刘忠国，高 凯，黄佳媛，丛龙丽，刘之浩，杨 宁，卢 轩
（1.内蒙古民族大学 农学院，内蒙古 通辽 028043；
2.通辽市科尔沁左翼中旗科尔沁湿地公园管护中心丰库牧场，内蒙古 通辽 029300；
3.通辽市科尔沁左翼中旗林业和草原工作站，内蒙古 通辽 029300）
紫花苜蓿（Medicago sativaL.）是我国种植历史悠久、经济效益高、营养价值丰富的饲用牧草。由于天然草地退化，草地畜牧业饲料供应不足，导致草畜发展不平衡，人工种植牧草成为解决草畜矛盾的主要措施[1］，在畜牧业的生产和生态建设中发挥重大作用[2］。
肥料在紫花苜蓿生长过程中发挥重要的作用，是增加紫花苜蓿产量的关键因素，同时，对紫花苜蓿的生长发育、代谢及各种生理活动产生重要影响[3-4］。磷是植物生长发育的重要元素之一[5］，参与植物光合作用中的光合磷酸化及碳水化合物的合成及转运过程。紫花苜蓿是喜磷作物，因其具有较好的抗逆性，多建植于西北等土壤贫瘠的地区，所以，磷成为限制苜蓿生长的重要影响因素，苜蓿产量也因为磷素的缺乏而备受限制[6-7］。如何提高紫花苜蓿的产量和品质是学者们关注的热点问题，近年来，为提高紫花苜蓿产量和品质，科研工作者们做了大量研究。其中，何飞等[8］通过对紫花苜蓿施加不同配比的氮、磷、钾肥来研究不同肥料配比对紫花苜蓿产量和品质的影响，结果发现，施磷对苜蓿产量的影响最大，在一定范围内随着氮、磷、钾配施量的增加紫花苜蓿的产量和品质显著增加，但过量施肥会降低紫花苜蓿的品质。有研究表明，适宜的灌水和施肥能显著提高紫花苜蓿的株高、生长速率，有利于光合产物的积累和产量的增加，且在苜蓿缺乏水分和肥料时进行施肥和灌水能提高苜蓿对水分和肥料的利用效率[9］。张永亮等[10］以豆禾混播草地为研究对象，进行不同肥料配施和不同混播比例的处理，研究发现，不同氮、磷、钾肥的配施和混播比例均能显著提高豆禾混播草地的产草量和牧草品质，但过量施入肥料不会增加牧草产量，超过一定范围后会降低其产量。苜蓿单施磷肥的研究目前较少，针对上述情况，笔者通过设置不同施磷水平单因素试验，对紫花苜蓿的株高、茎粗、地上生物量、地下生物量、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维、粗蛋白和粗脂肪等指标进行测定，并对根冠比、茎叶比、相对饲用价值进行计算，探讨施磷量对紫花苜蓿产量和品质的影响，为苜蓿的高产栽培提供可靠的科学依据。
1.1 试验材料 供试紫花苜蓿品种为骑士T，由北京佰青源畜牧业科技发展有限公司提供。磷肥用磷酸二氢钠（NaH2PO4分析纯）。培养基质为蛭石与田间沙土（沙土取自科技园区0~20 cm耕作层，带回实验室后用蒸馏水冲洗后晾干，0.5 mm过筛，去除根茬等杂物，土壤充分混匀）1∶1混合进行培养，花盆规格为上内直径35 cm，下内直径30 cm，高30 cm。
1.2 试验设计 盆栽试验设0、5.2、10.4、15.6、20.8 g·m-2NaH2PO4共5 个施磷水平（药品：NaH2PO4分析纯），分别用P0、P5、P10、P15、P20表示。采用单因素完全随机设计，共5个处理，每个处理8次重复，总计40盆。磷肥一次性施入，于2021年5月3日进行试验处理，每盆播种量为60粒，出苗后定株，每盆30株。出苗后每5 d每盆浇灌500 mL无磷营养液（以Hogland营养液为基础配制营养液[11］，营养液成分为大量元素：4 mmol·L-1Ca（NO3）2·4H2O，2 mmol·L-1MgSO4·7H2O，6 mmol·L-1KNO3，0.57 mmol·L-1NH4Cl；
微量元素：42 μmol·L-1H3BO3，9 μmol·L-1MnSO4·H2O，1 μmol·L-1ZnSO4·7H2O，0.1 μmol·L-1Na2MoO4·2H2O，0.3 μmol·L-1CuSO4·5H2O；
铁盐：0.1 mmol·L-1Fe-Na2-EDTA；
用0.1 mmol·L-1HCI和KOH 调节营养液的pH为6.0~6.3）。
