全 文 :书苏丹草-黑麦草轮作制中施肥对
饲草产量及养分吸收的影响
李文西,鲁剑巍,杨娟
(华中农业大学资源与环境学院,湖北 武汉430070)
摘要:连续2个轮作周期利用盆栽试验研究了苏丹草-黑麦草轮作制度下不同施肥措施对饲草产量及养分吸收的
影响。结果表明,氮磷钾肥配合施用(NPK)显著提高了苏丹草、黑麦草产量,2005/2006年度2季饲草鲜产总量为
1690.0g/盆,分别比不施氮(PK)、不施磷(NK)、不施钾(NP)处理增产700.7%,426.4%和15.9%;2006/2007年
度,2季饲草鲜产总量为2091.3g/盆,分别比不施氮、不施磷、不施钾处理增产1256.9%,384.5%和4.4%。氮磷
钾肥配施明显促进饲草的养分吸收,2005/2006年度与2006/2007年度饲草氮(N)、磷(P2O5)、钾(K2O)总吸收量
分别为6.36,1.83,13.91g/盆和4.91,2.31,7.64g/盆,均显著高于其他处理。轮作体系中,NPK处理的氮、磷、钾
肥利用率2个年度分别为59.4%,33.9%,96.0%和47.4%,39.8%,43.1%,肥料累积利用率分别达53.4%,
36.8%和69.5%。
关键词:苏丹草-黑麦草轮作;氮磷钾肥;养分吸收;肥料利用率
中图分类号:S816.11;S344.16 文献标识码:A 文章编号:10045759(2009)03016506
我国南方草地为秦岭、淮河以南、青藏高原以东的广大地区,主要为亚热带和边缘热带,南方的水、热资源丰
富,非常利于收获营养体的牧草生长[1]。江汉平原地处长江中下游地区,是南方最为广阔的平原,水热资源丰富
且雨热同期,保障了当地渔业发展,苏丹草(犛狅狉犵犺狌犿狊狌犱犪狀犲狀狊犲)与黑麦草(犔狅犾犻狌犿)作为鱼用饲草在该地区得到
大面积种植,苏丹草-黑麦草轮作种植已成为该地区一种新型的种植制度。苏丹草、黑麦草每年均可以多次收
获,收获频度和强度都比较大,随之带走的养分量也较多,而生产中养分投入并不合理,偏重于氮肥的施用,长期
苏丹草-黑麦草轮作系统中养分收入与支出的不平衡,将造成土壤养分的耗竭,进一步影响牧草产量的提高、肥
料利用效率的改善以及土地的可持续发展,科学合理地补充养分、维持土壤养分平衡是保证苏丹草-黑麦草新型
种植制度下土壤可持续生产的重要措施[2~8]。因此,开展了苏丹草-黑麦草轮作制度下氮磷钾肥试验,更好地掌
握饲草轮作体系下不同施肥措施对饲草产量、养分利用的影响,为提高牧草产量、培肥土壤及保障草业的可持续
发展提供依据。
1 材料与方法
1.1 供试土壤
试验安排在湖北省武汉市华中农业大学资源与环境学院试验场,供试土壤取自江汉平原洪湖市,为长江冲积
物发育潮土。基础土壤基本理化性状如下[9]:pH 值8.02,有机质9.57g/kg,全氮0.54g/kg,碱解氮93.1
mg/kg,全磷0.98g/kg,速效磷2.35mg/kg,全钾22.96g/kg,速效钾61.1mg/kg。
1.2 供试材料
试验采用30cm×30cm(直径×高)塑料盆,每盆装风干土18kg。牧草品种分别为“盐池”杂交苏丹草(犛狅狉
犵犺狌犿狊狌犱犪狀犲狀狊犲cv.Yanchi)和“邦德”一年生黑麦草(犔狅犾犻狌犿犿狌犾狋犻犳犾狅狉狌犿cv.Abundant),采用轮作方式种植。
2005/2006年度,苏丹草于2005年5月3日播种,播种量为3.5g/盆,2005年10月19日结束,共刈割6次,
6次刈割时间分别为5月30日、6月24日、7月17日、8月12日、9月24日、10月19日;黑麦草于2005年10月
第18卷 第3期
Vol.18,No.3
