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寒地黑土农区紫花苜蓿生产与品质对施肥和刈割频次的响应及效益分析

本站小编 Free考研考试/2021-12-26

巩皓, 杨柳, 李丹丹, 刘国富, 肖知新, 吴清莹, 崔国文,东北农业大学动物科技学院,哈尔滨 150030

Response of Alfalfa Production and Quality to Fertilization and Cutting Frequency and Benefit Analysis in Mollisol Agricultural Area in Cold Region

GONG Hao, YANG Liu, LI DanDan, LIU GuoFu, XIAO ZhiXin, WU QingYing, CUI GuoWen,College of Animal Science and Technology, Northeast Agriculture University, Harbin 150030

通讯作者: 崔国文,Tel:0451-55190984;E-mail: cgw603@163.com

责任编辑: 林鉴非
收稿日期:2019-09-3接受日期:2019-12-18网络出版日期:2020-07-01
基金资助:国家重点研发计划.2016YFC0500607


Received:2019-09-3Accepted:2019-12-18Online:2020-07-01
作者简介 About authors
巩皓,E-mail: gonghao1024@163.com。









摘要
【背景】 东北寒地黑土区气候寒冷生长期较短,以往在退化草地或低产田种植紫花苜蓿,为保证安全越冬,一般每年只能刈割三茬;在 “粮改饲”背景下,寒地黑土农区耕地土质相对较肥沃,田间管理较规范。【目的】 通过探究东北寒地黑土农区在合理施肥条件下紫花苜蓿年刈割4茬的可行性,为寒地黑土农区苜蓿种植提供技术支持。【方法】 以种植第二年“东农1号”紫花苜蓿(Medicago sativa L.‘Dongnong No.1’)为试验材料,在苜蓿春季返青前一次性土壤施肥525 kg·hm -2基础上,再于每次刈割前15 d喷施自主研制的寒地黑土农区紫花苜蓿专用叶面肥,进行年刈割4茬和3茬的比较试验,以不施任何肥为对照,观测施肥条件下紫花苜蓿年刈割4茬比传统年刈割3茬在产草量、营养品质及越冬率的变化,并进行经济效益分析,探讨在东北寒地黑土农区合理施肥条件下苜蓿年刈割4茬的可行性。【结果】 施肥可以有效提高苜蓿产草量和质量,在施肥(土壤底肥+叶面肥)条件下,苜蓿年刈割4茬和3茬的总干草产量分别为13 544.44 kg·hm-2、11 935.26 kg·hm-2,比对照(不施肥)分别提高了11.45%、10.77%,平均粗蛋白质含量分别达22.11%、21.68%,比对照分别提高了8.17%、7.59%。施肥(土壤肥+叶面肥)条件下,苜蓿年刈割4茬比年刈割3茬的干草产量提高13.48%,平均粗蛋白质含量提高2%,并对越冬率影响不大,仅降低2个百分点,从96.70%降低为94.84%。苜蓿施肥并年刈割4茬的产值和产投比分别达24 380.01元/hm2和2.05,比不施肥年刈割3茬纯增收4 851.68元/hm2,经济效益明显。【结论】 在东北寒地黑土农区种植紫花苜蓿,在合理施肥条件下年刈割4茬,不但可以获得较高的产草量、牧草质量和经济效益,而且不影响安全越冬。
关键词: 紫花苜蓿;寒地黑土农区;刈割频次;施肥;产草量;营养品质

