全 文 ：土壤特性与地三叶
一禾草草地生产的关系
M I L TO N B
。
JO N ES著
四川省草原研究所 懊发远 译 陈 琳 校
摘 要
在加利福尼亚西北部 , 水分通常不是冬春草地生产的限制因素 。 因而 , 弄清其它生
境因素 (物理 、 化学 因素 ) 如何影响草地生产是很重要的 。 运用 iR dge 回 归 分析和单相
关评价草地生产与草场坡度 、 海拔 、 土层厚度 、 土壤质地及其容 重 、 持水 量 、 p H和肥
力 (包括有效磷 、 硫 、 交换性阳离子 、 全氮 、 全硫和有机质 ) 的关系。 对 17 个典型草场
的 4种 施 肥 处 理 ( P 。 s 。 , P 3 。 。 s 。 , P 。 5 . 。 , F 3 。 。、 S 。 。 ) 进行地三叶一禾草产量测定 。
不施肥时 , 土壤 p H和有效磷看来是与产草量关系最密切的两个变量 。 施 磷 和 硫时 , 产
草量增加 。 单施磷时 , 土壤交换性钾与产草量关系最密切 , 而单施硫时 , 有效磷与产草
量关系最密切 。 当磷 、 硫配合施用时 , 土壤有效磷和有效钾与产草量密切相关 。 一般说
来 , 施硫对牧草产量有显著的效应 , 然而本试验表明 , 土壤有效硫却与产草量相关性不
强 。
加利福尼亚州的一年生草地面积十分
广 阔 , 约占全州总面积的 24 % 。 一年生植
物从早秋降雨 (通常为 10 月底 )之后开始生
长 , 冬季生长缓慢 , 而在三月初开始后大
约 6周内 , 生长十分迅速 。 在这 6个月生长
期内 , 土壤水分通常不是牧草生长 的限制
因素 。 业已查明 , 氮 、 磷和硫在不同程度
上限制着牧草产量 , 因为只有这些成分得
已满足时 , 牧草产量才能大幅度提高 。 然
而 , 土壤养分情况和土壤一草场的物理特
性以及这些因素对产草量的相对重要性迄
今未有定论 。 加利福尼亚西北部 , 由于其
山地一年生草地的土壤 、 海拔和坡度多种
多样 , 因而是进行上述 评 价 的 理 想 之
地 。
本文的 目的是报道补播地三叶草在施
或不施磷 、 硫情况下土壤理化特性的评定
结果 , 并探讨这些因素对一年生禾草一地
三叶产量的相对重要性 。
材料与方法
本试验于加利福尼亚大学 H o p la n d 田
间试验站及其附近进行 。 笔者研究了代表
三种土系的 17 个典型一年生草场 。 其中 9
个草场为 S u t h r l i n系土壤 , 5个为 L a u g h l i n
系土壤 , 3个为 Jos eP ih en 系土壤。 这些 草
场在试验前均未施过肥 。 土壤的理化特性
如表 1所示 。
衰 . 7 1个一年生草场土坡— 生境特性及产草 t 平均值和范围奈
土 壤 特 性
全 氮 ( % )
B ra y 一 1磷 ( p p m )
全 硫 ( p p m )
有效硫 ( p p m )
交换性钾 ( 毫克当量 / 10 0克 )
交换性钙 ( 毫克当量八0 克 )
交换性镁 ( 毫克当量 / 0 0 1克 )
有机质 ( % )
p H
有效水 ( % )
土层厚度 ( 厘米 )
坡 度 ( % )
海 拔 (米 )
土壤质地
产草量 ( 公斤 /公顷 )
P
。
5
0
P
3。 。
5
0
P
o
S
。 。 ,
P
3 0 0
5
0 0
平均值 最小值 最大值
0
。
2 7
.
0
。
1 9 0
。
4 7
’
2 0
一 `
4 4 9
1 6 8
7
1 1 6
3
0
。
4 8
4
。
5
4
。
2
5
。
3
0
。
2 9
2
。
6
2 8 5
1 9
0
。
8 2
7
。
8
O
。
8
3
。
1
5
。
8
1 4
。
5
2 8
5
。
3
9
。
8
5
1 3
。
0
8
。
6
6
。
4
1 8
。
2
6 6
2 0
1 5 0
壤土
8 0 0
粘壤土
1 一 5 3 0
4
, 3 0 0
8 7 0
9 2 0
3 6 0
2 , 8 7 0
7 5 0
3 , 3 7 0
2
, 8 3 0
6 , 3 1 0
6
, 2 4 0
7 , 8 1 0
24
介土壤— 生境特性于施肥前测定 。1 9 7 5年 9月 , 这些草场经过 刘 割 、 楼
尽干草和翻松后开始进 行 试 验 。 按 1 0
公斤 /公顷播量播种地三叶 。 天然植被以毛
雀麦 、 m e ga l ur a羊茅和大拢牛儿苗 为主 。
所施磷肥是不含硫的重过磷酸钙 (含纯磷
2 2
.
