我國主產區紫花苜蓿營養狀況分析

何 峰， 韓冬梅， 萬里強， 李向林

(中國農業科學院北京畜牧獸醫研究所，北京 100193)

良好的肥料管理可以增加紫花苜蓿產量和利用年限，降低肥料成本進而增加經濟效益，盲目施肥則適得其反。某種養分過量會限制其他養分的吸收，使得產量不升反降。例如增加土壤有效磷含量可以促進鈣、 鎂和硫的吸收，但會限制鉀素吸收，增加速效鉀則減少錳、 鋅、 鈣 和 硼的吸收[15]。因此施肥時要注意合理搭配[16]。

自漢代張騫出使西域將紫花苜蓿帶回開始種植算起，我國的紫花苜蓿栽培歷史已有2000年。當前，我國東北、 黃淮海平原、 內蒙古、 黃土高原、 新疆、 青藏高原以及長江流域都有種植。不同區域在種植上對肥料施用存在很大差異，為了更清楚地掌握我國紫花苜蓿肥料使用情況，對紫花苜蓿主產區的土壤肥料特點、 苜蓿植株主要營養元素含量水平以及苜蓿田肥料施用現狀進行了調查研究，以期在總體上對我國苜蓿產區的土壤肥力狀況和養分管理實踐有一個宏觀的了解，為進一步的科學施肥提供指導。

1 材料與方法

1.1 取樣地點

表1 采樣樣點、 播種年份和苜蓿品種Table 1 Sampling sites and corresponding caltivars and sowing year

1.2 試驗方法

在各個樣地初花期時進行調查取樣。采集土壤養分、 第一茬產草量、 體內營養元素含量數據，并對上一年(2011年)肥料管理情況進行調查。

1.2.1 土壤樣品采集及測定 每個樣點用土鉆鉆取0—30 cm土壤樣本。每個樣點5次重復，制備混合樣本。樣本送北京草業與環境研究發展中心進行檢測，測定指標包括pH(pH計法)、 有機質(重鉻酸鉀氧化—外加熱法)、 陽離子交換量(乙酸鈉—火焰光度計法)、 電導率EC(ms/cm)、 全氮(凱氏定氮法)、 全磷(NaOH熔融—連續流動分析儀法)、 全鉀(NaOH熔融—火焰分光光度計法)、 堿解氮AN(堿解擴散法測定)、 有效磷AP(碳酸氫鈉浸提法)和速效鉀AK(采用NH4OAC浸提—原子吸收分光光度計)[17]。

1.2.2 產草量 每個樣點選取1 m×1 m樣方，刈割留茬5 cm，稱重。隨機選取500 g鮮樣帶回實驗室，105℃殺青，85℃烘干至恒重，稱重計算含水量，并折算單位面積干草產量。每個樣點重復3次。

1.2.3 植物體內營養元素含量測定方法 每個樣點選取1 m×1 m樣方，從冠層頂部向下15 cm處用不銹鋼剪刀截取苜蓿植株，蒸餾水沖洗掉表面雜物，105℃殺青，65℃烘干至恒重。送北京農林科學院植物營養與資源研究所中心實驗室進行檢測，測定指標包括全N(凱氏定氮法)、 全P(釩鉬黃比色法)，全K(火焰光度法)，Ca、 Mg、 Fe、 Mn、 Cu、 Zn(硝酸-高氯酸消解法，等離子體發射光譜法測定)，B(干灰化后，用等離子體發射光譜法測定)，Mo(石墨爐原子吸收分光光度法測定)。

根據Dan Undersander等 2011年出版的《紫花苜蓿管理指南》劃定的營養元素臨界指標[1]，對本次調研的紫花苜蓿營養狀況進行評價。營養狀況分為3級，分別為較低、 充足、 過量。

