施肥对苜蓿产量与品质的影响及其经济效益分析_

施肥对苜蓿产量与品质的影响及其经济效益分析

1 引言

苜蓿（Medicago sativa L.）是世界上驯化最早、栽培最早、最重要的饲料作物之一。在人类有记载前即由原产地区半开化民族所栽培［1］，起源于小亚西亚、外高加索山区、伊朗及土库曼斯坦高原一带。自公元前126年张骞出使西域从土伊朗引入我国以来，已有2120 多年的种植历史，广泛栽培。在我国北方大部分地区均有栽培，包括东北平原、黄土高原、内蒙古高原、黄淮海平原、新疆、甘肃、青海等，长江中下游亦有种植，对畜牧业的发展起着非常重要的作用。近年来，随着西部大开发和退耕还林还草以及生态建设战略的实施，奶业快速的发展，传统的草原畜牧业开始向规模化的农区及城郊畜牧业转移，饲养模式也由传统的小农户向规模化的集约养殖发展。因此，对优质饲草生产提出了迫切要求，苜蓿的经济价值和生态作用日益受到人们的重视。苜蓿市场逐渐形成，苜蓿种植面积不断扩大，我国苜蓿产业开始起步，并以前所未有的发展速度和发展前景被誉为新世纪的朝阳产业［2］。目前新疆由于对苜蓿种植的认识不足等苜蓿一般种在盐碱较重、瘠薄、新开垦地，加之管理粗放，苜蓿生产中存在着产量低、品质差、经济效益较低等问题，这些问题严重阻碍着苜蓿优质高效生产和产业化进程。提高单位面积产量增加经济效益，是促进苜蓿优质高产及产业化发展的重要途径之一。施肥可提高苜蓿单位面积产量［3］。但长期以来由于认为苜蓿不需施肥，对施肥的研究较晚，研究不够系统深入，在许多问题上还存在争议。特别是在新疆特殊的气候和土壤条件下施肥对苜蓿产量和质量影响的研究尚未见报道。因此，针对当前我区苜蓿生产中存在的产量低品质差等问题，探讨施肥对苜蓿草产量、品质的影响，对我区苜蓿优质高产和产业化有重要意义。本试验对氮、磷、钾、硫肥单施、配施，喷施微量元素肥料及稀土对苜蓿产量、品质以及土壤的影响进行研究，并分析其经济效益，为我区苜蓿生产提供最佳施肥方案和科学依据。

氮肥对苜蓿产量影响氮素为苜蓿体内的重要营养元素，开花前至开花期的氮

含量一般不低于 4.4% ［3］，每生产 1 t苜蓿干草约从土壤中吸收186 kg 的氮［4］。据研究表明，施氮肥能明显地提高苜蓿产量[5~7]。有温室试验研究表明，施氮肥对苜蓿地

上部分, 根及整株重量都有明显的增产效果［8］；在苜蓿草场每次灌水前施入一定量的氮素(尤其是硝铵) ，对苜蓿植株生长效果十分明显，增加产量［9］。尽管苜蓿通过共生根廇菌可以获得所需的部分氮素，在施氮肥后的第一个收获期，苜蓿草产量显著提高［10］。

在早春第一次刈割后施氮 (100 kg/hm2) 能显著增加苜蓿产量，但第二次刈割后氮

肥不能增加苜蓿产量［11］［12］。研究认为苜蓿被刈割后，由于根瘤固氮短时间内不能满足再生需要，需适量施氮肥，并且在土壤温度低于 15℃的季节，由于根瘤菌活性下降，

需要补充氮肥［13~16］。认为由于苜蓿有根瘤菌与之共生，能固定空气中的氮素供其需要，凡播种前对种子接种过苜蓿根瘤菌或播种地存在此菌，则不需要施氮肥。施氮肥没有

增加产量或增加很少，不是经济可行的［4］同时还降低了苜蓿地植被组成，缩短了苜蓿

寿命，并刺激禾草和杂草的侵入，增强了杂草生长，降低了苜蓿竞争能力［17］［18］，氮肥对紫花苜蓿为负效应。［19］［58］麦克劳德报道，在苗期施氮肥能提高产量，但全年总产量却末见明显增加［20］。因此，认为在建植苜蓿中无需施用氮肥或苗期根瘤形成前可施少

量的氮肥即可。

磷肥对苜蓿产量的影响苜蓿是豆科牧草，其生物氮可供苜蓿吸收利用，磷则成为影响其生产能力的重要因素［21］，氮，磷，钾配合施用时，磷肥起主导作用［22］，充足磷肥是苜蓿建立强大根系的必需条件［23］。据分析［24］每生产10吨苜蓿干草约可从土壤中吸收18.6kg的磷。磷在苜蓿生产中的重要性已有许多报道，磷能刺激苜蓿根的生长、增强其抗性、抗寒性、加快返青速度［25］。李圣昌等人研究表明磷对苜蓿有显著的增产效果，增产效应以第二年最大［26］。

