賈婷婷，肖 玉，李天銀，劉 軍，張月娥

（1.蘭州大學 草地農(nóng)業(yè)科技學院／草地農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)國家重點實驗室，甘肅 蘭州 730020；2.甘肅省亞盛田園牧歌草業(yè)集團公司／甘肅省國有黃花農(nóng)場，甘肅 玉門 735213）

紫花苜蓿（Medicagosativa）栽培歷史悠久、產(chǎn)量高、品質好、營養(yǎng)全而豐富，為優(yōu)良牧草，被稱為“牧草之王”［1］。其抗逆性強、生態(tài)幅廣，適應性強，在全國各地均大面積種植［2］，紫花苜蓿不僅能作為飼草來滿足畜牧業(yè)需要，而且還可以改良土壤、固土防沙、改善生態(tài)環(huán)境［3，4］。我國紫花苜蓿種植地區(qū)以東北、華北、西北為主［2］，全國以甘肅省種植面積最大［5］，而河西走廊因其優(yōu)越的地理和氣候資源，是甘肅省種植紫花苜蓿的主體區(qū)。河西走廊紫花苜蓿生產(chǎn)正在向集約化、產(chǎn)業(yè)化方向發(fā)展。在紫花苜蓿生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)化過程中，為了保證紫花苜蓿的產(chǎn)量和品質，根據(jù)土壤狀況進行合理的施肥非常重要，河西走廊地區(qū)土壤有效硫含量處于較低水平，因此，在河西走廊種植紫花苜蓿時，應合理的施用硫肥。

中量元素S是繼N、P、K之后植物所必需的第4大營養(yǎng)元素［6］。硫在紫花苜蓿新陳代謝過程中起著非常重要的作用，與蛋白質、糖類和脂類的代謝密切相關，是原生質等穩(wěn)定物質的構成成分［7］。牧草中含有一定量的硫，可以改善羊毛品質，提高乳牛產(chǎn)奶量［8］，牧草中硫含量過低，則導致牧草產(chǎn)量和品質的降低［6］。然而，目前，有關紫花苜蓿施氮、磷、鉀肥等的報道較多［9－11］，而施硫肥對河西地區(qū)紫花苜蓿產(chǎn)量和品質的影響則報道較少。試驗通過研究不同硫肥水平對紫花苜蓿生物學性狀、產(chǎn)量、營養(yǎng)品質和飼用價值的影響，探討河西走廊地區(qū)硫肥的最佳施用量，以期為紫花苜蓿優(yōu)質生產(chǎn)提供科學基礎。

1 材料和方法

1.1 試驗地概況

試驗在河西走廊西段的甘肅農(nóng)墾公司黃花農(nóng)場進行，地理位置為 N 97°05′～97°21′，E 40°21′～40°28′，海拔1 245～1 393m，年降水量28.5～56.1mm，年蒸發(fā)量2 478～3 033mm，無霜期160～230d；年日照時數(shù)3 025.5h，平均日照時數(shù)為8.4h／d；年平均氣溫為6.9℃；≥10℃有效積溫2 800℃，屬溫帶荒漠氣候，土壤為灰棕土，供試土壤基本理化性狀見表1。

表1 供試土壤基本理化性狀Table1 Soil physical and chemical properties

1.2 供試材料

供試紫花苜蓿品種為亮苜2號，供試氮肥為尿素（N 46%），磷肥為過磷酸鈣（P2O512%），鉀肥為氯化鉀（K2O 60%），硫肥為硫磺粉（S 99%）。

1.3 試驗設計

試驗采用田間小區(qū)試驗方法，共設S0僅施氮、磷、鉀肥料，不施硫肥；S1在施氮、磷、鉀肥料的基礎上，施硫肥16.5kg／hm2；S2在施氮、磷、鉀肥料的基礎上，施硫肥33.0kg／hm2；S3在施氮、磷、鉀肥料的基礎上，增施硫肥49.5kg／hm24個處理。每個處理3次重復，共12個小區(qū)，隨機區(qū)組排列，小區(qū)面積5m×8m，小區(qū)間土壟隔離，埂寬0.6m，四周設保護行。于2014年3月初將各小區(qū)所需氮、磷、鉀肥料和硫肥作為基肥1次撒施于各小區(qū)土壤表面，并人工翻耕，翻耕深度為20cm。各處理氮、磷、鉀肥施肥量均為90kg N／hm2，P2O5120kg／hm2，K2O 200kg／hm2。所 有 小 區(qū) 于2014年3月中旬進行播種，采用條播，行距30cm，播深1cm，播量15kg／hm2，出苗后適當補苗，生長期間人工除雜草，其他管理同當?shù)剞r(nóng)戶相同。

