播量對麥后復種油菜生物產(chǎn)量及耕層土壤養(yǎng)分的影響

楊文元，李騰飛，董 博，趙記軍，郭天文，張東偉，董青松，曾 駿

(1.古浪縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，甘肅武威 733100；2. 巴中市水利基本建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督站，四川巴中 636600；3.甘肅省農(nóng)業(yè)科學院 旱地農(nóng)業(yè)研究所/甘肅省旱作區(qū)水資源高效利用重點實驗室，蘭州 730070；4.甘肅省智慧農(nóng)業(yè)工程技術(shù)研究中心，蘭州 730070；5.甘肅省農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境保護管理站， 蘭州 730000)

播量對麥后復種油菜生物產(chǎn)量及耕層土壤養(yǎng)分的影響

楊文元1，李騰飛2，董 博3,4，趙記軍5，郭天文3，張東偉3，董青松4，曾 駿3

(1.古浪縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，甘肅武威 733100；2. 巴中市水利基本建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督站，四川巴中 636600；3.甘肅省農(nóng)業(yè)科學院 旱地農(nóng)業(yè)研究所/甘肅省旱作區(qū)水資源高效利用重點實驗室，蘭州 730070；4.甘肅省智慧農(nóng)業(yè)工程技術(shù)研究中心，蘭州 730070；5.甘肅省農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境保護管理站， 蘭州 730000)

為明確西北地區(qū)播量對麥后復種油菜地耕層土壤養(yǎng)分變化的影響，在甘肅省古浪縣進行小區(qū)試驗，研究不同播量(7.5、11.25、15.0、18.75和22.5 kg/hm2)對油菜生物產(chǎn)量和耕層土壤養(yǎng)分的影響，提出適宜的播種量。結(jié)果表明：油菜生物產(chǎn)量隨著播種量的增加先增加后降低，在播種量15.0 kg/hm2時達最大；麥后復種油菜可提高土壤有機質(zhì)質(zhì)量分數(shù)，增強土壤速效磷的解吸，根系分泌的有機酸類物質(zhì)可降低土壤pH；麥后復種油菜顯著降低土壤速效鉀質(zhì)量分數(shù)，應(yīng)注意補施鉀肥。

麥后復種；生物產(chǎn)量；養(yǎng)分；油菜

河西走廊地區(qū)光、熱資源豐富，8-10月降雨較多，但該區(qū)域種植制度一季有余兩季不足，春小麥收獲后多數(shù)土地閑置，未充分利用光、熱資源，土地利用效率不高。充分利用麥收至冬前2～3個月的農(nóng)田空閑，種植可收獲鮮草的專用飼料油菜可提高資源利用率，是為發(fā)展畜牧業(yè)提供鮮飼草的一項新技術(shù)。復種油菜較麥后復種苜蓿、箭舌豌豆等飼料作物，每公頃種子可節(jié)約成本300～450元，飼料產(chǎn)量高出其近1倍，而且飼用油菜的牲畜適口性較好，營養(yǎng)價值較高[1-3]。復種飼料油菜既能充分利用麥收后的光、熱、水、土資源，又能保護耕地與生態(tài)環(huán)境、提高土壤肥力，解決冬春飼料不足，促進農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)調(diào)整和農(nóng)民增收，具有良好的經(jīng)濟、社會和生態(tài)效益，是西北地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展的有效措施之一，具有良好的發(fā)展前景。目前，對復種飼料油菜的研究多集中在不同播期[4]、播種量[5-6]以及油菜飼料營養(yǎng)價值[7]方面，關(guān)于復種飼料油菜對土壤理化性質(zhì)、土壤微生態(tài)效應(yīng)及土壤培肥效應(yīng)等方面的研究報道較少。本試驗研究麥后復種飼料油菜對土壤耕層養(yǎng)分變化，以期探明麥后復種飼料油菜對提高土壤肥力的作用，為麥后復種飼料油菜種植提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)支撐，對于推動西部地區(qū)農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化和畜牧業(yè)持續(xù)發(fā)展，具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗地設(shè)在甘肅省古浪縣海子灘鎮(zhèn)張家沙河村，海拔1 760 m，年均降水量360 mm左右， 8-10月降水量占全年降水量的50%，年均氣溫6.8 ℃，≥10 ℃積溫2 686.3 ℃，年日照時數(shù)約為2 800 h，無霜期160 d左右，土質(zhì)為沙壤土，地勢平坦，地力均勻。

