占麗平,魯劍巍,楊 娟,李文西,李小坤,劉曉偉

(華中農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，湖北 武漢 430070)

飼草生產(chǎn)是養(yǎng)殖業(yè)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展的必要條件，是完善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)和優(yōu)化農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分[1]。在我國南方地區(qū)大力發(fā)展草業(yè)生產(chǎn)，種植魚用飼草，對促進(jìn)漁業(yè)生產(chǎn)持續(xù)健康發(fā)展具有重要作用[2]。一年生黑麥草(Loliummultiflorum)是一種喜溫、喜濕牧草[3]，具有抗逆性強(qiáng)、分蘗力高、生長快、產(chǎn)量高、品質(zhì)好等優(yōu)點(diǎn)[4]，在我國南方廣泛種植，是各種家畜、養(yǎng)魚的好飼料[4-5]。隨著養(yǎng)殖業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和調(diào)整，退耕還林還草政策的實(shí)施，種草養(yǎng)畜的全面發(fā)展，黑麥草種植面積近年不斷擴(kuò)大[6]。由于黑麥草的產(chǎn)量潛力大，所需的養(yǎng)分量也很大，因此施肥能顯著提高黑麥草產(chǎn)量，尤其是氮肥的施用見效快，已成為農(nóng)民種植黑麥草的主要管理措施之一[7]。目前在生產(chǎn)實(shí)踐中，黑麥草種植還存在許多養(yǎng)分管理不合理的現(xiàn)象[8]；例如施肥結(jié)構(gòu)不合理、養(yǎng)分不平衡、基本上不施用有機(jī)肥等，這樣不僅會影響黑麥草的產(chǎn)量和生產(chǎn)效率，而且一些過量的養(yǎng)分，如氮，還會直接從田間流向魚池及水網(wǎng)中，導(dǎo)致環(huán)境污染嚴(yán)重[9-10]。針對目前施肥不合理的現(xiàn)象，進(jìn)行了氮磷鉀肥及有機(jī)肥效果試驗(yàn)，研究不同施肥措施對黑麥草生長、葉綠素和草產(chǎn)量的影響，以期掌握不同施肥條件下黑麥草各生長指標(biāo)的變化規(guī)律，為科學(xué)施肥、合理提高產(chǎn)草量提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1試驗(yàn)區(qū)自然概況 試驗(yàn)布置在位于湖北省武漢市洪山區(qū)的華中農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院試驗(yàn)基地，屬亞熱帶大陸性濕潤季風(fēng)氣候。供試土壤為黃棕壤，土壤基本性狀如下：pH值5.79，有機(jī)質(zhì)7.82 g/kg，全氮0.53 g/kg，速效磷10.6 mg/kg，速效鉀199.2 mg/kg。

1.2供試品種 供試牧草為“邦德”一年生黑麥草(Abundant)。購于湖北省種子集團(tuán)公司。

1.3試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)設(shè)6個(gè)處理，分別為：不施肥 (CK)、氮磷鉀配施(NPK)、不施氮(PK)、不施磷(NK)、不施鉀(NP)和等氮量的有機(jī)肥(OM)。NPK配施處理的施肥量為N 240 kg/hm2，P2O5120 kg/hm2，K2O 150 kg/hm2，N、K肥總用量的1/2作基肥，余下N、K肥均分為3次，在每次刈割后追施(最后1次刈割后不追肥)，P肥全部作基施。含與化肥相等氮量的OM施肥總量為4 890 kg/hm2，相當(dāng)于施N 240 kg/hm2，P2O5137 kg/hm2，K2O 63 kg/hm2。OM總量的1/2作基肥，余下的分3次追施；N、P、K肥分別使用尿素(46%N)、過磷酸鈣(12%P2O5)、氯化鉀(60%K2O)。OM使用“德隆”牌有機(jī)生物肥，有機(jī)質(zhì)含量為27.4%，氮含量為4.90%，磷含量為2.80%，鉀含量為1.28%。小區(qū)面積為2 m×2 m，4次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列。

1.4試驗(yàn)管理 于2007年10月10日施基肥后播種(撒播)，播種量為60 kg/hm2，播種后覆蓋無紡布，并采用自動(dòng)噴水裝置霧狀噴水，根據(jù)黑麥草的生長狀況分別于2008年2月27日、3月24日、4月17日、5月6日分4次刈割。

1.5測定項(xiàng)目與方法 生長動(dòng)態(tài)：分別于2007年11月4日、11日、18日、25日和12月3日分5次調(diào)查了不同施肥處理對黑麥草生長的動(dòng)態(tài)變化情況。每次各小區(qū)隨機(jī)取樣6株，觀測項(xiàng)目有：單株分蘗數(shù)、株高(從植株底部到最新展開葉的距離)、最大葉片長度與寬度(葉長為最長的葉片的葉尖到莖的距離，該葉片的最寬距離為葉寬)，表觀葉面積=葉長×葉寬；數(shù)據(jù)用平均值表示。

