寒地黑土区春季施肥期对紫花苜蓿生产性能及营养品质的影响

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肖知新, 王洋, 刘国富, 巩皓, 李丹丹, 巩林, 白珍建, 崔国文^,东北农业大学动物科学技术学院,哈尔滨 150030

Effects of Fertilizing Time in Early Spring on Alfalfa (Medicago sativa) Production Performance and Nutritional Quality in Mollisol Area in Cold Region

XIAO ZhiXin, WANG Yang, LIU GuoFu, GONG Hao, LI DanDan, GONG Lin, BAI ZhenJian, CUI GuoWen^,College of Animal Science and Technology, Northeast Agricultural University, Harbin 150030

通讯作者: 崔国文,E-mail: cgw603@163.com

责任编辑: 林鉴非
收稿日期:2019-09-2接受日期:2020-02-19网络出版日期:2020-07-01

基金资助:

国家重点研发计划项目.2016YFC0500600

Received:2019-09-2Accepted:2020-02-19Online:2020-07-01
作者简介 About authors
肖知新,E-mail: x181774421@163.com。

摘要
【背景】 在我国东北寒地黑土区退化草甸人工种植紫花苜蓿,是植被快速恢复和土壤修复的有效手段,而合理施肥是提高苜蓿产草量和品质的有效措施。为了减少施肥过程中机械对土壤和苜蓿植株的碾压破坏,一般宜在早春苜蓿返青前后一次性进行土壤施肥。东北寒地黑土区紫花苜蓿返青期为4月下旬至5月上旬,在农业生产中也常在此时期进行施肥。但是并无研究讨论早春不同时期施肥对紫花苜蓿是否存在影响。【目的】 通过研究早春不同时期施肥对紫花苜蓿生产性能及营养品质的影响,进而确定早春紫花苜蓿最佳施肥时期,为寒地黑土区种植紫花苜蓿修复退化草甸提供技术指导。【方法】 试验以种植第二年苜蓿为试验材料,施肥种类为自主研制苜蓿专用肥（专利号:201810193040.0）,其氮、磷、钾含量分别为14.2%、10.86%、10.47%,设置施肥量为525 kg·hm^-2,以施肥时间为处理,处理时间相隔5d,全年收割3茬,观测早春不同时期施肥对紫花苜蓿生产性能及营养品质的影响。【结果】 各个时期施肥均可显著促进各茬次苜蓿的生长,其中早期施肥有提高第一茬株高和全年平均株高趋势,晚期施肥有提高第二茬和第三茬株高趋势,但差异均不显著。各个时期施肥均可显著提高各茬次苜蓿干草产量。施肥可显著提高苜蓿各茬次及全年平均粗蛋白质含量;早期施肥提高第一茬苜蓿粗蛋白质含量,但不同施肥时期对全年平均粗蛋白含量影响不显著。与不施肥相比,不同时期施肥均可显著降低苜蓿各茬次NDF和ADF含量;早期施肥可以显著降低第一茬苜蓿NDF和ADF,较晚施肥较早春施肥对第二茬苜蓿NDF和ADF的降低更为明显;施肥时期对第三茬苜蓿NDF和ADF含量影响不显著。从全年考虑,4月20日（T1）的纤维素含量最低,与4月25日（T2）差异较小,与其他施肥处理组差异明显。【结论】 经综合分析,在寒地黑土区,种植第二年以后的紫花苜蓿,如果每年只进行一次性土壤施肥,以4月25日前后施肥可获得较好的全年干草产量和营养品质。
关键词： 紫花苜蓿;施肥时期;生产性能;营养品质