苜蓿对磷的响应很大程度上取决于土壤性质[27]，Simons [28]的研究表明，在粘土上

施磷，苜蓿产量随磷的施量的增加而增加，增产幅在21.9-36.7%之间。在沙壤土由于含 磷较高苜蓿对磷的反应不大，增产幅为5.1%。

有人分别在低磷(5mg/kg)、低－中等磷(14mg/kg)和高水平磷(26lmg/kg)地区就磷肥

对苜蓿的效应进行了研究，结果表明，在低磷地区施磷能明显增加苜蓿产量及磷的积累 2

和吸收［29］［30］。但在高磷地区，通过苜蓿产量、磷的吸收量或N2HCO3－P量估测，大量剩余磷的作用随着肥料磷供给量增加而增大。因此，即使在本季没有产量增加，但在将来预防产量下降和维持土壤肥沃方面较为有利［31］。

施肥方法也能影响苜蓿对磷的响应，条施往往比撒施好，作物更能有效地利用可溶性磷[35]。但也有研究表明施磷肥不能使苜蓿产量增加［32］［34］。

钾肥对苜蓿产量影响钾是作物体内60多种酶的活化剂，促进作物代谢和生长发育［34］。苜蓿钾含量高达2.4%，临界水平为1.8%［36］，钾在苜蓿体内许多生理生化过程中有着重要的作用，与其他营养成份比，苜蓿对钾的需要更多，施钾肥对维持苜蓿的最佳经济产量是很重要的［37］。

在低钾地区，施钾肥对苜蓿产量、有显著的效应。植物对钾的响应亦取决于土壤的性质，当土壤中钾的含量达1.6%时，苜蓿产草量可达6.8%t/hm2［38］。Kess Berg研究表明当施钾肥时苜蓿草产量从6.5 t/英亩增加到6.9t/英亩［39］，大量施钾比少量施钾产量和叶面积指数增加更快。大量施钾可能因刈割间隔缩短和刈割次数增加，而使产量增加［40］。

在高钾地区施钾肥，结论不一。近几年来对高钾地区的研究表明，施钾肥不增加产量。三年中把总量相同的钾肥一开始就一次性施入和每年平均施入，其产量差异不显著，但前者却明显地增加了钾的吸收积累。表明提高钾等营养物质的含量不是理想的目标，施钾肥是一种浪费［40］。不过，施钾肥能提高土壤中贮存钾的利用率。［36］因此，施维持一定水平的钾肥可能有利于防止产量下降，维持土壤肥沃。Sarbbarick(1985)证明，干物质产量有明显提高。但进一步研究发现，施用K2SO4和MgSO4效果相同，这表明增产的原因可能不是钾或镁的直接作用，而是降低了钠的积累和吸收之故。

硫肥对苜蓿产量的影响近年来，硫被认为是植物四大营养元素之一，是蛋白质和许多酶的成分［41］，仅次于氮、磷、钾。硫肥对苜蓿生产是很重要的，施硫能加快苜蓿的生长速度和再生速度，缩短刈割时间间隔，提高干物质产量［42］。Harward［43］在0regon 地区对各类土壤中硫分析的结果和苜蓿对硫肥效应及植物中硫含量等之间的关系进行

地评价表明，不同类型土壤供给不同的硫都使苜蓿产量有所提高。根据这一研究，不同土壤类型各种硫处理中，以头两茬的产量效应最明显，而以后的效应变小。Harward在温室中用苜蓿做实验，得出产量与硫之间存在高度显著性相关(r＝0.79) ［44］。表面施高

比例的(220kg/hm2)CaSO4和硫元素，都比对照组有明显的干物质产量增产效应，但两种硫源间没有差异［38］。而 Pumphrey 和Moore证明，只有当植物中硫含量低于2.2mg/g(0.2％)时，对苜蓿施硫肥才有明显的增产效应［45］。

微肥及稀土对苜蓿产量的影响植物在生长发育过程中对硼、锌、钼等微量元素的需要很少，但作用很重要的。土壤中任何一种微量元素的缺乏，都会导致作物生长发育滞后和产量、品质的严重下降。

硼在植物代谢中的作用至今并不完全清楚，但已有许多试验证明硼对植物生长是必需的。张洪荣、周志宇和李琪的实验表明单用硼可提高苜蓿草产量的15.5％至21.4％［46］。锌是许多脱氢酶、蛋白酶和肽酶的必要组成成分，它与植物代谢有密切关系。缺锌明显地使细胞内RNA和核糖体含量降低，导致蛋白质形成受到抑制，而葡萄糖，非蛋白氮相对增加［46］。钼是植物体内硝酸还原酶和固氮酶的组成成分。植物体内钼的主要作用

是与电子传递系统相联系。钼是苜蓿根瘤固氮酶的组成成分，对生物固氮也具有很重要作用［56］。

稀土在农业上应用的研究在我国起步较晚，起于70年代初，但已处于国际领先水平，在农作物上已广泛应用，一般用于种子处理，增产幅在6%－12%之间［57］。有关稀土在苜蓿生产上应用的研究报道则很少。