Abstract
【Background】 The climate in the Mollisol area of Northeast China is cold and the growth period is short in the past, alfalfa was planted in degraded grassland or low-yield fields. In order to ensure safe wintering, it is generally only castrated three times a year. Under the background of “grain to feed”, the soil quality of the cultivated land in the Mollisol agricultural area in cold region is relatively fertile, and the field management is relatively standardized. 【Objective】 The purpose of this experiment is to explore the feasibility of alfalfa cutting four times a year under the condition of reasonable fertilization in the Mollisol agricultural area in cold region of northeast cold region. 【Method】 The second year of planting (Medicago sativa L. “Dongnong No.1”) was used as experimental material to study the one-time fertilization of soil 525 kg·hm -2 in the alfalfa spring before returning to green. The 525 kg·hm-2 disposable soil fertilization (the self-developed Mollisol agricultural area in cold region special compound fertilizer, patent application number: 201101193040.0) was studied before the spring return to green, and then sprayed 15 days before each castration. Self-developed alfalfa special foliar fertilizer for Mollisol agricultural area in cold region (patent application number: 201010124670.2), nutrient quality and overwintering rate, and the economic benefit was analyzed. 【Result】 Fertilization can effectively improve the yield and quality of alfalfa. Under the condition of fertilization (soil fertilizer + foliar fertilizer), the annual total hay yield of four and three stubbles of alfalfa was 13 544.44 kg·hm-2and 11 935.26 kg·hm-2, which were 11.45% and 10.77% higher than that of the control, and the average crude protein content was 22.11%, 21.68%, 8.17% and 7.59% higher than that of the control. Increasing the number of cutting times under fertilization (soil fertilizer + foliar fertilizer) can effectively improve the yield and quality of grass, and has little effect on the overwintering rate. Compared with the three cropping, the annual hay yield and the average crude protein content of alfalfa were increased by 13.48% and 2%.And it had little effect on the overwintering rate, only reduced by 2 percentage points, from 96.70% to 94.84%. The output value and input-output ratio of four stubbles of alfalfa with fertilization and annual mowing were 24 380.01 yuan/hm2 and 2.05, which increased the net income of three stubbles by 4 851.68 yuan/hm2 compared with the three stubbles of alfalfa without fertilization. 【Conclusion】 It is feasible to cut four stubbles of alfalfa under reasonable fertilization conditions in Mollisol agricultural area in cold region by comprehensive comparative analysis.
Keywords:alfalfa;Mollisol agricultural area in cold region;cutting frequency;fertilizer;grass yield;nutritional quality


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本文引用格式
巩皓, 杨柳, 李丹丹, 刘国富, 肖知新, 吴清莹, 崔国文. 寒地黑土农区紫花苜蓿生产与品质对施肥和刈割频次的响应及效益分析[J]. 中国农业科学, 2020, 53(13): 2657-2667 doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2020.13.014
GONG Hao, YANG Liu, LI DanDan, LIU GuoFu, XIAO ZhiXin, WU QingYing, CUI GuoWen. Response of Alfalfa Production and Quality to Fertilization and Cutting Frequency and Benefit Analysis in Mollisol Agricultural Area in Cold Region[J]. Scientia Acricultura Sinica, 2020, 53(13): 2657-2667 doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2020.13.014


