賈曉輝，張峰舉，謝小偉，王 斌，王騰飛，倪 旺，陳月娟，許 興,3*

(1.寧夏大學(xué)農(nóng)學(xué)院，寧夏 銀川 750021；2.寧夏草牧業(yè)工程技術(shù)研究中心，寧夏 銀川 750021；3.西北土地退化與生態(tài)恢復(fù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地，寧夏 銀川 750021；4.西北退化生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)與重建教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，寧夏 銀川 750021；5.寧夏大學(xué)生態(tài)環(huán)境學(xué)院，寧夏 銀川 750021；6.石嘴山市農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)中心，寧夏 石嘴山 753099)

溫室效應(yīng)引起的全球性氣候變化加劇，導(dǎo)致干旱事件頻發(fā)，加速了土壤鹽分的積累過程，使得土地鹽堿化面積增加。目前，在鹽堿地治理及利用的長期研究中，生物改良措施因其“省水、低投入、環(huán)境可持續(xù)”等優(yōu)良特性在當(dāng)今提倡生態(tài)效益并重的前提下已成為鹽堿地改良的熱點(diǎn)[1-2]。湖南稷子(Echinochloafrumentacea)作為一年生禾本科牧草[3]，具有適應(yīng)性廣、抗逆性強(qiáng)、產(chǎn)草量高等特點(diǎn)[4-6]。萬力生等[7]研究結(jié)果表明，湖南稷子能夠在含鹽量為0.6%、pH值為9.3的鹽堿地上正常發(fā)芽和生長，且保苗率高達(dá)92%。也有研究發(fā)現(xiàn)，在棄耕鹽堿荒地上種植湖南稷子2～3年后，土壤全鹽含量、pH值以及堿化度明顯降低，土壤物理性狀明顯改善[8]。近年來，寧夏北部鹽堿地已經(jīng)占到總耕地面積的49%，造成了土地產(chǎn)能的下降，更引起了生態(tài)環(huán)境惡化[9]。種植湖南稷子成為當(dāng)?shù)馗牧见}堿地的一項(xiàng)重要舉措，但在寧夏北部地區(qū)利用湖南稷子改良鹽堿地的過程中，發(fā)現(xiàn)種植兩個(gè)月后的湖南稷子長勢低矮，葉片泛黃，可能是不合理施肥所致。因此，研究施肥對鹽堿地湖南稷子生產(chǎn)性能以及養(yǎng)分吸收的影響，對于鹽堿地改良及優(yōu)化飼草生產(chǎn)方式，提高資源利用效率，保障飼草生產(chǎn)具有重要意義。

在不同類型的土壤條件下，合理施用不同形態(tài)的氮肥有利于促進(jìn)作物對氮素的吸收[10]，提高飼草產(chǎn)量。代新俊等[11]研究發(fā)現(xiàn)，酰胺態(tài)氮肥與銨態(tài)氮肥和硝態(tài)氮肥相比，在氮肥為150 kg·hm-2條件下能夠顯著提高小麥(Triticumaestivum)產(chǎn)量和籽粒含氮量。韓世潔等[12]研究指出，白羊草(Bothriochloaischaemum)通過施用尿素后其產(chǎn)量、營養(yǎng)品質(zhì)和經(jīng)濟(jì)效益整體優(yōu)于硫酸銨。崔紀(jì)菡等[13]研究表明，銨態(tài)氮與硝態(tài)氮相比，更容易被谷子(Setariaitalica)利用，可促進(jìn)谷子氮素積累，提高穗部產(chǎn)量。安霞等[14]研究認(rèn)為，在施用酰胺態(tài)氮、硝態(tài)氮和銨態(tài)氮肥后，銨態(tài)氮肥更利于甘薯(Dioscoreaesculenta)高產(chǎn)。目前，不同形態(tài)氮肥的研究主要集中在對玉米(Zeamays)[15]、春小麥[16]和水稻(Oryzasativa)[17-18]產(chǎn)量及養(yǎng)分吸收等方面，鮮見不同形態(tài)氮肥對鹽堿地湖南稷子產(chǎn)量及養(yǎng)分吸收利用方面研究。鑒于此，本試驗(yàn)通過設(shè)置尿素和硫酸銨兩種不同形態(tài)氮肥及三個(gè)施肥量的試驗(yàn)，研究硫酸銨和尿素及不同施肥水平對湖南稷子生產(chǎn)性能以及不同器官養(yǎng)分吸收的影響，以確定適宜的氮肥和最佳的施肥量，為鹽堿地湖南稷子合理施肥提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)在寧夏石嘴山市平羅縣高莊鄉(xiāng)(105°57′ E，38°36′ N，海拔1 100 m)鹽堿地進(jìn)行。該地位于銀川北部平原，屬于中溫帶半干旱荒漠性氣候，年平均氣溫9.4℃，日照充足，平均日照時(shí)數(shù)為3 008.6 h，年平均降水量173.2 mm，年平均蒸發(fā)量為1 825 mm，平均霜凍期為194.6 d，無霜期為171 d。追肥前0～20 cm土壤pH值為9.05，全鹽含量為1.07 g·kg-1，有機(jī)質(zhì)含量為10.14 g·kg-1，全氮含量為0.72 g·kg-1，堿解氮含量為36.32 mg·kg-1，速效磷含量為7.52 mg·kg-1，速效鉀含量為197.12 mg·kg-1。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

