全 文 ：第21卷 第4期
Vol.21 No.4
草 地 学 报
ACTA AGRESTIA SINICA
2013年 7月
July 2013
doi:10.11733/j.issn.1007-0435.2013.04.012
供氮水平对不同紫花苜蓿产量及品质的影响
刘晓静1,刘艳楠1,蒯佳林2,齐敏兴1,张晓磊1
(1.草业生态系统教育部重点实验室(甘肃农业大学)甘肃农业大学草业学院 甘肃省草业工程实验室
中-美草地畜牧业可持续发展研究中心,甘肃 兰州 730070;2.甘肃省农业科学院,甘肃 兰州 730070)
摘要:在甘肃兰州秦王川地区以甘农3号(Medicagosativa‘GannongNo.3’)和陇东苜蓿(M.sativa‘Longdong’)
为材料,设置3个供氮水平处理N0(0),N1(51.75kg·hm-2)和N2(103.50kg·hm-2),对其产量、株高及营养品
质进行测定,以探讨供氮对紫花苜蓿的综合影响。结果表明:供氮对紫花苜蓿综合影响明显,供氮能显著提高其产
量,且产量随供氮水平的增加而增加,在 N2水平下紫花苜蓿总产量最高,甘农3号的最高鲜草产量为51005
kg·hm-2、干草产量为14856kg·hm-2,陇东苜蓿鲜草产量为35486kg·hm-2,干草产量为11217kg·hm-2,甘
农3号明显优于陇东苜蓿;供氮还显著提高2个品种的株高,株高与产量变化趋势一致,甘农3号表现更佳;供氮
也改善了紫花苜蓿营养品质,显著降低2个品种酸性洗涤纤维、中性洗涤纤维和粗灰分的含量,提高其粗蛋白和粗
脂肪的含量。因此,从产量和营养品质综合考虑,该地区最佳施氮量为103.50kg·hm-2。
关键词:紫花苜蓿;氮;产量;品质
中图分类号:S143.1;S541.9 文献标识码:A 文章编号:1007-0435(2013)04-0702-06
EffectsofDifferentNLevelsonProductivityandQualityofAlfalfaVarieties
LIUXiao-jing1,LIUYan-nan1,KUAIJia-lin2,QIMin-xing1,ZHANGXiao-lei1
(1.KeyLaboratoryofGrasslandEcosystem,MinistryofEducation/ColegeofPrataculturalScience,GansuAgriculturalUniversity
/PrataculturalEngineeringLaboratoryofGansuProvince/Sino-U.S.CentersforGrazinglandEcosystemSustainability,Lanzhou,
GansuProvince730070,China;2.GansuAcademyofAgriculturalSciences,Lanzhou,GansuProvince730070,China)
Abstract:InordertounderstandthecomprehensiveinfluenceofNsupplyonalfalfa,theeffectsofthreeN
levels(N0(0),N1(51.75kg·hm-2),N2(103.50kg·hm-2))ontheproductivity,heightandquality
ofMedicagosativa ‘GannongNo.3’andM.sativa‘Longdong’werestudiedintheQinwangchuanof
GansuProvincebyrandomizedblockdesign.Resultsshowedthatcomprehensiveinfluencewasobviousun-
derNsupply,andproductivityincreasedalongwithNfertilizerincreased.Theproductivityofalfalfas
reachedthehighestunderN2(103.50kg·hm-2)levelandGannongNo.3wasobviouslybetterthan
Longdong.ThehighestfreshbiomassanddrybiomassofGannongNo.3were51005kg·hm-2and14856
kg·hm-2,Longdongwere35486kg·hm-2and11217kg·hm-2.Nsupplyalsosignificantlyincreased
theheightofbothalfalfavarieties.Thechange-trendforheightwasconsistentwiththatofproductivity,
andGannongNo.3didbetterthanLongdong.Inaddition,Nsupplycouldimprovethenutrientqualityof
alfalfa,significantlyreduceADF,NDFandashcontentsandincreasecrudeproteinandetherextractcon-
tents.ThebestNapplicationratewas103.50kg·hm-2.
