楊帆，張宇，余愛，魏志遠，唐樹梅，漆智平＊

（1.中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱帶作物品種資源研究所，海南 儋州571737；2.海南大學(xué)農(nóng)學(xué)院，海南 ?？?70228）

＊柱花草是優(yōu)良的熱帶豆科（Fabaceae）牧草，原產(chǎn)中、南美洲［1］，屬暖季性牧草，廣泛分布于熱帶、亞熱帶地區(qū)。柱花草富含蛋白質(zhì)、多種維生素及礦物質(zhì)。柱花草粗蛋白含量高，超過玉米（Zeamays）和稻谷［2］，可以直接或青貯喂養(yǎng)畜禽，也可制成草粉用于配合飼料，還可以作為綠肥覆蓋等，具有飼料、肥料、水土保持三大功能［3］。栽培柱花草具有較高的經(jīng)濟效益、生態(tài)效益和社會效益［4］，我國于20世紀50年代后期開始引種柱花草（Stylosanthes guianensis）［5］。熱研2號柱花草（S.guianensiscv.Reyan No.2）是由中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱帶牧草研究中心選育的柱花草品種，并于1991年經(jīng)全國牧草品種審定委員會審定登記［6］。熱研2號柱花草具適應(yīng)性強，耐酸性，耐貧瘠，抗性廣，鮮草產(chǎn)量高的特點，是目前最適合我國南方種植的熱帶豆科牧草之一，也是最理想的草粉生產(chǎn)品種［5，7］。儋州市位于海南島西北部，屬熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，具備柱花草良好生長的自然環(huán)境。種植熱研2號柱花草將對我國熱帶畜牧業(yè)和飼料工業(yè)的發(fā)展起著重要作用。

牧草營養(yǎng)成分的種類和數(shù)量及營養(yǎng)價值的高低是評價牧草是否優(yōu)良的重要指標［8］。提高粗蛋白含量，降低粗纖維含量是提高牧草營養(yǎng)價值、改善牧草品質(zhì)的重要內(nèi)容。試驗以粗蛋白（CP）、粗纖維（CF）、粗脂肪（EE）和無氮浸出物（NFE）4種營養(yǎng)成分為判別指標，利用加權(quán)平均方法評價熱研2號柱花草的營養(yǎng)價值。

目前，熱研2號柱花草施肥主要集中于磷肥和鉀肥方面的研究，配方施肥研究較少。本試驗為了獲得熱研2號柱花草最佳的施肥效應(yīng)，采用了農(nóng)業(yè)部《測土配方施肥技術(shù)規(guī)范（試行）修訂稿》中推薦的“3414”肥料效應(yīng)試驗方案［9］?！?414”設(shè)計是在國外“3411”多點肥料試驗方案（表1中前11個處理）的基礎(chǔ)上，加了12～14三個處理后得到的方案，該方案設(shè)計吸收了回歸最優(yōu)設(shè)計處理少，效率高的優(yōu)點［10］。通過“3414”的肥效試驗方案的實施，建立氮、磷、鉀肥的施肥模型。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗地位于海南省儋州市中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱帶作物品種資源研究所十隊試驗基地（109°30′25.4″E，19°30′39.9″N）。供試土壤為花崗巖發(fā)育磚紅壤，前茬作物為木薯（Manihotesculenta）。試驗地0～20 cm土壤性質(zhì)：p H 5.88，有機質(zhì)12.06 g／kg，全氮10.94 g／kg，有效磷40.8 mg／kg，速效鉀56.4 mg／kg，有效鈣176.9 mg／kg。供試材料為熱研2號柱花草，是儋州地區(qū)主要栽培豆科牧草。肥料為尿素（含N 46%），鈣鎂磷肥（含P2O518%），氯化鉀（含 K2O 60%）。