1.2 試驗設(shè)計

試驗區(qū)設(shè)麥后休閑為對照(CK)、油菜播種量7.5 kg/hm2(T1)、油菜播種量11.25 kg/hm2(T2)、油菜播種量15.0 kg/hm2(T3)、油菜播種量18.75 kg/hm2(T4)和油菜播種量22.5 kg/hm2(T5)共6個處理。試驗小區(qū)面積為20 m2，每個處理重復3次，隨機排列。上茬作物為春小麥。表1為麥收后土壤基礎(chǔ)地力。

表1 供試土壤基礎(chǔ)性狀Table 1 Basic properties of soils in experiment

供試油菜為‘飼油1號’，由甘肅省農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣總站選育。播前各處理每公頃施優(yōu)質(zhì)農(nóng)家肥30 000 kg、尿素150 kg、磷酸二銨150 kg，生育期內(nèi)灌水3次，二水時每公頃追施尿素150 kg，其他管理與大田相同。試驗于2010-08-02播種，8月11日出苗，10月25日刈割收獲。

1.3 供試土壤

待油菜收獲后，采取CK、T1、T2、T3、T4和T5這6個小區(qū)的耕層土壤(采樣深度為0 ～ 20 cm)。每小區(qū)內(nèi)按“S”形采集樣品，混勻后，用“四分法”取約2.5 kg土壤帶回室內(nèi)，風干，磨細后過篩、備用。

1.4 測定項目及方法

生物量按照小區(qū)全收獲的方法，根據(jù)小區(qū)面積折算各處理產(chǎn)量，pH采用電位測定[8]，有機質(zhì)、有機碳采用重鉻酸鉀容量法-外熱法[8]，堿解氮采用擴散皿法[8]，速效磷采用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法[8]，速效鉀采用NH4OAc浸提火焰光度法[8]，易氧化有機碳(SOOC)參照徐建民等[9]改進法，難氧化有機碳(SOC)=有機碳質(zhì)量分數(shù)(TOC)-易氧化有機碳質(zhì)量分數(shù)(SOOC)，氧化穩(wěn)定系數(shù)(Kos)=難氧化有機碳質(zhì)量分數(shù)/易氧化有機碳質(zhì)量分數(shù)[9]。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 17.0進行數(shù)據(jù)單因素方差分析及相關(guān)分析，不同處理之間采用LSD法進行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同播種量對油菜生物產(chǎn)量的影響

油菜收獲后，全區(qū)收獲，稱量計產(chǎn)，并折算產(chǎn)量。由圖1可知，T2、T3、T4處理生物產(chǎn)量差異不顯著， T3處理生物產(chǎn)量最高(84 163.05 kg/hm2)；T2、T3處理油菜生物產(chǎn)量均顯著高于T5、T1處理；T4處理產(chǎn)量高于T5處理，但差異不顯著。

圖1表明，隨著播種量的提高，油菜生物產(chǎn)量呈現(xiàn)先增后降的趨勢，可能隨著播種密度的增加，油菜群體間對光熱資源及土壤養(yǎng)分進行競爭，引起油菜個體差異較大，影響物質(zhì)合成，不利于單位面積產(chǎn)量的增加。T3處理生物產(chǎn)量較T1、T2、T4、T5處理分別提高11.32%、1.20%、1.77%和4.33%，因此，古浪縣麥后復種飼用油菜播種量為11.25～18.75 kg/hm2，可達到最優(yōu)的飼草生物量。

不同小寫字母表示不同處理間差異顯著(P<0.05)。

Different lowercase letters show significant difference(P<0.05).