1.5 測定項目與方法

1.5.1 基礎土樣的采集與測定 試驗采用“S型”取0～20cm土層，風干后過1.0和0.25mm土篩。堿解氮測定采用堿解擴散法［11］、速效磷采用 Olsen法［12］、速效鉀測定采用NH4OAc浸提火焰光度法、有機質含量采用重鉻酸鉀容量法測定、有效硫采用比濁法測定［13］。

1.5.2 植株生物學性狀測定 植株性狀測定于紫花苜蓿第1茬初花期（2014年6月3日）進行，測定主莖長、側莖長、分枝數(shù)、主莖節(jié)數(shù)、側莖節(jié)數(shù)、主根粗、主莖粗、葉莖比。

主莖長：每小區(qū)隨機選擇10株，測定其主莖長度。側莖長：每小區(qū)隨機選擇10株，測定每株根頸處最長分蘗長度，即為側莖長。分枝數(shù)：每小區(qū)隨機10株，測定時從地表輕輕的剖開土壤，讓主根露出，以主根為基礎，測定每單株的分枝數(shù)。主莖節(jié)數(shù)：每小區(qū)隨機測定10株植株主枝上的節(jié)數(shù)。側莖節(jié)數(shù)：每小區(qū)隨機測定10株植株側莖上的節(jié)數(shù)。主根粗：每小區(qū)隨機測定10株紫花苜蓿的主根粗，測定時讓主根露出，用電子游標卡尺測定植株根頸下2cm處的直徑，即為紫花苜蓿主根粗。主莖粗：每小區(qū)隨機選取10株紫花苜蓿，用電子游標卡尺測定根頸上10cm處直徑，最后取平均值。莖葉比：每小區(qū)隨機選擇10株，將莖、葉和花序分開，105℃殺青15min，65℃烘24h至恒重，分別稱量，花序歸為葉的部分。

莖葉比＝莖生物量／葉生物量。

1.5.3 草產(chǎn)量測定 2014年刈割3茬，每茬均在初花期（開花10%）刈割，3茬刈割時間分別為2014年6月3日、7月13日、9月12日。選每小區(qū)密度均勻、長勢中等地塊，隨機選取3個1m×1m的樣方刈割，留茬1～3cm，收獲紫花苜蓿地上部分，分別編號裝袋，實驗室80℃烘24h，稱重，即為地上部分生物量。

1.5.4 營養(yǎng)品質測定 測定第1茬紫花苜蓿初花期的粗蛋白（CP）、粗脂肪（EE）、粗纖維（CF）、粗灰分（Ash）、中性洗滌纖維（NDF）和酸性洗滌纖維（ADF）。粗蛋白含量測定采用凱氏定氮法，粗脂肪含量測定采用索氏抽提測定法，粗纖維含量測定采用酸堿消煮法，粗灰分采用干灰化法測定，中性和酸性洗滌纖維的測定采用 Van Soest方法［14］。

1.5.5 飼用價值評定 不同處理的飼用價值采用相對飼用價值（RFV）、干物質采食量（DMI）、可消化干物質（DDM）進行評定，并計算：

式中：DMI（Dry）為飼料干物質采食量，單位為占體重的百分比即%BM；DDM為可消化的干物質，單位為占干物質的百分比即%DM。

1.6 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)采用 Excel 2003整理，采用SPSS 21.0軟件統(tǒng)計分析，對紫花苜蓿植株性狀、產(chǎn)量和營養(yǎng)品質進行單因素方差分析，用Duncan法進行多重比較，所有數(shù)據(jù)均以平均值±標準誤表示，以P＜0.05為顯著性水平檢測。

2 結果與分析

2.1 硫肥對紫花苜蓿生物學性狀的影響

施用硫肥以后，4個處理下紫花苜蓿主莖長介于58.60～72.60cm，S1和S2的紫花苜蓿主莖長顯著高于S0和S3處理（P＜0.05）。紫花苜蓿側莖長度為55.00～71.20cm，S1和S2的側莖長顯著高于S0和S3處理（P＜0.05）。說明施用一定量的硫肥對紫花苜蓿主莖長和側莖長有著顯著的促進作用。不同硫肥水平下，紫花苜蓿分枝數(shù)為3.00～6.20個／株，S1的紫花苜蓿分枝數(shù)顯著高于S2和S3處理（P＜0.05）。紫花苜蓿主莖節(jié)數(shù)和側莖節(jié)數(shù)分別在9.60～12.60和9.00～10.80個／株，S1處理紫花苜蓿主莖節(jié)數(shù)和側莖節(jié)數(shù)最多，但4個處理的主莖節(jié)數(shù)和側莖節(jié)數(shù)差異不顯著（P＞0.05）。紫花苜蓿主根粗0.70～0.89cm，S3的主根粗顯著低于S0，S1和S2處理（P＜0.05）。紫花苜蓿主莖粗在0.32～0.41cm，S1處理的主莖粗最粗，和S2處理的主莖粗間差異不顯著（P＞0.05），但顯著大于S0和S3處理的主莖粗（P＜0.05）。施硫以后，紫花苜蓿莖葉比在1.18%～1.88%，S1處理下莖葉比為1.18%，顯著低于其他處理的莖葉比（P＜0.05）（表2）。