施肥情況采用調查問卷的方式對各試驗點的施肥情況進行調查。內容包括有機肥、 氮肥、 磷肥、 鉀肥和微肥的施用情況。

1.3 數據處理

所有數據采用SPSS 17.0軟件進行回歸分析，用Excel軟件制圖。

2 結果與分析

2.1 土壤養分狀況與施肥情況

我國的紫花苜蓿大面積生產主要集中在相對貧瘠的砂性土壤以及鹽堿土上。本次調研數據中有11個樣點的土壤有機質含量低于1.5%，超過50%，13個樣點為砂性土壤。EC大于0.8的鹽土有2個樣點。

土壤全量養分，21個調研樣地全氮平均值為0.93 g/kg，全磷為0.69 g/kg，全鉀為16.13 g/kg，含量相對較低。土壤速效養分，土壤堿解氮平均為63 mg/kg； 有效磷平均值為11.92 mg/kg，在不同地點之間差異很大，從最低的2.75 mg/kg到最高的32.75 mg/kg不等；速效鉀含量相對較高，平均值為173.74 mg/kg。土壤表層陽離子交換量也很高，達到了33.02 cmol/kg。

表2 調查樣地的土壤情況Table 2 Physical and chemical properties of investigated soils

施肥情況，調查的21個樣點中，有3個樣點對肥料管理不清楚，占調查總數的14.3%；6個樣點沒有進行施肥，占調查總數的28.6%；施肥處理的有12個，其中施用有機肥的有3個樣點，占調查總數的14.3%；所有施肥樣點均施用氮肥，占調查總數的57.1%；5個樣點施用磷肥，占調查總數的23.8%；3個樣點施用鉀肥，占調查總數的14.3%；大田中沒有發現有針對性的使用微肥。

2.2 苜蓿植株營養狀況

圖1 苜蓿營養元素含量分布Fig.1 Distribution of nutrition levels in Alfalfas

2.3 土壤、 植物營養與產量之間的關系

2.3.1 土壤養分與產草量之間關系 土壤中全磷和速效磷含量與第一茬產量的相關系數分別為0.46和0.45，達到顯著水平(P<0.05)。在調查的21個樣點，隨著土壤全磷和速效磷含量的增加，紫花苜蓿第一茬干草產量顯著增加。氮素和鉀素、 pH、 有機質、 陽離子交換量和電導率與第一茬產量的相關性不顯著(表3)。

表3 土壤養分與紫花苜蓿產草量相關性Table 3 Correlations between alfalfa yield and soil nutrient levels

注(Note):r—相關系數Correlation coefficient；P—P值P-value； *—表示顯著相關(P<0.05) Significant correlation atP<0.05.

2.3.2 植物營養與產草量之間的關系 植物中Fe和B、 Mo含量與第一茬產量的相關系數分別為0.56、 0.49和0.67，達到顯著水平(P<0.05)。植株中N、 P、 K、 Ca、 Mg、 Mn、 Cu、 Zn含量與第一茬產量的相關性不顯著(表 4)。

在調查的21個樣點，植物體內累積的Fe和B、 Mo含量越多，紫花苜蓿第一茬干草產量越高(圖2)。

表4 植株養分含量與紫花苜蓿產草量相關系數Table 4 Correlations between alfalfa yield and nutrient contents in plants

注(Note):r—相關系數Correlation coefficient;P—P值P-value. *—顯著相關 Significant atP<0.05; **—極顯著相關 Significant atP<0.01.

