有機肥及其與化肥配施對紫花苜蓿產量和品質的影響

白 琳，成立新，李蘊華，鳳 英，岳林芳，常 靜，寶 華，王志銘，于朝暉，李京淑

（1.內蒙古農業大學園藝與植物保護學院，內蒙古 呼和浩特 010019；2.內蒙古自治區農牧業科學院，內蒙古 呼和浩特 010031）

隨著我國畜牧業大規模發展， 對苜蓿的需求量逐年遞增。 苜蓿作為一年可刈割多次的高產飼草，因適口性好、營養全面等優勢被廣泛種植［1］。但目前我國苜蓿種植產量仍較低， 主要原因是苜蓿種植以培肥地力兼顧飼草生產為主， 多種植在土壤瘠薄的田塊， 多次刈割還會增加土壤礦物質元素的消耗和有機質的缺失， 再加上苜蓿種植過程中基本不施肥或很少施肥，管理粗放，從而導致苜蓿的生產潛力不能得到充分發揮［2］。

有機肥配施化肥可以改善土壤結構， 增加土壤有益微生物， 減少化肥大量施用造成的生態環境污染，是增加苜蓿產量的有效途徑之一［3-4］。 目前應用有機肥配施化肥，促進作物生長，增加產量的研究在糧食和蔬菜作物上比較多。 周慧等［5］應用1/2 化肥+1/2 有機肥分別配施于輕、 中度鹽堿化土壤的玉米田， 結果顯示玉米產量較單施化肥的對照增加12.63%和17.05%。 宋以玲等［6］在化肥減量施用15%～30%的條件下，增施生物有機肥促進了孕穗期玉米的生長。 Mandal 等［7］應用化肥和農家肥配施于大豆田， 大豆產量比對照增加了98.5%。 Wang 等［8］研究表明，減量施用化肥20%～40%后與不同有機肥配施于棉花種植田， 可以有效提高各類土壤酶活性，增加土壤有益微生物種類，促進棉花的生長和地上部干物質的積累。 除此之外，在水稻［9］、馬鈴薯［10］、辣椒［11］、油菜［12］、白菜［13］、蘿卜［14］、煙草［15］等作物上減少化肥施用，同時配施有機肥， 各作物的產量和品質也有不同程度的提高。

該研究主要應用自制有機肥、商品有機肥、蚯蚓糞肥分別與化肥按不同比例配施于多年生紫花苜蓿種植田， 通過測定不同肥料配施下紫花苜蓿的產量、可溶性糖含量、葉綠素含量、中性洗滌纖維含量、酸性洗滌纖維含量等指標，評價有機肥與化肥配施的最佳比例， 以期為生產實踐中合理減量化肥、 配施有機肥有效提高紫花苜蓿產量和品質提供參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料

1.1.1 供試苜蓿品種紫花苜蓿中苜2 號（Medicago sativa L. cv. Zhongmu No.2），2012 年5 月中旬在內蒙古自治區農牧業科學院托克托縣基地種植。

1.1.2 供試肥料自制有機肥： 在內蒙古自治區烏蘭察布市四子王旗吉生太鎮小南壕村基地搭建太陽暖棚， 利用自主研發的發酵菌劑和智能化翻拋機系統進行糞污堆肥發酵，30 d 左右得到有機肥。 有機質含量54%，總氮含量2.12%，磷（以P2O5計）含量1.83%，鉀（以K2O 計）含量2.01%。 商品有機肥：博益潤生新能源科技有限公司產品。有機質含量≥50%，N+P2O5+K2O≥6%。 蚯蚓糞肥：土默特左旗龍源生態種養殖農民合作社產品。 有機質含量≥20%，總氮含量0.52% ，磷（以P2O5計）含量0.74%，鉀（以K2O 計）含量1.39%。 氮肥為尿素（N占46.3%），磷肥為過磷酸鈣（P2O5≥14%），鉀肥為硫酸鉀（K2O 40%，蘇州市元碩精細化學品有限公司產品）。

1.2 試驗地概況

該試驗于2020 年4 月9 日—9 月15 日在內蒙古自治區呼和浩特市托克托縣開展。 托克托縣位于內蒙古自治區中部、 大青山南麓的黃河上中游分界處北岸的土默川平原 （111°2′30″～111°32′21″E、40°5′55″～40°35′15″N），平均海拔1 132 m，年均氣溫7.3 ℃，年均降雨量362 mm。試驗地土壤有機質含量9.31 g/kg，速效氮含量0.82 g/kg，速效磷含量20.86 mg/kg，速效鉀含量0.10 g/kg。