表2 施不同硫肥下紫花苜蓿的生物性狀Table2 The influence of different sulfur levels on biological characters of alfalfa

2.2 硫肥對紫花苜蓿干草產(chǎn)量的影響

不同硫肥水平下，紫花苜蓿第1茬干草產(chǎn)量變化5 150.26～6 307.88kg／hm2（表3），S1紫花苜蓿第1茬干草產(chǎn)量最高，顯著高于S0干草產(chǎn)量（P＜0.05），但和S2、S3處理相比紫花苜蓿第1茬干草產(chǎn)量差異不顯著（P＞0.05）；紫花苜蓿第2茬干草產(chǎn)量在4 263.56～5 901.96kg／hm2，S1紫花苜蓿第2茬干草產(chǎn)量顯著高于S2和S3處理（P＜0.05），和S0處理的紫花苜蓿第2茬干草產(chǎn)量差異不顯著（P＞0.05）；紫花苜蓿第3茬干草產(chǎn)量在4 172.23～5 016.92kg／hm2，S1處理下紫花苜蓿第三茬干草產(chǎn)量最高，但和其他處理間差異不顯著（P＞0.05）。紫花苜蓿3茬總產(chǎn)量變化范圍在14 253.06～17 266.76kg／hm2，S1紫花苜?？偢刹莓a(chǎn)量顯著高于S0，S2和S3處理（P＜0.05）。

2.3 硫肥對紫花苜蓿營養(yǎng)品質的影響

紫花苜蓿粗蛋白含量在S1，S2和S3處理差異不顯著，但各硫肥處理的蛋白質含量顯著高于S0處理（P＜0.05）。粗脂肪以S1最高，但和S0、S2處理的粗脂肪差異不顯著，卻顯著的高于S3粗脂肪含量（P＜0.05）。說明施用硫肥可顯著提高紫花苜蓿粗蛋白和粗脂肪含量。4個硫肥處理間紫花苜蓿粗纖維含量差異不顯著（P＞0.05）。S0和S3紫花苜蓿粗灰分含量顯著低于S1和S2處理（P＜0.05）。S1中性和酸性洗滌纖維顯著低于S0，S2和S3處理（P＜0.05），S0和S3處理的中性和酸性洗滌纖維顯著高于S2處理（P＜0.05），但S0和S3處理間中性和酸性洗滌纖維含量差異不顯著（P＞0.05）。

表3 施不同硫肥對紫花苜蓿干草產(chǎn)量Table3 The influence of different sulfur levels on dry matter yield of alfalfa kg／hm2

圖1 不同硫水平下紫花苜蓿的粗蛋白、粗脂肪、粗纖維、粗灰分、中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維含量Fig.1 The influence of different sulfur levels on CP，EE，CF，ASH，NDF，ADF contents

2.4 硫肥對紫花苜蓿飼用價值的影響

施硫肥后紫花苜蓿干物質采食量、可消化干物質和相對飼用價值分別為2.65%～3.17%，63.57%～69.92%和130.45%～171.94%（表4）。牧草中干物質采食量、可消化干物質越高，牧草的品質越好。S1的干物質采食量、可消化干物質和相對飼用價值都顯著的高于S0，S2和S3處理（P＜0.05），但S0和S3處理間的干物質采食量、可消化干物質和相對飼用價值不具有顯著的差異性（P＞0.05）。

表4 不同硫水平下紫花苜蓿的飼用價值Table4 The influence of different sulfur levels on relative feed value of alfalfa

