紫花苜蓿還田條件下施氮量和肥料種類對(duì)玉米生物量及氮素吸收的影響

趙蕊 王怡針 蘇港 葛均筑 臧鳳艷 李子芳 王金龍 吳錫冬

摘要 ? ?本試驗(yàn)研究了紫花苜蓿還田條件下不同施氮量和肥料種類對(duì)玉米生物量及氮素吸收的影響。結(jié)果表明，施氮量對(duì)玉米葉片氮含量影響顯著，肥料種類對(duì)玉米葉片氮含量和葉片氮吸收量影響顯著，但對(duì)于其他觀測(cè)指標(biāo)則影響不顯著。施用炭基肥條件下，籽粒生物量與葉片生物量成正相關(guān)，與籽粒氮含量成負(fù)相關(guān)，與莖稈氮含量成負(fù)相關(guān)。施用化肥條件下，籽粒生物量與籽粒氮含量成負(fù)相關(guān)。研究結(jié)果為紫花苜蓿用作旱田綠肥提供了數(shù)據(jù)參考。

關(guān)鍵詞 ? ?紫花苜蓿還田;施氮量;炭基肥;綠肥;玉米;生物量

中圖分類號(hào) ? ?S365;S513 ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 ? ?A

文章編號(hào) ? 1007-5739（2020）12-0001-02 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）

Effects ?of ?Nitrogen ?Application ?Amounts ?and ?Fertilizer ?Types ?on ?Maize ?Biomass ?and ?Nitrogen ?Absorbability ?Under ?the ?Condition ?of ?Returning ?Alfalfa ?to ?Field

ZHAO Rui ? ?WANG Yi-zhen ? ?SU Gang ? ?GE Jun-zhu ? ?ZANG Feng-yan ? ?LI Zi-fang ? ?WANG Jin-long ? ?WU Xi-dong *

（College of Agronomy & Resources and Environment， Tianjin Agricultural University， Tianjin 300384）

Abstract ? ?The effects of nitrogen application amounts and fertilizer types on maize biomass and nitrogen absorbability under the condition of returning alfalfa to field were studied in this paper. The results indicated that nitrogen application amount significantly influenced leaf nitrogen content， fertilizer type significantly influenced leaf nitrogen content and leaf nitrogen uptake， however， these two factors had no significant effects on other characteristics. After the application of biochar-based fertilizer， seed biomass was positively related with leaf biomass but negatively related with seed or shoot nitrogen content. While with the application of chemical fertilizer， there was negative relationship between seed biomass and seed nitrogen content. This study could provide experimental data reference for the use of returning alfalfa to dryland field.

Key words ? ?returning alfalfa to field; nitrogen application amount; biochar-based fertilizer; green manure; maize; biomass

化肥在促進(jìn)糧食增產(chǎn)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展中發(fā)揮了不可替代的作用，但長期過量施用化肥，會(huì)造成土壤養(yǎng)分結(jié)構(gòu)失調(diào)、耕地退化和環(huán)境污染等問題。綠肥是一種養(yǎng)分完全的優(yōu)質(zhì)生物肥源，在提供農(nóng)作物所需養(yǎng)分、改良土壤、改善農(nóng)田生態(tài)環(huán)境等方面均有良好的作用[1]。紫花苜蓿（Medicago sativa L.）為多年生豆科草本植物，草質(zhì)優(yōu)良，營養(yǎng)豐富，也是一種古老的栽培綠肥作物，主要用作輪作倒茬養(yǎng)地。目前，關(guān)于紫花苜蓿作為綠肥還田的研究多見于南方水稻田[2]，而在天津玉米田這方面的研究還不多見。

因此，本試驗(yàn)以紫花苜蓿作為綠肥材料，研究紫花苜蓿還田條件下不同施氮量和肥料種類（化肥和炭基肥）對(duì)玉米生物量及氮素吸收的影響，旨在為紫花苜蓿用于天津旱田綠肥提供數(shù)據(jù)參考，為天津及周邊地區(qū)化肥減施替代技術(shù)發(fā)展提供支撐。