圖1 不同處理油菜的生物產(chǎn)量
Fig.1 Biological yield of rapeseed under different treatments

2.2 不同播種量對耕層土壤養(yǎng)分的影響

不同農(nóng)作制度對耕層土壤pH、有機質(zhì)、氮、磷、鉀等理化性質(zhì)影響較大。由表2可知，油菜收獲后CK處理與試驗前基礎(chǔ)地力相比，土壤pH、有機質(zhì)及速效鉀質(zhì)量分數(shù)均未發(fā)生較大變化，由于CK處理中施入肥料，土壤堿解氮、速效磷質(zhì)量分數(shù)有所增加，且均達到顯著差異水平。

麥后復種油菜各處理間土壤pH均有所降低，但未達到顯著差異，與CK相比，T2、T3和T4處理土壤pH顯著低于CK，這主要是由于復種油菜后，其根系分泌物中存在含有H+和大量的低分子量有機酸類物質(zhì)引起根際土壤pH的降低。復種油菜后土壤有機質(zhì)質(zhì)量分數(shù)較CK處理有較大幅度提高，各復種油菜處理有機質(zhì)質(zhì)量分數(shù)均顯著高于CK處理，其中T3處理較CK增加2.43 g/kg；隨播種量的升高，土壤有機質(zhì)質(zhì)量分數(shù)變化趨勢與生物產(chǎn)量變化趨勢相同，復種油菜后根系分泌物和土壤酶等對土壤中有機物料進行分解所致。麥后復種油菜后，耕層土壤堿解氮和速效鉀質(zhì)量分數(shù)與對照相比均有一定程度的下降，各復種處理中堿解氮、速效鉀質(zhì)量分數(shù)變化不明顯，但均顯著低于CK處理。復種油菜T1、T2、T4和T5處理土壤中速效磷質(zhì)量分數(shù)均顯著高于CK處理，T3處理較CK處理土壤速效磷質(zhì)量分數(shù)提高3.59%，但未達到顯著差異；復種油菜各處理中，T1、T5處理土壤速效磷質(zhì)量分數(shù)顯著高于T3處理。表明麥后復種油菜對土壤磷素的需求較低，而且有利于土壤磷素的解吸，提高土壤速效磷利用率。除T1處理外，各復種油菜處理土壤速效鉀質(zhì)量分數(shù)皆顯著低于CK處理，麥后復種油菜對土壤速效鉀是一種消耗關(guān)系，種植過程中應(yīng)注意補施鉀肥。

表2 復種油菜對耕層土壤理化性質(zhì)的影響Table 2 Effect of multiple cropping rape on physical and chemical properties of soil layer

注:同列數(shù)值后的不同小字母表示不同處理間在0.05水平差異顯著，表3同。

Note: Values followed by different lowercase letters in the same column means significant difference under different treatments at 0.05 level,the same as in table 3.

2.3 不同播種量對耕層土壤有機質(zhì)組成的影響

復種對土壤有機質(zhì)質(zhì)量分數(shù)的影響差異主要由于土壤中殘留的根茬和植株花葉的脫落。研究表明：油菜根茬在土壤中的殘留可達525 kg/hm2。土壤有機質(zhì)是量化土壤質(zhì)量最重要的指標。土壤有機質(zhì)質(zhì)量分數(shù)的高低對土壤肥力具有重要作用，不穩(wěn)定組分(如易氧化有機碳等)對種植制度的反應(yīng)更為敏感，可作為土壤有機碳和土壤質(zhì)量變化響應(yīng)的指標。有機碳的穩(wěn)定性不同對土壤養(yǎng)分的釋放和團聚體的穩(wěn)定性有著重要影響。

