花生/黑麥一年兩作條件下黑麥適宜播期的研究

秦文利，劉忠寬，智健飛，曹衛(wèi)東

（1.河北省農(nóng)林科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源環(huán)境研究所，河北石家莊050051；2.中國(guó)科學(xué)院研究生院，北京100049；3.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所，北京100081）

花生/黑麥一年兩作條件下黑麥適宜播期的研究

秦文利1，2，劉忠寬1*，智健飛1，曹衛(wèi)東3

（1.河北省農(nóng)林科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源環(huán)境研究所，河北石家莊050051；2.中國(guó)科學(xué)院研究生院，北京100049；3.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所，北京100081）

為了明確河北省花生/黑麥一年兩作條件下黑麥的適宜播期，采用大田試驗(yàn)與室內(nèi)分析相結(jié)合的方法，研究了黑麥不同播期對(duì)花生/黑麥一年兩作中黑麥產(chǎn)草量、蛋白產(chǎn)量、地上部分養(yǎng)分蓄積量以及后茬花生莢果產(chǎn)量的影響，并分析了黑麥地上部分氮磷鉀養(yǎng)分蓄積量和花生莢果產(chǎn)量與黑麥干草產(chǎn)量的相關(guān)性。2 a試驗(yàn)結(jié)果表明：隨著播期推遲，黑麥產(chǎn)草量、蛋白產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益均呈顯著的下降趨勢(shì)，而蛋白含量和后茬花生莢果產(chǎn)量均呈明顯的增加趨勢(shì)；黑麥地上部分氮、磷、鉀養(yǎng)分蓄積量與其干草產(chǎn)量均呈極顯著的正相關(guān)，花生莢果產(chǎn)量與黑麥干草產(chǎn)量呈極顯著的負(fù)相關(guān)。因此，在河北省春花生收獲后，應(yīng)盡早播種黑麥。為了減少黑麥生長(zhǎng)對(duì)土壤養(yǎng)分的過度消耗，保證后茬花生的高產(chǎn)高效，在黑麥生長(zhǎng)過程中應(yīng)進(jìn)行合理施肥。

黑麥；花生；播期；冬閑田；輪作；產(chǎn)量；一年兩作

黑麥（Secale cereale L.）是一種優(yōu)質(zhì)牧草綠肥，具有抗寒、抗旱、耐瘠薄、耐鹽堿等優(yōu)良特性，能夠?qū)ξ覈?guó)北方冬閑田進(jìn)行覆蓋利用[1，2]。黑麥擁有強(qiáng)大的根系穿插土壤，因此，能夠改善土壤孔性、降低土壤容重、增加土壤通透性、提高土壤滲透系數(shù)、增強(qiáng)土壤蓄水能力，提高土壤有機(jī)質(zhì)含量、增加土壤微生物數(shù)量，改善冬閑田土壤理化性狀，提高土壤肥力[3～5]。黑麥莖葉柔嫩多汁、蛋白質(zhì)含量高、適口性好、易消化[2]，是一種優(yōu)質(zhì)牧草。因此，在我國(guó)北方冬閑田種植黑麥，不僅可以提高耕地質(zhì)量，而且還能夠?yàn)樾竽翗I(yè)的發(fā)展提供優(yōu)質(zhì)牧草，對(duì)實(shí)現(xiàn)農(nóng)牧業(yè)的有機(jī)結(jié)合具有重大意義。