Abstract

【Background】 Planting of alfalfa in degraded meadow in cold mollisol area of Northeast China is an effective method for rapid vegetation restoration.Reasonable fertilization is an effective measure to improve the yield and quality of alfalfa. In order to reduce the rolling damage of soil and alfalfa plants by machinery in the process of fertilizing. It is generally advisable to fertilize the soil at one time before and after alfalfa plants have returned to green in spring. The turning green period of alfalfa in the mollisol area of Northeast China is from late April to early May, and in this time, fertilizer is often applied. However, there has been few studies on the effect of fertilizer on alfalfa at different time of early spring. 【Objective】 The purpose of this experiment was to study the effects of fertilizer application in different periods of early spring on the performance and nutritional quality of alfalfa, and to determine the best fertilizing period for alfalfa in early spring. In order to provide technical guidance for the restoration of degraded meadow by planting alfalfa in the mollisol area of cold region. 【Method】 Alfalfa in its second years after was used as the experimental material, and the type of fertilizer was self-developed special fertilizer for alfalfa (patent number: 201810193040.0). And the contents of N, P, K is 14.20%, 10.86%, 10.47%. A period of fertilizer was set up every 5 days from April 20 to May 15, and the amount of fertilizer was fixed at 525 mm. The alfalfa was mowed three times every year. The effects of fertilizer on the production performance and nutritional quality of alfalfa in different periods of early spring were investigated. 【Result】 Fertilizer as all time could significantly promote the growth at all cuts, among which earlier fertilizer trend to increase the plant height of the first cut and the average plant height over the whole year, and the late fertilizer trended to increase the plant height of the second and third cut, but the difference was not significant. Early fertilizer could significantly increase the hay yield of each cut, and the early application trend of increase the hay yield of the first cut while decrease the hay yield of the second and third cuts. The effect of different fertilizing time on the average hay yield in the whole year was not significant. The average crude protein content of each harvest and that of the whole year was significantly increased by fertilizer. But the effect of different fertilizing time periods on the annual average crude protein content was not significant. Compared with no fertilizer, the contents of NDF and ADF in all treatments were significantly decreased. Fertilizing early could reduce the contents of NDF and ADF significantly, in the first crop of alfalfa , and the decrease of the contents of NDF and ADF in the second crop was more obvious in the early spring than in the early spring. The difference between the contents of NDF and ADF in the third harvest was not significant. In the whole year, the contents of fiber in April 20 treatment was the lowest. The treatment of April 25 had little difference with the treatment of April 20. And difference between two treatments of April 20 and April 25 and treatments of others is significant. 【Conclusion】 Through the comprehensive analysis, in the mollisol area, the alfalfa which has been planted 2 years fertilizer near April 25 has great nutrition quality and annual output, when fertilizer was carried out once a year.

Keywords：alfalfa;fertilizing time;production performance;nutritional quality

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本文引用格式
肖知新, 王洋, 刘国富, 巩皓, 李丹丹, 巩林, 白珍建, 崔国文. 寒地黑土区春季施肥期对紫花苜蓿生产性能及营养品质的影响[J]. 中国农业科学, 2020, 53(13): 2668-2677 doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2020.13.015
XIAO ZhiXin, WANG Yang, LIU GuoFu, GONG Hao, LI DanDan, GONG Lin, BAI ZhenJian, CUI GuoWen. Effects of Fertilizing Time in Early Spring on Alfalfa (Medicago sativa) Production Performance and Nutritional Quality in Mollisol Area in Cold Region[J]. Scientia Acricultura Sinica, 2020, 53(13): 2668-2677 doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2020.13.015

