氮磷鉀配比施肥對根莖冰草產量及營養成分的影響

摘要：以根莖冰草（Agropyron michnoi）為試驗材料，采用“3414”不完全正交回歸設計，研究了氮、磷、鉀不同施肥條件對根莖冰草的產量及營養成分的影響。結果表明， 氮、磷、鉀配施均顯著提高根莖冰草產量及營養成分的含量。施用氮磷鉀肥，分別為17.4、66.7、8.0 g/m2時，產量最高為1.01 kg/m2；只施用氮鉀肥，分別為34.8、16.0 g/m2時，粗蛋白含量最高，為15.83%；施用氮磷鉀肥，分別為17.4、66.7、8.0 g/m2時，粗脂肪含量最高，為7.22%；施用氮磷鉀肥，分別為52.2、66.7、16.0 g/m2時，粗灰分含量最高，為7.44%；施用氮磷鉀肥，分別為34.8、100.0、16.0 g/m2時，鈣含量最高，為0.274%，磷含量最高，為0.279%，產量及營養成分含量最高施肥處理均顯著高于其他施肥處理及空白對照。以產量、粗蛋白、粗脂肪、粗灰分、鈣、磷的含量為評價標準，根據氮磷鉀配施三元二次多項式回歸模型計算結果，得出最佳施肥量：氮為28.11 g/m2，磷為74.99 g/m2，鉀為15.35 g/m2。氮磷鉀最佳施肥組合為2.8∶7.5∶1.5。

關鍵詞：根莖冰草（Agropyron michnoi）；氮、磷、鉀；產量；營養成分

中圖分類號：S812.4 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2016）03-0692-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.03.036

Abstract： Agropyron michnoi，was investigated using design of “3414” incomplete orthogonal regression，effect of yield and nutritional components of Agropyron michnoi under nitrogen；phosphorus and potassium different fertilization condition was studied.Research results showed that NPK fertilizer combined both significantly increased the yield of Agropyron michnoi and nutrition constituents in it. Applying N，P，K treatment were 17.4， 66.7， 8.0 g/m2， the highest yield was 1.01 kg/m2； applying NK treatment were 34.8， 16.0 g/m2，peak crude protein content was 15.83%； applying N，P，K treatment were 17.4， 66.7， 8.0 g/m2，the highest crude fat content was 7.22%； applying N，P，K treatment were 52.2， 66.7， 16.0 g/m2，peak crude ash content was 7.44%；applying N，P，K treatment were 34.8 g，100.0 g，16.0 g per m2，maximum calcium content and phosphorus content were 0.274% and 0.279%，production and nutritional components content were significantly higher than CK and others. Comparing by crude protein，crude fat，crude ash，calcium，phosphorus，as evaluation standards. The result was calculated by ternary quadratic polynomial regression model.Optimum amount of fertilization is N∶28.11 g/m2，P∶74.99 g/m2，K∶15.35 g/m2 （N∶P∶K=2.8∶7.5∶1.5）.

Key words：Agropyron michnoi；nitrogen；phosphorus；potassium；yield；nutritional components

根莖冰草（Agropyron michnoi）是典型的根莖型的多年生禾本科草本植物，是呼倫貝爾草地的鄉土種，在長期的自然選擇過程中，形成對沙地環境較強的適應性，為沙化草地植被恢復初期的優勢種，可作為草原植被恢復的先鋒種[1]。草地施肥是調節和控制草原生態系統營養物質平衡，促進草原生產迅速發展的一項重要方法和措施[2]。N、P、K是植物生長發育的必需元素，對植物的生長及繁殖有重要的影響。近幾年對根莖冰草的研究多集中在種群及繁殖特性的研究[3-5]，在通過施肥是否能夠提高根莖冰草的產量及營養物質方面鮮有報道。試驗通過采用“3414”不完全正交回歸設計，研究不同施肥條件對根莖冰草產量及營養成分的影響，擬得到最佳配施方案，以提高退化草地的經濟效益和生態效益。

1 材料與方法

1.1 試驗區基本情況

試驗區位于內蒙古自治區東北部呼倫貝爾市鄂溫克旗大地草業公司試驗地內。試驗地地理坐標為東經118°48′02″-121°09′25″，北緯47°32′50″-49°15′37″。海拔 577 m。氣候屬中溫帶大陸性季風氣候，冬季漫長寒冷，夏季溫和短促，年平均氣溫在 -2.4～-2.2 ℃之間。 降水主要集中在夏季，年平均降水量為350 mm左右。全年無霜期平均為100～120 d。

