趙力興 ，高 凱 ，王顯國(guó) ，李天琦 ，高 陽(yáng) ，王 琳

（1.內(nèi)蒙古民族大學(xué)農(nóng)學(xué)院，內(nèi)蒙古 通遼 028000；2.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，北京 100083）

紫花苜蓿（Medicago sativa）因其具有營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高、適應(yīng)性強(qiáng)、根系發(fā)達(dá)等特點(diǎn)在我國(guó)廣泛栽培。科爾沁沙地是內(nèi)蒙古中東部的主要畜牧業(yè)生產(chǎn)基地，也是我國(guó)主要的紫花苜蓿種植基地。栽培紫花苜蓿不僅能夠改良土壤，還能夠?yàn)樾笄萏峁﹥?yōu)質(zhì)的飼草料［1-3］。 隨著“糧改飼”工作的推進(jìn)，紫花苜蓿的種植面積也在不斷增加?？茽柷呱车氐靥幬覈?guó)北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶，該地區(qū)土地面積遼闊、地下水資源豐富，然而草地退化嚴(yán)重，因此，在該地區(qū)建植紫花苜蓿草地發(fā)展苜蓿草產(chǎn)業(yè)是改善當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要途徑［4］。

自20世紀(jì)90年代以來，我國(guó)化肥使用總量一直居世界首位，單位面積化肥用量也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于世界平均水平。當(dāng)前人們?yōu)榱嗽黾幼魑锂a(chǎn)量，大量使用化肥，肥料的利用量逐年呈指數(shù)型增長(zhǎng)，2010年我國(guó)農(nóng)用化肥施用強(qiáng)度達(dá)到457 kg/hm2，過量施用的化肥已達(dá)到總施用量的30%～50%［5-6］。如此大量地使用化肥，導(dǎo)致土壤肥料的殘留量增加，利用效率降低；土壤養(yǎng)分的過量流失以及土壤理化性質(zhì)變差使得土質(zhì)退化；土壤中殘留的養(yǎng)分也會(huì)隨水分向下淋溶，從而導(dǎo)致環(huán)境污染［7-11］。雖然化肥的用量不斷增加，但同期的作物產(chǎn)量增加的并不多，這就使得化肥的利用效率成為關(guān)注的焦點(diǎn)，張福鎖等［12］研究認(rèn)為，造成我國(guó)肥料利用率低的主要原因是過量的施肥和不合理的施肥。施肥是生產(chǎn)高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)紫花苜蓿的一項(xiàng)重要措施，大量研究表明，肥料的使用對(duì)紫花苜蓿的莖稈長(zhǎng)度和莖稈直徑等農(nóng)藝性狀有顯著影響。

研究紫花苜蓿的莖稈長(zhǎng)度與莖稈直徑對(duì)施肥量和施肥頻率的響應(yīng)，將為探明施肥量、施肥頻率和紫花苜蓿生長(zhǎng)之間的聯(lián)系，確定其合理施肥管理方式提供理論依據(jù)。莖稈長(zhǎng)度與莖稈直徑對(duì)紫花苜蓿的光能利用率、抗倒伏能力、物質(zhì)積累和品質(zhì)方面都有重要影響，這些指標(biāo)都在一定程度上反映了紫花苜蓿在不同處理下的生長(zhǎng)發(fā)育狀況。因此，筆者以紫花苜蓿為研究對(duì)象，分析其在不同施肥量與施肥頻率下莖稈長(zhǎng)度、莖稈直徑和長(zhǎng)粗比的變化規(guī)律及差異，以期為提高科爾沁沙地苜?？茖W(xué)合理施肥、保持高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于內(nèi)蒙古蒙草生態(tài)牧場(chǎng)（通遼）有限公司種質(zhì)資源圃，地處北緯44.40°、東經(jīng)121.31°，海拔 214 m，年均氣溫6.6℃，年均日照時(shí)數(shù)2 882.7 h，無霜期 139 d，春旱多風(fēng)，年均降水量382.5 mm，主要集中在7—8月，年均蒸發(fā)量1 957 mm，≥10℃的年均有效積溫3 192℃。

1.2 試驗(yàn)材料

該試驗(yàn)所選品種為草原3號(hào)紫花苜蓿，2016年7月播種，播種量為22.5 kg/hm2，行距15 cm，2017年開始試驗(yàn)處理。供試肥料為當(dāng)?shù)剀俎Ｉa(chǎn)所用復(fù)合肥。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

