不同施肥配比對多葉型紫花苜蓿產(chǎn)量、品質(zhì)和效益的影響

張學洲 蘭吉勇 張薈薈 張學灃 張一弓 王玉 李學森

摘要 針對WL343HQ多葉型紫花苜蓿品種在新疆推廣種植，采用測土配方“3414”回歸最優(yōu)設計方案，研究不同氮、磷、鉀組合對苜蓿產(chǎn)量、品質(zhì)及效益的影響。結果表明：不同施氮、磷、鉀量對苜蓿產(chǎn)量均有顯著影響，氮肥增產(chǎn)效應主要表現(xiàn)在施純N 30 kg/hm2水平上，隨著氮肥量的增加苜蓿增產(chǎn)幅度呈遞減趨勢；磷肥對苜蓿產(chǎn)量的增產(chǎn)效應是非常明顯，在施P2O5 135 kg/hm2水平時對應的苜蓿產(chǎn)量開始下降；鉀肥對苜蓿產(chǎn)量的增產(chǎn)效應不是非常明顯。N、P、K配比施用，影響苜蓿干草產(chǎn)量高低順序為磷肥>氮肥>鉀肥；最佳施肥量為純N 49.3 kg/hm2、P2O5 83.4 kg/hm2、K20 33.4 kg/hm2，產(chǎn)量達到20 641.2 kg/hm2，氮肥、磷肥、鉀肥的最佳施用比例為0.56∶1∶0.34；施肥對苜蓿品質(zhì)的改善均有積極的影響。經(jīng)濟效益表現(xiàn)最好的處理為施純N 30 kg/hm2、P2O5 90 kg/hm2、K2O 20 kg/hm2，產(chǎn)投比為6.1。

關鍵詞 多葉型苜蓿；N、P、K配比施肥；施肥效應；苜蓿品質(zhì)；產(chǎn)投比

中圖分類號 S606.2；S636.9 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2016）04-0270-04

Effects of Different Fertilization Ratio on Yield，Quality and Benefit of Multifoliate Alfalfa

ZHANG Xue-zhou 1 LAN Ji-yong 1 ZHANG Hui-hui 1 ZHANG Xue-feng 2 ZHANG Yi-gong 1 WANG Yu 1 LI Xue-sen 1

（1 Grassland Research Institute of Xinjiang Academy of Animal Science，Urumqi Xinjiang 830000； 2 Information Institute of Xinjiang Academy of Animal Science）

Abstract According to promote the planting of WL343HQ multifoliate alfalfa varieties in Xinjiang，the test used soil testing formula scheme of“3414”optimized regression design to study the effect of different combined application of N，P and K on yield，quality and benefit of alfalfa.The results showed that different amount of nitrogen，phosphorus and potassium had significant effects on alfalfa yield.The yield increasing effect of nitrogen fertilizer was mainly expressed on the level of pure nitrogen amount of 30 kg/hm2，and the alfalfa yield showed a decreasing trend with the rising of nitrogen fertilizer application amount；The yield increasing effect of phosphate fertilizer was very obvious.At the level of phosphours amount of 135 kg/hm2，alfalfa yield began to decline；But the yield increasing effect of potassium fertilizer was not very obvious. According to the ratio of N、P、K fertilizer application，the yield increasing effects order was P fertilizer >N fertilizer>K fertilizer；when the optimum quantity of fertilizer applied were N 49.3 kg/hm2、P2O5 83.4 kg/hm2、K2O 33.4 kg/hm2，the yield reached up to 20 641.2 kg/hm2，the best ratio of N、P、K were 0.56∶1∶0.34. The results showed that fertilization had a positive impact on the alfollfa quality and yield quality of alfalfa，and the best economic benefit was pure N 30 kg/hm2，P2O5 90 kg/hm2，K2O 20 kg/hm2，its value to cost ratio was 6.1.