Keywords:Alfalfa;N;Biomass;Quality
紫花苜蓿(MedicagosativaL.)为豆科苜蓿属
多年生草本植物,富含蛋白质、维生素等多种营养物
质,是世界上栽培面积最广的主要牧草,被誉为“牧
草之王”[1]。全世界种植面积3300万hm2,我国现
有种植面积200多万hm2,居世界第六位,由于紫花
苜蓿卓越的营养品质,对其的需求仍在增长,种植面
积将进一步扩大[2]。紫花苜蓿氮利用方式具有独特
性,它可以利用根瘤固定大气中的氮供自身需要,所
收稿日期:2013-01-18;修回日期:2013-03-22
基金项目:草业生态系统教育部重点实验室(甘肃农业大学)开放课题(CYZS-2011012);甘肃省财政厅项目“外源氮素供应对紫花苜蓿产
量和品质形成影响研究”;甘肃省自然基金项目(1010RJZA157)资助
作者简介:刘晓静(1968-),女,甘肃酒泉人,博士,教授,主要从事草坪与牧草营养生理研究,E-mail:liuxj@gsau.edu.cn
第4期 刘晓静等:供氮水平对不同紫花苜蓿产量及品质的影响
以有些人长期以来认为苜蓿不需要施氮肥。但越来
越多的研究表明,连续种植苜蓿也会大量消耗土壤
氮素[3],氮肥施用对苜蓿草地具有积极影响[4-5],并
且氮肥对苜蓿有一定的增产效果[6-8]。还有研究表
明施用氮肥可使苜蓿体内氮素含量发生改变,并可
改变紫花苜蓿某些营养品质。施氮对紫花苜蓿品质
综合影响方面的研究报道较少。
蛋白质、酸性洗涤纤维及中性洗涤纤维的含量
是评价紫花苜蓿品质的重要指标,与紫花苜蓿体内
氮含量有着极为密切的关系,通过合理施用氮肥以
提高其品质是牧草生产中急待解决的问题之
一[9-11]。本试验采用甘农3号(M.sativa‘Gannong
No.3’)和陇东苜蓿(M.sativa‘Longdong’)这2个
西北地区种植较普遍、适宜当地气候条件且生产性
能较优的品种为材料,探索氮肥的合理用量,旨在研
究氮肥对紫花苜蓿产量和品质的综合影响,为其优
质高产提供依据。
1 材料与方法
1.1 试验地自然概况
试验于2011年在甘肃省兰州市秦王川进行,该
区年平均降水量285mm,年平均蒸发量1888mm,
年平均气温5.9℃,无霜期121d。地势平坦,土壤
理化性质如表1所示。试验田采用常规灌溉。
表1 试验地土壤基础养分状况
Table1 Initialfertilityofexperimentalsoil
土层深度
Soildepth
/cm
有机质
Organicmatter
/g·kg-1
碱解氮
Availablenitrogen
/mg·kg-1
速效钾
Availablepotassium
/mg·kg-1
速效磷
Availablephosphorus
/mg·kg-1
pH
0~20 10.71 40.28 120.92 21.71 8.43
20~40 6.89 24.60 142.55 18.02 8.59
40~60 4.93 17.47 175.31 2.91 8.70
1.2 试验材料
供试紫花苜蓿品种为甘农3号和陇东苜蓿,均
由甘肃农业大学草业学院提供;施用化肥为兰州化
学工业公司生产的尿素CO(NH2)2(N≥46%)和金
昌奔马复合肥有限责任公司生产的过磷酸钙
Ca(H2PO4)2(P2O5≥12%)。
1.3 试验设计
2个紫花苜蓿品种于2010年5月4日播种,条
播,磷肥作底肥每小区施P2O5105kg·hm-2(过磷
酸钙875.00kg·hm-2),常规管理。2011年返青
期进行田间试验。采用完全随机区组设计,设 N0
(0)、N1(51.75kg·hm-2)、N2(103.50kg·hm-2)
3个供氮水平,3次重复。N0为不施尿素,N1为施尿
素112.50kg·hm-2,N2为施尿素225.00kg·hm-2。
肥料于6月初苜蓿初花期刈割后,采取撒播方式施
入对应小区,灌水。苜蓿在6月初、7月底和9月底
分别刈割3次。小区面积16m2(4m×4m),共18
个小区,小区间隔0.5m。
1.3 测定项目及方法
株高(绝对高度):每次苜蓿刈割前每小区采用
随机取样法选择测定植株,每株自地面量至生长
点[12-13],每个小区测定30株。
产量:各处理每次留茬5cm刈割后[14],测小区
鲜草产量。同时,分别取样约500g自然风干恒重,