選用湖南稷子(‘海子1號’)為作為試驗(yàn)材料，由寧夏千葉青農(nóng)業(yè)科技發(fā)展有限公司提供。試驗(yàn)采用雙因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，共設(shè)置兩種氮肥[尿素N1(總氮≥46.0%)，硫酸銨N2(總氮≥21%)]，三個(gè)氮肥梯度(F1：50 kg·hm-2，F(xiàn)2：100 kg·hm-2，F(xiàn)3：150 kg·hm-2)，將不追肥設(shè)為對照CK，共7個(gè)處理，3個(gè)重復(fù)，總計(jì)21個(gè)小區(qū)，小區(qū)面積40 m2(10 m×4 m)，相鄰小區(qū)間隔1 m并起梗。于2021年5月10日機(jī)械播種，播量為37.5 kg·hm-2，行距20 cm，施入磷酸二銨(300 kg·hm-2)和硫酸鉀(150 kg·hm-2)作為底肥，7月24日追施相同梯度的尿素或硫酸銨。施肥當(dāng)天(7月24日)及8月31日共進(jìn)行兩次灌水。在湖南稷子生育期內(nèi)適時(shí)進(jìn)行人工鋤草和害蟲防治，9月29日收獲。

1.3 測定指標(biāo)及方法

以下各指標(biāo)均在湖南稷子灌漿期測定。

株高：每個(gè)小區(qū)隨機(jī)選取10株湖南稷子測垂直高度，取平均值。

莖粗：每個(gè)小區(qū)隨機(jī)選取10株湖南稷子測倒數(shù)第二節(jié)莖粗，取平均值。

產(chǎn)量：按行隨機(jī)刈割成熟植株2 m，陰干后稱其干重，換算出每公頃產(chǎn)量。

植株氮含量：采用H2SO4-H2O2消化-凱氏定氮法測定[19]。

植株磷含量：采用H2SO4-H2O2消化-鉬銻抗比色法測定[19]。

植株鉀含量：采用H2SO4-H2O2消化-火焰光度計(jì)測定[19]。

氮(磷、鉀)素吸收量(kg·hm-2)=植株干物重×植株含氮(磷、鉀)量。

氮肥利用率(%)=[施肥區(qū)紫花苜蓿體上部氮素吸收量-無肥區(qū)作物體內(nèi)該元素的吸收量]/所施肥料中氮素含量×100%。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

采用Excel 2013軟件整理數(shù)據(jù)，利用SPSS Statistics 25.0軟件進(jìn)行方差分析，LSD多重比較，并用Origin 2018作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 施用氮肥對鹽堿地湖南稷子株高、莖粗和干草產(chǎn)量的影響