Key words multifoliate alfalfa；ratio of N、 P、K fertilizer；fertilization effect；alfalfa quality；value to cost ratio

紫花苜蓿（Medicago sativa）是世界農(nóng)牧業(yè)發(fā)展中極為重要的一種豆科牧草[1]，被稱為“牧草之王”，在世界范圍內(nèi)具有悠久的栽培歷史，在改善生態(tài)環(huán)境、解決當?shù)貎?yōu)質(zhì)飼草料缺乏等方面起著重要的作用[2-3]。從美國引進的多葉型苜蓿是紫花苜蓿的一種，其多葉性狀是指一個葉柄由多于3片以上小葉組成的復葉類型。多葉型苜蓿莖稈細，多分枝；葉子由5～7個片組成，葉量豐富；營養(yǎng)價值高，草質(zhì)柔嫩，葉莖比中葉的比重超過50%，因此多葉型苜蓿受到許多研究人員的極大關注。多年來，我國苜蓿種植以培肥地力兼顧飼草生產(chǎn)為目的，基本不施肥或很少施肥，作為飼草的巨大生產(chǎn)潛能未能充分發(fā)揮[4-5]。在當前實施“糧-經(jīng)-飼”三元種植結構和立草為業(yè)的新形勢下，苜蓿的栽培技術，尤其是科學施肥的研究越來越受到重視[6-7]，施肥是保證苜蓿田持續(xù)利用和高產(chǎn)的有效手段。因此，探討多葉型紫花苜蓿優(yōu)化施肥方案，可以為新疆大面積種植多葉紫花苜蓿提供科學施肥參考，以達到節(jié)本增效的目的。國外學者一直十分重視苜蓿施肥的研究工作。我國相關領域的系統(tǒng)性研究不多，特別是涉及一些機理性的解釋更少[2]。一般認為，施氮肥對提高苜蓿產(chǎn)草量和粗蛋白含量沒有顯著作用；磷、鉀肥對苜蓿產(chǎn)量和質(zhì)量影響較大，合理施用磷肥可促進苜蓿根的形成和發(fā)育，增加苜蓿體內(nèi)固氮酶的積累，促進體內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)的合成與轉(zhuǎn)化[8-11]；苜蓿對鉀的需要量較其他元素多，對于苜蓿的產(chǎn)量和質(zhì)量來說，鉀是關鍵性的肥料元素，鉀影響著與苜蓿固氮活動相關的一些生理過程[12]。氮、磷、鉀按一定比例協(xié)調(diào)施入，為作物提供均衡的營養(yǎng)，是較優(yōu)的施肥模式[13]。在實踐中，氮、磷、鉀的綜合效應比單一元素對土壤的影響更大，氮、磷、鉀3種肥料合理搭配施用是苜蓿高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和優(yōu)質(zhì)的關鍵。該試驗研究不同氮、磷、鉀配施對多葉型紫花苜蓿的干草產(chǎn)量、苜蓿草品質(zhì)及經(jīng)濟效益的影響，通過施肥配比分析，了解多葉苜蓿品種的需肥規(guī)律和營養(yǎng)特性，以期為新疆建植高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)多葉型紫花苜蓿草地提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于新疆呼圖壁縣農(nóng)業(yè)部旱生牧草種子基地，地處北緯44°14′08″，東經(jīng)86°37′41″，海拔高度616 m，年平均氣溫為6.7 ℃，1月和7月的平均氣溫分別為-16.9、25.6 ℃，無霜期170 d，≥10 ℃積溫3 881 ℃，年平均降水量167 mm，年平均蒸發(fā)量為2 361.1 mm。土地開發(fā)前的原生植被以琵琶柴、駝絨藜和一年生藜科植物為主。土壤類型為灰棕色荒漠土，有機質(zhì)含量為7.0 g/kg，全氮0.54 g/kg、全磷1.01 g/kg、全鉀2.1%；水解性氮含量為57.2 mg/kg，有效磷含量為14.0 mg/kg，速效鉀含量為478 mg/kg，pH值8.8，全鹽量3.2 g/kg土壤呈堿性，輕度鹽漬化，地勢較平坦。

