施氮对紫花苜蓿生长特性的影响
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摘要：通过随机区组试验，研究了不施氮(N0)、施氮51.75 kg/hm2(N1)和103.5 kg/hm2(N2)3个氮水平对“甘农3号”紫花苜蓿生长第1年及第2年产量和再生性能的影响。结果表明：“甘农3号”紫花苜蓿生长第2年产量显著高于第1年，在N2处理下两年干草产量均最高，第1年为14 717 kg/hm2，第2年为31 092 kg/hm2；从株高和再生速度看，两年均以处理N2下紫花苜蓿的再生性能最强，并且第2年的明显优于第1年。综上，试验区“甘农3号”紫花苜蓿在N2处理下再生性能最好，株高和产量达最高，且两年均能进行4次刈割。
关键词：紫花苜蓿；氮素水平；产量；再生速度
中图分类号：S 543文献标识码：A文章编号：10095500(2014)03004605
基金项目：甘肃省财政厅项目“外源氮素供应对紫花苜蓿产量和品质形成影响研究” 资助
紫花苜蓿(Medicago sativa)是优质的多年生豆科牧草，在我国栽培历史悠久，分布范围广泛\[1-4\]。同时也是一种优良的改土培肥植物，在干旱半干旱地区具有广泛的适应性。目前，苜蓿的种植多沿用传统方式，主要种植在没有灌溉条件的瘠薄地、盐碱地，基本不施肥或很少施肥\[5，6\]，管理粗放，致使苜蓿产量不高，品种退化，品质降低，作为饲草的巨大生产潜力未能充分发挥\[7\]。有关施氮肥对不同生长年份紫花苜蓿生长特性的影响鲜有报道，为此，通过前期大田试验的研究结果\[9\]，针对“甘农3号”紫花苜蓿不同生长年份（种植当年和第2年）在不同施氮水平下生长规律的观察与研究，分析了不同施氮水平下紫花苜蓿2个生长年（种植当年和第2年）干草产量、再生速度和株高的差异，探讨了氮肥施用对紫花苜蓿再生性能的影响，提出了苜蓿高产高效生产的较优施氮肥方案，为干旱地区紫花苜蓿合理施用氮肥，提高苜蓿产量和效益提供科学依据，为干旱地区苜蓿草产业开发和农业经济的发展奠定基础。
1材料和方法
1.1试验地概况
试验地设在兰州市安宁区甘肃农业大学校园内，海拔1 525 m，属温带半干旱大陆性气候，四季分明，气候温和干旱，光照充足，年均降水量330 mm，年均日照时数2 474.4 h，年均蒸发量1 650 mm，无霜期196 d，年均温8.9 ℃，最热月平均最高气温29.1 ℃，最冷月平均最低气温为-14.9 ℃。试验区内地势平坦，肥力均匀。土壤质地为砂壤，pH 8.33，速效氮为26.08 mg/kg，速效磷为3.75 mg/kg。
1.2试验材料
供试紫花苜蓿品种为“甘农3号”，供试氮肥为尿素(含N 46%)，磷肥为过磷酸钙（含P2O5 12%）。
1.3试验设计
试验采用完全随机区组设计，共3个处理，3次重复，小区面积为2 m×2 m，各小区间垫衬聚乙烯膜做防测渗处理。播量为30 kg/hm2，播种深度2~4 cm，条播，行距20 cm，2012年4月18日人工播种。试验中氮肥用量与前期大田试验和实验室砂培氮素水平相同\[9,15\]。播种前按试验设计的不同处理施肥，撒播。2013年3月下旬浇返青水，进行一般田间管理。紫花苜蓿生长两年中尿素均分3次施入，于苗期和返青期、第1次及第2次刈割后补施，施用量设不施肥（N0），112.5 kg/hm2（N1），225 kg/hm2（N2）（表1）。2012年和2013年分别刈割4次，其他管理同大田。
表1施肥水平及肥料用量
Table 1Experiment design
处理 因素水平/kg・hm-2 施肥量/kg・hm-2
N 尿素CO(NH2)2
N0 0 0
N1 51.75 112.5
N2 103.50 225.0
1.4测定指标及方法
产量在紫花苜蓿初花期刈割测产，面积2 m2，留茬3~5 cm。2012年于6月15日，7月20日、8月25日和9月27日刈割，2013年于6月2日、7月10日、8月12日和9月27日刈割。刈割后立即称鲜重，每个处理取500 g在105 ℃烘箱中杀青15 min，65 ℃烘干至恒重，计算干草产量。
株高（绝对高度） 在紫花苜蓿每次刈割前进行测定，每个小区随机取30株，用卷尺自地面测至其生长点植株末端，3次重复，取平均值。
再生速度苜蓿刈割后,每7 d测定再生枝条离地面的绝对高度,直至后一茬刈割，再生速度为刈割后14 d内的平均增长高度\[8\]。
1.5数据处理与分析
试验数据采用Excel 2003和SPSS 16.0软件进行数据统计分析。
2结果与分析
2.1施氮水平对紫花苜蓿不同生长年份产量的影响