如圖1所示，N1處理下，隨著施肥量的增加，湖南稷子株高、莖粗和干草產(chǎn)量呈上升趨勢。施用氮肥后湖南稷子株高、莖粗和干草產(chǎn)量均高于CK處理，除N1F1處理下干草產(chǎn)量外，均達(dá)到顯著差異(P<0.05)。其中在N1F3處理下株高(138.77 cm)、莖粗(6.69 mm)和干草產(chǎn)量(6 390.78 kg·hm-2)達(dá)到最高，分別比CK高86.17%，41.44%，200.00%。

圖1 不同追施氮肥處理對湖南稷子株高、莖粗和干草產(chǎn)量的影響

N2處理下，隨著施肥量的增加，湖南稷子株高、莖粗和干草產(chǎn)量呈上升趨勢。除N2F1處理外，施用氮肥后湖南稷子株高、莖粗和干草產(chǎn)量均顯著高于CK處理(P<0.05)。其中在N2F3處理下株高(141.16 cm)、莖粗(7.10 mm)和干草產(chǎn)量(7 923.08 kg·hm-2)達(dá)到最高，分別比CK高89.37%，50.11%,271.93%。整體來看，N2F3處理下湖南稷子株高、莖粗和干草產(chǎn)量均高于N1F3，但兩者之間均未達(dá)到顯著水平。

2.2 追施不同氮肥對鹽堿地湖南稷子養(yǎng)分吸收的影響

如圖2所示，N1處理下，隨著施肥量的增加，湖南稷子氮素和磷素吸收量不斷上升，鉀素吸收量呈先上升后下降的趨勢。施用氮肥后湖南稷子氮磷鉀元素吸收量均顯著高于CK處理(P<0.05)。其中在N1F3處理下氮素(43.25 kg·hm-2)和磷素(11.65 kg·hm-2)吸收量最高，分別比CK高86.17%，41.44%。在N1F2處理下鉀素(67.10 kg·hm-2)吸收量最高，與CK相差51.13 kg·hm-2。

圖2 不同追施氮肥處理對湖南稷子氮磷鉀元素吸收量的影響

N2處理下湖南稷子氮磷鉀元素吸收量變化趨勢與N1處理下一致。施用氮肥后湖南稷子鉀元素吸收量均顯著高于CK處理(P<0.05)，除N2F1處理外，氮、磷元素吸收量均顯著高于CK處理(P<0.05)。其中在N2F3處理下氮素(58.75 kg·hm-2)和磷素(13.75 kg·hm-2)吸收量最高，分別比CK高333.31%，108.79%。在N2F2處理下鉀素(87.66 kg·hm-2)吸收量最高，與CK相差71.68 kg·hm-2。整體來看，N2F3處理下氮素和磷素吸收量與N1F3相比分別提高了35.83%，17.97%，且兩者之間的差異均達(dá)到顯著水平(P<0.05)。

2.3 追施不同氮肥對鹽堿地湖南稷子不同部位養(yǎng)分含量的影響

如圖3A所示，所有處理下湖南稷子不同部位氮含量由高到低依次為穗>葉>莖。N1處理下，隨著施肥量的增加，湖南稷子莖葉穗中氮含量均呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢。施用氮肥后N1F1和N1F2處理下莖桿中氮含量均顯著低于CK處理(P<0.05)，N1F1和N1F3處理下葉片中氮含量均顯著高于CK處理(P<0.05)，所有處理下穗中氮含量均顯著低于CK處理(P<0.05)。除CK處理外，N1處理下湖南稷子下莖(4.46 g·kg-1)葉(8.49 g·kg-1)穗(9.79 g·kg-1)中氮含量均在N1F3下處理達(dá)到最高。

N2處理下，隨著施肥量的增加，湖南稷子莖葉穗中氮含量不斷上升。施用氮肥后N2F2和N2F3處理下莖桿和葉片中氮含量均顯著高于CK處理(P<0.05)，N2F1處理下葉片中氮含量均顯著高于CK處理(P<0.05)，所有處理下穗中氮含量均顯著低于CK處理(P<0.05)。除CK處理外，N2處理下湖南稷子下莖(4.89 g·kg-1)葉(9.52 g·kg-1)穗(11.28 g·kg-1)中氮含量在N2F3處理下達(dá)到最高。N2F3處理下湖南稷子莖葉穗中氮含量較N1F3分別提高了9.63%，12.05%，15.28%。