1.3 試驗設計

該試驗小區設計見表1。 化肥施肥量參照肖燕子［16］報道的“3414”法土肥試驗優選的N、P、K施肥最佳配方，略有改動。有機肥施用量以田間建議施用量4 500 kg/hm2為基準值，進行增量和減量浮動。 共設14 個處理組：CK 為不施肥區，處理1為單施化肥區，處理2 為單施自制有機肥區，處理3 為單施蚯蚓糞肥區， 處理4 為單施商品有機肥區，處理5 為1/2 化肥+1/2 自制有機肥區，處理6為1/2 化肥+1/2 蚯蚓糞肥區， 處理7 為1/2 化肥+1/2 商品有機肥區， 處理8 為1/2 化肥+自制有機肥區，處理9 為1/2 化肥+蚯蚓糞肥區，處理10 為1/2 化肥+商品有機肥區，處理11 為1/2 化肥+2 倍自制有機肥區，處理12 為1/2 化肥+2 倍蚯蚓糞肥區，處理13 為1/2 化肥+2 倍商品有機肥區。 每個處理3 個重復，共42 個小區，每個小區面積為10 m2，小區間設0.6 m 的保護行。 N、P、K 肥與各類有機肥均在春季苜蓿開始返青時，在種植行開30 cm深的溝，將肥料均勻施于溝內，完成后蓋土，施肥2～3 d 后灌溉。 分別在2020 年6 月8 日紫花苜蓿初花期、7 月12 日紫花苜蓿盛花期和9 月15 日紫花苜蓿盛花期進行3 次刈割取樣， 測定植物樣品的生長和營養指標。

表1 不同處理施肥量 單位：kg/10 m2

1.4 產量和品質指標測定

1.4.1 產量測定各處理留茬5 cm，刈割后立即稱取鮮重，帶回實驗室后放入烘箱110 ℃殺青，65 ℃烘至恒重，測干重，計算干鮮比，折合干草產量。

1.4.2 株高測定紫花苜蓿刈割前， 每小區采用隨機取樣的方法測定植株高度， 每株自地面量至生長點［17］，每小區隨機測定30 株，取平均值。

1.4.3 總葉綠素含量測定采用丙酮和乙醇2∶1混合液浸泡提取，并采用參考文獻［18］報道的方法測定。

1.4.4 可溶性糖采用蒽酮比色法［19］。

1.4.5 營養成分測定將自然風干恒重的草樣粉碎后過1 mm 篩，粗蛋白質含量測定采用杜馬斯燃燒法［20］；酸性洗滌纖維和中性洗滌纖維含量應用濾袋法進行測定［21-22］。 計算相對飼用價值（RFV），RFV=DMI（%BW）DDM（%DM）/1.29。 DMI 與DDM分別為：干物質采食量（DMI）（%BW）=120/NDF（%DM）；可消化的干物質（DDM）（%DM）=88.9-0.779 ADF（%DM）。 NDF 為中性洗滌纖維，ADF 為酸性洗滌纖維。

1.5 數據處理

利用Excel 2016 軟件對試驗數據進行初步整理。應用SPSS STATISTICS 20 軟件，采用新復極差法（Duncan）對數據進行差異顯著性分析。 P＜0.05表示差異顯著。

2 結果與分析

2.1 不同施肥處理對紫花苜蓿干草產量的影響

由表2 可知，在不同刈割茬次下，不同施肥水平處理的紫花苜蓿干草產量均顯著（P＜0.05）高于CK。 與CK 相比，第1 茬紫花苜蓿的干草產量增幅為31.31%～74.63%，其中，處理1 的產量為4 550.96 kg/hm2，顯著（P＜0.05）高于同茬次的其他處理；其次是處理8、處理10 及處理11，干草產量分別為4 263.44、4 245.33、4 226.44 kg/hm2，3 個處理差異不顯著（P＞0.05）。與CK 相比，第2 茬紫花苜蓿的干草產量增幅為23.54%～108.48%，其中，處理8 的產量為6 476.00 kg/hm2，顯著（P＜0.05）高于同茬次的其他處理。 與CK 相比，第3 茬紫花苜蓿的干草產量增幅為18.50%～91.92%，其中，處理5 的干草產量最大，為5 885.67 kg/hm2，顯著（P<0.05）高于同茬次的其他處理，其次為處理2 和處理8。