3 討論

試驗中施用硫肥顯著的影響紫花苜蓿生物學性狀。主莖長和側莖長是反映紫花苜蓿生長狀況的重要指標，也是紫花苜蓿產(chǎn)量構成的重要因素，陳默君等［15］對紫花苜蓿的研究結果表明，施硫肥可以顯著增加初花期紫花苜蓿高度。安丹丹等［16］研究發(fā)現(xiàn)，硫肥顯著提高分枝期、現(xiàn)蕾期、初花期和盛花期的紫花苜蓿高度。S1和S2處理下紫花苜蓿主莖長和側莖長顯著的高于S0和S3水平，植物缺硫或者硫過剩都可導致植物生長緩慢，株型矮小，說明在河西走廊適當?shù)氖┝蚍视欣谠黾幼匣ㄜ俎Ｖ旮摺７种?shù)和牧草干草產(chǎn)量有一定的關聯(lián)度，分枝數(shù)多的紫花苜蓿產(chǎn)量較高。S1紫花苜蓿分枝數(shù)最多，而高硫水平S3紫花苜蓿分枝數(shù)最低，僅為3.00個／株。劉春艷等［17］研究發(fā)現(xiàn)，施用硫肥顯著增加了大豆的分枝數(shù)，這與此次研究結果相類似。S1的紫花苜蓿主根粗顯著的高于S0和S3處理，主根粗壯可促進紫花苜蓿對水分的利用效率，并提高根系吸收養(yǎng)分的能力［18］，試驗證明適當?shù)牧蚍仕娇赡芡ㄟ^增加紫花苜蓿的主根粗來促進根系對其他養(yǎng)分的吸收。汪詩平等［16］研究發(fā)現(xiàn)，硫肥顯著增加紫花苜蓿的主莖粗，S1紫花苜蓿主莖最粗，主莖的粗壯可能在一定程度上減少紫花苜蓿的倒伏。紫花苜蓿中30%～50%蛋白質來自于葉片［21］，葉片中的粗蛋白含量要比莖中的高一倍以上，莖葉比是判別紫花苜蓿品質高低的重要指標，莖葉比值越小，牧草品質越好。S1紫花苜蓿莖葉比顯著低于S0，S2和S3處理下的莖葉比，說明S1水平下紫花苜蓿具有較好的品質。施用硫肥影響紫花苜蓿生物學性狀，在河西走廊施硫水平為16.5kg／hm2時，紫花苜蓿的主莖長、側莖長、分枝數(shù)、主根粗、主莖粗都有一定程度的增加，莖葉比降低；但若施硫水平超過33.0kg／hm2時，紫花苜蓿主莖長、側莖長、分枝數(shù)、主根粗、主莖粗降低，而莖葉比增加，可能原因是施用過多硫肥，極易產(chǎn)生大量H2S氣體，影響紫花苜蓿生長。

施用硫肥對紫花苜蓿第3茬干草產(chǎn)量沒有顯著的影響，但S1水平顯著的提高了紫花苜蓿第1茬、第2茬和總干草產(chǎn)量。除了紫花苜蓿干草產(chǎn)量外，營養(yǎng)品質也是生產(chǎn)者所追求的目標。粗蛋白是飼草中最具有營養(yǎng)價值的物質，紫花苜蓿粗蛋白含有20種以上的氨基酸，包括家畜所必需的全部必需氨基酸和一些稀有氨基酸［20］。硫元素參與植物體內氨基酸和蛋白質的合成，在硫元素供應充足的情況下，可以增加植物體內蛋白質合成［21］，因此，施硫肥以后，紫花苜蓿粗蛋白含量顯著的增加。粗脂肪是維持生命活動必須的儲藏物質，粗脂肪可供給家畜必需的脂肪酸，提高飼草適口性，家畜采食含脂肪高的植物，可降低其消化過程中的能量消耗［22］。S1粗脂肪高于其他處理，說明在S1處理下紫花苜蓿具有較高的營養(yǎng)價值。但在試驗中不同硫肥水平下紫花苜蓿粗纖維含量沒有顯著的差異。粗灰分主要為礦物質氧化物和鹽類等無機物質，其中礦物質在植物光合作用中起著非常重要的作用，礦物質的缺乏影響植物各種生理代謝活動［24］。S1和S2粗灰分含量顯著高于S0和S3處理的粗灰分含量。飼料中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量的高低影響紫花苜蓿品質及其消化率［25］，酸性洗滌纖維含量越低，可消化干物質增加，牧草消化率越高，牧草品質越優(yōu)，中性洗滌纖維含量越低，家畜采食量上升。S1的中性洗滌纖維含量和酸性洗滌纖維含量低于其他處理，說明施用適當比例的硫肥可通過降低紫花苜蓿中中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量來改善牧草的品質。表明，施用適當?shù)牧蚍什粌H能提高紫花苜蓿干草產(chǎn)量，還能在一定程度上改善紫花苜蓿營養(yǎng)品質。適當?shù)氖┯昧蚍剩粌H有利于紫花苜蓿增產(chǎn)、改善其品質，還可以提高紫花苜蓿飼用價值。試驗中S1處理的RFV值最高，說明S1處理后紫花苜蓿營養(yǎng)價值最高。

在河西走廊種植紫花苜蓿，施硫肥水平為16.5 kg／hm2時，有利于紫花苜蓿產(chǎn)量和營養(yǎng)價值的提高，而當硫肥量超過33.0kg／hm2時，紫花苜蓿生產(chǎn)性能和品質開始下降。

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