由表3可以看出，麥后復種油菜較CK處理可顯著提高土壤有機碳、易氧化有機碳質(zhì)量分數(shù)，但不同播量條件下土壤有機碳、易氧化有機碳質(zhì)量分數(shù)的變化不顯著，變化趨勢同有機質(zhì)質(zhì)量分數(shù)的變化。麥后油菜復種可提高易氧化有機碳在有機碳中的比例，T3處理較CK處理提高7.15%。T2、T3和T4處理有機碳氧化穩(wěn)定系數(shù)顯著低于CK處理，表明麥后復種油菜降低了土壤有機碳氧化穩(wěn)定性，穩(wěn)定性有機碳質(zhì)量分數(shù)相對減少，利于土壤養(yǎng)分的釋放，提高土壤肥力。

表3 麥后復種油菜對土壤有機碳及其組成的影響Table 3 Effect of multiple rape farming-layer soil on soil organic carbon composition

3 討 論

河西地區(qū)麥后復種油菜，有效解決了“種一季時間有余，種二季時又不足”的困境。麥后復種飼料油菜充分利用了麥收后的光、熱、水、土資源條件，延長土地覆蓋時間，降低土壤水分蒸發(fā)，同時增加土壤有機質(zhì)，改善土壤結(jié)構(gòu)，地下殘茬腐爛后提高了土壤肥力，有利于下茬作物增產(chǎn)，實現(xiàn)種、養(yǎng)結(jié)合[1]。

油菜根系分泌物[10-11]利于土壤磷素的解吸，提高土壤速效磷利用率；油菜根系分泌物中存在含有H+和大量的低分子量有機酸類物質(zhì)可引起根際土壤pH的降低[12-13]。本試驗表明，麥后復種油菜可提高土壤有機質(zhì)、降低土壤pH和提高土壤速效磷質(zhì)量分數(shù)，這與其他研究者的結(jié)果一致[10,12]。麥后復種油菜對土壤速效鉀是一種消耗關(guān)系，麥后復種油菜顯著降低了土壤速效鉀質(zhì)量分數(shù)，有必要對鉀肥用量進行進一步研究。

土壤有機碳質(zhì)量分數(shù)及組分分析可表征土壤培肥前期的效應(yīng)[14-17]，麥后復種油菜作為西北地區(qū)促進農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的一項措施，不僅在生態(tài)環(huán)境保護和農(nóng)民增收方面發(fā)揮了重要作用，對麥后復種油菜的土壤微生態(tài)效應(yīng)及根際活性變化方面的研究有待進一步加強。

4 結(jié) 論

適宜的播種量不僅可提高作物生物產(chǎn)量，改善土壤肥力，還可兼顧作物對光熱資源的充分利用。本試驗條件下，古浪縣麥后復種油菜的最佳播量為11.25～18.75 kg/hm2；麥后復種油菜可降低土壤pH，提高土壤有機質(zhì)、速效磷質(zhì)量分數(shù)，降低土壤有機碳氧化穩(wěn)定系數(shù)，提高土壤肥力。

Reference：

[1] 傅廷棟,涂金星,張 毅,等.在我國西北部地區(qū)麥后復種飼料油菜的研究與利用[J].中國西部科技,2004,3(6):4-7.

FU T D,TU J X ,ZHANG Y,etal.Research and utilization of wheat stubble multiple cropping rape in Northwest China [J].ScienceandTechnologyofWestChina,2004,3(6):4-7(in Chinese).

[2] 金光忠,周順成.麥后復種飼用油菜的種植利用及效益分析[J].畜牧與飼料科學,2008(6):65-66.

JIN G ZH,ZHOU SH CH.Analysis of use and benefits of wheat stubble multiple cropping rape [J].AnimalHusbandryandFeedScience,2008(6):65-66(in Chinese).

[3] 華和春.甘肅引黃灌區(qū)發(fā)展麥后復種飼用油菜的優(yōu)勢與建議[J].種子科技,2009,27(12):13-15.