1.2 試驗設(shè)計

采用“3414”完全實施方案（表1）。氮、磷、鉀3因素，4水平，14個處理。小區(qū)面積15 m2，種植密度為0.5 m×0.5 m，小區(qū)隨機排列，3次重復(fù)。過道0.5 m，小區(qū)間隔0.5 m，保護行寬1 m。施肥方法：20%N、60%P2O5和40%K2O作基肥；移栽1月后，中耕除草，20%N、10%P2O5和40%K2O作第1次追肥，滿足分枝期對養(yǎng)分的需求；第1次刈割后，以40%N作第2次追肥，促進刈割后柱花草的再生；第2次刈割后，20%N、30%P2O5和20%K2O作第3次追肥，保證柱花草安全過冬和第2年的生長。

表1 試驗方案及熱研2號柱花草鮮草產(chǎn)量Table 1 Experimental plan and the fresh yield of S.guianensis cv.Reyan No.2

1.3 試驗方法

于2009年4月整地時，采集0～20 cm土壤，風(fēng)干，制成土壤樣品（過2.00和0.25 mm篩）。2009年4月5日，熱研2號柱花草種子80℃浸種5 min后，播種育苗；2009年6月7－8日移栽；植物樣品于2009年8月15日（營養(yǎng)期，留茬20 cm）、2009年11月14日（初花期，留茬22 cm）、2010年4月25日（留茬25 cm）3次采集（小區(qū)植株全部刈割稱重，3次產(chǎn)量總和計為試驗總產(chǎn)，同時測定各小區(qū)鮮草含水量）。刈割后，各小區(qū)取約400 g鮮草帶回實驗室，洗凈，烘干，粉碎，過0.45 mm篩制成植物樣品。

1.4 樣品分析

土壤理化指標和植物樣品分析采用常規(guī)分析方法。土壤樣品：p H，電位法（水土比為2.5∶1.0）；有機質(zhì)，高溫外熱重鉻酸鉀氧化－容量法；全氮，H2SO4－K2SO4－Cu2SO4混合催化開氏消煮法；有效磷，鹽酸－氟化銨－鉬銻抗比色法；速效鉀，乙酸銨浸提－火焰光度法；有效鈣，M3浸提－AAS。植物樣品：鮮草含水量和植物樣品含水量，常壓恒溫（105℃）干燥法；粗灰分（Ash），550℃灼燒殘渣法；磷（P2O5），H2SO4和H2O2消解－鉬銻抗比色法；鈣，干灰化法－稀鹽酸溶解－AAS；粗蛋白，H2SO4和H2O2消解－蒸餾法；粗纖維，酸堿法；粗脂肪，油重法（石油醚－索氏提取法）；無氮浸出物（%）＝100% －（水分＋粗灰分＋粗蛋白＋粗纖維＋粗脂肪）%；營養(yǎng)價值為CP、CF、EE和 NFE的加權(quán)平均（其權(quán)重分別為49.6%，14.4%，28.7%和7.3%），計算公式為：R＝∑Wi Ki（i為因素，Wi為權(quán)重，Ki為因素指標）。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計

Excel（2007）收集和處理原始數(shù)據(jù)；SAS（9.0）軟件進行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析；測土配方施肥“3414”試驗數(shù)據(jù)分析器SG－2.2軟件（揚州市土壤肥料站開發(fā)）建立肥料效益模型。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同肥料配比對熱研2號柱花草產(chǎn)量的影響

不同處理的鮮草產(chǎn)量（表1）：不同處理間熱研2號柱花草鮮草產(chǎn)量差異顯著（F＝18.01，P＜0.000 1），處理1（不施肥）產(chǎn)量最低，為3 361.7 kg／667 m2，各配方施肥的產(chǎn)量均顯著高于不施肥處理，處理6產(chǎn)量最高，為3 997.6 kg／667 m2。適宜的氮、磷、鉀配比提高了熱研2號柱花草鮮草產(chǎn)量。這與磷、鉀能提高熱研2號柱花草產(chǎn)量的結(jié)果一致［11］。

2.2 肥料模型的建立和分析

通過對試驗結(jié)果的方差分析和回歸擬合，可建立單因素肥效的一元二次擬合方程、雙因素肥效交互作用的二元二次擬合方程和3因素肥效的三元二次擬合方程。結(jié)合當?shù)胤柿希∟＝4.34元／kg、P2O5＝5.56元／kg和K2O＝8.00元／kg）和柱花草鮮草價格（0.30元／kg），分析擬合方程，可得出各種施肥參數(shù)。

