不同气候和土壤条件下施肥类型影响紫花苜蓿种子产量的整合分析

doi:10.11686/cyxb2025102

摘要/Abstract

摘要：

足量优质饲草供应是草地畜牧业高质量可持续发展的基础条件，这就要求不断扩大紫花苜蓿等优质饲草种植面积。因此，亟须扩大苜蓿种子生产以满足苜蓿种植的需求，但不同气候土壤条件下施肥对苜蓿种子产量的影响仍没有一致结论。本研究以中国为研究区域，采用整合分析（meta-analysis）方法，研究了不同肥料类型对苜蓿种子产量的影响，并探讨气候和土壤条件对施肥效应的影响。结果表明：1）施肥能显著提高苜蓿种子产量，其中微量元素肥单施增产效果最好，钾肥单施和氮钾肥配施会导致产量降低。2）随年均降水量增加，肥料单施的增产效果减弱而多肥料配施的增产效果增强。较高年均温度导致除微量元素肥单施外其他施肥类型的增产效果均减弱。3）土壤因子对施肥效果的影响因施肥类型而异。较高土壤有机质和全氮含量导致大部分施肥类型的增产效果增强而微量元素肥单施的增产效果减弱。较高土壤碱解氮和速效磷含量降低了氮、钾单施的增产效果而增强了磷单施的增产效果，对多肥料配施的增产效果影响不一致。较高土壤速效钾含量增强各施肥类型的增产效果。本研究可为中国不同气候和土壤下苜蓿种子生产的施肥管理措施优化提供借鉴。

关键词: 紫花苜蓿, 种子产量, 施肥类型, 施肥效应, 整合分析

Abstract:

Supply of high-quality forage in sufficient quantity is a fundamental requirement for the development of efficient and sustainable animal production systems. To attain this goal， continuous expansion of the planting area of high-quality forages such as alfalfa is required. There is thus an urgent need to expand alfalfa seed production to meet the demand for alfalfa planting， but there remains a lack of information about effects of fertilization on alfalfa seed yield under different climatic and soil conditions. This study comprised a meta-analysis to investigate the effects of different fertilizer applications on alfalfa seed yield in China and explored the interactions between the fertilizer effect and climate and soil conditions. The results showed： 1） Fertilization could significantly increase alfalfa seed yield， with the greatest yield increase observed with the application of micronutrient fertilizers alone， while the application of potassium fertilizer alone and the combined application of nitrogen and potassium fertilizers led to yield reduction. 2） With increase in annual precipitation， the yield-enhancement effect of single fertilizer applications weakened， while the yield-enhancement effect of multi-fertilizer applications was strengthened. Higher annual temperatures resulted in weakening of the yield-enhancement effect， except in the case of micronutrient fertilizers alone. 3） The effect of soil factors on the fertilization effect varied significantly among different fertilization categories. Higher soil organic matter and total nitrogen content enhanced the yield-enhancement effect of most fertilization categories， while slightly weakening the yield-enhancement effect of micronutrient fertilizer application alone. Higher soil alkali-hydrolyzable nitrogen and available phosphorus content reduced the yield-enhancement effect of nitrogen and potassium application alone but increased the yield-enhancement effect of phosphorus application alone， with inconsistent effects on the yield-enhancement effects of multi-fertilizer applications. Higher soil available potassium content increased the yield-enhancement effect of all fertilization categories. In summary， this study provides guidance for optimizing fertilization management measures for alfalfa for seed production in different climatic regions and for different soils in China.

Key words: Medicago sativa, seed yield, type of fertilization, fertilizer effect, meta-analysis

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图/表 9

表1 文献中涉及的研究地点概况

Table 1 Overview of research sites described in the literature

研究地点 Research site^#	年均降水 Annual average precipitation （mm）	年均温度 Mean annual temperature （℃）	土壤有机质 Soil organic matter （g·kg^-1）	土壤全氮 Soil total nitrogen （g·kg^-1）	土壤碱解氮 Soil alkali-hydrolyzable nitrogen （mg·kg^-1）	土壤速效磷 Soil available phosphorus （mg·kg^-1）	土壤速效钾 Soil available potassium （mg·kg^-1）
甘肃Gansu （14）	48.4~600.0	7.3~8.9	1.58~11.30	0.24~0.94	22.23~59.45	6.03~30.70	109.00~231.00
新疆Xinjiang （10）	150.0~228.0	7.5~7.6	12.48~19.36	1.55~1.56	14.20~25.69	12.00~37.00	230.30~338.80
宁夏Ningxia （4）	250.0~430.0	7.4~7.7	0.51~26.36	0.43~2.03	19.80~114.60	4.44~13.97	9.87~209.00
青海Qinghai （1）	391.0	0.1	4.80	0.06	-	6.00	129.50
内蒙古Inner Mongolia （5）	225.0~400.0	1.6~7.2	12.02~13.00	0.72	1.48~72.70	2.05~40.45	75.81~98.33
黑龙江Heilongjiang （6）	427.4~450.0	3.0~4.2	2.10~30.70	-	89.25	2.40~16.12	137.35~150.00
吉林Jilin （2）	426.8	-	2.16	-	-	-	-
北京Beijing （1）	628.9	12.5	1.64	0.09	72.20	23.00	101.00
西藏Tibet （1）	400.0	8.2	19.60	1.31	81.00	5.31	22.00