表2 不同施肥處理對紫花苜蓿干草產量的影響 單位：kg/hm2

表3 不同施肥處理對紫花苜蓿株高的影響 單位：cm

2.2 不同施肥處理對紫花苜蓿株高的影響

由表3 可知，與CK 相比，不同施肥處理均顯著（P<0.05）增加紫花苜蓿的生長高度。 與CK 相比，第1 茬株高增幅為6.50%～56.54%，其中，單施用化肥的處理1 紫花苜蓿植株平均高度最高，為61.63 cm，顯著（P<0.05）高于同茬次的其他處理，其次為處理8、處理10 和處理11。 與CK 相比，第2 茬和第3 茬株高增幅分別為21.79%～56.86%和23.19%～61.25%，各施肥處理的高度分別為68.17～87.80 cm 和66.77～87.40 cm。第2 茬紫花苜蓿中，處理8 的平均株高最高，為87.80 cm，顯著（P<0.05）高于同茬次的其他處理。 第3 茬紫花苜蓿中，處理5 的平均株高最高，為87.40 cm，顯著（P<0.05）高于同茬次的其他處理，其次為處理2 和處理8。

2.3 不同施肥處理對紫花苜蓿可溶性糖含量的影響

由表4 可知， 施肥可以不同程度地增加紫花苜蓿的可溶性糖含量。 第1 茬紫花苜蓿可溶性糖含量最高的是處理1（2.12%），顯著（P＜0.05）高于同茬次的其他處理；其次是處理8（2.03%）、處理10（2.02%）和處理11（2.00%），3 個處理的可溶性糖含量差異不顯著（P＞0.05）。 第2 茬紫花苜蓿可溶性糖含量最高的是處理8 （2.42%）， 顯著 （P＜0.05）高于同茬次的其他處理。 第3 茬紫花苜蓿處理5 的可溶性糖含量為2.17%，顯著（P＜0.05）高于同茬次的其他處理，其次為處理2 和處理8。

表4 不同施肥處理對紫花苜蓿可溶性糖含量的影響 單位：%

2.4 不同施肥處理對紫花苜蓿總葉綠素含量的影響

由表5 可知，在不同刈割茬次下，不同施肥處理的植株總葉綠素含量均顯著（P＜0.05）高于CK。第1 茬紫花苜蓿， 單施用化肥的處理1 總葉綠素含量為3.39 mg/g，顯著（P＜0.05）高于同茬次的其他處理，其次為處理8。 第2 茬以施用1/2 化肥與自制有機肥配比的處理8 總葉綠素含量最高，為3.52 mg/g，顯著（P＜0.05）高于同茬次的其他處理。第3 茬處理5 的紫花苜蓿總葉綠素含量顯著（P＜0.05）高于同茬次的其他處理，為3.11 mg/g，其次為處理2 和處理8。

2.5 不同施肥處理對紫花苜蓿粗蛋白質含量的影響

由表6 可知，與CK 相比，不同化肥和有機肥單施或配施均顯著（P<0.05）提高了3 個茬次紫花苜蓿的粗蛋白質含量。不同施肥處理后，第1 茬紫花苜蓿粗蛋白質含量的增幅為18.05%～34.23%，第2 茬和第3 茬的增幅分別為21.34%～39.12%和17.25%～38.25%。 第1 茬紫花苜蓿，處理1 的粗蛋白質含量最高，為21.41%，顯著（P<0.05）高于同茬次的其他處理，其次為處理8。 第2 茬紫花苜蓿，處理8 的粗蛋白質含量最高，為23.38%，顯著（P<0.05）高于同茬次的其他處理。 第3 茬紫花苜蓿，處理5 的粗蛋白質含量最高，為23.24%，顯著（P<0.05）高于同茬次的其他處理，其次為處理2 和處理8。

表5 不同施肥處理對紫花苜蓿總葉綠素含量的影響 單位：mg/g

2.6 不同施肥處理對紫花苜蓿中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維含量和相對飼用價值的影響

由表7 可知，與CK 相比，相同茬次下，不同施肥處理有利于減少紫花苜蓿中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量（P<0.05），提高相對飼用價值。 紫花苜蓿種植第1 茬， 施用化肥的處理1 的中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維含量顯著（P<0.05）低于相同茬次的其他處理，相對飼用價值顯著（P<0.05）高于相同茬次的其他處理； 處理8 對紫花苜蓿中性洗滌纖維、 酸性洗滌纖維含量和相對飼用價值的改善效果僅次于處理1。 紫花苜蓿種植第2 茬，處理8 的中性洗滌纖維、 酸性洗滌纖維含量顯著（P<0.05）低于相同茬次的其他處理，相對飼用價值顯著（P<0.05）高于相同茬次的其他處理。 紫花苜蓿種植第3 茬，處理5 的中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維含量顯著（P<0.05）低于相同茬次的其他處理，相對飼用價值顯著（P<0.05）高于相同茬次的其他處理； 處理2 和處理8 對紫花苜蓿中性洗滌纖維、 酸性洗滌纖維含量和相對飼用價值的改善效果僅次于處理5。

表7 不同施肥處理對紫花苜蓿中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維含量和相對飼用價值的影響 單位：%

