草业学报

项目 Item	处理 Treatment	方差分析F值Analysis of variance F-value
A	B	A×B	A	B	A×B	A	B	A×B
产量 Yield		59.75^***	124.11^***	18.29^***		27.84^***	226.08^***	11.35^***	32.03^***	46.55^***	8.28^***
偏生产力Partial productivity	N	155.33^***	50.63^***	5.53^**		758.34^***	402.28^***	79.13^***	1299.32^***	205.07^***	88.27^***
	P	204.84^***	26.86^***	9.53^***		651.37^***	270.34^***	72.87^***	1171.90^***	149.67^***	74.91^***
	K	213.45^***	32.04^***	5.28^**		633.71^***	230.87^***	74.19^***	1094.42^***	114.80^***	76.49^***
全年吸收量 Annual uptake rate	N	38.66^***	96.02^***	10.07^**		12.56^***	87.87^***	6.29^***	19.09^***	16.58^***	5.70^***
	P	14.95^***	33.08^***	6.00^***		11.40^**	42.26^**	2.32ns	21.05^***	3.78ns	3.56^**
	K	41.57^***	104.04^***	13.42^***		10.73^***	9.15^**	3.02^*	11.78^***	3.44ns	4.23^**
吸收率 Uptake efficiency	N	100.47^***	83.47^***	6.44^***		260.24^***	93.71^***	19.62^***	279.08^***	29.43^***	16.32^***
	P	60.59^***	9.84^**	3.54^*		55.82^***	25.01^***	5.31^**	99.20^***	6.39^*	3.58^*
	K	147.44^***	37.17^***	4.61^**		95.85^***	18.00^***	10.33^***	161.90^***	0.03ns	7.22^***
利用率 Use efficiency	N	3.280^*	4.453^*	0.783ns		1.45ns	2.53ns	0.63ns	1.02ns	0.93ns	0.93ns
	P	2.20ns	0.45ns	2.42ns		2.96^*	0.03ns	0.41ns	4.20^**	4.67^*	1.51ns
	K	5.39^***	1.01ns	0.79ns		6.98^***	7.83^**	0.68ns	2.68^*	31.41^***	1.48ns

项目 Item	处理 Treatment	方差分析F值Analysis of variance F-value
A	B	A×B	A	B	A×B	A	B	A×B
产量 Yield		59.75^***	124.11^***	18.29^***		27.84^***	226.08^***	11.35^***	32.03^***	46.55^***	8.28^***
偏生产力Partial productivity	N	155.33^***	50.63^***	5.53^**		758.34^***	402.28^***	79.13^***	1299.32^***	205.07^***	88.27^***
	P	204.84^***	26.86^***	9.53^***		651.37^***	270.34^***	72.87^***	1171.90^***	149.67^***	74.91^***
	K	213.45^***	32.04^***	5.28^**		633.71^***	230.87^***	74.19^***	1094.42^***	114.80^***	76.49^***
全年吸收量 Annual uptake rate	N	38.66^***	96.02^***	10.07^**		12.56^***	87.87^***	6.29^***	19.09^***	16.58^***	5.70^***
	P	14.95^***	33.08^***	6.00^***		11.40^**	42.26^**	2.32ns	21.05^***	3.78ns	3.56^**
	K	41.57^***	104.04^***	13.42^***		10.73^***	9.15^**	3.02^*	11.78^***	3.44ns	4.23^**
吸收率 Uptake efficiency	N	100.47^***	83.47^***	6.44^***		260.24^***	93.71^***	19.62^***	279.08^***	29.43^***	16.32^***
	P	60.59^***	9.84^**	3.54^*		55.82^***	25.01^***	5.31^**	99.20^***	6.39^*	3.58^*
	K	147.44^***	37.17^***	4.61^**		95.85^***	18.00^***	10.33^***	161.90^***	0.03ns	7.22^***
利用率 Use efficiency	N	3.280^*	4.453^*	0.783ns		1.45ns	2.53ns	0.63ns	1.02ns	0.93ns	0.93ns
	P	2.20ns	0.45ns	2.42ns		2.96^*	0.03ns	0.41ns	4.20^**	4.67^*	1.51ns
	K	5.39^***	1.01ns	0.79ns		6.98^***	7.83^**	0.68ns	2.68^*	31.41^***	1.48ns

处理 Treatment	禾草 Grass	苜蓿 Alfalfa	豆禾 Alfalfa+grass	处理 Treatment	禾草 Grass	苜蓿 Alfalfa	豆禾 Alfalfa+grass
A₁(N₂₈₀P₁₅₀K₀)	3.80±0.45Aa	6.47±1.62CDde	10.27±1.33Cc	A₅(N₇₀P₅₀K₆₀)	2.26±0.23Dd	6.09±1.91De	8.36±1.88Ee
A₂(N₃₅₀P₁₀₀K₃₆₀)	3.08±0.99Bb	8.60±1.21Aa	11.68±0.58Aa	A₆(N₂₁₀P₀K₂₄₀)	2.65±1.17CDc	6.79±1.94BCcd	9.44±1.12Dd
A₃(N₁₄₀P₃₀₀K₃₀₀)	2.56±0.51CDcd	8.16±0.91Ab	10.72±0.48BCb	A₇(N₀P₂₀₀K₁₈₀)	1.12±0.25Ee	7.18±0.51Bc	8.30±0.60Ee
A₄(N₄₂₀P₂₅₀K₁₂₀)	2.79±0.52BCbc	8.16±0.47Ab	10.95±0.60Bb

