紫花苜蓿磷肥研究進展

摘 要：紫花苜蓿是一種在國內外廣泛種植的多年生優質豆科牧草，具有產量高、抗旱性好、抗寒性強、營養價值高、適口性好等特點。但紫花苜蓿種植管理模式和肥料使用方式較為粗放，導致其有效磷含量過低，影響其健康生長。為此，闡述了磷素對紫花苜蓿的重要性，分析了施磷對紫花苜蓿生產性能的影響，包括對其產量、生理特性、根系特性、共生固氮的影響，并提出了優化施肥相關措施，為紫花苜蓿人工草地栽培中肥料管理和科學研究提供參考。

關鍵詞：紫花苜蓿；磷肥；產量；光合特性；根系特性

中圖分類號：S513 文獻標志碼：B 文章編號：2095–3305（2024）10–00-03

紫花苜蓿（以下簡稱為苜蓿）作為全球分布最廣的多年生優質豆科牧草，憑借卓越的抗逆性和高產、品質優秀、耐刈割等優勢，被稱為“牧草之王”。就當前的苜蓿栽培和管理而言，苜蓿種植管理模式和肥料使用方式較為粗放，施加磷肥后的土壤磷含量增加，導致有效磷含量過低，進而苜蓿出現明顯的缺磷癥狀，嚴重影響其品質和生長發育，這與養殖業和優質飼草的供需之間形成了巨大的矛盾[1]。優質牧草作為畜牧業發展的重要物質保證，其種植管理工作顯得尤為重要。對此，研究如何科學、有效、合理施用磷肥以提高苜蓿的產量和品質，具有重要的現實意義。

1 磷元素對苜蓿的重要性

在植物中所占比例較小（0.2%～0.4%）的磷元素，是必需營養元素之一，磷的含量與氮和鉀的含量比較，相差較多，但磷素影響著植株的分蘗、花序數目、干物質積累、種子產量等動態變化，在植物生長發育期間發揮重要的作用。根據我國不同地區的研究結果表明，磷元素缺乏會使苜蓿生長發育受到制約[2]。

磷元素對苜蓿的重要性主要體現在對逆境的抵抗、生長調節和有效結瘤3個方面：第一，在逆境的抵抗方面。磷元素可調節體內生命活動，提高苜蓿的抗旱和抗寒的能力。第二，在生長調節方面。在不同的生育時期，磷元素發揮著不同的作用，而缺磷會產生一系列癥狀（表1）。第三，在有效結瘤方面。施用磷肥對苜蓿的結瘤過程有顯著促進作用，可以有效增強苜蓿的結瘤能力，提高根瘤的新鮮度和質量，促進根瘤數量的增長，同時有助于苜蓿以磷固氮，提高其氮素利用效率，增強苜蓿的生產性能和持久性[3]。

2 施磷對苜蓿生產性能的影響

磷元素是構成植物體內的核酸、磷脂、腺苷三磷酸等物質的主要元素，也是多種輔酶的主要成分之

一[4]。植物體內多數化合物的合成及各種的生理生化反應都需要磷元素的參與，是植物體生長代謝過程中不可缺少的。苜蓿作為一種喜磷作物，施加適量的磷肥可以提高苜蓿的產量及粗蛋白和粗脂肪的含量、降低粗纖維含量，提升苜蓿的營養價值。但施加過量磷肥會增強苜蓿對干旱脅迫的敏感程度，降低蒸騰速率和光合速率，最終會減少苜蓿干草產量和營養成分。

表1" 苜蓿缺磷主要的表現癥狀

缺磷程度 癥狀

少量缺磷 莖：分支減少

葉：葉片狹窄，上部展開不完全；老葉變紅、紫或深綠色

根：無明顯變化

中度缺磷 莖：分枝、分蘗減少，植株變矮，莖稈變細

葉：葉面積變小、葉片變厚，顏色呈暗綠色

根：主根直徑變小、長度變短；側根減少

極度缺磷 莖：老莖矮小、變細、易枯死

葉：枯死脫落

根：嚴重發育不良，易老化

2.1 產量

苜蓿的產量作為評價苜蓿生產性能的重要指標之一，其數值的大小及其變化規律是對苜蓿生態經濟價值最重要的表現。磷元素是決定苜蓿產量的主要因素，在苜蓿的整個生育期間，苜蓿干草產量與施磷量之間具有很好的相關性。在紅壤、黑土等酸性及偏酸性的地區的土壤中長期施用磷肥，土壤中的全磷、無機磷和有機磷的含量均呈現出不同幅度的增長趨勢，使有效磷含量得到補充，苜蓿的養分庫得到穩固，也為苜蓿的生長發育和品質提供了營養基礎[5]。