試驗地內的根莖冰草為2012年播種，播種的冰草為呼倫貝爾學院選育的牧草新品種呼倫貝爾根莖冰草（N031），總面積0.13 hm2，行距40 cm，播種量22.5 kg/hm2，2013年正常返青，生長均勻。

1.2 材料與試驗設計

1.2.1 試驗設計 試驗于2013年5～9月進行。施肥試驗采用“3414”不完全正交回歸試驗設計，即3因素4水平試驗設計。3因素包括：N肥、P肥和K肥，4水平分別為每一種肥的施肥量梯度，共14個處理，如表1所示。

每個處理3個重復，共42個小區，每個小區面積為9.5 m2，試驗區總面積為399 m2。

1.2.2 根莖冰草產量及營養成分測定方法 2013年6月2日，分別在42個樣地內分別取樣。采用單位面積取樣法，面積為25 cm×25 cm，將取好的樣品稱量鮮重后裝入塑封袋中，2 h內帶回實驗室進行殺青，并在80 ℃下烘干48 h至衡重，稱重，后用粉碎機粉碎，過0.5 mm篩，裝入密封袋中，貼標簽并保存，留待測定其營養成分指標。所有植物樣品在測定養分含量前，都要再次烘干8 h（75 ℃），冷卻后立即稱樣后進行其他操作。

粗脂肪含量的測定采用索氏提取法；粗蛋白含量的采用濃H2SO4-H2O2消煮、凱氏定氮法測定；全磷的測定采用釩鉬黃比色法；粗灰分的測定采用灰化法，即用馬弗爐高溫灼燒；鈣的測定則先灰化，后采用高錳酸鉀法。

1.3 統計分析方法

采用SAS 9.0對數據進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 不同配施方案對根莖冰草產量及營養成分的影響

由表2可知，N、P、K配施對根莖冰草產量具有顯著影響（P<0.05）。其中，處理13（N1P2K1）產量最高為1.01 kg/m2，顯著高于其他施肥處理（P<0.05）。其他施肥處理根莖冰草產量均顯著高于處理1（N0P0K0）。

由表2還知，N、P、K配施對根莖冰草營養成分均具有顯著影響（P<0.05）。其中，處理4（N2P0K2）粗蛋白含量最高為15.83%，與其他處理均表現為差異顯著（P<0.05）；處理13（N1P2K1）粗脂肪含量最高為7.22%，與其他處理均表現為差異顯著（P<0.05）；處理11（N3P2K2）粗灰分含量最高為7.44%，與其他處理均表現為差異顯著（P<0.05）；處理7（N2P3K2）鈣含量最高為0.274%，與其他處理均表現為差異顯著（P<0.05）；處理7（N2P3K2）磷含量最高為0.279%，與其他處理均表現為差異顯著（P<0.05）；各施肥處理營養成分含量均顯著高于處理1（N0P0K0）。

2.2 氮、磷、鉀肥效數學模型建立及分析

以氮肥、磷肥、鉀肥施肥量為自變量X1、X2、X3，產量及各營養成分含量為因變量Y。應用SAS統計軟件，建立根莖冰草肥效多項式模型及回歸方程，結果見表3。其方程模型如下所示（α0、α1、α2…表示具體參數）：Y=α0+α1X1+α2X12+α3X2+α4X22+α5X3+α6X32+α7X1X2+α8X1X3+α9X2X3。

經過對6個回歸方程的顯著性檢驗，只有氮磷鉀配施與鈣含量回歸擬合方程的F值小于F0.05=6，該方程不可用。氮磷鉀配施與其他指標回歸擬合的方程F值均大于F0.05=6，說明氮磷鉀配施與其他指標的回歸關系均達到了顯著水平，表明方程模擬效果較好。

用此模型進行方程決策，對氮、磷、鉀最佳施肥量范圍的確定均為去掉一個最大值和一個最小值，其他數值進行平均，得出最佳施肥量：氮為0～46.23 g/m2，磷為72.40～77.99 g/m2，鉀為14.70～16.25 g/m2；平均氮為28.11g/m2，磷為74.99 g/m2，鉀為15.35 g/m2。氮磷鉀最佳施肥組合為2.8∶7.5∶1.5。