处理 Treatment	禾草 Grass	苜蓿 Alfalfa	豆禾 Alfalfa+grass	处理 Treatment	禾草 Grass	苜蓿 Alfalfa	豆禾 Alfalfa+grass
A₁(N₂₈₀P₁₅₀K₀)	3.80±0.45Aa	6.47±1.62CDde	10.27±1.33Cc	A₅(N₇₀P₅₀K₆₀)	2.26±0.23Dd	6.09±1.91De	8.36±1.88Ee
A₂(N₃₅₀P₁₀₀K₃₆₀)	3.08±0.99Bb	8.60±1.21Aa	11.68±0.58Aa	A₆(N₂₁₀P₀K₂₄₀)	2.65±1.17CDc	6.79±1.94BCcd	9.44±1.12Dd
A₃(N₁₄₀P₃₀₀K₃₀₀)	2.56±0.51CDcd	8.16±0.91Ab	10.72±0.48BCb	A₇(N₀P₂₀₀K₁₈₀)	1.12±0.25Ee	7.18±0.51Bc	8.30±0.60Ee
A₄(N₄₂₀P₂₅₀K₁₂₀)	2.79±0.52BCbc	8.16±0.47Ab	10.95±0.60Bb

因子 Factor	禾草Grass			豆禾 Alfalfa+grass
N	0.7440	0.0552	0.5017	0.2514	0.8368	0.0189
P	-0.1103	0.8138	0.5465	0.2044	0.3338	0.4644
K	-0.1603	0.7313	0.7329	0.0610	0.4403	0.3228
N×P	0.4483	0.3130	0.5611	0.1900	0.6954	0.0828
N×K	0.3046	0.5065	0.7655	0.0449	0.7564	0.0491
P×K	-0.2325	0.6159	0.7131	0.0720	0.3806	0.3996

因子 Factor	禾草Grass			豆禾 Alfalfa+grass
N	0.7440	0.0552	0.5017	0.2514	0.8368	0.0189
P	-0.1103	0.8138	0.5465	0.2044	0.3338	0.4644
K	-0.1603	0.7313	0.7329	0.0610	0.4403	0.3228
N×P	0.4483	0.3130	0.5611	0.1900	0.6954	0.0828
N×K	0.3046	0.5065	0.7655	0.0449	0.7564	0.0491
P×K	-0.2325	0.6159	0.7131	0.0720	0.3806	0.3996

施肥与混播比例对豆禾混播牧草产量及氮磷钾利用效率的影响

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张永亮 ^* , 于铁峰 , 郝凤 , 高凯

草业学报 | 研究论文 2020,29(11): 91-101

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草业学报 | 研究论文 2020, 29(11): 91-101

施肥与混播比例对豆禾混播牧草产量及氮磷钾利用效率的影响

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张永亮^*, 于铁峰, 郝凤, 高凯

作者信息

内蒙古民族大学农学院,内蒙古通辽028042

通讯作者:

*通信作者. E-mail: zyl8802@163.com

Effects of fertilization and legume-grass ratio on forage yield and NPK utilization efficiency

Yong-liang ZHANG^*, Tie-feng YU, Feng HAO, Kai GAO

Affiliations

College of Agronomy, Inner Mongolia University for Nationalities, Tongliao 028042, China

出版时间: 2020-11-20 doi: 10.11686/cyxb2020009

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摘要

收起

氮磷钾施量、豆禾混播比例是影响混播草地产量和肥料利用效率的关键因素,分析不同氮磷钾组合与混播比例下牧草产量和氮磷钾利用效率,为豆禾混播草地高产栽培管理提供科学依据。以紫花苜蓿+无芒雀麦混播草地为对象,采用2个间行混播比例(豆禾比2:2和1:2)和7个氮磷钾组合[N₂₈₀P₁₅₀K₀(A₁),N₃₅₀P₁₀₀K₃₆₀(A₂),N₁₄₀P₃₀₀K₃₀₀(A₃),N₄₂₀P₂₅₀K₁₂₀(A₄),N₇₀P₅₀K₆₀(A₅),N₂₁₀P₀K₂₄₀(A₆)和N₀P₂₀₀K₁₈₀(A₇)]进行田间试验。结果表明,全年豆禾总产量以A₂处理最高(11.68 t·hm^-2),极显著(P<0.01)高于其他处理;A₁处理禾草产量(3.80 t·hm^-2)极显著(P<0.01)高于其他处理;A₂处理苜蓿产量(8.60 t·hm^-2)极显著(P<0.01)高于A₁,A₅,A₆,A₇处理;缺氮(A₇)处理全年禾草及豆禾总产量最低。氮肥及氮钾互作与豆禾产量、氮钾互作与苜蓿产量显著相关(P<0.05)。禾草、苜蓿及豆禾NPK偏生产力和吸收率随着NPK施量增加而逐渐下降,A₅处理极显著(P<0.01)高于其他处理。缺钾(A₁)和低钾(A₅)处理苜蓿N利用率明显降低,缺磷(A₆)和高磷(A₃)处理禾草、苜蓿及豆禾K利用率明显下降。豆禾2:2混播全年苜蓿产量及豆禾总产量极显著(P<0.01)高于1:2混播。豆禾2:2混播苜蓿NPK偏生产力、吸收量和吸收率、豆禾NPK偏生产力、N吸收量和吸收率极显著高于1:2混播,禾草NPK偏生产力、吸收量和吸收率极显著(P<0.01)低于1:2混播。综合考虑牧草产量及养分利用效率,豆禾2:2间行混播,氮磷钾施量以N 140 kg·hm^-2,P₂O₅ 100 kg·hm^-2,K₂O 120 kg·hm^-2较适宜。