9% )
, 按每公顷 0 、 1 2 . 5 、 1 8 . 8 、 2 5 、
3 7
.
5 、 5 。、 10 0 、 2 0 0和 3 0 0公斤磷的比例施
用 。 除了每公顷施用。和 3 0 公斤磷的处理
以外 , 对其余施过磷 肥 的 草 场一 律 按
。 o公斤 /公顷的比例施通过 10 目筛的硫 。
所有施肥处理于每个草场内重复两次 , 完
全随机区组徘列 。 小区面 积 0 . 9 x l . 5m 。
本文仅报道用 p 。 S 。 、 p 3 。 。 S 。 、 p 。 5 9 。和
P
: 。 。
S
。 。处理的产值 。 每一处理于 1 9 7 6年 4
月底取样 , 其方法是在每一重复中取样方
30 又 91 厘米 , 并齐地面 XlJ 割 地 三 叶一禾
草 。 所有样品以 60 ℃烘干后称重 。
牧草产量与 2 项土壤理化特性及生境
特征的关系是用单相关矩阵 和 R id ge 回 归
来评定的 。 R i dge 回归是对 高 相关变量一
多重共线性不稳定回归系数问题进行改进
的方法 (W i l l i a m s等 , 1 9 7 9 ) 。 变量为土
壤有机质 ( O M ) 、 全氮 、 全硫 、 总有 效
硫和磷 , 交换性钙 、 镁 、 钾和 钠 , 土 壤
p H
、 合大气压和 15 大气压下 的 水分 , 土
壤容重 、 沙粒 、 粉砂粒和砾石的百分率 ,
A
、
B层厚度 、 草场海拔和坡度。 土 壤 有
效水是以专大气压下的水分百分率减去 1 5
大气压下的水分百分率表示 。 计算各种元
素的比率 , 并鉴定其与产草量的关系 。 这
些相关和回归分析在每一施肥处理中单独
进行 。
结果与讨论
在 1 7个草场中 , 土壤一生境特性与收
草产量具有很大的差异 (表 1 ) , 这样就可
以把影响产草量最密切 的因素— 施或不施磷 、 硫肥— 区分开来 。 这种可能性可由这样的事实证明 : 土壤磷 、 硫和钾的测
定值 由低于向高于所报导的临界 水 平 变
化 。 G a r d n e r等 ( 1 9 7 9 ) 指出 , 当 B r a y 一 i磷
的测定值达 3 0 p p m 时 , 磷对地 三 叶 有 效
应 ; 当交换性 钾 的 测 定值达 0 . 38 毫克当
量 / 1 0 0克土时 , 钾对地三叶有效应 。 而在
本试验中 , 当有效硫的最低值 为 3P p m时 ,
我们认为太低 , 当其为 1 9P p m时则认为 太
高 。 G a1’ de r等同时指出 , 当交换性镁低于
0
.
8毫克当量 / 1 0 0克土 ( 0 . 8系我们所测定
的最低值 ) 时 , 应施镁以提高产草量 。 他
们又指出 , 当 p H低于 5 . 5时 , 应施石 灰。
在我们测定的结果 中仅有一个值 小 于 此
数 , 即 p H S . 3 。
单相关表明 , 在 4 种施肥处理中 , 唯
有 B r ay 一 1磷和交换性钾与产草量 呈 正 相
关 。 有效磷与产草量的关系正如 我 们 所
料 。 但我们知道 , 先前没有研究表明加利
福尼亚北部草地钾可能太低 , 交换性钾值
与产草量的相关显著性不能表现出来 。 有
效磷 、 硫 、 交换性阳离子 、 全氮和全硫等
与产草量的关系也曾予以测定 。 在磷 、 硫
配合施用的小 区 , 只有交换性钾与总氮比
率同产草量的相关性比单施磷或硫的高 ,
原因尚未弄清 。 然而 r值 (单相关系数 ) 高
这一事实却提供了进一步研究钾 /总 氮 比
率的价值 。
产草量与 B翅 y 一 1磷的相关性 , 在施硫
时 ( r 一 0 . 8 2 ) 比不施硫 ( r 一 0 . 5 9 ) 时高 。
回归方程分别为 y ~ 1 9 . 7十 2 . 9 6P 和 y ` 二
2 2
.