葉綠素：于2007年12月15日，各小區(qū)隨機(jī)多點(diǎn)選取長勢一致的黑麥草葉片(下部倒數(shù)第2片葉)測定葉綠素含量，采用無水乙醇法[11](95%的乙醇提取，在波長665 nm和649 nm下測定吸光度，計(jì)算葉綠素a、b的含量)。

鮮草產(chǎn)量：在不同時(shí)期刈割全小區(qū)黑麥草稱鮮質(zhì)量，即為該區(qū)鮮草產(chǎn)量。

所有結(jié)果均用LSD法檢驗(yàn)P<0.05水平上的差異顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1施肥對黑麥草生長的影響

2.1.1施肥對黑麥草分蘗數(shù)的影響 由圖1可知，隨著黑麥草的不斷生長，各施肥處理的分蘗數(shù)呈增加趨勢，但在出苗38 d后又趨于平緩或略有下降，CK、PK、NPK、OM和NK處理略微下降，NP處理基本不變，說明隨生育期的延長，黑麥草的分蘗變慢。NP、NPK和OM處理的分蘗數(shù)相當(dāng)，三者無顯著差異(P>0.05)，各處理的分蘗數(shù)在距出苗38 d時(shí)達(dá)到最高，即達(dá)到最大分蘗期，與CK相比，這3個(gè)處理的分蘗數(shù)均顯著增加(P<0.05)，在最大分蘗時(shí)分別比CK增加了70.5%、89.3%和86.7%，與PK相比，分別增加了114.0%、138.9%和134.3%，與NK相比分別增加了58.3%、75.8%和73.4%。說明施N、P肥能顯著增加黑麥草的分蘗數(shù)(P<0.05)，促進(jìn)黑麥草的生長，而且N、P任何一種元素的缺乏都會降低黑麥草的分蘗數(shù)，從而影響黑麥草的生長。整體上，PK處理的分蘗數(shù)低于CK處理。

圖1 施肥對黑麥草分蘗數(shù)的影響

2.1.2施肥對黑麥草株高的影響 由圖2可知，隨著黑麥草的不斷生長，各施肥處理的株高不斷增加，在出苗38 d時(shí)，除NK處理外，其他處理的株高都達(dá)到最高，NK處理仍有緩慢增加。NP、NPK和OM處理的株高相當(dāng)，三者無顯著差異(P>0.05)，在出苗38 d時(shí)分別比CK增加了126.1%、118.4%和118.4%，與NK相比分別增加了77.2%、71.4%和71.2%，與PK相比分別增加了175.2%、165.9%和165.8%。說明施N和施P能顯著增加黑麥草的株高(P<0.05)，K肥對黑麥草株高影響不大。出苗后，NK處理的株高一直高于PK處理，且在出苗后38 d時(shí)，NK處理的株高顯著高于PK(P<0.05)，說明N肥更能影響黑麥草的株高；OM與NPK處理的株高無顯著差異(P>0.05)，合理施用有機(jī)肥和化肥都能顯著增加黑麥草的株高(P<0.05)。

圖2 施肥對黑麥草株高的影響

2.1.3施肥對黑麥草表觀葉面積的影響 由圖3可知，隨著黑麥草的生長，表觀葉面積在不斷增加，出苗后31～38 d是表觀葉面積增加最快的時(shí)期，38 d以后，NPK和OM處理的表觀葉面積有緩慢增加趨勢，其他處理都趨于平緩，說明合理施肥的重要性。在出苗后46 d，OM比NPK處理的表觀葉面積增加了12.8%，說明施用有機(jī)肥對增加黑麥草表觀葉面積的效果好于NPK肥，這可能與有機(jī)肥后效長有關(guān)，NPK處理的表觀葉面積分別比NP、NK、CK和PK處理增加了3.4%、79.7%、176.2%和412.7%，NK分別比CK和PK處理增加了53.7%和185.4%，施N處理的表觀葉面積要顯著大于不施N處理(P<0.05)，說明N肥能顯著增加黑麥草的表觀葉面積；P的缺乏也會顯著抑制黑麥草表觀葉面積的增加(P<0.05)；NP與NPK處理的表觀葉面積無顯著差異(P>0.05)，說明K肥對黑麥草表觀葉面積的影響很小。