1.2 試驗材料

試驗品種WL343HQ（多葉型紫花苜蓿品種，多葉率78%），為美國藍德雷公司提供；供試氮肥（尿素，N>46.4%），由中國石油烏魯木齊石化公司生產(chǎn)；磷肥（過磷酸鈣，P2O5≥44%），由云南省昆明市海口市三環(huán)公司生產(chǎn)；鉀肥（硫酸鉀，K2O≥52%），由北京金澤富民化肥有限公司生產(chǎn)。

1.3 試驗設計

試驗小區(qū)采用“3414”設計方案[14]；分別設氮、磷、鉀3個因素，0、1、2、3 4個水平，共14個處理。3次重復，隨機區(qū)組排列，小區(qū)面積15 m2（5 m×3 m），具體設計方案見表1。每小區(qū)播種10行。2013年6月8日播種，播前整地要精細，采用人工開溝條播，溝深1～3 cm，行距30 cm，試驗期間，隨時除草，防治病蟲害。翌年3月底苜蓿返青時澆頭次水開溝施肥，氮、磷、鉀肥按設計要求一次性施入。

1.4 測定內(nèi)容及方法

2014年分別于6月7日、7月11日、8月26日收獲3茬。測產(chǎn)以苜蓿初花期為準，全小區(qū)測產(chǎn)，留茬高5 cm，各小區(qū)分別稱重，最終產(chǎn)量為3次測產(chǎn)的合計；每小區(qū)隨機取樣0.5 kg進行莖葉比測定；在多葉型紫花苜蓿初花期分析測定刈割干物質(zhì)的3種含量，按美國農(nóng)業(yè)部苜蓿干草質(zhì)量標進行比較。3次測產(chǎn)各取100 g自然風干樣品混合，用于測定苜蓿草品質(zhì)指標粗蛋白、中性洗滌纖維（NDF）和酸性洗滌纖維（ADF）。可消化干物質(zhì)（DDM）=88.9-（0.779×ADF）；干物質(zhì)采食量（DMI）=120/NDF；相對飼用價值（RFV）=DMI×DDM/1.29。

1.5 數(shù)據(jù)的處理與分析

試驗數(shù)據(jù)通過DPS軟件進行回歸分析，得到了回歸方程，求得最高產(chǎn)量對應的最佳施肥量；分析樣品由新疆農(nóng)科院檢測。

2 結果與分析

2.1 氮、磷、鉀配施的產(chǎn)量效應

由表2可知，不同施肥配比對苜蓿地第2年的產(chǎn)量、莖葉比的試驗結果表明，第1茬干草占總產(chǎn)量的47%左右，第2、3茬干草產(chǎn)量分別占總產(chǎn)量的32%和21%左右。苜蓿地各施肥處理干草總產(chǎn)量均高于不施肥處理1，施肥處理的增產(chǎn)率為6.0%～33.1%，其中處理13苜蓿干草產(chǎn)量最高，為20 179.3 kg/hm2，比處理1增產(chǎn)33.1%。而施肥量最多的處理7，苜蓿產(chǎn)量18 904.2 kg/hm2，比處理1增產(chǎn)24.7%。在同一栽培條件下，施肥增產(chǎn)效果明顯，但施肥最多的處理產(chǎn)量卻不是最高的。

2.1.1 產(chǎn)量模型的建立。以苜蓿地產(chǎn)草量為因變量（y），以不同肥料（N、P2O5、K2O）的用量為自變量（x1、x2、x3），進行多元回歸分析，建立產(chǎn)量與N、P、K用量的二次多項式數(shù)學模型，擬合出來的回歸方程為：

y=15 144.97+101.12x1+94.89x2-49.55x3-1.538x12-0.624 x22-2.18x32-0.365x1x2+2.426x1x3+0.905x2x3