該試驗(yàn)為施肥量與施肥頻率雙因素隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)，施肥量設(shè)置5個(gè)水平 （W表示施肥量）：即40 kg/667m2（W1）、50 kg/667m2（W2）、60 kg/667m2（W3）、70 kg/667m2（W4）、80 kg/667m2（W5），施肥頻率 3個(gè)水平（T表示施肥頻率）：即 4次（T1）、6次（T2）、8 次（T3），共 15 種組合，5 次重復(fù)，共設(shè)置75個(gè)小區(qū)。

T1：共計(jì)施肥4次（第1次1/2W、第2次1/8W、第3次1/4W、第4次1/8W），均為正常施肥，第1次為返青施肥，2～4次為每次刈割之后進(jìn)行施肥。

T2：共計(jì)施肥6次，每次施肥量均為1/6W，第1次為返青施肥，2～6次施肥為從返青到越冬之間的均分時(shí)間點(diǎn)。

T3：共計(jì)8次施肥（第1次1/4W、第2次1/4W、第 3次 1/16W、第 4次 1/16W、第 5次 1/8W、第 6次1/8W、第7次1/16W、第8次1/16W），第1次為返青施肥，2～8次施肥為從返青到越冬之間的均分時(shí)間點(diǎn)。

1.4 測(cè)定指標(biāo)及方法

在每個(gè)小區(qū)內(nèi)選取1/4 m2能夠反映整個(gè)小區(qū)生長(zhǎng)狀況、長(zhǎng)勢(shì)均勻的紫花苜蓿進(jìn)行取樣，留茬高度為4 cm左右，隨機(jī)選擇8株紫花苜蓿枝條，用游標(biāo)卡尺測(cè)量 （距刈割位置1.5 cm處）的莖稈直徑，用卷尺測(cè)量刈割后莖稈的自然長(zhǎng)度并計(jì)算莖稈長(zhǎng)粗比。

長(zhǎng)粗比=莖稈的自然長(zhǎng)度/莖稈直徑

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

數(shù)據(jù)采用Excel 2003整理統(tǒng)計(jì)，進(jìn)行圖表繪制和構(gòu)建紫花苜蓿莖稈直徑與莖稈長(zhǎng)度線性方程，用SPSS 19.0進(jìn)行莖稈直徑與莖稈長(zhǎng)度的相關(guān)性分析。用DPS 9.5對(duì)3茬紫花苜蓿施肥量與施肥頻率處理的結(jié)果進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理方式對(duì)第一茬紫花苜蓿莖稈長(zhǎng)度與莖稈直徑的影響

由圖1可知，在W1條件下，隨著施肥頻率的增加，紫花苜蓿莖稈直徑逐漸增加，且T3處理顯著高于T1處理（P＜0.05）；施肥頻率對(duì)紫花苜蓿莖稈長(zhǎng)度無顯著影響。在W2條件下，增加施肥頻率使莖稈直徑與莖稈長(zhǎng)度逐漸下降，且T1處理下莖稈直徑與莖稈長(zhǎng)度均顯著高于T3處理（P＜0.05）。在W3條件下，增加施肥頻率對(duì)莖稈長(zhǎng)度無顯著影響，T2處理的莖稈直徑要顯著高于T1、T3處理（P＜0.05）。在W4條件下，施肥頻率對(duì)莖稈直徑無顯著影響 （P＞0.05），T2處理的莖稈長(zhǎng)度要顯著低于T1處理（P＜0.05）。在W5條件下，增加施肥頻率使莖稈長(zhǎng)度逐漸下降，T1處理顯著高于T3處理（P＜0.05）；T2處理的莖稈直徑顯著低于T1處理（P＜0.05）。

2.2 不同處理方式對(duì)第二茬紫花苜蓿莖稈長(zhǎng)度與莖稈直徑的影響

由圖2可知，在W1條件下，隨著施肥頻率的增加莖稈直徑與莖稈長(zhǎng)度的變化趨勢(shì)剛好相反，T2處理下莖稈直徑顯著高于T1、T3處理，T2處理的莖稈長(zhǎng)度顯著低于T1處理 （P＜0.05）。在W2、W3、W4條件下，施肥頻率對(duì)莖稈長(zhǎng)度無顯著影響（P＞0.05）；W2 時(shí) T3 處理的莖稈直徑顯著高于T1、T2 處理 （P＜0.05），W3 時(shí) T2 處理的莖稈直徑顯著高于 T1、T3處理 （P＜0.05），W4時(shí) T3處理的莖稈直徑顯著低于T1、T2處理 （P＜0.05）。在W5條件下，T1處理的莖稈長(zhǎng)度顯著高于T2、T3處理（P＜0.05）；T3處理的莖稈直徑顯著高于 T2處理（P＜0.05）。