HUA H CH.Development of wheat in the irrigation area of Gansu province were revaccination after feeding with the advantage of rapeseed and the suggestion [J].SeedScience&Technology,2009,27(12):13-15(in Chinese).

[4] 楊文元.古浪縣小麥收后復種飼用油菜播期試驗初報[J].甘肅農(nóng)業(yè)科技,2008(8):22-23.

YANG W Y.Report on the sowing date of wheat stubble multiple cropping rapes in Gulang county [J].GansuAgriculturalScienceandTechnology,2008(8):22-23(in Chinese).

[5] 劉袆鴻.甘肅省麥后復種飼用油菜密度試驗初報[J].農(nóng)業(yè)科技與信息,2006(6):9.

LIU Y H.Report on density of wheat stubble multiple cropping rapes in Gansu province [J].InformationofAgriculturalScienceandTechnology,2006(6):9(in Chinese).

[6] 楊瑞吉.麥茬復種飼料油菜的播種量對其生長性狀的影響[J].中國油料作物學報,2007,29(4):479-482.

YANG R J.Effect of planting density on growth properties of rapeseed in wheat/silage rape multiple cropping[J].ChineseJournalofOilCropSciences,2007,29(4):479-482(in Chinese with English abstract).

[7] 楊祁峰,滕懷遠,牛菊蘭,等.飼用雙低油菜華協(xié)1號營養(yǎng)成分含量及營養(yǎng)價值研究[J].草業(yè)學報,2003,12(2):87-92.

YANG Q F,TENG H Y,NIU J L,etal.Studies on nutrient content dynamics and nutritive value of Huaxie 1 forage rape[J].ActaPrataculturaseSinica,2003,12(2):87-92(in Chinese with English abstract).

[8] 魯如坤.土壤農(nóng)業(yè)化學分析方法[M].北京:中國農(nóng)業(yè)科技出版社,2000.

LU R K.Soil Agricultural Chemical Analysis Method [M].Beijing:China’s Agricultural Science and Technology Press,2000 (in Chinese).

[9] 徐建民,袁可能.我國地帶性土壤中有機質(zhì)氧化穩(wěn)定性研究[J].土壤通報,1995,26 (1): 1-3.

XU J M,YUAN K N.The zonal soil organic matter oxidation stability research in our country [J].ChineseJournalofSoilScience,1995,26 (1): 1-3 (in Chinese).

[10] 楊瑞吉.油菜根系分泌物對不同作物幼苗生長的化感效應(yīng)[J].生態(tài)環(huán)境,2006,15(5):1062-1066.

YANG R J.Allelopathic effects of rape root exudates on growth of seedlings of different crops [J].EcologyandEnvironment,2006,15(5):1062-1066(in Chinese with English abstract).

[11] 陳龍池,廖利平,汪思龍,等.根系分泌物生態(tài)學研究[J].生態(tài)學雜志,2002,21(6):57-62.

CHEN L CH,LIAO L P,WANG S L,etal.A review for research of root exudates ecology [J].ChineseJournalofEcology,2002,21(6):57-62 (in Chinese with English abstract).

[12] 宋小林,劉 強,宋海星,等.密度和施肥量對油菜植株碳氮代謝主要產(chǎn)物及籽粒產(chǎn)量的影響[J].西北農(nóng)業(yè)學報,2011,20(1):82-85.

SONG X L,LIU Q,SONG H X,etal.Effects of planting densities and fertilizer levels on yield and the main product of carbon and nitrogen metabolism in rapeseed [J].ActaAgriculturaeBoreali-occidentalisSinica,2011,20(1):82-85(in Chinese with English abstract).

[13] 葉 劍,孫萬倉,武軍艷,等.群體密度對冬油菜產(chǎn)量和經(jīng)濟性狀的影響[J].西北農(nóng)業(yè)學報,2008,17(3):171-175.