1 ? ?材料與方法

1.1 ? ?試驗(yàn)概況

試驗(yàn)于2017年10月在天津市靜海區(qū)原種場(chǎng)開展。冬閑期種植紫花苜蓿，2018年5月翻壓還田用作綠肥，還田量為11.8 t/hm2。2018年5月26日播種夏玉米，品種為鄭單958，種植密度為6.75萬株/hm2。

1.2 ? ?試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用二因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，因素一為施氮量，分4個(gè)水平：100%（純N 270 kg/hm2，為天津玉米田常用施氮量）、90%（純N 243 kg/hm2）、80%（純N 216 kg/hm2）和70%（純N 189 kg/hm2）;因素二為肥料種類，包括化肥（尿素）和炭基肥2個(gè)水平。3次重復(fù)，24個(gè)小區(qū)，小區(qū)面積為9.6 m2（4.0 m×2.4 m）。計(jì)算出炭基肥里所含的磷、鉀，添加適量過磷酸鈣和硫酸鉀，以保證所有小區(qū)磷、鉀水平一致。田間管理同當(dāng)?shù)毓芾怼?/p>

1.3 ? ?測(cè)定指標(biāo)

2018年9月16日，收獲玉米果穗、葉片和莖稈，自然風(fēng)干后測(cè)定玉米籽粒生物量（干重）、葉片生物量和莖稈生物量。將風(fēng)干后的籽粒、葉片和莖稈研磨成粉后，利用凱氏定氮儀測(cè)定玉米各部位含氮量。通過生物量和含氮量數(shù)據(jù)計(jì)算出籽粒、葉片和莖稈氮吸收量。玉米收獲的同時(shí)，采集各小區(qū)土壤樣品，測(cè)定土壤堿解氮含量、有效磷含量、速效鉀含量、全氮含量、全磷含量、全鉀含量、pH值、電導(dǎo)率、TDS和鹽分含量等理化指標(biāo)。

1.4 ? ?數(shù)據(jù)分析

利用SPSS 22.0軟件（IBM，Chicago，IL，USA）對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行雙因素方差分析和相關(guān)分析，利用Excel 2016進(jìn)行圖表制作。

2 ? ?結(jié)果與分析

2.1 ? ?施氮量、肥料種類及其交互作用對(duì)玉米各觀測(cè)指標(biāo)的影響

由表1可知，施氮量對(duì)玉米葉片氮含量影響顯著，但對(duì)于其他觀測(cè)指標(biāo)則影響并不顯著。肥料種類對(duì)玉米葉片氮含量和葉片氮吸收量影響顯著，但未顯著影響其他觀測(cè)指標(biāo)。施氮量和肥料種類的交互作用在所有觀測(cè)指標(biāo)中均不顯著。

2.2 ? ?施氮量、肥料種類及其交互作用對(duì)玉米生長季后土壤指標(biāo)的影響

由表2可知，施氮量和肥料種類對(duì)于土壤堿解氮含量、有效磷含量、速效鉀含量、全氮含量、全磷含量、全鉀含量、pH值、電導(dǎo)率、TDS、鹽分含量影響均不顯著。除土壤pH值外，施氮量和肥料種類的交互作用在所有土壤觀測(cè)指標(biāo)中均不顯著。

2.3 ? ?玉米單株籽粒生物量與其他指標(biāo)之間的相關(guān)關(guān)系分析

由圖1可知，施用炭基肥條件下，籽粒生物量與葉片生物量成正相關(guān)，與籽粒氮含量成負(fù)相關(guān)，與莖稈氮含量成負(fù)相關(guān)。施用化肥條件下，籽粒生物量與籽粒氮含量成負(fù)相關(guān)。無論是施用炭基肥還是化肥，籽粒生物量與莖稈生物量和葉片氮含量之間未見顯著相關(guān)關(guān)系。