3 討論

在生長末期對青藏高原高寒草原草地進行施肥處理，可以提高禾草類、雜草類生物量以及總生物量[6]。旱作條件下，氮磷鉀復合肥可提高老芒麥草種子潛在產量及實際產量；氮磷復合肥及氮磷鉀復合肥均能提高諾丹冰草種子潛在產量及實際產量[7]。單施磷肥可以促進黃芩根干重和產量的增加[8]。在揚州地區，氮、磷、鉀推薦施肥用量分別為23、113、68 kg/hm2時，苜蓿的理論產草量可達22 858.25 kg/hm2[9]。在對廣金錢草施肥處理中，單施鉀肥30 g/m2，可使藥材干重達到最高94.50 g[10]。氮磷鉀合理配比施肥，對混播草地產草量具有明顯的效應作用，對改善牧草品質、提高混播草地生產力具有積極效果[11]。由以上分析，氮磷鉀合理配施對植物的產量及品質均具有一定的積極效果。

試驗中，N、P、K配施顯著提高根莖冰草產量。其中，處理13（N1P2K1）施用氮磷鉀肥，分別為17.4 g/m2、66.7 g/m2、8.0 g/m2時，產量最高為1.01 kg/m2，顯著高于其他施肥處理及空白對照。

N、P、K配施均顯著提高根莖冰草營養成分含量。其中，處理4（N2P0K2）只施用氮鉀肥，分別為34.8 g/m2、16.0 g/m2時，粗蛋白含量最高為15.83%，顯著高于其他處理的粗蛋白含量；處理13（N1P2K1）施用氮磷鉀肥，分別為17.4 g/m2、66.7 g/m2、8.0 g/m2時，粗脂肪含量最高為7.22%，顯著高于其他處理的粗脂肪含量；處理11（N3P2K2）施用氮磷鉀肥，分別為52.2 g/m2、66.7 g/m2、16.0 g/m2時，粗灰分含量最高為7.44%，顯著高于其他處理的粗灰分含量；處理7（N2P3K2）施用氮磷鉀肥，分別為34.8 g/m2、100.0 g/m2、16.0 g/m2時，鈣含量最高為0.241%，磷含量最高為0.279%，均顯著高于其他處理的鈣、磷含量；各施肥處理營養成分含量均顯著高于空白對照。

4 結論

N、P、K配施均顯著提高根莖冰草產量及營養成分含量。最佳施肥量：氮為28.11 g/m2，磷為74.99 g/m2，鉀為15.35 g/m2。氮磷鉀最佳配比為2.8∶7.5∶1.5。

參考文獻：

[1] 金曉明.根莖冰草繁殖生態學特征及種群競爭機制[D].北京：北京林業大學，2011.

[2] 王順明，胡國凱，張喜榮.羊草草原施用化肥的增產效果[J].土壤肥料，1984（1）：28-29.

[3] 金曉明，敖永貴，艾 琳，等.呼倫貝爾沙地根莖冰草種群構件年齡結構動態[J].草地學報，2011，19（3）：367-371.

[4] 林海俊，王宏光，金曉明，等.根莖冰草種群種子產量與種子雨的時間動態[J].草地科學，2012，29（11）：1731-1735.

[5] 金曉明，劉及東，盧欣石，等.根莖冰草營養繁殖潛在種群與現實種群的關系[J].草業學報，2012，21（6）：228-234.

[6] 李 璠，周國英，楊路存，等.生長末期施肥對青藏高原高寒草原地上生物量的影響[J].草地學報，2014，22（5）：998-1006.

[7] 賀 曉，李青豐，索全義.旱作條件下施肥對老芒草和冰草種子產量及構成的影響Ⅰ[J].干旱區資源與環境，2001，15（5）：79-83.

[8] 曹鮮艷，徐福利，王渭玲，等.氮磷鉀對黃芩生長與有效成分累積的影響[J].中國土壤與肥料，2012（2）：56-61.

[9] 潘 玲，魏臻武，武自念，等.施肥和播種量對揚州地區苜蓿生長特性和產草量的影響[J].草地學報，2012，20（6）：1099-1104.

[10] 盧 婷，楊 全，唐曉敏，等.氮磷鉀配比施肥對廣金錢草產量及質量的影響[J].廣西植物，2014，34（3）：426-430.

[11] 張學洲，李學森，顧 祥，等.氮、磷、鉀不同施肥配比效應對人工混播草地產量與品質的影響[J].新疆農業科學，2010，47（11）：2277-2282.