溫度、光照等生態(tài)因素對(duì)作物生長(zhǎng)發(fā)育以及產(chǎn)量和品質(zhì)的形成具有重要影響[6]，選擇合理播期是實(shí)現(xiàn)作物最大化利用溫、光資源的重要途徑[7]，因此，播期是作物栽培技術(shù)研究的重要內(nèi)容。眾多研究[8～11]表明，播期對(duì)黑麥分蘗、生育期、產(chǎn)草量及草品質(zhì)均有重要影響。李志堅(jiān)等[8]研究發(fā)現(xiàn)，黑麥單株分蘗動(dòng)態(tài)受冬前積溫的影響，播期早，冬前積溫多，有利于飼用黑麥早分蘗，且分蘗數(shù)量多；反之，則分蘗數(shù)減少。適期播種有利于黑麥建立合理的群體結(jié)構(gòu)。Kwon和Kim[12]研究表明，播期推遲15 d，飼用黑麥抽穗期推延3～4 d。劉貴波等[9]在河北低平原區(qū)研究發(fā)現(xiàn)，在播量165 kg/hm2條件下，青刈黑麥的適宜播期為9月10日～10月31日，且隨著播期的推遲，生育期相應(yīng)后延，產(chǎn)草量降低，粗蛋白質(zhì)含量增加。胡躍高等[13]研究表明，冬牧70黑麥以秋播為宜，在河北黑龍港地區(qū)的適宜播期為8月下旬～11月上旬，終播期應(yīng)隨著緯度的升高而相應(yīng)地提早。因此，黑麥的適宜播期應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐姆e溫條件和前茬作物的收獲期來確定。

河北省是我國(guó)重要的花生產(chǎn)區(qū)，2014年全省花生種植面積達(dá)35.25萬hm2[14]，居全國(guó)第3位。春花生收獲后，耕地冬閑時(shí)間長(zhǎng)達(dá)7個(gè)多月，如不充分利用，將造成土壤侵蝕、耕地質(zhì)量下降，引起水土流失、沙塵暴等生態(tài)環(huán)境問題[15]。將花生冬閑田復(fù)種黑麥，不僅可以覆蓋冬閑田，減少沙塵暴塵源和水土流失，保護(hù)生態(tài)環(huán)境[16]，而且，豆禾輪作還可實(shí)現(xiàn)土壤養(yǎng)分的均衡吸收，減輕連作障礙，提升耕地的肥力水平[17～20]，對(duì)提高花生產(chǎn)量與質(zhì)量具有重要意義。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)花生冬閑田復(fù)種黑麥的研究鮮有報(bào)道。作者通過大田試驗(yàn)研究了黑麥不同播期對(duì)花生/黑麥一年兩作中冬牧70產(chǎn)草量、干草粗蛋白含量、經(jīng)濟(jì)效益以及后茬花生產(chǎn)量的影響，并在此基礎(chǔ)上，重點(diǎn)分析了黑麥地上部分氮磷鉀養(yǎng)分蓄積量、花生莢果產(chǎn)量與黑麥干草產(chǎn)量的相關(guān)性，以期探討花生冬閑田復(fù)種黑麥的適宜播期，為花生/黑麥一年兩作種植模式在河北省的推廣應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

參試花生品種為冀花6號(hào)，由河北省農(nóng)林科學(xué)院糧油作物研究所提供；參試黑麥品種為冬牧70，由百綠國(guó)際草業(yè)（北京）有限公司提供。田間試驗(yàn)于2011～2013年在石家莊市大河鎮(zhèn)河北省農(nóng)林科學(xué)院試驗(yàn)園區(qū)進(jìn)行。土壤類型為粘壤質(zhì)石灰性褐土，pH值7.24，耕層土壤基礎(chǔ)養(yǎng)分含量為有機(jī)質(zhì)16.80 g/kg、全氮0.92 g/kg、全磷1.80 g/kg、全鉀25.82 g/kg，其中，堿解氮含量84.15 mg/kg，有效磷含量30.01 mg/kg，速效鉀含量131.40 mg/kg。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)黑麥播期設(shè)9月20日、9月25日、9月30日和10月10日4個(gè)處理，小區(qū)面積4 m×4 m，隨機(jī)區(qū)組排列，3次重復(fù)。播期為9月20的黑麥，于收獲前2 d撒播于花生行間；其他播期處理的黑麥，均為花生收獲后開溝條播。黑麥于翌年4月20日人工刈割收獲，播種至收獲期間不灌溉、不施肥。2個(gè)試驗(yàn)?zāi)甓?，花生均?月1日穴播，2粒/穴，株距16 cm，行距33 cm，9月22日左右收獲；所施氮、磷、鉀肥料種類分別為尿素（N含量64.2%）、普鈣（P2O5含量12%）和硫酸鉀（K2O含量51%），N、P2O5、K2O施用量分別為75、150和150 kg/hm2，所有肥料全部做底肥隨整地施入。