圖3 施肥對黑麥草表觀葉面積的影響

2.2施肥對黑麥草葉綠素含量的影響 不同施肥處理的黑麥草葉綠素含量如表1所示，施N和OM處理的葉綠素含量均高于CK和PK處理。OM處理的葉綠素a含量最高，分別比NPK、NP、NK、PK和CK處理增加3.0%、6.3%、33.9%、198.2%和214.8%，NPK、NP和OM處理無顯著差異(P>0.05)，NPK處理的葉綠素a含量分別比NP、NK、PK和CK處理增加了3.1%、29.9%、189.5%和205.6%；CK和PK處理的葉綠素a含量最低，兩者無顯著差異(P>0.05)；在NP的基礎(chǔ)上施K對葉綠素a無顯著影響(P>0.05)，在NK基礎(chǔ)上施P、PK基礎(chǔ)上施N都能顯著提高黑麥草的葉綠素a含量(P<0.05)；NK分別比PK和CK處理增加了122.8%和135.2%，說明缺N比缺P更能影響葉綠素a的含量。不同施肥處理對葉綠素b的含量也有不同程度的影響，OM處理的葉綠素b含量最高，分別比NPK、NP、NK、PK和CK處理增加了3.9%、6.0%、55.9%、231.3%和307.7%，NPK處理的葉綠素b含量分別比NP、NK、PK和CK處理增加了2.0%、50.0%、218.8%和292.3%。結(jié)果顯示，N素對黑麥草葉綠素a和葉綠素b的影響最大，P次之，K素影響較小，OM與NPK肥對飼草葉綠素a和葉綠素b的含量影響效果基本一致。不同施肥處理的葉綠素a、b總量表現(xiàn)為：OM>NPK>NP>NK>PK>CK。

表1 施肥對黑麥草葉綠素含量的影響 mg/g

2.3施肥對黑麥草鮮草產(chǎn)量的影響 由表2可知，NPK處理的黑麥草鮮草產(chǎn)量最高，達(dá)67.8 t/hm2，分別比OM、NP、NK、PK和CK處理增產(chǎn)5.3%、9.0%、37.5%、329.1%和255.0%；NPK、NP和OM處理無顯著差異(P>0.05)，除PK處理外，其他的施肥處理比CK處理都能顯著增加黑麥草的鮮草產(chǎn)量(P<0.05)；N肥、P肥和K肥施用可分別增產(chǎn)329.1%、37.5%和9.0%，N肥增產(chǎn)效果最好，P肥次之，K肥對產(chǎn)量的增加無顯著影響(P>0.05)；PK與CK處理無顯著差異(P>0.05)，且產(chǎn)量低于CK處理，說明N素是黑麥草的產(chǎn)量限制因素，OM處理分別比NP、NK、PK和CK處理增產(chǎn)3.5%、30.6%、307.6%和237.2%，增產(chǎn)效果低于NPK肥，但兩者無顯著差異(P>0.05)，說明合理施用有機(jī)肥能達(dá)到NPK肥配施的效果。

表2 施肥對黑麥草鮮草產(chǎn)量的影響 t/hm2

3 討論與結(jié)論

N、P和K等無機(jī)元素是植物代謝及構(gòu)成組織器官的重要元素[12]。有研究表明[13-15]，黑麥草平衡施用NPK肥，能顯著提高黑麥草光合作用等代謝速率，積累更多植物生長所必需的營養(yǎng)物質(zhì)，促進(jìn)黑麥草不斷生長發(fā)育。本研究顯示，NPK肥配施能顯著改善黑麥草的生長狀況，分蘗數(shù)、株高、表觀葉面積都有顯著增加；N肥影響最大，P肥次之，K肥無顯著影響，OM與NPK肥效果基本一致。在出苗38 d時(shí)，黑麥草各生長指標(biāo)都達(dá)到較高水平，之后趨于平緩，但分蘗數(shù)在出苗38 d后又有降低趨勢，下降的原因可能是除了施肥的影響外，分蘗還受溫度、光強(qiáng)等的影響[16]。

葉綠素是植物吸收光能進(jìn)行光合作用的重要物質(zhì)，在一定范圍內(nèi)，葉片葉綠素含量與光合速率呈正相關(guān)[17]。葉綠素含量的多少決定了光合作用的強(qiáng)弱，凡影響葉綠素代謝的環(huán)境因素都將直接影響植物的生長發(fā)育及產(chǎn)量形成，營養(yǎng)元素是影響葉綠素的因素之一[18]。N素是葉綠素a、b的組成成分，N素缺乏條件下，光合作用有關(guān)酶的表達(dá)降低，蛋白質(zhì)合成受限制，影響了植物代謝活動(dòng)和生長發(fā)育[19]，此外，N素還是植物細(xì)胞分裂素的組分，而細(xì)胞分裂素可以促進(jìn)蛋白質(zhì)合成，防止葉綠素分解[20]，杜華平等[21]研究表明，隨著N素的增加，葉綠素含量增加，從而反映了功能葉光合作用的增強(qiáng)，所以施N對于葉綠素含量的提高有顯著的作用。P在ATP的反應(yīng)中起關(guān)鍵作用，在脂類(葉綠素是脂類物質(zhì)[22])的代謝中起重要作用[23]，K對多種酶是有效的活化劑，能促進(jìn)葉綠素的合成與代謝[22]。本研究中，NPK處理能明顯提高葉綠素水平，且對葉綠素b的增加程度要大于葉綠素a，其中，N素對葉綠素的影響最大，P次之，K沒有顯著影響，OM與NPK肥效果相當(dāng)。