计算鲜干比,并折算干草产量,年草产量为每次刈割
产量之和。
干物质产量:105℃干燥法[11,15]测定。
自然风干恒重的草样用不锈钢粉碎机粉碎,过
1mm筛,从粉碎后混合均匀的植株样中取3个样
品,平行测定各项指标。苜蓿中粗蛋白含量测定采
用凯氏定氮法;粗脂肪含量测定采用索氏浸提法;酸
性洗涤纤维和中性洗涤纤维含量测定采用VanSo-
est的方法;粗灰分含量测定采用干灰化法[16]。
1.4 数据处理
利用Excel2003和SPSS16.0软件进行数据
处理分析,采用新复极差法(Duncan)对数据进行差
异显著性分析。
2 结果与分析
2.1 不同供氮水平对苜蓿产量的影响
初花期刈割后进行施肥处理,甘农3号和陇东
苜蓿鲜、干草产量如表2所示。甘农3号产量高于
陇东苜蓿,二者之间差异极显著(sig鲜草=0.000<
307
草 地 学 报 第21卷
0.01,sig干草=0.002<0.01)。说明在研究地区的
环境条件下,甘农3号生产性能明显优于陇东苜蓿。
氮肥能显著提高2个紫花苜蓿品种的鲜、干草
产量,而且施氮量越高,苜蓿的鲜、干草产量也越高。
从鲜草总产量看,甘农3号和陇东苜蓿施氮肥的产
量极显著高于不施氮肥(P<0.01),N1与 N2处理
间也差异极显著(P<0.01),施氮与不施氮相比甘
农3号和陇东苜蓿增幅分别为8.35%~15.41%和
8.09%~16.96%。从干草总产量看,甘农3号施氮
肥的产量极显著高于不施氮肥(P<0.01),N1与
N2处理间差异显著(P<0.05);陇东苜蓿N2处理
的产量极显著高于N0处理的(P<0.01),N1处理
的产量显著高于N0(P<0.05),N1与N2处理的产
量差异显著(P<0.05),施氮与不施氮相比甘农3
号和陇东苜蓿增幅分别为9.53%~16.43%和
9.75%~17.20%。在本试验施氮量范围内,N2水
平下甘农3号和陇东苜蓿总产量最高,鲜草产量分
别为51005和35486kg·hm-2,干草产量分别为
14856和11217kg·hm-2(表2)。
2.2 不同供氮水平对苜蓿植株高度的影响
植株高度是反映苜蓿生长状况和决定产量的重
要指标之一[17],甘农3号株高高于陇东苜蓿(图1),
二者之间存在极显著差异(sig株高=0.000<0.01),
说明在研究地区,甘农3号生长能力较强,产量潜力
优于陇东苜蓿。氮肥对2个紫花苜蓿品种的株高具
有显著的促进作用,且施用量愈大对株高的影响也
愈大(图1)。第2茬和第3茬刈割时,2个紫花苜蓿
品种N1和N2处理的株高均极显著高于N0(P<
0.01),但由于研究地区气候、温度等条件影响,第3
茬陇东苜蓿无法正常生长,株高大约35cm左右,对
总产量贡献略小。
图1 供氮对苜蓿植株高度的影响
Fig.1 Effectofnitrogenontheplantheightofalfalfa
2.3 对粗蛋白含量的影响
甘农3号和陇东苜蓿粗蛋白含量如表3所示。
甘农3号粗蛋白含量略高于陇东苜蓿,二者之间差
异不显著(sig粗蛋白=0.056>0.05)。随着施氮量的
提高苜蓿的粗蛋白含量逐步提高,且N0,N1和N2
间差异极显著(P<0.01)(表3)。与不施氮处理N0
相比,甘农3号第2茬粗蛋白含量在N1和N2处理
下分别增加1.15%和1.79%,第3茬分别增加
0.92%和1.64%;陇东苜蓿第2茬粗蛋白含量在
N1和N2处理下分别增加1.78%和2.66%,第3
茬分别增加2.41%和3.29%。
2.4 对酸性洗涤纤维及中性洗涤纤维含量的影响
甘农3号和陇东苜蓿酸性洗涤纤维和中性洗涤
纤维含量如表3所示。甘农3号酸性洗涤纤维和中
性洗涤纤维含量高于陇东苜蓿,二者之间存在极显
著差异(sig酸性 =0.000<0.01,sig中性 =0.011<
0.01)。施氮可使2个紫花苜蓿品种酸性洗涤纤维
含量降低,甘农3号第2茬和第3茬N1和N2处理
的极显著低于N0的(P<0.01);陇东苜蓿在各施氮
处理间差异不显著,但随施氮量的增加苜蓿酸性洗
涤纤维含量略有降低。施氮可使2个苜蓿品种中性
洗涤纤维含量降低,且随氮素的增加在2个品种间
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第4期 刘晓静等:供氮水平对不同紫花苜蓿产量及品质的影响 507