草 业 学 报
ACTAPRATACULTURAESINICA
165-170
2009年6月
收稿日期:20080722;改回日期:20081006
基金项目:国际植物营养研究所(IPNI)国际合作项目(Hubei22)资助。
作者简介:李文西(1983),男,河南南阳人,在读博士。Email:lwc@webmail.hzau.edu.cn
通讯作者。Email:lujianwei@mail.hzau.edu.cn
25日播种,播种量为0.5g/盆,2006年4月26日结束,共刈割5次,5次刈割时间分别为12月13日、次年2月
21日、3月15日、4月2日、4月26日。
2006/2007年度,苏丹草于2006年5月2日播种,播种量为3.5g/盆,2006年10月12日结束,共收获6次,
6次刈割时间分别为5月30日、6月24日、7月21日、8月16日、9月4日、10月12日;黑麦草于2006年10月
22日播种,播种量为0.5g/盆,2007年4月27日结束,共刈割4次,4次刈割时间分别为1月9日、3月10日、4
月4日、4月27日。
1.3 试验设计
试验设5个处理,分别为1)CK(不施肥);2)NP(不施钾);3)NK(不施磷);4)PK(不施氮);5)NPK(配施)。
重复4次。苏丹草试验期各处理的养分用量分别为每kg土施N0.30g、P2O50.15g和K2O0.20g,氮、磷、钾
肥分别采用尿素(46%N)、磷酸二氢钠(45.5%P2O5)和KCl(60%K2O)。氮、钾肥总用量的1/2作基肥,余下的
氮、钾肥均分4次,在每次刈割后追施,最后2次刈割后均不追肥;磷肥全部基施。
黑麦草试验期各处理的养分用量分别为每千克土施N0.24g、P2O50.12g和K2O0.16g,肥料种类同苏丹
草试验。氮、钾肥总用量的1/2作基肥,余下的氮、钾肥均分3次,在每次刈割后追施,最后1次刈割后均不追肥;
磷肥全部基施。
1.4 测定项目与计算方法
每次刈割后称鲜重,然后在105℃烘箱中杀青30min,调至60℃烘干48h,称干重。
将烘干的饲草粉碎,浓H2SO4-HClO4 消化,氮、磷采用流动注射分析测定,钾采用火焰光度法测定[9]。
养分吸收量(g/盆)=饲草干物质(g/盆)×相应植株的养分含量
肥料利用率(%)=(NPK处理的饲草养分吸收量-缺素处理的饲草养分吸收量)×100÷相应施肥量
1.5 数据处理
所有结果均用犔犛犇法检验犘<0.05水平上的差异显著性。
2 结果与分析
2.1 施肥对饲草产量的影响
产量结果表明(图1和2),氮磷钾肥配施(NPK)显著增加苏丹草、黑麦草产量。2005/2006年度,NPK处理
的饲草总产量在各个处理中最高,达1690.0g/盆,分别比不施氮(PK)、不施磷(NK)、不施钾(NP)增加
700.7%,426.4%和15.9%;2006/2007年度,氮磷钾配施处理的饲草总产量达2091.3g/盆,分别比不施氮、不
施磷、不施钾处理增加1256.9%,384.5%和4.4%。这说明2个年度氮磷钾肥配施措施下饲草增产效果显著,
各养分的增产效果2个年度均是氮>磷>钾。
图1 2005/2006年度饲草鲜草产量
犉犻犵.1 犉狉犲狊犺狔犻犲犾犱狅犳犳狅狉犪犵犲犵狉犪狊狊犻狀狆犲狉犻狅犱狅犳2005犪狀犱2006
图2 2006/2007年度饲草鲜草产量
犉犻犵.2 犉狉犲狊犺狔犻犲犾犱狅犳犳狅狉犪犵犲犵狉犪狊狊犻狀狆犲狉犻狅犱狅犳2006犪狀犱2007
不同小写字母表示犘<0.05水平上差异显著Smalletterdifferencesmeansignificantdifferenceat犘<0.05