回歸模型相關系數(shù)R=0.992 3，表明苜蓿產(chǎn)量與不同肥料用量之間呈顯著正相關。經(jīng)F檢驗，F(xiàn)（y）=28.84>F0.05=6.00，方差分析表明，產(chǎn)量模型擬合性好，可以用于決策當?shù)氐亓l件下苜蓿種植的合理施肥量。

2.1.2 N、P、K各因子獨立效應對產(chǎn)量的影響。對回歸方程式y(tǒng)分別固定x2與x3、x1與x3、x1與x2，可獲得x1、x2、x3各施肥因子對產(chǎn)量影響的獨立降維方程：

可以看出，各施肥因子對產(chǎn)量的獨立效應均呈二次拋物線。

由表3可知，獨立效應的大小順序為說明N、P、K對苜蓿草地干草產(chǎn)量效應依次為P>N>K。

2.1.3 N、P、K各因子間交互效應對產(chǎn)量的影響。對回歸方程式y(tǒng)分別固定x1、x2、x3，可獲得x1與x2、x1與x3、x2與x3兩因子施肥試驗對產(chǎn)量交互效應降維方程：

由表4可知，雙因素交互效應大小順序為N、P互作效應、N、K互作效應、P、K互作效應在施氮、磷、鉀1水平下最大，說明在當?shù)赝寥罈l件下較低的氮、磷、鉀水平也可以達到增產(chǎn)的目的。

2.1.4 N、P、K各因子最佳施肥量及配比。由回歸方程計算，理論上，當達到最高產(chǎn)量指標時各肥料用量分別為N 49.3 kg/hm2、P2O5 83.4 kg/hm2、K2O 33.4 kg/hm2，此時，3茬草的最高產(chǎn)量為20 641.4 kg/hm2。由此可知氮肥、磷肥、鉀肥的最佳施用比例為0.56∶1∶0.34。

2.2 氮、磷、鉀配施對苜蓿品質(zhì)的影響分析

2.2.1 粗蛋白質(zhì)含量。由表2、5、6可知，在苜蓿地的14個N、P、K配比施肥處理中，粗蛋白質(zhì)含量與莖葉比有明顯的規(guī)律性，苜蓿粗蛋白主要分布在葉片中，其中30%～50%的蛋白質(zhì)存在于葉綠體中，莖葉比小其粗蛋白含量高，處理6莖葉比最小，其粗蛋白含量最高，達到20.66%。粗蛋白達到優(yōu)級苜蓿干草質(zhì)量水平的處理有6、8、9、10、11，其粗蛋白質(zhì)含量均高于20%；除處理1粗蛋白含量小于18%，在二級質(zhì)量水平外；其他各處理粗蛋白質(zhì)含量在一級質(zhì)量水平[15]。

2.2.2 中性洗滌纖維（NDF）。由表5可知，苜蓿干草的NDF含量小于34%的只有處理4，大于40%的只有處理7，其他各處理NDF含量均在34%～40%之間。

2.2.3 酸性洗滌纖維（ADF）。由表5可知，苜蓿干草的ADF含量大于32%的有處理1、7、10；其他各處理ADF含量均在29%～32%之間。

2.2.4 相對飼用價值（RFV）。由表5可知，苜蓿干草的RFV含量大于170的有處理4、12、14，小于150的有處理1和處理7，其他各處理RFV含量均在150～170之間。

依據(jù)美國農(nóng)業(yè)部苜蓿干草質(zhì)量標準進行綜合考量，14個N、P、K配比施肥處理中，只有處理1、7、10達不到一級苜蓿干草質(zhì)量水平，其他各處理的綜合指標均可達到苜蓿干草一級質(zhì)量水平。

2.3 氮、磷、鉀配施對經(jīng)濟效益的影響

2.3.1 單項比較。由表7可知，產(chǎn)值排在前5位的分別是處理13、6、9、3、10；成本排在前5位的分別是處理7、10、11、6、3；純收入排在前5位的分別是處理13、9、3、6、10；產(chǎn)投比排在前5位的分別是處理12、13、5、9、3、6。