关键词

紫花苜蓿 / 无芒雀麦 / 混播草地 / 施肥 / 牧草产量 / 肥料利用效率

Abstract

收起

The amounts of nitrogen, phosphorus and potassium applied and the ratio of legume to grass in mixed sowings are key factors affecting the yield and fertilizer use efficiency of mixed grassland. The forage yield and utilization efficiency of nitrogen, phosphorus and potassium under different application ratios of those nutrients were analyzed to provide a scientific basis to manage cultivation of mixed grass-legume grassland for high yield. Field experiments were conducted on mixed swards of alfalfa and smooth brome. The experiment comprised two row configurations (legume:grass inter-row pattern 2:2 and 1:2) and seven nitrogen, phosphorus and potassium combinations: N₂₈₀P₁₅₀K₀ (A₁), N₃₅₀P₁₀₀K₃₆₀ (A₂), N₁₄₀P₃₀₀K₃₀₀(A₃), N₄₂₀P₂₅₀K₁₂₀ (A₄), N₇₀P₅₀K₆₀ (A₅), N₂₁₀P₀K₂₄₀ (A₆) and N₀P₂₀₀K₁₈₀ (A₇), where subscripts after each element indicate the application rate as kg·ha^-1 N, P₂O₅, and K₂O, respectively. The highest value for annual total yield of mixed legume-grass forage (11.68 t DM·ha^-1) occurred in the A₂ treatment, and yield in this treatment was significantly higher than in other treatments (P<0.01). Alfalfa yield in the A₂ treatment was 8.60 t DM·ha^-1, and it was significantly higher than A₁, A₅, A₆ and A₇ treatments (P<0.01). Grass yield in the A₁ treatment was 3.80 t DM·ha^-1, and it was significantly higher than in other treatments (P<0.01). Yields of grass and grass-legume forage were lowest in the zero nitrogen treatment, A₇. The combined grass-legume yield was significantly related to the rate of N fertilizer. Both combined grass-legume yield and alfalfa yield displayed a N×K interaction (P<0.05). The NPK partial productivity, and uptake efficiency of grass, alfalfa and grass-legume forage all showed a downward trend with increase in NPK level, and the A₅ treatment was significantly superior to other treatments (P<0.01). The nitrogen utilization efficiency of alfalfa decreased significantly in the zero potassium (A₁) and low potassium (A₅) treatments, and the potassium utilization efficiency of grass, alfalfa and grass-legume forage decreased significantly in the zero phosphorus (A₆) and high phosphorus (A₃) treatments. The annual total yield of alfalfa and legume-grass forage in the 2:2 row configuration were significantly higher than in the 1:2 configuration, with extreme significance (P<0.01). Also, the partial productivity, uptake rate and uptake efficiency of alfalfa NPK, and partial productivity of NPK, N uptake rate and N uptake efficiency of grass-legume forage in the 2:2 row configuration mixture were significantly higher than in the 1:2 configuration with extreme significance (P<0.01), and the partial productivity, uptake amount and absorption efficiency of grass NPK were significantly lower in the 2:2 than in the 1:2 configuration with extreme significance (P<0.01). Considering forage yield and nutrient utilization efficiency, alfalfa-smooth brome mixed sowing in a 2:2 row configuration, and fertilizer application of 140 kg·ha^-1 N, 100 kg·ha^-1 P₂O₅, and 120 kg·ha^-1 K₂O can be recommended, based on these results.

Key words

alfalfa / smooth brome / mixed pastures / fertilization / forage yield / fertilizer use efficiency

引用本文

张永亮, 于铁峰, 郝凤, 高凯. 施肥与混播比例对豆禾混播牧草产量及氮磷钾利用效率的影响. 草业学报, 2020 , 29 (11) : 91 -101 . DOI: 10.11686/cyxb2020009

Yong-liang ZHANG, Tie-feng YU, Feng HAO, Kai GAO. Effects of fertilization and legume-grass ratio on forage yield and NPK utilization efficiency[J]. Acta Prataculturae Sinica, 2020 , 29 (11) : 91 -101 . DOI: 10.11686/cyxb2020009

正文

收起

紫花苜蓿(Medicago sativa)和无芒雀麦(Bromus inermis)具有产草量高、品质好等特点,是我国北方地区重要的栽培牧草。用苜蓿与无芒雀麦混播建立人工草地不仅能提高饲草产量和品质,而且有较好的生态效益。禾本科牧草与豆科牧草混播后禾本科牧草能够利用豆科牧草固定的氮素,使土壤氮素减少,有利于提高豆科牧草固氮效率^[1,2],促进混播草地中禾本科牧草对氮的吸收^[1],降低土壤速效氮含量,从而提高土壤氮素的利用效率^[3]。通过豆禾混播比例和种类优化能够增加豆禾混播牧草氮素固定和转移效率,是提高混播草地生产性能的有效途径^[4]。混播牧草种类组合与混播比例是否科学合理,是豆禾混播草地能否稳定持续存在的关键,是实现混播群落组分稳定的基础^[5]。豆禾合理搭配不仅可以降低植物间资源竞争,甚至可以改善种间关系,促进植物对养分的吸收^[6]。施肥是豆禾混播草地获得高产、高效的重要管理措施,氮磷钾肥的合理施用对调控牧草生长发育、产量与品质有重要影响^[7,8],施肥过多或过少均不利于植物生长^[9,10],只有适量施用氮磷钾肥才能提高牧草产量和品质^[8,11],磷、钾肥可显著提高苜蓿的固氮能力^[10,12],氮肥对禾草产量的影响大于磷、钾肥^[13]。适宜的氮磷钾配施可显著提高牧草产量^[10]和促进牧草对氮磷钾的吸收^[7-8,13]。沙地土壤通常养分贫乏,尤其是缺磷少氮,且保水保肥能力差。以苜蓿为主的人工草地年刈割3~4茬,营养元素从土壤中流失的较多,为了减少肥料流失,提高肥料利用率,保持苜蓿-禾草混播草地持续高效生产,合理施肥是技术关键之一。目前有关氮磷钾肥处理对苜蓿-禾草混播草地牧草产量及氮磷钾吸收利用效率的影响研究鲜有报道。科尔沁沙地风沙土壤氮磷严重缺乏,且速效钾含量较低,氮磷钾合理配合不仅是保障人工草地优质高产的有效措施,而且对维持豆禾混播草地群落稳定性起重要作用。为此,本研究通过田间氮磷钾肥效试验,系统分析了氮磷钾施肥处理和豆禾混播比例对混播禾草、苜蓿及豆禾产量、NPK偏生产力、吸收量、吸收率及利用率等的影响,以期为豆禾混播草地合理施肥提供理论依据。

1 材料与方法

收起

1.1 试验地概况

试验地位于西辽河平原内蒙古民族大学农牧业科技示范园区。试验地区为典型的温带大陆性季风气候,年平均气温6.4 ℃,极端最低温-30.9 ℃,≥10 ℃积温3184 ℃,无霜期150 d,年均降水量399.1 mm,生长季降水量占全年的89%。土壤为风沙土,土壤含有机质4.86 g·kg^-1,速效钾94.65 mg·kg^-1,速效磷10.46 mg·kg^-1,碱解氮11.15 mg·kg^-1,pH为8.2。具有喷灌条件,干旱时灌水。

