水磷互作对紫花苜蓿产量及氮磷计量比的影响

作     者：冯甘霖 

作者单位：兰州大学 

学位级别：硕士

导师姓名：郭正刚

授予年度：2023年

学科分类：090503[农学-草业科学] 0909[农学-草学] 0905[农学-畜牧学] 09[农学] 

主      题：灌溉量 磷添加量 紫花苜蓿 生产性能 氮磷计量比 

摘      要：灌溉和养分添加是实现栽培草地高产稳产的关键因素。紫花苜蓿（Medicago sativa）是我国北方干旱半干旱区种植最广的优质牧草,因此合理灌溉不仅是实现紫花苜蓿栽培草地高产稳产的有效策略,而且是节约水资源的有效途径。磷是北方地区栽培草地的主要养分元素,其高效利用与土壤含水量密切关联,预示着灌溉和磷可能存在耦合效应。目前已有研究主要聚焦于灌溉或施磷单一因素对紫花苜蓿的影响,但灌溉和施磷互作对紫花苜蓿的耦合效应尚需科学试验提供证据。本研究采用盆栽试验,以磷添加量和灌溉量作为双因素,其中磷的添加量分别为0、64、127和191 mg·kg,灌溉量分别为土壤饱和含水量的40%～45%、60%～65%和80%～85%,利用多茬数据分析不同灌溉和磷添加量互作下紫花苜蓿的产量及构成要素、叶片特征、水磷利用效率和氮磷计量比,以期为灌溉量和磷添加量互作对紫花苜蓿生长的耦合效应提供证据,从叶片和养分限制方面剖析水磷互作对紫花苜蓿生产的影响途径,理论上拓展水磷互作与紫花苜蓿生长关系的研究内容,生产上为优化紫花苜蓿栽培草地水磷管理提供科学依据。主要结果如下:1.通过分析水磷互作对每茬紫花苜蓿产量及其构成要素的影响,发现水磷耦合条件下能够提高紫花苜蓿生产性能。灌溉量与磷添加量互作显著影响紫花苜蓿株高、分枝数、茎粗和单位面积产量（P0.05）,但二者交互作用对叶茎比没有显著影响。水磷耦合作用下,四茬数据均表明,紫花苜蓿单位面积产量均在WP处理下达到峰值,分别为186.84、412.13、240.15和207.60 g·m,此时灌溉量为土壤饱和含水量的60%,磷添加量为127 mg·kg,且四茬紫花苜蓿单位面积产量与灌溉量和磷添加量的关系均表现为开口向下的抛物面,证实了灌溉量和磷添加量互作对紫花苜蓿生产理论上存在最佳组合。2.通过分析水磷互作对每茬紫花苜蓿水肥利用效率的影响,发现水磷耦合条件下能够提高紫花苜蓿灌溉水利用效率和磷肥农学效率。灌溉量与磷添加量互作显著影响紫花苜蓿灌溉水利用效率和磷肥农学效率（P0.05）。水磷耦合效应实现了紫花苜蓿灌溉水分利用效率和磷肥农学效率的有效提高,最优组合均为灌溉量为土壤饱和含水量的60%、磷添加量为127mg·kg,且与实现最大单位面积产量的最优组合一致,说明该组合不仅能维持高产,还能实现水磷利用效率的最大化。3.通过分析水磷互作对每茬紫花苜蓿叶片特征的影响,发现适宜的灌溉和适量的磷添加均有利于促进紫花苜蓿叶片生长。灌溉量显著影响紫花苜蓿叶长、叶宽、叶片数、叶面积和比叶面积（P0.05）,磷添加量显著影响紫花苜蓿叶片数和叶面积（P0.05）,但二者交互作用并没有显著影响紫花苜蓿叶片特征。随灌溉量增大,一、二、三和四茬紫花苜蓿的叶宽、叶面积和比叶面积均表现为增加的变化过程,且在灌溉量为W（土壤饱和含水量的80%～85%）时呈现最大值。随着磷添加量从0 mg·kg增至127mg·kg,四茬紫花苜蓿叶片数和叶面积均呈增大趋势,说明在灌溉量、磷添加量适宜的条件下,叶片性状的改善是紫花苜蓿实现高产的主要途径之一。4.通过分析水磷互作对每茬紫花苜蓿氮磷含量和氮磷计量比的影响,发现灌溉能够改变紫花苜蓿生长所处环境的氮磷限制状态。灌溉量显著影响紫花苜蓿叶和茎的氮磷含量和氮磷计量比（P0.05）,磷添加量显著影响紫花苜蓿叶的氮磷含量、叶和茎的氮磷计量比（P0.05）,灌溉量与磷添加量互作显著影响紫花苜蓿叶和茎的氮磷计量比（P0.05）。随着灌溉量增加,紫花苜蓿生长从氮磷共同限制状态转向氮限制状态。