0 引言

【研究意义】东北寒地黑土区是世界三大黑土区之一[1],具有较高含量的有机质及肥力,成为我国最大商品粮生产基地[2],在保障国家粮食安全中具有举足轻重的地位[3]。然而由于近年来寒地黑土被过度开垦开荒导致土壤蓄水保肥能力下降,土壤有机碳等营养物质含量减少[4],水土流失加剧;同时由于寒地黑土土质地松软、抗蚀能力差,雨量少而集中加剧了盐碱化等退化现象[5],严重影响粮食生产[6]。因此,开发具有产量高、品质优良、生态效益好的牧草及种植方式是当前农业和畜牧业发展的迫切需求[7]。紫花苜蓿(Medicago sativa L.)是中国分布最广,栽培历史最悠久的豆科牧草之一,其营养价值高、产草量高、用途广泛[8,9,10],具有改善生态环境、改善土壤肥力以及改良盐碱地等作用,有“饲草之王”的美称[11,12,13],对中国东北地区畜牧业发展和生态环境改善有极其重要的作用[14]。【前人研究进展】施肥、刈割是在生产中提高牧草产量与品质的常用措施,增加苜蓿的刈割频次可以提高苜蓿的粗蛋白质、粗灰分含量及营养物质的消化率[15,16,17],降低无氮浸出物和粗纤维的含量,但是刈割频次过多会抑制苜蓿生长发育、减少变短根系,降低根内贮藏的营养物质含量,因而影响苜蓿越冬和翌年的再生[18]。因此,适度的刈割频次可以提高紫花苜蓿的产量和品质,有效增加其再生性和越冬率[19]。游永亮研究了刈割制度对紫花苜蓿产量和品质的影响,结果表明在海河平原应采用年刈割5次为最佳,刈割第一茬草应在现蕾期[20]。PODVR?NIK等[21]发现秋季刈割过早会显著降低紫花苜蓿干物质含量和粗蛋白含量。刘艳楠等[22]研究了施肥对两个紫花苜蓿品种生产性能及营养品质的影响,发现施肥能显著增加紫花苜蓿营养物质含量及显著降低酸性洗涤纤维和中性洗涤纤维含量,显著提高了植物高度。【本研究切入点】东北寒地黑土农区作物生长期只有139 d左右[23],紫花苜蓿多种植在退化草地开荒、低产田改造的土地,并且不施加任何肥或只施加少量土壤肥,导致紫花苜蓿每年只能刈割3茬,草产量显著低于其他刈割多茬的地区。近年来由于“粮改饲”等新政策的实施[24],紫花苜蓿可以种植在优质耕地上,同时施用土壤肥和叶面肥,并进行田间管理,为紫花苜蓿刈割4茬提供了基础。【拟解决的关键问题】本研究针对当前寒地黑土农区紫花苜蓿生产中存在的刈割利用不合理,研究施肥和刈割频次对紫花苜蓿产草量、品质及经济效益的影响,探讨寒地黑土农区紫花苜蓿刈割4茬可行性,为寒地黑土农区苜蓿种植及草牧业的发展提供技术支持。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

本研究采用田间种植方法,于2018年4—10月在东北农业大学牧草试验基地(126°73′E,45°74′N)进行,年最高气温38℃,最低气温-30℃,年平均气温3.6℃,年降水量为400—600 mm,无霜期139 d左右,年平均风速为3.3 m·s-1,属温带大陆性季风气候[25,26],试验地土壤类型为黑土,质地壤土,0—20 cm土壤pH为5.45,有机质含量为23.63 g·kg-1,速效氮含量为128.50 mg·kg-1,速效磷含量为10.98 mg·kg-1,速效钾含量为136.20 mg·kg-1

1.2 试验材料

试验材料为种植第二年的“东农1号”紫花苜蓿(Medicago sativa L. ‘Dongnong No.1’)。肥料为东北农业大学草业科学系自主研制的寒地黑土农区紫花苜蓿专用复合肥(专利申请号201810193040.0),施肥量为525 kg·hm-2,寒地黑土农区紫花苜蓿专用叶面肥(专利申请号:201810124670.2),喷施浓度为0.1%,喷施量为3 000 L·hm-2

1.3 试验设计

本试验于2018年进行,采用双因素完全随机区组设计,播种方式为条播,小区面积均为15 m2(3 m×5 m),小区间距为0.6 m,区组间距为0.9 m。共设4个处理,每个处理3个重复,共12个小区。

在2018年5月2日对苜蓿(植物)根部施用复合肥,叶面肥于每次刈割15 d前喷施,设置不施肥为空白对照。在此基础上设置3次刈割和4次刈割,3次刈割时间分别为6月15日、7月30日、9月15日;4次刈割时间分别为6月5日、7月10日、8月15日、9月20日。3次刈割时期均为初花期,每茬生长时间45 d;4次刈割时期为现蕾期,每茬生长时间35 d。