1.2 试验材料与试验设计

试验材料为紫花苜蓿(品种为公农1号,来自吉林省农业科学院)和无芒雀麦(品种为Carlton,来自北京正道种业有限公司)。试验设豆禾2:2(B₁)和1:2(B₂)两种间行混播比例;采用3因素7水平的均匀设计方法进行氮磷钾组合设计,氮、磷、钾上限水平分别为 N 420 kg·hm^-2,P₂O₅ 300 kg·hm^-2,K₂O 360 kg·hm^-2,下限均为 0 kg·hm^-2,共有N₂₈₀P₁₅₀K₀(A₁),N₃₅₀P₁₀₀K₃₆₀(A₂),N₁₄₀P₃₀₀K₃₀₀(A₃),N₄₂₀P₂₅₀K₁₂₀(A₄),N₇₀P₅₀K₆₀(A₅),N₂₁₀P₀K₂₄₀(A₆)和N₀P₂₀₀K₁₈₀(A₇)7个组合。氮肥为尿素(N 46%),磷肥为重过磷酸钙(P₂O₅ 44%),钾肥为氯化钾(K₂O 60%)。小区采用裂区设计,主区为施肥处理,副区为混播比例,小区面积4 m×5 m=20 m²,每个小区12行,行距30 cm,3次重复。试验地于2017年5月22日建植,苜蓿播种量为15 kg·hm^-2,无芒雀麦播种量为30 kg·hm^-2,豆禾2:2处理苜蓿与禾草各占其单播量的50%,豆禾1:2处理苜蓿与禾草各占其单播量的33%和67%。施肥试验于2018年进行,磷肥在返青期(4月10)全部施入,氮肥和钾肥分3次施入,牧草返青期施设计总量的40%,头茬刈割后施30%,第2茬刈割后施30%。第一次在垅间开3~4 cm沟施肥后覆土,第2和3次撒施,施肥后浇水。年刈割3次,头茬和第2茬草在苜蓿盛花期刈割,第3茬在9月初刈割,留茬高度5 cm。随时人工防除杂草。

1.3 牧草产量及氮、磷、钾含量测定

1)牧草产量测定:在苜蓿盛花期(2018年6月9日)进行第一次刈割,于7月20日和9月1日进行第2和3次刈割。测产面积根据混播比例确定,即豆禾1:2处理每小区测定3行,每行测1 m长,2:2处理每小区测定4行,每行测1 m长,留茬5 cm,苜蓿和无芒雀麦分种剪割后称鲜重,再分别取鲜样200~500 g带回实验室105 ℃杀青30 min,75 ℃烘干后称重,根据干鲜比和小区面积计算产草量。干草样粉碎过筛后装入塑料自封袋备用。

2)牧草氮、磷、钾含量测定^[14]:采用H₂SO₄-H₂O₂消化-凯氏定氮法测定氮含量。采用H₂SO₄-H₂O₂消化-钼锑抗比色法测定磷含量。采用H₂SO₄-H₂O₂消化-火焰分光光度法测定钾含量。

1.4 牧草氮、磷、钾相关指标计算^[9]

全年牧草氮(磷、钾)素偏生产力(kg·kg^-1)=施氮(磷、钾)全年牧草产量/施氮(磷、钾)量。

各茬牧草氮(磷、钾)素吸收量(kg·hm^-2)=各茬牧草干重×各茬氮(磷、钾)含量。

全年禾草氮(磷、钾)素吸收量(kg·hm^-2)=各茬禾草氮(磷、钾)素吸收量之和。

全年苜蓿氮(磷、钾)素吸收量(kg·hm^-2)=各茬苜蓿氮(磷、钾)素吸收量之和。

全年豆禾氮(磷、钾)素吸收量(kg·hm^-2)=全年禾草氮(磷、钾)素吸收量+全年苜蓿氮(磷、钾)素吸收量。

氮(磷、钾)素吸收效率(kg·kg^-1)=全年牧草氮(磷、钾)素吸收量/施氮(磷、钾)量。

氮(磷、钾)素利用效率(kg·kg^-1)=全年牧草产量/全年牧草氮(磷、钾)素吸收量。

1.5 数据统计与分析

采用Excel 2007进行数据处理和绘图,用DPS数据处理系统软件(DPS 17.10高级版)进行差异显著性分析,采用LSD法进行多重比较。

2 结果与分析

收起

2.1 施肥与混播比例对全年牧草产量的影响

施肥与混播比例及其互作对混播禾草、苜蓿及豆禾总产量影响极显著(表1)。A₁处理禾草产量极显著(P<0.01)高于其他处理,A₂处理极显著高于A₃,A₅,A₆和A₇处理,与A₄处理差异不显著(P>0.05)(表2)。苜蓿及豆禾产量均以A₂处理最高(表2),豆禾A₂处理产量极显著(P<0.01)高于其他处理,苜蓿A₂处理产量极显著(P<0.01)高于A₁,A₅,A₆和A₇处理,显著(P<0.05)高于A₃和A₄处理。A₇处理下,禾草产量及豆禾产量最低,与其他处理(A₅豆禾产量除外)间差异极显著(P<0.01),表明缺氮处理(A₇)严重影响了混播禾草及豆禾产量,而较高的氮钾处理(A₂)可提高苜蓿产量及豆禾产量。缺氮(A₇)或低氮(A₃)条件下,较高的磷肥能促进苜蓿生长,提高苜蓿产量,因此苜蓿A₇处理产量极显著大于A₁ 和A₅处理,A₃处理极显著高于A₅处理。

B₂处理下,全年禾草产量极显著(P<0.01)高于B₁处理(图1),而B₁处理下,全年苜蓿产量及豆禾产量极显著(P<0.01)高于B₂处理,表明苜蓿混播比例是影响豆禾产量的主要因素。