表2 施肥对苜蓿种子产量的综合效应量

Table 2 Effect sizes of fertilization on alfalfa seed yield

平均效应值

Mean effect size

95%置信区间95%CI

效应量检验Effect size test

异质性检验Heterogeneity test

图1 苜蓿种子产量效应值的频率分布Mean、SD、N、R2、P分别代表数据平均值、标准差、组数、高斯拟合曲线的回归系数和K-S（Kolmogorov-Smirnov）检验的P值。Mean， the average value； SD， standard deviation； N， number of groups； R2， R-Squared of a Gaussian distribution function； P， P-value of Kolmogorov-Smirnov test.

Fig.1 Frequency distribution of effect size of alfalfa seed yield

图2 不同施肥类型对苜蓿种子产量的影响N：氮、P：磷、K：钾、MicN：微量元素肥单独施用；NP：氮磷、PK：磷钾、NK：氮钾、NPK：氮磷钾肥料配合施用；括号中左侧的百分数代表效应值；右侧的数字代表该施肥类型的文献中所取得的样本量。下同。N： nitrogen， P： phosphorus， K： potassium， MicN： micronutrient fertilizer alone； NP： nitrogen-phosphorus， PK： phosphorus-potassium， NK： nitrogen-potassium， NPK： nitrogen-phosphorus-potassium fertilizers applied in combination； Percentages on the left in parentheses represent the ln R； The numbers on the right represent the sample sizes obtained in the literature for that type of fertilizer application. The same below.

Fig.2 Effect of different types of fertilization on alfalfa seed yield

图3 不同年均降水量下施肥对苜蓿种子产量的影响a、b、c：年平均降水量≤200 mm、200~400 mm和>400 mm。a， b， c： mean annual precipitation ≤200 mm， 200-400 mm and >400 mm.

Fig.3 Effect of fertilization on alfalfa seed yield under different annual average precipitations

图4 施肥条件下不同年平均温度对苜蓿种子产量的影响a和b：年均温度≤7.5 ℃和>7.5 ℃。a and b： mean annual temperatures ≤7.5 ℃ and >7.5 ℃.

Fig.4 Effect of different mean annual temperatures under fertilization conditions on seed yield of alfalfa

图5 施肥条件下不同土壤有机质含量对苜蓿种子产量的影响a、b、c：土壤有机质含量≤10 g·kg-1、10~20 g·kg-1和>20 g·kg-1。a， b， c： soil organic matter content ≤10 g·kg-1， 10-20 g·kg-1 and >20 g·kg-1.

Fig.5 Effect of different soil organic matter contents on seed yield of alfalfa under fertilization conditions

图6 施肥条件下不同土壤全氮含量对苜蓿种子产量的影响a、b：土壤全氮含量≤1 g·kg-1和>1 g·kg-1。a， b： soil total nitrogen content ≤1 g·kg-1 and >1 g·kg-1.

Fig.6 Effects of different soil total nitrogen contents on seed yield of alfalfa under fertilization conditions

图7 施肥条件下不同土壤速效养分含量对苜蓿种子产量的影响a、b：土壤碱解氮含量≤50 mg·kg-1和>50 mg·kg-1；c、d：土壤速效磷含量≤10 mg·kg-1和>10 mg·kg-1；e、f：土壤速效钾含量≤150 mg·kg-1和>150 mg·kg-1。a， b： soil alkali-hydrolyzable nitrogen content ≤50 mg·kg-1 and >50 mg·kg-1； c， d： soil available phosphorus content ≤10 mg·kg-1 and >10 mg·kg-1； e， f： soil available potassium content ≤150 mg·kg-1 and >150 mg·kg-1.

Fig.7 Effects of different soil quick nutrient contents on seed yield of alfalfa under fertilization conditions

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