毛葉苕子繁種田根茬還田供氮能力的研究

薛志強(qiáng)，郝保平，曹建琴，張延芳，張海峰，張 鑫，曹衛(wèi)東，鄭普山

（1.山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院右玉農(nóng)業(yè)試驗(yàn)站，山西右玉037200；2.山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與資源研究所，山西太原030031；3.山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院，山西太原030031；4.萬榮縣果業(yè)發(fā)展中心，山西萬榮044200；5.中國農(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）

毛葉苕子繁種田根茬還田供氮能力的研究

薛志強(qiáng)1，郝保平2，曹建琴3，張延芳3，張海峰3，張 鑫4，曹衛(wèi)東5，鄭普山2

（1.山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院右玉農(nóng)業(yè)試驗(yàn)站，山西右玉037200；2.山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與資源研究所，山西太原030031；3.山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院，山西太原030031；4.萬榮縣果業(yè)發(fā)展中心，山西萬榮044200；5.中國農(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）

為明確毛葉苕子（Vicia villosa Roth.）繁種田根茬還田提供土壤氮的能力，以無根茬田為對照，以壩莜1號燕麥為供試作物，比較了毛葉苕子繁種前后0～20 cm土壤養(yǎng)分狀況，在山西省右玉縣開展了毛葉苕子茬口不同施氮量農(nóng)田試驗(yàn)研究。結(jié)果表明，毛葉苕子繁種后，0～20 cm土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮分別比繁種前提高了0.09，0.002 g/kg和3.6 mg/kg；無根茬田施用100%N與毛葉苕子茬口施用90%N的燕麥產(chǎn)量無差異，毛葉苕子繁種田根茬還田的供氮能力相當(dāng)于6.90 kg/hm2的化肥氮；毛葉苕子茬口不同施氮量比無根茬施用100%N的氮肥偏生產(chǎn)力提高了1.95～6.67 kg/kg。研究結(jié)果可為開展晉西北丘陵區(qū)毛葉苕子繁種、提高后作雜糧產(chǎn)量提供理論依據(jù)。

毛葉苕子；綠肥；燕麥產(chǎn)量；根茬還田；氮肥偏生產(chǎn)力

綠肥是我國農(nóng)業(yè)的精華，種植綠肥具有提供養(yǎng)分、合理用地養(yǎng)地、部分替代化肥、提供飼草來源、保障糧食安全等作用[1-2]。毛葉苕子適應(yīng)性強(qiáng)，在我國多數(shù)地區(qū)均可種植，是優(yōu)良的牧草兼綠肥作物。晉北丘陵區(qū)氣候涼爽，光照充足，非常適合毛葉苕子種子繁育。繁育毛葉苕子種子，既增加了農(nóng)戶經(jīng)濟(jì)收入，又充分利用了坡梁地、減緩了坡梁地的水土流失，還能為家庭養(yǎng)殖提供優(yōu)質(zhì)飼草。自20世紀(jì)60年代以來，有關(guān)種植和翻壓綠肥對培肥土壤[3-9]、提高糧食與經(jīng)濟(jì)作物產(chǎn)量[10-12]及改善生態(tài)環(huán)境[13]的研究結(jié)果已有大量報道，但毛葉苕子種子繁育田根茬還田后提供給土壤N、培肥土壤的研究鮮有報道。

本試驗(yàn)在晉西北毛葉苕子繁種田茬口，通過不同施氮量試驗(yàn)進(jìn)行了毛葉苕子繁種田根茬還田后供氮能力研究，以期為晉西北地區(qū)進(jìn)行毛葉苕子繁種、培肥土壤和提高后作雜糧產(chǎn)量提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于黃土高原北部的山西省右玉縣李達(dá)窯村，屬于典型的雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)。試驗(yàn)地海拔1 620 m，屬溫帶半干旱大陸性季風(fēng)氣候，年平均氣溫3.7℃，無霜期105 d；多年平均降雨量430 mm，且季節(jié)性分布不均，多集中于夏秋季節(jié)；雨熱同季。供試土壤為草原風(fēng)沙土，質(zhì)地為壤質(zhì)砂土。0～20 cm土壤基本理化性質(zhì)為：pH值8.41，有機(jī)質(zhì)含量5.53 g/kg，全氮0.030 g/kg，堿解氮41.7 mg/kg，有效磷2.74 mg/kg，速效鉀95.3 mg/kg。