YE J,SUN W C,WU J Y,etal.Effects of population density on yield and economic characteristics of winter rapeseed in northwest drought and cold region [J].ActaAgriculturaeBoreali-occidentalisSinica,2008,17(3):171-175(in Chinese with English abstract).

[14] JANZEN H H,CAMPBELL C A,BRANDT S A,etal.Light-fraction organic matter in soils from long-term crop rotations[J].SoilScienceSocietyofAmericaJournal,1992,56(6):1799-1806.

[15] XUE D,YAO H Y,HUANG C Y.Microbial biomass,N mineralization and nitrification,enzyme activities,and microbial community diversity in tea orchard soils [J].PlantandSoil,2006,288(1/2): 319-331.

[16] WENDLING B,JUCKSQH I,MENDONCA E S,etal.Organic-matter pools of soil under pines and annual cultures[J].CommunicationsinSoilScienceandPlantAnalysis,2010,41(14):1707-1722.

[17] CHAN K Y,HEENAN D P,OATES A.Soil carbon fractions and relationship to soil quality under different tillage and stubble management[J].SoilandTillageResearch,2002,63(3/4):133-139.

(責任編輯：史亞歌 Responsible editor:SHI Yage)

Effects of Seeding Rate on Rapeseed Biological Yield and Soil Nutrient in Wheat Stubble Multiple Cropping Rape

YANG Wenyuan1，LI Tengfei2，DONG Bo3,4，ZHAO Jijun5，GUO Tianwen3， ZHANG Dongwei3，DONG Qingsong4and ZENG Jun4

(1. Gulang Centre for Agricultural Technology Extension，Wuwei Gansu 733100，China；2. Bazhong Quality Supervision Station for Capital Construction of Water-conservancy,Bazhong Sichuan 636600，China；3.Dryland Agriculture Institute,Gansu Academy of Agricultural Sciences/Key Laboratory of High Efficiency Water Utilization in Dry Farming Region,Lanzhou 730070，China; 4.Gansu Engineering Research Center for Smart Agriculture(GERCSA),Lanzhou 730070,China;5.Gansu Agriculture Environment Protection Station，Lanzhou 730000，China)

In order to clarify effect of seeding rate on soil nutrient change of soil nutrient under wheat stubble multiple cropping rape in northwest region,a plot expriment was conducted to examine effects of yield and soil environment of pH ,organic matter,available N,available P,available K in Gulang country. Six treatments(CK，T1,T2,T3,T4,T5) were designed with seeding rate of 7.5 kg/hm2,11.25 kg/hm2,15.0 kg/hm2,18.75 kg/hm2and 22.5 kg/hm2. The results showed that the yield of rape was highest at 15.0 kg/hm2.The rape yield increased with increase of seeding rate. Wheat stubble multiple cropping rape could improve the content of soil organic matter,increase soil available P desorption,root secretion of organic acids material could reduce the soil pH; wheat stubble multiple cropping rape significantly reduced the soil available potassium mass fraction,we should pay attention to complement potassium application .

Wheat stubble multiple cropping rape; Biological yield; Soil nutrient

YANG Wenyuan,male,senior agronomist. Research area: agricultural technology extension.E-mail:hdnyyjs@163.com

日期：2017-03-30

2016-01-13

2016-03-17

國家科技支撐計劃(2012BAD05B03)；農(nóng)業(yè)部行業(yè)專項計劃(201503120)。

楊文元，男，高級農(nóng)藝師，主要從事農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣工作。E-mail：hdnyyjs@163.com

S153.6

A

1004-1389(2017)04-0583-05

網(wǎng)絡(luò)出版地址：http://kns.cnki.net/kcms/detail/61.1220.S.20170330.1509.026.html

Received 2016-01-13 Returned 2016-03-17

Foundation item The National Science and Technology Support Plan (No. 2012BAD05B03); Special Program of Ministry of Agriculture(No.201503120).