1.4 测定内容及方法

1.4.1 生长指标的测定

株高:刈割前在每小区内随机选取9株紫花苜蓿,测定其自然株高与垂直株高。

茎叶比:每小区随机选取10株紫花苜蓿,将茎叶分离,在65℃下烘干至恒重,分别测量茎和叶的干重,计算茎叶比。

草产量:每小区随机选取3行,每行刈割2 m,取样面积为0.6 m2(2 m×0.3 m)留茬高度10 cm,3次重复,在田间取样后直接称量鲜草重量,并换算为每公顷鲜草产量。

1.4.2 营养指标的测定 每个小区随机选取3行紫花苜蓿,刈割时留茬高度5 cm。刈割后的紫花苜蓿混匀取1 kg左右,105℃杀青20 min,65℃烘干48 h,粉碎,过60目筛用于测量营养指标。

粗蛋白质(CP)采用凯氏定氮法测定(Foss 8600型全自动凯式定氮仪);中性洗涤纤维(NDF)采用范式中性洗涤纤维法测定;酸性洗涤纤维(ADF)采用范式酸性洗涤纤维法测定;粗灰分(Ash)采用高温灼烧法测定;粗脂肪(EE)釆用索氏乙醚浸提法测定;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。

1.4.3 越冬率的测定 采用随机取样法进行调查,在每小区内随机选取具有代表性的样段3处,避开边缘地段,每样段长1 m,做好标记。在越冬前及翌年返青后分别统计样段中植株总数及返青株数 (即翌年返青时存活的植株数),并计算越冬率。

1.4.4 经济效益的计算方法

产值=苜蓿干草全年总产量×每千克苜蓿干草的价格(1.80元/kg);

增收=施肥处理产值-对照处理产值;

肥料成本=底肥成本+叶面肥成本;

纯增收=增收-肥料成本;

产投比=纯增收/肥料成本。

紫花苜蓿专用叶面肥稀释液成本为0.010元/L;紫花苜蓿草捆价格为1.80 元/kg;人工+多一次刈割成本为1 500元/hm2。经济指标依据黑龙江省实际市场价格。

1.5 数据处理

运用Microsoft Excel 2010对原始数据进行统计整理,使用IBM SPSS Statistics 21.0进行双因素方差分析检验施肥、刈割频次及二者交互处理对各指标的影响。用LSD法比较处理间在P=0.05水平上的差异显著性,用独立样本t检验法比较每茬次处理间在P=0.05水平上的差异显著性。

2 结果

2.1 施肥和刈割频次对紫花苜蓿生长和产草量的影响

表1可知,施肥促进了紫花苜蓿的生长,CK处理的自然高度、垂直高度和干草产量均显著低于施肥处理。随刈割频次的增加,自然高度、垂直高度和干草产量呈现了降低的趋势。在茎叶比中,施肥处理比未施肥处理降低5.74%%—33%。干草产量是反应植株生长的重要的指标之一,在刈割3次和刈割4次中第二茬干草产量施肥处理比CK处理提高5.84%和9.82%,而刈割3次中第三茬和刈割4次中第四茬干草产量施肥处理比CK处理提高10.48%和25.37%,可见施肥对干草产量的增幅在不同刈割频次下有明显差异。