2.2.1 互作效應(yīng) 施肥是提高栽培作物產(chǎn)量和品質(zhì)的重要手段［12］。而氮、磷、鉀作為作物生長的三大營養(yǎng)元素，在作物生長過程中起著重要的作用：氮可促進熱研2號柱花草的生長和再生；磷是熱研2號柱花草體內(nèi)許多重要化合物的組分，并以多種方式參與各種代謝，但磷在土壤中溶解性差、難以移動，加上熱研2號柱花草的不斷刈割收獲而消耗，磷已成為熱研2號柱花草在南方種植的主要限制因子［13，14］；鉀可提高熱研2號柱花草的產(chǎn)量并改善其品質(zhì)。眾所周知，氮、磷、鉀肥之間相互影響，相互制約，試驗分析N、P、K的互作發(fā)現(xiàn)，N、P、K互作效應(yīng)最高，比不施肥處理增產(chǎn)18.92%，兩因素之間的互作效應(yīng)小，且有P、K互作＞N、K互作＞N、P互作。

2.2.2 單因素肥料效應(yīng) 在磷、鉀2水平基礎(chǔ)上，以處理2，3，6，11試驗結(jié)果對氮素肥效進行子函數(shù)擬合（圖1），有Y＝－16.4N2＋152.42N＋3 657.6（R2＝0.998 4）［Y為鮮草產(chǎn)量（kg／667 m2），N，P，K分別為 N、P2O5、K2O 施用量（kg／667 m2）］。施氮量為 4.65 kg／667 m2時，鮮 草 產(chǎn) 量 最 高為4 011.8 kg／667 m2。毛收益可達到1 074.7元／667 m2（毛收益＝產(chǎn)值－肥料投入）。在氮、鉀2水平基礎(chǔ)上，以處理4，5，6，7試驗結(jié)果對磷素肥效進行子函數(shù)擬合，有Y＝－6.46P2＋97.9P＋3 595.3（R2＝0.969 6）。施磷量達到7.57 kg／667 m2時，鮮草產(chǎn)量最高為3 966.1 kg／667 m2。毛收益可達到1 066.2元／667 m2。在氮、磷2水平基礎(chǔ)上，以處理8，9，6，10試驗結(jié)果對鉀素肥效進行子函數(shù)擬合，有Y＝－4.73K2＋85.62K＋3 568.4（R2＝0.948）。施鉀量達到9.06 kg／667 m2時，鮮草產(chǎn)量最高為3 956.2 kg／667 m2。毛收益可達到1 052.4元／667 m2。氮、磷、鉀均能很好地擬合熱研2號柱花草產(chǎn)量，擬合效果氮素最好，磷素次之。結(jié)果顯示（圖1），氮肥對熱研2號柱花草鮮草產(chǎn)量影響最大，磷肥次之，鉀肥最小。

圖1 N，P，K肥料效應(yīng)曲線Fig.1 The curves of N，P，K fertilizers effect for S.guianensis cv.Reyan No.2