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轮作体系中,施氮处理(NPK、NP、NK)饲草产量明显比无氮肥处理(CK、PK)高,而CK、PK处理的饲草产
量基本相当,2个年度分别仅为NPK处理的11.0%,12.5%和8.3%,7.4%,说明氮素是该供试土壤的最大养分
障碍因素。同时还可以看出,NK处理的饲草产量也较低,2个年度分别仅为NPK处理的19.0%和20.6%,说明
磷素也是该供试土壤的养分障碍因素。
2.2 施肥对饲草养分吸收的影响
2.2.1 氮素 各施肥处理的饲草氮素吸收量存在差异(表1)。2005/2006年度,NPK处理的饲草氮素总吸收量
为6.36g/盆,分别比PK、NK、NP处理增加996.6%,367.6%和2.3%。2006/2007年度,NPK处理的氮素总吸
收量4.91g/盆,分别比PK、NK处理增加1483.9%和180.0%(但略低于NP处理),说明氮磷钾肥配施促进饲
草的养分吸收,其中氮、磷肥对饲草氮素吸收的促进作用较大,而钾素作用较小。
还可以看出,2005/2006年度与2006/2007年度中,无氮肥处理(CK、PK)的饲草吸氮量基本相当,明显低于
氮肥处理(NP、NK、NPK),说明土壤氮素的缺乏限制了饲草的氮素吸收,进而影响饲草的产量。
2.2.2 磷素 同氮素吸收一致,不同施肥处理的饲草磷素吸收也存在差异(表2)。2005/2006年度,NPK处理
的饲草磷素(P2O5)吸收量为1.83g/盆,分别比PK、NK、NP处理增加471.9%,916.7%和9.6%。2006/2007年
度,NPK处理的饲草磷素(P2O5)吸收量为2.31g/盆,分别比PK、NK处理增加645.2%和507.9%,与NP处理
的吸磷量相当。
轮作体系下,CK、NK、PK处理的饲草磷素吸收量明显低于NP、NPK处理(表2),说明该供试土壤氮、磷任
何一种元素的缺乏,均影响饲草的磷素吸收。
2.2.3 钾素 在苏丹草-黑麦草轮作体系下,NPK处理的饲草钾素(K2O)吸收量在各个处理中最高(表3),2
个年度的钾素(K2O)总吸收量分别为13.91和7.64g/盆,分别比PK、NK、NP处理增加515.5%,428.9%,
80.9%和843.2%,233.6%,57.5%。
表1 施肥对饲草氮素吸收的影响
犜犪犫犾犲1 犈犳犳犲犮狋狅犳犳犲狉狋犻犾犻狕犪狋犻狅狀狅狀犖狌狆狋犪犽犲犳狅狉犳狅狉犪犵犲犵狉犪狊狊 g/盆Pot
处理
Treatment
2005/2006年度Periodof2005and2006
苏丹草犛.狊狌犱犪狀犲狀狊犲 黑麦草犔.犿狌犾狋犻犳犾狅狉狌犿 合计Total
2006/2007年度Periodof2006and2007
苏丹草犛.狊狌犱犪狀犲狀狊犲 黑麦草犔.犿狌犾狋犻犳犾狅狉狌犿 合计Total
CK 0.47c 0.05b 0.52c 0.28c 0.07b 0.35d
NP 3.55a 2.67a 6.22a 2.72a 2.43a 5.15a
NK 1.24b 0.12b 1.36b 1.63b 0.13b 1.76c
PK 0.53c 0.05b 0.58c 0.24c 0.07b 0.31d
NPK 3.59a 2.77a 6.36a 2.63a 2.28a 4.91b
注:同列不同小写字母表示犘<0.05水平上差异显著,下同。
Note:Smalletterdifferencesinthesamecolumnmeansignificantdifferenceat犘<0.05,thesamebelow.
