectively promote absorption of nitrogen,phosphorus and potassium.The nitrogen and phosphorus absorption reached the maximum while the fertilizing rate was 180 kg K2O/ha,increased by 50.1% and 45.9% compared to the control.Potassium absorption reached the maximum while the fertilizing rate was 120 kg K2O/ha,increased by 32.1% compared to the control.Potassium could effectively increase the contents of crude protein,crude fat and ash,and lower the contents of crude fiber and nitrogen-free extractum.The nutritional value was the best while the fertilizing rate was 180 kg K2O/ha,and the economic efficiency was increased by 11.1%.

Leymuschinensis;grass yield;nutrient uptake;quality;potassium

2014-07-21；

2014-10-13

國家重大基礎研究“973”項目(2014CB138704)；國家科技支撐計劃重大項目(2011BAD31B01)；寧夏農業綜合開發土地治理科技推廣項目[NTKJ-2013-03(1)]資助

董曉兵(1986-)，男，河南平頂山人，碩士，主要從事土壤水肥調控研究。 E-mail：xiaobingdong1022@163.com 郝明德為通訊作者。

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1009-5500(2015)01-0020-07