0 引言

【研究意义】东北黑土资源异常珍贵,其自然肥力高且富含有机质,是最适宜农耕的土地,因而东北成为我国重要的粮食基地。然而,在长期高强度利用下,黑土自然肥力逐年下降,耕作层变浅,犁底层变硬,土壤的理化性状与生态功能严重退化^[1],黑土层越来越薄,甚至出现严重的水土流失^[2]。据统计,黑土中土壤养分正不断减少,腐殖质层减少了一半以上,有机质含量每年下降0.01%^[3,4]。近些年,为促进退化土壤恢复及可持续利用,国家陆续提出退耕还草、“粮改饲”等政策^[5,6]。豆科植物固氮是提高土壤肥力的重要途径之一^[7],紫花苜蓿（Medicago sativa）具有高产、优质、富含蛋白质的饲草性能和抗旱、耐寒、耐瘠、截流、保土的生态适应性,是退耕还草、“粮改饲”的首选草种。由于紫花苜蓿具有固氮的特性^[8],改土培肥的作用,使种植者对其疏于管理^[9],其对地力的消耗大于对地力的提升作用,生产性能和营养品质也不理想。在日常田间管理中,合理施肥是提高苜蓿产草量和品质的有效措施^[10]。【前人研究进展】目前,关于紫花苜蓿施肥研究主要集中在施肥种类和施肥量方面。HANSON^[11]研究表明紫花苜蓿比禾本科牧草更容易缺乏钾、硫、锰、钼和硼等元素,而钙和镁元素的含量则优于禾本科牧草。杨青青等^[12]研究了不同肥料配比对紫花苜蓿生长发育的影响,发现在N2P2K2组合下,甘肃省临夏县的紫花苜蓿的各项生长指标最优。在麦麦提敏^[13]的研究中,N2P1K1组合下,新疆地区的紫花苜蓿的各项生长指标最优。撒多文等^[14]认为,配施有机肥和磷酸二铵后,粗蛋白、粗脂肪呈现上升趋势,洗涤纤维和灰分呈现下降趋势。在不同时期为作物提供肥料将影响其后续生长的状况,所以施肥时期也会影响作物产量。马孝慧等^[15]对比了不同施肥时期对苜蓿产量的影响,认为春季施肥增产效果较夏季施肥好;曲善民等^[16]认为在营养期追肥可能会导致苜蓿分蘖芽烧苗,影响苜蓿发育。【本研究切入点】而对于紫花苜蓿施肥时期的研究,仅限于比较紫花苜蓿不同生长时期施肥对其生产性能及营养品质的影响。寒地黑土区紫花苜蓿的施肥时期一般为早春返青期,而关于早春施肥时间对紫花苜蓿生产性能和营养品质效应的研究还不充分。【拟解决的关键问题】本研究探讨早春不同时期施肥对寒地黑土农区紫花苜蓿生产性能及品质性状的影响,以期获得寒地黑土农区紫花苜蓿合理的施肥时期,提高紫花苜蓿的产量和营养品质,进而为寒地黑土区退化草甸的恢复提供理论支持。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于黑龙江省哈尔滨市双城区五家镇试验田（东经126°23′,北纬45°31′）,气候属寒温带大陆性气候,年均气温3.5—4.5℃,平均降水量400—600 mm,四季分明,春季风大少雨;夏季高温多雨;秋季凉爽早霜;冬季严寒少雪,有效积温2 700—2 900℃。年平均无霜期142 d。土壤类型为黑土,质地壤土^[17]。试验地0—20 cm土层土壤理化特性值见表1。

Table. 1
表1
表1试验地0—20 cm土层土壤养分理化特征
Table. 1Physical and chemical characteristics of soil nutrients in 0-20 cm soil layer

pH	有机质 Organic matter (g·kg^-1)	全氮 Total nitrogen (g·kg^-1)	速效磷 Available phosphorus (mg·kg^-1)	速效钾 Available potassium (mg·kg^-1)	碱解氮 Alkali-hydrolyzable nitrogen (mg·kg^-1)
5.36	23.56	1.45	11.40	135.80	134.82

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1.2 试验材料

供试苜蓿品种为东农1号紫花苜蓿（Medicago sativa L. cv. Dongnong No.1）,由东北农业大学提供,试验用种植第二年的紫花苜蓿,紫花苜蓿播种年份为2016年5月。供试肥料采用自主研发的黑土农区紫花苜蓿专用复合肥（专利号:201810193040.0）由21.4%尿素、39.6%磷酸一铵、20%氯化钾、8%沸石、15%泥炭、3%硫酸镁和2%硼酸组成。

1.3 试验设计

本试验采用完全随机设计（表2）,6个早春施肥时期处理,分别为:4月20日,4月25日,4月30日,5月5日,5月10日,5月15日,一次性施入肥料525 kg·hm^-2,以不施肥为对照处理（CK）,共7个处理,每个处理3次重复,每个小区面积为1.8 m×5 m=9 m²,小区之间设0.6 m保护行。施肥方法采用撒施施肥方法^[18]。

Table. 2
表2
表2试验设计方案
Table. 2Design of the experiment

施肥时期Fertilization period	不施肥 No fertilizer	4月20日 April 20	4月25日 April 25	4月30日 April 30	5月5日 May 5	5月10日 May 10	5月15日 May 15
代码Code	CK	T1	T2	T3	T4	T5	T6