如圖3B所示，磷素主要分布在穗中。N1處理下，隨著施肥量的增加，湖南稷子莖中磷含量均呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢，湖南稷子葉片和穗中磷含量均不斷下降。施用氮肥后N1F1和N1F2處理下莖桿中磷含量均顯著低于CK處理(P<0.05)，所有處理下葉片和穗中磷含量均顯著低于CK處理(P<0.05)。除CK處理外，N1處理下湖南稷子莖、葉、穗中磷含量最高的處理分別是N1F3(1.05 g·kg-1),N1F1(1.09 g·kg-1),N1F1(8.94 g·kg-1)，最低的分別是N1F2(0.71 g·kg-1),N1F3(0.63 g·kg-1),N1F3(6.03 g·kg-1)。

N2處理下湖南稷子隨著施肥量的增加莖桿和葉片中磷含量變化趨勢與N1處理下一致，穗中磷含量呈先上升后下降的趨勢。施用氮肥后N2F2處理下莖桿中磷含量顯著低于CK處理(P<0.05)，N2F1和N2F2處理下葉片中磷含量均顯著低于CK處理(P<0.05)，所有處理下穗中磷含量均顯著低于CK處理(P<0.05)。除CK處理外，N2處理下湖南稷子莖、葉、穗中磷含量最高的處理分別是N2F3(1.08 g·kg-1),N2F1(1.24 g·kg-1),N2F2(7.57 g·kg-1)，最低的分別是N2F2(0.58 g·kg-1),N2F3(0.46 g·kg-1),N2F3(5.67g·kg-1)。

如圖3C所示，鉀素主要分布在植物莖桿中。N1處理下，隨著施肥量的增加，湖南稷子葉片中鉀含量均呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，湖南稷子莖桿中鉀含量不斷上升。施用氮肥后所有處理下莖桿中鉀含量均顯著高于CK處理(P<0.05)，N1F3處理穗中鉀含量顯著低于CK處理(P<0.05)。除CK處理外，N1處理下湖南稷子莖、葉、穗中鉀含量最高的處理分別是N1F2(25.62 g·kg-1),N1F3(7.29 g·kg-1),N1F2(6.97 g·kg-1)，最低的分別是N1F3(15.55 g·kg-1),N1F1(4.91 g·kg-1),N1F3(4.29 g·kg-1)。

圖3 不同追施氮肥處理對湖南稷子不同部位氮磷鉀含量的影響

N2處理下，隨著施肥量的增加，湖南稷子莖桿和葉片中鉀含量呈先上升后下降的趨勢，穗中鉀含量不斷上升。施用氮肥后所有處理下莖桿中鉀含量顯著高于CK處理(P<0.05)，N2F1和N2F2處理下葉片中鉀含量均顯著高于CK處理(P<0.05)。除CK處理外，N2處理下湖南稷子莖、葉、穗中鉀含量最高的處理分別是N2F2(21.20 g·kg-1),N2F2(10.57 g·kg-1),N2F3(5.19 g·kg-1)，最低的分別是N2F3(15.43 g·kg-1),N2F3(6.04 g·kg-1),N2F1(5.02 g·kg-1)。

2.4 追施不同氮肥對鹽堿地湖南稷子氮肥利用率的影響

如圖4所示，隨著施肥量的增加，N1處理下湖南稷子氮肥利用率呈先下降后上升的趨勢，在N1F3處理下氮肥利用率為19.71%，達(dá)到最高，其次分別為N1F1，N1F2，不同處理間差異均達(dá)到顯著水平(P<0.05)。N2處理下，隨著施肥量的增加，湖南稷子氮肥利用率不斷上升，N2F2和N2F3處理下湖南稷子的氮肥利用率達(dá)到28.53%和29.45%，二者無顯著差異，但均顯著高于N2F1處理(P<0.05)。N1F3處理下湖南稷子氮肥利用率與N2F3相差8.74%，差異顯著(P<0.05)。