采用表1中产量数据通过多因子及互作项逐步回归分析表明,氮肥、氮磷和氮钾互作与禾草产量存在正相关(表3),而与磷肥、钾肥及磷钾互作呈现负相关,氮肥对禾草产量影响最明显。苜蓿产量、豆禾产量与氮、磷、钾肥及氮磷、氮钾和磷钾互作均呈正相关,其中,苜蓿产量受钾肥和氮钾、磷钾互作影响大于氮、磷肥及氮磷互作;而豆禾总产量与氮肥及氮钾、氮磷互作相关性较大,氮肥及氮钾互作与豆禾总产量的相关性均达显著水平(P<0.05)。

2.2 施肥处理对牧草NPK偏生产力和吸收量的影响

施肥处理对混播禾草、苜蓿及豆禾氮磷钾偏生产力均有极显著影响(表1)。禾草、苜蓿及豆禾氮磷钾偏生产力均随施肥量增加而降低(图2)。低氮磷钾(A₅)处理禾草、苜蓿及豆禾氮磷钾偏生产力最高,与其他处理间差异均达极显著水平(P<0.01)。禾草磷钾肥偏生产力在缺氮处理(A₇)时最低(图2B,图2C),与其他处理间差异极显著或显著(A₃处理磷肥偏生产力除外)。因为缺氮严重影响了禾草的生长,使禾草产量显著下降,也表明氮肥对禾草生长的影响大于磷钾肥。

施肥处理对混播禾草、苜蓿及豆禾全年氮磷钾吸收量影响极显著(表1)。禾草、苜蓿及豆禾的N吸收量随N肥施量增加呈双峰型变化趋势(图3A),第一个峰值均出现在A₃处理,第二个峰值禾草出现在A₁,豆禾出现在A₂,苜蓿出现在A₄,其中禾草及豆禾第二个峰值极显著大于第一个峰值,苜蓿无显著差异。缺磷处理(A₆)禾草、苜蓿及豆禾氮吸收量明显下降。禾草、苜蓿及豆禾的P吸收量随P肥施量增加呈双峰型变化的趋势(图3B),禾草第一个峰值出现在A₁处理,苜蓿与豆禾均出现在A₂处理;第二个峰值均出现在A₄处理,且禾草、苜蓿及豆禾第一个峰值均大于第二个峰值,但仅禾草差异显著,苜蓿及豆禾无显著差异。缺氮处理(A₇)严重影响了禾草、苜蓿及豆禾P吸收量,其中禾草P吸收量极显著低于其他处理。苜蓿及豆禾的K吸收量随K肥施量增加呈波动上升的趋势(图3C),达到最大施K量时略有下降。禾草及豆禾K吸收量在低氮磷钾和缺氮处理时出现低谷,缺氮处理禾草及豆禾K吸收量极显著低于其他处理。苜蓿的K吸收量在缺磷处理时略有下降,但极显著高于缺钾处理(A₁),缺钾处理苜蓿K吸收量最低。禾草K吸收量在缺K处理最高,缺氮处理最低,二者差异极显著(P<0.01),表明氮肥对禾草生长及K吸收量的影响大于钾肥。

2.3 施肥处理对牧草NPK吸收率和利用率的影响

施肥处理对混播禾草、苜蓿及豆禾NPK吸收率均有显著影响(表1)。NPK吸收率均分别随NPK施量增加而下降(图4)。低氮磷钾处理(A₅)禾草、苜蓿及豆禾的NPK吸收率最高,与其他处理间差异均达极显著水平(P<0.01)。禾草的PK吸收率在缺氮处理最低(图4B,图4C),表明缺氮处理对禾草生长及PK吸收率影响显著。氮肥量在280~360 kg·hm^-2时,苜蓿、豆禾N吸收率无显著差异。磷肥量在150~300 kg·hm^-2时,苜蓿P吸收率无显著差异;磷肥量在200~300 kg·hm^-2时,豆禾P吸收率无显著差异。钾肥量在240~360 kg·hm^-2时,苜蓿、豆禾K吸收率无显著差异。

施肥处理对混播禾草和苜蓿K以及豆禾P利用率影响极显著,对禾草N、苜蓿P及豆禾K利用率影响显著,对苜蓿N、禾草P及豆禾N利用率没有显著影响(表1)。禾草、苜蓿及豆禾的N利用率随N肥施量增加呈先增后降的趋势(图5A),禾草峰值出现在低氮(A₅)处理,苜蓿及豆禾峰值均出现在A₆处理。缺钾(A₁)和低钾(A₅)处理下,苜蓿N利用率较低,显著低于A₄处理之外的其他处理,表明土壤钾不足显著影响苜蓿N利用率。缺磷处理(A₆)禾草、苜蓿及豆禾的P利用率最高(图5B),其中禾草显著高于A₂和A₇处理,苜蓿显著高于A₂,A₁,A₄和A₃处理,豆禾显著高于A₂,A₁和A₄处理,其余处理间无显著差异。高钾处理(A₂)禾草及豆禾的P利用率最低,高氮处理(A₄)苜蓿的P利用率最低。苜蓿及豆禾的K利用率随K肥施量增加呈先下降后升高趋势(图5C),缺钾处理(A₁)苜蓿和豆禾K利用率最高,其中苜蓿显著高于其他处理,其余处理间无显著差异;豆禾显著高于A₆,A₃处理,其余处理间无显著差异。缺氮(A₇)处理禾草K利用率最高,显著高于A₆,A₃,A₂处理。缺磷和高磷处理使禾草、苜蓿及豆禾K利用率明显降低。