7 + 0
.
9 8 P 。 式中 : y ~ 施 P 。 S 。 。小区的
产草量 , y ` ~ P 。 S 。小区的 产草量 ; P ~
B ar y
一 1磷值 。 回归系数检验达 1% 的 显 著
水准 。 令人惊异的是 , 磷 、 硫配合施用和
单施硫的产草量与 B r ay 一 1磷的相关性一样
高 , 与对照相比 , 单施磷处理的仅降低其
相关性 。 在所有的草场中 , 施磷都具有显
著的效应 , 但土壤磷较高的草场 , 只需施
较少的磷即能达最高产草量 。
土壤全氮与产草量没有任何显著相关
性表明 , 土壤中全氮与地三叶一禾草草场
所利用的氮不相关 。 我们知道 , 牧草中地
三叶的固氮作用对植物吸收氮具有重要贡
献 。
对 10 个草场施硫的产草量效应测定表
明 , 虽然硫不足 , 但全硫和有效硫差异极
大 (表 1 ) , 未发现这些土壤测定值与产草
量有显著的相关相 (表 2) 。 这表明本研究
所测定的土壤全硫 、 有效硫与植物对硫的
利用率不相关。 在地三叶一禾草草地土壤
中 , 先前亦有人作过类似的观察 , 而 oJ 二 :
等 ( 19 8 0年 ) 通过组织测定业已获得了实
用的诊断标准 。
土壤全氮 、 全硫和有机质这些土壤化
学性质彼此之间是高度相关 的 。 交 换 性
钙 、 氮与有机质相关 , 交换性钾与氮亦相
关 。 这些关系表明多重共线性 , 同时使回归
系数升高和发生误差 。 因为要维持变量中
存在多重共线性 , 需用 iR d j ge 回归分析进
一步研究土壤一生境差异 。 这种分析在调
整 ( k ~ 0 . 3) 后 , 产生标准化的偏回归系
数 , 使 4 种 施肥处理中土壤变量与产草量
关系表现出相对重要性 (表 3) 。 在 4种施
肥处理中 , 按下述标记顺序 , 可确定哪种
变量为最重要 :
P
。
s
。 : p H > Br ay
一 1磷 > 全硫> 交 换
性钾 ~ 土层厚度 。
P : 。 。 S 。 : 交换性钾> (一 ) 有机 质 >
。
85
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表 3用标准化的偏回 归系数 (K = 。 . ) 3和在R id ge 回 归中所洲定的
系数说明17 个草场一年生草地产 t与土坡特性的关系
亚巫巫亘巫三亘韶一绷测定的系 数一}”置…竺…~工垫}鲤丝…兰…一笆 一 ’置一兰…笠…竺到全竺 l燮{坚二…二生竺…燮{哩1…竺…竺{竺}一吧州上竺…罗阵竺}二竺竺…燮…二竺 - {望…竺…燮1卫竺二乌卫竺竺.…罗{全竺-{二生竺…燮…一望竺…竺…鲤…坐}生竺,
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, 交换性 阳 离子 。
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一 1磷 一交换性钙 。
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换性钾一 全硫 。
P
3 。 。
S
。 。 :
B r a y
一 1磷 > 交换 性 钾 > 交
换性镁 。
在不施肥的地方 , 要考虑的变量 占产
草量变化的 72 % 。 对产草量表现出显著单
相关的每一种这类因素 , 在 iR dge 回 归 中
似乎也是很重要的 。 然而 p H 和 全 硫这些
单相关系数 ( r )不显著的因素对产草量的
关系明显地比交换性钾更重要 。
在单施磷的地方 , 产草量变异度仅占
57 %
, 以交换性钾为最重要 , 其次是有机
质 。 有机质 与产草量呈负相关 。 有机质与
产草量的单相关系数亦为负值 , 但是不显
著 。 我们未能解释这种负的关系 。 在本试
验中 , 虽然 17 个草场中有 10 个都显示出硫
是植物生长的限制因素 , 但全硫和有效硫
与产草量不相关表明 , 土壤测定值与植物
所吸收的硫无相关性 。
单施硫时 , 产草量变化为 80 % 。 B r ay
一 l磷是关系到产草量最重要的因素 , 其次
为有效硫和全硫 , 交换性钾对产草量的影
响偏中 。
当磷和硫配合施用时 , 产草量变化占
79 %
。
Br ay