Table 1
表1
表1施肥和刈割频次对紫花苜蓿生长和产草量的影响
Table 1Effects of fertilizing and cutting frequency on growth and yield of alfalfa (Mean±SD)
处理
Treatment
刈割频次
Frequency
自然高度
Natural height (cm)
垂直高度
Vertical height (cm)
茎叶比
Stem/leaf ratio
干草产量
Dry yield (kg·hm-2)
CK3-173.11±0.36b76.17±0.47b1.23±0.03a3998.15±32.08b
施肥 Fertilizer ilizer76.74±1.58a82.06±2.15a1.21±0.18a4627.7±33.33a
CK3-254.91±1.60b61.59±2.17b1.16±0.03a3897.22±80.08b
施肥 Fertilizer62.86±0.86a72.25±1.68a1.03±0.17b4125± 54.65a
CK3-342.41±0.49b55.06±4.02b1.04±0.01a2879.63±66.74b
施肥 Fertilizer51.41±0.9a66.35±0.88a0.78±0.05b3181.48±35.72a
CK4-168.19±0.36b72.54±0.59b1.29±0.11a3826.67±113.11b
施肥 Fertilizer72.53±1.58a79.00±0.95a1.22±0.03b4157.41±66.28a
CK4-265.72±0.61b73.58±1.30b1.19±0.01a4205.56±19.25b
施肥 Fertilizer72.97±0.07a79.97±0.94a1.10±0.01b4618.52± 47.25a
CK4-360.56±0.85b75.04±0.38b1.15±0.01a2740.74±48.54b
施肥 Fertilizer65.00±0.54a79.88±1.82a1.08±0.02b3038.89±38.89a
CK4-440.93±1.03b45.03±1.36b0.79±0.06a1379.63±21.03b
施肥 Fertilizer47.81±1.31a51.12±0.67a0.68±0.03b1729.63±44.91a
CK表示未施肥;小写字母不同表示同一刈割频次施肥与不施肥处理差异显著(P<0.05)。下同
CK indicates non-fertilizing; different small letters indicate that significant difference between non-fertilizing and fertilizing treatment under the same mowing frequency (P<0.05). The same as below

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2.2 施肥和刈割频次对紫花苜蓿的营养物质含量的影响

表2可以得出,施肥和刈割频次的增加均提高了植株营养物质含量。在施肥处理下,粗蛋白含量随着刈割茬次的增加而增高,中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量在刈割频次3次时呈现下降的趋势,而在刈割频次4次时呈现先升高后降低的趋势,其他营养物质含量没有明显规律。在粗蛋白中,刈割4次和刈割4次中第一茬施肥比未施肥提高不到1个百分点,而刈割3次和刈割4次中第三茬提高2个百分点,刈割第四茬植株粗蛋白含量达26.39%,可见施肥对粗蛋白含量的增幅在不同刈割频次下有明显差异。

Table 2
表2
表2不同刈割频次紫花苜蓿的营养物质含量
Table 2Nutrient content of alfalfa with different cutting frequency (Mean±SD)
处理
Traetment
刈割频次
Frequency
粗蛋白
CP
中性洗涤纤维NDF酸性洗涤纤维ADF
Ca
粗脂肪
EE
粗灰分
Ash
CK3-115.70±0.16a40.46±0.43a27.44±0.27a1.96±0.11b2.71±0.25b9.25±0.27a
施肥Fertilizer16.09±0.52a36.12±0.36b23.12±0.19b2.26±0.09a4.15±0.09a9.63±0.44a
CK3-221.56±0.28b39.73±0.31a26.43±0.61a1.44±0.03a3.20±0.23b9.53±0.38b
施肥Fertilizer23.25±0.06a37.60±0.56b22.98±0.87b1.46±0.02a4.09±0.12a10.53±0.38a
CK3-323.20±0.49b37.78±0.47a24.96±0.90a1.30±0.01a3.78±0.15b9.72±0.4b
施肥Fertilizer25.70±0.27a34.19±0.27b22.19±0.42b1.34±0.18a4.39±0.19a10.43±0.28a
CK4-117.82±0.13b34.17±0.18a23.77±0.31a2.04±0.03b3.12±0.29b9.50±0.29b
施肥Fertilizer18.58±0.22a31.85±0.32b20.74±0.20b2.17±0.02a4.27±0.23a10.17±0.12a
CK4-219.46±0.17b40.16±0.85a25.41±0.41a1.98±0.06b3.70±0.10a10.19±0.06b
施肥Fertilizer21.23±0.17a38.49±0.33a24.72±0.22a2.15±0.06a3.98±0.27a10.75±0.38a
CK4-320.40±0..43b41.18±0.36a26.12±0.70a1.57±0.03b4.05±0.55b9.84±0.33a
施肥Fertilizer22.57±0.46a36.66±0.52b23.68±0.07b1.72±0.06a4.52±0.18a10.00±0.09a
CK4-424.07±0.15b35.12±0.53a22.96±0.56a1.40±0.01b3.58±0.24b10.01±0.02a
施肥Fertilizer26.39±0.40a30.40±0.37b20.17±0.69b1.65±0.02a4.96±0.57a10.86±0.34a