1.2.2 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.2.2.1 花生莢果產(chǎn)量?；ㄉ餍^(qū)人工單獨(dú)收獲，風(fēng)干后去除雜質(zhì)，測(cè)定莢果產(chǎn)量。

1.2.2.2 黑麥性狀指標(biāo)。各小區(qū)黑麥人工齊地皮刈割，測(cè)定鮮草產(chǎn)量。各小區(qū)隨機(jī)取鮮草500 g放入烘箱內(nèi)，先105℃殺青，而后70℃烘干至恒重，稱量干重，計(jì)算干鮮比。根據(jù)干鮮比，推算干草產(chǎn)量。將干草粉碎、過篩，采用常規(guī)化驗(yàn)方法[21]，測(cè)定植株的全氮（N）、全磷（P）和全鉀（K）含量。根據(jù)植株全氮含量推算粗蛋白含量，計(jì)算黑麥蛋白產(chǎn)量。根據(jù)植株N、P、K養(yǎng)分含量，分別計(jì)算地上部分不同元素的養(yǎng)分蓄積量。按照干草價(jià)格0.6元/kg，計(jì)算黑麥的經(jīng)濟(jì)效益。各指標(biāo)計(jì)算公式為：

干草產(chǎn)量（kg/hm2）=鮮草產(chǎn)量（t/hm2）×1 000×干鮮比×0.01

粗蛋白含量（%）=植株全氮含量（%）×6.25

蛋白產(chǎn)量（kg/hm2）=干草產(chǎn)量（kg/hm2）×粗蛋白含量（%）×0.01

地上部分養(yǎng)分蓄積量（kg/hm2）=干草產(chǎn)量（kg/hm2）×植株養(yǎng)分含量（%）

經(jīng)濟(jì)效益（元/hm2）=干草產(chǎn)量（kg/hm2）× 0.6（元/kg）

1.2.3 數(shù)據(jù)處理采用Excel 2003軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，采用SAS8.1軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，利用LSD方法進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 黑麥不同播期對(duì)其產(chǎn)量、粗蛋白含量和經(jīng)濟(jì)效益的影響

黑麥播期不同，刈割時(shí)其所處的生育期不同，干物質(zhì)積累量和粗蛋白含量也不一樣。2 a田間試驗(yàn)結(jié)果（表1）表明，黑麥播期對(duì)其鮮草產(chǎn)量、干鮮比、干草產(chǎn)量、粗蛋白含量、蛋白產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益的影響均達(dá)到了顯著水平。隨著播期推遲，黑麥的鮮草產(chǎn)量、干鮮比、干草產(chǎn)量、蛋白產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益均明顯降低，而粗蛋白含量增加。2012年9月20日和25日播種的黑麥鮮草產(chǎn)量顯著＞9月30日和10月10日播期處理。2013年4個(gè)播期處理的黑麥鮮草產(chǎn)量均存在顯著差異。2個(gè)年度不同播期處理的黑麥干草產(chǎn)量、蛋白產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益變化規(guī)律基本一致。2012年9月20日播種的黑麥干草產(chǎn)量、蛋白產(chǎn)量、經(jīng)濟(jì)效益均顯著＞10月10日播期處理，差值分別為242.71kg/hm2、28.131 kg/hm2和145.631元/hm2；2013年4個(gè)播期處理的黑麥干草產(chǎn)量、蛋白產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益均差異顯著，最高值均為9月20日播期處理，最低值均為10月10日播期處理，差值分別為257.66 kg/hm2、30.71 kg/hm2和154.59元/hm2。說明黑麥干草產(chǎn)量是蛋白產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益的基礎(chǔ)，推遲播期通過影響干草產(chǎn)量而顯著降低黑麥的蛋白產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益。