2.4 混播比例对牧草NPK偏生产力、吸收量、吸收率和利用率的影响

混播比例对混播禾草、苜蓿NPK偏生产力、吸收量和吸收率以及豆禾NPK偏生产力、N吸收率、苜蓿及豆禾K利用率影响极显著,对禾草P,K和苜蓿N,P利用率无显著影响(表1)。施肥与混播比例互作对混播禾草、苜蓿及豆禾NPK偏生产力、吸收量和吸收率有极显著或显著影响,对NPK利用率影响不显著(表1)。豆禾2:2(B₁)混播苜蓿及豆禾NPK偏生产力极显著高于1:2(B₂)混播(图6A)。B₁处理苜蓿NPK吸收量(图6B)以及豆禾N吸收量极显著高于B₂处理。B₁处理下,苜蓿NPK吸收率以及豆禾NP吸收率极显著高于B₂处理(图6C),混播比例对豆禾K吸收率无显著影响。混播比例对苜蓿K、豆禾PK利用率有显著影响,B₁处理苜蓿K及豆禾PK利用率显著(P<0.05)高于B₂处理(图6D)。混播比例对禾草PK、苜蓿NP利用率以及豆禾PK吸收量、K吸收率和N利用率没有显著影响。混播比例对禾草NPK偏生产力、吸收量、吸收率及N利用率影响显著,B₂处理禾草NPK偏生产力、吸收量、吸收率极显著(P<0.01)高于B₁处理,B₁处理禾草N利用率显著高于B₂处理,混播比例对禾草PK利用率影响不显著。

3 讨论

收起

3.1 氮肥对豆禾混播牧草产量及NPK利用效率的影响

氮素是豆禾混播草地中禾本科牧草与豆科牧草协调共生的一个重要限制因子。适量氮肥可提高苜蓿产量和品质^{[15,16,17,18]},施氮能提高紫花苜蓿的氮积累^[19]。但也有学者认为,施氮肥对苜蓿干物质产量和氮含量没有显著影响^[20,21]。本研究结果表明氮肥与豆禾总产量极显著相关,高氮处理(A₂,A₄)提高了禾草、苜蓿及豆禾产量,缺氮(A₇)和低氮(A₅)处理显著降低了禾草产量,这与谢开云等^[22]的研究结果一致。有学者认为,在单播苜蓿草地,施氮量>52 kg·hm^-2时,苜蓿产量不再增加^[23]。何飞等^[17]认为在一定范围内,苜蓿产量随施氮量增加而显著增加,超过限值后苜蓿产量反而逐渐降低。本试验在磷钾肥较充分条件下,施氮量<350 kg·hm^-2时,苜蓿产量随施氮量的增加而增加,施氮量达到420 kg·hm^-2时,苜蓿与禾草产量均下降,与何飞等^[17]的研究结果相似,但与苗晓茸等^[21]、魏志标等^[23]的试验结果不一致,这可能是豆禾混播和风沙土壤条件差异所致。高氮处理(A₂,A₄)提高了禾草与苜蓿K吸收率,降低了禾草、苜蓿N,P的偏生产力以及禾草对N的利用率。这是因为高氮处理限制了禾草和苜蓿生长,降低了禾草与苜蓿产量^[17,24]。低氮处理(A₅)苜蓿与无芒雀麦NPK偏生产力、N吸收率及禾草N利用率明显增高。有研究表明,随施氮量的增加苜蓿^[25]、玉米(Zea mays)^[9]氮肥偏生产力显著降低,苏丹草(Sorghum sudanense)^[26]、玉米^[9]等氮肥利用效率呈下降趋势,本研究结果与前人^[9,25-26]研究结果相似。禾草、苜蓿及豆禾N吸收量随施氮量增加呈现增长的趋势,施氮量>280 kg·hm^-2时,禾草N吸收量开始下降,施氮量超过350 kg·hm^-2时,豆禾N吸收量开始降低,而苜蓿N吸收量略有增加。缺氮处理(A₇)显著降低了禾草PK偏生产力以及NPK吸收量,主要是因为缺氮严重影响了禾草生长,使其产量较低。另外,增施氮肥可促进禾草对P的吸收^[11]。缺氮处理对混播禾草的影响明显大于缺磷或缺钾处理,平衡施肥更有利于提高混播牧草产量及养分吸收量。

3.2 磷肥对豆禾混播牧草产量及NPK利用效率的影响

磷肥不仅影响牧草产量^[8],而且影响牧草对氮素的吸收^[11]和利用效率^[27]。施磷肥可显著增加苜蓿产量^[8,15,28],但在苜蓿生长中对磷素的需求有个阈值^[28]。在阈值之下增施磷肥对苜蓿生长有利,超过阈值苜蓿生长受到抑制^[28]。有学者认为,苜蓿的产量最佳施磷量为(P₂O₅)141 kg·hm^2[23],施磷量大于141 kg·hm^-2时,苜蓿产量不再增加^[29]。于铁峰等^[10]研究表明,在灌溉条件下二年生苜蓿磷肥优化施肥量为77.69~90.48 kg·hm^-2。本研究发现,在磷肥施量为100 kg·hm^-2,且氮钾较充分时(N₃₅₀P₁₀₀K₃₆₀),苜蓿及豆禾产量最高,禾草产量次之,本研究适宜磷肥施量与前人^[23,27,29]结果相近。有学者认为,磷肥对苜蓿干草产量的影响大于氮钾肥^[7,10,17,21]。在本试验中,磷肥对苜蓿及豆禾产量的影响小于氮钾肥,与前人的研究结果有所不同,这也许是豆禾混播与单播苜蓿不同的缘故。缺氮(A₇)或低氮(A₃)条件下,较高的磷肥能促进苜蓿生长,提高苜蓿产量,这与磷肥可促进苜蓿对氮素的吸收^[30]和固氮作用^[30]有关。高磷处理(A₃)使禾草产量明显降低,表明过量磷肥抑制了禾草生长发育。苜蓿、禾草及豆禾的磷素偏生产力和吸收率均随磷肥增加而降低,但当磷肥水平>200 kg·hm^-2时, P素偏生产力和吸收率均无显著差异。缺磷(A₆)和高磷(A₃)处理使苜蓿、禾草与豆禾的P吸收量和吸收率以及K利用率下降,使禾草N利用率降低。有研究表明,适当增施磷肥可促进牧草对N的吸收^[29],过量磷肥处理使羊草(Leymus chinensis)^[11]和苜蓿^[32]对磷素的吸收率和利用率下降,本研究结果与前人^[11,20,32]的研究结果相似。