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2.3 施肥和刈割频次对紫花苜蓿越冬率的影响

表3可以看出刈割3次的越冬率为(96.70± 1.20)%,刈割4次的越冬率为90%以上,说明在寒地黑土农区刈割4次对于紫花苜蓿的越冬率的影响很小,紫花苜蓿可以越冬。因此,就越冬率而言,在寒地黑土农区紫花苜蓿刈割4次合理。

Table 3
表3
表3施肥和刈割频次对紫花苜蓿越冬率的影响
Table 3Effects of fertilization and cutting frequency on the overwintering rate of alfalfa (Mean±SD)
处理 Treatment刈割频次 Frequency越冬率 Over-wintering rate (%)
CK396.07±1.20a
施肥Fertilizer397.32±0.92a
CK494.62±2.15a
施肥Fertilizer494.84±0.78a

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2.4 施肥和刈割频次对紫花苜蓿全年生长和产草量的影响

施肥显著影响紫花苜蓿的自然高度、垂直高度、茎叶比和干草产量,刈割频次只显著影响了自然高度和干草产量,两因素对紫花苜蓿的垂直高度、茎叶比和干草产量表现出显著的交互作用(表4)。由图1可以得出,紫花苜蓿在刈割3次和刈割4次时,施肥处理比未施肥可以提高平均自然株高、平均垂直株高、平均茎叶比、总干草产量,刈割4次比刈割3次的总干草产量显著提高,在未施肥中,刈割4次总干草产量比刈割3次提高12.79%,在施肥处理下刈割4次比刈割3次提高了13.48%;在平均垂直株高和茎叶比中,刈割3次高于刈割4次;在平均自然株高中,刈割4次高于刈割3次;在刈割3次施肥处理下紫花苜蓿总干草产量比未施肥提高了10.77%,刈割4次下施肥处理的紫花苜蓿总干草产量比未施肥提高了11.45%。综合分析可知,在寒地黑土农区草产量方面紫花苜蓿刈割4次优于刈割3次。

Table 4
表4
表4施肥和刈割频次对紫花苜蓿生长双因素方差分析
Table 4Two-way ANOVA on the effects of fertilizing and cutting frequency on the growth and yield of alfalfa
自然高度
Natural height (cm)
垂直高度
Vertical height (cm)
茎叶比
Stem/leaf ratio
干草产量
Dry yield (kg·hm-2)
施肥Fertilizer<0.001***<0.001***<0.001***<0.001***
刈割频次Cutting frequency0.004**0.417ns0.209 ns<0.001***
施肥×刈割频次Fertilizer×cutting frequency0.162ns0.047*0.046*0.008**
* P=0.05,** P=0.01, *** P=0.001,ns:P>0.05。下同 The same as below

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图1

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图1施肥和刈割频次对紫花苜蓿全年生长和产草量的影响

Fig. 1Effects of Fertilizing and cutting frequency on annual growth and yield of alfalfa (Mean±SD)



2.5 施肥和刈割频次对紫花苜蓿营养物质含量的影响

施肥显著影响紫花苜蓿的所有的营养指标,刈割频次显著影响钙、粗脂肪和粗灰分,且两因素对中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维存在显著的交互作用(表5)。由图2可知,刈割3次营养物质含量明显低于刈割4次,在不同的刈割频次,施肥处理可显著提高紫花苜蓿平均粗蛋白含量、平均钙含量、平均粗脂肪含量,显著降低紫花苜蓿中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量,其中在平均粗蛋白含量中,施肥处理比未施肥提高7.59%和8.17%;在中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维中,施肥处理比未施肥处理降低3.53、3.31和3.52、2.24个百分点;在钙含量和粗脂肪中,施肥处理比未施肥提高7.64%、10.29%和30.34%、24.86%;施肥处理对粗灰分无明显影响规律。