圖2 紫花苜蓿產量與植株硼、 鉬含量的關系Fig.2 Correlations between alfalfa yield and B and Mo contents

3 討論

3.1 氮素營養

3.2 磷素和鉀素營養

主產區土壤磷素含量較低，土壤中速效磷平均值為11.92 mg/kg，最低為2.75 mg/kg。苜蓿植物組織分析顯示有8個樣地植物磷素含量處于較低水平。相關性分析表明土壤全磷和速效磷都與產量具有顯著的正相關關系，說明使用磷肥具有顯著的增產效果。調查中只有23.8%的樣點施用了磷肥，黑龍江哈爾濱蘭西取樣點土壤有效磷含量僅為2.75 mg/kg，然而肥料管理中并沒有施用磷肥，苜蓿植物組織中磷素含量為0.23%，也處于較低水平，說明磷素施用在生產中沒有得到足夠的重視。

紫花苜蓿對鉀素的需要量很大，收獲每噸苜蓿干草從土壤中移出鉀素(K2O)26 kg 左右[1]。鉀素含量與第一茬產草量相關性不明顯，但鉀素可提高植物的抗病性和壽命[2-3]，還可以提高對高強度刈割的耐受能力以及越冬能力[4]。我國主產區土壤中鉀素含量較高，速效鉀的平均值達到了173.74 mg/kg，生產者很少施用鉀肥，只有14.3%的樣點單獨施用了鉀肥。然而苜蓿植物組織分析中有19個樣點鉀素含量處于虧缺狀態，說明土壤鉀素的供應不能滿足苜蓿的鉀素營養。苜蓿對鉀素的吸收還受土壤陽離子交換量的影響。美國苜蓿鉀肥的推薦施肥量就是綜合考慮土壤速效鉀、 陽離子交換量以及目標產量來確定的[23]。我國苜蓿主產區的土壤陽離子交換量均值為33.02 cmol/kg，處于較高水平，一定程度上影響了苜蓿對鉀素的吸收，因此應加大相關研究，增加鉀肥的使用。

3.3 苜蓿體內中、 微量元素營養

苜蓿種植的土壤屬于堿性和鹽土，土壤中的Ca、 Mg含量豐富，苜蓿組織分析結果也顯示Ca和Mg較為充足，因此，土壤中的鈣、 鎂可以滿足苜蓿的生長需要。有機質含量低和砂質土壤上，微量元素含量一般也較低。苜蓿組織分析表明Zn、 B、 Mo元素處于缺乏狀態。與產量的相關分析表明B和Mo含量增加可以提高產量水平，這與劉貴河研究結果一致[24-25]。B素缺乏新生組織生長緩慢，限制莖部伸長。鉬對豆科植物非常重要，在各種植物中豆科植物需鉬最多。苜蓿吸收到體內的硝酸根必須還原成氨才能合成蛋白質，而鉬是硝酸還原酶的成分。同時Mo參與根瘤菌的固氮作用，還可能參與氨基酸的合成與代謝。因此，各地需要更加重視鉬元素的補充。然而在調查的21個樣點中沒有一個樣點有針對性地施用硼肥和鉬肥。

4 結論

我國紫花苜蓿主產區土壤相對貧瘠，以砂性和輕度鹽堿為主，有機質含量低，陽離子交換量高。紫花苜蓿組織中氮素營養處于充足水平，磷素(P)和鉀素(K)普遍缺乏， 微量元素中鋅(Zn)、 硼(B)、 鉬(Mo)元素缺乏。

施肥管理中，生產者重視氮肥使用，磷肥和鉀肥使用較少，尤其是鉀肥使用嚴重不足，沒有施用微量元素肥料。建議在紫花苜蓿大田生產上控制氮肥施用，注重P、 K肥的施用，有針對性的施用B、 Mo等微量元素。

致謝:國家牧草產業技術體系太原綜合試驗站、 赤峰綜合試驗站、 滄州綜合試驗站、 綏化綜合試驗站、 咸陽綜合試驗站、 東營綜合試驗站、 昌吉綜合試驗站、 塔里木綜合試驗站、 青島綜合試驗站以及崗位科學家徐安凱老師，王成章老師，甘肅農業大學陳本建老師，北京農林科學院孟林老師，吉林省農業科學院畜牧分院王志峰老師，河南農業大學嚴學兵老師對調研工作提供了大力支持，在此表示衷心感謝。

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