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0
.1
5a
A
37
.6
3
35
.6
2
±
0
.2
6a
A
36
.4
5
±
0
.2
1a
A
30
28
38
24
±
18
bB
20
41
±
10
bB
N1
17
.2
9
19
.7
0
±
0
.1
9b
B
19
.9
3
±
0
.1
0b
B
27
.6
2
25
.9
8
±
0
.3
1a
A
28
.7
8
±
0
.3
8a
A
37
.6
3
34
.3
1
±
0
.4
1a
A
35
.3
2
±
0
.4
5b
A
30
28
42
92
±
49
aA
B
24
37
±
36
aA
B
N2
17
.2
9
20
.5
8
±
0
.1
0a
A
20
.6
3
±
0
.0
7a
A
27
.6
2
25
.4
8
±
0
.1
7a
A
27
.1
5
±
0
.2
2a
A
37
.6
3
35
.0
6
±
0
.1
3a
A
35
.8
8
±
0
.3
6a
bA
30
28
46
46
±
7a
A
27
35
±
29
aA
草 地 学 报 第21卷
都呈现先降低后升高的趋势,甘农3号和陇东苜蓿
在N1水平下中性洗涤纤维含量最低。
2.5 对干物质产量的影响
第1茬草未进行施肥处理,甘农3号和陇东苜
干物质产量如表3所示。甘农3号产量高于陇东苜
蓿,二者之间存在极显著差异(sig干物质 =0.003<
0.01)。甘农3号和陇东苜蓿第2茬和第3茬干物
质产量在N2水平下极显著高于N0的(P<0.01),
N1处理的显著高于N0的(P<0.05)。
2.6 对粗灰分及粗脂肪含量的影响
第1茬草未进行施肥处理,甘农3号和陇东苜
蓿粗灰分和粗脂肪含量如表4所示。甘农3号粗
灰分和粗脂肪含量略高于陇东苜蓿,二者之间差
异不显著(sig粗灰分=0.147>0.05,sig粗脂肪=0.053
>0.05)。2个紫花苜蓿品种N1和N2处理下第2
茬粗灰分含量极显著低于 N0(P<0.01),甘农3
号第3茬在 N0,N1,N2处理间差异不显著,陇东
苜蓿第3茬 N2处理的极显著低于 N0处理的(P
<0.01),N1与 N0处理间差异不显著,可见施氮
能降低紫花苜蓿粗灰分含量。与不施氮处理 N0
相比,2个苜蓿品种在 N2处理下第2茬粗脂肪含
量极显著高于N0处理(P<0.01),但N1与N0处
理差异不显著,其余各茬在 N0,N1,N2处理间也
差异不显著。
表4 供氮对粗灰分及粗脂肪含量的影响
Table4 Effectsofnitrogenonashandetherextractcontents
品种
Varieties
N水平
LevelofN
粗灰分含量Ash/% 粗脂肪含量EE/%
第1茬
Firstcutting
第2茬
Secondcutting
第3茬
Thirdcutting
第1茬
Firstcutting
第2茬
Secondcutting
第3茬
Thirdcutting
甘农3号
Gannong
No.3
N0 10.31 11.00±0.12aA 10.19±0.11aA 1.53 2.88±0.06bB 1.96±0.04aA
N1 10.31 10.55±0.06cB 10.00±0.07aA 1.53 2.97±0.01bAB 1.95±0.08aA
N2 10.31 10.71±0.12bB 9.96±0.13aA 1.53 3.17±0.03aA 2.10±0.02aA
陇东苜蓿
Longdong
N0 9.84 11.24±0.10aA 10.33±0.18aA 1.29 2.85±0.04bB 2.09±0.02aA
N1 9.84 10.90±0.04bB 9.91±0.08abAB 1.29 2.95±0.08bB 2.16±0.01aA
N2 9.84 10.80±0.07bB 9.53±0.14bB 1.29 3.49±0.02aA 2.13±0.04aA
3 讨论与结论
3.1 施氮对产量和株高的影响
施氮可以增加苜蓿叶片数并增大叶面积[17-18],从
而有助于提高其光合速率,积累更多的光合产物[17]。
刘晓静等[19]的研究表明,适当的氮素浓度可以促进
紫花苜蓿结瘤固氮,NH+4-N使根系明显变短、加粗,
促进侧根的形成,从而增强紫花苜蓿营养吸收,促进