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1.4 收获

刈割时间为每茬苜蓿的初花期,第一茬刈割时间为6月15日,第二茬为7月30日,第三茬为9月15日。由于寒地黑土区紫花苜蓿返青较晚,采用高茬留茬（留茬高度10 cm）以保证紫花苜蓿的再生性和营养品质。

1.5 测定指标与方法

植株高度（绝对高度）:每次紫花苜蓿刈割前,每小区随机选取9个植株,测量其地面量至叶尖的绝对高度。

茎叶比:每茬次苜蓿刈割前,每个小区选9个长势相当的苜蓿1级分枝将茎叶分离,其中花序的质量计算到叶片中去。于105℃杀青15 min,65℃烘24 h至恒重,冷却后取出称茎和叶的干重,茎叶比=茎干重/叶干重。

产草量:在紫花苜蓿初花期（10%开花时）,分别对每个小区用随机取样法取3行,每行刈割2 m,行间距0.3 m,留茬10 cm。取样后立即称量鲜草产重,换算为每公顷鲜草产量。试验样品于105℃杀青15 min,调至65℃烘24 h至恒重,称其干重,换算为每公顷干草产量。

将干草产量的样品称重过后经粉碎,再过40目筛,置干燥处备用。进行各处理营养成分的测定,具体测定方法如下:粗蛋白（CP）:采用Foss 8600型全自动凯氏定氮仪测定;中性洗涤纤维（NDF）:采用范式NDF法测定;酸性洗涤纤维（ADF）:采用范式ADF法测定;粗脂肪（EE）:采用索氏乙醚浸提测定;粗灰分（Ash）:采用高温灼烧法测定;钙（Ca）:采用高锰酸钾间接测定法测定;磷（P）:采用钼锑抗比色法测定。

1.6 数据统计分析

运用Excel 2010进行数据整理,运用IBM SPSS Statistics 19进行数据统计分析,用平均值和标准误表示测定结果,对数据进行单因素方差分析。

2 结果

2.1 早春不同施肥时期对紫花苜蓿生产性能的影响

2.1.1 株高从图1可以观察到,施肥可以显著提高4茬紫花苜蓿的产量。第一茬紫花苜蓿在4月20日（T1）施肥处理达到最高,较对照提高13.38%,与5月15日（T6）施肥处理有显著差异,与其他处理组无显著差异。而第二茬各处理组中,5月15日（T6）施肥处理达到最高值,较对照提高12.73%,且与4月20—25日（T1、T2）施肥处理有显著差异,与其他处理无显著差异。第三茬苜蓿株高在5月15日（T6）施肥处理达到最高,较对照提高38.61%,与其他处理无显著差异。在5月15日进行施肥会显著降低第一茬紫花苜蓿株高,但会增加第二茬紫花苜蓿株高。对于第三茬紫花苜蓿,施肥时期的提前或推迟并不会显著影响紫花苜蓿株高的提高。

图1

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图1早春不同施肥时期对紫花苜蓿株高的影响

Fig. 1Effects of different fertilizing periods in early spring on plant height of Medicago sativa (cm)

2.1.2 茎叶比茎叶比是紫花苜蓿收获的茎与叶重量的比值,比值越高,说明茎占全株的比例越高,营养价值相对较低。施肥可以有效地提高紫花苜蓿的叶占全株的百分比,与对照有显著差异。如图2所示,第一茬紫花苜蓿中,随着施肥时间的推后,茎叶比的降低程度越低。在第二茬紫花苜蓿上表现相反,随施肥时间的推后,茎叶比的降低程度越为明显,第三茬各施肥时期紫花苜蓿茎叶比差异显著性较小。

图2

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图2早春不同施肥时期对紫花苜蓿茎叶比的影响

Fig. 2Effects of different fertilizing periods in early spring on stem leaf ratio of Medicago sativa