3 討論

很多研究結果顯示， 施肥能夠顯著增加紫花苜蓿的株高和產量，提高營養品質［23-28］。 該研究應用化肥、有機肥單施或配施于紫花苜蓿田，考查不同施肥模式對紫花苜蓿干草產量及營養品質的影響，結果顯示：施肥區的紫花苜蓿株高和干草產量均顯著（P<0.05）高于不施肥區，各施肥小區的紫花苜蓿可溶性糖含量、總葉綠素含量、粗蛋白質含量均高于對照， 中性洗滌纖維含量和酸性洗滌纖維含量明顯減少， 證明施肥對紫花苜蓿干草產量和品質的提高具有促進作用。

化肥和有機肥合理配施， 能夠有效提高作物的產量和品質［5-15］。胡華鋒等［29］應用氮磷鉀及微量元素與有機肥配施于紫花苜蓿田， 發現與單獨施肥相比， 三者配比施肥能顯著提高紫花苜蓿的粗蛋白質、粗脂肪、礦物質元素和微量元素含量。 賈珺等［30］研究發現，合理配比施肥，可以提升紫花苜蓿的營養價值。張學洲等［31］研究結果顯示，合理配比施肥對苜蓿品質具有改善作用。 該研究結果顯示，第1 茬單施化肥的處理1，紫花苜蓿的株高、干草產量等生長指標及可溶性糖含量、 粗蛋白質含量等營養指標均為最佳。在第2 個刈割茬次，減少一半施用量的化肥與自制有機肥配施的處理8，無論是紫花苜蓿的生長指標還是營養指標均顯著（P<0.05）高于其他處理。 在第3 個刈割茬次，減少一半施用量的化肥與減少一半施用量的自制有機肥配施的處理5，紫花苜蓿各項指標均顯著（P<0.05）優于其他處理。 分析原因，主要是化肥具有迅速促進植物生長的作用， 所以在第1 茬顯著促進了紫花苜蓿的生長。但化肥通常不長效，往往需要在植物生長過程中不斷補施才能達到較好的效果［10］。 因該研究在紫花苜蓿生長后期沒有再補施化肥，到第2 茬、第3 茬時，單施化肥的小區便不再顯示生長優勢。 有機肥替代部分化肥可提高紫花苜蓿的產量， 其原因可能是有機肥提高了土壤的有機碳含量和活性， 為紫花苜蓿生長提供了良好的土壤條件。且有機肥肥效可以持續緩慢釋放，與紫花苜蓿對營養的生理需求同步， 使紫花苜蓿在生長后期還能充分吸收所需養分， 促進其高產優質。 但有機肥替代化肥的施用量并不是越多越好，只有合適的施肥比例才能達到最佳效果。該研究發現，在減量一半化肥、雙倍施用有機肥的處理11、12、13， 紫花苜蓿生長和品質增益效果反而下降。 因此，針對不同區域土壤、氣候情況及苜蓿地需肥規律等進行定位試驗， 找到化肥和有機肥合理配比施肥量和施肥方法對促進紫花苜蓿生長和提高品質至關重要。

蚯蚓糞肥是蚯蚓降解畜禽糞便或有機廢棄物的產物，具有比面積大、孔隙度高的特點，能有效改善土壤結構，可以增加土壤N、P、K 含量和多種酶活性［32］。但與畜禽糞便形成的有機肥相比，有機質含量較低。該研究結果顯示，蚯蚓糞肥無論是單施還是與化肥配施，與單施化肥相比，第1 茬對紫花苜蓿的生長促進作用不顯著。 但在第2 茬和第3 茬逐漸發揮優勢，尤其是1/2 化肥與蚯蚓糞肥配比施用的處理9 和處理12，對紫花苜蓿的生長和營養促進作用均顯著 （P<0.05） 優于單獨施用化肥，但不及1/2 化肥與自制有機肥的效果。 這可能是由于蚯蚓糞肥有機質含量不高， 且改善土壤的結構和功能需要一定的時間， 短時間內對紫花苜蓿生長促進作用不明顯， 但從農業可持續發展角度出發， 蚯蚓糞肥結合化肥的田間利用是非常有研究價值的。

4 結論

1/2 化肥施用量（0.1 kg/10 m2）與自制有機肥（9 kg/10 m2）配比施肥（處理8）對第1 茬紫花苜蓿生長和營養品質各項指標的提升作用僅次于單施化肥，同時，對紫花苜蓿中后期的生長和營養品質均表現出最佳的促進作用。 從不同施肥配比對紫花苜蓿中后期生長和營養品質改善效果以及化肥減量使用方面綜合考慮，推薦1/2 化肥+自制有機肥為可供選擇的最優施肥方案。