圖4 不同追施氮肥處理對湖南稷子氮肥利用率的影響

3 討論

3.1 追施不同氮肥對鹽堿地湖南稷子生產(chǎn)性能的影響

科學(xué)合理的施肥能夠顯著提高飼草生產(chǎn)性能。陶夢等[20]研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)施氮量為225 kg·hm-2時(shí)，施用硫酸銨對柳枝稷(PanicumvirgatumL.)的增產(chǎn)效果顯著優(yōu)于尿素，且施用硫酸銨后株高和莖粗均與施氮量呈正比。馬紅紅等[21]研究表明，施用硫酸銨能夠顯著增加飼料玉米產(chǎn)量。王飛等[15]研究證明在滴灌條件下施用硫酸銨后玉米產(chǎn)量相比施用等量尿素提升了14.9%。在本試驗(yàn)中，增施氮肥能夠顯著提高鹽堿地湖南稷子產(chǎn)量，最高可達(dá)到7 923 kg·hm-2，且本研究得出追施硫酸銨比尿素更有利于湖南稷子增產(chǎn)的結(jié)果，與前人研究結(jié)果相似，表明了在相同施氮量下，施用硫酸銨較尿素更有助于提升作物的生產(chǎn)性能。然而，羅小仁等[18]在施用不同類型氮肥對超級稻的研究中得出相反的觀點(diǎn)，主要原因可能是在不同土壤條件下施用不同形態(tài)氮肥存在差異，對作物的生長有影響。因此，我們在生產(chǎn)實(shí)踐中應(yīng)該提前測定土壤肥力，確定適宜的氮肥種類以及施肥量，進(jìn)而提高飼草生產(chǎn)性能。

3.2 追施不同氮肥對鹽堿地湖南稷子養(yǎng)分吸收的影響

有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，適量施氮能夠促進(jìn)作物對養(yǎng)分的吸收[22]。也有研究表明，不同形態(tài)氮肥顯著影響作物對氮、磷、鉀養(yǎng)分的吸收[23]。陶夢等[20]研究發(fā)現(xiàn)柳枝稷的吸氮量在施用硫酸銨時(shí)隨著施氮量的增加逐漸增加，但施用尿素時(shí)柳枝稷吸氮量呈先上升后下降趨勢。曹衛(wèi)東等[24]研究發(fā)現(xiàn)，北方石灰性土壤上硫酸銨配合施用速效磷肥時(shí)春小麥成熟期全株吸磷量高于尿素。本研究表明，在追施氮肥后增加了湖南稷子對養(yǎng)分的吸收，且追施硫酸銨的效果優(yōu)于尿素，同一施氮濃度下，追施硫酸銨后湖南稷子地上部吸氮量均高于尿素，等量施氮條件下，植株全氮含量可以反映作物吸氮能力的強(qiáng)弱，由此可以看出，硫酸銨顯著增加了湖南稷子對氮素的吸收。這與陶夢等[20]的研究結(jié)果不同，可能與施氮量有關(guān)，在尿素施氮量150 kg·hm-2時(shí)柳枝稷吸氮量達(dá)到峰值。陳遠(yuǎn)學(xué)等[25]對飼用玉米施氮量的研究中發(fā)現(xiàn)，施氮顯著提高了氮含量和氮磷吸收量，但對鉀吸收量無明顯影響，武燕[16]在春小麥的研究中也得出了類似的結(jié)論。范欽楨[26]研究表明，銨會使土壤原有鉀素的釋放受到抑制，尿素和硫酸銨水解后都會以銨的形式存在于土壤中，從而抑制土壤鉀的釋放，影響植物對土壤鉀的利用。Acquaye等[27]研究表明單施銨肥會降低燕麥(AvenasativaL.)對鉀的吸收。于飛等[28]在不同類型氮肥對油菜(BrassicacampestrisL.)的研究中也得出相同結(jié)論。本試驗(yàn)中，在施氮100和150 kg·hm-2水平下，湖南稷子地上部氮、磷、鉀的吸收量均為硫酸銨大于尿素。同時(shí)隨著施氮量的增加，湖南稷子地上部鉀吸收量顯著高于對照和50 kg·hm-2施氮水平處理，呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢。結(jié)合前人研究與本試驗(yàn)結(jié)果，表明合理追施氮肥有利于促進(jìn)湖南稷子對養(yǎng)分的吸收，但過量施氮會產(chǎn)生抑制作用。