3.3 钾肥对豆禾混播牧草产量及NPK利用效率的影响

施适量的钾肥不仅可增加苜蓿产量^[8,33],而且能促进禾本科牧草生长发育,提高禾草产量和种间竞争力^[23]。高钾(A₂)处理促进了禾草、苜蓿NPK吸收量及苜蓿N利用率,表明较高的钾氮能促进禾草与苜蓿生长,因牧草产量较高,因此NPK吸收量增加,同时钾素还能促进苜蓿对氮素的吸收,使苜蓿N利用率提高。邢月华等^[34]研究表明,施钾增加了苜蓿K₂O的积累量,于铁峰等^[10]认为,钾素能提高苜蓿蛋白运转及积累。缺钾处理(A₁)严重影响了苜蓿钾素吸收量,显著提高了苜蓿K利用率。缺钾处理禾草产量较高,这可能是因为该处理氮肥水平较高,磷肥适中,而土壤中速效钾含量(94.65 mg·kg^-1)基本可以满足禾草生长,同时缺钾不利于苜蓿生长,苜蓿对禾草的抑制作用相对较小。

3.4 氮磷钾交互作用对牧草产量及NPK利用效率的影响

本试验表明,氮磷和氮钾互作与禾草产量呈正相关,而与磷钾互作呈负相关。氮磷、氮钾和磷钾互作与苜蓿及豆禾产量均呈正相关,其中,苜蓿产量及豆禾产量与氮钾互作显著相关(P<0.05)。磷钾互作与苜蓿产量的相关系数(0.71)大于氮磷互作(0.56)。有研究表明,适宜的氮、磷、钾互作对苜蓿干草产量具有一定的促进作用^[8,10,35],氮磷钾配施与不施氮相比显著高了苏丹草-黑麦草(Lolium perenne)轮作鲜草产量^[13],本研究结果与上述^[8,10,13,35]结果一致。

4 结论

收起

适量的氮磷钾肥组合能显著提高混播牧草产量,其中氮肥对禾草及豆禾产量及肥料利用效率的影响大于钾肥和磷肥,钾肥对苜蓿产量的影响大于磷肥和氮肥。氮钾互作对苜蓿及豆禾产量影响大于氮磷和磷钾互作。禾草与苜蓿NPK偏生产力和吸收率均随氮磷钾肥水平增加而降低。缺氮处理对混播禾草及豆禾产量、禾草PK偏生产力和NPK吸收量的影响大于缺磷或缺钾处理。豆禾2:2混播苜蓿及豆禾NPK偏生产力、吸收量、吸收率以及禾草氮素利用率、苜蓿钾素利用率显著高于1:2混播。综合考虑牧草产量及养分利用效率,豆禾2:2间行混播,氮磷钾施量以N 140 kg·hm^-2,P₂O₅ 100 kg·hm^-2,K₂O 120 kg·hm^-2较适宜。

基金

收起

国家自然科学基金项目(31560673,31960352)和内蒙古自治区科技储备项目(2018MDCB03-02)资助

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收起

文献

收起

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2020年第29卷第11期

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doi: 10.11686/cyxb2020009

接收时间：2020-01-07
首发时间：2026-03-13
出版时间：2020-11-20

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作者

出版历史

收稿日期：2020-01-07

基金

国家自然科学基金项目(31560673,31960352)和内蒙古自治区科技储备项目(2018MDCB03-02)资助

作者信息

内蒙古民族大学农学院,内蒙古通辽028042

通讯作者:

*通信作者. E-mail: zyl8802@163.com

参考文献

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2种不同金属材料的力学参数

科 Family	属数 Number of genus	种数 Number of species	占总种数比例 Percentage of total species (%)	属 Genus	种数 Number of species	占总种数比例 Percentage of total species (%)
鹅膏菌科Amanitaceae	2	11	5.26	鹅膏菌属 Amanita	10	4.78
小菇科 Mycenaceae	2	12	5.74	丝盖伞属 Inocybe	5	2.39
多孔菌科 Polyporaceae	8	14	6.70	蜡蘑属 Laccaria	5	2.39
红菇科 Russulaceae	3	23	11.00	小皮伞属 Marasmius	6	2.87
				小菇属 Mycena	11	5.26
				光柄菇属 Pluteus	5	2.39
				红菇属 Russula	17	8.13
				栓菌属 Trametes	5	2.39

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TxT

项目 Item	处理 Treatment	方差分析F值Analysis of variance F-value
A	B	A×B	A	B	A×B	A	B	A×B
产量 Yield		59.75^***	124.11^***	18.29^***		27.84^***	226.08^***	11.35^***	32.03^***	46.55^***	8.28^***
偏生产力Partial productivity	N	155.33^***	50.63^***	5.53^**		758.34^***	402.28^***	79.13^***	1299.32^***	205.07^***	88.27^***
	P	204.84^***	26.86^***	9.53^***		651.37^***	270.34^***	72.87^***	1171.90^***	149.67^***	74.91^***
	K	213.45^***	32.04^***	5.28^**		633.71^***	230.87^***	74.19^***	1094.42^***	114.80^***	76.49^***
全年吸收量 Annual uptake rate	N	38.66^***	96.02^***	10.07^**		12.56^***	87.87^***	6.29^***	19.09^***	16.58^***	5.70^***
	P	14.95^***	33.08^***	6.00^***		11.40^**	42.26^**	2.32ns	21.05^***	3.78ns	3.56^**
	K	41.57^***	104.04^***	13.42^***		10.73^***	9.15^**	3.02^*	11.78^***	3.44ns	4.23^**
吸收率 Uptake efficiency	N	100.47^***	83.47^***	6.44^***		260.24^***	93.71^***	19.62^***	279.08^***	29.43^***	16.32^***
	P	60.59^***	9.84^**	3.54^*		55.82^***	25.01^***	5.31^**	99.20^***	6.39^*	3.58^*
	K	147.44^***	37.17^***	4.61^**		95.85^***	18.00^***	10.33^***	161.90^***	0.03ns	7.22^***
利用率 Use efficiency	N	3.280^*	4.453^*	0.783ns		1.45ns	2.53ns	0.63ns	1.02ns	0.93ns	0.93ns
	P	2.20ns	0.45ns	2.42ns		2.96^*	0.03ns	0.41ns	4.20^**	4.67^*	1.51ns
	K	5.39^***	1.01ns	0.79ns		6.98^***	7.83^**	0.68ns	2.68^*	31.41^***	1.48ns