對比不同地域和不同環境下施用磷肥對苜蓿生長的效果，可總結出以下3個方面的技術觀點。

第一，磷肥不易被苜蓿高效吸收和轉化，導致利用率偏低，要借助科學、有效的施肥技術進行施肥，且磷肥的施加在不同地理環境和施肥水平下苜蓿產量和品質均有較大的影響。

第二，磷元素是制約苜蓿產量提高的關鍵因素之一，但在磷素含量中等水平的土壤環境中，磷肥的施用量應遵循適度原則，設定合理的施用水平。

第三，要想持續獲得可觀的飼草產量，需要在苜蓿生長的合適時期施用足量的磷肥，才能起到良好的促進作用。

2.2 生理特性

磷脅迫不僅與植物形態特征密切相關，還會引起植物在生理上的變化。面對長期的低磷條件，植物會優化根系結構，具體表現為提高根冠比例、延長根系、提升其密度及增多側根數量，以此加強自身對土壤中磷元素的吸收與利用效能[6]。

研究發現，植物在生長期間對磷素的變化比較敏感。若磷素供給量較低時，植物體內的代謝則受阻，細胞分裂分化受限，致使植株生長發育緩慢，此時植物體將優先將光合作用產物分配至地下部分進行吸收，并抑制地上部分的生長發育，由此導致的形態特征包括植株徒長、葉面積縮減及分枝或分蘗減少等[7]。在苜蓿生長發育期間，增施磷肥能夠明顯促進苜蓿的植株和根系的生長。因此，通過不同的施磷水平可以滿足不同時期苜蓿生長。

光合作用為植物生長發育和產量積累提供基礎，也是植物最根本的生理機能，還是構成植物生產力最主要的因素之一[8]。磷元素在植物葉綠體功能的轉換與代謝過程中扮演關鍵角色，不僅參與光合同化力和中間產物的化學反應過程，而且磷素參與后葉片光合產物的運輸速率會進一步提高。磷含量較低，植物的凈光合速率、氣孔導度和蒸騰速率均呈現明顯的下降趨勢，嚴重影響了光合產物的有效輸出，導致葉片的光合作用效率下降，表現為葉面積縮小、葉肉細胞體積減小，葉片生長速度變緩。這些變化使葉片同化面積減小，且光合作用的總碳固定量受到嚴重限制，不利于植物健康生長。

齊敏興等[9]通過水培種植苜蓿實驗得出結論：植株在缺磷的營養液中培養時，其葉片的光合能力會明顯衰退，若此時提高營養液中的磷含量，葉片光合能力即可迅速恢復。磷借助蒸騰系統迅速進入葉片細胞，并顯著增強植物葉片的光合作用及碳代謝能力，但磷含量過高又會對光合作用產生抑制作用，因此要選擇合適的磷量以保證苜蓿的光合作用正常進行。

2.3 根系特性

植物根系的發育情況對整個植株的生長發育、營養元素的吸收與利用有著直接影響，同樣也會對植物地上部分的生長、營養狀況及產量有所影響[10]。郝鳳等[11]在水培試驗中也驗證了這一說法，隨著營養液中磷濃度的遞增，苜蓿的根長、根表面積、根的平均直徑和根體積均呈現出先增大后減小的變化趨勢，并且各指標達到最大值時的磷濃度存在差異，結果表明在一定的磷含量范圍內，適當提高磷濃度有助于刺激根系的生長，為苜蓿地上部分的生長發育提供更加充足的養分，但磷濃度過高反而會抑制苜蓿的根系活力。此外，在低磷條件下，根系的生長受到刺激，較高磷的處理條件，根長和根表面積生長更加優異。

根系作為對缺乏磷素環境最先反映的器官，不僅承擔著吸收水分和養分的重要任務，而且分泌出物質發揮著適應和改善生長環境的重要作用，根系分泌物不僅具有提高土壤中有效磷含量的功能，而且還可將植物難以吸收利用的難溶態磷轉化為可直接利用的磷形態，促進了土壤中的無機磷轉化[12-13]。