圖1 不同處理方式對(duì)第一茬紫花苜蓿莖稈長(zhǎng)度與莖稈直徑的影響

圖2 不同處理方式對(duì)第二茬紫花苜蓿莖稈長(zhǎng)度與莖稈直徑的影響

2.3 不同處理方式對(duì)第三茬紫花苜蓿莖稈長(zhǎng)度與莖稈直徑的影響

由圖3可知，在W1條件下，莖稈直徑隨著施肥頻率的增加而降低，且T1處理要顯著高于T2、T3處理（P＜0.05）；莖稈長(zhǎng)度呈現(xiàn)出先下降后上升的趨勢(shì)，且T2處理要顯著低于T1、T3處理 （P＜0.05）。在 W2、W3、W4、W5 條件下，莖稈直徑均表現(xiàn)為先下降后上升的趨勢(shì)，且T2處理均要顯著低于 T1、T3 處理（P＜0.05）；W2 條件下對(duì)莖稈長(zhǎng)度無顯著影響 （P＞0.05），W3條件下T2處理的莖稈長(zhǎng)度要顯著高于 T3、T1 處理 （P＜0.05），W4 條件下T2的莖稈長(zhǎng)度要顯著低于 T1、T3處理（P＜0.05），W5條件下T1、T2處理的莖稈長(zhǎng)度顯著低于T3處理（P＜0.05）。

2.4 莖稈直徑和莖稈長(zhǎng)度的線性模型及相關(guān)性分析

由Pearson值可知，莖稈直徑與莖稈長(zhǎng)度在不同茬次以及整個(gè)生育期內(nèi)極顯著相關(guān) （P＜0.01）。通過建立莖稈直徑與莖稈長(zhǎng)度在不同時(shí)期的線性方程，進(jìn)一步闡明了紫花苜蓿在不同茬次以及整個(gè)生育期內(nèi)，莖稈直徑與莖稈長(zhǎng)度之間的變化規(guī)律（見表 1）。

圖3 不同處理方式對(duì)第三茬紫花苜蓿莖稈長(zhǎng)度與莖稈直徑的影響

表1 莖稈直徑和莖稈長(zhǎng)度線性模型及相關(guān)性分析

表2 施肥量與施肥頻率對(duì)紫花苜蓿莖稈長(zhǎng)粗比的影響

2.5 不同處理對(duì)紫花苜蓿莖稈長(zhǎng)粗比的影響

莖稈長(zhǎng)粗比越大說明莖稈長(zhǎng)度越長(zhǎng)且莖稈直徑越短。3茬紫花苜蓿莖稈長(zhǎng)粗比平均值分別為186.68、291.70、298.80。 由表 2 可知，第一茬紫花苜蓿莖稈長(zhǎng)粗比在W3T1處理下出現(xiàn)最大值，為215.60；在W3T2處理下出現(xiàn)最小值，為155.70；其他各處理間無顯著差異（P＞0.05）。第二茬紫花苜蓿長(zhǎng)粗比在W2T2處理下出現(xiàn)最大值，為317.98；在W4T1處理下出現(xiàn)最小值，為228.62。第二茬紫花苜蓿長(zhǎng)粗比的變化說明在相同施肥量下，施肥頻率對(duì)莖稈長(zhǎng)粗比也存在一定影響。第三茬苜蓿長(zhǎng)粗比在W3T2處理下出現(xiàn)最大值，為399.57；在W3T1處理下出現(xiàn)最小值，為242.00。并且當(dāng)施肥量為W4時(shí)，增加施肥頻率對(duì)第三茬紫花苜蓿莖稈長(zhǎng)粗比無顯著影響（P＞0.05）。

3 討論與結(jié)論

植株對(duì)資源的利用在生長(zhǎng)發(fā)育階段主要體現(xiàn)在植株莖稈粗度和莖稈長(zhǎng)度上［13］。莖稈的伸長(zhǎng)生長(zhǎng)是作物對(duì)光的競(jìng)爭(zhēng)能力的直接體現(xiàn)［14］。莖稈長(zhǎng)度在一定程度上決定了紫花苜蓿冠層對(duì)光的截獲能力和光能利用率。隨著莖稈直徑的增加會(huì)增加干物質(zhì)的積累并且使細(xì)胞壁加厚從而增強(qiáng)莖稈的機(jī)械強(qiáng)度，提高其抗倒伏能力［15-16］。莖稈直徑與莖稈長(zhǎng)度是衡量紫花苜蓿莖稈株型的重要指標(biāo)，優(yōu)良的株型能夠使紫花苜蓿保持最佳的生長(zhǎng)狀態(tài)。