表1 不同播期處理黑麥產(chǎn)量、粗蛋白含量和經(jīng)濟(jì)效益的比較Table1 Comparison of the yield，gross protein content and profit of forage rye at different sowing date

2.2 黑麥不同播期其對(duì)氮、磷、鉀養(yǎng)分蓄積量的影響

黑麥播期不同，其干物質(zhì)積累不同，積累干物質(zhì)所吸收的養(yǎng)分量不同，因此，地上部分養(yǎng)分蓄積量不同。2 a田間試驗(yàn)結(jié)果（表2）表明，黑麥播期對(duì)其地上部分氮、磷、鉀養(yǎng)分蓄積量的影響均達(dá)到了顯著水平，且各播期處理的養(yǎng)分蓄積量均以鉀素最大、氮素次之、磷素最小。隨著播期推遲，黑麥地上部分的氮、磷、鉀蓄積量均明顯降低。2012年9月20日播期處理的氮、磷、鉀蓄積量均顯著＞10月10日播期處理，差值分別為44.95、17.70和65.96 kg/hm2。2013年不同播期處理的氮、磷蓄積量差異均達(dá)到了顯著水平，9月20日播期處理的鉀蓄積量顯著＞其他播期處理。

2.3 黑麥不同播期對(duì)后茬花生莢果產(chǎn)量的影響

本試驗(yàn)中，黑麥生長(zhǎng)期間既不施肥，又不澆水，黑麥干物質(zhì)積累需要消耗土壤中大量的養(yǎng)分和水分，因此，會(huì)影響后茬花生的生長(zhǎng)發(fā)育。2 a田間試驗(yàn)結(jié)果（圖1）表明，黑麥播期對(duì)后茬花生莢果產(chǎn)量的影響達(dá)到了顯著水平，花生莢果產(chǎn)量隨著前茬黑麥播期的推遲呈逐漸增加趨勢(shì)。2個(gè)試驗(yàn)?zāi)甓?，花生莢果產(chǎn)量最高的黑麥播期均為10月10日，莢果產(chǎn)量分別為3 512.50和3 390.63 kg/hm2；花生莢果產(chǎn)量最低的黑麥播期均為9月20日，莢果產(chǎn)量分別為3 041.67和2683.75 kg/hm2。2個(gè)試驗(yàn)?zāi)甓龋? 0月10日與9月30日播期處理的后茬花生莢果產(chǎn)量差異均達(dá)到了顯著水平，且二者均顯著＞9月20日播期處理。說明花生莢果產(chǎn)量受前茬黑麥播期影響顯著，這與不同播期的黑麥在積累干物質(zhì)時(shí)所消耗的土壤養(yǎng)分和水分不同有關(guān)。

表2 不同播期處理黑麥地上部分養(yǎng)分蓄積量的比較（kg/hm2）Table2 Comparison of the nutrients accumulation above ground of forage rye at different sowing date

圖1 黑麥不同播期處理后茬花生莢果產(chǎn)量的比較Fig.1 Comparison of peanut pods yield after the forage rye at different sowing date

2.4 黑麥地上部分養(yǎng)分蓄積量與干草產(chǎn)量的相關(guān)性分析

2個(gè)試驗(yàn)?zāi)甓群邴湹厣喜糠逐B(yǎng)分蓄積量與干草產(chǎn)量的相關(guān)性分析結(jié)果（圖2和3）顯示，2012年和2013年黑麥地上部分氮、磷、鉀的養(yǎng)分蓄積量均與干草產(chǎn)量呈極顯著的正相關(guān)。說明黑麥地上部分的養(yǎng)分蓄積量均隨干物質(zhì)的積累而逐漸明顯增加。