紫花苜蓿生物量。紫花苜蓿等豆科植物施用适量的
“起爆氮”,能显著促进植物的前期生长[20-21]。Cher-
ney等[22]指出,苜蓿枝条的高度、单株重量和枝条数
随NH4NO3施用量的增加而增加。
本试验土壤含氮量和有机质含量较低,施氮肥大
幅度提高了紫花苜蓿产量,2种苜蓿N2处理(103.50
kg·hm-2)的产量均高于N1处理(51.75kg·hm-2),
说明一定施磷基础上,一定施氮水平范围内苜蓿产
量随供氮水平的增加而增加,这与刘贵河等[2]对美
国金皇后紫花苜蓿、胡华锋等[10]对三得利紫花苜蓿
的研究结论一致。另外,在研究地区,以年鲜、干草
绝对产量来看,各供氮水平下甘农3号均高于陇东
苜蓿;以年产量增幅来看,鲜草产量增幅N1水平下
(51.75kg·hm-2)甘农3号高于陇东苜蓿,N2水平下
(103.50kg·hm-2)陇东苜蓿高于甘农3号,各供氮水
平下干草产量增幅均为陇东苜蓿高于甘农3号,所以
甘农3号更适宜种植于该地区,陇东苜蓿在该地区对
肥料更敏感。
株高是反映苜蓿生长发育状况和产量潜力的重
要指标之一[17,23],施氮对株高影响显著[23-24],增施
氮肥能增加苜蓿植株的生长高度,且随供氮水平的
增加而增加,在本试验中株高与产量变化趋势一致,
都为N2(103.50kg·hm-2)>N1(51.75kg·hm-2)>
N0(0),说明施氮能显著增加甘农3号和陇东苜蓿的
植株高度,从而增加紫花苜蓿产量。张杰[25]通过对
阿尔岗金紫花苜蓿生长特性的影响研究,也证实了
供氮可以促进紫花苜蓿植株高度。本试验中甘农3
号较陇东苜蓿植株要高,说明在研究区的环境条件
下,甘农3号生产性能优良,品种优势明显。
3.2 施氮对粗蛋白、酸性洗涤纤维及中性洗涤纤维
含量的影响
饲草粗蛋白、中性洗涤纤维(NDF)等含量是反
映饲草营养价值的重要指标[26],直接关系到饲草品
质的优劣[27]。在本试验中无氮处理紫花苜蓿的粗
607
第4期 刘晓静等:供氮水平对不同紫花苜蓿产量及品质的影响
蛋白含量最低,可能由于其他处理有外源氮供给,这
些氮素一部分用于满足自身需要,另一部分则在体
内累积形成蛋白质,而本试验土壤含氮量较低,无氮
处理下紫花苜蓿仅靠根瘤固定的氮素供给自身生长
对氮素的需求,体内蛋白合成较少,因此表现出施氮
极显著增加了其粗蛋白含量。宋海星等[28]的研究
证实了氮肥可增加大豆(Glycinemax)幼茎段全氮
含量,改善植株体内蛋白营养状况。酸性洗涤纤维
(ADF)是植物细胞壁组成中最难消化的部分,其含
量影响家畜对牧草的消化率,与养分消化率成负相
关[29],是评价饲料质量的重要指标[30],ADF 与
NDF含量直接关系到RFV(相对饲喂价值,是指某
种牧草可消化干物质的采食量,通常与蛋白质含量
同时使用以确定牧草质量,是美国广泛使用的粗饲
料质量评定指数),ADF和NDF含量越低,RFV越
高,牧草可消化干物质的采食量越高。在美国紫花
苜蓿ADF含量对其价格有显著影响,其含量越低,
质量越高,价格也就越高[31],本试验结果表明,施氮
不仅能极显著提高2种苜蓿粗蛋白含量,且随施氮
量的增加而增加,还能有效降低紫花苜蓿 ADF和
NDF含量。综合施氮对紫花苜蓿粗蛋白、ADF与
NDF的影响,最佳施氮量为103.50kg·hm-2。
3.3 施氮对干物质、粗灰分及粗脂肪含量的影响
施氮可以增大苜蓿叶面积,而叶面积的大小决
定植物进行光合作用能力的强弱,所以施氮直接影
响植物干物质的生产能力[18]。本试验施氮能极显
著提高2种苜蓿干物质产量,与谢勇等[11]在坝上地
区对紫花苜蓿氮、磷、钾肥料效应的研究结论相同,
李丽等[6]也认为施氮可显著提高干物质及氮素积累
量。能提高粗脂肪含量,且随施氮量的增加而增加,
胡华锋等[10]在氮磷钾肥配施对黄河滩区紫花苜蓿
产量和品质的影响研究中也证明了这一点。可以降
低粗灰分含量,其他相关研究也得出相同结论[32]。
综上所述,从施氮对紫花苜蓿产量和品质的综
合影响来看,施氮量为103.50kg·hm-2时可有效
提高紫花苜蓿产量并改善其品质。
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(责任编辑 李美娟)
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