Table 5
表5
表5施肥和刈割频次对紫花苜蓿营养品质影响的双因素方差分析
Table 5Two-way ANOVA on the effects of fertilizing and cutting frequency on the nutritional quality of alfalfa
粗蛋白
CP (%)
中性洗涤纤维
NDF (%)
酸性洗涤纤维
ADF (%)

Ca (%)
粗脂肪
EE (%)
粗灰分
Ash (%)
施肥Fertilizer<0.001***<0.001***<0.001***<0.001***<0.001***<0.001***
刈割频次Cutting frequency0.052ns0.064ns0.259ns<0.001***<0.001***0.012*
施肥×刈割频次Fertilizer×cutting frequency0.534ns0.024*0.004**0.07ns0.393ns0.503ns

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图2

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图2施肥和刈割频次对紫花苜蓿营养品质的影响

Fig. 2Effects of fertilizing and cutting frequencies on nutritional quality of alfalfa (Mean±SD)



2.6 施底肥与喷施叶面肥时,刈割3次和4次经济效益分析

表6可以得出,C1与CK相比,干草总产量提高1 159.18 kg·hm-2,产值提高2 086.52元/hm2,C1的纯增收为1 986.52元/hm2,产投比为19.86,C2与CK相比,干草总产量提高1 377.6 kg·hm-2,产值提高2 479.68元/hm2,C2的纯增收为979.68元/hm2,产投比为0.65,C3与CK相比干草总产量提高2 769.45 kg·hm-2,C3比CK增产25.70%,产值提高4 985.01元/hm2,C3的纯增收为3 351.68元/hm2,产投比为2.05。由此可以得出施肥且刈割4次的紫花苜蓿较未施肥刈割3次的紫花苜蓿的纯增收最高,即经济效益更高。

Table 6
表6
表6施肥时不同刈割频次的经济指标情况
Table 6Economic indicators of different cutting frequency in fertilization
处理
Treatment
干草总产量
Total hay yield (kg·hm-2)
产值
Output value
(元/hm2)
增产
Increase production (%)
增收
Increase in income (元/hm2)
肥料及人工成本
Fertilizer and labor cost (元/hm2)
纯增收
Net income
(元/hm2)
产投比
Production/
Investment
CK10775.0019395.00
C111934.1821481.5210.76%2086.52100.001986.5219.86
C212152.6021874.6812.79%2479.681500.00979.680.65
C313544.4524380.0125.70%4985.011633.333351.682.05
CK表示不施肥刈割3次;C1表示施肥刈割3次;C2表示不施肥刈割4次,C3表示施肥刈割4次
CK stands for 3 times of no fertilization and cutting; C1 stands for 3 times of fertilization and cutting; C2 stands for 4 times of no fertilization and cutting; C3 stands for 4 times of fertilization and cutting

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3 讨论

紫花苜蓿为多年生豆科牧草[27],每年在寒地黑土农区收获2—4茬,然而,其在收获时会从土壤里带走大量养分[28],导致土壤肥力下降。施肥能改善土壤并提高土壤肥力且是提高紫花苜蓿生长和产草量最有效的措施之一[29]。株高是表现紫花苜蓿生长发育状况以及决定产草量的重要指标之一,陈萍等[30]发现施肥能显著提高紫花苜蓿株高,并且第一、二茬株高增长幅度大于第三、四茬。在本研究中发现施肥能促进紫花苜蓿株高的增长,但第三、四茬增长幅度高于第一、二茬,说明施肥可以促进紫花苜蓿株高的增加,使产量得到增加。王洋等[31]发现适量施肥可以降低紫花苜蓿茎叶比,同类研究还有李星月等[32]发现施磷肥可显著降低紫花苜蓿的茎叶比,本研究结果与其相似,这可能是由于紫花苜蓿专用叶面肥促进了茎叶比的降低。孙小富等[33]研究表明施肥可以显著提高紫花苜蓿单茬的鲜、干草产量,刘晓静等[34]发现施肥能提高紫花苜蓿当年的产量,这一结论与本研究结果基本一致。