魏云潔等［17］對(duì)龍膽的研究發(fā)現(xiàn)，增加施肥量會(huì)增加莖稈長(zhǎng)度和直徑，對(duì)植物的生長(zhǎng)有促進(jìn)作用。該研究結(jié)果表明，第一茬時(shí)，在施肥頻率為4次（T1）時(shí)，隨著施肥量的增加，紫花苜蓿莖稈長(zhǎng)度表現(xiàn)出先上升后下降的趨勢(shì)，并且各施肥量處理的莖稈長(zhǎng)度在施肥頻率為T1時(shí)均要高于最低施肥處理（W1）。說明施肥量的增加會(huì)對(duì)莖稈長(zhǎng)度有一定的促進(jìn)作用。

李云等［18］對(duì)康乃馨的研究發(fā)現(xiàn)，隨著施肥量的增大，植株越來越高。該研究結(jié)果表明，第二茬紫花苜蓿在施肥量為80 kg/667 m2（W5）時(shí)，增加施肥頻率會(huì)降低莖稈長(zhǎng)度，降低了肥料的利用率；在施肥總量為 50 kg/667 m2（W2）～70 kg/667 m2（W4）時(shí)，施肥頻率對(duì)莖稈長(zhǎng)度無影響，說明第二茬紫花苜蓿生長(zhǎng)期間肥料對(duì)莖稈長(zhǎng)度的影響不占主導(dǎo)地位，這可能是因?yàn)樵谠摃r(shí)期，科爾沁沙地的氣溫回升、降雨增加、光照充足，因此增強(qiáng)了紫花苜蓿的光合作用，水肥的配合提高了肥料的利用率，肥料的高效利用導(dǎo)致了紫花苜蓿莖稈徒長(zhǎng)，從而降低了莖稈直徑。

周艷等［19］的研究發(fā)現(xiàn)，小麥對(duì)肥料的吸收存在階段性，其在整個(gè)生育期內(nèi)不同生長(zhǎng)階段對(duì)肥料的需求不同。在該研究中，從第三茬紫花苜蓿莖稈長(zhǎng)度與莖稈直徑的變化規(guī)律中可以發(fā)現(xiàn)，除W3處理外，在其他施肥量下T2處理莖稈直徑均要低于T1、T3處理，并且第三茬紫花苜蓿在W1、W2、W4、W5處理下莖稈長(zhǎng)度隨施肥頻率的增加均呈現(xiàn)出先下降后上升的趨勢(shì)，說明紫花苜蓿莖稈在不同生長(zhǎng)時(shí)期對(duì)物質(zhì)積累的方向不同，施肥頻率過高或過低均對(duì)莖稈生長(zhǎng)的促進(jìn)作用較強(qiáng)。

通過對(duì)3茬紫花苜蓿莖稈長(zhǎng)粗比、莖稈直徑和莖稈長(zhǎng)度數(shù)據(jù)的綜合分析可以得出，3茬紫花苜蓿的長(zhǎng)粗比平均值變化為第一茬＜第二茬＜第三茬，第二茬與第三茬苜蓿的莖稈長(zhǎng)粗比相近；莖稈直徑的平均值變化為第一茬＞第二茬＞第三茬；莖稈長(zhǎng)度的平均值變化為第二茬＞第一茬＞第三茬。這是由于第一茬紫花苜蓿生長(zhǎng)期正逢科爾沁沙地春季低溫少雨、太陽(yáng)輻射不足，紫花苜蓿為了抵御外界不良?xì)夂虻挠绊?，同時(shí)又要滿足自身的生理生化需求，從而啟動(dòng)自身的防御機(jī)制，肥料的充足供應(yīng)使紫花苜蓿降低莖稈長(zhǎng)度，增加莖稈直徑。第三茬紫花苜蓿生長(zhǎng)時(shí)期，科爾沁沙地高溫天氣增多、光照強(qiáng)度增強(qiáng)嚴(yán)重影響了植物體內(nèi)酶的活性，使得紫花苜蓿生長(zhǎng)受到抑制，導(dǎo)致其莖稈長(zhǎng)度與莖稈直徑降低。該研究通過構(gòu)建紫花苜蓿莖稈長(zhǎng)度與莖稈直徑的線性方程進(jìn)一步明確了紫花苜蓿莖稈直徑與莖稈長(zhǎng)度之間的變化規(guī)律，證實(shí)了二者之間存在顯著的線性相關(guān)性。

［1］ZHANG L Q，WEI X R，HAO M D，et al.Changes in aggregate-associated organic carbon and nitrogen after 27 years of fertilization in a dryland alfalfa grassland on the Loess Plateau of China ［J］.Journal of Arid Land，2015，7（4）：429-437.