1.2 試驗(yàn)材料

2014年繁育毛葉苕子（土庫曼苕子）種子，2015年在毛葉苕子茬口，以壩莜1號燕麥為供試作物進(jìn)行不同施氮量試驗(yàn)。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)8個處理：（1）無根茬無氮肥（對照）；（2）無根茬＋100%N；（3）根茬＋100%N；（4）根茬＋90%N；（5）根茬＋80%N；（6）根茬＋70%N；（7）根茬＋60%N；（8）根茬無氮肥。小區(qū)面積為4 m×3 m，重復(fù)3次。100%化肥施用量（參考當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶種植燕麥的常規(guī)施肥量）為69.0 kgN/hm2＋45.0 kgP2O5/hm2（N肥為尿素，含N46.0%；磷肥為普過磷酸鈣，含P2O512.0%），各小區(qū)于5月19日采用類似當(dāng)?shù)氐氖┓逝c播種方式，人工開溝施肥和條播燕麥，燕麥播種量為150 kg/hm2。其中，“無根茬”為上一年繁育毛葉苕子種子時，在同一塊地留出一塊空地并休閑1 a，其田間管理措施與毛葉苕子繁種區(qū)一致。

1.4 測定項(xiàng)目及方法

2014年繁育毛葉苕子前后，分別采集0～20cm土樣，分析基礎(chǔ)養(yǎng)分；2015年秋季將試驗(yàn)地各小區(qū)燕麥全部收獲，風(fēng)干脫粒后稱量籽粒。

土壤pH值用pH計(jì)測定（蒸餾水浸提，水土比為2.5∶1.0）；有機(jī)質(zhì)含量用重鉻酸鉀容量法測定；全氮含量用半微量凱氏定氮法測定；堿解氮含量用堿解擴(kuò)散法測定；速效磷含量用0.5 mol/L的碳酸氫鈉浸提，鉬銻抗比色法測定；速效鉀含量用1 mol/L醋酸銨浸提，火焰光度計(jì)測定[14]；燕麥籽粒全氮用凱氏定氮法測定。

1.5 數(shù)據(jù)處理

用Microsoft Excel 2003和SAS統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，各處理間的差異顯著性采用Fisher's LSD檢驗(yàn)（P＜0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 繁育毛葉苕子對土壤養(yǎng)分狀況的影響

由表1可知，繁育毛葉苕子種子后，0～20 cm土壤有機(jī)質(zhì)、全氮和堿解氮分別比繁種前提升了0.09，0.002 g/kg和3.6 mg/kg；有效磷和速效鉀因種子產(chǎn)出分別降低了0.08，5.9 mg/kg；土壤氮素含量比繁種前有小幅提高。

表1 毛葉苕子種子繁育前后0～20 cm土壤理化性質(zhì)的比較

2.2 毛葉苕子茬口不同施氮處理對燕麥籽粒產(chǎn)量的影響

圖1顯示，不同施氮處理的燕麥產(chǎn)量隨著化肥氮施用量的增加而提高，以根茬＋100%N的燕麥產(chǎn)量最高；根茬＋70%N、根茬＋80%N、根茬＋90%N、根茬＋100%N和無根茬＋100%N這5個處理的燕麥產(chǎn)量均與對照、根茬的燕麥產(chǎn)量之間差異顯著,其中，根茬＋90%N的燕麥產(chǎn)量與無根茬＋100%N的燕麥產(chǎn)量無差異，說明毛葉苕子根茬還田后提供給土壤的氮相當(dāng)于無根茬施入土壤化肥氮的10%，即每公頃毛葉苕子根茬還田后提供給土壤的氮相當(dāng)于6.90 kgN/hm2的化肥氮。