施肥对苜蓿品质的影响施氮肥对苜蓿的品质有影响，一般明显地增加了全氮、蛋

白质氮、非蛋白氮、游离氨基酸氮、硝态氮、天冬酰氨态氮和谷氨酰氨态氮的百分率，而氨态氮没有影响［47］。在27.5－222kg/hm2的施量下苜蓿总氮量、硝态氮和非蛋白氮随施量的增加而增加［43］。在苜蓿草场每次灌水前施入一定量的氮素(尤其是硝铵)可提高苜蓿茎、叶的粗蛋白质含量［48］，并可提高体外干物质的消化率（IVDMD）［49］［27］。

但也有人认为，施氮肥只对无效根瘤菌的苜蓿有明显的增产效果，同时也增加了氮积累[50]。也可能是几种肥料互相作用的效果[46]。Macleod的研究表明全氮和蛋白质氮的百分率没有变化[11]。

磷肥对苜蓿品质效应的报道较少， Carrier［51］在温室中研究表明，施磷肥能增加苜蓿中固氮酶的积累。在缺磷土壤上给苜蓿施磷可增加1%的粗蛋白。也有人认为磷肥提

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高了苜蓿的叶茎比，促进叶片生长，提高了粗蛋白的含量。而李志华等认为适量的磷肥使鲜草产量、粗蛋白产量有所提高，但没有使粗蛋白含量提高［52］。Carter等人在温室中研究表明，施磷能增加硒的积累，有效地防止了畜禽白肌病的发生［53］。

钾肥对低钾地区的苜蓿的增产效果是明显的，但就其对苜蓿品质是否有影响或者钾肥对苜蓿品质的影响的报道很少。

Nuttall［54］认为硫它不仅能提高产量，还能改善产品的品质生长。在适宜硫浓度条件下的植物一般会有更多的含硫氨基酸。汪诗平等人的研究表明施硫肥能改善苜蓿的品质，提高了粗蛋白质、粗灰分含量，降低了粗纤维含量，降低了磷、钠、硒的含量和氮硫比(N：S)，提高了苜蓿干物质(DM)、有机物质消化率，对粗蛋白质的消化率无影响［55］。

综上所述新建苜蓿地，未接种根瘤菌的情况下需施氮肥已成定论，但对已接根瘤菌的新种苜蓿地和老苜蓿是否需要施氮肥，施氮肥是否经济可行及施量的问题还有争议。就施氮对苜蓿品质是否有作用也存在争议。

对施磷肥能否增加苜蓿的产量、能否改善苜蓿的品质、苜蓿地是否需施磷肥，苜蓿地施磷肥是否经济可行仍有争议。

在低钾地区施钾肥能明显提高苜蓿的产量，但对在高钾地区施钾肥，能否提高苜蓿产量和是否需施钾肥及能否改善苜蓿的品质的问题还有争议。

硫被认为是仅次于氮、磷、钾的四大元素之一，就硫对苜蓿产量和质量影响的研究报道在国外较多，国内较少，就苜蓿地施硫肥是否经济可行及施量等问题仍需进一步研究。

微肥及稀土对粮食作物增产和品质改善的研究报道很多，但就微肥及稀土对苜蓿产量和品质的影响研究也很少，就微肥对苜蓿产量和质量的影响仍待研究。

2材料与方法

2.1 试验地概况

试验地设在新疆昌吉州松树沟镇，天山畜牧昌吉生物工程有限责任公司榆树沟良种繁育基地。位于天山北麓准葛尔盆地边缘，地处东径87?07＇28＂及北纬44?02＇09＂。海拔700m，≥10℃积温3553℃，年均温6.7℃，年极端最高温度达41.7℃，年极端最低温度达-36.8℃，年降雨量161.3mm，年蒸发量2361mm，无霜期171d，年日照时数2936h，冬季有积雪。

试验地土壤较瘠薄，土壤为粘壤土，土壤碱解氮为25.7mg/kg，速效磷为10.3mg/kg，速效钾为242mg/kg，有机质为6.53 mg/kg，总盐为13.98 g/kg，pH在8.5以上。前茬作物

为棉花。

2.2 试验材料

苜蓿品种：新牧一号杂花苜蓿，由新疆农业大学草业工程学院提供，试验用生长第2年的苜蓿地。

试验用肥料见表2.1

表2.1 试验肥料表

Table 3.1 table of fertilizer used

试验材料 生产单位 成分 价格（元/kg）

过磷酸钙 湖北洋丰股份有限公司 P2O512－16% 2.00

尿素 新疆新化化肥有限公司 N46% 1.20

硫酸钾 贵州开磷(集团)责任有限公司 K2O50% 4.00

硫磺粉 贵州开磷(集团)责任有限公司 5.00

钼酸铵 由合肥工业大学化学试剂厂生产99.0%以上， 120.00

99.5， 20.00

硫酸锌 由天津市福农化学试剂厂生产 ZnSO

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稀土 内蒙古包头若尔斯复合肥厂生产64.00

硼肥 广州化学试剂厂生产 7.50

2.3试验设计

试验分氮、磷、钾、硫肥单施试验，氮、磷、钾肥配施试验，氮、磷、钾肥施肥期

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