2.2.3 雙因素肥料效應(yīng) 以鉀2水平為基礎(chǔ)的氮、磷二元二次肥料效應(yīng)函數(shù)方程為：Y＝－11.07N2－6.27P2－1.50NP＋128.19N＋101.25P＋3 261.5（R2＝0.942 8）。方程F檢驗達5%的顯著水平（F＝9.90，P＝0.04），說明在鉀施肥量為2水平時，鮮草產(chǎn)量與氮、磷的施用量存在顯著的回歸關(guān)系。氮磷養(yǎng)分的最佳配比為：N 5.01 kg／667 m2，P2O50.30 kg／667 m2，最佳產(chǎn)量為3 323.0 kg／667 m2。以磷2水平為基礎(chǔ)的氮、鉀二元二次肥料效應(yīng)函數(shù)方程為：Y＝－8.05N2－4.17K2＋5.20NK＋54.03N＋57.29K＋3 486.4（R2＝0.863 4）。方程F檢驗達5%的顯著水平（F＝3.79，P＝0.015），說明在磷施肥量為2水平時，鮮草產(chǎn)量與氮、鉀的施用量存在顯著的回歸關(guān)系。氮鉀養(yǎng)分的最佳配比為：N 5.31 kg／667 m2，K2O 0.23 kg／667 m2，最佳產(chǎn)量為3 508.7 kg／667 m2。以氮2水平為基礎(chǔ)，磷、鉀二元二次肥料效應(yīng)函數(shù)方程為：Y＝－6.16P2－4.82K2＋6.60PK＋40.95P＋34.07K＋3 634.1（R2＝0.962 0）。方程F檢驗達5%的顯著水平（F＝15.18，P＝0.02），說明在氮施肥量為2水平時，鮮草產(chǎn)量與磷、鉀的施用量存在顯著的回歸關(guān)系。氮、磷養(yǎng)分的最佳配比為：P2O52.72 kg／667 m2，K2O 0.01 kg／667 m2，最佳產(chǎn)量為3 666.9 kg／667 m2。通過對各二元二次肥料效應(yīng)函數(shù)交互項（NP、NK、PK）的系數(shù)，可知2種肥料在熱研2號柱花草大田試驗下氮與鉀，磷與鉀表現(xiàn)為協(xié)同的正交互作用，氮與磷表現(xiàn)為拮抗的負交互作用，另外交互項的絕對值大小可看磷與鉀交互作用最強。

2.2.4 三因子肥料效益 因為不同處理熱研2號柱花草鮮草產(chǎn)量差異顯著，所以可建立施肥量與鮮草產(chǎn)量的回歸關(guān)系，三元二次肥效方程為：Y＝－11.27N2－6.32P2－4.98K2－1.66NP＋2.93NK＋6.37PK＋107.39N＋51.58P＋26.33K＋3 361.7（F＝20.41＞F0.05＝6），說明此方程可以用于對熱研2號柱花草鮮草產(chǎn)量進行預(yù)測，通過對方程的分析得出 N 5.39 kg／667 m2，P2O58.13 kg／667 m2，K2O 9.44 kg／667 m2時鮮草產(chǎn)量最大為3 985.2 kg／667 m2，毛收益為1 051.45元／667 m2，N∶P2O5∶K2O＝1.00∶1.51∶1.75。結(jié)合肥料和鮮草價格，利用測土配方施肥“3414”試驗數(shù)據(jù)分析器計算的最佳產(chǎn)量為3 862.5 kg／667 m2，最佳施肥量為：N 4.33 kg／667 m2，P2O53.93 kg／667 m2，K2O 3.75 kg／667 m2，毛收益為1 088.11元／667 m2，N∶P2O5∶K2O＝1.00∶0.91∶0.87。

2.3 配方施肥對熱研2號柱花草干物質(zhì)產(chǎn)量和營養(yǎng)價值的影響

熱研2號柱花草營養(yǎng)期干物質(zhì)產(chǎn)量為96.7～163.4 kg／667 m2（表2），初花期干物質(zhì)產(chǎn)量為326.8～373.2 kg／667 m2。同一處理初花期干物質(zhì)產(chǎn)量顯著高于營養(yǎng)期（F＝217.16，P＜0.000 1），不同處理初花期較營養(yǎng)期干物質(zhì)增長率不同，處理1由于營養(yǎng)期干物質(zhì)產(chǎn)量最小，增長率最高，達357%，處理2次之，為285%，處理11由于營養(yǎng)期干物質(zhì)產(chǎn)量最高，增長率最低，為207%。

熱研2號柱花草粗灰分、粗蛋白、粗纖維、粗脂肪、無氮浸出物結(jié)果顯示（表2）：粗灰分是飼料、動物組織和動物排泄物樣品在550～600℃高溫爐中將所有有機物質(zhì)全部氧化后剩余的殘渣，主要為礦物質(zhì)氧化物或鹽類等無機物質(zhì)，粗灰分中的這些礦物元素在動物營養(yǎng)中起著重要作用。熱研2號柱花草營養(yǎng)期粗灰分含量為11.33%～13.50%，處理9最高，處理11最低；初花期粗灰分含量為6.32%～7.94%，處理2最高，處理14最低；同一處理營養(yǎng)期粗灰分含量高于初花期。