牧草產(chǎn)量(地上部分生物量)主要由莖、葉和穗質(zhì)量構(gòu)成，因牧草種類的不同，每個(gè)性狀對產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率大小也不同；此外，牧草植株的高度、分蘗數(shù)及不同的管理?xiàng)l件(灌溉、施肥等)也會影響牧草產(chǎn)量[24]。黑麥草具有較強(qiáng)的分蘗能力，分蘗數(shù)越大，說明植株的生長力越旺盛[13,25]；株高是反映牧草產(chǎn)量潛力高低的一個(gè)重要指標(biāo)之一，植株高低直接影響牧草的產(chǎn)草量[26]；葉面積影響光合作用和產(chǎn)量的形成[27]；葉綠素含量的多少決定了光合作用的強(qiáng)弱，進(jìn)而影響產(chǎn)量的形成[18]。本研究中，NPK處理的鮮草產(chǎn)量分別比CK、PK、NK、NP和OM處理增加255.0%、329.1%、37.5%、9.0%和5.3%，增產(chǎn)效果是N>P>K，施肥對黑麥草各生長指標(biāo)和葉綠素的影響與對鮮草產(chǎn)量的影響基本一致。氮肥是影響禾本科牧草產(chǎn)量的關(guān)鍵因素[28]，本研究條件下，土壤N素不能滿足黑麥草的生長需求，PK處理中，由于N的缺乏，施用的PK肥基本沒有發(fā)揮作用，這也是造成CK與PK處理的鮮草產(chǎn)量基本相當(dāng)?shù)脑?，這與李文西等[29]研究一致。NPK與OM處理的鮮草產(chǎn)量無顯著差異，施用有機(jī)肥表現(xiàn)出和配合施用NPK肥相當(dāng)?shù)脑霎a(chǎn)效果。

有機(jī)肥是重要的土壤改良劑，長期施用能提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，改善土壤理化性質(zhì)[30]。本研究中，OM與NPK肥的肥效基本一致，但OM處理的葉綠素含量要略高于NPK處理，且隨著生育期的延長，分蘗數(shù)、株高、表觀葉面積都略高于NPK處理，這可能與無機(jī)肥肥效快而有機(jī)肥肥效長、營養(yǎng)元素更齊全及能在一定程度上改良土壤等有關(guān)[31]。在發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中，有機(jī)肥具有無可代替的作用，并占據(jù)著極其重要的地位，合理增加有機(jī)肥的施入，一定程度上緩解了化學(xué)肥料對生態(tài)環(huán)境的污染，為農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供了有力的保證[10]。

黑麥草每年要收獲多次，其生產(chǎn)與養(yǎng)分管理不同于一般農(nóng)作物，由于對黑麥草營養(yǎng)規(guī)律不了解，在養(yǎng)分管理上粗放經(jīng)營，往往導(dǎo)致魚草產(chǎn)量不高，致使?jié)O業(yè)生產(chǎn)潛力得不到充分發(fā)揮[32]。合理均衡的施用肥料，有利于提高作物產(chǎn)量、改善農(nóng)業(yè)環(huán)境以及維持農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展[33-37]。NPK肥配合施用和合理施用有機(jī)肥能顯著促進(jìn)黑麥草生長，在黑麥草的種植過程中，一定要根據(jù)黑麥草的生長狀況進(jìn)行科學(xué)的養(yǎng)分管理，實(shí)現(xiàn)黑麥草的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)。本研究結(jié)果表明，施用化肥與施用有機(jī)肥處理的黑麥草產(chǎn)量基本相當(dāng)。但有研究表明單施化肥處理使土壤腐殖質(zhì)含量降低，分子縮合程度和芳構(gòu)化度增大，“老化”作用增強(qiáng)[38]，而有機(jī)肥具有增加土壤養(yǎng)分、增強(qiáng)土壤微生物活性及降低污染土壤重金屬毒性等功能，與化肥配合施用后可以減少單施化肥產(chǎn)生的負(fù)作用，提高肥效[39-40]，所以建議無機(jī)肥和有機(jī)肥合理搭配施用，以有機(jī)肥作底肥，無機(jī)肥作追肥，這樣不僅能減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，也能有效提高產(chǎn)量。

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