2.3.2 綜合比較。由表7可知，產(chǎn)量與產(chǎn)值以處理13為最高，分別達到20 179.3 kg/hm2和25 224.1元/hm2，處理6雖與其相近，但成本較處理13多247.1元/hm2，產(chǎn)投比低1.6，不及處理13好。處理12產(chǎn)投比雖較處理13高0.6，成本也低210.9元/hm2，但其純收入?yún)s比處理13低866.1元/hm2，在當?shù)赝寥罈l件下速效磷的含量相對偏低，適當增加磷肥的用量可以進一步獲得苜蓿高產(chǎn)，因此也不及處理13好。處理3與處理9各方面都比較接近，多施鉀肥并不能增加產(chǎn)量，且該試驗田土壤速效鉀的含量相對較高，適當降低鉀肥用量不影響苜蓿產(chǎn)量。

3 討論與結論

3.1 討論

施肥是苜蓿栽培技術中的重要一環(huán)，它對苜蓿產(chǎn)量的提高和苜蓿品質(zhì)的改善均有積極的影響。根據(jù)氮、磷、鉀單因素和雙因素肥料效應對苜蓿產(chǎn)量的影響，不同氮、磷、鉀量施用量對苜蓿產(chǎn)量均有顯著影響，能很好地表現(xiàn)出產(chǎn)量與肥料效應，氮、磷、鉀在一定的水平內(nèi)，苜蓿產(chǎn)量隨著施肥量的增加而增加，而到達一定水平后苜蓿產(chǎn)量增幅反而有所降低。氮、磷、鉀不同肥料肥效的發(fā)揮受環(huán)境條件的影響很大。針對不同區(qū)域土壤理化指標、氣候條件及苜蓿草地需肥規(guī)律應形成長期定位試驗，找出適合當?shù)貤l件的最佳施肥配比、施肥量、施肥時期和施肥方式，對實現(xiàn)新疆地區(qū)苜蓿產(chǎn)業(yè)和畜牧業(yè)健康、高效和可持續(xù)發(fā)展，推動全區(qū)退耕還林工程的實施，促進農(nóng)民增收和農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結構調(diào)整有著重要的科學意義。

3.2 結論

（1）在呼圖壁旱生牧草種子基地pH=8.8的灰棕色荒漠土上，影響苜蓿干草產(chǎn)量高低順序為磷肥>氮肥>鉀肥。

（2）通過模型方程計算，產(chǎn)量達到最高時，需要的N、P、K配比施用量為N 49.3 kg/hm2、P2O5 83.4 kg/hm2、K2O 33.4 kg/hm2，氮肥、磷肥、鉀肥的最佳施用比例為0.56∶1∶0.34，此時3茬草的最高產(chǎn)量為20 641.2 kg/hm2。

（3）14個N、P、K配比施肥處理中，粗蛋白質(zhì)含量與莖葉比有明顯的規(guī)律性，莖葉比小其粗蛋白含量高。苜蓿干草進行綜合考量，只有不施肥處理，施純N 60 kg/hm2、P2O5 135 kg/hm2、K2O 40 kg/hm2的處理，施純N 60 kg/hm2、P2O5 90 kg/hm2、K2O 60 kg/hm2的處理達不到一級苜蓿干草質(zhì)量水平，其他各處理的綜合指標均可達到苜蓿干草一級質(zhì)量水平，施肥對苜蓿品質(zhì)的改善均有積極的影響。

（4）N、P、K配合施用對苜蓿草地增產(chǎn)具有明顯作用，通過投入與產(chǎn)出對比，施純N 30 kg/hm2、P2O5 90 kg/hm2、K2O 20 kg/hm2的表現(xiàn)最好，產(chǎn)投比6.1，苜蓿干草產(chǎn)量20 179.3 kg/hm2，與模型方程計算的最佳施肥量對應的最高產(chǎn)量相一致。

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