1.3 测定内容及方法 地上生物量：初花期齐盆土刈割后，将地上部分进行茎叶分离，放入烘箱105 ℃杀青15 min，75 ℃烘干至恒重后称重。折算成每平方米的生物量。地下生物量（第二茬地下生物量）：用清水将整盆根部清洗干净，放入烘箱105 ℃杀青15 min，75 ℃烘干至恒重后称重。折算成每平方米的生物量。株高：每次刈割之前在每盆内随机选取5株测定株高。茎粗：将地上部分与地下部分分离后，用游标卡尺测量茎秆基部的茎粗。粗蛋白（crude protein，CP）：凯氏定氮法测定[12］。中性洗涤纤维（neutral de⁃tergent fiber，NDF）、酸性洗涤纤维（acid detergent fiber，ADF）：范氏洗涤纤维法测定[12］。粗脂肪（ether ex⁃tract，EE）：乙醚浸提法[13］测定。
1.4 相关计算 茎叶比＝茎生物量/叶生物量；
根冠比＝地下生物量/地上生物量；
地上总生物量：第一茬地上生物量+第二茬地上生物量；
总生物量：地上总生物量+第二茬地下生物量；
牧草相对饲用价值RFV=（88.9-0.779ADF）×（120/NDF）/1.29[14］（NDF：中性洗涤纤维，ADF：酸性洗涤纤维）。1.5 数据分析 利用Microsoft Excel 2019和DPS 7.05软件对数据进行统计分析。
2.1 施磷对紫花苜蓿产量的影响 随施磷水平的增加，紫花苜蓿地上总生物量和总生物量呈现出逐渐升高的变化规律，最大值出现在P20处理，分别为1 159.51 g·m-2和1 655.53 g·m-2。地上总生物量各处理间均差异显著（P<0.05）；
总生物量的P20显著高于P0、P5、P10处理（P<0.05），与P15处理差异不显著，P0、P5、P10处理间差异显著（P<0.05）；
随施磷水平的增加，地下生物量呈先升高后降低再升高再降低的变化趋势，最大值在P15处理，显著高于P0、P5、P10处理（P<0.05），与P20处理差异不显著。见图1。
图1 施磷水平对紫花苜蓿生物量的影响Fig. 1 Effect of phosphorus application level on alfalfa biomass
2.2 施磷对紫花苜蓿株高和茎粗的影响 随施磷水平的增加，苜蓿第一、第二茬株高呈先升高后降低趋势；
最大值均出现在P15处理，与P10、P20差异不显著，显著高于P0、P5处理（P<0.05）；
最小值出现在P0处理，显著低于P5处理（P<0.05）。见图2。
图2 施磷水平对紫花苜蓿株高的影响Fig. 2 Effect of phosphorus application level on plant height of alfalfa
苜蓿第一茬茎粗随施磷量的增加，呈先升高后降低再升高趋势；
最大值出现在P20 处理，显著高于P0、P5、P15 处理（P<0.05），与P10 处理差异不显著；
最小值出现在P0 处理，显著低于P5 和P15 处理（P<0.05）。随施磷量的增加，第二茬茎粗呈先升高后降低趋势；
最大值为P15处理，与P20处理无显著差异，显著高于P0、P5、P10处理（P<0.05）；
最小值为P0处理，显著低于P5和P10处理（P<0.05），P5处理显著低于P10处理（P<0.05）。见图3。
图3 施磷水平对紫花苜蓿茎粗的影响Fig. 3 Effect of phosphorus application level on stem thickness of alfalfa
2.3 施磷对紫花苜蓿根冠比和茎叶比的影响 随施磷水平的增加，第一茬根冠比呈先降低后升高再降低趋势；
最大值出现在P0，显著高于其他处理（P<0.05），P5、P10、P15处理间差异不显著；
第一茬茎叶比随施磷量的增加，各处理间无显著差异。见图4。
图4 施磷水平对紫花苜蓿第一茬根冠比和茎叶比的影响Fig. 4 Effect of phosphorus application level on the rootshoot ratio and stem-leaf ratio in the first stubble of alfalfa
