氮素添加对中国苜蓿产量与品质效应的Meta分析

doi:10.11686/cyxb2022127

摘要/Abstract

摘要：

氮素在苜蓿产量累积与品质提升中发挥着重要作用，但其不合理添加不仅会造成资源浪费，还会加剧环境污染，且其添加效应因试验区域、添加模式和种植管理等因素不同存在较大差异。本研究通过整合已发表的相关田间试验数据，利用Meta分析方法定量研究了氮素添加对苜蓿产量与品质（粗蛋白含量、酸性和中性洗涤纤维含量）的效应及主要影响因素。结果表明，与不添加氮素相比，添加氮素可显著提高苜蓿产量与品质，其中产量和粗蛋白含量分别平均提高12.6%（置信区间9.0%~16.2%）和7.3%（置信区间4.1%~10.6%），酸性和中性洗涤纤维含量分别平均降低5.6%（置信区间3.5%~7.8%）和3.0%（置信区间1.0%~4.9%）。在甘肃，年平均气温<8 ℃和年平均降水量200~400 mm的地区，采用硝酸铵分次施肥及灌溉和播种量为26~30 kg·hm^-2时，更有利于添加氮素对苜蓿产量和粗蛋白含量的提高效应及对酸性和中性洗涤纤维含量的降低效应；但适宜的施氮量及生长年限在产量与品质方面存在差异。该研究可为苜蓿生产力提升及氮营养高效利用提供参考。

关键词: 氮素添加, 产量, 品质, 苜蓿, Meta分析

Abstract:

Nitrogen plays an important role in the yield accumulation and quality improvement of alfalfa. However， supra-optimal nitrogen application to alfalfa crops not only causes a waste of nitrogen resource， but also aggravates environmental pollution. Additionally， the effect of nitrogen application on alfalfa production varies with different regional conditions and management practices. In this study， we searched the peer-reviewed papers reporting the effects of nitrogen application on alfalfa yield and quality， and quantitatively investigated the effect using meta-analysis. It was found that compared with no nitrogen application， nitrogen application significantly improved the yield and quality of alfalfa， and the mean increase in yield and crude protein content was， respectively， 12.6% （with a confidence interval of 9.0% to 16.2%） and 7.3% （with a confidence interval of 4.1% to 10.6%）， and the mean decrease in acid and neutral detergent fiber contents was， respectively， 5.6% （with a confidence interval of 3.5% to 7.8%） and 3.0% （with a confidence interval of 1.0% to 4.9%）. The effect of nitrogen application of increasing alfalfa yield and crude protein content and decreasing acid and neutral detergent fiber content was more pronounced in Gansu， in regions with an annual average temperature of <8 ℃ and an annual average precipitation of 200-400 mm， when using ammonium nitrate in split dressings with part as base fertilizer and part as top dressing， with irrigation， and with sowing rates of 26 to 30 kg·ha^-1. However， there were differences in yield and quality for suitable nitrogen application rates and planting year. This study can provide a reference for the improvement of alfalfa productivity and the efficient utilization of nitrogen nutrition.

Key words: nitrogen application, yield, quality, alfalfa, Meta-analysis

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图/表 8

图1 添加与不添加氮素条件下苜蓿产量和品质的频率分布NA：氮素添加Nitrogen application； CP：粗蛋白Crude protein； ADF：酸性洗涤纤维Acid detergent fiber； NDF：中性洗涤纤维Neutral detergent fiber. 下同The same below.

Fig.1 Frequency distribution of alfalfa yield and quality with or without nitrogen application

图2 苜蓿产量和品质的区域变化方框的内部水平线、上边缘和下边缘分别表示中位数、1/4分位数和3/4分位数。垂直线的下端和上端分别表示最小值和最大值。方框内外的实心点分别代表平均值和异常值。IM为内蒙古。下同。The horizontal lines in the boxes and the lower and upper ends of the boxes indicate the 50th， 25th and 75th percentiles， respectively. The lower and upper ends of the vertical lines indicate the minimum value and maximum value， respectively. The solid dot inside and outside the box represents the mean value and outlier， respectively. IM means Inner Mongolia. The same below.

Fig.2 Regional changes of alfalfa yield and quality

表1 氮素添加对苜蓿产量与品质的综合效应量

Table 1 Comprehensive effect size of nitrogen application on yield and quality of alfalfa

指标 Index	模型 Model	提高（降低）率 Increase （decrease） rate （%）	95%置信区间 95% CI （%）		效应量检验 Effect size test		异质性检验 Heterogeneity test		发表偏倚检验 Publication test
指标 Index	模型 Model	提高（降低）率 Increase （decrease） rate （%）	下限LL	上限UL	Z	P	Q	P_Q	Z_B	P_B
产量Yield	随机效应模型REM	12.6	9.0	16.2	7.17	0.000	8829810	0.000	-0.246	0.806
粗蛋白含量CP content	随机效应模型REM	7.3	4.1	10.6	4.62	0.000	9532	0.000	-0.408	0.683
酸性洗涤纤维含量ADF content	随机效应模型REM	-5.6	-7.8	-3.5	-5.03	0.000	750	0.000	-0.874	0.382
中性洗涤纤维含量NDF content	随机效应模型REM	-3.0	-4.9	-1.0	-3.00	0.003	511	0.000	-1.241	0.215

图3 发表偏倚检验的倒漏斗

Fig.3 Inverted funnel by publication bias test

图4 氮素添加对苜蓿产量的影响因素分析误差线和圆点分别表示95%置信区间和平均提高率，误差线右侧的数字表示相应分组的样本数量。Error bar and dot represents 95% confidence interval and increase rate， respectively. The number at the right of the error bar indicates the number of samples. AAT：年平均气温Average annual temperature； AAP：年平均降水量Average annual precipitation； AR：自治区Autonomous region； SFP：牧草专用肥Special fertilizer for pasture； AN：硝酸铵Ammonium nitrate； TDON：是否施肥Top dressed or not； NAR：施氮量Nitrogen application rate； NFT：氮肥类型Nitrogen fertilizer type； IC：灌溉情况Irrigation condition； SR：播种量Seeding rate； GY：生长年限Growth year. 下同The same below.

Fig.4 Analysis of factors affecting alfalfa yield with nitrogen application

图5 氮素添加对苜蓿粗蛋白含量的影响因素分析苜蓿粗蛋白含量的样本中仅涉及尿素一种氮肥，故因素中不包含氮肥类型。下同。The samples of crude protein content of alfalfa only involve urea， so nitrogen fertilizer type is not included in the influencing factors. The same below.

Fig.5 Analysis of factors affecting crude protein content of alfalfa with nitrogen application

图6 氮素添加对苜蓿酸性洗涤纤维含量的影响因素分析

Fig.6 Analysis of factors affecting acid detergent fiber content of alfalfa with nitrogen application

图7 氮素添加对苜蓿中性洗涤纤维含量的影响因素分析

Fig.7 Analysis of factors affecting neutral detergent fiber content of alfalfa with nitrogen application

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