2.3 不同處理氮肥偏生產(chǎn)力的比較

肥料偏生產(chǎn)力（PFP）是指施用某一特定肥料下的作物產(chǎn)量與施肥量的比值，它是反映當(dāng)?shù)赝寥阑A(chǔ)養(yǎng)分水平和化肥施用量綜合效應(yīng)的重要指標(biāo)。從表2可以看出，毛葉苕子茬口施用不同量N的氮肥偏生產(chǎn)力比無根茬施用100%N的氮肥偏生產(chǎn)力提高了1.95～6.67 kg/kg。其中，毛葉苕子茬口施用90%N的氮肥偏生產(chǎn)力比無根茬＋100%N的氮肥偏生產(chǎn)力提高3.37 kg/kg，說明毛葉苕子根茬還田提供了氮素，培肥了土壤，促進(jìn)了燕麥生長，從而提高了化肥氮的偏生產(chǎn)力。

表2 毛葉苕子茬口施用不同N與無根茬施用100%N的氮肥偏生產(chǎn)力比較 kg/kg

3 討論與結(jié)論

氮素是作物生長最基本、需求量最大的營養(yǎng)元素，而土壤有機(jī)質(zhì)、全氮和堿解氮是土壤肥力狀況的重要指標(biāo)，能直接反映土壤近期內(nèi)氮素的供應(yīng)情況。本研究結(jié)果表明，毛葉苕子種子繁育后，0～20cm土壤有機(jī)質(zhì)、全氮和堿解氮比非毛葉苕子種子繁育田分別提高了0.09，0.002 g/kg和3.6 mg/kg，毛葉苕子茬口不施氮肥的燕麥產(chǎn)量比對照（無根茬無氮肥）提高了190.1 kg/hm2，說明毛葉苕子根茬還田對土壤有培肥效果。本研究表明，毛葉苕子茬口施用90%N與無根茬施用100%N的燕麥產(chǎn)量之間無差異，說明每公頃毛葉苕子繁種田根茬還田提供給土壤的氮相當(dāng)于6.90 kg/hm2的化肥氮；毛葉苕子茬口不同施氮量的氮肥偏生產(chǎn)力比無根茬施用100%N的氮肥偏生產(chǎn)力提高了1.95～6.67 kg/kg，說明毛葉苕子繁種田根茬還田具有供氮能力，提高了化肥氮的偏生產(chǎn)力。

在我國的種植業(yè)中，中低產(chǎn)田、冬閑田普遍存在，大量宜草土地沒有利用，土壤退化、水土流失嚴(yán)重；農(nóng)作物種植過程中的肥料施用不合理，造成養(yǎng)分大量流失，成為水體的重要污染源。解決這些問題的一個非常適用、簡便的方法，就是種植利用綠肥作物[7，13]。王允青等[15]研究結(jié)果表明，稻田單施紫云英45 t/hm2及紫云英和化肥配施，均能促進(jìn)土壤有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化和紫云英自身養(yǎng)分的腐解釋放，增加土壤全氮和堿解氮含量，提高水稻產(chǎn)量；趙娜[16]、王建紅等[17]和劉春增等[18]對稻田施用紫云英提高土壤有機(jī)質(zhì)和土壤肥力的研究也有相似的結(jié)果；陳曉波等[19]研究了翻壓紫花苕與麥茬翻壓后均能不同程度地提高土壤酶活性、土壤有機(jī)質(zhì)、堿解N及速效磷的含量，促進(jìn)煙葉產(chǎn)量的提高；張久東等[20]、趙娜等[21]分別研究了綠肥與氮肥配施對提高小麥產(chǎn)量，提高土壤有機(jī)質(zhì)、全氮和速效鉀含量的影響。多項(xiàng)研究表明，無論水地或旱田，種植及翻壓綠肥均能培肥地力，改善土壤理化性狀。本研究也得出了相類似的結(jié)果。但區(qū)別在于以上研究均為綠肥翻壓還田，而本研究僅限于綠肥毛葉苕子根茬還田。