第二茬根冠比随施磷量的增加逐渐降低；
最大值出现在P0 处理，显著高于P10、P15、P20 处理（P<0.05），与P5处理无显著差异；
随施磷水平的增加，第二茬茎叶比呈先升高后降低再升高趋势，最大值出现在P10处理，显著高于P0处理（P<0.05），与P5、P15、P20处理差异不显著；
最小值出现在P0处理，与P5、P15、P20处理差异不显著。见图5。
图5 施磷水平对紫花苜蓿第二茬根冠比和茎叶比的影响Fig. 5 Effect of phosphorus application level on the root-shoot ratio and stem-leaf ratio in the second stubble of alfalfa
2.4 施磷对紫花苜蓿品质的影响 施磷对紫花苜蓿叶片和茎杆营养品质的影响见表1。
表1 施磷对紫花苜蓿叶片和茎秆营养品质的影响Tab. 1 Effect of phosphorus application on nutritional quality of alfalfa leaves and stems %
第一茬叶片的ADF、NDF、EE、CP 和第二茬叶片的EE 随施磷水平的增加无显著差异。第二茬叶片ADF随施磷水平的增加而先升高后降低，最大值出现在P10处理，显著高于P0、P5处理（P<0.05）；
第二茬叶片NDF随施磷水平的增加而先降低后升高再降低，最大值在P0处理，显著高于P5处理（P<0.05）；
第二茬叶片CP随施磷水平的增加，呈先降低后升高趋势，最大值在P0处理，显著高于其他处理（P<0.05）。
第一、第二茬茎秆的ADF、NDF随施磷水平的增加而逐渐增加，第一茬茎秆ADF、NDF的P10、P15、P20处理显著高于P0、P5 处理（P<0.05），P5 处理显著高于P0 处理（P<0.05）；
第二茬茎秆的ADF、NDF 的最小值均出现在P0处理，且最小值显著低于其他各处理（P<0.05），第二茬茎秆NDF的P15、P20处理显著高于P5处理（P<0.05）；
随施磷水平的增加，第一茬茎秆CP和第二茬茎秆EE呈先降低后升高再降低趋势，最大值在P0处理，显著高于其他各处理（P<0.05）；
第二茬茎秆CP随着施磷水平的增加，呈先降低后升高趋势，最大值在P0处理，显著高于其他处理（P<0.05）。
2.5 施磷对紫花苜蓿饲用价值的影响 随施磷量的增加，第二茬叶片的饲用价值呈先升高后降低再升高趋势，最大值出现在P5 处理下，显著高于P0、P15 处理（P<0.05），与P10、P20 处理差异不显著；
茎秆第一、第二茬饲用价值随施磷量的增加而逐渐降低，P0显著高于其他各处理（P<0.05），P5显著高于P15、P20处理（P<0.05），P10、P15、P20处理间差异不显著，第二茬P5、P10处理间无显著差异，而第一茬P5显著高于P10处理（P<0.05）。见表2。
表2 施磷对紫花苜蓿相对饲用价值的影响Tab. 2 Effect of phosphorus application on relative feeding value of alfalfa
磷是植物细胞核、细胞质和ATP的重要组成成分，对维持植物正常代谢及生理生化过程起到至关重要的作用。豆科作物对磷尤其敏感，随着施磷量的增加，豆科作物根瘤数量有所增加，大小有所提升，固氮作用有所提高，起到了以磷促氮的作用[15］，但施入过量磷肥会对苜蓿生物量产生一定的抑制作用。生物量是衡量植物光合作用有机产物积累量及生产性能的重要指标[16］。武际等[17］、李慧杰等[18］研究表明，合理配施氮、磷、钾肥不仅明显增加土壤中的有效磷和速效钾含量，还能显著提高土壤酶活性及土壤养分。柴颖等[19］、吴启华等[20］研究表明，适宜的氮、磷配比能促进玉米各生育时期的光合产物积累、养分的吸收及利用，增加玉米产量。有研究表明，各参试因子对红小豆产量影响顺序的大小表现为磷肥>氮肥>钾肥，在红小豆的生产栽培中应重视磷肥和氮肥的施用，以期得到较高产量[21］。本研究结果表明，随着施磷量的增加，苜蓿地上总生物量和总生物量的最大值均出现在P20处理，总生物量的P20处理与P15处理间无显著差异，地下生物量最大值在P15处理，这与前人研究结果[22］较为一致，进一步证实了适量施入磷肥会增加苜蓿根系对土壤养分及水分的吸收、利用和转运，促进地上部分光合产物的累积，进而提高苜蓿生物量。