3 ? ?結(jié)論與討論

綠肥還田后所釋放出的氮素去向較為復(fù)雜，大體上可分為支出部分及土壤存留部分[3]：支出部分可分為被當(dāng)季作物吸收、淋溶作用遷移以及以氣態(tài)形式逸失，土壤存留的氮一部分成為土壤腐殖質(zhì)組分，一部分殘留于秸稈中[4]。作物對(duì)氮素的利用情況受到土壤氮素水平的影響[5]，土壤氮素水平會(huì)影響綠肥的秸稈分解、礦質(zhì)態(tài)氮的固持與礦化，進(jìn)而影響作物對(duì)氮素的吸收[6]。我國很多地區(qū)在農(nóng)業(yè)糧食生產(chǎn)中的不合理施用化肥導(dǎo)致土壤供氮能力差異較大，甚至綠肥還田的增產(chǎn)效果比不上傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)[7]，這可能是因?yàn)樽魑锊煌龝r(shí)期需氮情況有所差異，只有秸稈氮素釋放與作物需氮情況相耦合才能達(dá)到綠肥還田的增產(chǎn)目的。

本試驗(yàn)結(jié)果表明，施氮量對(duì)玉米葉片氮含量影響顯著，肥料種類對(duì)玉米葉片氮含量和葉片氮吸收量影響顯著，但對(duì)于其他觀測(cè)指標(biāo)包括生長季后土壤理化指標(biāo)則影響不顯著，說明玉米對(duì)綠肥氮素的吸收量受到較多因素的影響，可能和紫花苜蓿的還田量、紫花苜蓿的秸稈腐解等有關(guān)，也可能和試驗(yàn)地本底的土壤條件有關(guān)。其他研究也有類似發(fā)現(xiàn)，不同時(shí)期所施肥料類型與施肥量存在較大的差異[8]，推測(cè)土壤肥力是影響秸稈氮素當(dāng)季回收率的主要因素，土壤肥力會(huì)影響到秸稈分解、礦質(zhì)態(tài)氮的固持與礦化，進(jìn)一步影響作物對(duì)秸稈氮素的吸收以及氮素向作物的籽粒中轉(zhuǎn)移[5]。本試驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，無論施用炭基肥還是化肥，籽粒生物量與籽粒氮含量成負(fù)相關(guān)，和文獻(xiàn)中報(bào)道的籽粒產(chǎn)量往往與籽粒蛋白質(zhì)含量成負(fù)相關(guān)[9]較為一致。因此，綠肥還田后，還需關(guān)注施肥（下轉(zhuǎn)第9頁）

（上接第2頁）

量和施肥類型對(duì)作物籽粒的碳氮比例、作物的灌漿特性與氮素轉(zhuǎn)移特性間相互關(guān)系的影響。

4 ? ?參考文獻(xiàn)

[1] 向小.翻壓綠肥和減施化肥對(duì)小麥玉米體系作物產(chǎn)量、養(yǎng)分吸收及土壤特性的影響[D].雅安：四川農(nóng)業(yè)大學(xué)，2012.

[2] 高小葉.紫花苜蓿綠肥對(duì)南方水稻生長和稻田生態(tài)系統(tǒng)碳、氮、磷積累和轉(zhuǎn)運(yùn)的影響[D].上海：上海交通大學(xué)，2016.

[3] 李夢(mèng)穎.豆科綠肥還田對(duì)玉米生長和氮素利用的影響[M].雅安：四川農(nóng)業(yè)大學(xué)，2018.

[4] 徐新宇，張玉梅，胡濟(jì)生.應(yīng)用15N示蹤研究麥秸還田中氮的去向[J].土壤學(xué)報(bào)，1989（1）：64-71.

[5] 單鶴翔，盧昌艾，張金濤，等.不同肥力土壤下施氮與玉米秸稈還田對(duì)冬小麥氮素吸收利用的影響[J].植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2012，18（1）：35.

[6] 湯樹德，徐鳳花，隋文志，等.保護(hù)性施氮對(duì)大豆生育和產(chǎn)量的影響[J].黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)學(xué)報(bào)，1995，8（2）：15-24.

[7] 耿貴，汪景寬，於麗華，等.不同作物根系對(duì)黑土中各氮組分含量的影響[J].土壤通報(bào)，2010，41（6）：1344-1348.

[8] 謝志煌，李彥生，于鎮(zhèn)華，等.秸稈還田與作物氮素利用關(guān)系研究[J].土壤與作物，2016，5（4）：261-268.

[9] 李世清，王瑞軍，張興昌，等.小麥氮素營養(yǎng)與籽粒灌漿期氮素轉(zhuǎn)移的研究進(jìn)展[J].水土保持學(xué)報(bào)，2004，18（3）：106-111.