表2 施肥对饲草磷素(犘2犗5)吸收的影响
犜犪犫犾犲2 犈犳犳犲犮狋狅犳犳犲狉狋犻犾犻狕犪狋犻狅狀狅狀犘2犗5狌狆狋犪犽犲犳狅狉犳狅狉犪犵犲犵狉犪狊狊 g/盆Pot
处理
Treatment
2005/2006年度Periodof2005and2006
苏丹草犛.狊狌犱犪狀犲狀狊犲 黑麦草犔.犿狌犾狋犻犳犾狅狉狌犿 合计Total
2006/2007年度Periodof2006and2007
苏丹草犛.狊狌犱犪狀犲狀狊犲 黑麦草犔.犿狌犾狋犻犳犾狅狉狌犿 合计Total
CK 0.16d 0.02b 0.18d 0.18c 0.05c 0.23b
NP 0.82b 0.85a 1.67b 1.12a 1.28a 2.40a
NK 0.16d 0.02b 0.18d 0.36b 0.02c 0.38b
PK 0.27c 0.05b 0.32c 0.24c 0.07c 0.31b
NPK 0.94a 0.89a 1.83a 1.15a 1.16b 2.31a
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表3 施肥对饲草钾素(犓2犗)吸收的影响
犜犪犫犾犲3 犈犳犳犲犮狋狅犳犳犲狉狋犻犾犻狕犪狋犻狅狀狅狀犓2犗狌狆狋犪犽犲犳狅狉犳狅狉犪犵犲犵狉犪狊狊 g/盆Pot
处理
Treatment
2005/2006年度Periodof2005and2006
苏丹草犛.狊狌犱犪狀犲狀狊犲 黑麦草犔.犿狌犾狋犻犳犾狅狉狌犿 合计Total
2006/2007年度Periodof2006and2007
苏丹草犛.狊狌犱犪狀犲狀狊犲 黑麦草犔.犿狌犾狋犻犳犾狅狉狌犿 合计Total
CK 1.46d 0.24c 1.70d 0.59d 0.19c 0.78d
NP 3.89b 3.80b 7.69b 1.67c 3.18b 4.85b
NK 2.41c 0.22c 2.63c 2.16b 0.13c 2.29c
PK 2.06cd 0.20c 2.26cd 0.63d 0.18c 0.81d
NPK 7.03a 6.88a 13.91a 2.89a 4.75a 7.64a
轮作制度下,CK、PK处理的饲草钾素吸收量相当,均低于氮肥处理(NP、NK、NPK),2个年度分别仅为
NPK处理的12.2%,16.2%和10.2%,10.6%,说明氮肥明显促进饲草的钾素吸收。
2.2.4 氮、磷、钾养分吸收比例 2005/2006年度,CK和NPK处理的苏丹草养分吸收比例(N∶P2O5∶K2O)分
别为1∶0.34∶3.11和1∶0.26∶1.92(表1~3),黑麦草的养分吸收比例(N∶P2O5∶K2O)分别为1∶0.40∶
4.80和1∶0.32∶2.48。2006/2007年度,CK和NPK处理的苏丹草养分吸收比例(N∶P2O5∶K2O)分别为1∶
0.64∶2.11和1∶0.44∶1.10,黑麦草的养分吸收比例(N∶P2O5∶K2O)分别为1∶0.71∶2.71和1∶0.51∶
2.08。这一结果说明不同种类的饲草对养分吸收的比例不同,其中相对于氮肥,黑麦草对磷、钾的需求比例明显
比苏丹草大;同时还显示不同的施肥处理及不同的年度饲草对养分吸收的比例不是一成不变的,而是随着环境条
件及施肥措施而改变。
2.3 肥料利用率
2个年度的氮、磷、钾肥利用率分别为59.4%,33.9%,96.0%和47.4%,39.8%,43.1%(表4),累积利用率
分别为53.4%,36.8%,69.5%,说明苏丹草-黑麦草轮作体系下肥料利用率高于一般农田作物体系[10]。
表4 轮作体系下氮磷钾肥利用率
犜犪犫犾犲4 犉犲狉狋犻犾犻狕犲狉犖,犘犪狀犱犓狌狋犻犾犻狕犻狀犵犲犳犳犻犮犻犲狀犮狔犻狀狋犺犲狉狅狋犪狋犻狅狀狊狔狊狋犲犿 %
元素
Element
2005/2006年度Periodof2005and2006
苏丹草犛.狊狌犱犪狀犲狀狊犲 黑麦草犔.犿狌犾狋犻犳犾狅狉狌犿 合计Total
2006/2007年度Periodof2006and2007
苏丹草犛.狊狌犱犪狀犲狀狊犲 黑麦草犔.犿狌犾狋犻犳犾狅狉狌犿 合计Total
氮N 56.7 62.9 59.4 44.4 51.3 47.4
磷P 28.7 40.4 33.9 29.4 52.7 39.8
钾K 87.4 106.6 96.0 33.7 54.7 43.1
3 讨论
土壤氮、磷养分含量与气候因子关系密切,尤其温度的影响最大,一定范围内土壤氮、磷的有效含量随着温度
的升高而增加[11~13]。试验条件下,苏丹草是一种夏季型牧草,黑麦草是一种越冬型牧草,2个牧草季间温度的差
异造成试验期CK(不施肥)、PK(缺氮)、NK(缺磷)处理的土壤氮、磷有效含量的变化。与苏丹草试验期相比,黑
麦草试验期较低的气温引起土壤有效养分含量相对下降,不利于牧草的养分吸收。在苏丹草-黑麦草轮作体系