项目
Item

处理
Treatment

方差分析F值Analysis of variance F-value

禾草 Grass

苜蓿 Alfalfa

豆禾 Alfalfa+grass

A×B

产量 Yield

59.75^***

124.11^***

18.29^***

27.84^***

226.08^***

11.35^***

32.03^***

46.55^***

8.28^***

偏生产力Partial
productivity

155.33^***

50.63^***

5.53^**

758.34^***

402.28^***

79.13^***

1299.32^***

205.07^***

88.27^***

204.84^***

26.86^***

9.53^***

651.37^***

270.34^***

72.87^***

1171.90^***

149.67^***

74.91^***

213.45^***

32.04^***

5.28^**

633.71^***

230.87^***

74.19^***

1094.42^***

114.80^***

76.49^***

全年吸收量
Annual uptake rate

38.66^***

96.02^***

10.07^**

12.56^***

87.87^***

6.29^***

19.09^***

16.58^***

5.70^***

14.95^***

33.08^***

6.00^***

11.40^**

42.26^**

2.32ns

21.05^***

3.78ns

3.56^**

41.57^***

104.04^***

13.42^***

10.73^***

9.15^**

3.02^*

11.78^***

3.44ns

4.23^**

吸收率
Uptake efficiency

100.47^***

83.47^***

6.44^***

260.24^***

93.71^***

19.62^***

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29.43^***

16.32^***

60.59^***

9.84^**

3.54^*

55.82^***

25.01^***

5.31^**

99.20^***

6.39^*

3.58^*

147.44^***

37.17^***

4.61^**

95.85^***

18.00^***

10.33^***

161.90^***

0.03ns

7.22^***

利用率
Use efficiency

3.280^*

4.453^*

0.783ns

1.45ns

2.53ns

0.63ns

1.02ns

0.93ns

2.20ns

0.45ns

2.42ns

2.96^*

0.03ns

0.41ns

4.20^**

4.67^*

1.51ns

5.39^***

1.01ns

0.79ns

6.98^***

7.83^**

0.68ns

2.68^*

31.41^***

1.48ns

处理 Treatment	禾草 Grass	苜蓿 Alfalfa	豆禾 Alfalfa+grass	处理 Treatment	禾草 Grass	苜蓿 Alfalfa	豆禾 Alfalfa+grass
A₁(N₂₈₀P₁₅₀K₀)	3.80±0.45Aa	6.47±1.62CDde	10.27±1.33Cc	A₅(N₇₀P₅₀K₆₀)	2.26±0.23Dd	6.09±1.91De	8.36±1.88Ee
A₂(N₃₅₀P₁₀₀K₃₆₀)	3.08±0.99Bb	8.60±1.21Aa	11.68±0.58Aa	A₆(N₂₁₀P₀K₂₄₀)	2.65±1.17CDc	6.79±1.94BCcd	9.44±1.12Dd
A₃(N₁₄₀P₃₀₀K₃₀₀)	2.56±0.51CDcd	8.16±0.91Ab	10.72±0.48BCb	A₇(N₀P₂₀₀K₁₈₀)	1.12±0.25Ee	7.18±0.51Bc	8.30±0.60Ee
A₄(N₄₂₀P₂₅₀K₁₂₀)	2.79±0.52BCbc	8.16±0.47Ab	10.95±0.60Bb

处理
Treatment

禾草
Grass

苜蓿
Alfalfa

豆禾
Alfalfa+grass

处理
Treatment

禾草
Grass

苜蓿
Alfalfa

豆禾
Alfalfa+grass

A₁(N₂₈₀P₁₅₀K₀)

3.80±0.45Aa

6.47±1.62CDde

10.27±1.33Cc

A₅(N₇₀P₅₀K₆₀)

2.26±0.23Dd

6.09±1.91De

8.36±1.88Ee

A₂(N₃₅₀P₁₀₀K₃₆₀)

3.08±0.99Bb

8.60±1.21Aa

11.68±0.58Aa

A₆(N₂₁₀P₀K₂₄₀)

2.65±1.17CDc

6.79±1.94BCcd

9.44±1.12Dd

A₃(N₁₄₀P₃₀₀K₃₀₀)

2.56±0.51CDcd

8.16±0.91Ab

10.72±0.48BCb

A₇(N₀P₂₀₀K₁₈₀)

1.12±0.25Ee

7.18±0.51Bc

8.30±0.60Ee

A₄(N₄₂₀P₂₅₀K₁₂₀)

2.79±0.52BCbc

8.16±0.47Ab

10.95±0.60Bb

因子 Factor	禾草Grass			豆禾 Alfalfa+grass
N	0.7440	0.0552	0.5017	0.2514	0.8368	0.0189
P	-0.1103	0.8138	0.5465	0.2044	0.3338	0.4644
K	-0.1603	0.7313	0.7329	0.0610	0.4403	0.3228
N×P	0.4483	0.3130	0.5611	0.1900	0.6954	0.0828
N×K	0.3046	0.5065	0.7655	0.0449	0.7564	0.0491
P×K	-0.2325	0.6159	0.7131	0.0720	0.3806	0.3996

因子
Factor

禾草Grass

苜蓿 Alfalfa

豆禾 Alfalfa+grass

因子 Factor	禾草Grass		苜蓿 Alfalfa		豆禾 Alfalfa+grass
因子 Factor	相关系数 Correlation coefficient	P值 P-value	相关系数 Correlation coefficient	P值 P-value	相关系数 Correlation coefficient	P值 P-value
N	0.7440	0.0552	0.5017	0.2514	0.8368	0.0189
P	-0.1103	0.8138	0.5465	0.2044	0.3338	0.4644
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N×P	0.4483	0.3130	0.5611	0.1900	0.6954	0.0828
N×K	0.3046	0.5065	0.7655	0.0449	0.7564	0.0491
P×K	-0.2325	0.6159	0.7131	0.0720	0.3806	0.3996