优质的紫花苜蓿粗蛋白含量高于20%,中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量分别低于40%和30%[35],本研究中施肥下刈割4次紫花苜蓿粗蛋白达到26.39%,中性洗涤纤维30.4%,酸性洗涤纤维20.17%。本试验中,不同刈割茬次施肥的处理下除中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维外,其余营养物质含量均有所增加。粗灰分中含有大量矿物质,这些矿物质是构成动物体组织的重要原料,其含量也是评价饲料质量的重要指标[36],撒多文等[37]发现施加有机肥可促进粗蛋白和粗脂肪的含量,抑制中性酸性洗涤纤维和粗灰分的含量,这与本研究有所不同,本研究中在施肥处理下促进粗灰分含量的增加,这可能是由于在本研究中施用了自主研制的寒地黑土农区多年生牧草专用复合肥及紫花苜蓿专用叶面肥促进了紫花苜蓿中粗灰分含量的增加[38]。本研究表明,在寒地黑土农区种植紫花苜蓿,根部土壤施用紫花苜蓿专用复合肥并配合喷施叶面肥,能够显著提高紫花苜蓿产量和营养品质。

刈割是紫花苜蓿收获、管理和利用的另一重要手段,刈割频次是否合理直接影响着紫花苜蓿的草产量以及紫花苜蓿后续的生长和品质[39]。因此,适宜的刈割频次是紫花苜蓿获得优质高产的关键因素[40]。本研究中未施肥刈割4次总干草产量比刈割3次提高12.78%,施肥处理下刈割4次总干草产量比刈割3次提高13.49%,于辉[41]发现紫花苜蓿刈割4次干草产量高于刈割3次,这与本研究结果相似。优质的紫花苜蓿含有较高的粗蛋白、粗脂肪与粗灰分等营养物质,较低的中性洗涤纤维与酸性洗涤纤维,本试验中紫花苜蓿营养物质含量随茬次增加呈现出增加的趋势,这与杨恒山等[42]研究发现随着刈割茬次的增加营养物质含量增高趋势的研究结果一致。但是,刈割频次不合理会导致紫花苜蓿越冬率下降,一些研究表明,刈割频次过多会使紫花苜蓿越冬率下降[43,44],这与本研究有所不同,本研究中刈割4次越冬率为94%以上,紫花苜蓿可以安全越冬,这个结果可能是由于紫花苜蓿的生理特性决定的,苜蓿到了寒冷时期,会停止地上部分的生长而将养分转移至地下根系用以越冬储备[45]。因此,在寒地黑土农区刈割4次可以收获更多的草产量并且对紫花苜蓿越冬率影响不大。

综合本研究结果,在不同刈割频次下施肥处理均比未施肥处理显著提高了干草产量和粗蛋白等营养物质含量,说明紫花苜蓿更适合于生长在土地肥沃的土壤下,紫花苜蓿得到了更充足的养分使植株耐刈割性得到加强。结合产值效益分析,在施肥基础上,刈割4次是可行的。

4 结论

本研究表明,在东北寒地黑土农区,施肥和增加刈割频次均能提高紫花苜蓿干草产量和营养品质。综合生长、产量和效益分析,在东北寒地黑土农区合理施肥条件下,紫花苜蓿年刈割4次是可行的,并且不影响其安全越冬。

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WANG W D, DENG B, WANG X G, GAO K, ZHU G L. Effect of the last harvest time on over-winter rate and root nutrient content of alfalfa in Horqin Sandy Land
Acta Agrestia Sinica, 2017,25(4):810-813. (in Chinese)

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