株高是重要的生物产量因子之一[23］。曾蕾等[24］研究表明，随施磷量的增加，植株的株高和茎围都会增加。叶片是植物光合作用的主要器官，其大小直接决定光合作用的强弱及有机物的积累速率。赵海霞等[25］研究表明，施磷会促进苦荞的叶面积和叶片数的增加。惠薇等[26］研究表明，藜麦（Chenopodium qui⁃noa）的茎粗及生物量随施磷量的增加，呈先增加后下降趋势，低磷胁迫时促进植株对磷的吸收率，过量施磷会抑制植株生长，造成磷素浪费。本研究结果表明，苜蓿第一、第二茬株高、茎粗随施磷量的增加均有所增加，第二茬苜蓿效果尤其显著，最大值分别出现在P15、P15、P20、P15，与前人研究结果[24-26］较为一致。植物根冠比不仅反映植株光合作用产物分配情况，还反映植物对环境的响应策略。作物根冠生长发育不仅受其遗传基因的控制，且受环境变化影响[27］。正常情况下，大量根系和较大根冠比会增强植株抗旱、抗寒能力，但是庞大的根系会影响植株地上部分的生长发育[28］。SMUCKER等[29］研究表明，植株在水分胁迫等逆境条件下，地上部分光合作用产物会优先供应给地下根系，根冠比增大。本研究结果发现，苜蓿第一、第二茬根冠比最大值均出现在P0（未施磷）和P5处理，这可能是由于不施或少施磷肥导致苜蓿根系营养缺失，促进了光合产物向根系运输，增加根系生物量，造成根冠比加大。
NDF、ADF、CP 及EE 是衡量苜蓿营养品质的重要指标[30］。NDF 和ADF 的多少直接反映了家畜对牧草中能量的吸收利用情况和对其的消化率[31］。有研究表明，ADF和NDF含量不高于30%和40%，粗蛋白含量不低于20%的紫花苜蓿营养价值最高，可称之为优质苜蓿[32］。徐睿智等[33］研究表明，刈割后追施氮、磷肥能够降低苜蓿中的NDF 和ADF 含量，提高生物量和CP 含量，这与本试验结果不同，本研究结果显示，随施磷水平的增加，苜蓿叶片的NDF和ADF无显著差异，但茎秆的NDF和ADF却随着施磷量的增加而增加，这可能是由于本试验中苜蓿在花盆中用沙土与蛭石培养且浇的是营养液，苜蓿的生长对磷肥的响应不同，磷肥可能在其他方面促进苜蓿的生长发育[34］。也有研究表明，施加磷肥能够提高苜蓿体内CP、EE的含量[35-36］，这与本研究不同，本研究中，随施磷水平的增加，叶片和茎秆中的CP、EE含量逐渐降低，这可能与本试验的取样时间有关系，紫花苜蓿中的营养成分在营养生长期间会逐渐增加，进入生殖生长期间会逐渐下降，主要表现在蛋白质含量和维生素等物质上，本试验中在开花期取样，苜蓿进入生殖生长，营养物质流失严重，导致了CP和EE的降低[37］。
本研究结果显示，随施磷量的增加，苜蓿第一、第二茬地上生物量、地下生物量、株高、茎粗、根冠比、茎叶比均表现出显著性差异。在不同施磷水平下，地上总生物量、总生物量最大值均出现在P20处理，总生物量P20处理与P15处理差异不显著；
地下生物量最大值在P15处理；
第一、第二茬株高、第二茬茎粗最大值均出现在P15施磷处理；
第二茬根冠比和第一茬茎叶比最大值出现在P5处理，说明适量的施磷促进苜蓿的生长，提高其产量；
除了第二茬叶片的ADF，其余叶片的ADF、NDF最大值均出现在P0处理，第一、第二茬茎秆ADF、NDF 最大值均出现在P20 处理；
第一、第二茬叶片和茎秆CP 最大值均出现在P0处理；
第二茬叶片和茎秆的EE最大值也出现在P0处理，施用磷肥不利于提高苜蓿茎秆和叶片的品质；
第一、第二茬茎秆相对饲用价值最大值也出现在P0 处理，可能是由于茎秆内纤维含量较多，影响适口性及消化率。综合考虑，本试验条件下，盆栽苜蓿最适施磷量为15.6 g·m-2。