2.1.3 干重干重可以直观地反映紫花苜蓿的干草产量。施肥可以提高三茬紫花苜蓿的干重,且与对照有显著差异（图3）。在第一茬紫花苜蓿中,紫花苜蓿的干重随施肥时间的推后增加量逐渐减少,与第二茬紫花苜蓿干重增加量情况相反,第三茬紫花苜蓿干重增加量并不随施肥时间变化。第一茬紫花苜蓿干草产量与第二茬紫花苜蓿干草产量相近,且明显高于第三茬紫花苜蓿。说明施肥时期对第一茬紫花苜蓿、第二茬紫花苜蓿的干草产量的影响更为重要。而不同施肥时期之间全年平均干草产量差异并不显著。

图3

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图3早春不同施肥时期对紫花苜蓿干重的影响

Fig. 3Effects of different fertilizing periods in early spring on dry weight of Medicago sativa (t·hm^-2)

2.2 早春不同施肥时期对紫花苜蓿营养品质的影响

2.2.1 粗蛋白施肥可以提高三茬紫花苜蓿的粗蛋白含量,且与对照有显著差异。由图4可知,全年苜蓿粗蛋白含量在4月30日（T3）达到最高,较对照提高14.22%,与其他处理组无显著差。早期施肥有提高第一茬苜蓿粗蛋白质含量趋势,其中5月10日（T5）和5月15日（T6）比4月20日（T1）施肥,粗蛋白质分别降低4.29%和6.97%。第二茬各施肥时期紫花苜蓿粗蛋白含量无显著差异。第三茬紫花苜蓿粗蛋白含量随施肥时期的推后增加量呈递增趋势。但不同施肥时期对全年平均粗蛋白含量影响不显著。

图4

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图4早春不同施肥时期对紫花苜蓿粗蛋白含量的影响

Fig. 4Effects of different fertilizing periods in early spring on crude protein content of Medicago sativa (%)

2.2.2 粗脂肪由图5可知,施肥可以提高各茬紫花苜蓿粗脂肪含量,且与对照有显著差异。第一茬紫花苜蓿在4月20日（T1）进行施肥的处理粗脂肪含量达到最高,较对照提高31.55%,明显高于除4月25日（T2）施肥以外的其他处理组。第二茬紫花苜蓿各施肥处理间无显著差异。第三茬紫花苜蓿4月25日（T2）施肥的处理粗脂肪含量达到最高,较对照提高14.24%,与其他处理组无显著差异。综合来看,较早施肥更有利于紫花苜蓿粗脂肪的积累。

图5

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图5早春不同施肥时期对紫花苜蓿粗脂肪含量的影响

Fig. 5Effects of different fertilizing periods in early spring on crude fat content of Medicago sativa (%)

2.2.3 NDF和ADF 对紫花苜蓿的纤维素通常分为酸性洗涤纤维（ADF）和中性洗涤纤维（NDF）。由图6和7可观察到,两种洗涤纤维对于不同施肥时期的处理表现出相似的趋势。所有处理组的ADF和NDF含量均显著低于对照组。第一茬紫花苜蓿中的ADF和NDF含量随施肥时间的推后呈上升趋势。早期施肥有降低第一茬苜蓿NDF和ANF趋势,其中4月20日（T1）NDF和ADF含量分别是33.24%和25.76%,比5月15日（T6）施肥分别降低11.83%和7.76%;而早期施肥有增加第二茬苜蓿NDF和ADF纤维趋势,其中4月20日（T1）NDF和ADF含量分别是32.48%和22.25%,比5月15日（T6）施肥相比分别增加6.53%和5.93%;施肥时期对第三茬苜蓿NDF和ADF含量影响不显著。从全年考虑,4月20日（T1）的纤维素含量最低,与4月25日（T2）差异较小,与其他施肥处理组差异明显。

图6

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图6早春不同施肥时期对紫花苜蓿NDF含量的影响

Fig. 6Effects of different fertilizing periods in early spring on neutral detergent fiber content of Medicago sativa (%)

图7

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图7早春不同施肥时期对紫花苜蓿ADF含量的影响

Fig. 7Effects of different fertilizing periods in early spring on acid detergent fiber content of Medicago sativa (%)