養(yǎng)分蓄積量是作物根系吸收土壤養(yǎng)分并將其累積到植株體中的數(shù)量，反映了作物在干物質(zhì)形成過程中對(duì)土壤養(yǎng)分的消耗。土壤養(yǎng)分消耗過多，將影響后茬作物產(chǎn)量的形成。2個(gè)試驗(yàn)?zāi)甓群蟛缁ㄉv果產(chǎn)量與前茬黑麥干草產(chǎn)量的相關(guān)性分析結(jié)果（圖4）顯示，2012年和2013年后茬花生莢果產(chǎn)量均與黑麥干草產(chǎn)量呈極顯著的負(fù)相關(guān)。說明后茬花生莢果產(chǎn)量會(huì)隨著前茬黑麥干草產(chǎn)量的增加而逐漸明顯降低。這與黑麥干物質(zhì)生產(chǎn)消耗了大量土壤養(yǎng)分有關(guān)。

圖2 2012年黑麥地上部分養(yǎng)分蓄積量與干草產(chǎn)量的相關(guān)關(guān)系Fig.2 Relation between the nutrients accumulating amounts above ground and the dry biomass of forage rye in 2012

圖3 2013年黑麥地上部分養(yǎng)分蓄積量與干草產(chǎn)量的相關(guān)關(guān)系Fig.3 Relation between the nutrients accumulating amounts above ground and the dry biomass of forage rye in 2013

圖4 后茬花生莢果產(chǎn)量與前茬黑麥干草產(chǎn)量的相關(guān)關(guān)系Fig.4 Relation between the pods yield of peanut and the dry biomass of forage rye

3 結(jié)論與討論

黑麥適期播種能充分利用冬閑田有限的光、熱資源，形成較多的干物質(zhì)[7，8]。本研究結(jié)果顯示，隨著播期推遲，黑麥產(chǎn)草量顯著降低，這與劉貴波等[9]的研究結(jié)果一致。究其原因，主要有3點(diǎn)：（1）播期延后推遲了黑麥的生育進(jìn)程，縮短了莖葉光合時(shí)間，降低了有機(jī)光合產(chǎn)物的生產(chǎn)與儲(chǔ)存[22，23]；（2）黑麥較高生物量的形成來源于合理的群體建立，而黑麥群體分蘗數(shù)是其合理群體建立的基礎(chǔ)，黑麥群體分蘗數(shù)與冬前積溫呈正比，因此，播期越晚，冬前積溫越少，黑麥群體分蘗數(shù)量就越少，產(chǎn)草量就越低[8]；（3）隨著播期推遲，外界環(huán)境溫度降低，黑麥出苗數(shù)量減少，影響黑麥群體的建成[24]。本研究結(jié)果表明，黑麥產(chǎn)草量降低是導(dǎo)致黑麥蛋白產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益下降的直接原因。因此，在河北省花生/黑麥一年兩作條件下，春花生收獲后，應(yīng)盡早播種黑麥。

隨著播期推遲，黑麥的養(yǎng)分蓄積量呈下降趨勢(shì)，這與潘福霞等[25]對(duì)不同播期下紫云英的養(yǎng)分積累規(guī)律研究結(jié)果一致。黑麥作為綠肥，翻壓還田后可補(bǔ)充土壤的礦質(zhì)養(yǎng)分，改善土壤肥力[26]；但作為牧草，其收獲后將從土壤中帶走大量養(yǎng)分。本研究結(jié)果表明，黑麥地上部分的氮、磷、鉀養(yǎng)分蓄積量均與干草產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)，花生莢果產(chǎn)量與黑麥干草產(chǎn)量呈極顯著負(fù)相關(guān)。因此，黑麥播種越早，干草產(chǎn)量越高，收獲后帶走的土壤養(yǎng)分量越大，勢(shì)必造成后茬花生土壤肥力降低而引起產(chǎn)量下降。因此，在春花生/黑麥一年兩作種植模式中，為了減少土壤養(yǎng)分被過度消耗，保證后茬花生高產(chǎn)，在黑麥生長(zhǎng)過程中應(yīng)進(jìn)行合理施肥。

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［20］姚欽.黑土區(qū)輪作方式下土壤微生物多樣性研究［D］.哈爾濱：東北林業(yè)大學(xué)，2012.