3.3 追施不同氮肥對鹽堿地湖南稷子不同部位養(yǎng)分含量的影響

植物中氮、磷、鉀的含量因作物種類和器官而異。氮作為影響植物生長發(fā)育的重要營養(yǎng)元素，是許多次生代謝產(chǎn)物的重要組成成分[29]。本研究結(jié)果表明，追施氮肥后湖南稷子不同部位氮含量由高到低依次為穗>葉>莖，穗中的磷含量顯著高于莖桿，這與段慶波等[30]研究結(jié)果吻合。隨著施氮量的增加，湖南稷子莖、葉、穗中的氮含量不斷上升；葉片和穗中的磷含量不斷下降，莖桿中磷含量雖然呈上升的趨勢，但均低于對照。表明追施氮肥一定程度上促進(jìn)了湖南稷子的生長。有研究發(fā)現(xiàn)施氮對小麥植株莖葉磷含量變化較復(fù)雜，但整體趨勢是前期含量較高，后期逐漸降低[31]。本試驗(yàn)中，同一施氮量下，N2F2和N2F3處理下湖南稷子莖葉穗中氮含量均高于N1F2和N1F3，磷含量均低于尿素，表明合理施用硫酸銨更有利于促進(jìn)鹽堿地湖南稷子的生長。徐富賢等[32]研究發(fā)現(xiàn)，施氮后73%～75%的鉀被分配到莖葉中。本研究發(fā)現(xiàn)追施氮肥后湖南稷子不同部位鉀含量由高到低依次為莖>葉>穗，隨著施氮量的提升，除N1處理下葉片中鉀含量和N2處理下穗中鉀含量外，追施氮肥后湖南稷子莖、葉、穗中的鉀含量均呈先上升后下降的趨勢，這與李玉鵬等[33]在水稻施肥的研究結(jié)果相似。在相同施氮量下，追施硫酸銨能夠顯著提升鹽堿地湖南稷子莖桿中的鉀含量，有利于促進(jìn)植株對鉀的吸收。

3.4 追施不同氮肥對鹽堿地湖南稷子氮肥利用率的影響

鹽堿地種植湖南稷子對不同形態(tài)氮肥的利用率存在顯著差異。李娜等[34]研究發(fā)現(xiàn)，不同形態(tài)氮肥對小麥的氮肥利用率有顯著影響，且晚期施用處理間差別更大。在本試驗(yàn)中，在N2F2，N2F3處理下湖南稷子氮肥利用率分別達(dá)到28.53%，29.45%，顯著高于同水平尿素處理，其氮肥利用率分別提升了44.77%，43.36%。說明鹽堿地湖南稷子對銨態(tài)氮的利用率高于酰胺態(tài)氮，這與陶夢[20]在柳枝稷方面的研究結(jié)果一致。然而，在施氮50 kg·hm-2水平下，N2F1處理下湖南稷子氮肥利用率僅4.63%，這與安志超等[35]研究結(jié)果相似，可能與較低的施氮量有關(guān)。

4 結(jié)論

追施氮肥量為100和150 kg·hm-2時(shí)能夠顯著提高鹽堿地湖南稷子產(chǎn)量，其中在等量水平下，硫酸銨較尿素更有利于湖南稷子增產(chǎn)；施氮量的增加促進(jìn)了湖南稷子對氮和磷的吸收，但過量施氮不利于湖南稷子對鉀的吸收。此外，氮肥追施量為100和150 kg·hm-2時(shí)，追施硫酸銨后湖南稷子氮、磷、鉀吸收量及氮素利用率均顯著高于尿素。綜上，鹽堿地湖南稷子的施氮應(yīng)選用硫酸銨，最佳施肥量為150 kg·hm-2。