试验期间，苜蓿两年均收获4茬，不同施氮水平下“甘农3号”紫花苜蓿的产量第1年呈先增后减的趋势，各处理在第3次刈割时有最高产量（表2），处理 N2（N103.5 kg/hm2）产量最高，比平均值高1 921 kg/hm2，且极显著高于其余2个处理(P
2.2施氮水平对紫花苜蓿不同生长年份株高的影响
第1年施肥处理下“甘农3号”紫花苜蓿各茬株高极显著(PN1>N0，其中，第1茬株高有最大值，全年呈逐渐减小的趋势，且第2年各茬株高均极显著(P
表2紫花苜蓿产量
Table 2Yield under different treatments
生长年限 处理 第1茬干草产量
/kg・hm-2 占全年
总产/%第2茬干草产量
/kg・hm-2 占全年
总产/%第3茬干草产量
/kg・hm-2 占全年
总产/%第4茬干草产量
/kg・hm-2 占全年
总产/% 全年总产量
/kg・hm-2
第1年 N0 1 287±130cB 12.37 2 542±12bB 26.22 3 510±111cC 40.45 1937±29cB 20.959 276±167cC
N1 1 570±113bAB 11.82 3 843±165aA 28.94 5 043±151bB 37.97 2 824±23bA 21.2713 280±403bB
N2 1 793±47aA 12.18 4 170±271aA 28.33 5 781±117aA 39.28 2 974±49aA 20.2114 717±221aA
平均 1 550 12.133 579 27.835 009 39.242 658 20.81 12 796
第2年 N0 5 682±27cC 42.57 3 264±68cC 24.452 503±117cC 18.75 1 897±62cC 14.2113 347±240cC
N1 9 015±86bB 39.32 6 230±75bB 27.17 4 805±169bB 20.96 2 879±114bB 12.5622 930±244bB
N2 11 846±65aA 42.50 7 126±100aA 25.57 5 560±204aA 19.95 3 341±81aA 11.9927 873±273aA
平均 8 848 39.535 540 24.754 289 19.162 706 12.09 22 383
注:同列不同小写字母表示差异显著(P
表3施氮水平下紫花苜蓿的株高
Table 3Height under different treatments
年份 施肥 株高/cm
第1茬 第2茬 第3茬 第4茬 平均株高
第1年 N0 32.74±3.36cC 59.78±6.05cB 62.33±1.91cB 37.95±0.03bB 48.20±1.95cC
N1 41.53±0.34bB 69.94±3.67bAB 65.19±0.29bB 40.95±1.41aAB 54.40±1.17bB
N2 49.09±0.47aA 80.07±0.75aA 68.73±0.17aA 41.97±0.92aA 59.97±0.21aA
平均 41.1269.2865.4240.30
第2年 N0 100.37±9.25cB 97.55±2.64cB 82.12±2.49cB 60.48±1.31cB 85.12±4.87cB
N1 111.57±0.23bAB 104.46±2.82bAB 85.11±2.58bB 67.06±1.46bAB 92.05±0.47bAB
N2 122.65±0.45aA 111.93±3.03aA 90.09±2.73aA 72.83±1.58aA 99.36±0.38aA
平均 111.52 104.65 85.77 66.79
2.3施氮水平对紫花苜蓿再生速度的影响
“甘农3号”紫花苜蓿再生速度与株高的变化规律相一致，两年均表现为施肥处理显著(PN1>N0的变化趋势（表4）。第1年各茬均以N2生长最快，且第2茬再生速度最快，整体呈现逐渐减小的趋势。苜蓿第2年再生速度与第1年变化相一致，各茬均以 N2生长最快。两年数据对比可知，紫花苜蓿生长第2年第2茬和第3茬再生速度均显著(P
表4施氮水平下紫花苜蓿的再生速度
Table 4Regrowth rate under different treatments
年份 处理 再生速度/cm・d-1
第2茬 第3茬 第4茬
第1年 N0 1.71cB 1.73cB 1.15bB
N1 2.00bAB 1.81bB 1.24aAB
N2 2.29aA 1.91aA 1.27aA
第2年 N0 2.64cB 2.49cB 1.31cB
N1 2.82bAB 2.58bB 1.46bAB
N2 3.03aA 2.73aA 1.58aA
3讨论与结论