一 1磷仍然与产草量关 系 最 密
切 , 其次为交换性钾和镁 , 后两者呈负相
关 。 由于土壤化验用的是施肥前的土样 ,
试验结果表明 , 通过施肥的产草量 , 施肥
前磷含量高的草场比那些含磷低 的 草 场
高 。
影响产草量的重要因素及其次序并非
如人们所料。 例如 , 通常指望单施磷提高
硫的重要性 , 但实际并非如此 。 当磷不再
成为限制因素的情况下 , 土壤全硫和有效
硫对产草量便无明显相关性 。
另外两个不相协调的方面是令人瞩 目
的 。 第一 , 在不施肥的情况下 , 土层厚度
和 pH 是 影 响产草量最重要的因素 , 然而
当磷和硫都很充足的情况下 , 土层厚度和
p H就表现为与产草量 无 关。 第二 , 当 单
施硫时 , 全硫和有效硫 (分别为正 、 负 )
显示出与产草量有关 。 然而 , 单施磷时 ,
则没有这样的相关性。
草场海拔 、 坡度和土壤容重或质地未
列入表 2或 3 , 因为这些因素的单相关系数
很低 , 且未发现其与草场生产的关系 。
由上可以得出结论 , 在本试验所进行
的土壤的化验中 , 土壤养分与产草量的关
系比坡度 、 海拔 、 土壤质地 、 容重或持水
量等因素与产草量的关系更密切 。 按 rB ay
一 1磷所测定的土壤磷 , 通常是与地三叶一
.佛罗里达四种天然禾草植株
各部分的干物质分布和化学成分
R
。
S
。
K al mb ac eh
r 著 谢传儒 译 川大生物系 张田禄 校
牛很少采食整植株植物 , 而是选择植
物的某些部分采食 。 因而 , 在评定牧草质
量时 , 如果着眼于整株牧草 , 则对其营养
价值的估测可能偏低 。 植物 各 部 分 (花
序 、 叶片 、 叶鞘和茎秆一节 、 节 间 ) 的
理化特性 , 随这些部分在植物中的功能而
异 。
在地处亚热带的佛罗里达地区 , 天然
禾草的消化率不高 , 蛋白质和矿物质含量
亦低 。 这主要是由于土壤肥力低 , 生长季
节温度高 , 而且该 州 大 多 数 草 地 都 在
冬季 (植物各部分过于粗老 ) 才被利用的
缘故。 鉴于用整株牧草评定其营养价值可
能出现偏差 , 本研究首次测定 4 种重要禾
草 (篇蓄 、 葡甸茎须芒草 、 侧生假高粱和
h e m it o m o n 稠 ) 植株各部分的干 物 质 分
布 、 体外有机质消化率和粗蛋 白、 矿物含
量的变化情况 。
苗 , 移植 (每行 30 英尺 , 共 3行 )于佛罗里
达大学 on a农业研究中心的试验 地 上 。 试
验地土壤未施肥和石灰 , p H 为 4 . 1。 1 9 7 7
年 2月 , 烧去牧草地上部分 , 萌发后 让 其
生长至开花期 (开花时间因牧草 种 类 而
异 , 一般在 8月中旬至 9月底 ) 。 开花期 ,
从葡旬须芒草和侧生假高梁分别 收 割 1 0
个枝条 , 从 he m it o m o n翟和篇 蓄分别收割
20 。个枝条 , 每行都齐地面收割 。 从 每 行
收割的枝条按不同草种分别混合 , 再送实
验室漂洗 , 以便清除茎秆基部的泥沙 。 将
这些枝条按叶片 、 叶鞘 、 节和节间 (基部
的节间除外 ) 和花序分类 , 并按其着生部
位 ( 从下到上 ) 编号 。 再将这些 部 分 烘
干 , 然后称重测定干物质的分布。 将烘干
物质磨碎分析其体外有机质消化率 、 粗蛋
白 (氮 x 6 . 2 5 ) 以及磷 、 钾 、 钙 、 镁 、 铁 、
锰 、 铜和锌含量 。
材料和方法
1 9 7 6年 1月 , 从草地附近 采 集甸甸须
芒草 、 侧生假高梁 、 he m i ot m o n 穆 的 幼
结果和讨论
干物质 的分布
节一节间组织的干物质 含量最高 (见
禾草草地产量关系最密切的计量因素 。 交
换性钾与产草量的关系亦较 密 切 。 为 了
获得较高的产草量而进行的草地改良中 ,
应提醒草地管理者们注意可能出现的钾不
足 。 这并不是说物理因素可以等闲视之 ,而
是说 , 在一定物理因素所限制的范围内 ,
施磷 、 钾肥可以增加草地产量 。 、
摘译自 ( Jo u r n a l o f 丑 : , n g e M a n a g e -
m e 扭 t》 3 6 ( 4 ) , 1 9 5 3年 7月 4连4一 4 4 6页 。 ’