中,苏丹草是一种C4 作物,生长优势高于C3 作物黑麦草[14,15],且前期苏丹草对养分的耗竭进一步限制了后期黑
麦草的正常生长,因此试验期CK、PK、NK处理的黑麦草产量远低于同处理的苏丹草产量。
当前,我国化肥施用的当季利用率较低,氮肥为30%~35%,磷肥为10%~20%,钾肥为30%~50%,因此
合理均衡施用肥料,提高肥料利用效率,有利于提高作物产量、改善农业环境以及维持农业可持续发展[10,16~20]。
试验条件下,NPK处理中苏丹草、黑麦草2个年度的产量在各个处理中均最高,且氮、磷、钾肥利用率2个年度分
别为59.4%,33.9%,96.0%和47.4%,39.8%,43.1%,说明氮磷钾肥配合施用可以增加苏丹草-黑麦草轮作制
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中饲草的产量和提高肥料利用效率,氮磷钾肥配施促进饲草的养分吸收,有利于减少养分在土壤中过量积累及过
量施肥(尤其是氮肥)对环境产生的威胁。还可以看到,苏丹草-黑麦草轮作制度中,2005/2006年度黑麦草钾肥
利用率达到106.6%(差减法计算而得),说明黑麦草试验期施用的钾肥不能满足牧草正常生长需求,前茬未被利
用的钾肥或土壤钾库钾素也发挥了作用。牧草正常生长条件下(氮磷钾配施处理),2005/2006年度与2006/2007
年度的牧草养分吸收比例(N∶P2O5∶K2O)分别为1∶0.29∶2.19和1∶0.47∶1.56,而试验设计的N、P2O5、
K2O施用比例为1∶0.50∶0.67,这也说明2种饲草对钾素的需求比较大,当前施肥条件下应注意土壤钾素的补
充,科学施用钾肥,维持土壤钾库的平衡。
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961第18卷第3期 草业学报2009年
犈犳犳犲犮狋狅犳犳犲狉狋犻犾犻狕犪狋犻狅狀狅狀狋犺犲犵狉犪狊狊狔犻犲犾犱,狑犪狋犲狉狌狋犻犾犻狕犻狀犵犪狀犱狀狌狋狉犻狋犻狅狀
狌狆狋犪犽犲狅犳犛狌犱犪狀犵狉犪狊狊犪狀犱犚狔犲犵狉犪狊狊狉狅狋犪狋犻狅狀狉犲犵犻犿犲
LIWenxi,LUJianwei,YANGJuan
(ColegeofResourcesandEnvironment,HuazhongAgriculturalUniversity,Wuhan430070,China)
犃犫狊狋狉犪犮狋:Theeffectofdifferentfertilizationstrategiesonthegrassyield,waterutilizingandnutritionuptake
ofaSudangrassandRyegrassrotationregimewasstudiedinatwoyearpotexperiment.ApplicationofNPK
combinationsimprovedtheyieldofSudangrassandRyegrass,andtotalyieldforthetwoseasonsof2005and
2006was1690.0g/pot,whichwas700.7%,426.4%,and15.9%higherthanthatofthePK,NK,NPtreat
mentsrespectively.In2006and2007,totalyieldofthetwoseasonswas2091.3g/pot,whichwas1260%,
384.5%and4.4%higherthanthatofthePK,NK,NPtreatmentrespectively.TheNPKcombinationpromo
tednutrientuptakeofN,P2O5,K2Obytheforagegrassesof6.36,1.83,13.91g/potin2005and2006re
spectively,andof4.91,2.31,7.64g/potin2006and2007.Similarly,fertilizerutilizationefficienciesofN,
P,Kwere59.4%,33.9%,96.0%inthefirstrotationand47.4%,39.8%,43.1%inthesecondrotationgiv
inganaveragefertilizerutilizingefficiencyof53.4%,36.8%,69.5%.
犓犲狔狑狅狉犱狊:SudangrassandRyegrassrotation;NPKfertilizer;nutritionuptake;fertilizerutilizingefficiency
071 ACTAPRATACULTURAESINICA(2009) Vol.18,No.3