［21］魯如坤.土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法［M］.北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)科技出版社，2000.

［22］許柯，孫圳，霍中洋，戴其根，張洪程，劉俊，宋云生，楊大柳，魏海燕，吳愛國(guó)，王顯，吳冬冬.播期、品種類型對(duì)水稻產(chǎn)量、生育期及溫光利用的影響［J］.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，46（20）：4222-4233.

［23］邢志鵬，曹偉偉，錢海軍，胡雅杰，張洪程，戴其根，霍中洋，許柯，魏海燕，劉國(guó)濤.播期對(duì)不同類型機(jī)插稻產(chǎn)量及光合物質(zhì)特性的影響［J］.核農(nóng)學(xué)報(bào)，2015，29（3）：528-537.

［24］王萍，趙宏亮，譚賀，李琬，許捷恩，許顯濱.播種期溫度變化對(duì)甜菜出苗天數(shù)的影響［J］.中國(guó)糖料，2014，（3）：43-44.

［25］潘福霞，李小坤，魯劍巍，魯君明，劉威，魏云霞，耿明建，曹衛(wèi)東.不同播期對(duì)紫云英生長(zhǎng)及物質(zhì)養(yǎng)分積累的影響［J］.土壤，2012，44（1）：574-578.

［26］秦文利，賈立明，劉忠寬，智健飛，曹衛(wèi)東.冬綠肥品種與播種方式對(duì)土壤養(yǎng)分和后茬花生產(chǎn)量及品質(zhì)的影響［J］.華北農(nóng)學(xué)報(bào)，2015，30（S1）：168-172.

Study on the Appropriate Sowing Date of Rye in the Rotation of Peanut and Rye During One Year

QIN Wen-li1，2，LIU Zhong-kuan1*，ZHI Jian-fei1，CAO Wei-dong3
（1.Institute of Agricultural Resource and Environment，Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences，Shijiazhuang 050051，China；2.Graduate University of Chinese Academy of Sciences，Beijing 100049，China；3.Institute of Agriculture Resources and Regional Planning，Chinese Academy of Agricultural Science，Beijing 100081，China）

The combining methods of field experiment and laboratory analysis were adopted to study the effects of the different sowing date of rye on the grass yield，the protein yield，and nutrients amount of growing stock of rye and the yield of the following peanut，and to analysis the relation among the N，P and K nutrients amount of growing stock of rye，the pod yield of the peanut and the dry biomass of rye，whose aim was to determine the appropriate sowing date of rye in the rotation of peanut and rye.The results showed that the grass yield，the protein yield，and the profit of rye were all on significant downward trend except for the protein content of rye and the pod yield of the following peanut were on increasing trend with the sowing date postponed.And there was a significant positive correlation between the N，P and K nutrients amount of growing stock and the dry biomass of rye，but a significant negative correlation between the pod yield of peanut and the dry biomass of rye.In a conclusion，the rye should be sown as soon as early after the harvest of spring peanut in Hebei，and the rye should be reasonable fertilization during its growth period to reduce the nutrients amount of soil being depleted by rye and to ensure the high yield of peanut.

Rye；Peanut；Sowing date；Winter fallow fields；Rotation；Yield；Two planting for one year

S543+.6

：A

：1008-1631（2016）06-0027-05

2016-06-24

國(guó)家牧草產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系項(xiàng)目（CARS-35-23）；國(guó)家公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專項(xiàng)（201103005-07）；河北省農(nóng)林科學(xué)院基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)項(xiàng)目（A2015130201）；河北省渤海糧倉(cāng)科技示范工程項(xiàng)目

秦文利（1974-），女，河北邯鄲人，副研究員，博士研究生在讀，主要從事植物營(yíng)養(yǎng)與牧草綠肥栽培技術(shù)研究。E-mail：qinwenli1020@163.com。

劉忠寬（1971-），男，河北灤縣人，研究員，博士，主要從事草業(yè)科學(xué)研究。E-mail：zhongkuanjh666@163.com。