2.2.4 粗灰分施肥使紫花苜蓿粗灰分含量显著增加。如图8所示,第一茬紫花苜蓿粗灰分含量随施肥时期的推后逐渐降低。第一茬紫花苜蓿在4月20日（T1）施肥处理的粗灰分含量达到最高,较对照提高12.00%,与4月30日（T3）前施肥的处理无差异显著,但显著高于5月进行施肥的处理。在本试验中施肥时期对第二茬、第三茬紫花苜蓿的影响并不显著。

图8

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图8早春不同施肥时期对紫花苜蓿粗灰分含量的影响

Fig. 8Effects of different fertilizing periods in early spring on crude ash content of Medicago sativa (%)

2.2.5 钙含量施肥使紫花苜蓿的钙含量显著增加。但是增加量随施肥时间的推后逐渐降低。如图9所示,4月20日（T1）施肥的处理在各茬紫花苜蓿中钙含量均达到最高,较对照分别提高25.13%、21.15%、46.88%。在第一茬紫花苜蓿中,4月25日至5月10日各处理（T2、T3、T4、T5）之间差异较小,显著低于4月20日（T1）施肥的处理,显著高于5月15日（T6）施肥的处理;在第二茬紫花苜蓿中,4月25日至5月5日各处理（T2、T3、T4）之间差异较小,显著低于4月20日（T1）施肥的处理,显著高于5月10日（T5）和5月15日（T6）施肥的处理;在第三茬紫花苜蓿中,4月20日（T1）与4月25日（T2）施肥的处理无显著差异,显著高于其余的施肥处理。较早的施肥有利于紫花苜蓿钙含量的提高。

图9

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图9早春不同施肥时期对紫花苜蓿钙含量的影响

Fig. 9Effects of different fertilizing periods in early spring on calcium content of Medicago sativa (%)

2.2.6 磷含量早春不同施肥时期对紫花苜蓿磷含量有显著影响。由图10可见,第一茬紫花苜蓿4月20日（T1）施肥的磷含量达到最高,较对照提高20.00%,与其他处理组差异显著,且其他处理组随施肥时间的推后逐渐降低。第二茬紫花苜蓿5月15日（T6）施肥的磷含量达到最高,较对照提高20.00%,与5月10日（T5）施肥的处理差异不显著,与其他处理组差异显著,且其他处理组随施肥时间的推后逐渐升高。第三茬紫花苜蓿5月15日（T6）施肥的磷含量达到最高,较对照提高30.77%,与5月15日（T6）施肥的处理差异不显著,与其他处理组差异显著。

图10

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图10早春不同施肥时期对紫花苜蓿磷含量的影响

Fig. 10Effects of different fertilizing periods in early spring on phosphorus content of Medicago sativa (%)

3 讨论

3.1 早春施肥期对紫花苜蓿生产性能的影响

施肥处理对紫花苜蓿的生产性能有显著影响。株高是反应紫花苜蓿生长发育状况和决定产草量的重要指标之一^[19,20]。株高与产草量呈正相关关系^[21],较高的株高说明紫花苜蓿产草量具有更高的潜力。4月20日（T1）施肥使得第一茬紫花苜蓿株高达到最高,而5月15日（T6）施肥使得第二茬、第三茬紫花苜蓿株高达到最高。原因可能是较早的施肥,虽然由于肥力充分释放有利于提高第一茬紫花苜蓿株高,但在第二茬、第三茬紫花苜蓿生长时,较早施入的肥料已基本消耗殆尽,对第二茬、第三茬紫花苜蓿的增益有限。

紫花苜蓿是以收获茎叶为主的牧草,相对于茎秆而言,叶片蛋白质含量较高,适口性较好,因此,茎叶比是衡量紫花苜蓿品质的重要指标^[22]。同时茎叶比与干鲜比呈正相关^[23,24],降低紫花苜蓿茎叶比也是降低干鲜比的重要措施。早春不同施肥时期对紫花苜蓿茎叶比有显著影响。4月20日（T1）施肥使第一茬紫花苜蓿茎叶比最低,而5月15日（T6）施肥使得第二茬、第三茬茎叶比最低。一方面是与株高的变化原因一致,可能是由于肥料的利用和挥发导致较早施入肥料在第二茬、第三茬时肥力不足,茎叶比有所增加;另一方面则是由于5月15日（T6）施肥时期较晚,第一茬紫花苜蓿叶片面积和密度较大,施肥过程中肥料对叶片造成了损伤,导致叶片萎蔫,面积和质量减小,从而增加了第一茬茎叶比。