粗蛋白是純蛋白質(zhì)和氨化物（氨基酸、酰胺、硝酸鹽及銨鹽等）的總稱，是牧草營養(yǎng)成分的重要指標。熱研2號柱花草營養(yǎng)期粗蛋白含量為13.50%～17.13%，處理7最高，初花期粗蛋白含量為9.50%～11.89%，處理11最高，不施肥處理最低。同一處理營養(yǎng)期粗蛋白含量高于初花期，不同施肥處理初花期粗蛋白含量較營養(yǎng)期減少比例不同，下降比例為22.91%～37.42%，處理7由于營養(yǎng)期含量最高，初花期含量中等，相對減少百分比最大，不施肥處理缺乏氮素，影響了蛋白質(zhì)的合成，相對減少百分比次之，為34.02%。

粗纖維包括纖維素、半纖維素、木質(zhì)素及角質(zhì)等，主要影響反芻動物的消化。減少牧草粗纖維含量，提高粗蛋白含量已成為牧草培育的一個重要方向。熱研2號柱花草營養(yǎng)期粗纖維含量為26.89%～29.90%，處理11最低，不施肥處理最高；初花期粗纖維含量為31.43%～35.77%，處理9最小，不施肥處理最高，且顯著高于其他處理（F＝7.24，P＜0.000 1）；隨熱研2號柱花草生育時間的推移，同一處理初花期粗纖維含量高于營養(yǎng)期。

熱研2號柱花草初花期粗蛋白含量低于營養(yǎng)期，而粗纖維含量卻高于營養(yǎng)期，這與柱花草幼嫩期粗蛋白含量高，隨植株開花成熟粗蛋白降低，而粗纖維含量增加一致［8，15］。

粗脂肪包括脂肪和類脂（固醇、磷脂）兩類，是飼料中不可或缺的成分，在動物營養(yǎng)中起著重要作用。熱研2號柱花草營養(yǎng)期粗脂肪含量為1.66%～2.91%，處理3最高；初花期粗脂肪含量為2.42%～4.24%，不施肥處理最高，處理2次之；同一處理初花期粗脂肪含量高于或等于營養(yǎng)期（處理3除外）。

無氮浸出物是非常復(fù)雜的一組物質(zhì)，包括淀粉、可溶性單糖、雙糖，一部分果膠、木質(zhì)素、有機酸、單寧、色素等，是動物能量的主要來源。熱研2號柱花草營養(yǎng)期無氮浸出物含量為28.44%～32.91%，處理11最高，處理7最?。怀趸ㄆ跓o氮浸出物含量為35.23%～39.52%，處理5最高，不施肥處理最低；同一處理初花期無氮浸出物含量高于營養(yǎng)期。

表2 熱研2號柱花草營養(yǎng)期、初花期干物質(zhì)和營養(yǎng)成分Table 2 Dry matter and nutrition of S.guianensis cv.Reyan No.2 at the vegetative stage and early flower

牧草的營養(yǎng)成分包括5種概略養(yǎng)分（粗蛋白、粗纖維、粗脂肪、粗灰分和無氮浸出物）、鈣、磷及微量元素等，而牧草的營養(yǎng)價值主要取決于營養(yǎng)成分的種類和數(shù)量。以CP、CF、EE和NFE為判別指標，利用加權(quán)平均方法評價熱研2號柱花草的營養(yǎng)價值。熱研2號柱花草營養(yǎng)期營養(yǎng)價值為13.63～15.11，處理7最高，處理11次之；初花期營養(yǎng)價值為13.37～14.12，處理2最高，處理11次之；同一處理營養(yǎng)期營養(yǎng)價值高于初花期。足夠的鈣磷含量和適宜的P／Ca（為0.4～0.6）是優(yōu)良牧草必須具備的條件［8，16］，熱研2號柱花草營養(yǎng)期的P／Ca為0.32～0.43，初花期P／Ca為0.37～0.49。綜合營養(yǎng)成分的數(shù)量、營養(yǎng)價值和P／Ca，認為熱研2號柱花草刈制干草的最佳時間為初花期。