本研究結(jié)果表明，在晉西北丘陵山區(qū)毛葉苕子繁育田根茬還田后，可提高耕層土壤的有機(jī)質(zhì)、全氮及堿解氮含量，培肥土壤，毛葉苕子根茬還田提供給土壤6.90 kg/hm2的化肥氮，并提高毛葉苕子茬口化肥氮的偏生產(chǎn)力，為晉西北開展毛葉苕子繁種、提高后作雜糧產(chǎn)量提供理論依據(jù)。但本研究只對晉西北毛葉苕子種子繁育田根茬還田培肥土壤、提高燕麥產(chǎn)量的影響進(jìn)行了初步探討，而在毛葉苕子繁種田輪作馬鈴薯、蕎麥、糜子等雜糧作物，并使其增產(chǎn)、提質(zhì)、增效等方面還有待進(jìn)一步研究。

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Study on the Capability ofVicia villosaRoth.Stubble in Multiplication Field Providing Nitrogen

XUE Zhiqiang1，HAOBaoping2，CAOJianqin3，ZHANGYanfang3，ZHANGHaifeng3，ZHANGXin4，CAOWeidong5，ZHENGPushan2
（1.Youyu Agricultural Experiment Station，Shanxi AcademyofAgricultural Sciences，Youyu 037200，China；2.Institute ofAgricultural Resources and Environment，Shanxi AcademyofAgricultural Sciences，Taiyuan 030031，China；3.Shanxi AcademyofAgricultural Sciences，Taiyuan 030031，China；4.The Development Center ofFruit Production ofWanrongCounty，Shanxi Province，Wanrong044200，China；5.Institute ofAgricultural Resources and Regional Planning，Chinese AcademyofAgricultural Sciences，Beijing100081,China；）

Todeterminate the number ofhairyvetch（Vicia villosa Roth.）stubble providing nitrogen for multiplication soil,different doses ofnitrogen application for Vicia villosa Roth.stubble field experiment were carried out in Youyu,Shanxi province.Soil nutrients in 0-20 cm of Vicia villosa Roth.multiplication field,naked oats yield and nitrogen partial factor productivity were analyzed.The results showed that Vicia villosa Roth.multiplication increased soil organic matter,total nitrogen,alkali solution nitrogen by 0.09,0.002 g/kg and 3.6 mg/kg.Compared to the control（no stubble with no nitrogen）,Vicia villosa Roth.stubble in field with no nitrogen increased yields ofnaked oats 190.1 kg/hm2and applying70%-90%dose ofnitrogen significantlyincreased the yield ofnaked oats.The yields from Vicia villosa Roth.stubble with applying 90%N were not significantly greater than those from the no stubble with applying 100%N.The number of per hectare Vicia villosa Roth.stubble providing nitrogen for soil was equivalent to 6.9 kg chemical N.Compared with no stubble with applying100%N,nitrogen partial factor productivity of Vicia villosa Roth.stubble in field with different dose ofN increased 1.95-6.67 kg/kg.In a word,Vicia villosa Roth.stubble in multiplication field has an effect on improvingsoil fertilityand crop production, Vicia villosa Roth.seeds multiplication can be involved in green manure-coarse cereals rotation system in northwestern hilly-gully region in Shanxi.

Vicia villosa Roth.;green manure;the yield ofnaked oats;stubble in field;nitrogen partial productivity

S142＋.1

：A

：1002-2481（2017）01-0075-04

10.3969/j.issn.1002-2481.2017.01.20

2016-07-14

國家公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專項(xiàng)(201103005)

薛志強(qiáng)（1973-），男，山西右玉人，副研究員，主要從事雜糧栽培及綠肥示范推廣工作。鄭普山為通信作者。