多項研究表明，不同植物在面對低磷環境時，根系有機酸的分泌會增加，苜蓿也有相同的生理響應。不同磷處理對根系有機酸含量有明顯影響，在許多處理條件下，苜蓿磷利用效率與根系酸性磷酸酶活性呈正相關，意味著低磷脅迫下會增強苜蓿的酸性磷酸酶的活性，從而提高有機磷的利用率[14]。

2.4 共生固氮

共生固氮是一個復雜過程。根瘤菌以侵染植物根部的形式形成根瘤，根瘤中的固氮酶發揮作用，將空氣中分子態的氮固定并轉化為銨態的氮提供給植物吸收利用，同時植物光合作用產生的營養物質提供給根瘤，支持根瘤的生長發育和固氮[15]。在一定范圍內，磷含量增加，可增加苜蓿的根瘤數目和重量，擴大根瘤菌的侵染面積，進而增加有效根瘤數，說明了磷元素可提高根瘤的固氮水平[16]。

但是施磷肥過多時，不僅會抑制植株生長發育，還會增加農業生產過程的成本。施磷過多使得絕大多數未被利用的磷素在土壤中累積，其被淋溶進入水體，易引發水體富營養化等生態環境問題。

3 優化施肥相關措施

為促進苜蓿優質栽培，獲得高產，可采取以下措施。

第一，農民應根據不同地區的土壤養分狀況和苜蓿品種特性，合理確定磷肥施用量。過量施磷肥不僅會造成資源的浪費，而且對土壤造成污染，甚至影響紫花苜蓿的生長發育和品質；當磷肥供應不足時，會導致紫花苜蓿生長緩慢，產量下降。因此，科學、合理地施加磷肥是實現高產優質栽培的關鍵。因此，農民可通過土壤分析、植物營養診斷等手段，了解地區土壤中磷素供應能力和不同品種苜蓿對磷素的需求，制定科學的磷肥施用方案[17-18]。

第二，改變灌溉方式，提高水磷利用效率。農民在施用磷肥時可結合地下滴灌等節水灌溉方式，實現水肥的一體化管理。這不僅可以實現對灌溉量和施肥量的精準把控，保障水分和養分的充分供應，還可減少對資源的浪費，降低環境污染的風險[19]。

第三，結合苜蓿的生長發育規律，合理安排施肥時間。農民應在充分了解并掌握苜蓿的生長發育規律的基礎上，安排施肥時間，如在苜蓿生長關鍵期及時施肥，滿足其營養需求，促進苜蓿的生長發育，以保障高產和品質。

第四，積極使用新型磷肥產品和技術，進一步提高磷肥的利用率和有效性。當前，現有的新型磷肥產品較多，如緩釋磷肥、微生物磷肥，這類新型磷肥產品具有效性強、穩定等特點，能夠減少磷元素的流失和揮發，提高苜蓿對磷肥的利用率。施用新型磷肥可有效改善土壤結構，提高土壤肥力，為苜蓿的生長提供優質的土壤環境。

4 結束語

在苜蓿種植過程中，施入適量的磷肥可以提高苜蓿的生產性能，促進根系生長發育，以便吸收更深層的水分。然而，磷肥過量則會對植物生長產生負面影響，可能出現生育期提前、早衰等情況，進而降低牧草的產量與品質。此外，若在連續多年種植的苜蓿土地中不額外增施磷肥，土壤中的磷元素就會被大量消耗，速效磷含量降低，不易溶解的磷因大量消耗而虧損，導致苜蓿的需磷量不足，生長受限，產量和品質也會降低。

當前，眾多理論與實踐研究均表明，磷肥對苜蓿的生長發育具有積極的促進作用。然而，由于磷肥特殊的理化特性，導致磷肥在利用方式、增產效果等方面還存在諸多挑戰。因此，農民應根據苜蓿自身的性質和不同的地域環境，以科學理論為指導，不斷研究總結施用磷肥效果，規范合理化種植，進一步優化管理模式，有效且合理地利用有效磷素資源，達到可持續發展的目標要求。

未來，相關部門還需加強對苜蓿營養需求及有效施肥技術的深度研究，建立一套既滿足不同地域特征和生產管理模式又適應我國國情的苜蓿施肥理論和技術流程，為生產實踐中合理施磷水平指導，為我國苜蓿產業的高效化生產和現代化畜牧業高質量發展提供創新的科技力量。

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收稿日期：2024-07-09

作者簡介：秦敬坤（1996—），男，山東臨沂人，研究方向為牧草高產栽培與利用。#通信作者：高凱（1979—），男，吉林農安人，教授，研究方向為牧草高產栽培，E-mail：gaokai555@126.com。