粗蛋白和粗纖維含量是影響柱花草品質(zhì)的2項重要指標，討論了不同肥料水平對熱研2號柱花草初花期粗蛋白和粗纖維的影響。選取處理2，4，6，11分析不同氮水平對熱研2號柱花草初花期粗蛋白和粗纖維的影響：不同氮水平粗蛋白含量差異不顯著，氮3水平最高，而粗纖維含量差異顯著（F＝8.64，P＝0.007），有氮1＞氮2水平＞氮3水平＞不施氮。選取處理4，5，6，7分析不同磷水平對熱研2號柱花草初花期粗蛋白和粗纖維的影響：不同磷水平粗蛋白含量差異不顯著，有磷2水平＞磷3水平＞磷1水平＞不施磷，粗纖維含量差異也不顯著，有磷2水平＞不施磷＞磷3水平＞磷1水平，因此適當增加磷施入量可提高熱2號柱花草蛋白含量，降低粗纖維含量，這與磷能提高粗蛋白含量，改善柱花草品質(zhì)一致［17］。選取處理8，9，6，10分析不同鉀水平對熱研2號柱花草初花期粗蛋白和粗纖維的影響：不同鉀水平粗蛋白含量差異不顯著，有鉀3水平＞鉀2水平＞不施鉀＞鉀1水平，而粗纖維含量差異顯著（F＝4.50，P＝0.04），鉀2水平高于不施鉀和鉀3水平，且顯著高于鉀1水平。

3 結(jié)論

不施肥處理熱研2號柱花草鮮草產(chǎn)量為3 361.7 kg／667 m2，各配方施肥鮮草產(chǎn)量顯著高于不施肥處理，處理6（N2P2K2）產(chǎn)量最高，為3 997.6 kg／667 m2。各配方施肥還能顯著提高熱研2號柱花草第1年（營養(yǎng)期和初花期）的干物質(zhì)產(chǎn)量，處理6干物質(zhì)產(chǎn)量也是最高，為522.7 kg／667 m2，較不施肥處理提高了18.42%。關(guān)于熱研2號柱花草第1年生長中營養(yǎng)期和初花期的營養(yǎng)成分有粗蛋白和粗灰分含量營養(yǎng)期高于初花期，而粗纖維、粗脂肪（處理3除外）和無氮浸出物低于初花期的規(guī)律。

經(jīng)熱研2號柱花草“3414”田間試驗，收集肥料、產(chǎn)量等信息建立一元二次、二元二次和三元二次肥料效應(yīng)函數(shù)，通過對肥料效應(yīng)函數(shù)的求導(dǎo)，可得不同肥效函數(shù)的施肥參數(shù)：一元二次肥效方程，氮、磷、鉀最大施肥量分別為N＝4.65 kg／667 m2，最大產(chǎn)量為4 011.8 kg／667 m2；P2O5＝7.57 kg／667 m2，最大產(chǎn)量為3 966.1 kg／667 m2；K2O＝9.06 kg／667 m2，最大產(chǎn)量為3 956.2 kg／667 m2。氮磷、氮鉀、磷鉀二元二次肥效方程，理論氮、磷、鉀施肥量分別為：N＝5.01 kg／667 m2，P2O5＝0.30 kg／667 m2，最佳產(chǎn)量為3 323.0 kg／667 m2；N＝5.31 kg／667 m2，K2O＝0.23 kg／667 m2，最佳產(chǎn)量為3 508.7 kg／667 m2；P2O5＝2.72 kg／667 m2，K2O＝0.01 kg／667 m2，最佳產(chǎn)量為3 666.9 kg／667 m2。三元二次方程最佳施肥量為N＝4.33 kg／667 m2，P2O5＝3.93 kg／667 m2，K2O＝3.75 kg／667 m2，最佳經(jīng)濟產(chǎn)量為3 862.5 kg／667 m2。結(jié)合儋州牧草生產(chǎn)，綜合分析試驗結(jié)果，建議該地區(qū)的施肥量為 N＝4 kg／667 m2，P2O5＝4 kg／667 m2，K2O＝4 kg／667 m2。

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