产草量是衡量施肥效果最重要的经济指标^[25]。所有施肥处理均可以明显提高紫花苜蓿的全年产量,使紫花苜蓿增产36.50%—38.65%,这与陈萍等^[26,27]研究结果相同。4月20日（T1）施肥使得第一茬紫花苜蓿产量达到最高,而5月15日（T6）施肥使得第二茬、第三茬紫花苜蓿达到最高。

3.2 早春不同施肥时期对紫花苜蓿营养品质的影响

本研究中,施肥可以有效地提升紫花苜蓿的品质,与格聊生^[28]研究结果一致。其中,粗蛋白含量与草营养价值相关^[29,30];粗脂肪能提高饲料适口性进而提高家畜增重速度和饲料利用率;粗纤维是食草家畜日粮的主要成分,但其含量过高则会影响动物的适口性,降低动物采食率^[31];粗灰分主要为矿物质氧化物或盐类等无机物质,其与植株内矿质元素含量相关;磷在植物代谢中起重要作用,参与植物光合作用、呼吸作用、糖分运输;钙在植物体中与细胞壁、纺锤体、愈伤组织的形成有关,能提高植物抗病能力,并有一定解毒作用。在第一茬紫花苜蓿中,4月20日施肥的紫花苜蓿除纤维素外各营养成分均达到最高。其原因可能是:肥料需要一定时间释放养分以供作物吸收利用,而第一茬紫花苜蓿收割时,越早施肥的处理养分释放越为充分。而在第三茬紫花苜蓿中,5月15日施肥的紫花苜蓿粗蛋白和磷含量达到最高,粗脂肪、粗灰分及钙含量与其他处理无显著差异。其原因可能是:肥料并非缓释肥料,很难为紫花苜蓿提供长效养分供给,而氮、磷两种元素易因雨水淋洗等因素损失^[32],故在第三茬紫花苜蓿中,氮和磷的供应率先出现不足,导致较晚施肥的紫花苜蓿粗蛋白和磷含量优于较早施肥处理。由于第一茬紫花苜蓿产量占比较大,较早施肥有利于收获较高品质的紫花苜蓿。同时,较早施肥有利于提前刈割时间,有利于紫花苜蓿越年返青,提高紫花苜蓿对寒地黑土退化草甸的治理效果。同时,4月25日施肥与4月20日施肥在粗蛋白、粗脂肪等营养品质方面无显著差异。而在干草产量方面,4月25日施肥处理干草产量略高。因此建议施肥时期为4月25日。

在本试验中,磷的标准误较大,重复性较差,其原因可能是由于该试验各试验小区间土壤基本情况存在差异,不排除部分小区磷含量较高导致该小区紫花苜蓿磷含量较高的情况。

同时,在第二茬紫花苜蓿中,钙含量与其他营养成分相比呈现出相异性。原因可能从以下三方面考虑:首先是钙本身,钙为不可再利用元素,不同于氮磷等元素植物需要不断从土壤中吸收,其在植物体内形成了稳定的化合物,因此在第二茬紫花苜蓿中会表现出较早施肥紫花苜蓿处理钙含量较高的现象;其次是肥料因素,由于肥料中的钙离子以较为稳定的化合物形式存在,释放较为缓慢,保证了钙元素的长效供应;第三,是植物因素,紫花苜蓿由于对钙离子的利用和吸收机理有别于氮磷等元素,故其含量与其他营养成分呈现不同趋势。

4 结论

综合全年干草产量考虑,4月25日略高于其他施肥时期的处理,但各施肥时期对紫花苜蓿生产性能影响并不明显。综合营养品质分析,以4月25日施肥可以获得更为优质的紫花苜蓿,且营养品质与其他施肥时期差异明显。因此,建议施肥时期为4月25日。

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韩晓增, 李娜. 中国东北黑土地研究进展与展望
地理科学, 2018,38(7):1032-1041.