产量是衡量草地生产性能的主要指标，也是衡量苜蓿经济价值的最重要指标。试验中，从“甘农3号”紫花苜蓿两年的生长情况分析，施氮肥均能大幅度提高种植当年和第2年产量，两年均以施氮量103.5 kg/hm2处理产量最高。第1年增幅较第2年明显，说明在紫花苜蓿生长第1年根瘤不成熟时增施外源氮肥很有必要，增产效果更明显，其他研究者\[9-13\]对紫花苜蓿施氮后第1年产量的研究也得出了相似的结论。另外，紫花苜蓿生长第1年施氮肥提高了苜蓿根系性能\[14\]，增强其养分吸收能力\[15\]，提高了紫花苜蓿干物质积累和营养成分\[16\]，促进其来年生长，对第2年产量的增加有促进作用。从第2年产量来看，施氮处理较不施氮处理产量增加显著，说明第2年施氮仍有益于紫花苜蓿的生长。
紫花苜蓿株高变化规律与产量基本一致，第1年施肥较第2年效果明显，与第1年相比，第2年株高显著增加，说明施氮能促进紫花苜蓿植株生长，增强光合作用，促进其株高的增加\[17-19\]，显著增加苜蓿产量\[20-23\]。
再生性强弱是紫花苜蓿能够多茬刈割的重要基础，也是衡量其经济性能的指标。试验中，施氮能显著提高“甘农3号”紫花苜蓿的再生速度，两年均以施氮量103.5 kg/hm2最好，并且与施氮水平正相关。从“甘农3号”紫花苜蓿不同生长年份再生速度来看，第1年施氮能提高紫花苜蓿的再生速度，说明在紫花苜蓿种植当年施氮很有必要。试验中，第2年再生速度较种植当年更快，说明第2年施肥对紫花苜蓿的再生仍有促进作用。从再生次数来看，“甘农3号”紫花苜蓿两年均可刈割4次，且第2年苜蓿各茬产草量均为种植当年的2倍，这是因为氮肥于返青期及第1次、第2次刈割后分次施用，不仅显著提高了“甘农3号”紫花苜蓿的产草量，而且提高了再生速度，从而保证了紫花苜蓿的刈割次数，提高了苜蓿产量。
综上可知，“甘农3号”紫花苜蓿种植当年及生长第2年施氮均能提高产量，第1年施氮增产效果更明显，两年均以施氮103.5 kg/hm2处理效果最好，且施氮显著提高了紫花苜蓿的再生速度，增加了刈割次数，使两年均可实现4次刈割。综合前期试验和本试验结果，当氮素水平>103.5 kg/hm2时紫花苜蓿生长减弱，因此，建议在紫花苜蓿生产通过施氮肥来提高产量，最佳较优施氮量为103.5 kg/hm2。
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Effects of different nitrogen levels on alfalfa
productivity in different growing years
ZHANG Jinxia,LIU Xiaojing,YE Fang
（College of Pratacultural Science,Gansu Agricultural University/Key Laboratory of Grassland Ecosystem,
Ministry of Education/ SinoU.S.Centers for Grazingland Ecosystem Sustainability/Pratacultural
Engineering Laboratory of Gansu Province,Lanzhou 730070,China）
Abstract：By using randomized block plot design,the effects of 3 levels of nitrogen (N0,control;N1,51.75 kg N/ha;N2,103.50 kg N/ha) on the yield in first year and the growth and regeneration in second year of alfalfa (Medicago sativa cv.Gannon No.3) were studied in Lanzhou in 2012 and 2013.The results showed that the yield in second year was significantly higher that that in first year.The yield under N2 treatment was the highest (14 717 kg/ha in 2012 and 31 092 kg in 2013).The plant height and regeneration performance was also the best under N2 treatment.
Key words：alfalfa;nitrogen level;yield;regeneration rate