［2］王燕，趙哈林，潘成臣.土地利用方式對(duì)鹽漬化農(nóng)田土壤理化特性的影響 ［J］.干旱區(qū)資源與環(huán)境，2014，28（2）：149-155.

［3］SHOMAR B，EL-MADHOUN F，YAHYA A.Wastewater reuse for alfalfa production in the Gaza Strip ［J］.Water，Air，&Soil Pollution，2010，213（1/4）：105-119.

［4］張潔冰，南志標(biāo)，唐增.美國(guó)苜蓿草產(chǎn)業(yè)成功經(jīng)驗(yàn)對(duì)甘肅省苜蓿草產(chǎn)業(yè)之借鑒 ［J］. 草業(yè)科學(xué)，2015，32（8）：1337-1343.

［5］馬鄂超，何江勇，楊國(guó)江.棉花膜下滴灌施肥技術(shù)［J］.新疆農(nóng)墾科技，2007（5）：67-69.

［6］李傳桐，張廣現(xiàn).農(nóng)業(yè)面源污染背后的農(nóng)戶行為——基于山東省昌樂縣調(diào)查數(shù)據(jù)的面板分析［J］.地域研究與開發(fā)，2013，32（1）：143-146，164.

［7］李伏生，陸申年.灌溉施肥的研究和應(yīng)用［J］.植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2000，6（2）：233-242.

［8］徐飛鵬，李云開，任樹梅.新疆棉花膜下滴灌技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展的思考［J］.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2003，19（1）：25-27.

［9］張衛(wèi)峰，季玥秀，馬驥，等.中國(guó)化肥消費(fèi)需求影響因素及走勢(shì)分析——Ⅰ化肥供應(yīng) ［J］.資源科學(xué)，2007，29（6）：162-169.

［10］鄧忠，白丹，翟國(guó)亮，等.施肥方式和施氮量對(duì)棉花地上部分干物質(zhì)積累、產(chǎn)量和品質(zhì)的影響［J］.華北農(nóng)學(xué)報(bào)，2011，26（3）：224-230.

［11］高祥照，馬文奇，杜森，等.我國(guó)施肥中存在問題的分析［J］.土壤通報(bào)，2001，32（6）：258-261.

［12］張福鎖，王激清，張衛(wèi)峰，等.中國(guó)主要糧食作物肥料利用率現(xiàn)狀與提高途徑［J］.土壤學(xué)報(bào)，2008，45（5）：915-924.

［13］唐麗媛，李從鋒，馬瑋，等.漸密種植條件下玉米植株形態(tài)特征及其相關(guān)性分析 ［J］.作物學(xué)報(bào)，2012，38（8）：1529-1537.

［14］杜心田，王同朝.作物密度效應(yīng)遞增律及其意義［J］.河南科學(xué)，2003，21（6）：733-737.

［15］MELIS M，F(xiàn)ARINA M P W.Potassium effects on stalk strength，premature death and lodging of maize （Zea mays L.） ［J］.South African Journal of Plant and Soil，1984，1（4）：122-124.

［16］GRAFIUS J E.Observations on the lodging resistance formula［J］.Agronomy Journal，1958，50（5）：263.

［17］魏云潔，張舒娜，張亞玉.不同種植密度和基肥對(duì)龍膽某些農(nóng)藝性狀的影響 ［J］.中國(guó)林副特產(chǎn)，2015（5）：7-9.

［18］李云，宋吉軒.不同施肥水平對(duì)康乃馨產(chǎn)量的影響［J］.耕作與栽培，2009（1）：37，39.

［19］周艷，李明思，藍(lán)明菊，等.施肥頻率對(duì)滴灌春小麥生長(zhǎng)和產(chǎn)量的影響試驗(yàn)研究 ［J］.灌溉排水學(xué)報(bào)，2011，30（4）：72-75.